JP7364478B2

JP7364478B2 - 工作機械

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Publication number: JP7364478B2
Application number: JP2020009516A
Authority: JP
Inventors: 章一森村
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2040-01-23
Also published as: TW202140172A; DE102021101142A1; KR102662204B1; JP2021115652A; KR20210095574A; US11602811B2; US20210229226A1; CN113146326A; CN113146326B; TWI862777B

Description

本明細書では、水平方向に平行なワーク回転軸周りに回転可能にワークを保持する主軸台と、工具を保持する刃物台と、を有した工作機械を開示する。

近年、工作機械の自動化に対する要求が高くなっている。こうした要求に応えるために、従来から、ロボットの利用が提案されている。例えば、特許文献１には、工作機械の側部に、ワークの供給・排出場所であるパレットを設けた加工装置が開始されている。特許文献１では、さらに、この工作機械およびパレットの上部に配置されたガントリーレールと、当該ガントリーレールに沿って走行する多関節ロボットと、を設けている。そして、この多関節ロボットを利用して、パレットと工作機械の内部との間で、ワークを搬送する。また、特許文献２には、工作機械、具体的には、横形旋盤の加工室内にロボットを配置し、当該ロボットを用いて、加工の補助やワークの搬送等の作業を行う技術が開示されている。特許文献２において、ロボットは、主軸台のワーク回転軸と平行な軸回りに回転可能な基礎関節と、基礎関節の回転軸に直交する軸回りに回転する三つの平行関節と、を有している。

特開２０１０－６４１５８号公報特開２０１９－０９８４７９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、工作機械およびパレットに跨って延びるガントリーレールを設ける必要があるため、加工装置全体のサイズが大きくなり、また、コストが高くなる。また、特許文献１では、ロボットは、ワークの搬送にのみ利用されており、ロボットを、加工室の内部において加工の補助や加工情報の取得といった作業に利用することは、想定されていない。

また、特許文献２の技術では、特許文献１の技術に比べて、ロボットを含む工作機械全体を、比較的、小型に構成できる。しかし、加工室の外部に設けられたワークストッカと、主軸台と、の間でワークを搬送するには、特許文献２の技術は、更なる改善の余地があった。すなわち、特許文献２のロボットの場合、当該ロボットで保持されるワークの軸方向は、常に水平方向と平行となる。そのため、ワークは、その軸方向が水平方向と平行となる横置きの姿勢で、ワークストッカに載置されることとなる。横置きの場合、ワークの軸方向が鉛直方向となる縦置きに比べて、ワークストッカに載置できるワークの個数が限定される。そのため、特許文献２では、多数のワークを自動で交換可能にするためには、ワークストッカの周辺に、ワークを駆動するための何らかの駆動部を設ける必要がある。結果として、特許文献２でも、コストアップの問題が残る。

そこで、本明細書では、コストを抑えつつ、加工室の内外で様々な作業が可能なロボットを有した工作機械を開示する。

本明細書で開示する工作機械は、加工室内に配置され、ワークを、水平方向に平行なワーク回転軸周りに回転可能に保持する主軸台と、前記加工室内に配置され、前記ワーク回転軸に平行な第一軸方向および前記第一軸に直交する第二軸方向に移動可能で、工具を保持する刃物台と、前記加工室内に配置されるロボットと、前記加工室の周囲を囲むカバーと、前記カバーに設けられ、前記加工室の内外を連通する開口部と、前記開口部を開閉可能に覆うドアと、を備え、前記ロボットは、前記加工室内に固定される根本関節と、前記根本関節より先端側に位置するとともに互いに関節連結された複数のリンクを有するリンクユニットと、を備え、前記根本関節は、前記ワーク回転軸に直交する方向に伸縮可能な直動関節であり、前記リンクユニット全体を前記加工室内に位置させる長さと、前記リンクユニット全体を加工室外に位置させる長さと、の間で伸縮可能な直動関節である、ことを特徴とする。

この場合、前記複数のリンクは、いずれも、前記根本関節の伸縮方向と平行な軸回りに回転可能であってもよい。

また、前記リンクユニットは、根本関節に連結された第一リンクと、第二関節を介して前記第一リンクに連結された第二リンクと、第三関節を介して前記第二リンクに連結された第三リンクと、第四関節を介して前記第三リンクに連結されたエンドエフェクタと、を含み、第二関節、第三関節、および第四関節は、いずれも、前記根本関節の伸縮方向と平行な軸回りに回転する回転関節であってもよい。

