JPH05185255A

JPH05185255A - レーザ加工システム

Info

Publication number: JPH05185255A
Application number: JP2164092A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sakai; 吉彦酒井; Yoshihisa Yamaoka; 良久山岡
Original assignee: Kiwa Giken KK
Current assignee: Kiwa Giken KK
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-07-27

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ加工システムにあって、定尺の板材に
加えて、加工済の残材も再度素材として利用を図る。【構成】レーザ加工システム１は、立体倉庫１０、ス
タッカクレーン１５、セパレーションステーション４
０、レーザ加工装置３０、搬送装置５０、ローディング
ステーション７０、ラインコントローラ８０、ＣＡＤ／
ＣＡＭ９０を備える。立体倉庫１０に格納されるマルチ
パレット２０は、複数のパレットを多段に積層したもの
で、各パレットに定尺材と残材が収容される。マルチパ
レット２０はセパレーションステーション４０におい
て、積層された任意のパレットが分離され、パレット内
の板材が搬送装置５０でとり出され、レーザ加工装置３
０のテーブルへ送られる。加工後の残材は搬出ステーシ
ョン３４を介してセパレーションステーション４０へ戻
され、指定されたパレットへ収容される。ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍ９０は、残材にもネスティングを行ない、素材として
再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は材料を有効活用するレー
ザ加工システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置と、レーザ加工装置に対
して自動的に残材を搬入搬出する搬送装置を有するレー
ザ加工システムが提案されている。この種のレーザ加工
システムにあっては、板材を多量に供給することにより
長時間にわたって自動加工を達成することができる。レ
ーザ加工の対象となる板材の材質、板厚、サイズ等は多
岐にわたるために、これらの板材を多量に用意しておく
ためには立体倉庫と、スタッカクレーンを組合せた供給
システムが利用される。パレット上に複数枚数の板材を
用意しておき、これらの板材を順次レーザ加工装置に送
って加工を施すとともに、加工後の板材を立体倉庫側へ
自動的に戻すシステムは本出願人により提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】定尺材からワーク（部
品）を切離した後の残材は定尺材に比べて寸法も小さ
く、形状も雑多となる。しかしながら、小さなワークを
加工するには新たな定尺材を用いるかわりに残材からで
も充分にワークを切り出せる場合が多い。従来のレーザ
加工システムにおける搬送装置は定尺材のみを取り扱う
もので、残材を自動的に取り扱うことはできなかった。
そこで本発明は、定尺材に加えて残材も取り扱うことが
できるように構成し、残材を有効的に利用するこのでき
るシステムを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本レーザ加工システムに
あっては、板材を１枚毎に収容するパレットを用意し、
パレットを多段にして立体倉庫に格納するとともに、任
意のパレットに板材を出し入れするセパレーションステ
ーションを備える。レーザ加工プログラムを作成するＣ
ＡＤ／ＣＡＭは、残材を管理する手段を有し、定尺材に
加えて残材を素材として取り扱うことができる。

【０００５】

【作用】新たなワークの加工指令を受けると、システム
内にある残材のファイルを検索して、利用できる残材を
さがし出し、ネスティングを行なう。残材で処理しきれ
ない場合には新たな定尺材にネスティングを行なうこと
で材料を有効利用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明を実施するレーザ加工システム
の全体の概要を示す説明図である。全体を符号１で示す
レーザ加工システムは、立体倉庫１０を備え、立体倉庫
１０の各棚には、パレット２０が収容される。パレット
２０は、複数のパレットを多段に積層したもので、各パ
レット内にレーザ加工用の板状のワークが１枚毎収容さ
れる。パレットに、収容される板材は、定尺材のほか
に、前工程で加工された残材も含まれる。以下、この積
層された複数のパレットをマルチパレットと称する。
立体倉庫１０の前面に敷設されるレール上にはスタッカ
クレーン１５が装備される。スタッカクレーン１５は、
立体倉庫１０とレーザ加工装置３０に隣接して配設され
るパレットセパレータステーション４０の間でマルチパ
レット２０を搬送する。

