JP7035963B2

JP7035963B2 - 搬送装置と工作機械

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Publication number: JP7035963B2
Application number: JP2018205054A
Authority: JP
Inventors: 尚晃吉良
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN111113126A; JP2020069581A; CN111113126B

Description

本発明は、搬送装置と工作機械に関する。

工作機械は、加工中に潤滑油と切り屑等が周囲に飛散しない様に、工作機械全体を覆うカバーを備える。カバーは壁部に被削材取り出し用の開口部と、該開口部を開閉する扉を備える。特許文献１に記載の被削材交換用のロボットは、扉の開閉方向に沿って移動可能に設ける。ロボットは、連結機構を備える。連結機構は、扉に設けたドグをセンサで検出した時に扉と連結する。ロボットと扉が連結すると、ロボットの移動で扉は開閉する。ロボットは、複数のアームを備えた多関節のアーム装置である。アーム装置は、アーム先端の把持部で被削材を掴み、ロボットの移動で扉を開いた状態で、被削材を外部からカバー内の工作台上に搬送し、或は加工済みの被削材をカバー外へ搬送する。

特許第３２４９５５３号公報

扉が十分に開いていない場合、アーム装置のアーム動作によって、アーム装置が扉と衝突する可能性があった。

本発明の目的は、扉の開閉状態に応じて、アーム装置が扉と衝突するのを防止できる搬送装置と工作機械を提供することである。

請求項１の搬送装置は、工作機械を取り囲むカバーの壁部に設けた開口部を開閉する扉の移動方向に対して平行に設けられた走行軸と、前記走行軸に沿って移動する移動部と、前記移動部に設け、前記扉の前記移動方向に直交する方向に平行な所定方向に伸縮可能で、且つ先端部に被削材を把持可能な把持部を備え、前記カバー側に伸ばしたときに前記開口部を介して前記カバー内に進入可能なアーム装置と、前記移動部と前記アーム装置の動作を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部が前記移動部と前記アーム装置を制御して前記把持部が把持した前記被削材を搬送する搬送装置において、前記扉の位置である扉位置を検出する扉位置検出部と、前記移動部の位置である移動位置を検出する移動位置検出部と、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮位置を検出するアーム位置検出部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置と、前記移動位置検出部が検出した前記移動位置と、前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置とに基づき、前記アーム装置を前記カバー側、若しくは前記カバー側とは反対側に伸ばし、前記移動部を前記走行軸に沿って移動した場合、前記アーム装置が前記壁部及び前記扉の何れにも接触しない動作可能範囲を設定する動作可能範囲設定部と、前記把持部を目標位置に移動する移動指令を受け付ける受付部と、前記受付部が前記移動指令を受け付けた場合、前記目標位置は前記動作可能範囲設定部が設定した前記動作可能範囲内か否か判断する判断部とを備え、前記動作制御部は、前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲内と判断した場合、前記移動部及び前記アーム装置の動作を制御し、前記移動指令を実行する実行部と、前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲外と判断した場合、前記移動指令の実行を制限する実行制限部とを備え、前記動作可能範囲設定部は前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を閉塞する閉塞位置である場合、前記移動部の前記走行軸の全領域を走行可能な全領域走行ストロークと、前記アーム装置の前記反対側における伸縮ストロークである外側伸縮ストロークとに基づき、第一動作可能範囲を設定する第一範囲設定部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記反対側である場合、前記開口部の開口範囲に対応する前記移動部の前記走行軸における走行ストロークと、前記アーム装置の前記カバー側における伸縮ストロークである内側伸縮ストロークと、前記全領域走行ストロークと、前記外側伸縮ストロークとに基づき、第二動作可能範囲する第二範囲設定部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記カバー側である場合、前記走行ストロークと、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮ストロークとに基づき、第三動作可能範囲を設定する第三範囲設定部とを備えたことを特徴とする。搬送装置は、扉位置、移動位置、アーム装置の伸縮位置に基づき、アーム装置の把持部の動作可能範囲を変更する。搬送装置は、移動指令の目標位置が動作可能範囲外の場合、移動指令の実行を制限する。故に搬送装置は、アーム装置が扉と壁に衝突するのを防止できる。例えば扉が十分に開放していないにも関わらず、把持部をカバー側に移動する移動指令を受け付けた場合、搬送装置は移動指令の実行を制限するので、アーム装置が扉に衝突するのを防止できる。

搬送装置は、扉位置、移動位置、アーム装置の伸縮位置に応じて、第一動作可能範囲、第二動作可能範囲、第三動作可能範囲の何れかを設定する。故に搬送装置は、アーム装置が扉と壁に衝突するのを効果的に防止できる。

請求項２の搬送装置は、工作機械を取り囲むカバーの壁部に設けた開口部を開閉する扉の移動方向に対して平行に設けられた走行軸と、前記走行軸に沿って移動する移動部と、前記移動部に設け、前記扉の前記移動方向に直交する方向に平行な所定方向に伸縮可能で、且つ先端部に被削材を把持可能な把持部を備え、前記カバー側に伸ばしたときに前記開口部を介して前記カバー内に進入可能なアーム装置と、前記アーム装置と前記扉を連結する連結機構と、前記移動部、前記アーム装置、前記連結機構の動作を制御する動作制御部とを備え、前記動作制御部が前記移動部と、前記アーム装置と、前記連結機構を制御し、前記把持部が把持した前記被削材を搬送する搬送装置において、前記扉の位置である扉位置を検出する扉位置検出部と、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮位置を検出するアーム位置検出部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置と、前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置とに基づき、前記アーム装置を前記カバー側、若しくは前記カバーとは反対側に伸ばし、前記移動部を前記走行軸に沿って移動した場合、前記アーム装置が前記壁部及び前記扉の何れにも接触しない動作可能範囲を設定する動作可能範囲設定部と、前記把持部を目標位置に移動する移動指令を受け付ける受付部と、前記受付部が前記移動指令を受け付けた場合、前記目標位置は前記動作可能範囲設定部が設定した前記動作可能範囲内か否か判断する判断部とを備え、前記動作制御部は、前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲内と判断した場合、前記移動部及び前記アーム装置の動作を制御し、前記移動指令を実行する実行部と、前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲外と判断した場合、前記移動指令の実行を制限する実行制限部とを備え、前記動作可能範囲設定部は、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が前記開口部を閉塞する閉塞位置である場合、前記移動部の前記走行軸の全領域を走行可能な全領域走行ストロークと、前記アーム装置の前記反対側における伸縮ストロークである外側伸縮ストロークとに基づき、第一動作可能範囲を設定する第一範囲設定部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記反対側である場合、前記連結機構で前記扉と連結した前記移動部の前記開口部の開口範囲に対応する前記走行軸における走行ストロークと、前記アーム装置の前記カバー側における伸縮ストロークである内側伸縮ストロークと、前記全領域走行ストロークと、前記外側伸縮ストロークとに基づき、第二動作可能範囲する第二範囲設定部と、前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記カバー側である場合、前記走行ストロークと、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮ストロークとに基づき、第三動作可能範囲を設定する第三範囲設定部とを備えたことを特徴とする。搬送装置は、扉位置とアーム装置の伸縮位置に基づき、アーム装置の把持部の動作可能範囲を変更する。搬送装置は、移動指令の目標位置が動作可能範囲外の場合、移動指令の実行を制限する。故に搬送装置は、アーム装置が扉と壁に衝突するのを防止できる。例えば扉が十分に開放していないにも関わらず、把持部をカバー側に移動する移動指令を受け付けた場合、搬送装置は移動指令の実行を制限するので、アーム装置が扉に衝突するのを防止できる。

搬送装置は、扉位置とアーム装置の伸縮位置に応じて、第一動作可能範囲、第二動作可能範囲、第三動作可能範囲の何れかを設定する。故に搬送装置は、アーム装置が扉と壁に衝突するのを効果的に防止できる。

請求項３の搬送装置は、前記アーム装置と前記扉の連結を検出する連結検出部と、前記アーム装置の移動位置を検出する移動位置検出部とを備え、前記扉位置検出部は、前記連結検出部が前記連結を検出した状態で、前記移動位置検出部が検出した前記移動位置に基づき、前記扉位置を検出するとよい。搬送装置は、扉と連結したアーム装置の移動位置を検出することで扉位置が分かるので、扉位置と移動位置を別個に検出する必要が無い。

請求項４の搬送装置の前記動作可能範囲設定部は、前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が、前記扉と前記アーム装置の間に設定する基準位置よりも前記カバー側である場合、前記伸縮位置は前記カバー側と判断するアーム位置判断部を備えるとよい。アーム装置の伸縮位置が基準位置よりもカバー側である場合、伸縮位置はカバー側と判断する。故に搬送装置は、仮に扉が開放した状態で、アーム装置がカバー内に進入していなくても、伸縮位置がカバー側である場合は、第三動作可能範囲を設定する。故に搬送装置は、アーム装置が扉に衝突するのを効果的に防止できる。