また、前記第二軸は、前記回転軸に近づくにつれて下方に進むように、水平面に対して角度θだけ傾斜しており、前記根本関節の伸縮方向と前記第二軸とが成す角度は、θ／２未満であってもよい。この場合、前記根本関節の伸縮方向は、前記第二軸と平行方向でもよい。

また、前記工作機械は、横形旋盤でもよいし、円筒研削盤でもよい。

本明細書に開示の工作機械によれば、ロボットの根本関節を伸縮させることで、リンクユニットを加工室の内外に移動できる。そして、これにより、コストを抑えつつ、加工室の内外でロボットが様々な作業を行える。

工作機械の斜視図である。一部のカバーを取り外した工作機械の斜視図である。機内ロボットでワークを交換する様子を示す斜視図である。機内ロボットによるワーク交換の様子を示す模式図である。機内ロボットによるワーク交換の様子を示す模式図である。機内ロボットによるワーク交換の様子を示す模式図である。機内ロボットによるワーク交換の様子を示す模式図である。機内ロボットでワークを交換する様子を示す斜視図である。機内ロボットでワークを交換する様子を示す斜視図である。機内ロボットでワークを交換する様子を示す斜視図である。エンドエフェクタ周辺の拡大斜視図である。第三軸が水平な機内ロボットの動きの一例を示す図である。第三軸が水平な機内ロボットの動きの一例を示す図である。第三軸が傾斜した機内ロボットの動きの一例を示す図である。第三軸が傾斜した機内ロボットの動きの一例を示す図である。

以下、工作機械１０について図面を参照して説明する。図１は、工作機械１０の斜視図である。また、図２は、一部のカバー１４の図示を省略した工作機械１０の斜視図である。以下の説明では、主軸台２０の回転軸と平行な方向をＺ軸、刃物台３０のＺ軸と直交する移動方向と平行な方向をＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と呼ぶ。また、Ｚ軸においては、主軸台２０から心押台３６に近づく向きをプラス方向、Ｘ軸においては、ワーク回転軸Ｒｗから刃物台３０に近づく向きをプラス方向、Ｙ軸においては、主軸台２０から上に向かう向きをプラス方向とする。

この工作機械１０は、ワーク１００を水平軸回りに回転保持する主軸台２０を有した横形旋盤である。より具体的には、本例の工作機械１０は、複数種類の工具１１０を保持するタレット３２を有したターニングセンタである。

工作機械１０の加工室１２の周囲は、カバー１４で覆われている。加工室１２の前面には、大きな開口部１６が形成されており、この開口部１６は、ドア１８により開閉される。本例では、ドア１８は、左右方向にスライド移動することで開口部１６を開閉するスライドドアである。もちろん、ドア１８は、スライドドアに替えて、他の形態のドア、例えば、開き戸や、折れ戸タイプのドアでもよい。オペレータは、この開口部１６を介して、加工室１２内の各部にアクセスする。加工中、開口部１６に設けられたドア１８は、閉鎖される。これは、安全性や環境性等を担保するためである。

工作機械１０は、ワーク１００の一端を自転可能に保持する主軸台２０と、工具を保持する刃物台３０と、ワーク１００の他端を支える心押台３６と、を備えている。主軸台２０は、駆動源としてモータ（図示せず）を有しており、主軸台２０の端面（主軸端２１）には、ワーク１００を着脱自在に保持するチャック２６が設けられている。モータが駆動することで、ワーク１００は、チャック２６とともに、水平方向に平行なワーク回転軸Ｒｗを中心として自転する。

心押台３６は、主軸台２０とＺ軸方向に対向して配置されており、主軸台２０で保持されたワーク１００の他端を支える。心押台３６は、ワーク１００に対して接離できるように、Ｚ軸方向に移動可能となっている。

