JP2015178146A - ローダシステム及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化を図ることができ、かつメンテナンス面の負担を低減することが可能なローダシステム及び工作機械を提供する。
【解決手段】ワークＷをローダチャック１２に保持した状態でワークＷを搬送するローダシステムＳＹＳであって、ワークＷの凸部Ｗｂを検出可能なセンサ部３０と、ワークＷの端面Ｗｃを一周にわたってセンサ部３０に対向させるようにローダチャッ１２クとセンサ部３０とを相対的に移動させるローダ駆動部２０を有し、かつ、ローダ駆動部２０を制御するとともにセンサ部３０及びローダ駆動部２０からの出力に基づいてワークＷの凸部Ｗｂの位置を算出する制御部４０を有するローダ装置１００と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローダシステム及び工作機械に関する。

旋盤などの工作機械において、ワークをローダチャックに保持した状態で搬送するローダシステムが用いられる。このようなローダシステムは、主軸とワーク搬入部との間でワークを搬送するローダ装置を有する構成である。ワークを主軸に搬入する際、主軸とワークとの間で周方向の位置（位相）を合わせた状態で搬入を行う場合がある。従来、ローダシステムにおいてこのような位相合わせを行う際には、例えば特許文献１に記載のように、ローダ装置とは別個に専用の位相検出装置を用いてワークの位相を検出していた。

特開２００５−２２１２８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような別個の装置を用いた場合、所望の検出精度で位相が検出できるものの、該装置を配置するスペースが必要になり、装置全体が大掛かりになる。これにより、コストが高くなり、メンテナンス面での負担が大きくなるという問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明は、低コスト化を図ることができ、かつメンテナンス面の負担を低減することが可能なローダシステム及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明では、ワークをローダチャックに保持した状態でワークを搬送するローダシステムであって、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出可能なセンサ部と、ワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるようにローダチャックを移動させる駆動部を有し、かつ、駆動部を制御するとともにセンサ部及び駆動部からの出力に基づいてワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置を算出する制御部を有するローダ装置と、を備える。

また、駆動部は、互いに交差する２つの方向にローダチャックを直線移動させる移動機構を有し、移動機構によってローダチャックを円運動させることでワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させてもよい。また、駆動部は、水平面に対して略垂直な平面に沿ってローダチャックを円運動させてもよい。また、センサ部は、所定の回転軸を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部を回転させるセンサ駆動部を備え、制御部は、ローダ駆動部によりワークの側面をセンサ部に対向させた状態で回転軸を中心としてローダチャックを周回させるとともに、センサ駆動部によりローダチャックの周回に同期させてセンサ部を回転させてもよい。また、センサ部は、光学式センサが用いられてもよい。

また、本発明では、加工対象のワークを保持する主軸を備える工作機械であって、ワーク搬入部と主軸との間においてワークを搬送するローダシステムを備え、ローダシステムとして、上記のローダシステムが用いられる。

また、ローダシステムのセンサ部は、ワークの搬送経路に配置されてもよい。また、ローダシステムの制御部は、算出したワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に基づいて、主軸及びローダチャックの少なくとも一方を凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に対応させて回転させてもよい。

本発明によれば、ワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるように駆動部によってローダチャックとセンサ部とを相対的に移動させることでワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出するため、位相合わせ装置を別途用いることなく、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置を算出することができる。これにより、ワークの搬送を効率的に行うことができ、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。

また、駆動部が、互いに交差する２つの方向にローダチャックを直線移動させる移動機構を有し、該移動機構によってローダチャックを円運動させることでワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させるものでは、ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置をより効率的に算出することができる。また、駆動部が、水平面に対して略垂直な平面に沿ってローダチャックを円運動させるものでは、既存のローダチャックを用いてワークの側面または端面を一周にわたってセンサ部に対向させることができるため、新たに駆動系を設ける必要がなく、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。また、センサ部が、所定の回転軸を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部を回転させるセンサ駆動部を備え、制御部が、ローダ駆動部によりワークの側面をセンサ部に対向させた状態で回転軸を中心としてローダチャックを周回させるとともに、センサ駆動部によりローダチャックの周回に同期させてセンサ部を回転させるものでは、ワークの側面の凸部及び凹部のうち少なくとも一方を確実に検出することができる。また、センサ部として、光学式センサが用いられるものでは、センサ部のコストが抑えられるため、ローダシステムの低コスト化を図ることができる。

また、本発明では、ローダシステムとして、ワークの搬送を効率的に行うことができ、低コスト化を図ることができる上記のローダシステムが用いられるため、加工効率の高い工作機械を低コストで得ることができる。

また、ローダシステムのセンサ部が、ワークの搬送経路に配置されるものでは、ワークの搬送中に凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出することができるため、ワークの搬送を効率的に行うことができる。また、ローダシステムの制御部が、算出したワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に基づいて、主軸及びローダチャックの少なくとも一方を凸部及び凹部のうち少なくとも一方の位置に対応させて回転させるものでは、ワークを不具合なく主軸に装着することができる。