請求項５の搬送装置の前記アーム装置は、長尺状である複数のアーム部と、前記複数のアーム部を屈曲可能に連結する少なくとも一つの関節部とを備え、前記アーム位置検出部は、前記関節部の位置と、前記把持部の位置を検出し、前記アーム位置判断部は、前記アーム位置検出部が検出した前記関節部の位置と前記把持部の位置のうち少なくとも何れかが前記基準位置よりも前記カバー側である場合は、前記伸縮位置は前記カバー側と判断するとよい。搬送装置は、アーム装置の少なくとも一部が基準位置よりもカバー側に位置した場合でも、伸縮位置はカバー側と判断するので、アーム装置が扉に衝突するのを効果的に防止できる。

請求項６の搬送装置は、前記アーム部の長尺方向の長さであるアーム長を受け付けるアーム長受付部を備え、前記動作可能範囲設定部は、前記アーム長受付部が受け付けた前記アーム長に基づき、前記外側伸縮ストローク、前記内側伸縮ストローク、前記伸縮ストロークを算出する算出部を備えるとよい。故に搬送装置は、アーム装置を交換したことで、アーム長が変更した場合でも、交換後のアーム長から外側伸縮ストローク、内側伸縮ストローク、伸縮ストロークを算出できる。

請求項７の工作機械は、工作機械を取り囲むカバーと、前記カバーの壁部に設けた開口部を開閉可能で、且つ被削材を搬送可能な請求項１から６の何れかに記載の搬送装置と
を備えたことを特徴とする。工作機械は請求項１から６の何れかに記載の搬送装置を備えるので、請求項１から６の何れかに記載の効果を得ることができる。

工作機械１の右斜め前方からの斜視図。工作機械１の右斜め後方からの斜視図。アーム装置１２の斜視図。アーム装置１２の正面図。扉６が閉じた時のアーム装置１２の位置を示す図。扉６が開いた時のアーム装置１２の位置を示す図。図５に示すロッド機構３０周囲の部分拡大図。状態１を示す図。状態２－１を示す図。状態２－２を示す図。アーム部１２２の伸縮の一態様を示す図。アーム部１２２の伸縮の別態様を示す図。アーム部１２２の伸縮の別態様を示す図。アーム部１２２の伸縮の別態様を示す図。搬送装置１０の電気的構成を示すブロック図。範囲設定テーブル７４１の概念図。伸縮ストローク算出処理の流れ図。移動制御処理の流れ図。動作可能範囲設定処理の流れ図。範囲設定テーブル７４２（第二実施形態）の概念図。状態１－１を示す図。状態１－２を示す図。状態２－１を示す図。状態２－２を示す図。状態２－３を示す図。動作可能範囲設定処理（第二実施形態）の流れ図。

本発明の第一実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。

図１，図２を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、主軸（図示略）がＺ軸方向に延びる立型工作機械である。工作機械１は、基台部２、機械本体３、カバー５を備える。基台部２は鉄製土台である。機械本体３は基台部２上部に設ける。機械本体３は、工作台（図示略）上面に固定する被削材（図示略）の切削加工等を行う。工作台は基台部２上面に設置する。カバー５は基台部２上部に固定し、機械本体３の周囲を取り囲む。工作機械１の動作は、数値制御装置８(図１５参照）で制御する。

カバー５は右側壁５１に、開口部５１１、壁部５１２、扉６を備える。開口部５１１は、右側壁５１の後側に設け右側面視略矩形状に形成する。壁部５１２は、開口部５１１の前側に並んで設け右側面視略矩形状に形成する。扉６は、壁部５１２の内面に沿って前後方向にスライド自在に設け開口部５１１を開閉する。扉６の開閉機構は、例えば右側壁５１の開口部５１１の上下に設けたガイドレール（図示略）、扉６の上部と下部に設けた複数のベアリング等を備える。ガイドレールはＹ軸方向に延びる。扉６側に設けた複数のベアリングがガイドレールに沿って摺動し、扉６はＹ軸方向にスライド移動する。カバー５は右側壁５１の外側に搬送装置１０を更に取り付ける。搬送装置１０は、数値制御装置８と相互に通信を行い、被削材の搬送と扉６の開閉を行う。

図１～図４を参照し、搬送装置１０の構成を説明する。図１，図２に示す如く、搬送装置１０は、移動部１１、アーム装置１２、移動機構１４等を備える。移動部１１は移動機構１４でＹ軸方向にスライド移動する。アーム装置１２は移動部１１上部に設け、Ｘ軸方向とＺ軸方向に伸縮可能で、且つ被削材を把持可能である。故にアーム装置１２は扉６を開いた状態で、カバー５内の工作台（図示略）上面に保持する被削材の交換を行える。

移動機構１４は基台部２の右側面に設け、枠体部１５、移動モータ１６（図２参照）、ボール螺子１７、一対の走行軸１８Ａ，１８Ｂ、蛇腹カバー１９等を備える。枠体部１５は右側面視略矩形状に形成し、基台部２の右側面に固定する。移動モータ１６は枠体部１５の後部から後方に突出するように固定する。移動モータ１６の出力軸は枠体部１５内を前方に突出する。ボール螺子１７は、枠体部１５内にてＹ軸方向に延びるように配置し、回転可能に支持する。ボール螺子１７は移動モータ１６の出力軸と同軸上に連結する。

一対の走行軸１８Ａ，１８Ｂは、枠体部１５の内側にてボール螺子１７を上下方向から挟むように、且つＹ軸方向に延びるように互いに平行に設ける。走行軸１８Ａ，１８Ｂは、移動部１１をＹ軸方向に案内可能に支持する。以下説明は、走行軸１８Ａ，１８Ｂを総称する場合、走行軸１８と呼ぶ。移動部１１はボール螺子１７に取り付ける。蛇腹カバー１９は、枠体部１５の開口する右側を覆い、且つＹ軸方向に伸縮可能に枠体部１５に固定する。蛇腹カバー１９の後端部は移動部１１の前側部に固定する。蛇腹カバー１９と同じものを移動部１１の後部にも設ける。蛇腹カバー１９は移動部１１のＹ軸方向への移動に従い伸縮する。故に移動機構１４は枠体部１５内に切粉等が侵入するのを防止できる。移動モータ１６が駆動すると、ボール螺子１７は回転する。ボール螺子１７の回転に伴い、移動部１１はＹ軸方向に移動するので、アーム装置１２はＹ軸方向に移動する。

アーム装置１２は、本体部１２１とアーム部１２２を備える。本体部１２１は移動部１１上部に立設し、上下方向に長い略直方体状に形成する。本体部１２１は後面上部に第一関節部４１を備える。第一関節部４１は、Ｙ軸方向に延びる軸心を中心に、アーム部１２２の後述する第一アーム２１を回転可能に支持する。本体部１２１は内部に第一モータ８１（図１５参照）を格納する。第一モータ８１は第一アーム２１を回転駆動する。本体部１２１は上面部にロッド機構３０を備える。ロッド機構３０は、ロッド３５（図４，図５参照）をカバー５側である左方向に対し進退可能に駆動する。ロッド３５は、扉６の外面の後端部に設けた連結板６０（図１，図４，図７参照）の連結孔６５（図７参照）に挿入して係合可能である。連結板６０は、扉６の外面の後端部から右方に隙間を空けた状態で支持する。連結孔６５は連結板６０の中央部を左右方向に貫通する。ロッド３５が連結孔６５に挿入して係合すると、ロッド機構３０と連結板６０は連結し、本体部１２１と扉６は一体化する。故に扉６は、アーム装置１２と一体してＹ軸方向に移動することで、右側壁５１の開口部５１１を開閉できる（図５，図６参照）。

図３，図４に示す如く、アーム部１２２は、第一アーム２１と第二アーム２２を折り畳み可能に備える。本体部１２１の第一関節部４１は、第一アーム２１の一端部を回動可能に支持する。第一アーム２１は他端部に第二関節部４２を備える。第二関節部４２は、Ｙ軸方向に延びる軸心を中心に、第二アーム２２の一端部を回動可能に支持する。第二アーム２２は他端部に第三関節部４３を備える。第三関節部４３は、Ｙ軸方向に延びる軸心を中心に、二つの把持部２３Ａ，２３Ｂ（図１，図２では図示略）を回動可能に支持する。把持部２３Ａ，２３Ｂは、第三関節部４３の軸心を中心とする周方向に９０°離間する位置に夫々支持する。把持部２３Ａ，２３Ｂは被削材を把持可能である。