刃物台３０は、工具を保持する。この刃物台３０は、Ｚ軸、すなわち、主軸台２０で保持されたワーク１００の軸と平行な軸である第一軸Ａ１方向に移動可能となっている。また、刃物台３０は、Ｘ軸と平行な第二軸Ａ２、換言すれば、ワーク１００の径方向に平行な第二軸Ａ２方向にも進退できるようになっている。なお、図から明らかな通り、第二軸Ａ２（Ｘ軸）は、加工室１２の前面からみて、奥側に進むにつれ上方に進むように、水平方向に対して傾いている。

刃物台３０のＺ方向端面には、複数の工具を保持可能なタレット３２が設けられている。タレット３２は、Ｚ軸方向視で多角形をしており、Ｚ軸に平行な軸を中心として回転可能となっている。このタレット３２の周面には、工具が装着できる工具装着部（図示せず）が複数設けられている。そして、タレット３２を回転させることで、加工に使用する工具を変更できるようになっている。

加工室１２内には、さらに、機内ロボット４０が設けられている。機内ロボット４０は、加工室１２の内外において様々な作業を実行する。この機内ロボット４０は、関節で連結された複数のリンクを有した多関節ロボットである。より具体的には、機内ロボット４０は、加工室１２内に固定された根本関節４２と、根本関節４２に連結された第一リンク５０と、第二関節４４を介して第一リンク５０に連結された第二リンク５２と、第三関節４６を介して第二リンク５２に連結された第三リンク５４と、第四関節４８を介して第三リンク５４に連結されたエンドエフェクタ５６と、を有する。以下では、根本関節４２よりも先端側に位置する第二リンク５２からエンドエフェクタ５６までの部分をリンクユニット５８と呼ぶ。

根本関節４２は、加工室１２の壁面のうち、開口部１６との対向面に固着されている。この根本関節４２は、特定の方向に伸縮可能な直動関節である。本例では、根本関節４２は、水平方向に平行かつワーク回転軸Ｒｗに直交する方向に伸縮する。以下では、この根本関節４２の伸縮方向の軸を第三軸Ａ３と呼ぶ。根本関節４２が最も収縮した状態では、当該根本関節４２の末端は、加工室１２内に位置しており、リンクユニット５８全体も加工室１２内に位置する。一方、根本関節４２が、最大限まで伸長した状態では、当該根本関節４２の末端は、加工室１２の外部に位置しており、リンクユニット５８全体も加工室１２の外部に位置する。図３は、根本関節４２を伸長させて、リンクユニット５８を加工室１２の外部に位置させた様子を示す斜視図である。

第二～第四関節４４，４６，４８は、いずれも、第三軸Ａ３と平行な軸周りに回転可能な回転関節である。第二～第四関節４４，４６，４８を全て、互いに平行な軸回りに回転する回転関節とすることで、エンドエフェクタ５６の位置演算を簡易化できる。すなわち、かかる構成とした場合、エンドエフェクタ５６は、第三軸Ａ３に直交する面内でのみ移動する。この直交する面の第三軸Ａ３方向の位置は、根本関節４２の伸長量から容易に算出できる。また、当該直交する面内でのエンドエフェクタ５６の位置演算は、二次元的な位置演算となるため、三次元的な位置演算をする場合に比べて、演算量を低減できる。

エンドエフェクタ５６は、対象物にアクセスして何らかの作用を発揮するものであれば特に限定されない。エンドエフェクタ５６は、機内ロボット４０のうち、関節の駆動に伴い変位する位置であれば、どこに取り付けられてもよい。ただし、他部材との干渉を避けつつ対象物にアクセスするためには、エンドエフェクタ５６は、機内ロボット４０の先端（第三リンク５４の先端）に取り付けられてもよい。

また、エンドエフェクタ５６は、機内ロボット４０に分離不能に取り付けられてもよいが、機内ロボット４０の汎用性を向上するため、エンドエフェクタ５６は、機内ロボット４０に着脱自在に取り付けられてもよい。したがって、機内ロボット４０の一部（図示例では、第三リンク５４の先端）には、エンドエフェクタ５６を着脱自在に保持するツールチェンジャが設けられてもよい。また、機内ロボット４０に取り付けられるエンドエフェクタ５６の個数は、一つに限らず、複数でもよい。

