JP7000807B2

JP7000807B2 - 工作物交換装置及び工作機械

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Publication number: JP7000807B2
Application number: JP2017218790A
Authority: JP
Inventors: 耕造今西; 義夫大塚
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: DE102018128208A1; CN109866071B; US20190143466A1; US11141827B2; CN109866071A; JP2019089155A

Description

本発明は、工作物交換装置及び工作機械に関する。

特許文献１には、工作機械を囲むカバーの開口部を塞ぐドアを開閉する電動機を制御することにより、ワーク交換時におけるドアの開閉時間を短縮し、サイクルタイムの短縮を図る技術が開示されている。

特開２０１７－１８５５８４号公報

上記した特許文献１の技術では、電動機とワーク交換装置との同期制御が必要となるため、何らかのエラーが発生した場合に、ドアと工作物とが干渉する恐れがある。

本発明は、工作物の交換に要する時間の短縮を図りつつ、可動カバーと工作物との干渉を防止できる工作物交換装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明の工作物交換装置は、加工前の工作物を工作機械の機外から機内に搬入すると共に、前記工作機械による加工後の前記工作物を前記機内から前記機外に搬出する工作物交換装置であって、前記工作機械の固定部に固定され、前記機外と前記機内とを区画し、開口が形成された固定カバーと、前記開口を通過しながら前記機内と前記機外との間で前記工作物を搬送するアーム装置と、前記アーム装置と一体的に設けられ、又は、前記アーム装置と連動可能に前記アーム装置に係合され、前記固定カバーに旋回可能に設けられ、前記アーム装置が前記機外に配置された際に前記開口を閉塞する可動カバーと、を備える。
前記固定カバーは、前記開口が形成された開口形成部材と、前記開口形成部材の前記開口の縁に設けられ、前記開口形成部材から前記機外側へ張り出し、前記可動カバーの旋回中心に直交する断面形状が前記可動カバーの旋回中心を中心とする円弧状に形成された張出しカバーと、を備える。
前記可動カバーは、前記可動カバーが旋回する旋回領域の中央に位置し、前記可動カバーの旋回中心に直交する断面形状が前記可動カバーの旋回中心を中心とする円弧状に形成された曲面板と、前記曲面板の周方向端部から径方向外方へ延びる延在板と、を備える。
前記可動カバーの前記曲面板の外周面は、前記可動カバーが旋回する際に、前記開口形成部材の前記開口の縁に対向し、前記可動カバーの前記延在板の端部は、前記可動カバーが旋回する際に、前記張出しカバーの内周面に対向する。

本発明の工作物交換装置によれば、可動カバーは、アーム装置と一体的に設けられ、又は、アーム装置と連動可能にアーム装置に係合されるので、可動カバーによる開口の開閉動作を、アーム装置による工作物の搬送と並行して行うことができる。よって、工作物交換装置は、可動カバーの開閉が終了してからアーム装置による工作物の搬送を開始する場合と比べて、工作物の交換に要する時間の短縮を図ることができる。

またこの場合、可動カバーは、アーム装置と一体的に設けられ、又は、アーム装置と連動可能にアーム装置に係合されるので、アーム装置と可動カバーとの距離を一定に保つことができる。よって、工作物交換装置は、アーム装置により搬送される工作物と可動カバーとの干渉を防止できる。

また、本発明の工作機械は、上記の工作物交換装置と、前記固定カバーよりも前記機内側に設けられ、前記工作物の加工時に前記工作物を保持する工作物保持装置と、前記固定カバーよりも前記機内側に設けられ、前記工作物に保持された前記工作物に対する加工に用いる加工用工具を保持する工具保持装置と、前記工作物の加工時において前記工作物保持装置を前記工具保持装置に対して移動させると共に、前記工作物保持装置と前記アーム装置との間で前記工作物の受け渡しを行う際に前記工作物保持装置を前記アーム装置に対して移動させることを兼用する移送装置と、を備える。

この工作機械は、工作物保持装置とアーム装置との間で工作物の受け渡しを行う際に工作物保持装置をアーム装置に対して移動させるための駆動機構等を、工作物の加工に用いる移送装置とは別に設ける必要がないので、工作機械の構造を簡素化できる。

本発明の第一実施形態における工作機械の平面図である。図１に示すＩＩ方向から見た工作物交換装置の正面図である。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における工作機械の断面図である。図２のＩＶＡ方向から見たアーム装置の側面図であり、第一アーム及び第一把持部の図示を省略している。図４Ａに示す状態から、把持爪が下方を向くように第二把持部を旋回させた際のアーム装置の側面図であり、第一アーム及び第一把持部の図示を省略している。開口が形成された部位を拡大した固定カバーの部分拡大正面図であり、図２に示す図に対応する。図５のＶＩＡ－ＶＩＡ線における固定カバーの断面図である。図５のＶＩＢ－ＶＩＢ線における固定カバーの断面図である。図５のＶＩＣ－ＶＩＣ線における固定カバーの断面図である。可動カバーの平面図である。図７ＡのＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線における可動カバーの断面図である。図２のＶＩＩＩＡ－ＶＩＩＩＡ線における工作物交換装置の断面図である。図２のＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線における工作物交換装置の断面図である。制御装置のブロック図である。機外第一状態で搬送装置から加工前の工作物を受け取る際の工作物交換装置の配置を示す図である。図１０Ａに示す状態から、把持部を旋回させた後の工作物交換装置の配置を示す図である。機内第一状態で工作物交換装置から加工後の工作物を受け取る際の工作物交換措置の配置を示す図である。機内第二状態で工作物交換装置に加工前の工作物を引き渡す際の工作物交換措置の配置を示す図である。機外第二状態に移行した直後の工作物交換装置の配置を示す図である。機外第二状態で搬送装置に加工後の工作物を引き渡す際の工作物交換措置の配置を示す図である。アーム装置制御部により実行されるアーム装置工作物交換処理を示すフローチャートである。加工装置制御部により実行される加工装置工作物交換処理を示すフローチャートである。第二実施形態における工作機械の概略図であり、アーム装置が機外に配置された際の工作物交換装置の配置を示す。図１３Ａに示す状態から、アーム装置を機外から機内へ移動させた際の工作物交換装置の配置を示す。

以下、本発明に係る工作物交換装置及び工作機械を適用した各実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の第一実施形態である工作機械１の概略を説明する。

＜１．第一実施形態＞
（１－１．工作機械１の概略）
図１に示すように、工作機械１は、工作物Ｗに対する加工を行う加工装置１００と、工作物Ｗの受け渡しを行うアーム装置２０１と、加工装置１００を覆う箱状の筐体２０２とを含む。

工作機械１の傍には、工作物Ｗを搬送する搬送装置２が設けられる。搬送装置２は、未加工（加工前）の工作物Ｗを工作機械１との受け渡し位置に搬入する。アーム装置２０１は、受け渡し位置に搬入された未加工の工作物を受け取って加工装置１００に引き渡し、加工装置１００は、受け取った未加工の工作物Ｗの加工を行う。

加工装置１００による加工が終了すると、アーム装置２０１は、加工済（加工後）の工作物Ｗを加工装置１００から受け取り、受け取った加工済の工作物Ｗを受け渡し位置で搬送装置２に引き渡す。搬送装置２は、搬出された加工済の工作物Ｗを受け渡し位置から搬出すると共に、新たな未加工の工作物Ｗを受け渡し位置に搬入する。

図２に示すように、筐体２０２は、加工装置１００に固定される固定カバー２２１と、固定カバー２２１に対して移動可能な可動カバー２２２とを含む。工作機械１は、固定カバー２２１によって機内と機外とが区画され、固定カバー２２１は、加工装置１００による加工時に発生する切粉等の飛散を防止する。

また、固定カバー２２１には、工作機械１の機内と機外との間で工作物Ｗの搬入出を行う際にアーム装置２０１が通過する開口２０３が形成される。そして、可動カバー２２２は、加工装置１００による加工時に開口２０３を閉塞する一方、アーム装置２０１による工作物Ｗの受け渡し時に開口２０３を開放する。なお、開口２０３の周囲には、安全を確保するための外側カバー（図視せず）が設けられている。