第一アーム２１は内部に第二モータ８２（図１５参照）を格納する。第二モータ８２は第二関節部４２のギア（図示略）を介して第二アーム２２を駆動する。第二アーム２２は内部に第三モータ８３（図１５参照）を格納する。第三モータ８３は第三関節部４３のギアを介して把持部２３Ａ，２３Ｂを回転駆動する。把持部２３Ａ，２３Ｂはエアシリンダ２３１を備える。エアシリンダ２３１は、被削材の把持動作を行う為の駆動源である。以下説明は、二つの把持部２３を総称する場合、把持部２３と呼ぶ。

図７を参照し、ロッド機構３０の構造を説明する。ロッド機構３０は、本体部１２１の上面部に固定する。ロッド機構３０は、エアシリンダ３３、連結竿３４、ロッド３５、進退センサ３６，３７、カバー３８（図３参照）等を備える。エアシリンダ３３は筒状に形成し、開口する先端側をカバー５側である左方に向け、且つＸ軸方向に沿うようにして上面部に固定する。エアシリンダ３３は、先端部からシリンダロッド３３１を左方向に対して進退自在に備える。連結竿３４は、エアシリンダ３３のシリンダロッド３３１の先端部に同軸上に固定し左方に突出する。

ロッド３５は、連結竿３４の先端部に同軸上に固定し棒状に形成する。ロッド３５は、扉６側に突出する。ロッド３５は、連結竿３４を介してエアシリンダ３３のシリンダロッド３３１と同軸上に連結する。故にロッド３５はシリンダロッド３３１の進退動作に伴い、左右方向に対して移動可能となる。

進退センサ３６，３７は、本体部１２１の上面部にて、連結竿３４近傍にてＹ軸方向に離間して固定する。進退センサ３７の位置は、ロッド３５が左方に移動し、連結孔６５に係合した時の連結竿３４の位置に対応する。連結孔６５に係合した状態のロッド３５の位置は、突出位置である。故に進退センサ３７は、ロッド３５が突出位置に移動したことを検出する。進退センサ３６は、ロッド３５が右方に移動し、連結孔６５から完全に抜けた時の連結竿３４の位置に対応する。連結孔６５から完全に抜けた状態のロッド３５の位置は、待機位置である。故に進退センサ３６は、ロッド３５が待機位置に移動したことを検出する。カバー３８は、エアシリンダ３３、連結竿３４、ロッド３５等を上方から覆うようにして、本体部１２１の上面部に固定する。故にカバー３８は、ロッド機構３０内に切粉等が堆積するのを防止できる。

図４に示す如く、本体部１２１は、第一関節部４１の扉６側に、近接センサ９１を固定する。近接センサ９１は磁気の変化で部材の接近を感知する。近接センサ９１は、扉６側に固定した位置検出用のドグ６７を検出可能である。ドグ６７は、扉６における近接センサ９１に対応する位置に固定する。近接センサ９１がドグ６７を検出した時、本体部１２１は、扉６の後端部と相対し、ロッド３５と連結孔６５は互いに対向する位置関係（図５，図７参照）となる。

図１，図５，図６を参照し、搬送装置１０の動作の一例を説明する。搬送装置１０は、アーム装置１２を走行軸１８に沿って、扉６の閉端位置に移動する。扉６の閉端位置は、走行軸１８におけるＹ軸方向の移動範囲のうち最後端の位置である。搬送装置１０は、アーム装置１２を閉端位置から扉６の開端方向（前方向）に向けて低速で移動する。

アーム装置１２側の近接センサ９１が、扉６側のドグ６７を検出したとき、搬送装置１０はアーム装置１２を停止する。扉６が既に閉じている時（図５参照）、アーム装置１２の移動開始と同時に、近接センサ９１はドグ６７を検出し、ロッド３５と連結孔６５は互いに対向する。搬送装置１０はエアシリンダ３３を駆動し、連結竿３４とロッド３５を左方に移動する。ロッド３５の先端部は、連結孔６５に挿入して係合する。ロッド３５は左方に移動できないので、エアシリンダ３３はロッド３５の位置を保持する。搬送装置１０は、アーム装置１２を扉６と一体に連結した状態で、前方に高速で移動する。アーム装置１２は高速で扉６を開き、開口部５１１を広げる。

搬送装置１０は、アーム装置１２を進入可位置で停止する。進入可位置とは、開口部５１１において、把持部２３がカバー５内に進入できる開口幅を形成する時のアーム装置１２の位置である。なお、Ｙ軸方向において把持部２３よりも被削材の幅が大きい場合、進入可位置は、被削材がカバー５内に進入できる開口幅を形成する時のアーム装置１２の位置にするとよい。また、搬送装置１０は、アーム装置１２を開端位置で停止してもよい。開端位置とは、Ｙ軸方向の移動範囲のうち最前端であって、開口部５１１を完全に開いた状態とする位置である。搬送装置１０はアーム部１２２を駆動し、開口部５１１を介して、把持部２３をカバー５内に移動し、例えば工作台上面に固定する被削材の交換動作を行う。被削材の交換動作後、搬送装置１０は、アーム部１２２をカバー５外に移動する。

搬送装置１０は、アーム装置１２を扉６と一体に連結した状態で、扉６の閉端位置まで高速で移動する。アーム装置１２が閉端位置で停止すると、搬送装置１０はエアシリンダ３３の駆動を停止する。シリンダロッド３３１は右方に後退するので、連結竿３４と共にロッド３５は右方に後退し、連結孔６５から抜ける。アーム装置１２と扉６の連結は解消する。搬送装置１０の一連の動作は終了する。

図４，図８，図１１～図１４を参照し、アーム部１２２の制御点を説明する。アーム装置１２は移動部１１で走行軸１８に沿ってＹ軸方向に移動可能である。アーム部１２２はＸ軸方向とＺ軸方向に伸縮可能である。搬送装置１０はアーム部１２２のＸ軸方向とＺ軸方向における伸縮位置を正確に認識する為、アーム部１２２に三つの制御点を設定する。アーム部１２２の伸縮位置とは、アーム部１２２の伸縮動作による把持部２３の位置を意味する。本実施形態は説明の便宜上、Ｘ軸方向におけるアーム部１２２の伸縮位置を具体的に説明し、Ｚ軸方向における伸縮位置の説明については、Ｘ軸方向の説明を援用して簡単に説明する。以下説明は、アーム部１２２のＸ軸方向における伸縮位置を、アーム部１２２のＸ軸位置と呼ぶ。

図４に示す如く、アーム部１２２の制御点は、第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４の三点の座標位置である。把持部２３の先端部４４は、把持部２３Ａ，２３ＢのうちＸ軸方向に突出する把持部２３Ａの先端部とする。これら三点の座標位置は、第一アーム２１、第二アーム２２、把持部２３を駆動する第一モータ８１、第二モータ８２、第三モータ８３の夫々の回転位置に基づき算出する。

アーム部１２２は、待機姿勢に制御可能である。図１，図２に示す如く、アーム部１２２の待機姿勢は、第一アーム２１と第二アーム２２が互いに平行に重なるように、第二関節部４２で１８０°屈曲して折れ曲がり、垂直上方に起立した姿勢である。図８に示す如く、待機姿勢時、平面視にて、第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４は、走行軸１８に対して平行に延びる基準線Ｐ上に位置する。基準線Ｐはｘ＝０である。本実施形態は、基準線Ｐから右側であって、カバー５とは反対側をプラス（＋）側、基準線Ｐよりもカバー５側をマイナス（－）側とする。プラス側の領域には、例えば被削材を載置可能な作業台（図示略）等を設置するとよい。

第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４の全ての制御点がプラス側に位置する場合、アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側である。第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４の全ての制御点が基準線Ｐ上に位置する場合も、アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側である。第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４の制御点のうち一点でもマイナス側に位置する場合、アーム部１２２のＸ軸位置はマイナス側である。

図１１～図１４は、アーム部１２２のＸ軸位置がマイナス側である時の複数例である。図１１では、第二関節部４２、第三関節部４３、把持部２３の先端部４４の全ての制御点がマイナス側に位置する。図１２では、把持部２３の先端部４４と第三関節部４３の二つの制御点がマイナス側に位置する。図１３では、把持部２３の先端部４４の制御点のみがマイナス側に位置する。図１４では、第二関節部４２の制御点のみがマイナス側に位置する。これら４つの例は何れもアーム部１２２のＸ軸位置はマイナス側である。

図５，図６を参照し、扉６の開状態と閉状態を説明する。アーム装置１２は、ロッド機構３０で扉６と連結した状態で、走行軸１８に沿って移動することで扉６を開閉する。故に扉６とアーム装置１２が連結する時、扉６とアーム装置１２のＹ軸方向の位置は同じである。故に搬送装置１０は、扉６とアーム装置１２が連結する時、アーム装置１２のＹ軸方向の位置（以下、Ｙ軸位置と呼ぶ）を検出することで、扉６が開状態か閉状態かを間接的に認識できる。開状態とは、開口部５１１において少なくとも把持部２３がカバー５内に進入可能な開口幅を形成できる扉６の状態であり、アーム装置１２が進入可位置と開端位置の間に位置した時の扉６の状態である（図６参照）。閉状態とは、把持部２３がカバー５内に進入できない扉６の状態であり、アーム装置１２が閉端位置と進入可位置の間に位置した時の扉６の状態である（図５参照）。故に搬送装置１０は、アーム装置１２のＹ軸位置を検出することで、扉６が開状態か閉状態かを認識できる。