また、エンドエフェクタ５６は、上述したとおり、何らかの作用を発揮するものであれば、特に限定されない。したがって、エンドエフェクタ５６は、例えば、対象物を保持する保持装置であってもよい。保持装置における保持の形式は、一対の部材で対象物を把持するハンド形式でもよいし、対象物を吸引保持する形式でもよいし、磁力等を利用して保持する形式等でもよい。図１、図２の図示例では、エンドエフェクタ５６は、一対のアームでワーク１００を挟持可能なグリッパである。

また、別の形態として、エンドエフェクタ５６は、例えば、対象物や対象物の周辺環境に関する情報をセンシングするセンサでもよい。センサとしては、例えば、対象物への接触の有無を検知する接触センサや、対象物までの距離を検知する距離センサ、対象物の振動を検知する振動センサ、対象物から付加される圧力を検知する圧力センサ、対象物の温度を検知する温度センサ等とすることができる。これらセンサでの検知結果は、関節の駆動量から算出されるエンドエフェクタ５６の位置情報と関連付けて記憶され、解析される。例えば、エンドエフェクタ５６が、接触センサの場合、コントローラ５９は、対象物への接触を検知したタイミングと、そのときの位置情報と、に基づいて、対象物の位置や形状、動きを解析する。

また、別の形態として、例えば、エンドエフェクタ５６は、対象物を押圧する押圧機構としてもよい。具体的には、例えば、エンドエフェクタ５６は、ワーク１００に押し当てられて、当該ワーク１００の振動を抑制するローラ等でもよい。また、別の形態として、エンドエフェクタ５６は、加工を補助するための流体を出力する装置でもよい。具体的には、エンドエフェクタ５６は、切粉を吹き飛ばすためのエアや、工具またはワーク１００を冷却するための冷却用流体（切削油や切削水等）を放出する装置でもよい。また、エンドエフェクタ５６は、ワーク造形のためエネルギまたは材料を放出する装置でもよい。したがって、エンドエフェクタ５６は、例えば、レーザやアークを放出する装置でもよいし、積層造形のために材料を放出する装置でもよい。さらに別の形態として、エンドエフェクタ５６は、対象物を撮影するカメラでもよい。この場合、カメラで得た映像を操作パネル等に表示してもよい。

ここで、このエンドエフェクタ５６は、回転関節である第四関節４８を介して第三リンク５４に連結されている。そのため、エンドエフェクタ５６の姿勢は、適宜、変更可能である。したがって、例えば、エンドエフェクタ５６が、ワーク１００を保持するグリッパの場合、エンドエフェクタ５６で保持されたワーク１００の姿勢を、ワーク１００の軸方向が水平となる横置き姿勢と、ワーク１００の軸方向が鉛直となる縦置き姿勢と、に変更可能となる。

工作機械１０には、さらに、コントローラ５９が設けられている。コントローラ５９は、オペレータからの指示に応じて、工作機械１０の各部の駆動を制御する。このコントローラ５９は、例えば、各種演算を行うプロセッサと、各種制御プログラムや制御パラメータを記憶するメモリと、で構成される。また、コントローラ５９は、通信機能を有しており、他の装置との間で各種データ、例えば、ＮＣプログラムデータ等を授受できる。このコントローラ５９は、例えば、工具やワーク１００の位置を随時演算する数値制御装置を含んでもよい。また、コントローラ５９は、単一の装置でもよいし、複数の演算装置を組み合わせて構成されてもよい。

次に、こうした工作機械１０での機内ロボット４０の動きについて説明する。機内ロボット４０は、上述した通り、その末端が加工室１２内に位置する状態と、その末端が加工室１２の外部に位置する状態とに伸縮可能な直動関節である根本関節４２を有する。かかる構成とすることで、機内ロボット４０は、加工室１２の内部および外部の双方において、様々な作業を行える。例えば、エンドエフェクタ５６が、ワーク１００を保持可能なグリッパの場合、機内ロボット４０は、ワーク１００の交換作業を実行できる。