そして、工作機械１は、可動カバー２２２がアーム装置２０１と連動可能に設けられ、工作物Ｗの受け渡しと開口２０３の開閉とを並行して行う。つまり、工作機械１は、アーム装置２０１が筐体２０２と一体的に設けられた工作物交換装置２００を備えることにより、サイクルタイムの短縮を図ることができる。以下、工作機械１の各構成について説明する。

（１－２．工作機械１の各構成）
次に、工作機械１の各構成を説明する。図１に示すように、工作機械１は、加工装置１００と、工作物交換装置２００と、制御装置３００と、を主に備える。

（１－２－１．加工装置１００の構成）
図１及び図３に示すように、加工装置１００は、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）及び２つの回転軸（Ｂ軸及びＣ軸）を駆動軸として有するマシニングセンタである。加工装置１００は、ベッド１０と、工具保持装置（工具主軸装置）２０と、工作物保持装置３０と、移送装置４０と、工作物旋回装置５０と、を主に備える。

ベッド１０は、平面視略矩形状に形成される。ベッド１０の上面には、Ｘ軸方向へ延びる一対のＸ軸ガイドレール１１と、Ｚ軸方向へ延びる一対のＺ軸ガイドレール１２とが設けられる。工具保持装置（工具主軸装置）２０は、コラム２１と、Ｚ軸駆動装置２２（図９参照）と、サドル２３と、Ｙ軸駆動装置２４（図９参照）と、工具主軸２５と、工具主軸モータ２６（図９参照）とを備える。なお、図１及び図３では、Ｚ軸駆動装置２２、Ｙ軸駆動装置２４、及び、工具主軸モータ２６の図示が省略されている。

コラム２１は、一対のＺ軸ガイドレール１２に案内されながらＺ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｚ軸駆動装置２２は、ベッド１０に対し、コラム２１をＺ軸方向へ送るねじ送り装置である。また、コラム２１の側面には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のＹ軸ガイドレール２７が設けられ、サドル２３は、コラム２１に対し、一対のＹ軸ガイドレール２７に案内されながらＹ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｙ軸駆動装置２４は、サドル２３をＹ軸方向へ送るねじ送り装置である。

工具主軸２５は、サドル２３に対し、Ｚ軸方向に平行な軸線まわりに回転可能に支持される。工具主軸２５の先端には、工作物Ｗの加工に用いる歯切り工具６０が着脱可能に装着され、歯切り工具６０は、工具保持装置２０に対してＺ軸に平行な軸線まわりに回転可能に保持される。歯切り工具６０は、コラム２１の移動に伴ってＺ軸方向へ移動し、サドル２３の移動に伴ってＹ軸方向へ移動する。工具主軸モータ２６は、工具主軸２５を回転させるための駆動力を付与するモータであり、サドル２３の内部に収容される。

工作物保持装置３０は、主軸台３１と、工作物主軸３２と、工作物主軸モータ３３（図９参照）と、を備える。主軸台３１は、工作物主軸３２をＹ軸方向に直交するＣ軸周りに回転可能に支持する。工作物主軸３２は、工作物Ｗを着脱可能に保持する。工作物主軸モータ３３は、工作物主軸３２を回転させるための駆動力を付与するモータであり、主軸台３１の内部に収容される。

移送装置４０は、移送台４１と、Ｘ軸駆動装置４２とを備える。移送台４１は、一対のＸ軸ガイドレール１１に案内されながらＸ軸方向へ移動可能に設けられる。Ｘ軸駆動装置４２は、ベッド１０に対し、移送台４１をＸ軸方向へ送るねじ送り装置である。

工作物旋回装置５０は、回転テーブル５１と、工作物旋回駆動装置５２（図９参照）とを備える。回転テーブル５１は、移送台４１に対し、Ｙ軸に平行なＢ軸周りに回転可能に設けられる。回転テーブル５１には、主軸台３１が設置され、工作物保持装置３０は、移送台４１に対してＢ軸周りに回転可能に設置される。工作物旋回駆動装置５２は、回転テーブル５１を回転させるための駆動力を付与するモータであり、移送台４１に収容されている。

加工装置１００は、歯車加工を行う際、工作物保持装置３０をＢ軸周りに旋回させることにより、歯切り工具６０の回転軸線に対して工作物Ｗの回転軸線を傾斜させた状態で工作物Ｗを配置する。そして、加工装置１００は、歯切り工具６０と工作物Ｗとを同期回転させつつ、工作物Ｗの回転軸線方向に歯切り工具６０を送りながら切削加工を行う。

ここで、ベッド１０には、固定カバー２２１が固定され、工具保持装置２０、工作物保持装置３０、移送装置４０及び工作物旋回装置５０は、固定カバー２２１よりも工作機械１の機内側に設けられる。そして、加工装置１００は、アーム装置２０１によって機外から機内へ搬入された加工前の工作物Ｗを受け取り、工作物Ｗの加工を行う。また、加工装置１００は、加工後の工作物Ｗをアーム装置２０１に引き渡し、加工後の工作物Ｗを機内から機外へ搬出する

この点に関し、移送装置４０は、図１に破線で示されるように、アーム装置２０１と工作物Ｗの受け渡しを行う際に、工作物保持装置３０をアーム装置２０１に対向する受け渡し位置に配置する。そして、移送装置４０は、アーム装置２０１から工作物Ｗを受け取った後、工具保持装置２０と対向する加工位置に工作物保持装置３０を配置する。即ち、工作物保持装置３０は、工作物Ｗの受け渡しを行う際に、加工位置と受け渡し位置との間を往復する。

また、工作物旋回装置５０は、受け渡し位置で工作物Ｗの受け渡しを行う際、工作物保持装置３０を旋回させることにより、工作物主軸３２をアーム装置２０１に対向させる。これにより、加工装置１００は、工作物主軸３２に保持された工作物Ｗを、アーム装置２０１による工作物Ｗの受け取りが可能な位置に配置することができる。また、工作物旋回装置５０は、アーム装置２０１から受け取った工作物Ｗを加工位置で加工する際、工作物保持装置３０を旋回させることで、工作物主軸３２を工具保持装置２０に対向させる。これにより、加工装置１００は、歯切り工具６０による加工が可能な位置に工作物Ｗを配置することができる。

このように、移送装置４０及び工作物旋回装置５０は、工作物Ｗの加工時に工作物保持装置３０を工具保持装置２０に対して相対移動させる機能と、工作物Ｗの受け渡し時に工作物保持装置３０をアーム装置２０１に対して相対移動させる機能とを兼用する。換言すれば、工作機械１は、工作物保持装置３０とアーム装置２０１との間で工作物Ｗの受け渡しを行う際に工作物保持装置３０をアーム装置２０１に対して移動させるための駆動機構等を、工作物Ｗの加工に用いる移送装置４０とは別に設ける必要がない。よって、工作機械１は、構造を簡素化できる。

（１－２－２．アーム装置２０１の構成）
続いて、アーム装置２０１の構成を説明する。図２に示すように、工作物交換装置２００は、アーム装置２０１と、筐体２０２とを備える。そして、アーム装置２０１は、アーム本体２１１と、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂと、アーム旋回駆動装置２１３と、第一把持部旋回駆動装置２１４ａ及び第二把持部旋回駆動装置２１４ｂ（図９参照）とを備える。

アーム本体２１１は、アーム基部２１５と、第一アーム２１６と、第二アーム２１７とを備える。アーム基部２１５は、筐体２０２の固定カバー２２１に対し、Ｙ軸に平行な旋回軸線周りに旋回可能に設けられる。第一アーム２１６及び第二アーム２１７は、アーム基部２１５の旋回中心Ｐから径方向外方へ二股状に分かれて延びる部位である。なお、本実施形態では、アーム基部２１５の旋回中心Ｐから見た第一アーム２１６と第二アーム２１７とのなす角度が４０度に設定されているが、３５度に設定されていてもよい。即ち、アーム基部２１５の旋回中心Ｐから見た第一アーム２１６と第二アーム２１７とのなす角度は、工作物Ｗの寸法やアーム本体２１１が旋回する時間（目標とする工作物Ｗの交換時間）等に基づいて最適な角度に設定される。