図８～図１０を参照し、アーム部１２２の動作可能範囲を説明する。アーム装置１２のＹ軸位置と、アーム部１２２のＸ軸位置に応じて、アーム部１２２が動作できる範囲は異なる。本実施形態は、アーム装置１２のＹ軸位置と、アーム部１２２のＸ軸位置に応じて、アーム装置１２の状態を、状態１、２－１、２－２の三つに分類する。状態１は扉６が閉状態、状態２－１，２－２は扉６が開状態である。

アーム装置１２のＹ軸位置は、進入可と進入不可の二種類に分類する。進入可は、アーム装置１２が進入可位置と開端位置の間であって、把持部２３がカバー５内に進入可能な位置である。進入不可は、アーム装置１２が閉端位置又は閉塞位置と進入可位置の間であって、把持部２３がカバー５内に進入できない位置である。本実施形態は、アーム装置１２の状態に応じて、アーム部１２２の動作可能範囲を設定する。動作可能範囲とは、現在の状態で、アーム部１２２をＸ軸方向とＺ軸方向に伸縮し、且つアーム装置１２をＹ軸方向に移動した場合、アーム部１２２がカバー５の右側壁５１と扉６の何れにも衝突しない範囲を意味する。

図８に示す状態１では、扉６は閉状態、アーム装置１２のＹ軸位置は進入不可、アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側である。扉６は閉状態であるので、アーム部１２２はマイナス側に伸縮できず、プラス側にのみ伸縮できる。アーム装置１２は扉６との連結を解除した状態で、走行軸１８の全領域を走行可能である。アーム装置１２の走行軸１８の全領域を走行可能な全領域走行ストロークはＬ１である。アーム部１２２のプラス側における外側伸縮ストロークはＬ２である。故に本実施形態は、全領域走行ストロークＬ１と外側伸縮ストロークＬ２に基づき、領域１０１を算出し、該領域１０１を第一動作可能範囲１００として設定する。故にアーム装置１２は状態１にて、扉６との連結を解除した状態で、走行軸１８に沿って走行した場合、第一動作可能範囲１００内であれば、アーム部１２２を伸縮可能である。

図９に示す状態２－１では、扉６は開状態、アーム装置１２のＹ軸位置は進入可、アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側である。扉６は開状態であるので、アーム部１２２は、プラス側とマイナス側の双方に伸縮できる。アーム装置１２と扉６が連結した状態で、アーム装置１２の走行軸１８における走行ストロークはＬ３である。アーム部１２２のカバー５側における内側伸縮ストロークはＬ４である。故に本実施形態は、走行ストロークＬ３と内側伸縮ストロークＬ４に基づき、領域１０２を算出し、該領域１０２と領域１０１を合わせた領域を第二動作可能範囲２００として設定する。故にアーム装置１２は状態２－１にて、扉６と連結した状態で、走行軸１８に沿って走行した場合、第二動作可能範囲２００内であれば、アーム部１２２を伸縮可能である。

図１０に示す状態２－２では、扉６は開状態、アーム装置１２のＹ軸位置は進入可、アーム部１２２のＸ軸位置はマイナス側である。扉６は開状態であるので、アーム部１２２はプラス側とマイナス側の双方に伸縮できる。この場合、マイナス側では、状態２－１と同様に、領域１０２内であればアーム部１２２を伸縮可能である。プラス側では、状態２－１とは異なり、アーム部１２２はカバー５側に位置するので、アーム装置１２が走行軸１８に沿って移動できる範囲は、開口部５１１の開口範囲に対応する範囲に制限する。故に本実施形態は、プラス側においては、走行ストロークＬ３と外側伸縮ストロークＬ２に基づき、領域１０３を算出し、該領域１０３と領域１０２を合わせた領域を、第三動作可能範囲３００として設定する。故にアーム装置１２は状態２－２にて、扉６と連結した状態で、走行軸１８に沿って走行した場合、第三動作可能範囲３００内であれば、アーム部１２２を伸縮可能である。

なお、第一動作可能範囲１００、第二動作可能範囲２００、第三動作可能範囲３００におけるＺ軸方向は、開口部５１１の上端部の高さ位置に設定するのがよい。故にアーム部１２２は、開口部５１１の上側の右側壁５１に衝突するのを防止できる。搬送装置１０は、後述する移動制御処理（図１７参照）において、アーム装置１２の状態に応じて、上記の動作可能範囲を設定する。

図１５を参照し、搬送装置１０の電気的構成を説明する。搬送装置１０は、制御部７０を備える。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、記憶装置７４、入出力部７７を備える。ＣＰＵ７１は、搬送装置１０の動作を統括制御する。ＲＯＭ７２は、伸縮ストローク算出プログラム、移動制御プログラム等の各種プログラム等を記憶する。伸縮ストローク算出プログラムは、後述する伸縮ストローク算出処理（図１７参照）を実行するものである。移動制御プログラムは、後述する移動制御処理（図１８参照）を実行するものである。ＲＡＭ７３は、各種情報を一時的に記憶する。記憶装置７４は不揮発性であり、後述する範囲設定テーブル７４１（図１６参照）等の各種情報を記憶する。入出力部７７は、外部装置とのデータの入出力を行う。入出力部７７には、近接センサ９１、進退センサ３６，３７、移動モータ１６、第一モータ８１、第二モータ８２、第三モータ８３、エアシリンダ３３、エアシリンダ２３１等が接続する。

移動モータ１６は、エンコーダ１６Ａと原点センサ１６Ｂを備える。エンコーダ１６Ａは、移動モータ１６の回転位置を検出する。原点センサ１６Ｂは、移動モータ１６の原点位置を検出する。エンコーダ１６Ａと原点センサ１６Ｂは、入出力部７７に接続する。第一モータ８１は、エンコーダ８１Ａと原点センサ８１Ｂを備える。エンコーダ８１Ａは、第一モータ８１の回転位置を検出する。原点センサ８１Ｂは、第一モータ８１の原点位置を検出する。エンコーダ８１Ａと原点センサ８１Ｂは、入出力部７７に接続する。第二モータ８２は、エンコーダ８２Ａと原点センサ８２Ｂを備える。エンコーダ８２Ａは、第二モータ８２の回転位置を検出する。原点センサ８２Ｂは、第二モータ８２の原点位置を検出する。エンコーダ８２Ａと原点センサ８２Ｂは、入出力部７７に接続する。第三モータ８３は、エンコーダ８３Ａと原点センサ８３Ｂを備える。エンコーダ８３Ａは、第三モータ８３の回転位置を検出する。原点センサ８３Ｂは、第三モータ８３の原点位置を検出する。エンコーダ８３Ａと原点センサ８３Ｂは、入出力部７７に接続する。

図１６を参照し、範囲設定テーブル７４１を説明する。範囲設定テーブル７４１は、上記の状態１、２－１、２－２において、扉状態、アーム装置１２のＹ軸位置、アーム部１２２のＸ軸位置、動作可能範囲を夫々対応づけて記憶する。状態１では、図８に示す状態を記憶し、扉状態は閉、Ｙ軸位置は進入不可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第一動作可能範囲を記憶する。状態２－１では、図９に示す状態を記憶し、扉状態は開、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第二動作可能範囲を記憶する。状態２－２では、図１０に示す状態を記憶し、扉状態は開、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はマイナス側、動作可能範囲は第三動作可能範囲を記憶する。

図１７を参照し、伸縮ストローク算出処理を説明する。上記の外側伸縮ストロークＬ２と内側伸縮ストロークＬ４（以下纏めて呼ぶ場合は、伸縮ストロークＬ２，Ｌ４と呼ぶ）は、第一アーム２１の長さＡ１（以下、第一アーム長Ａ１と呼ぶ）、第二アーム２２の長さＡ２（以下、第二アーム長Ａ２と呼ぶ）、把持部２３の長さＡ３の和である。具体的に言うと、第一アーム２１の長さＡ１は、Ｙ軸方向から見たときに、第一関節部４１の回転中心Ｋ１から第二関節部４２の回転中心Ｋ２までの長さにするとよい。第二アーム２２の長さＡ２は、Ｙ軸方向から見たときに、第二関節部４２の回転中心Ｋ２から第三関節部４３の回転中心Ｋ３までの長さにするとよい。把持部２３の長さＡ３は、Ｙ軸方向から見たときに第三関節部４３の回転中心Ｋ３から先端部４４までの長さにするとよい。