（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係るローダシステムの一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ワークの一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ローダシステムの動作例を示す図である。 （ａ）は変形例に係るワークの一例を示す図であり、（ｂ）は、変形例に係るローダシステムの一部分についての例を示す図である。 ローダシステムの動作例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、工作機械の動作の流れの一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、工作機械の動作の流れの一例を示す図である。 工作機械の動作の流れの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面に平行な任意の方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向と表記する。また、ＸＺ平面に垂直な方向はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係るローダシステムＳＹＳの一例を示す図である。図１（ａ）は、ローダシステムＳＹＳを＋Ｚ側から見たときの例を示している。図１（ｂ）は、ローダシステムＳＹＳを＋Ｙ側から見たときの例を示している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ローダシステムＳＹＳは、ローダ装置１００と、センサ部３０とを備えている。ローダ装置１００は、ワーク保持部１０と、ローダ駆動部（駆動部）２０と、制御部４０とを備えている。ローダ装置１００は、例えば後述の工作機械に搭載されて用いられ、この工作機械に設けられる主軸１１１、１１２とワーク搬入部１２０と（いずれも図１（ａ）及び（ｂ）に一点鎖線で示す）の間でワークＷを搬送する。

ワーク保持部１０は、ローダヘッド１１を有している。ローダヘッド１１は、ワークＷを把持するローダチャック１２、１３を有している。ローダチャック１２、１３は、一方が主軸１１１に対面する姿勢（−Ｚ方向に向いた姿勢）に配置され、他方が床面に対面する姿勢（−Ｙ方向に向いた姿勢）に配置される。

ローダヘッド１１には、２つのローダチャック１２、１３の位置を入れ替える回転機構１４が設けられている。回転機構１４は、Ｙ軸に対して所定角度（例、４５°）傾斜した軸ＡＸ１（図３（ａ）参照）の軸周りに回転可能である。回転機構１４を回転させることにより、２つのローダチャック１２，１３は、互いの位置を入れ替え可能となっている。ローダチャック１２、１３は、把握爪１２ａ、１３ａを有している。ローダチャック１２、１３は、把握爪１２ａ、１３ａによりワークＷを把持する。

図２（ａ）及び（ａ）は、第１実施形態に係るワークＷの一例を示す斜視図である。
図２（ａ）に示すように、ワークＷ１は、基部Ｗａと、凸部Ｗｂとを有している。基部Ｗａは、例えば円筒状に形成されている。凸部Ｗｂは、基部Ｗａの一方の端面Ｗｃに形成されている。端面Ｗｃは、円環状に形成されている。この端面Ｗｃに凸部Ｗｂが形成されることにより、ワークＷ１の端面Ｗｃの形状が周方向に凹凸状に変化している。本実施形態では、凸部Ｗｂが、端面Ｗｃの周方向に１２０°おきに等ピッチで配置されている。なお、凸部Ｗｂの形状やピッチ等については、これに限定するものではなく、他の形状又は他のピッチであってもよい。例えば、凸部Ｗｂが等ピッチではなく、互いに異なるピッチで複数の凸部Ｗｂが設けられてもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、ワークＷ２は、基部Ｗｄと、凹部Ｗｅとを有している。基部Ｗｄは、例えば円筒状に形成されている。凹部Ｗｅは、基部Ｗｄの一方の端面Ｗｆに形成されている。端面Ｗｆは、円環状に形成されている。端面Ｗｆに凹部Ｗｅが形成されることにより、ワークＷ２の端面Ｗｆの形状が周方向に凹凸状に変化している。本実施形態では、凹部Ｗｅが、端面Ｗｆの周方向に１２０°おきに等ピッチで配置されている。なお、凸部Ｗｂと同様、凹部Ｗｅの形状やピッチ等については、これに限定するものではなく、他の形状又は他のピッチであってもよい。例えば、凹部Ｗｅが等ピッチではなく、互いに異なるピッチで複数の凹部Ｗｅが設けられてもよい。以下、第１実施形態では、ワークＷとして、図２（ａ）に示すワークＷ１が用いられる場合を例に挙げて説明する。

続いて、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ローダ駆動部２０は、ワーク保持部１０を移動させる。ローダ駆動部２０は、Ｘ駆動部２１と、Ｚ駆動部２２と、Ｙ駆動部２３とを有している。

Ｘ駆動部２１は、Ｘ移動体２１ａと、ガイドレール２１ｂとを有している。ガイドレール２１ｂは、Ｘ方向に平行に延びており、不図示の固定部に固定されている。ガイドレール２１ｂは、Ｘ移動体２１ａを案内する。Ｘ移動体２１ａは、不図示の駆動源により、ガイドレール２１ｂに沿ってＸ方向に移動可能となっている。また、このガイドレール２１ｂに沿うように、筐体２４が設けられている。筐体２４は、ガイドレール２１ｂを収容すると共に、Ｙ方向についてワーク保持部１０を収容可能な寸法に形成されている。