なお、工作機械１において、第一アーム２１６は、工作機械１の機外で搬送装置２から搬送された加工前の工作物Ｗを受け取り、受け取った加工前の工作物Ｗを工作機械１の機内で工作物保持装置３０に引き渡す際に用いる。一方、第二アーム２１７は、機内で加工後の工作物Ｗを工作物保持装置３０から受け取り、受け取った加工後の工作物Ｗを機外で搬送装置２に引き渡す際に用いる。

図４Ａに示すように、第二把持部２１２ｂは、把持部本体２１８と、３つの把持爪２１９とを備える。把持部本体２１８は、円柱状の部位である。把持部本体２１８は、第二アーム２１７に対し、アーム基部２１５の旋回中心Ｐを中心とする円の接線に平行な軸線周りに揺動可能に設けられる。３つの把持爪２１９は、把持部本体２１８から径方向外方に延びる部位であり、各々の把持爪２１９は、円環状の工作物Ｗを外周面側から把持可能に屈曲した形状を有する。なお、把持爪２１９は、工作物Ｗを内周面側から把持するものであってもよい。

図４Ｂに示すように、アーム装置２０１は、第二把持部２１２ｂを揺動させることにより、把持部本体２１８に設けられた３つの把持爪２１９の向きを変えることができる。よって、第二把持部２１２ｂは、搬送装置２から工作物Ｗを受け取った後、工作物Ｗの向きを変えて工作物保持装置３０に引き渡すことができる。なお、第一把持部２１２ａは、第二把持部２１２ｂと同一部材であるため、その説明を省略する。

アーム旋回駆動装置２１３は、アーム本体２１１を旋回させるための駆動力を付与する減速機付きモータであり、固定カバー２２１（図２参照）に固定される。第一把持部旋回駆動装置２１４ａは、第一把持部２１２ａを揺動させるための駆動力を付与するモータであり、第二把持部旋回駆動装置２１４ｂは、第二把持部２１２ｂを揺動させるための駆動力を付与するモータである。

（１－２－３．固定カバー２２１の構成）
図２に示すように、筐体２０２は、固定カバー２２１と可動カバー２２２とを備える。固定カバー２２１は、固定部としてのベッド１０（図３参照）に固定される箱状の部位である。固定カバー２２１は、加工装置１００の全体を覆うことで工作機械１の機内と機外とを区画し、加工時に発生する切粉等が機外に飛散することを防止する。

図５に示すように、固定カバー２２１は、固定カバー本体２３０と、窪みカバー２４０と、張出しカバー２５０と、底板２６０と、を備える。固定カバー本体２３０は、ベッド１０の四方を囲む固定カバー２２１のうち、Ｘ軸方向を向く一側面に設けられた平板状の部位である。なお、本実施形態では、固定カバー本体２３０は、固定カバー２２１の一側面に一体形成されているが、固定カバー本体２３０が、固定カバー２２１とは別部材であって、固定カバー２２１に後付けで固定されるものであってもよい。

固定カバー本体２３０には、固定カバー本体２３０により区画された工作機械１の機内と機外とに連通する主開口２０４が形成される。主開口２０４は、開口２０３に対応する開口であって、アーム本体２１１が旋回する際に通過する領域である。主開口２０４は、第一主開口２０５と、第二主開口２０６と、第三主開口２０７との３つの部位から構成される。

第一主開口２０５は、正面から見た場合（図５参照）に、主開口２０４の左下側を占める部位である。第二主開口２０６は、正面から見た場合に第一主開口２０５の上側を占める部位であって、第二主開口２０６のＺ軸方向の長さ寸法が第一主開口２０５よりも小さくなる部位である。この第二主開口２０６は、正面から見た場合に、窪みカバー２４０によって固定的に閉塞される。第三主開口２０７は、正面から見た場合に、第一主開口２０５の右側部分を占める部位であって、正面から見た場合に張出しカバー２５０によって固定的に覆われる部位である。なお、図５では、図面を見やすくするため、張出しカバー２５０を破線で表し、第三主開口２０７の形状が正面から見えるものとして図示している。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、窪みカバー２４０は、固定カバー本体２３０から機内側（図６Ａ右側）へ窪むように形成される。窪みカバー２４０は、窪み側板部２４１と、窪み天板部２４２とを備える。窪み側板部２４１は、Ｘ軸方向において主開口２０４の一部と対向する板状の部位である。窪み天板部２４２は、外形形状の一部が窪み側板部２４１に対応する形状に形成された板状の部位であり、窪み側板部２４１と主開口２０４とにより包囲された領域を上方（図６Ａ上方）から覆う。

また、窪み側板部２４１は、第一窪み側板２４３と、第二窪み側板２４４と、第三窪み側板２４５とを備える。第一窪み側板２４３は、曲面板状に形成された平面視円弧状の部位であって、アーム本体２１１（図４Ａ参照）の旋回中心Ｐを中心とする曲率に形成される。第二窪み側板２４４は、第一窪み側板２４３の周方向一端側（図６Ｂ右側）の端部から径方向外方へ延在する平板状の部位であり、固定カバー本体２３０に接続される。第三窪み側板２４５は、第一窪み側板２４３の他端側（図６Ｂ左側）の端部から延在し、固定カバー本体２３０に接続する屈曲板状の部位である。

主開口２０４を正面から見た場合に、第二主開口２０６は、第一窪み側板２４３及び第三窪み側板２４５により覆われる。また、第一窪み側板２４３の一部及び第二窪み側板２４４は、第二主開口２０６よりも第三主開口２０７側まで延在する。そして、第三窪み側板２４５は、第二主開口２０６を越えて第一主開口２０５まで延在し、第三窪み側板２４５の下端は、底板２６０に接触している。即ち、第三窪み側板２４５は、第一主開口２０５の一部、具体的には、正面から見た第一主開口２０５の左端部分を覆う。

図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、張出しカバー２５０は、固定カバー本体２３０から機外側（図６Ｂ下側）へ張り出すように形成される。そして、張出しカバー２５０は、正面から見た主開口２０４の右縁部分、即ち、第三主開口２０７を機外側から覆うように配置される。張出しカバー２５０は、張出天板部２５１と、張出側板部２５２とを備える。

張出天板部２５１は、固定カバー本体の２３０のうち、正面から見た第三主開口２０７の上縁部分に設けられる。張出天板部２５１の外周面には、第一張出部位２５３と、第二張出部位２５４と、第三張出部位２５５とが形成される。第一張出部位２５３は、正面から見た第三主開口２０７の右縁部分に設けられ、第一主開口２０５側へ向かって円弧状に張り出す部位である。

第二張出部位２５４は、正面から見た第三主開口２０７の右縁部分（第一主開口２０５との境界部分）から張り出す部位であって、固定カバー本体２３０から垂直に延びる。第三張出部位２５５は、第一張出部位２５３と第二張出部位２５４とを接続する直線状の部位である。なお、第一張出部位２５３は、固定カバー本体２３０からの張出寸法が第二張出部位２５４よりも大きく、正面から見た第一張出部位２５３の張出方向先端部分は、第一張出部位より右側に位置する。また、第二張出部位２５４と第三張出部位２５５とのなす角度は、１３０度に設定される。

張出側板部２５２は、第一張出部位２５３の外周端部から底板２６０に向かって下方（図５下側）へ延びる曲面板状の部位であり、張出側板部２５２の下端部分は、底板２６０に接触する。

第一張出部位２５３は、アーム基部２１５（図４Ａ参照）の旋回中心Ｐを円弧中心とする円弧状に形成される。なお、第一張出部位２５３の円周角は、４０度に設定される。そして、張出側板部２５２の内周面の曲率半径は、アーム本体２１１の旋回中心Ｐ周りを旋回する第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂ（図４Ａ参照）の旋回半径よりも大きな寸法に設定される。より具体的に、張出側板部２５２の内周面の曲率半径は、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂに工作物Ｗが把持された状態でアーム本体２１１が旋回した際に、工作物Ｗと張出側板部２５２との干渉を回避可能な寸法に設定される。