例えばアーム装置１２を新品と交換する時、作業者は操作パネル１Ａにて新品のアーム部のアーム長の入力を行う。作業者がアーム長を入力した場合、ＣＰＵ７１はＲＯＭ７２から伸縮ストローク算出プログラムを読出し、本処理を実行する。ＣＰＵ７１は第一アーム長Ａ１を受け付ける（Ｓ１）。第一アーム長Ａ１は、第一アーム２１の長さである。作業者は第一アーム長Ａ１を操作パネル１Ａに入力する。ＣＰＵ７１は第二アーム長Ａ２を受け付ける（Ｓ２）。第二アーム長Ａ２は、第二アーム２２の長さである。作業者は第二アーム長Ａ２を操作パネル１Ａに入力する。ＣＰＵ７１は把持部２３の長さＡ３を受け付ける（Ｓ３）。作業者は把持部２３の長さＡ３を操作パネル１Ａに入力する。ＣＰＵ７１は、数値制御装置８からＡ１、Ａ２、Ａ３の各種データを受信し、記憶装置７４に記憶する。ＣＰＵ７１は記憶したＡ１、Ａ２、Ａ３に基づき、伸縮ストロークＬ２，Ｌ４を算出する（Ｓ４）。ＣＰＵ７１は算出した伸縮ストロークＬ２，Ｌ４を記憶装置７４に記憶し（Ｓ５）、本処理を終了する。

図１８を参照し、移動制御処理を実行する。搬送装置１０が起動すると、ＣＰＵ７１はＲＯＭ７２から移動制御プログラムを読出し、本処理を実行する。ＣＰＵ７１は、数値制御装置８から目標座標（本発明の目標位置の座標位置に相当）への移動命令を受け付ける（Ｓ１１）。目標座標への移動命令とは、把持部２３を目標座標まで移動する命令である。移動命令を受け付けた場合、ＣＰＵ７１は、動作可能範囲設定処理を実行する（Ｓ１２）。

図１９を参照し、動作可能範囲設定処理を説明する。ＣＰＵ７１は、アーム装置１２と扉６は連結しているか否か判断する（Ｓ３１）。図４に示す如く、アーム装置１２側の近接センサ９１が扉６側のドグ６７を検出し、且つ進退センサ３７が連結竿３４を検出した場合、ロッド３５は連結板６０の連結孔６５と対向し、且つロッド３５は突出位置にあるので、ロッド３５は連結孔６５に係合する。アーム装置１２と扉６は連結しているので（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、扉６が開状態か閉状態かについて、アーム装置１２のＹ軸位置で判断できる。

例えば、近接センサ９１がドグ６７を検出するが、進退センサ３７が連結竿３４を検出しない場合、ロッド３５は待機位置にあるので、ロッド３５は連結孔６５に係合せず、アーム装置１２と扉６は連結していない（Ｓ３１：ＮＯ）。近接センサ９１が扉６側のドグ６７を検出していない場合も、アーム装置１２と扉６は連結していない（Ｓ３１：ＮＯ）。この様な場合、ＣＰＵ７１は連結処理を実行する（Ｓ３３）。連結処理では、上記の如く、ＣＰＵ７１は、アーム装置１２を走行軸１８に沿って、扉６の閉端位置に一旦移動した後、閉端位置から扉６の開端方向に向けて低速で移動する。近接センサ９１がドグ６７を検出した時、ＣＰＵ７１はアーム装置１２を停止する。ロッド３５と連結孔６５は互いに対向する。ＣＰＵ７１はエアシリンダ３３を駆動し、連結竿３４とロッド３５を左方に移動する。ロッド３５の先端部は、連結孔６５に挿入して係合する。ロッド３５は連結孔６５に係合し、アーム装置１２と扉６は連結する。ＣＰＵ７１はＳ３１に戻る。

アーム装置１２と扉６が連結している場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、移動モータ１６のエンコーダ１６Ａからの検出信号に基づき、アーム装置１２のＹ軸位置を検出する（Ｓ３２）。ＣＰＵ７１は検出したＹ軸位置は進入可か否かを判定し、判定結果をＲＡＭ７３に記憶する。進入可か否かは把持部２３が開口部５１１を介してカバー５内に進入できる位置か否かで判定する。Ｙ軸位置が進入可位置と開端位置の間に位置した時、進入可と判定し、閉端位置又は閉端位置と進入可位置の間に位置した時、進入不可と判定する。

ＣＰＵ７１は判定結果と範囲設定テーブル７４１（図１６参照）に基づき、扉６は閉状態か否か判断する（Ｓ３４）。Ｙ軸位置が進入不可であれば、扉６は閉状態である（Ｓ３４：ＹＥＳ）。この場合、アーム装置１２は状態１（図８参照）なので、ＣＰＵ７１は、第一動作可能範囲１００を設定する（Ｓ３５）。第一動作可能範囲１００（領域１０１）は、記憶装置７４に記憶した外側伸縮ストロークＬ２と、全領域走行ストロークＬ１に基づき、設定する。全領域走行ストロークＬ１は、記憶装置７４に予め記憶するとよい。ＣＰＵ７１は本処理を終了し、処理を図１８のＳ１３に進める。

一方、Ｙ軸位置が進入可であれば、扉６は開状態である（Ｓ３４：ＮＯ）。この場合、ＣＰＵ７１は、第一モータ８１のエンコーダ８１Ａ、第二モータ８２のエンコーダ８２Ａ、第三モータ８３のエンコーダ８３Ａからの検出信号に基づき、アーム部１２２のＸ軸位置を検出する（Ｓ３６）。

ＣＰＵ７１は検出したＸ軸位置に基づき、アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側か否か判断する（Ｓ３７）。Ｘ軸位置がプラス側である場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、アーム装置１２は状態２－１（図９参照）であるので、ＣＰＵ７１は、第二動作可能範囲２００を設定する（Ｓ３８）。第二動作可能範囲２００の領域１０２は、記憶装置７４に記憶した内側伸縮ストロークＬ４と、Ｓ３２で検出したＹ軸位置に対応する走行ストロークＬ３に基づき設定する。領域１０１は上記の通りである。

Ｘ軸位置がマイナス側である場合（Ｓ３７：ＮＯ）、アーム装置１２は状態２－２（図１０参照）であるので、ＣＰＵ７１は、第三動作可能範囲３００を設定する（Ｓ３９）。第三動作可能範囲３００の領域１０３は、記憶装置７４に記憶した外側伸縮ストロークＬ２と、Ｓ３２で検出したＹ軸位置に対応する走行ストロークＬ３に基づき設定する。領域１０２は上記の通りである。ＣＰＵ７１は本処理を終了し、処理を図１８のＳ１３に進める。

図１８に戻り、ＣＰＵ７１は、移動命令の目標座標が設定した動作可能範囲内か否か判断する（Ｓ１３）。目標座標が動作可能範囲外の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、把持部２３を目標座標まで移動できないので、ＣＰＵ７１は目標座標への移動を制限し（Ｓ２１）、第一警告を実行する（Ｓ２２）。第一警告は、把持部２３を目標座標まで移動すると、アーム部１２２又は把持部２３がカバー５と衝突する危険性があるので、移動を強制的に制限したことを報知する。報知の態様は限定しないが、例えば音、光、操作パネル１Ａでの表示等を採用できる。該報知により、作業者は例えば数値制御装置８から受け付けたプログラム命令にミスがあったことに速やかに気付くことができる。

例えば、図８に示す如く、扉６が閉状態であるにも関わらず、目標座標がカバー５内であった場合、第一動作可能範囲１００外であるので、仮に把持部２３を目標座標に移動すると、移動途中でアーム部１２２又は把持部２３はカバー５の右側壁５１又は扉６と衝突する。故に目標座標が動作可能範囲外の場合、ＣＰＵ７１は目標座標への移動を制限する。故に搬送装置１０は、扉６が十分に開いていない場合に、アーム部１２２の動作によって、アーム部１２２と把持部２３がカバー５の右側壁５１及び扉６と衝突するのを防止できる。第一警告実行後、ＣＰＵ７１は本処理を終了する。

目標座標が動作可能範囲内の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は目標座標に向けて把持部２３の移動を開始する（Ｓ１４）。ＣＰＵ７１は、次の制御周期における目標座標までの径路上の移動座標を計算する（Ｓ１５）。ＣＰＵ７１は移動座標が動作可能範囲内か否か判断する（Ｓ１６）。移動座標が動作可能範囲外の場合（Ｓ１６：ＮＯ）、アーム部１２２を移動座標に移動できないので、ＣＰＵ７１は移動座標への移動を制限し（Ｓ２３）、第二警告を実行する（Ｓ２４）。第二警告は、把持部２３を目標座標まで移動する途中で、アーム部１２２がカバー５と衝突する危険性があるので、移動を強制的に停止したことを報知する。報知の態様については、第一警告と同様に、例えば音、光、操作パネル１Ａでの表示等を採用できる。