機内ロボット４０を用いてワーク１００を交換する場合、図３に示すように、工作機械１０の外部かつ開口部１６の近傍に、ワークストッカ６０を配置する。ワークストッカ６０は、複数の円柱状のワーク１００が、収容可能であれば、その構成は限定されない。したがって、ワークストッカ６０は、円柱状のワーク１００を横置き姿勢で載置可能な、普通のテーブルでもよい。ただし、横置き姿勢の場合、円柱状のワーク１００の安定性が悪く、載置されたワーク１００が転がりやすい。また、横置き姿勢の場合、ワーク１００の平面スペースが大きくなりやすいため、一定の面積内に載置できるワーク１００の個数が少ない。そこで、ワークストッカ６０は、図３に示すように、円柱状のワーク１００を縦置き姿勢で載置する構成でもよい。具体的には、図３のワークストッカ６０は、階段状に複数の載置面が形成されており、各載置面には、円柱状のワーク１００の下端が挿し込まれる支持穴が複数形成されている。このワークストッカ６０は、縦置き姿勢での自立が困難な小径長軸のワーク１００の載置に適している。

図４～図７は、主軸台２０で保持された加工済みのワーク１００をワークストッカ６０に載置する場合の機内ロボット４０の動きの模式図である。主軸台２０で保持された加工済みのワーク１００をワークストッカ６０に載置する場合、コントローラ５９は、図４に示すように、エンドエフェクタ５６が、ワーク１００の第三軸Ａ３方向開口部１６側に位置するように根本関節４２および第二、第三関節４４，４６を駆動する。また、コントローラ５９は、グリッパを構成する一対のアーム５７が、鉛直方向に並ぶように第四関節４８を駆動する。

図５に示す状態になれば、続いて、コントローラ５９は、ワーク１００の上下両側にアーム５７が位置するまで、根本関節４２を収縮させ、エンドエフェクタ５６を第三軸Ａ３方向奥側に移動させる。その後、コントローラ５９は、アーム５７の間隔を狭めて、図５に示すように、一対のアーム５７でワーク１００を挟持させる。また、コントローラ５９は、チャック２６を解除する。この状態になれば、コントローラ５９は、機内ロボット４０を駆動して、ワーク１００が、チャック２６および主軸台２０と干渉しない位置まで搬送する。

次に、コントローラ５９は、図６に示すように、第四関節４８を９０度回転させる。これにより、エンドエフェクタ５６で保持されているワーク１００の姿勢が横置き姿勢から縦置き姿勢に変化する。続いて、コントローラ５９は、図７に示すように、リンクユニット５８全体が加工室１２の外部に位置するまで、根本関節４２を伸長させる。その後、コントローラ５９は、第二関節４４、第三関節４６を駆動して、ワーク１００を、ワークストッカ６０の支持穴に差し込ませる。これで、加工済みのワーク１００の搬送作業は完了となる。ワークストッカ６０に載置されている加工前のワーク１００を主軸台２０に搬送する場合は、逆の手順で行う。

このように、本例では、リンクユニット５８が、加工室１２の内部および外部の双方に移動できるため、ワーク１００を加工室１２の内外に容易に搬送できる。また、本例では、エンドエフェクタ５６で保持したワークの姿勢を、横置き姿勢から縦置き姿勢に変更できる。これにより、ワークストッカ６０側に複雑な機構を設けなくても、ワーク１００を縦置き姿勢で載置することができる。

なお、ワークストッカ６０の形態は、取り扱うワーク１００の形状や、エンドエフェクタ５６の向き等に応じて、適宜変更されてもよい。例えば、ワーク１００の中には、縦置き姿勢でも自立可能な程度に大径短軸のものもある。この場合、図８に示すように、複数のワーク１００を、その軸方向に積み重ねてもよい。また、積み重ねられたワーク１００の落下を防止するために、ワークストッカ６０には、ワーク１００の周囲を取り囲む複数の支柱６２を設けてもよい。

また、これまでの説明では、エンドエフェクタ５６は、そのアーム５７が、第三軸Ａ３と平行となる姿勢で第三リンク５４に取り付けられており、ワークストッカ６０の段差面は、第三軸Ａ３と平行な方向に並んでいる。しかし、エンドエフェクタ５６の取り付けの向きは適宜変更されてもよい。例えば、図９に示すように、そのアームの向きが、第三軸Ａ３に直交する姿勢で、エンドエフェクタ５６が第三リンク５４に取り付けられてもよい。この場合、ワークストッカ６０の段差面は、第三軸Ａ３に直交する方向、すなわち、アームの軸方向と平行な方向に並んでもよい。また、ワークストッカ６０は、図１０に示すように、段差面を有さないものでもよい。また、これまでの説明では、いずれもワークを縦置き姿勢で載置していたが、横置き姿勢や斜めの姿勢で載置してもよい。