【０００７】セパレーションステーション４０は、多段
積みのマルチパレットの中から任意のパレットを選択
し、搬送装置５０と共同してパレット内の板材をレーザ
加工装置３０へ移送する。レーザ加工装置３０のテーブ
ル上に供給されたワーク６０に対して、必要な加工が施
され、加工されたワーク６０は、レーザ加工装置３０の
両側部に配設された第１の搬出ステーション３２又は第
２の搬出ステーション３４へ搬送装置５０により運ばれ
る。第１の搬出ステーション３２は、ソーティングステ
ーション３０を有し、加工済のワークから製品を切り離
し、次工程へ送る等の機能を有する。立体倉庫１０の端
部には、パレット内に板材を段取りしたり、加工済のワ
ークを取り出したりする作業を行なうローディングステ
ーション７０が配設される。レーザ加工システム１の作
動は、ラインコントローラ８０に入力されたスケジュー
ルに従って制御される。レーザ加工装置３０の加工プロ
グラムは、ラインコントローラに入力されたスケジュー
ルに従いＣＡＤ／ＣＡＭ９０から直接供給することもで
きる。

【０００８】図２はセパレーションステーション４０の
平面図、図３は正面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図であ
る。セパレーションステーション４０は、門型のフレー
ム４００内に第１のステーション４２と第２のステーシ
ョン４６を有し、第１のステーション４２は、板材をレ
ーザ加工装置へ供給する作業を担当し、第２のステーシ
ョン４６は加工済の板材をパレット側へ戻す作業を担当
する。第１のステーション４２は、マルチパレット２０
を載せたパレットベース２１０を両側部で支持するスタ
ンド４２２と、スタンド４２２の間にリフター４２０が
配設される。スタンド４２２上にはローラ４２４が設け
られる。リフター４２０はアクチュエータを備え、パレ
ットベース２１０を昇降させる。門型のフレーム４００
の両側には１対のパレット把持装置４３０がとりつけら
れる。パレット把持装置４３０は、アクチュエータ４３
２と、アクチュエータ４３２により往復動するロッド４
３４を有し、ロッド４３４に連動する爪４３６が設けら
れる。フレーム４００の上部には、アクチュエータ４４
４で上下動するリフター４４０が配設される。リフター
４４０には複数の真空パッド４４２がとりつけられる。

【０００９】第１のセパレーションステーション４２は
以上のように構成されている。いま、５枚のパレット２
００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅから
なるマルチパレット２０がパレットベース２１０に載置
された状態でスタンド４２２上にスタッカクレーン１５
から供給されたものとする。マルチパレット２０をスタ
ッカクレーン１５からスタンド４２２上へ移送する際
に、ローラ４２４が利用される。各パレット２００は、
搬送装置５０のフォーク５２０が挿入される穴２０４を
有するとともに、パレット把持装置４３０の爪４３６が
係合する凸部２０２を有する。最上段のパレット２００
Ａに収容された板材６００をとり出す場合には、リフタ
ー４２０を上昇させて、パレット２００Ａの穴２０４を
搬送装置５０のフォーク５２０に対向させる。この状態
でフォーク５２０をパレット２００Ａの穴２０４に挿入
し、板材６００をすくい出すことができる。３段目のパ
レット２００Ｃ内の板材６００をとり出す場合には、リ
フター４２０を上昇して２段目のパレット２００Ｂの凸
部２０２を把持装置４３０の爪４３６に対向させる。こ
の状態でアクチュエータを作動させ、ロッド４３４を介
して爪４３６をパレット２００Ｂの凸部２０２に係合す
る。次に、リフター４２０を下降して３段目のパレット
２００Ｃの穴２０４を搬送装置５０のフォーク５２０に
対向させ、パレット２００Ｃ内の板材をとり出す。以上
のように、この供給側のステーションを使用することに
より、マルチパレットに収容された板材を任意にとり出
すことができる。

【００１０】図５は搬送装置５０の要部を示す。搬送装
置５０は、レーザ加工装置３０のテーブル上を横断する
案内レール５００を有し、案内レール５００上に走行ユ
ニット５１０が載せられる。走行ユニット５１０はモー
タ５１２により駆動されるピニオン５１４を有し、案内
レール５００上のラック５０２に噛み合って、走行ユニ
ット５１０を駆動する。走行ユニット５１０から下方へ
延びるガイド５１５の前後には、１対のフォーク装置５
２０、５４０がとりつけられる。第１のフォーク装置５
２０は、昇降用アクチュエータ５２２を備え、供給側の
第１のセパレーションステーション４２と共同してマル
チパレット２０から板材をとり出し、レーザ加工装置３
０のテーブルへ供給する。第２のフォーク装置５４０
は、昇降用アクチュエータ５４２を備え、加工済の板材
をレーザ加工装置のテーブルからとり出して第１の搬出
ステーション３２や第２の搬出ステーション３４へ送
る。第２の搬出ステーション３４は、フォーク３４０を
有し、搬送装置の第２のフォーク装置５４０から残材を
受けとる。第２の搬出ステーション３４はセパレーショ
ンステーション４０に沿って移動可能であり、フォーク
３４０を第２のセパレーションステーション４６に対向
させる。