図９に示す如く、例えばＳ１２で第二動作可能範囲２００を設定した状態で、ＣＰＵ７１は、仮に領域１０２の左後角部である点Ｇ１から領域１０１の左後角部である点Ｇ２を目標座標とする移動命令を受け付けた場合、目標座標である点Ｇ２は第二動作可能範囲２００内であるので、ＣＰＵ７１は把持部２３の移動を開始する。

例えば、アーム装置１２がＹ軸方向に移動しながら、アーム部１２２がＸ軸方向に移動することにより、把持部２３が点Ｇ１から点Ｇ２に向けて直線的に移動した場合、移動途中で、アーム部１２２は第二動作可能範囲２００から外れ、カバー５の右側壁５１と衝突する可能性がある。故に把持部２３が目標座標に向けて移動する途中で、次の制御周期の移動座標が第二動作可能範囲２００外となった場合も（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は移動座標への移動を制限する（Ｓ２３）。故に搬送装置１０は把持部２３の移動途中で、アーム部１２２の動作により、アーム部１２２がカバー５の右側壁５１及び扉６と衝突するのを防止できる。第二警告実行後（Ｓ２４）、ＣＰＵ７１は本処理を終了する。

次の制御周期の移動座標が動作可能範囲内である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は把持部２３を移動座標へ移動する（Ｓ１７）。ＣＰＵ７１は、エンコーダ１６Ａ，８１Ａ～８３Ａの夫々の検出信号に基づき、把持部２３の位置を算出し、把持部２３が目標座標に到達したか否か判断する（Ｓ１８）。目標座標に到達しない場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ＣＰＵ７１はＳ１５に戻り、処理を繰り返す。目標座標に到達した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は把持部２３の移動を完了し（Ｓ１９）、本処理を終了する。

以上説明した如く、第一実施形態の工作機械１は、カバー５の右側壁５１に搬送装置１０を備える。搬送装置１０は、走行軸１８、移動部１１、アーム装置１２、ロッド機構３０、制御部７０を備える。走行軸１８は、工作機械１のカバー５の右側壁５１に設けた開口部５１１を開閉する扉６の移動方向に対して平行に設ける。扉６の移動方向はＹ軸方向である。移動部１１は、走行軸１８に沿って移動する。アーム装置１２は、移動部１１上部に設け、Ｘ軸方向に伸縮可能なアーム部１２２と、該アーム部１２２の先端部に被削材を把持可能な把持部２３を備え、カバー５側に伸ばしたときに開口部５１１を介してカバー５内に進入可能である。ロッド機構３０は、アーム装置１２と扉６を連結する。搬送装置１０は、制御部７０が移動部１１、アーム装置１２、ロッド機構３０の動作を制御することで、把持部２３が把持した被削材を搬送する。

制御部７０のＣＰＵ７１は、扉６の位置と、Ｘ軸方向におけるアーム装置１２の伸縮位置（アーム部１２２のＸ軸位置）を検出する。ＣＰＵ７１は扉６の位置と、アーム装置１２のＸ軸位置に基づき、動作可能範囲を設定する。動作可能範囲とは、アーム装置１２をカバー５側、若しくはカバー５とは反対側に伸ばし、移動部１１を走行軸１８に沿って移動した場合、アーム部１２２と把持部２３が右側壁５１及び扉６の何れにも接触しない範囲である。ＣＰＵ７１は把持部２３を目標座標に移動する移動指令を受け付け、目標座標は動作可能範囲内か否か判断する。目標座標が動作可能範囲内と判断した場合、ＣＰＵ７１は、移動部１１及びアーム装置１２の動作を制御し、移動指令を実行する。目標座標が動作可能範囲外と判断した場合、ＣＰＵ７１は、移動指令の実行を制限する。故に搬送装置１０は、アーム装置１２のアーム部１２２と把持部２３が扉６と右側壁５１に衝突するのを防止できる。例えば扉６が十分に開放していないにも関わらず、把持部２３をカバー５側に移動する移動指令を受け付けた場合、搬送装置１０は移動指令の実行を制限するので、アーム部１２２と把持部２３が扉６に衝突するのを防止できる。

第一実施形態では、ＣＰＵ７１は、扉６の位置とアーム部１２２のＸ軸位置に応じて、第一動作可能範囲１００、第二動作可能範囲２００、第三動作可能範囲３００の何れかを設定する。故に搬送装置１０は、アーム部１２２と把持部２３が扉６と右側壁５１に衝突するのを効果的に防止できる。

第一実施形態の搬送装置１０は、アーム装置１２側に設けた近接センサ９１、扉６側に設けた位置検出用のドグ６７、ロッド機構３０のロッド３５が突出位置に移動したことを検出する進退センサ３７を備える。近接センサ９１がドグ６７を検出したとき、ロッド３５と連結板６０の連結孔６５は対向する。ロッド３５が連結孔６５と対向し、且つロッド３５が突出位置に移動したことを進退センサ３７が検出した場合、ロッド３５は連結孔６５に挿入して係合するので、扉６とアーム装置１２は互いに連結する。ＣＰＵ７１は、移動モータ１６のエンコーダ１６Ａからの検出信号に基づき、アーム装置１２のＹ軸位置を検出可能である。ＣＰＵ７１は、扉６とアーム装置１２が互いに連結した場合、アーム装置１２のＹ軸位置を検出することにより、扉６の位置を検出する。故に搬送装置１０は、扉６と連結したアーム装置１２のＹ軸位置を検出することで、扉６の位置が分かるので、扉６の位置とアーム装置１２のＹ軸位置を別個に検出する必要が無い。

第一実施形態では、アーム装置１２のＸ軸位置が基準線Ｐよりもカバー５側である場合、ＣＰＵ７１は、Ｘ軸位置はカバー５側と判断する。故に搬送装置１０は、仮に扉６が開状態で、アーム装置１２がカバー５内に進入していなくても、Ｘ軸位置がカバー５側である場合は、第三動作可能範囲３００を設定する。故に搬送装置１０は、アーム部１２２と把持部２３が扉６に衝突するのを効果的に防止できる。

第一実施形態のアーム装置１２は、第一アーム２１、第二アーム２２、把持部２３、第一関節部４１、第二関節部４２、第三関節部４３等を備える多関節型ロボットである。アーム装置１２の把持部２３、第二関節部４２、第三関節部４３の少なくとも何れかが基準線Ｐよりもカバー５側に位置した場合、ＣＰＵ７１は、Ｘ軸位置はカバー５側と判断する。故に搬送装置１０は、アーム部１２２と把持部２３が扉６に衝突するのを効果的に防止できる。

第一実施形態の搬送装置１０は、アーム部１２２の第一アーム２１及び第二アーム２２のアーム長を操作パネル１Ａで受け付ける。ＣＰＵ７１は、操作パネル１Ａで受け付けたアーム長に基づき、アーム部１２２のＸ軸方向における伸縮ストローク（Ｌ２，Ｌ４）を算出する。故に搬送装置１０は、アーム装置１２を交換したことによって、第一アーム２１及び第二アーム２２のアーム長が変更した場合でも、交換後のアーム長から伸縮ストロークを算出できる。故に搬送装置１０は算出した伸縮ストロークに基づき、動作可能範囲を設定できる。

上記説明にて、制御部７０のＣＰＵ７１は本発明の動作制御部の一例である。図１９のＳ３４の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の扉位置検出部の一例である。Ｓ３２の処理を実行するＣＰＵ７１はアーム位置検出部の一例である。Ｓ３４～Ｓ３９の処理を実行するＣＰＵ７１は動作可能範囲設定部の一例である。図１８のＳ１１の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の受付部の一例である。Ｓ１３、Ｓ１６の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の判断部の一例である。Ｓ１４の処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の実行部の一例である。Ｓ２１の処理を実行するＣＰＵ７１が本発明の実行制限部の一例である。

図１９のＳ３５の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の第一範囲設定部の一例である。Ｓ３８の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の第二範囲設定部の一例である。Ｓ３９の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の第三範囲設定部の一例である。近接センサ９１、ドグ６７、進退センサ３７は本発明の連結検知部の一例である。Ｓ３６、Ｓ３７の処理を実行するＣＰＵ７１はアーム位置判断部の一例である。第一アーム２１、第二アーム２２は本発明の複数のアーム部の一例である。図１７のＳ１とＳ２の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明のアーム長受付部の一例である。Ｓ４の処理を実行するＣＰＵ７１は本発明の算出部の一例である。

図２０～図２６を参照し、本発明の第二実施形態を説明する。第二実施形態の工作機械は、第一実施形態と同様に搬送装置を備えるが、ロッド機構３０を備えない点で異なる（図２０参照）。扉６とアーム装置１２は連結しないので、扉６は手動で開閉する。故に第二実施形態は、第一実施形態とは異なり、アーム装置１２のＹ軸位置とは別に、扉６の位置を検出する必要がある。