また、機内ロボット４０は、加工室１２の内外に跨る作業に限らず、加工室１２の内部で完結する作業も実行可能である。例えば、図１１に示すように、グリッパの横に、追加のエンドエフェクタ７０として、切削水ノズルを設けた場合を考える。この場合、機内ロボット４０の姿勢を適宜変更することで、加工室１２内部の様々な箇所に切削水を噴射できる。

ここで、これまでの説明で明らかな通り、機内ロボット４０は、根本関節４２の伸縮量によっては、その全体が加工室１２の内部に納まる。そのため、ワーク１００の加工を行う期間中、すなわち、ドア１８が閉鎖されている期間中も、機内ロボット４０は、加工室１２内に留まることができる。そのため、機内ロボット４０は、主軸台２０および刃物台３０で実行される加工の補助作業や、加工に関する情報取得作業等も実行できる。例えば、旋削加工の際には、長く連なった流れ型の切粉が発生し、当該切粉がワーク等に絡みつく場合がある。この場合には、機内ロボット４０に取り付けられた切削水ノズルを用いて、加工点、すなわち工具の先端を狙って切削水を噴射してもよい。かかる構成とすることで、切粉の動きを抑制し、絡みつきを防止できる。なお、加工点の位置は、加工の進行に応じて徐々に変化するが、機内ロボット４０に取り付けられたエンドエフェクタ５６，７０は、四つの関節４２～４８を駆動することで３次元的に変位可能であるため、加工点の移動に追従できる。

また、グリッパに替えて、または、加えて、ローラ等をエンドエフェクタ５６として設け、当該ローラ等を旋削加工中のワーク１００に接触させてもよい。かかる構成とすることで、ワーク１００のビビリ振動を抑制できる。また、グリッパに替えて、または、加えて、エンドエフェクタ５６として温度センサを設け、旋削加工中のワーク１００の温度を測定してもよい。

なお、これまでの説明では、根本関節４２の伸縮方向（すなわち第三軸Ａ３）を、刃物台３０の移動方向である第二軸Ａ２に対して非平行としている。しかし、第三軸Ａ３が、第二軸Ａ２と平行になるようにしてもよい。かかる構成とすることで、機内ロボット４０を小型化でき、また、エンドエフェクタ５６を工具に容易に追従させることができる。これについて、図１２～図１５を参照して説明する。図１２～図１５は、刃物台３０および機内ロボット４０の概略的な側面図である。これまで説明した通り、第二軸Ａ２および第三軸Ａ３はいずれも、ワーク回転軸Ｒｗに直交する方向である。ここで、図１２、図１３に示すように、第二軸Ａ２が、開口部１６に近づくにつれて下方に進むように傾斜しており、第三軸Ａ３が、水平方向と平行な場合を考える。この場合、リンクユニット５８の姿勢が一定の場合、刃物台３０が、Ｚ軸マイナス側に進むにつれて、エンドエフェクタ５６と工具との距離が広がる。そのため、エンドエフェクタ５６を工具の近傍に保つためには、根本関節４２の伸長と並行して、リンクユニット５８の姿勢を変更して、エンドエフェクタ５６を下方に移動させる必要がある。こうした制御は、複雑であり、演算量の増加を招く。

また、刃物台３０が、Ｘ方向マイナス側の端部に到達した際も、エンドエフェクタ５６を工具の近傍に位置させるためには、各リンク５０，５２，５４を充分に長くする必要があり、機内ロボット４０全体が大型化しやすい。

一方、図１４、図１５に示すように、第三軸Ａ３が、第二軸Ａ２と平行になるように傾いている場合、刃物台３０の第二軸Ａ２に沿った移動に連動して、根本関節４２を伸長させれば、エンドエフェクタ５６を工具の近傍に保つことができる。その結果、エンドエフェクタ５６を容易に、工具に追従させることができる。また、刃物台３０が、Ｘ方向マイナス側の端部に到達した際も、機内ロボット４０と刃物台３０との距離を短く抑えることができるため、各リンク５０，５２，５４を比較的短くすることができ、機内ロボット４０全体を小型化できる。なお、根本関節４２の伸縮方向（すなわち第三軸Ａ３）は、第二軸Ａ２に完全に平行でなくてもよい。例えば、図１５に示すように、第二軸Ａ２と水平面との成す角度がθであったとする。この場合、第三軸Ａ３と第二軸Ａ２との成す角度をθ／２未満に抑えれば、第三軸Ａ３を水平とする場合に比べて、機内ロボット４０全体を小型化できる。