Ｚ駆動部２２は、Ｚ移動体２２ａと、不図示のガイド部とを有している。このガイド部は、Ｘ移動体２１ａに設けられ、Ｚ方向に延びている。ガイド部は、Ｚ移動体２２ａを案内する。Ｚ移動体２２ａは、不図示の駆動源により、ガイド部に沿ってＺ方向に移動可能となっている。

Ｙ駆動部２３は、Ｙ移動体２３ａと、不図示のガイド部とを有している。このガイド部は、Ｚ移動体２２ａに設けられ、Ｙ方向に平行に延びている。ガイド部は、Ｙ移動体２３ａを案内する。Ｙ移動体２３ａは、棒状に形成されている。Ｙ移動体２３ａは、不図示の駆動源により、ガイド部に沿ってＹ方向に移動可能となっている。Ｙ移動体２３ａの−Ｙ側端部には、ワーク保持部１０が固定されている。また、Ｙ移動体２３ａの＋Ｙ側端部は、筐体２４から＋Ｙ側に突出可能となっている。

ワーク保持部１０をＸ方向に移動させる場合、ローダ駆動部２０は、Ｘ移動体２１ａをＸ方向に移動させる。このとき、Ｚ移動体２２ａ及びＹ移動体２３ａは、Ｘ移動体２１ａと一体的にＸ方向に移動する。この移動では、Ｘ移動体２１ａ、Ｚ移動体２２ａ及びＹ移動体２３ａの間に相対的な移動は生じない。

また、ワーク保持部１０をＺ方向に移動させる場合、ローダ駆動部２０は、Ｚ移動体２２ａをＺ方向に移動させる。このとき、Ｙ移動体２３ａはＺ移動体２２ａと一体的にＺ方向に移動するが、Ｘ移動体２１ａは移動しない。したがって、このＺ移動体２２ａの移動により、Ｙ移動体２３ａは、Ｘ移動体２１ａに対してＺ方向に移動する。

また、ワーク保持部１０をＹ方向に移動させる場合、ローダ駆動部２０は、Ｙ移動体２３ａをＹ方向に移動させる。このとき、Ｘ移動体２１ａ及びＺ移動体２２ａは移動しない。したがって、このＹ移動体２３ａの移動により、Ｙ移動体２３ａは、Ｘ移動体２１ａ及びＺ移動体２２ａの両方に対してＹ方向に移動する。

ローダ駆動部２０は、これらの動作により、ワーク搬入部１２０から搬送先（例、主軸１１１）まで所定の搬送経路ＴＲでワークＷを搬送する。また、ローダ駆動部２０は、上記動作のうちＸ方向への移動とＹ方向への移動とを組み合わせることにより、ワーク保持部１０をＺ方向へ移動させることなく、ＸＹ平面に沿って円運動させることが可能となっている。また、ローダ駆動部２０は、Ｘ方向及びＹ方向の移動量を調整することにより、円運動の径を変化させることが可能となる。なお、ローダ駆動部２０は、Ｘ駆動部２１、Ｚ駆動部２２及びＹ駆動部２３の駆動量を制御部４０に出力する。

センサ部３０は、ワークＷの端面Ｗｃに配置される凸部Ｗｂを検出する。センサ部３０は、ワークＷの搬送経路ＴＲに配置されている。センサ部３０は、例えば筐体２４の−Ｚ側の内面に固定されているが、これに限定するものではなく、他の部位に固定されてもよい。センサ部３０としては、例えば反射型の光学式センサが用いられる。センサ部３０は、＋Ｚ方向に向けて検出光を射出する光射出部と、射出された検出光の反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出された検出結果は、制御部４０に送信される。なお、センサ部３０として、ＣＣＤカメラなどの撮像装置が用いられてもよい。

制御部４０は、例えば、ワーク保持部１０の動作やローダ駆動部２０の動作、センサ部３０の動作など、ローダ装置１００の各部の動作を統括的に制御する。制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）などの演算装置と、メモリなどの記憶装置とを有している。制御部４０は、記憶装置に記憶されている所定のプログラムに従って演算装置が処理を実行することにより各種の動作を行う。なお、制御部４０は、ワーク保持部１０、ローダ駆動部２０及びセンサ部３０の動作を連動して行わせることが可能である。

記憶装置には、上記のプログラムのほか、搬送動作に必要な各種情報が記憶されている。例えば、記憶装置には、把握爪１２ａ、１３ａの開閉動作に関するデータや、ローダ駆動部２０の駆動に関する情報、搬送対象であるワークＷの形状（円柱状、円筒状、など）や寸法（外径、内径、高さ）などの情報が記憶されている。