図２１に示す如く、第二実施形態の搬送装置は、扉６の位置を検出する為に、距離センサ５５を備える。距離センサ５５は、例えば光センサであり、送信部から送信した検出波が異物で反射した反射波を受信部で受信し、三角測距方式を応用して異物までの距離を測定する測距センサ等を使用できる。距離センサ５５は、カバー５の右側壁５１の外面において、開口部５１１を閉じたときの扉６の後端部上部に対向する位置に設ける。扉６の後端部上部には、被検出部６１を取り付ける。距離センサ５５は、被検出部６１までの距離を測定し、測定信号を制御部７０に出力する。ＣＰＵ７１は測定信号に基づき、扉６が開状態か閉状態かを判定する。なお、扉６の位置を検出する方法は、距離センサに限らず、別方式のセンサ等を用いてもよく、例えば近接センサを用いてもよい。また、扉６の開閉に応じて機械的にオンオフする機械スイッチ等を用いてもよい。

扉６は、アーム装置１２とは独立して開閉するので、扉６とアーム装置１２の相互の位置関係は、第一実施形態よりも多種である。上記の通り、第一実施形態は、扉６と連結可能なアーム装置１２の状態を、状態１、状態２－１、状態２－２の三種類に分類する。第二実施形態は、扉６とアーム装置１２の状態を、後述する状態１－１、１－２、１－３、１－４、２－１、２－２、２－３、２－４の八種類に分類する。

第二実施形態の記憶装置７４は、範囲設定テーブル７４２（図２０参照）を記憶する。範囲設定テーブル７４２は、第一実施形態の範囲設定テーブル７４１（図１６参照）と同様に、扉状態、アーム装置１２のＹ軸位置、アーム部１２２のＸ軸位置、動作可能範囲を夫々対応づけて記憶する。状態は、状態１－１、１－２、１－３、１－４、２－１、２－２、２－３、２－４の八種類である。状態１－１、１－２、１－３、１－４の扉状態は閉、状態２－１、２－２、２－３、２－４の扉状態は開である。

状態１－１は、第一実施形態の状態１と同じ位置関係である（図２１参照）。故に範囲設定テーブル７４２は、状態１－１に対して、扉状態は閉、Ｙ軸位置は進入不可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第一動作可能範囲１００を記憶する。状態１－２は、扉６は閉状態であるが、アーム装置１２は把持部２３がカバー５内に進入できる位置に在る位置関係である（図２２参照）。アーム部１２２はプラス側に伸びている。扉６は閉状態なので、動作可能範囲は、第一動作可能範囲１００を設定する。故に範囲設定テーブル７４２は、扉状態は閉、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第一動作可能範囲を記憶する。

なお、状態１－３では、扉６が閉状態であるにも関わらず、Ｘ軸位置はマイナス側であるので、アーム部１２２と把持部２３は扉６と右側壁５１に干渉する可能性が高い。故に範囲設定テーブル７４２は動作可能範囲を記憶せずに、エラーとする。状態１－４でも、扉６が閉状態であるにも関わらず、Ｘ軸位置はマイナス側であるので、アーム部１２２と把持部２３は扉６と右側壁５１に干渉する可能性が高い。故に範囲設定テーブル７４２は動作可能範囲を記憶せずに、エラーとする。

状態２－１は、第一実施形態の状態２－１と同じ位置関係である（図２３参照）。故に範囲設定テーブル７４２は、状態２－１に対して、扉状態は開、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第二動作可能範囲２００を記憶する。状態２－２も、第一実施形態の状態２－２と同じ位置関係である（図２４参照）。故に範囲設定テーブル７４２は、状態２－２に対して、扉状態は開、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はマイナス側、動作可能範囲は第三動作可能範囲３００を記憶する。

状態２－３は、扉６は開状態であるが、アーム装置１２は走行軸１８の閉端位置であって、把持部２３がカバー５内に進入できない位置に在る位置関係である（図２５参照）。アーム部１２２のＸ軸位置はプラス側である。扉６は開状態であるが、把持部２３がカバー５内に進入できないので、動作可能範囲は第一動作可能範囲１００を設定する。故に範囲設定テーブル７４２は、扉状態は開、Ｙ軸位置は進入可、Ｘ軸位置はプラス側、動作可能範囲は第一動作可能範囲１００を記憶する。なお、状態２－４では、Ｙ軸位置は進入不可であるにも関わらず、Ｘ軸位置はマイナス側であるので、アーム部１２２と把持部２３は扉６と右側壁５１に干渉する可能性が高い。故に範囲設定テーブル７４２は動作可能範囲を記憶せずに、エラーとする。

図２６を参照し、動作可能範囲設定処理を説明する。第二実施形態のＣＰＵ７１が実行する移動制御処理は、第一実施形態の移動制御処理（図１８参照）と同じなので、説明を省略する。ＣＰＵ７１は、距離センサ５５からの測定信号に基づき、扉６の位置を検出する（Ｓ４１）。ＣＰＵ７１は検出した扉６の位置に基づき、閉状態か否か判断する（Ｓ４２）。扉６が閉状態である場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１はアーム部１２２のＸ軸位置を検出する（Ｓ４３）。ＣＰＵ７１はＸ軸位置がプラス側か否か判断する（Ｓ４４）。

Ｘ軸位置がプラス側の場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、状態１－１なので、ＣＰＵ７１は範囲設定テーブル７４２に基づき、第一動作可能範囲１００を設定する（Ｓ４５）。Ｘ軸位置がマイナス側の場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、アーム部１２２は扉６及び右側壁５１と干渉する可能性が高いので、ＣＰＵ７１は警告を行い（Ｓ４６）、動作を停止（Ｓ４７）して処理を終了する。警告の態様については、例えば音、光、操作パネル１Ａでの表示等を採用できる。故に搬送装置１０は、扉６が閉状態の場合に、アーム部１２２が扉６と干渉しながら移動するのを防止できる。

扉６が開状態である場合（Ｓ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ７１はアーム装置１２のＹ軸位置を検出する（Ｓ５１）。ＣＰＵ７１は検出したＹ軸位置は、進入可か否か判断する（Ｓ５２）。進入可である場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１はアーム部１２２のＸ軸位置を検出する（Ｓ５３）。ＣＰＵ７１はＸ軸位置がプラス側か否か判断する（Ｓ５４）。Ｘ軸位置がプラス側の場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、状態２－１なので、ＣＰＵ７１は範囲設定テーブル７４２に基づき、第二動作可能範囲２００を設定する（Ｓ５５）。Ｘ軸位置がマイナス側の場合（Ｓ５４：ＮＯ）、状態２－２なので、ＣＰＵ７１は範囲設定テーブル７４２に基づき、第三動作可能範囲３００を設定する（Ｓ５６）。

Ｙ軸位置が進入不可である場合（Ｓ５２：ＮＯ）、ＣＰＵ７１はアーム部１２２のＸ軸位置を検出する（Ｓ５８）。ＣＰＵ７１はＸ軸位置がプラス側か否か判断する（Ｓ５９）。Ｘ軸位置がプラス側の場合（Ｓ５９：ＹＥＳ）、状態２－３なので、ＣＰＵ７１は範囲設定テーブル７４２に基づき、第一動作可能範囲１００を設定する（Ｓ６０）。Ｘ軸位置がマイナス側の場合（Ｓ５９：ＮＯ）、アーム部１２２は扉６及び右側壁５１と干渉する可能性が高いので、ＣＰＵ７１はＳ４６に処理を進めて警告を行い、動作を停止（Ｓ４７）して処理を終了する。

以上説明した如く、第二実施形態の工作機械は、第一実施形態と同様に搬送装置を備えるが、扉６とアーム装置１２を連結する連結機構を備えていない。故に搬送装置のＣＰＵ７１は、扉６の位置、アーム装置１２のＹ軸位置、アーム部１２２のＸ軸位置を夫々検出する。ＣＰＵ７１は扉６の位置と、アーム装置１２のＹ軸位置、アーム部１２２のＸ軸位置に基づき、動作可能範囲を設定する。ＣＰＵ７１は把持部２３を目標座標に移動する移動指令を受け付け、目標座標は動作可能範囲内か否か判断する。目標座標が動作可能範囲内と判断した場合、ＣＰＵ７１は、移動部１１及びアーム装置１２の動作を制御し、移動指令を実行する。目標座標が動作可能範囲外と判断した場合、ＣＰＵ７１は、移動指令の実行を制限する。故に第二実施形態の搬送装置は、第一実施形態と同様に、アーム装置１２が扉６と右側壁５１に衝突するのを防止できる。扉６は手動で開閉するものではなく、サーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等の駆動源で自動で開閉するものでもよい。