【００１１】第２のセパレーションステーション４６
は、パレットベース２１０を受けるスタンド４６２と、
リフター４６０を有する。リフター４６０は走行装置４
６４を有し、パレットを載せた状態で第２の搬出ステー
ション３４と、第２のセパレーションステーション４６
の間を移動する。スタンド４６２の上方にはパレットの
把持装置４７０を備え、把持装置４７０はアクチュエー
タ４７２により操作するロッド４７４と爪を有する。し
たがって、第２の搬出ステーション３４のフォーク３４
０上に載せられた残材をマルチパレットの第４段目のパ
レット上へ戻す場合には、まずリフター４６０を上昇し
て３段目のパレットを把持装置４７０で把持し、リフタ
ー４６０を降下させる。次に、リフター４６０を走行し
て第４段目のパレットをフォーク３４０の下方へ位置決
めする。この状態でグリッパー（図示せず）によりフォ
ーク３４０上の残材をつかみ、第２の搬出ステーション
３４を第１のステーション４２側へ復帰させると、残材
は第４段目のパレット上に落下する。この状態でリフタ
ー４６０を第２のセパレーションステーション４６側へ
戻す。リフター４６０を上昇して把持されている第３段
目以上のパレットを受けとり、マルチパレットを再セッ
トする。残材を収容したパレットを含むマルチパレット
は、スタッカクレーン１５により立体倉庫の所定の棚に
戻される。

【００１２】本発明は以上のような構成を有するレーザ
加工システムにあって、残材の有効利用を図る加工シス
テムを提供する。図６はレーザ加工システム１に接続さ
れるＣＡＤ／ＣＡＭシステム９０の主要な構成を示す。
オフィス等に設置されるＣＡＤ／ＣＡＭシステム９０
は、エンジニアリングワークステーションの９００は、
バスライン９０５を介してＣＲＴ制御部９１０、残材演
算部９２０、プロッター制御部９３０、キーボード９４
０に接続される。ＣＲＴ制御部９１０はＣＲＴディスプ
レイ９１５に連結され、プロッター制御部９３０はプロ
ッター９３５を制御する。バスライン９０５に対して、
図面データ９５０、図面ファイルデータベース９５５、
パラメータ９６０、残材ファイル９６５等のメモリーが
接続される。

【００１３】次に、本レーザ加工システムにおけるＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステム９０を用いた残材の利用手順を説明
する。マルチパレットに収容され、立体倉庫に戻された
残材のデータは、残材ファイル内に記憶されている。図
７はＣＡＤ／ＣＡＭのＣＲＴ画面上に示された残材ファ
イル表Ｔ１を示すものである。残材ファイル表Ｔ１は、
例えば残材を発生順に残材名、枚数、板種（板の材
質）、板厚、形状等をリストアップしたものである。図
８は残材残材ファイル表Ｔ１を板種と板厚毎にソートし
てならびかえたファイルリストＴ２を示す。図８の表Ｔ
２は、板種として冷間圧延鋼板で厚さ２．３ｍｍの残材
の在庫状態を示している。この表２により、この板種と
板厚の残材の枚数と形状を知ることができる。

【００１４】図９は、表Ｔ２に基づいて作成された残材
の利用スケジュール表Ｔ３を示す。残材の利用スケジュ
ール表Ｔ３は、利用する順番、残材名、枚数等が示され
る。残材だけでは指定ワークのネスティングに不足する
場合には、未使用の定尺材のサイズを指定する。次に、
図１０に示すネスティングを行うワークのスケジュール
表Ｔ４を作成する。スケジュール表Ｔ４は厚さ２．３ｍ
ｍの冷間圧延材を用いて、複数の種類のワークを所定個
数つくるスケジュールを示す。図１１は残材利用スケジ
ュール表Ｔ３の順番に画面上に残材の素材形状６１０を
表示し、表１０に示された指定ワークＷ１、Ｗ２、Ｗ
３、………Ｗ８をネスティングする状態を示す。順次、
２枚目の残材６１２にもワークＷ１１、Ｗ１２、………
Ｗ１４をネスティングする。残材のみではワークのネス
ティングが完了しないときには、図１２に示す定尺材６
２０を用いてワークＷ２１、Ｗ２２、………Ｗ２７をネ
スティングする。本システムにあっては、図１３に示す
ように残材６３０からワークＷ３１、Ｗ３３をとった後
に残る図１４に示す残材６４０も、残材ファイルに登録
し、再度利用することができる。