また、これまで説明した構成は、いずれも、一例であり、少なくとも、水平な軸回り回転可能にワーク１００を保持する主軸台２０と、工具を保持する刃物台３０と、加工室１２内に設けられた機内ロボット４０と、を備え、機内ロボット４０がリンクユニット５８と、当該リンクユニット５８を加工室１２の内外に移動させる直動関節（すなわち根本関節４２）と、を有するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。したがって、リンクユニット５８は、上記の構成に限らず、適宜、変更されてもよい。また、本明細書で開示の技術は、ワーク１００を回転保持する主軸台２０と、工具（図示せず）を保持する刃物台３０と、を有するのであれば、他の形態の工作機械に適用されてもよい。例えば、本明細書で開示する技術は、旋盤とフライス盤を組み合わせた複合加工機に適用されてもよいし、円筒研削盤に適用されてもよい。

１０工作機械、１２加工室、１４カバー、１６開口部、１８ドア、２０主軸台、２１主軸端、２６チャック、３０刃物台、３２タレット、３６心押台、４０機内ロボット、４２根本関節、４４第二関節、４６第三関節、４８第四関節、５０第一リンク、５２第二リンク、５４第三リンク、５６エンドエフェクタ、５７アーム、５８リンクユニット、５９コントローラ、６０ワークストッカ、６２支柱、７０追加のエンドエフェクタ、１００ワーク、１１０工具、Ａ１第一軸、Ａ２第二軸、Ａ３第三軸、Ｒｗワーク回転軸。

Claims

加工室内に配置され、ワークを、水平方向に平行なワーク回転軸周りに回転可能に保持する主軸台と、
前記加工室内に配置され、前記ワーク回転軸に平行な第一軸方向および前記第一軸に直交する第二軸方向に移動可能で、工具を保持する刃物台と、
前記加工室内に配置されるロボットと、
前記加工室の周囲を囲むカバーと、
前記カバーに設けられ、前記加工室の内外を連通する開口部と、
前記開口部を開閉可能に覆うドアと、
を備え、前記ロボットは、前記加工室内に固定される根本関節と、前記根本関節より先端側に位置するとともに互いに関節連結された複数のリンクを有するリンクユニットと、を備え、
前記根本関節は、前記ワーク回転軸に直交する方向に伸縮可能な直動関節であり、前記リンクユニット全体を前記加工室内に位置させる長さと、前記リンクユニット全体を加工室外に位置させる長さと、の間で伸縮可能な直動関節である、
ことを特徴とする工作機械。
請求項１に記載の工作機械であって、
前記複数のリンクは、いずれも、前記根本関節の伸縮方向と平行な軸回りに回転可能である、ことを特徴とする工作機械。
請求項２に記載の工作機械であって、
前記リンクユニットは、
根本関節に連結された第一リンクと、
第二関節を介して前記第一リンクに連結された第二リンクと、
第三関節を介して前記第二リンクに連結された第三リンクと、
第四関節を介して前記第三リンクに連結されたエンドエフェクタと、
を含み、第二関節、第三関節、および第四関節は、いずれも、前記根本関節の伸縮方向と平行な軸回りに回転する回転関節である、
ことを特徴とする工作機械。
請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記第二軸は、前記回転軸に近づくにつれて下方に進むように、水平面に対して角度θだけ傾斜しており、
前記根本関節の伸縮方向と前記第二軸とが成す角度は、θ／２未満である、
ことを特徴とする工作機械。
請求項４に記載の工作機械であって、
前記根本関節の伸縮方向は、前記第二軸と平行方向である、ことを特徴とする工作機械。
請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記工作機械が、横形旋盤である、ことを特徴とする工作機械。
請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記工作機械が、円筒研削盤である、ことを特徴とする工作機械。
請求項１から７のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記根本関節は、前記開口部と対向する面に取り付けられている、ことを特徴とする工作機械。