図６Ａから図６Ｃに示すように、底板２６０は、固定カバー本体２３０のうち、第一主開口２０５及び第三主開口２０７の下端部分に固定される板状の部位であり、工作機械１の機内と機外とに亘って設けられる。底板２６０の上面は、固定カバー本体２３０よりも機内側で窪みカバー２４０とＹ軸方向で対向する。

また、底板２６０の上面には、第一窪み側板２４３に向けて突出する半円状の底板凸部２６１が形成される。この底板凸部２６１は、第一窪み側板２４３に対応する円弧形状に形成される。つまり、底板凸部２６１は、アーム本体２１１（図４Ａ参照）の旋回中心Ｐを中心とする曲率であって、底板凸部２６１の外周面は、第一窪み側板２４３の外周面と同等の曲率半径に設定される。そして、底板凸部２６１と第一窪み側板２４３の下端との間に形成される隙間Ｓ１１は、開口２０３の一部を形成すると共に、アーム本体２１１が通過可能な寸法に形成される。

これに加え、第一窪み側板２４３のうち底板凸部２６１と対向していない部位の下端、及び、第二窪み側板２４４の下端は、底板２６０の上面との間に隙間Ｓ１２を形成し、この隙間Ｓ１２も同様に、開口２０３の一部を形成する。

一方、底板２６０は、固定カバー本体２３０よりも機外側で張出天板部２５１とＹ軸方向で対向する。張出しカバー２５０と底板２６０とにより包囲される領域は、第三主開口２０７に連通する領域であって、アーム本体２１１が通過可能寸法に形成される。そして、張出天板部２５１の第二張出部位２５４及び第三張出部位２５５と、張出側板部２５２の張出方向先端側の端面と、底板２６０とにより包囲されることで形成される張出開口部２０８は、開口２０３の一部を形成する。

このように、開口２０３は、窪みカバー２４０及び張出しカバー２５０と底板２６０との間に形成される隙間により形成される。そして、可動カバー２２２は、開口２０３を閉塞可能な形状に形成される。

（１－２－４．可動カバー２２２の構成）
図７Ａから図８Ａに示すように、可動カバー２２２は、支持板２７０と、曲面板２８０と、延在板２９０とを備える。

支持板２７０は、アーム基部２１５の下端面に固定される板状の部位である。つまり、可動カバー２２２は、アーム本体２１１に支持板２７０が固定される。また、アーム本体２１１は、アーム旋回駆動装置２１３に連結され、そのアーム旋回駆動装置２１３は、窪み天板部２４２に固定される。これにより、アーム本体２１１及び可動カバー２２２は、固定カバー２２１に対して旋回可能に支持される。

このように、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２とアーム本体２１１と一体的に設けられ、可動カバー２２２は、アーム本体２１１の旋回に連動しながらアーム本体２１１の旋回中心Ｐ周りを旋回する。また、支持板２７０は、可動カバー２２２の旋回中心Ｐから径方向に延在する平面視略扇形状に形成され、Ｙ軸方向で底板２６０に対向する。

曲面板２８０は、支持板２７０の外周側端部からＹ軸方向へ延びる部位である。曲面板２８０は、可動カバー２２２の旋回中心Ｐ（アーム基部２１５の旋回中心Ｐ）を中心とする曲率に形成された平面視略円弧状に形成され、可動カバー２２２の旋回中心Ｐ周りに配置される。なお、Ｙ軸方向から見た曲面板２８０の円周角は、２２０度である。

また、曲面板２８０には、外周面から幅方向（Ｙ軸方向）両側へ延びる曲面凸部２８１が形成される。この曲面凸部２８１は、底板２６０の底板凸部２６１、及び、底板凸部２６１に対向する窪みカバー２４０の窪み天板部２４２のうち底板凸部２６１に対向する部位の円弧形状に対応する円弧形状に形成される。つまり、曲面凸部２８１は、可動カバー２２２の旋回中心Ｐを中心とする曲率に形成されると共に、曲面凸部２８１の内周面は、底板凸部２６１及び窪み天板部２４２の円弧形状部分との外周面の曲率半径と同等、又は、底板凸部２６１及び窪み天板部２４２の円弧形状部分との外周面の曲率半径よりも僅かに大きな寸法に形成される。

これに加え、曲面板２８０の内周面の幅寸法Ｓ２１は、底板凸部２６１と第一窪み側板２４３の下端との隙間Ｓ１１よりも小さな寸法に設定される。そして、一対の曲面凸部２８１を含めた曲面板２８０の外周面の幅寸法Ｓ２２は、底板凸部２６１と第一窪み側板２４３の下端との隙間Ｓ１１よりも大きく、且つ、第二窪み側板２４４の下端と底板２６０の上面との隙間Ｓ１２よりも小さな寸法に設定される。

よって、可動カバー２２２は、曲面板２８０を隙間Ｓ１１に配置することができる。そして、可動カバー２２２は、隙間Ｓ１１に曲面板２８０を配置することにより、隙間Ｓ１１、即ち、開口２０３を閉塞することができる。そして、曲面板２８０が隙間Ｓ１１に配置された状態において、底板凸部２６１と曲面凸部２８１とは、径方向（Ｙ軸に直交する方向）において一部分が重なりあう。よって、可動カバー２２２は、工作機械１の機内で発生した切粉等が隙間Ｓ１１から飛散することを抑制できる。

延在板２９０は、第一延在板２９１と、第二延在板２９２とを備える。第一延在板２９１は、曲面板２８０の周方向一端側の端部から可動カバー２２２の旋回中心Ｐから見た径方向へ延在する平板状の部位である。第二延在板２９２は、第一延在板２９１の延在方向先端側の端部から延在する平板状の部位であり、第一延在板２９１の延在方向とは異なる方向へ向けて延在する。

ここで、曲面板２８０と第一延在板２９１との接続部位の屈曲形状は、窪みカバー２４０の第一窪み側板２４３と第二窪み側板２４４との接続部位の屈曲形状に対応する。そして、第一延在板２９１と第二延在板２９２とのなす角度は、１４０度であり、第一延在板２９１が、Ｙ軸方向において第二窪み側板２４４の下端と重なる位置に配置されると、第二延在板２９２は、Ｙ軸方向において第三主開口２０７と重なる位置に配置される（図１０Ａ参照）。

また、図８Ｂに示すように、第一延在板２９１と第二延在板２９２との屈曲形状は、張出しカバー２５０の第二張出部位２５４と第三張出部位２５５との屈曲形状に対応する。従って、第一延在板２９１及び第二延在板２９２が、Ｙ軸方向において第二張出部位２５４及び第三張出部位２５５と重なる位置に配置されると、張出開口部２０８は、延在板２９０により閉塞され、開口２０３は、可動カバー２２２により閉塞される。

そして、アーム本体２１１と可動カバー２２２との位置関係に関して、工作物交換装置２００は、延在板２９０が第三主開口２０７と張出開口部２０８との間に配置された場合に、第一アーム２１６及び第二アーム２１７が、固定カバー本体２３０よりも機外側に配置される。

（１－２－５：制御装置３００）
次に、図９を参照して、制御装置３００を説明する。図９に示すように、制御装置３００は、加工装置１００に関する制御を行う加工装置制御部３１０と、アーム装置２０１に関する制御を行うアーム装置制御部３２０とを備える。

加工装置制御部３１０は、工具回転制御部３１１、工作物回転制御部３１２と、工作物旋回制御部３１３と、位置制御部３１４と、を備える。

工具回転制御部３１１は、工具主軸モータ２６の駆動制御を行い、工具主軸２５に装着された歯切り工具６０を回転させる。工作物回転制御部３１２は、工作物主軸モータ３３の駆動制御を行い、工作物主軸３２に装着された工作物Ｗを回転させる。そして、制御装置３００は、工作物Ｗと歯切り工具６０とを同期回転させる。

工作物旋回制御部３１３は、工作物旋回駆動装置５２の駆動制御を行い、回転テーブル５１をＢ軸周りに回転させる。これにより、制御装置３００は、工作物Ｗの加工時に、工作物Ｗの回転軸線が歯切り工具６０の回転軸線に対して傾斜させた状態で配置されるように、工作物主軸３２の向きを変える。また、制御装置３００は、アーム装置２０１との間で工作物Ｗの受け渡しを行う際に、工作物Ｗを受け渡し可能な方向へ工作物主軸３２を向ける。