【００１５】図１５と図１６は本システムの制御処理の
フロー図である。ステップ１０００でスタートした処理
は、ステップ１０１０で新規図面の図番を入力し、ステ
ップ１０２０で板種、板厚を入力する。ステップ１０３
０で残材利用の有無を判断し、利用する場合にはステッ
プ１０４０で表示画面上に図８に示した残材ファイルリ
ストＴ２を表示する。ステップ１０５０で図９に示した
残材利用のスケジュール表Ｔ３を設定し、引き続いてス
テップ１０６０で定尺材のサイズを選定する。ステップ
１０７０でネスティングをおこなう部品名及び個数を指
定し、ステップ１０８０でネスティング開始のコマンド
を入力する。ステップ１０９０で指定されたネスティン
グ部品を部品ファイルより読み出す。残材を利用しない
場合は、ステップ１３００へ進み、指定された定尺材に
部品のネスティングを実行してステップ１１６０へ進
む。残材を利用する場合には、ステップ１１００で残材
ファイルよりスケジュールにしたがい指定残材を読み出
し、ステップ１１１０で残材形状を認識してネスティン
グを行う。

【００１６】ステップ１１２０でネスティング画面を指
示し、ステップ１１３０で指定ワーク（部品）のすべて
がネスティングされたかを確認する。指定ワークが残っ
ていたら、ステップ１１４０で指定残材の有無を判断す
る。残材の残りがあれば、ステップ１１１０へ戻り、以
上のステップをくり返す。残材がなければ、ステップ１
１５０で指定定尺材に残りのワークのネスティングを実
行し、ステップ１１６０でネスティング画面を表示す
る。ステップ１１７０で指定されたワークの全てのネス
ティングが完了したことを確認すると、その結果をステ
ップ１１８０で図面ファイルに登録し、ステップ１１９
０で処理を終了する。ネスティングが完了すると、次に
板材のカッティング線の表示処理を実行する。

【００１７】図１７はカット線の表示処理を示すもの
で、板材６５０からネスティングが完了した部材６５５
のカット線を作成する状態を示す。板材６５０は、右上
隅を座標原点とするＸ方向の長さ寸法Ｘmaxと、Ｙ方向
の長さ寸法Ｙmaxを有する矩形の板材である。図中の符
号ａはＹ方向への残材処理カット線の最小発生間隔を示
し、ｂはＸ方向への残材処理カット線の最小発生間隔を
示す。すなわち、領域ａ、ｂ内ではカット線を発生させ
ない。この領域を利用して、レーザ加工機のテーブル上
へ板材を位置決めし、クランプして加工を実行する。ま
た、この領域は残材を立体倉庫側へ戻したり、再利用す
る際に、搬送装置が残材を取扱うときに利用される。部
材６５５には、切断すべき多数の部品がネスティングさ
れるが、その加工ポイントのＸ座標値が最大となるワー
クＷ４１の切断線に間隔Ｃを加えた座標位置からＹ軸方
向にカット線ＬＹを表示する。同様に加工ポイントのＹ
座標値が最大となるワークＷ４２の切断線に間隙ｄを加
えた座標位置からＸ方向にカット線ＬＸを表示する。表
示されたカット線ＬＹ、ＬＸに沿ってレーザ加工するこ
とにより、ワーク加工後の残材６５７の寸法と形状が認
識され、再利用することができる。