制御部４０は、記憶装置に記憶されたワークＷのデータを用いて、ローダチャック１２、１３の高さ位置や把握爪１２ａ、１３ａの開閉量などを調整可能である。また、制御部４０は、ローダ駆動部２０によるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の駆動量をそれぞれ検出可能である。また、制御部４０は、センサ部３０で検出された反射光の強度の変化を検出することにより、反射面の形状を算出可能である。

次に、ローダシステムＳＹＳによってワークＷを搬送する動作の一例を説明する。なお、ワークＷは、端面Ｗｃが下側（−Ｙ側）に向けられた状態で、ワーク搬入部１２０に載置されているものとする。また、ワークＷの形状や寸法についての情報は、予め制御部４０の記憶装置に記憶されているものとする。

まず、ローダ装置１００の制御部４０は、ワーク保持部１０をワーク搬入部１２０に近づけ、ローダチャック１２の把握爪１２ａによってワークＷの上端部（＋Ｙ側端部）を保持させる。ワークＷを保持させた後、制御部４０は、回転機構１４を回転させてローダチャック１２の位置とローダチャック１３の位置とを切り替えさせる。この動作により、ローダチャック１２に保持されたワークＷの端面Ｗｃが−Ｚ方向に向けられる。

その後、制御部４０は、ローダ駆動部２０によってワーク保持部１０を＋Ｙ方向に移動させ筐体２４内の所定の高さ位置に配置させる。その後、制御部４０は、ワーク保持部１０を＋Ｘ方向に移動させることにより、ワークＷの端面Ｗｃの一部とセンサ部３０とをＺ方向に対向させる。なお、このとき、制御部４０は、端面Ｗｃのうち＋Ｚ側端部がセンサ部３０に対向するようにワークＷの位置を調整する。

次に、制御部４０は、図３（ａ）に示すように、センサ部３０から検出光Ｌ１を＋Ｚ方向に射出させる。検出光Ｌ１は、ワークＷの端面Ｗｃに入射し、一部が該端面Ｗｃによって反射されてセンサ部３０に戻る。センサ部３０は、受光部において反射光を受光し、その結果を制御部４０に送信する。

次に、制御部４０は、センサ部３０から検出光Ｌ１を射出させた状態でローダチャック１２をＸＹ平面に沿って円運動させることで、ワークＷの端面Ｗｃを一周にわたってセンサ部３０に対向させる。制御部４０は、図３（ｂ）に示すように、ローダ駆動部２０のＸ駆動部２１及びＹ駆動部２３により、Ｚ方向視においてセンサ部３０を中心とした円に沿ってワークＷを移動させる。制御部４０は、このときの円の径として、Ｚ方向視においてワークＷの中心から端面Ｗｃまでの距離に等しい値とすることができる。なお、図３（ｂ）では、センサ部３０を中心として時計回りにワークＷ（ローダチャック１２）を円運動させる例を示しているが、これには限定されず、反時計回りにワークＷを円運動させてもよい。

この動作により、センサ部３０から射出される検出光Ｌ１がワークＷの端面Ｗｃを周方向に走査する。センサ部３０は、端面Ｗｃの一周にわたって反射された検出光Ｌ１を受光し、制御部４０に受光結果を送信する。制御部４０は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部４０は、Ｘ駆動部２１及びＹ駆動部２３の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、端面Ｗｃの周方向における凸部Ｗｂの位置（位相）を検出する。第１実施形態のワークＷのように、端面Ｗｃの周方向に凸部Ｗｂが等ピッチで配置される場合には、１つの凸部Ｗｂの位相を検出することにより、端面Ｗｃ全体における形状変化位置（他の凸部Ｗｂの位置）を推定可能である。ワークＷの凸部Ｗｂの位相を検出した後、制御部４０は、ワークＷを筐体２４内の所定の位置に配置させ、所定の搬送先（例、主軸１１１）まで＋Ｘ方向にワークＷを移動させる。

以上のように、第１実施形態によれば、ワークＷの端面Ｗｃを一周にわたってセンサ部３０に対向させるようにローダ駆動部２０によってローダチャック１２をセンサ部３０に対して移動させることでワークＷの凸部Ｗｂを検出するため、位相検出装置を別途用いることなく、ワークＷの凸部Ｗｂの位置を算出することができる。これにより、ワークＷの搬送を効率的に行うことができ、ローダ装置１００の低コスト化を図ることができる。なお、ワークＷとして、図２（ｂ）に示すワークＷ２が用いられる場合、センサ部３０は、ワークＷ２の端面Ｗｆに配置される凹部Ｗｅを検出する。この場合、制御部４０は、位相検出装置を別途用いることなく、凹部Ｗｅの位置（位相）を算出できる。

