(57)【要約】【課題】大出力でありながら小型の機内ロボットを有した工作機械を提供する。【解決手段】工作機械は、ワークまたは工具を保持するワーク主軸３２と、前記ワーク主軸３２を回転させるための主軸モータ３０と、工作機械１０の内部に設けられ、１以上の関節を持つ関節ロボットである機内ロボットと、前記１以上の関節のうち最も基端側に配された根元関節４０と、前記主軸モータ３０と、を連結または連結解除する複数のギヤ５０〜５４と、を備える。【選択図】図２
2018144131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークまたは工具を保持する保持部材と、
前記保持部材を回転または移動させるための第一モータと、
工作機械の内部に設けられ、１以上の関節を持つ関節ロボットである機内ロボットと、
前記１以上の関節のうち最も基端側に配された根元関節と、前記第一モータと、を連結または連結解除する連結機構と、
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械であって、さらに、
前記第一モータとは別に設けられ、前記根元関節を駆動する根元関節用アクチュエータを備える、ことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械であって、
前記根元関節と前記第一モータとが連結されている期間中、前記根元関節用アクチュエータは、フリー状態である、または、前記根元関節との連結が解除されている、ことを特徴とする工作機械。
【請求項４】
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、
前記根元関節は、回動する回転関節であり、
前記保持部材は、前記第一モータの駆動に伴い回動する、
ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械であって、
前記保持部材の回動軸と、前記根元関節の回転軸とが、不一致であり、
前記根元関節は、複数の伝達機構を介して前記第一モータに連結または連結解除される、
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項４に記載の工作機械であって、
前記保持部材の回動軸と、前記根元関節の回転軸とが、一致しており、
前記根元関節および前記保持部材の一方には、係合部が設けられており、
前記根元関節および前記保持部材の他方には、前記係合部に対して周方向に係合または係合解除する被係合部と、
を有することを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記保持部材は、ワークを自転可能に保持するワーク主軸である、ことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、ワークを切削加工する工作機械を開示する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械の自動化や高性能化に対する要求は、ますます高くなっている。自動化を実現するために、工具を自動的に交換するためのオートツールチェンジャ（ＡＴＣ）や、ワークが搭載されたパレットを自動的に交換するオートパレットチェンジャ（ＡＰＣ）などといった自動交換装置が提案されている。また、ローダやバーフィーダなどといったワーク供給装置などの周辺装置も広く知られている。また、高性能化を実現するために、センサを用いての機内計測や知能化などが行われている。
【０００３】
さらに、工作機械の自動化や高性能化を図るために、一部では、関節ロボットを利用することも提案されている。例えば、特許文献１には、工作機械の外部かつ上部に取り付けられたガントリレール上に走行する多関節ロボットを設け、当該多関節ロボットで、複数の工作機械間のワークの搬送等を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、関節ロボットは、通常、１以上の関節を有している。そして、関節ロボットは、各関節を回動または直進させることで、その位置および姿勢を変化させる。したがって、関節ロボットを設けた場合には、各関節を駆動するためのアクチュエータを設ける必要がある。
【０００６】
関節ロボットを構成する１以上の関節のうち、最も基端側に位置する根元関節には、最も大きな負荷（モーメント）がかかる。そのため、根元関節を駆動するアクチュエータは、この大きな負荷に抗することができるように、十分に大きな出力を持つことが望まれる。特に、関節ロボットで、重量物、例えば、ワークや大型センサ等を取り扱う場合には、根元関節のアクチュエータを大出力にする必要がある。
【０００７】
しかし、根元関節のアクチュエータを大出力とした場合、当該アクチュエータのサイズやコストが増加するといった問題が生じる。特に、関節ロボットを、工作機械の内部に完全収容する場合、設置スペースが限られているため、アクチュエータひいては関節ロボットの大型化は、大きな問題となる。
【０００８】
そこで、本明細書では、大出力でありながら小型の機内ロボットを有した工作機械を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明で開示する工作機械は、ワークまたは工具を保持する保持部材と、前記保持部材を回転または移動させるための第一モータと、工作機械の内部に設けられ、１以上の関節を持つ関節ロボットである機内ロボットと、前記１以上の関節のうち最も基端側に配された根元関節と、前記第一モータと、を連結または連結解除する連結機構と、を備える。
【００１０】
さらに、前記第一モータとは別に設けられ、前記根元関節を駆動する根元関節用アクチュエータを備えてもよい。
【００１１】
また、前記根元関節と前記第一モータとが連結されている期間中、前記根元関節用アクチュエータは、フリー状態である、または、前記根元関節との連結が解除されていてもよい。
【００１２】
また、前記根元関節は、回動する回転関節であり、前記保持部材は、前記第一モータの駆動に伴い回動してもよい。
【００１３】