【００１８】図１８及び図１９はカット線の発生と残材
の利用の制御処理を示すフロー図である。ステップ２０
００でスタートした処理は、ステップ２０１０で図面番
号を入力し、ステップ２０２０で図面ファイルより図面
を読み出して、ステップ２０３０でディスプレイ上に図
面を表示する。ステップ２０４０でカット線発生のコマ
ンドを入力すると、ステップ２０５０でカット線ＬＹ、
ＬＸの座標を演算する。Ｘ₁はネスティングしたワーク
のＸ方向座標が最大となる加工ポイントに間隔Ｃを加え
た座標値となる。Ｙ₁はＹ方向の最大加工ポイントに間
隔ｄを加えた座標値となる。ステップ２０６０でＸ₁が
Ｘmax−Ｃより大きく、同時にＹ₁がＹmax−ｄより大き
いことを確認する。条件が成立する場合には、残材が所
定の寸法より小さくなる場合であるので、残材利用のた
めのカット線を表示することなく、ステップ２１３０へ
進む。

【００１９】ステップ２０６０の条件が成立しなけれ
ば、ステップ２０７０へ進み、Ｘ₁〉Ｘmax−ａから判断
し、成立すればステップ２０８０でＸ方向のカット線を
させる。カット線ＬＸは座標（Ｏ、Ｙ₁）と（Ｘmax、Ｙ
₁）を結ぶ直線となる。ステップ２１００では、Ｙ₁〉Ｙ
max−ｂが成立するか否かを判断し、成立すれば、ステ
ップ２１１０でＹ方向のカット線を発生させる。カット
線ＬＹ₁は座標（Ｘ₁、Ｏ）と（Ｘ₁、Ｙmax）を結ぶ直線
となる。ステップ２１２０では、両カット線の交点（Ｘ
₁、Ｙ₁）までのカット線ＬＸ、ＬＹを表示する、Ｘ方向
カット線ＬＸは座標（Ｏ、Ｙ₁）と（Ｘ₁、Ｙ₁）を結ぶ
直線となり、Ｙ方向カット線ＬＹは座標（Ｘ₁、Ｏ）と
（Ｘ₁、Ｙ₁）を結ぶ直線となる。ステップ２１３０で残
材利用の為のカット線を登録するか否かを判断し、登録
するのであれば、ステップ２１４０で残材名を入力し、
ステップ２１５０で残材ファイルに登録する。ステップ
２１６０でプロッターへ出力するか否かを判断し、ステ
ップ２１７０でプロッターに図面を出力する。ステップ
２１８０で図面ファイルに登録して、ステップ２１９０
で処理を終了する。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上のように、板材を多段のパ
レットに収容して自動加工を行なうレーザ加工システム
にあって、形状、寸法の異なる残材を有効に利用するよ
うに構成したもので、材料の節約と、歩留りの向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するレーザ加工システムの斜視
図。

【図２】セパレーションステーションの平面図。

【図３】セパレーションステーションの正面図

【図４】図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】搬送装置の詳細図。

【図６】ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのブロック図。

【図７】残材ファイル表。

【図８】残材リスト表。

【図９】残材の利用スケジュール表。

【図１０】ネスティングするワークのスケジュール表。

【図１１】残材のネスティングを示す図。

【図１２】定尺材のネスティングを示す図。

【図１３】残材のネスティングを示す図。

【図１４】残材がさらに素材として利用できることを示
す図。

【図１５】制御処理のフロー図。

【図１６】制御処理のフロー図。

【図１７】残材利用のためのカット線の表示を示す説明
図。

【図１８】カット線発生と残材利用の制御処理のフロー
図。

【図１９】カット線発生と残材利用の制御処理のフロー
図。

【符号の説明】

１レーザ加工システム１０立体倉庫１５スタッカクレーン２０マルチパレット３０レーザ加工装置４０セパレーションステーション５０搬送装置６０ワーク８０ラインコントローラ９０ＣＡＤ／ＣＡＭシステム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板材を載せたパレットを多段にして収容
する立体倉庫と、多段のパレットを搬送するスタッカク
レーンと、多段のパレットのうちの任意のパレットから
板材を取り出す第１のステーションと、任意のパレット
に板材を戻す第２のステーションを有するセパレーショ
ンステーションと、セパレーションステーションに隣接
して配設されるレーザ加工装置と、セパレーションステ
ーションとレーザ加工装置との間で板材を搬送する搬送
装置と、レーザ加工用のプログラムを作成するＣＡＤ／
ＣＡＭシステムと、システムを制御するラインコントロ
ーラを備えたレーザ加工システムであって、ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムは残材用のファイルと残材演算部とを有
し、残材に再度ネスティングをして加工するレーザ加工
システム。
【請求項２】ワークへの加工指令を受けると、残材を
優先してネスティングする請求項１記載のレーザ加工シ
ステム。