位置制御部３１４は、Ｘ軸駆動装置４２の駆動制御を行い、移送台４１をＸ軸方向へ移動させる。これにより、制御装置３００は、工作物Ｗの加工時に、移送台４１に設置された工作物保持装置３０を工具保持装置２０に対して移動させ、工作物Ｗを加工位置に配置する。また、制御装置３００は、アーム装置２０１との間で工作物Ｗの受け渡しを行う際に、工作物保持装置３０をアーム装置２０１に対して移動させ、工作物Ｗを受け渡し位置に配置する。

アーム装置制御部３２０は、アーム旋回制御部３２１と、把持部旋回制御部３２２とを備える。アーム旋回制御部３２１は、アーム旋回駆動装置２１３の駆動制御を行い、アーム本体２１１及び可動カバー２２２を旋回させる。これにより、アーム装置２０１は、工作機械１の機内と機外との間で工作物Ｗの受け渡しを行いながら、可動カバー２２２を旋回させて開口２０３の開閉を同時並行的に行う。

把持部旋回制御部３２２は、第一把持部旋回駆動装置２１４ａ及び第二把持部旋回駆動装置２１４ｂの駆動制御を行い、第一把持部２１２ａ又は第二把持部２１２ｂを第一アーム２１６又は第二アーム２１７に対して旋回させる。これにより、制御装置３００は、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂに把持された工作物Ｗが、工作物保持装置３０又は搬送装置２との間で工作物Ｗの受け渡しを行うのに適した姿勢となるように、工作物Ｗの向きを変える。

（１－３．工作物交換装置２００の動作）
次に、図１０Ａから図１０Ｆを参照しながら、加工前の工作物Ｗを加工装置１００に搬入してから加工後の工作物Ｗを加工装置１００から搬出するまでの工作物交換装置２００の一連の動作を説明する。

図１０Ａに示すように、搬送装置２は、アーム装置２０１が工作物Ｗを受け取り可能な受け渡し位置に、加工前（未加工）の工作物Ｗ１を搬送する。このとき、アーム装置２０１は、受け渡し位置に搬送された工作物Ｗ１を第一把持部２１２ａにより把持可能な機外第一状態で待機する。つまり、工作物Ｗ１は、回転軸線をＹ軸方向へ向けた状態で受け渡し位置に搬送されるのに対し、アーム装置２０１は、把持爪２１９が下方を向くように第一把持部２１２ａを旋回させた状態で待機する。そして、加工前の工作物Ｗが受け渡し位置に搬送されると、アーム装置２０１は、搬送された工作物Ｗ１を第一把持部２１２ａで把持する。

またこのとき、第一アーム２１６及び第二アーム２１７は、工作機械１の機外に配置される。そして、開口２０３は、可動カバー２２２により閉塞される。よって、機外第一状態において、工作機械１は、機内で加工装置１００による工作物Ｗの加工を行う際に発生する切粉等が機外に飛散することを抑制できる。即ち、工作機械１は、加工前の工作物Ｗが受け渡し位置に搬送されるのを待機している間、加工装置１００による工作物Ｗの加工を行うことができる。

図１０Ｂに示すように、第一把持部２１２ａが工作物Ｗ１を受け取ると、アーム装置２０１は、第一把持部２１２ａを旋回させて工作物Ｗの向きを変える。これにより、第一把持部２１２ａに把持された工作物Ｗ１は、工作物Ｗの回転軸線をＹ軸方向へ向けた状態からＸ軸方向へ向けた状態となる。

加工装置１００による工作物Ｗの加工終了後、アーム装置２０１は、アーム本体２１１を図１０Ｂに示す反時計回り方向へ旋回させることにより、開口２０３を通過しながら第一把持部２１２ａに把持された工作物Ｗ１を工作機械１の機外から機内へ搬入する。このとき、可動カバー２２２は、アーム本体２１１と連動しながら旋回し、開口２０３を開放する。よって、工作物交換装置２００は、アーム本体２１１及び把持された工作物Ｗ１が可動カバー２２２と干渉することを回避できる。その結果、アーム本体２１１は、開口２０３の開放完了を待たずに工作物Ｗ１の搬入動作を開始することができる。

図１０Ｃに示すように、アーム装置２０１は、図１０Ｂに示す機内第一状態から、工作物保持装置３０に保持された加工後の工作物Ｗ２を第二把持部２１２ｂにより把持可能な機内第一状態に移行する。これと同時に、工作物保持装置３０は、加工位置から受け渡し位置へ移動すると共に、加工後の工作物Ｗをアーム装置２０１に引き渡し可能な位置に配置する。その後、工作物保持装置３０は、加工後の工作物Ｗを第二把持部２１２ｂに引き渡す。

続いて、図１０Ｄに示すように、アーム装置２０１は、機内第一状態からアーム本体２１１を図１０Ｃに示す時計回り方向へ旋回させることにより、第一把持部２１２ａに把持された加工前の工作物Ｗを引き渡し可能な機内第二状態に移行する。そして、機内第二状態への移行が完了すると、工作物保持装置３０は、加工前の工作物Ｗを第一把持部２１２ａから受け取る。

その後、アーム装置２０１は、アーム本体２１１を図１０Ｄに示す時計回り方向へ旋回させることにより、開口２０３を通過しながら第二把持部２１２ｂに把持された工作物Ｗ２を工作機械１の機内から機外へ搬出する。そして、工作物保持装置３０は、受け渡し位置から加工位置へ移動し、開口２０３が可動カバー２２２により閉塞された後、工作物保持装置３０に保持された工作物Ｗの加工を開始する。

この点に関し、可動カバー２２２は、アーム本体２１１と連動しながら旋回するので、工作物交換装置２００は、アーム装置２０１と可動カバー２２２との距離を一定に保つことができる。よって、工作物交換装置２００は、アーム装置２０１により搬送される工作物Ｗと可動カバー２２２との干渉を防止できる。その結果、工作物交換装置２００は、工作物Ｗ２の搬出動作と可動カバー２２２による開口２０３の閉塞動作とを並行して行うことができる。また、工作機械１は、工作物Ｗ２の搬出動作を開始してから可動カバー２２２による開口２０３の閉塞動作が完了するまでに要する時間を短縮できるので、加工装置１００による工作物Ｗの加工開始待ち時間の短縮を図ることができる。

図１０Ｅに示すように、アーム装置２０１は、図１０Ｄに示す機外第二状態から、第二把持部２１２ｂに把持された加工後の工作物Ｗ２を搬送装置２に引き渡し可能な受け渡し位置に配置する機外第二状態へ移行する。そして、図１０Ｆに示すように、機外第二状態への移行が完了すると、アーム装置２０１は、把持爪２１９が下方を向くように第二把持部２１２ｂを旋回させて工作物Ｗの向きを変える。これにより、第二把持部２１２ｂに把持された工作物Ｗ２の姿勢は、工作物Ｗ２の回転軸線をＸ軸方向へ向けた状態からＹ軸方向へ向けた状態に変わる。そして、搬送装置２は、第二把持部２１２ｂに把持された加工後の工作物Ｗ２を受け取り、搬送を行う。

なお、機外第二状態において、可動カバー２２２の延在板２９０は、第三主開口２０７を越えて固定カバー本体２３０よりも機外側に配置される。これに対し、固定カバー２２１には、固定カバー本体２３０から機外側へ張り出す張出しカバー２５０が設けられ、張出開口部２０８は、延在板２９０に倣った形状に形成される。よって、可動カバー２２２は、第三主開口２０７と張出開口部２０８との間に延在板２９０が配置された状態において、開口２０３を閉塞することができる。よって、工作物交換装置２００は、機外第二状態において、機内で加工装置１００による工作物Ｗの加工を行う際に発生する切粉等が機外に飛散することを抑制できる。即ち、工作機械１は、搬送装置２に対する加工後の工作物Ｗの引き渡しを行う間、加工装置１００による工作物Ｗの加工を行うことができる。