＜変形例＞
次に、変形例を説明する。上記第１実施形態では、ワークＷの端面Ｗｃの形状変化位置を検出する例を挙げて説明したが、本変形例では、ワークＷの側面の形状変化位置を検出する場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、ワークの構成及びセンサ部の構成が第１実施形態とは異なっており、他の構成については第１実施形態と同様のものが採用される。以下、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図４（ａ）は、本変形例に係るワークＷ３の一例を示す斜視図である。
図４（ａ）に示すように、ワークＷ３は、基部Ｗｇと、凸部Ｗｈとを有している。基部Ｗｇは、例えば円筒状に形成されている。凸部Ｗｈは、基部Ｗｇの側面Ｗｉに形成されている。なお、側面Ｗｉは、円筒面である。本変形例では、凸部Ｗｈが、側面Ｗｉに１つ配置されている。このワークＷ３を例えば主軸に取り付けて回転させる場合、凸部Ｗｈが設けられるためアンバランスな回転となる。したがって、ワークＷ３を取り付ける場合には、回転のバランスを取るため、主軸にバランスウェイトが配置される。バランスウェイトは、主軸の周囲の一部に設けられ、ワークＷ３の凸部Ｗｈに対応する重量に調整されている。主軸にワークＷ３を取り付ける場合、このバランスウェイトが凸部Ｗｈに対応する位置（例えば、凸部Ｗｈと位相が１８０°異なる位置）に配置されるように、主軸の位相を調整する必要がある。そのためには、ワークＷ３を主軸に取り付ける際に凸部Ｗｈの位相を検出する必要がある。なお、凸部Ｗｈの形状や配置等については、これに限定するものではなく、他の形状又は配置であってもよい。例えば、凸部Ｗｈに代えて又は凸部Ｗｈに加えて、側面Ｗｉに凹部が形成されてもよい。

図４（ｂ）は、本変形例に係るセンサ部３０Ａの一例を示す図である。
図４（ｂ）に示すように、センサ部３０Ａは、ワークＷ３の側面Ｗｉの凸部Ｗｈを検出する。Ｚ方向視において、センサ部３０Ａは、第１実施形態のセンサ部３０とほぼ同一の位置に配置されている。センサ部３０Ａは、回転部材３１Ａに固定されている。回転部材３１Ａは、例えば円柱状に形成され、センサ駆動部３２ＡによってＺ軸に平行な回転軸ＡＸ２の軸周りに回転可能である。センサ部３０Ａとしては、例えば反射型の光学式センサが用いられる。センサ部３０Ａは、回転部材３１Ａの周面に固定され、回転部材３１Ａの径方向の外側に向けて検出光Ｌ２を射出する光射出部と、射出された検出光の反射光を受光する受光部とを有している。受光部によって検出された検出結果は、制御部４０に送信される。なお、センサ部３０Ａとして、ＣＣＤカメラなどの撮像装置が用いられてもよい。

次に、センサ部３０Ａを用いた検出動作の一例を説明する。まず、制御部４０は、第１実施形態と同様の手順により、ワークＷ３をワーク保持部１０によって保持させる。その後、図４（ｂ）に示すように、ワークＷの側面Ｗｉの一部とセンサ部３０Ａとを対向させる。なお、このとき、制御部４０は、センサ部３０Ａを−Ｙ方向に向けると共に、側面Ｗｉのうち＋Ｙ側端部がセンサ部３０Ａに対向するようにワークＷの位置を調整する。

次に、制御部４０は、センサ部３０Ａから検出光Ｌ２を−Ｙ方向に射出させる。検出光Ｌ２は、ワークＷの側面Ｗｉに入射し、一部が該側面Ｗｉによって反射されてセンサ部３０Ａに戻る。センサ部３０Ａは、受光部において反射光を受光し、その結果を制御部４０に送信する。

次に、制御部４０は、図５に示すように、センサ部３０Ａから検出光Ｌ２を射出させた状態でワークＷ３（ローダチャック１２）をＸＹ平面に沿って円運動させるとともに、センサ駆動部３２ＡによりワークＷ３（ローダチャック１２）の周回に同期させて回転部材３１Ａ及びセンサ部３０Ａを回転させる。なお、図５では、ローダチャック１２の図示を省略している。また、図５では、ワークＷ３及びセンサ部３０を時計回りに円運動又は回転させる例を示しているが、これには限定されず、それぞれ反時計回りに円運動又は回転させてもよい。

この動作により、センサ部３０Ａから射出される検出光Ｌ２がワークＷの側面Ｗｉを周方向に走査する。センサ部３０Ａは、側面Ｗｉの一周にわたって反射された検出光Ｌ２を受光し、制御部４０に受光結果を送信する。制御部４０は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部４０は、Ｘ駆動部２１及びＹ駆動部２３の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、ワークＷの凸部Ｗｈの位置（位相）を算出する。なお、制御部４０は、センサ駆動部３２Ａの駆動量と受光量の変化とを対応付けることで凸部Ｗｈの位置を算出してもよい。凸部Ｗｈの位置を算出した後、制御部４０は、例えばワークＷ３を主軸に取り付ける場合に、凸部Ｗｈの位置に対応する位置にバランスウェイトが配置されるように主軸の回転位相を調整する。