本発明は上記第一、第二実施形態に限らず各種変形が可能である。例えば、工作機械１は立型工作機械であるが、主軸が水平方向に延びる横型工作機械でもよい。工作機械１は被削材を加工する機械であれば何でもよく、例えば旋盤、旋削と切削の両方の加工が可能な複合機等でもよい。

搬送装置１０は、カバー５の右側壁５１に設けるが、それ以外の壁部に設けてもよく、例えば前壁部、左壁部、又は背壁部に設けてもよい。

アーム装置１２のアーム部１２２は、二つの第一アーム２１と第二アーム２２を備えるが、二以上のアームを備えてもよい。アーム部１２２はアーム数に合わせ、関節部を設ければよい。把持部２３の把持構造についても上記実施形態に限定しない。

ロッド機構３０はロッド３５をカバー５側に突出し、扉６に設けた連結板６０の連結孔６５に挿入して係合する方式であるが、これ以外の方式で扉６とアーム装置１２を連結してもよい。

上記実施形態の移動制御処理（図１８参照）のＳ１１では、ＣＰＵ７１は、数値制御装置８から移動指令を受け付けるが、例えば搬送装置１０に操作部（図示略）を設け、該操作部から移動指令を受け付けてもよい。

１工作機械
１Ａ操作パネル
５カバー
６扉
１０搬送装置
１１移動部
１２アーム装置
１８走行軸
２１第一アーム
２２第二アーム
２３把持部
３０ロッド機構
４１第一関節部
４２第二関節部
４３第三関節部
５１右側壁
５５距離センサ
６５連結孔
７１ＣＰＵ
１００第一動作可能範囲
２００第二動作可能範囲
３００第三動作可能範囲
５１１開口部
５１２壁部
Ａ１第一アーム長
Ａ２第二アーム長
Ｌ１全領域走行ストローク
Ｌ２外側伸縮ストローク
Ｌ３走行ストローク
Ｌ４内側伸縮ストローク
Ｐ基準線

Claims

工作機械を取り囲むカバーの壁部に設けた開口部を開閉する扉の移動方向に対して平行に設けられた走行軸と、
前記走行軸に沿って移動する移動部と、
前記移動部に設け、前記扉の前記移動方向に直交する方向に平行な所定方向に伸縮可能で、且つ先端部に被削材を把持可能な把持部を備え、前記カバー側に伸ばしたときに前記開口部を介して前記カバー内に進入可能なアーム装置と、
前記移動部と前記アーム装置の動作を制御する動作制御部と
を備え、
前記動作制御部が前記移動部と前記アーム装置を制御して前記把持部が把持した前記被削材を搬送する搬送装置において、
前記扉の位置である扉位置を検出する扉位置検出部と、
前記移動部の位置である移動位置を検出する移動位置検出部と、
前記アーム装置の前記所定方向における伸縮位置を検出するアーム位置検出部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置と、前記移動位置検出部が検出した前記移動位置と、前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置とに基づき、前記アーム装置を前記カバー側、若しくは前記カバー側とは反対側に伸ばし、前記移動部を前記走行軸に沿って移動した場合、前記アーム装置が前記壁部及び前記扉の何れにも接触しない動作可能範囲を設定する動作可能範囲設定部と、
前記把持部を目標位置に移動する移動指令を受け付ける受付部と、
前記受付部が前記移動指令を受け付けた場合、前記目標位置は前記動作可能範囲設定部が設定した前記動作可能範囲内か否か判断する判断部と
を備え、
前記動作制御部は、
前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲内と判断した場合、前記移動部及び前記アーム装置の動作を制御し、前記移動指令を実行する実行部と、
前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲外と判断した場合、前記移動指令の実行を制限する実行制限部と
を備え、
前記動作可能範囲設定部は
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を閉塞する閉塞位置である場合、前記移動部の前記走行軸の全領域を走行可能な全領域走行ストロークと、前記アーム装置の前記反対側における伸縮ストロークである外側伸縮ストロークとに基づき、第一動作可能範囲を設定する第一範囲設定部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記反対側である場合、前記開口部の開口範囲に対応する前記移動部の前記走行軸における走行ストロークと、前記アーム装置の前記カバー側における伸縮ストロークである内側伸縮ストロークと、前記全領域走行ストロークと、前記外側伸縮ストロークとに基づき、第二動作可能範囲する第二範囲設定部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記カバー側である場合、前記走行ストロークと、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮ストロークとに基づき、第三動作可能範囲を設定する第三範囲設定部と
を備えたことを特徴とする搬送装置。
工作機械を取り囲むカバーの壁部に設けた開口部を開閉する扉の移動方向に対して平行に設けられた走行軸と、
前記走行軸に沿って移動する移動部と、
前記移動部に設け、前記扉の前記移動方向に直交する方向に平行な所定方向に伸縮可能で、且つ先端部に被削材を把持可能な把持部を備え、前記カバー側に伸ばしたときに前記開口部を介して前記カバー内に進入可能なアーム装置と、
前記アーム装置と前記扉を連結する連結機構と、
前記移動部、前記アーム装置、前記連結機構の動作を制御する動作制御部と
を備え、
前記動作制御部が前記移動部と、前記アーム装置と、前記連結機構を制御し、前記把持部が把持した前記被削材を搬送する搬送装置において、
前記扉の位置である扉位置を検出する扉位置検出部と、
前記アーム装置の前記所定方向における伸縮位置を検出するアーム位置検出部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置と、前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置とに基づき、前記アーム装置を前記カバー側、若しくは前記カバーとは反対側に伸ばし、前記移動部を前記走行軸に沿って移動した場合、前記アーム装置が前記壁部及び前記扉の何れにも接触しない動作可能範囲を設定する動作可能範囲設定部と、
前記把持部を目標位置に移動する移動指令を受け付ける受付部と、
前記受付部が前記移動指令を受け付けた場合、前記目標位置は前記動作可能範囲設定部が設定した前記動作可能範囲内か否か判断する判断部と
を備え、
前記動作制御部は、
前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲内と判断した場合、前記移動部及び前記アーム装置の動作を制御し、前記移動指令を実行する実行部と、
前記判断部が前記目標位置は前記動作可能範囲外と判断した場合、前記移動指令の実行を制限する実行制限部と
を備え、
前記動作可能範囲設定部は、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が前記開口部を閉塞する閉塞位置である場合、前記移動部の前記走行軸の全領域を走行可能な全領域走行ストロークと、前記アーム装置の前記反対側における伸縮ストロークである外側伸縮ストロークとに基づき、第一動作可能範囲を設定する第一範囲設定部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記反対側である場合、前記連結機構で前記扉と連結した前記移動部の前記開口部の開口範囲に対応する前記走行軸における走行ストロークと、前記アーム装置の前記カバー側における伸縮ストロークである内側伸縮ストロークと、前記全領域走行ストロークと、前記外側伸縮ストロークとに基づき、第二動作可能範囲する第二範囲設定部と、
前記扉位置検出部が検出した前記扉位置が、前記開口部を開放する開放位置で、且つ前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が前記カバー側である場合、前記走行ストロークと、前記アーム装置の前記所定方向における伸縮ストロークとに基づき、第三動作可能範囲を設定する第三範囲設定部と
を備えたことを特徴とする搬送装置。
前記アーム装置と前記扉の連結を検出する連結検出部と、
前記アーム装置の移動位置を検出する移動位置検出部と
を備え、
前記扉位置検出部は、
前記連結検出部が前記連結を検出した状態で、前記移動位置検出部が検出した前記移動位置に基づき、前記扉位置を検出すること
を特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
前記動作可能範囲設定部は、
前記アーム位置検出部が検出した前記伸縮位置が、前記扉と前記アーム装置の間に設定する基準位置よりも前記カバー側である場合、前記伸縮位置は前記カバー側と判断するアーム位置判断部を備えたこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
前記アーム装置は、
長尺状である複数のアーム部と、
前記複数のアーム部を屈曲可能に連結する少なくとも一つの関節部と
を備え、
前記アーム位置検出部は、前記関節部の位置と、前記把持部の位置を検出し、
前記アーム位置判断部は、前記アーム位置検出部が検出した前記関節部の位置と前記把持部の位置のうち少なくとも何れかが前記基準位置よりも前記カバー側である場合は、前記伸縮位置は前記カバー側と判断すること
を特徴とする請求項４に記載の搬送装置。
前記アーム部の長尺方向の長さであるアーム長を受け付けるアーム長受付部を備え、
前記動作可能範囲設定部は、
前記アーム長受付部が受け付けた前記アーム長に基づき、前記外側伸縮ストローク、前記内側伸縮ストローク、前記伸縮ストロークを算出する算出部を備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の搬送装置。
工作機械を取り囲むカバーと、
前記カバーの壁部に設けた開口部を開閉可能で、且つ被削材を搬送可能な請求項１から６の何れかに記載の搬送装置と
を備えたことを特徴とする工作機械。