その後、アーム装置２０１は、図１０Ａに示す待機状態に復帰する。即ち、アーム装置２０１は、第二把持部２１２ｂを旋回させて元の向き（工作物保持装置３０から工作物Ｗを受け取る際の向き）に戻し、機外第二状態から機外第一状態へ移行する。そして、アーム装置２０１は、搬送装置２により加工前の工作物Ｗが受け渡し位置に搬送されるまで待機する。

このように、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２がアーム本体２１１に一体的に設けられるので、可動カバー２２２は、アーム本体２１１に連動して旋回する。これにより、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２による開口２０３の開閉動作を、アーム本体２１１による工作物Ｗの搬入出動作と並行して行うことができるので、サイクルタイムの短縮を図ることができる。また、工作物交換装置２００において、固定カバー２２１に対するアーム本体２１１の旋回駆動を行うアーム旋回駆動装置２１３は、固定カバー２２１に対する可動カバー２２２の旋回駆動を兼用する。よって、工作物交換装置２００は、部品点数を少なくすることができ、工作物交換装置２００の小型化を図ることができる。

また、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂは、アーム本体２１１に旋回可能に支持されるので、工作物Ｗの受け取り時と引き渡し時とで工作物Ｗの向きを変えることができる。これにより、工作機械１は、工作物交換装置２００に工作物Ｗを供給する搬送装置による搬送方法に自由度を持たせることができるので、汎用性を高めることができる。

さらに、可動カバー２２２は、固定カバー２２１に対して旋回可能に設けられるので、例えば、可動カバー２２２がスライド可能に設けられる場合と比べて、可動カバー２２２の可動領域を小さくすることができる。その結果、工作機械１は、可動カバー２２２と工作機械１に設けられる他の部材との干渉を回避しやすくすることができるので、工作機械１の設計自由度を高めることができると共に、工作機械１の大型化を抑制できる。

また、アーム本体２１１は、加工前の工作物Ｗ１の搬入出を行う第一アーム２１６と、加工後の工作物Ｗ２の搬入出を行う第二アーム２１７とを備える。これにより、工作物交換装置２００は、工作機械１の機内と機外とを一往復する間に、加工前の工作物Ｗの搬入と加工後の工作物Ｗの搬出とを並行して行うことができる。よって、工作物交換装置２００は、加工前の工作物Ｗと加工後の工作物Ｗとの交換に要する時間の短縮を図ることができる。

これに加え、アーム装置２０１は、機外第一状態と機外第二状態とで配置が異なるように設定され、機外第二状態では、延在板２９０が第三主開口２０７を越えて固定カバー本体２３０よりも機外側に配置される。これに対し、固定カバー２２１には、固定カバー本体２３０から機外側へ張り出す張出しカバー２５０が設けられ、延在板２９０が固定カバー本体２３０よりも機外側に配置された場合に、張出しカバー２５０は、第三主開口２０７と延在板２９０との間を閉塞する。

よって、工作物交換装置２００は、機外第一状態及び機外第二状態において、開口２０３を可動カバー２２２によって閉塞することができる。これにより、工作機械１は、可動カバー２２２により開口２０３が閉塞される時間、即ち、機内で加工装置１００による工作物Ｗを加工できる時間を長く確保できる。その結果、加工装置１００は、機内での加工装置１００による工作物Ｗの加工と、機外でのアーム装置２０１と搬送装置２との工作物Ｗの受け渡しとを並行して行うことが可能な時間を長くすることができる。つまり、工作機械１は、工作物Ｗの交換又は工作物Ｗの加工を開始するまでの待ち時間を少なくすることができるので、サイクルタイムを短縮できる。

工作物交換装置２００は、開口２０３が閉塞され、機内で加工装置１００による加工が可能な機外第一状態及び機外第二状態において、曲面板２８０は、固定カバー本体２３０よりも機内側に配置される。この点に関し、可動カバー２２２は、曲面板２８０が可動カバー２２２の旋回中心Ｐを中心とする平面視円弧状に形成されるのに対し、延在板２９０は、曲面板２８０の周方向端部から径方向に延在する。これにより、可動カバー２２２の旋回に伴う曲面板２８０の旋回領域は、延在板２９０の可動領域の内側に形成される。つまり、工作物交換装置２００は、加工装置１００による加工を行う際に、固定カバー２２１及び可動カバー２２２が固定カバー本体２３０から機内側へ張り出す張出量を小さくすることができる。

また、工作物交換装置２００において、アーム本体２１１が工作機械１の機外と機内との間を移動する際に、第一アーム２１６及び第二アーム２１７は、正面から見て旋回中心Ｐの右側のみを移動する。そして、アーム本体２１１の旋回中心Ｐは、正面から見て主開口２０４の左側に寄った位置に配置される。よって、工作物交換装置２００は、正面から見た旋回中心Ｐの左右両側を第一アーム２１６及び第二アーム２１７が通過する場合と比べて、主開口２０４を小さくすることができる。その結果、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２の小型化を図ることができる。

これに加えて、可動カバー２２２は、正面から見て旋回中心Ｐの右側部分を、旋回領域の小さい曲面板２８０と旋回領域の大きい延在板２９０とにより閉塞しつつ、旋回中心Ｐの左側部分を、曲面板２８０により閉塞することができる。よって、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２に旋回領域の小さい曲面板２８０を備える場合であっても、開口２０３を確実に閉塞することができる。

このように、可動カバー２２２は、機外第一状態及び機外第二状態において、可動カバー２２２によって開口２０３を閉塞可能としつつ、曲面板２８０の曲率半径を、第一アーム２１６及び第二アーム２１７の先端（第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂ）の旋回半径よりも小さくすることができる。よって、工作物交換装置２００は、可動カバー２２２の全体が、第一アーム２１６及び第二アーム２１７の先端の旋回半径よりも大きな旋回半径を有する円弧形状に形成される場合と比べて、可動カバー２２２及び固定カバー２２１の小型化を図ることができる。その結果、工作機械１は、工作物交換装置２００の配置に必要なスペースを小さくすることができるので、工作機械１の設計自由度を高めることができる。

次に、図１１に示すフローチャートを参照して、アーム装置制御部３２０により実行されるアーム装置工作物交換処理について説明する。アーム装置工作物交換処理は、アーム装置２０１が加工前の工作物Ｗ１を機外から機内へ搬入すると共に、加工後の工作物Ｗ２を機外から機内へ搬出する際に実行される処理である。

図１１に示すように、アーム装置工作物交換処理は、最初に、機外第一処理へ移行し（Ｓ１０１）、搬送装置２によって加工前の工作物Ｗ１が受け渡し位置に搬送されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。そして、工作物Ｗ１が搬入されていなければ（Ｓ１０２：Ｎｏ）、アーム装置工作物交換処理は、Ｓ１０２の処理を再度実行する。一方、工作物Ｗ１が搬入されると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、アーム装置工作物交換処理は、第一把持部２１２ａを用いて、加工前の工作物Ｗ１を搬送装置２から受け取る（Ｓ１０３、図１０Ａ参照）。その後、アーム装置工作物交換処理は、第一把持部２１２ａを旋回させて工作物Ｗ１の向きを変える（Ｓ１０４、図１０Ｂ参照）。

Ｓ１０４の処理後、アーム装置工作物交換処理は、機内で加工装置１００による加工中であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。そして、加工装置１００による加工中であれば（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、開口２０３を閉塞したままにしておく必要があるので、アーム装置工作物交換処理は、加工装置１００による加工が終了するまで、Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。一方、加工装置１００による加工中でない場合、或いは、加工が終了した場合に（Ｓ１０５：Ｎｏ）、アーム装置工作物交換処理は、アーム本体２１１及び可動カバー２２２を旋回させながら工作物Ｗ１を機外から機内へ搬入し、機内第一状態へ移行する（Ｓ１０６：図１０Ｃ参照）。