以上のように、本変形例では、センサ部３０Ａが、所定の回転軸ＡＸ２を中心として回転可能に形成されるとともに、センサ部３０Ａを回転させるセンサ駆動部３２Ａを備え、制御部４０が、ローダ駆動部２０によりワークＷの側面Ｗｉをセンサ部３０Ａに対向させた状態で回転軸ＡＸ２を中心としてローダチャック１２を周回させるとともに、センサ駆動部３２Ａによりローダチャック１２の周回に同期させてセンサ部３０Ａを回転させることにより、ワークＷの側面Ｗｉの凸部Ｗｈを確実に検出することができる。

なお、本変形例では、第１実施形態のセンサ部３０に代えてセンサ部３０Ａを設ける構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばセンサ部３０とともにセンサ部３０Ａが設けられる構成であってもよい。この場合、ワークＷの形状に応じてセンサ部３０又はセンサ部３０Ａで位相を検出させることができる。これにより、ワークＷの形状に応じた位相検出が可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、第１実施形態に記載のローダシステムＳＹＳを備える工作機械を例に挙げて説明する。第２実施形態では、第１実施形態と共通のＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。ただし、第２実施形態では、主軸１１１、１１２の回転軸方向をＺ方向とし、ワークＷに対する切削量を規定する方向をＸ方向とする。

図６（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る工作機械２００の一例を示す図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示す工作機械２００は、例えば平行２軸旋盤である。図６（ａ）及び（ｂ）において、工作機械２００の＋Ｚ側が正面であり、−Ｚ側が背面である。また、工作機械２００の±Ｘ側は側面であり、Ｘ方向は工作機械２００の左右方向である。

工作機械２００は、本体部１１０と、ワーク搬入部１２０と、ローダシステム１３０と、制御部１４０とを有している。
本体部１１０は、主軸１１１、１１２と、タレット１１３、１１４とを有している。主軸１１１、１１２は、Ｘ方向に並んで配置されている。主軸１１１、１１２は、不図示の軸受け等によって回転可能に支持されている。主軸１１１、１１２の＋Ｚ側の端部には、それぞれ把握爪１１１ａ、１１２ａが設けられている。把握爪１１１ａ、１１２ａは、主軸１１１、１１２の回転軸周りに所定の間隔で複数配置されている。把握爪１１１ａ、１１２ａは、主軸１１１、１１２の径方向に移動させることでワークＷを保持可能である。

主軸１１１、１１２には、不図示の着座検出部が設けられる。着座検出部は、主軸１１１、１１２に対してワークＷが適正に着座したか否かを確認するために設けられる。着座確認部は、主軸１１１、１１２のうち中心軸ＡＸ３、ＡＸ４と垂直な面に設けられた気体噴出部と、この気体噴出部に接続された気体供給部とを有している。着座確認部は、気体供給部の背圧を検出することで、気体噴出部にワークＷが配置されているか否かを判定する。このような着座検出部によって着座検出を行う場合、ワークＷの端面又は側面に凸部又は凹部が形成されていると不具合が生じることがある。そこで、本実施形態では、後述のローダシステム１３０に設けられるセンサ部３０においてワークＷの位相を検出し、該検出結果を用いて、主軸１１１、１１２の着座検出部（気体噴出部）の位相を調整することにより位相合わせを行う構成となっている。

タレット１１３は、主軸１１１の−Ｘ側に配置されている。タレット１１４は、主軸１１２の＋Ｘ側に配置されている。タレット１１３、１１４のそれぞれには、モータ等の回転駆動装置が設けられている。タレット１１３、１１４は、回転駆動装置により、Ｚ方向に平行な軸周りに回転可能となっている。タレット１１３、１１４の周面には、切削工具を保持するための複数の保持部が設けられている（不図示）。これら保持部の全部または一部には切削工具が保持される。したがって、タレット１１３、１１４を回転させることにより、所望の切削工具が選択される。タレット１１３、１１４の保持部に保持される切削工具は、各保持台に対して交換可能である。切削工具としては、ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリルやエンドミル等の回転工具が用いられてもよい。また、タレット１１３、１１４は、不図示の駆動装置により、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能となっている。これにより、切削工具は、ワークＷに対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能となっている。

ワーク搬入部１２０には、工作機械２００における加工対象であるワークＷが載置される。ワーク搬入部１２０としては、例えば固定台が用いられるが、これに限定されるものではなく、コンベアやロータリー式の台などが用いられてもよい。
ローダシステム１３０としては、例えば第１実施形態に記載のローダシステムＳＹＳが用いられる。ローダシステム１３０のローダ装置１００は、ワーク搬入部１２０と主軸１１１（又は主軸１１２）との間の搬送経路ＴＲにおいてワークＷを搬送する。なお、第１実施形態と同様、センサ部３０は、この搬送経路ＴＲに配置されている。ローダ装置１００は、ワーク保持部１０が主軸１１１、１１２とワーク搬入部１２０との間で移動可能となるように、Ｘ駆動部２１のガイドレール２１ｂが本体部１１０とワーク搬入部１２０との間をＸ方向に跨ぐように配置されている。これにより、ローダ装置１００は、主軸１１１、１１２とワーク搬入部１２０との間でワークＷを搬送可能となっている。

制御部１４０は、本体部１１０の動作、ワーク搬入部１２０の動作、ローダシステム１３０の動作など、工作機械２００の各部の動作を統括的に制御する。制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）などの演算装置と、メモリなどの記憶装置とを有している。制御部４０は、記憶装置に記憶されている所定のプログラムに従って演算装置が処理を実行することにより各種の動作を行う。なお、制御部１４０は、第１実施形態に記載の制御部４０の機能を含んでいる。また、記憶装置には、加工レシピなど、ワークＷの加工に必要な各種データが記憶されている。

次に、上記のように構成された工作機械２００の動作を説明する。図７〜図９は、工作機械２００の動作の一例を示す図である。
まず、制御部１４０は、ローダ装置１００のワーク保持部１０をワーク搬入部１２０の上方（＋Ｙ側）に配置させる。その後、図７（ａ）に示すように、制御部１４０は、ローダヘッド１１のローダチャック１２を下側（−Ｙ方向）に向けた状態でＹ移動体２３ａを−Ｙ方向に移動させ、把握爪１２ａによってワークＷを把持させる。

その後、制御部１４０は、回転機構１４によってローダチャック１２とローダチャック１３とを入れ替えさせる。これにより、ローダチャック１２及びワークＷが−Ｚ方向に向けられ、ローダチャック１３が−Ｙ方向に向けられる。ローダチャック１２を−Ｚ方向に向けた後、図７（ｂ）に示すように、制御部１４０は、ローダ駆動部２０によってワーク保持部１０を＋Ｙ方向に移動させ筐体２４内の所定の高さ位置に配置させる。

その後、制御部１４０は、ワーク保持部１０を＋Ｘ方向に移動させることにより、図８（ａ）に示すように、ワークＷの端面Ｗｃの一部とセンサ部３０とをＺ方向に対向させる。なお、このとき、制御部４０は、端面Ｗｃのうち＋Ｚ側端部がセンサ部３０に対向するようにワークＷの位置を調整する。そして、制御部１４０は、第１実施形態で説明した手順と同様に、センサ部３０から検出光を射出させると共に、この状態でローダチャック１２をＸＹ平面に沿って円運動させることで、ワークＷの端面Ｗｃを一周にわたってセンサ部３０に対向させる。この動作により、センサ部３０から射出される検出光がワークＷの端面Ｗｃを周方向に走査する。センサ部３０は、端面Ｗｃの一周にわたって反射された検出光を受光し、制御部１４０に受光結果を送信する。制御部１４０は、送信された受光結果に基づいて、受光量の変化を検出する。制御部１４０は、Ｘ駆動部２１及びＹ駆動部２３の駆動量と、受光量の変化とを対応付けることにより、ワークＷの端面Ｗｃの周方向における凸部Ｗｂの位置（位相）を検出する。制御部１４０は、図８（ｂ）に示すように、検出した凸部Ｗｂの位相に基づいて、ワークＷの搬送先である主軸１１１を、凸部Ｗｂの位相に対応させて回転させる。

次に、図８（ｂ）に示すように、Ｘ移動体２１ａを＋Ｘ方向に移動させ、ワーク保持部１０及びワークＷを例えば主軸１１１の上方（＋Ｙ側）に配置させる。以下、ワークＷを主軸１１１に配置する場合を例に挙げて説明する。なお、ワークＷを主軸１１２に配置する場合には、主軸１１２の上方にワーク保持部１０及びワークＷを配置させる。

次に、図９に示すように、制御部１４０は、Ｙ移動体２３ａを−Ｙ方向に移動させ、ワークＷを主軸１１１に対向させる。そして、制御部１４０は、図９に示す状態から、Ｚ移動体２２ａを−Ｚ方向に移動させ、ワークＷを主軸１１１の把握爪１１１ａに保持させる。このとき、主軸１１１は、着座検出部の気体噴出部の位相と、ワークＷの端面Ｗｃの各凸部Ｗｂの位相とが対応するように配置されているため、ワークＷの着座検出を不具合なく行うことができる。その後、制御部１４０は、所定の加工レシピに基づいてワークＷの加工を行わせる。

以上のように、第２実施形態によれば、ワークＷの端面Ｗｃを一周にわたってセンサ部３０に対向させるようにローダ駆動部２０によってローダチャック１２をセンサ部３０に対して移動させることでワークＷの凸部Ｗｂを検出するため、位相検出装置を別途用いることなく、ワークＷの凸部Ｗｂの位置を算出することができる。これにより、ワークＷの搬送を効率的に行うことができ、ローダシステム１３０の低コスト化を図ることができる。