Ｓ１０６の処理後、アーム装置工作物交換処理は、加工後の工作物Ｗ２があるか、即ち、工作物保持装置３０に加工後の工作物Ｗ２が保持されているか否かを判定する（Ｓ１０７）。そして、工作物Ｗ２がなければ（Ｓ１０７：Ｎｏ）、アーム装置工作物交換処理は、Ｓ１０８の処理をスキップしてＳ１０９の処理へ移行する。これに対し、工作物Ｗ２があれば（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、アーム装置工作物交換処理は、第二把持部２１２ｂを用いて、工作物保持装置３０から加工後の工作物Ｗ２を受け取り（Ｓ１０８）、Ｓ１０９の処理へ移行する。

次に、アーム装置工作物交換処理は、機外第二状態へ移行する（Ｓ１０９、図１０Ｄ参照）。その後、アーム装置工作物交換処理は、第一把持部２１２ａに把持された加工前の工作物Ｗ１を工作物保持装置３０に引き渡す（Ｓ１１０）。Ｓ１１０の処理後、アーム装置工作物交換処理は、アーム本体２１１及び可動カバー２２２を旋回させながら工作物Ｗ２を機内から機外へ搬入し、機外第二状態へ移行する（Ｓ１１１、図１０Ｅ参照）。

Ｓ１１１の処理後、アーム装置工作物交換処理は、第二把持部２１２ｂを旋回させて工作物Ｗ１の向きを変える（Ｓ１１２、図１０Ｆ参照）。そして、アーム装置工作物交換処理は、第二把持部２１２ｂに把持された加工後の工作物Ｗ２を搬送装置２に引き渡し（Ｓ１１３）、本処理を終了する。

次に、図１２に示すフローチャートを参照して、加工装置制御部３１０により実行される加工装置工作物交換処理について説明する。加工装置工作物交換処理は、工作物保持装置３０が、アーム装置２０１との間で工作物Ｗの受け渡しを行う際に実行される処理である。

図１２に示すように、加工装置工作物交換処理は、まず、加工装置１００による工作物Ｗの加工が終了したか否かの判定を行う（Ｓ２０１）。そして、加工が終了していなければ（Ｓ２０１：Ｎｏ）、加工装置工作物交換処理は、Ｓ２０１の処理を再度実行する。一方、加工が終了すると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、加工装置工作物交換処理は、Ｘ軸駆動装置４２を制御し、工作物保持装置３０を加工位置からアーム装置２０１との受け渡し位置に移動させる（Ｓ２０２）。

Ｓ２０２の処理後、加工装置工作物交換処理は、加工後の工作物Ｗをアーム装置２０１に引き渡す（Ｓ２０３）。続いて、加工装置工作物交換処理は、アーム装置２０１によって加工前の工作物Ｗ１が搬入されたか否かを判定する（Ｓ２０４）。そして、工作物Ｗ１が搬入されていなければ（Ｓ２０４：Ｎｏ）、加工装置工作物交換処理は、Ｓ２０４の処理を再度行う。一方、加工装置工作物交換処理は、工作物Ｗ１が搬入されると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、アーム装置２０１から加工前の工作物Ｗ１を受け取る（Ｓ２０５）。そして、加工装置工作物交換処理は、Ｘ軸駆動装置４２を制御し、工作物保持装置３０をアーム装置２０１との受け渡し位置から加工位置に移動させる（Ｓ２０６）。

Ｓ２０６の処理後、加工装置工作物交換処理は、可動カバー２２２によって開口２０３が閉塞されたか否かを判定する（Ｓ２０７）。そして、開口２０３が閉塞されていなければ（Ｓ２０７：Ｎｏ）、加工装置工作物交換処理は、Ｓ２０７の処理を再度実行する。一方、加工装置工作物交換処理は、開口２０３が閉塞されると（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、工作物Ｗの加工を開始し（Ｓ２０８）、本処理を終了する。これにより、工作機械１は、加工時に発生する切粉等が開口２０３から機外へ飛散することを確実に防止できる。

このように、工作機械１は、アーム装置２０１と工作物保持装置３０との間で工作物Ｗの受け渡しを行うにあたり、工作物保持装置３０がＸ軸方向へ移動し、アーム装置２０１との間で工作物Ｗの受け渡しを行う受け渡し位置に移動する。この場合、工作機械１は、アーム装置２０１に対し、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂをＸ軸方向へ移動させるための駆動機構を持たせることを不要とすることができる。

これに加え、工作機械１は、加工装置１００による工作物Ｗの加工で利用する移送装置４０を利用して、工作物保持装置３０を加工位置から受け渡し位置に移動させる。即ち、移送装置４０は、工作物Ｗの加工時において工作物保持装置３０を工具保持装置２０に対して移動させることと、工作物保持装置３０とアーム装置２０１との受け渡し時において工作物保持装置３０をアーム装置２０１に対して移動させることを兼用する。この場合、工作機械１は、工作物保持装置３０とアーム装置２０１との受け渡しを行う際に用いる駆動機構を追加で設ける必要がないので、工作機械１の構造を簡素化できる。

＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態について説明する。第一実施形態の工作物交換装置２００は、固定カバー２２１に対し、可動カバー２２２がアーム装置２０１に連動して旋回するのに対し、第二実施形態の工作物交換装置５００は、固定カバー２２１に対し、可動カバー５２２がアーム装置５０１に連動してスライドする。なお、上記した第一実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（２－１．工作物交換装置５００について）
図１３Ａに示すように、第二実施形態における工作物交換装置５００は、アーム装置５０１と、筐体５０２とを備える。筐体５０２は、固定カバー２２１と、可動カバー５２２と、テレスコカバー５２３とを備える。テレスコカバー５２３は、複数のカバー片５２４からなる伸縮部５２５と、伸縮駆動装置５２６とを備える。

テレスコカバー５２３は、工作機械４０１の機内に設置される。伸縮部５２５は、Ｚ軸方向へ伸縮可能に設けられ、伸縮駆動装置５２６は、複数のカバー片５２４のうち一のカバー片５２４ａをＺ軸方向へ伸縮させるための駆動力を付与するアクチュエータである。伸縮部５２５をＺ軸方向へ伸長させると、一のカバー片５２４ａは、開口２０３を越えて機外に張り出す。そして、アーム装置５０１及び可動カバー５２２は、一のカバー片５２４ａに設けられる。

アーム装置５０１は、アーム本体５１１と、第一把持部２１２ａ及び第二把持部２１２ｂと、アーム旋回駆動装置５１３と、第一把持部旋回駆動装置２１４ａ及び第二把持部旋回駆動装置２１４ｂとを備える。アーム本体５１１は、アーム基部５１５と、第一アーム５１６と、第二アーム５１７と、アーム支持部５１０とを備える。

アーム支持部５１０は、一のカバー片５２４から下方へ延びる部位であり、一のカバー片５２４に対してアーム基部５１５を回転可能に支持する。そして、アーム旋回駆動装置５１３は、アーム支持部５１０に対してアーム基部５１５を回転させるための駆動力を付与する。アーム装置５０１は、アーム基部５１５を回転させることにより、第一アーム５１６及び第二アーム５１７を旋回させることができる。可動カバー５２２は、アーム支持部５１０よりも工作機械４０１の機内側で、一のカバー片５２４から延びる板状に形成され、開口２０３を閉塞可能に形成される。

従って、工作物交換装置５００は、Ｚ軸方向において可動カバー５２２が開口２０３と重なる位置に配置されるように、テレスコカバー５２３の伸縮部５２５を伸縮させることにより、開口２０３を閉塞することができる。このとき、アーム本体２１１は、工作機械４０１の機外に配置されるので、工作機械４０１は、工作物交換装置５００による搬送装置２との工作物Ｗの受け渡しを、加工装置１００による工作物Ｗの加工と並行して行うことができる。よって、工作機械４０１は、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

（２－２．工作物交換装置５００の動作）
続いて、工作物交換装置５００の動作について説明する。工作物交換装置５００は、アーム支持部５１０及び可動カバー５２２が、双方が一のカバー片５２４に対して一体的に設けられる。よって、アーム支持部５１０及び可動カバー５２２は、伸縮部５２５の伸縮に連動してＺ軸方向へスライドする。