また、ワークＷの搬送を効率的に行うことができ、低コスト化を図ることができるローダシステム１３０が用いられるため、加工効率の高い工作機械２００を低コストで得ることができる。また、ローダシステム１３０のセンサ部３０が、ワークＷの搬送経路ＴＲに配置されるため、ワークＷの搬送中に凸部Ｗｂを検出することができる。これにより、ワークＷの搬送を効率的に行うことができる。また、制御部１４０が、算出したワークＷの凸部Ｗｂの位置に基づいて、主軸１１１を該凸部Ｗｂの位置に対応させて回転させるため、ワークＷを不具合なく主軸１１１に装着することができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態及び変形例では、ローダチャック１２（ワークＷ）とセンサ部３０（センサ部３０Ａ）との間において、ＸＹ方向に移動するのがローダチャック１２（又はワークＷ）のみである場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ローダチャック１２（又はワークＷ）の移動に同期してセンサ部３０（又はセンサ部３０Ａ）がＸＹ方向に移動可能な構成であってもよい。この場合、センサ部３０（又はセンサ部３０Ａ）を駆動させる駆動部が設けられ、制御部４０は該駆動部からの出力を用いてワークＷの凸部Ｗｂの位置を算出することができる。

また、例えば第２実施形態では、算出したワークＷの凸部Ｗｂ位置に基づいて主軸１１１を該凸部Ｗｂの位置に対応させて回転させる例を挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばローダチャック１２側を該凸部Ｗｂの位置に対応させて回転させる構成であってもよい。また、主軸１１１及びローダチャック１２の両方で回転させる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、ローダシステムＳＹＳが、ワークＷを搬入するワーク搬入部１２０と主軸１１１、１１２との間でワークＷを搬送する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ワークＷを搬出するワーク搬出部が別途設けられる場合、ローダシステムＳＹＳが主軸１１１、１１２とワーク搬出部との間でワークＷを搬送する構成であってもよい。

Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…ワーク Ｗｂ、Ｗｈ…凸部 Ｗｃ、Ｗｉ…端面 Ｗｅ…凹部 ＴＲ…搬送経路 Ｌ１、Ｌ２…検出光 ＡＸ２…回転軸 ＳＹＳ、１３０…ローダシステム １０…ワーク保持部 １２、１３…ローダチャック ２０…ローダ駆動部 ２１…Ｘ駆動部 ２２…Ｚ駆動部 ２３…Ｙ駆動部 ２４…筐体 ３０、３０Ａ…センサ部 ３１Ａ…回転部材 ３２Ａ…センサ駆動部 ４０、１４０…制御部 １００…ローダ装置 １１１、１１２…主軸 １２０…ワーク搬入部 ２００…工作機械

Claims (8)

1. ワークをローダチャックに保持した状態で前記ワークを搬送するローダシステムであって、
   前記ワークの凸部及び凹部のうち少なくとも一方を検出可能なセンサ部と、
   前記ワークの側面または端面を一周にわたって前記センサ部に対向させるように前記ローダチャックを移動させる駆動部を有し、かつ、前記駆動部を制御するとともに前記センサ部及び前記駆動部からの出力に基づいて前記ワークの前記凸部及び前記凹部のうち少なくとも一方の位置を算出する制御部を有するローダ装置と、を備えるローダシステム。
2. 前記駆動部は、互いに交差する２つの方向に前記ローダチャックを直線移動させる移動機構を有し、前記移動機構によって前記ローダチャックを円運動させることで前記ワークの側面または端面を一周にわたって前記センサ部に対向させる請求項１記載のローダシステム。
3. 前記駆動部は、水平面に対して略垂直な平面に沿って前記ローダチャックを円運動させる請求項２記載のローダシステム。
4. 前記センサ部は、所定の回転軸を中心として回転可能に形成されるとともに、前記センサ部を回転させるセンサ駆動部を備え、
   前記制御部は、前記ローダ駆動部により前記ワークの側面を前記センサ部に対向させた状態で前記回転軸を中心として前記ローダチャックを周回させるとともに、前記センサ駆動部により前記ローダチャックの周回に同期させて前記センサ部を回転させる請求項３記載のローダシステム。
5. 前記センサ部は、光学式センサが用いられる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のローダシステム。
6. 加工対象のワークを保持する主軸を備える工作機械であって、
   ワーク搬入部と前記主軸との間においてワークを搬送するローダシステムを備え、
   前記ローダシステムとして、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のローダシステムが用いられる工作機械。
7. 前記ローダシステムの前記センサ部は、前記ワークの搬送経路に配置される請求項６記載の工作機械。
8. 前記ローダシステムの前記制御部は、算出した前記ワークの前記凸部及び前記凹部のうち少なくとも一方の位置に基づいて、前記主軸及び前記ローダチャックの少なくとも一方を前記凸部及び前記凹部のうち少なくとも一方の位置に対応させて回転させる請求項６または請求項７記載の工作機械。

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