従って、工作物交換装置５００は、アーム装置５０１によって工作物Ｗを機外から機内へ搬入する際、伸縮部５２５を機内側へ縮めることにより、アーム装置５０１を機内に移動させることができる。そしてこのとき、可動カバー５２２は、アーム本体５１１に連動して機内へ向けて移動する。同様に、工作物交換装置５００は、アーム装置５０１によって工作物Ｗを機内から機外へ搬出する際、伸縮部５２５を機外側へ伸ばすことで、アーム装置５０１が機外に移動し、可動カバー５２２は、アーム本体５１１に連動して開口２０３へ向けて移動する。

よって、工作物交換装置５００は、可動カバー５２２による開口２０３の開閉動作を、アーム装置５０１による工作物Ｗの搬入出動作と並行して行うことができる。よって、工作物交換装置５００は、可動カバー５２２による開口２０３の開閉動作が完了した後に、アーム装置５０１による工作物Ｗの搬入出を開始する場合と比べて、工作物Ｗの交換に要する時間を短縮できる。その結果、工作機械４０１は、サイクルタイムを短縮できる。

また、工作物交換装置５００は、アーム本体５１１と可動カバー５２２とが連動してＺ軸方向へ移動するので、アーム装置５０１と可動カバー５２２との距離を一定に保つことができる。よって、工作物交換装置５００は、アーム装置により搬送される工作物と可動カバーとの干渉を確実に防止できる。

＜３．その他＞
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。また、上記各実施形態で挙げた数値や形状は、一例であり、他の数値や形状を適用することも可能である。例えば、曲面板２８０の円周角等の角度は、工作物Ｗや第一把持部２８１及び第二把持部２８２の寸法、アーム本体２１１の旋回領域の近くに配置される他の部材及びその寸法、目標とする工作物Ｗの交換時間や加工時間等に基づき、最適な角度に設定される。

上記各実施形態では、可動カバー２２２，５２２がアーム本体２１１，５１１と一体的に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、アーム本体２１１，５１１が旋回可能な旋回領域の中の一部の領域をアーム本体２１１，５１１が旋回する際に、可動カバー２２２，５２２がアーム本体２１１，５１１と連動可能となるように、可動カバー２２２，５２２がアーム本体２１１，５１１に係合される態様であってもよい。

上記各実施形態において、加工装置１００がＹ軸方向に平行なＢ軸周りに工作物Ｗを旋回させ工作物旋回装置５０を備える場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、加工装置１００が、工作物旋回装置５０の代わりに、Ｃ軸に直交する軸線周りに揺動するチルト装置を備え、そのチルト装置に工作物主軸３２を設けてもよい。この場合、アーム装置２０１，５０１は、工作物主軸３２との間で工作物Ｗの受け渡しを行う際、必要に応じて、第一把持部２１２ａ又は第二把持部２１２ｂを旋回させることにより工作物Ｗの姿勢を変えることができる。よって、工作物交換装置２００，５００は、多種の加工装置との間で工作物Ｗの受け渡しを行うことができるので、汎用性を高めることができる。

上記各実施形態において、アーム本体２１１が２本のアーム（第一アーム２１６，５１６及び第二アーム２１７，５１７）を備える場合について説明したが、本発明は、アーム本体に設けられるアームが一つであるアーム装置に適用することも可能である。この場合においても、工作物交換装置は、可動カバー２２２，５２２の開閉動作をアーム装置の動作と連動させることにより、工作物Ｗの交換に要する時間の短縮を図ることができる。

１：工作機械、１０：ベッド（固定部）、２０：工具保持装置、３０：工作物保持装置、４０：移送装置、２００，５００：工作物交換装置、２０１，５０１：アーム装置、２０３：開口、２０４：主開口、２１１，５１１：アーム本体、２１２ａ：第一把持部（把持部）、２１２ｂ：第二把持部（把持部）、２１３：アーム旋回駆動装置（旋回駆動装置）、２１５，５１５：アーム基部，２１６，５１６：第一アーム，２１７，５１７：第二アーム，２２１：固定カバー，２２２，５２２：可動カバー，２３０：固定カバー本体，２５０：張出しカバー、２８０：曲面板、２９０：延在板、３００：制御装置、Ｐ：旋回中心、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２：工作物

Claims

加工前の工作物を工作機械の機外から機内に搬入すると共に、前記工作機械による加工後の前記工作物を前記機内から前記機外に搬出する工作物交換装置であって、
前記工作機械の固定部に固定され、前記機外と前記機内とを区画し、開口が形成された固定カバーと、
前記開口を通過しながら前記機内と前記機外との間で前記工作物を搬送するアーム装置と、
前記アーム装置と一体的に設けられ、又は、前記アーム装置と連動可能に前記アーム装置に係合され、前記固定カバーに旋回可能に設けられ、前記アーム装置が前記機外に配置された際に前記開口を閉塞する可動カバーと、
を備え、
前記固定カバーは、
前記開口が形成された開口形成部材と、
前記開口形成部材の前記開口の縁に設けられ、前記開口形成部材から前記機外側へ張り出し、前記可動カバーの旋回中心に直交する断面形状が前記可動カバーの旋回中心を中心とする円弧状に形成された張出しカバーと、
を備え、
前記可動カバーは、
前記可動カバーが旋回する旋回領域の中央に位置し、前記可動カバーの旋回中心に直交する断面形状が前記可動カバーの旋回中心を中心とする円弧状に形成された曲面板と、
前記曲面板の周方向端部から径方向外方へ延びる延在板と、
を備え、
前記可動カバーの前記曲面板の外周面は、前記可動カバーが旋回する際に、前記開口形成部材の前記開口の縁に対向し、
前記可動カバーの前記延在板の端部は、前記可動カバーが旋回する際に、前記張出しカバーの内周面に対向する、工作物交換装置。
前記固定カバーの前記張出しカバーの円弧状の角度範囲は、前記可動カバーの前記曲面板の円弧状の角度範囲より小さい、請求項１に記載の工作物交換装置。
前記可動カバーの前記曲面板の前記外周面は、前記可動カバーが旋回する全角度範囲において、前記開口形成部材の前記開口の縁に対向し、
前記可動カバーの前記延在板の端部は、前記可動カバーが旋回する一部の角度範囲のみにおいて、前記張出しカバーの前記内周面に対向する、請求項２に記載の工作物交換装置。
前記アーム装置は、
前記固定カバーに対して旋回可能に設けられるアーム基部と、
前記アーム基部に設けられ、加工前の前記工作物を搬送する第一アームと、
前記アーム基部に設けられ、加工後の前記工作物を搬送する第二アームと、
を備え、
前記工作物交換装置は、前記固定カバーに対する前記可動カバーの旋回駆動、及び、前記固定カバーに対する前記アーム基部の旋回駆動を兼用する旋回駆動装置を備える、請求項１－３の何れか１項に記載の工作物交換装置。
前記アーム装置は、前記機外で前記第一アームが加工前の前記工作物を受け取る第一状態と、前記機外で前記第二アームが加工後の前記工作物を引き渡す第二状態とで、配置が異なるように設定され、
前記可動カバーの前記曲面板の前記外周面は、前記第一状態及び前記第二状態において、前記開口形成部材の前記開口の縁に対向し、
前記可動カバーの前記延在板の端部は、前記第一状態及び前記第二状態において、前記張出しカバーの前記内周面に対向する、請求項４に記載の工作物交換装置。
前記アーム装置は、
前記可動カバーと連動して移動可能なアーム本体と、
前記アーム本体に旋回可能に支持され、前記工作物を把持する把持部と、
を備える、請求項１－５の何れか一項に記載の工作物交換装置。
請求項１－６の何れか一項に記載の工作物交換装置と、
前記固定カバーよりも前記機内側に設けられ、前記工作物の加工時に前記工作物を保持する工作物保持装置と、
前記固定カバーよりも前記機内側に設けられ、前記工作物に保持された前記工作物に対する加工に用いる加工用工具を保持する工具保持装置と、
前記工作物の加工時において前記工作物保持装置を前記工具保持装置に対して移動させると共に、前記工作物保持装置と前記アーム装置との間で前記工作物の受け渡しを行う際に前記工作物保持装置を前記アーム装置に対して移動させることを兼用する移送装置と、
を備える、工作機械。