また、前記保持部材の回動軸と、前記根元関節の回転軸とが、不一致であり、前記根元関節は、複数の伝達機構を介して前記第一モータに連結または連結解除されてもよい。
【００１４】
また、前記保持部材の回動軸と、前記根元関節の回転軸とが、一致しており、前記根元関節および前記保持部材の一方には、係合部が設けられており、前記根元関節および前記保持部材の他方には、前記係合部に対して周方向に係合または係合解除する被係合部と、を有してもよい。
【００１５】
また、前記保持部材は、ワークを自転可能に保持するワーク主軸であてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書で開示する工作機械によれば、根元関節は、必要に応じて、保持部材を回転または移動させるための第一モータの動力を利用できる。そのため、根元関節を駆動するアクチュエータを小型にしつつも、根元関節を大出力にできる。結果として、大出力でありながら小型の機内ロボットを有した工作機械が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】工作機械の斜視図である。
【図２】ワーク主軸および根元関節の駆動機構を示す概略図である。
【図３】ワーク取り付けの流れを示すフローチャートである。
【図４】他の工作機械の根元関節近傍における斜視図である。
【図５】他の工作機械の根元関節近傍における概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、工作機械１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、工作機械１０の概略構成を示す図である。以下の説明では、ワーク主軸３２の回転軸方向をＺ軸、刃物台１８のＺ軸と直交する移動方向を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、ワーク主軸３２から心押台１６に近づく方向をプラス方向、Ｘ軸においては、ワーク主軸３２から刃物台１８に向かう方向をプラス方向、Ｙ軸においては、ワーク主軸３２から上に向かう方向をプラス方向とする。
【００１９】
この工作機械１０は、自転するワークに刃物台１８で保持した工具を当てることで、ワークを加工する旋盤である。この工作機械１０は、ＮＣ制御されるとともに、複数の工具を保持するターニングセンタと呼ばれる旋盤である。工作機械１０の本体部１２の周囲は、カバー（図示せず）で覆われている。このカバーで区画される空間が、ワークの加工が行われる加工室となる。カバーには、少なくとも一つの開口部と、当該開口部を開閉するドア（いずれも図示せず）と、が設けられている。オペレータは、この開口部を介して、工作機械１０の本体部１２やワーク等にアクセスする。加工中、開口部に設けられたドアは、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。
【００２０】
本体部１２は、ワークの一端を自転可能に保持するワーク主軸装置１４と、工具を保持する刃物台１８と、ワークの他端を支える心押台１６と、機内ロボット２０と、を備えている。ワーク主軸装置１４は、主軸モータ（図１では図示せず）に連結されたワーク主軸３２を有している。ワーク主軸３２は、ワークを回転可能に保持する保持部材として機能する。このワーク主軸３２は、主軸モータの駆動に伴い、Ｚ軸に平行な回転軸Ｒｗを中心として自転する。ワーク主軸３２の先端には、ワークを着脱自在に保持するチャック３３やコレットが設けられており、ワークを適宜、交換できる。
【００２１】
ワーク主軸装置１４の近傍には、機内ロボット２０が取り付けられている。この機内ロボット２０は、加工の補助や、各種センシング、補助的作業等に用いられる。この機内ロボット２０の構成や機能については、後に詳説する。
【００２２】
心押台１６は、Ｚ軸方向に、ワーク主軸装置１４と対向して配置されており、ワーク主軸装置１４で保持されたワークの他端を支える。心押台１６は、その中心軸が、ワーク回転軸Ｒｗと一致するような位置に設置されている。心押台１６には、先端が円錐形に尖ったセンタが取り付けられており、加工中は、当該センタの先端を、ワークの中心点に当接させる。心押台１６は、ワーク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。
【００２３】
刃物台１８は、工具、例えば、バイトと呼ばれる工具を保持する。この刃物台１８は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。また、刃物台１８は、Ｘ軸方向に延びるガイドレールに載置されており、Ｘ軸方向にも進退できるようになっている。刃物台１８の先端には、複数の工具を保持可能なタレット１９が設けられている。このタレット１９は、Ｚ軸方向に延びる軸を中心として回転可能となっている。そして、タレット１９が回転することで、ワークの加工に用いられる工具が適宜、変更できる。刃物台１８を、Ｚ軸方向に移動することで、このタレット１９に保持された工具は、Ｚ軸方向に移動する。また、刃物台１８をＸ軸方向に移動させることで、タレット１９に保持された工具は、Ｘ軸方向に移動する。そして、刃物台１８をＸ軸方向に移動させることで、工具によるワークの切り込み量等が変更できる。
【００２４】
制御装置３４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。この制御装置３４は、例えば、各種演算を行うＣＰＵ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、制御装置３４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。この制御装置３４は、例えば、工具やワーク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、制御装置３４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。
【００２５】
次に、機内ロボット２０について詳説する。機内ロボット２０は、工作機械１０の内部、より具体的には、加工室内に設けられる多関節ロボットである。機内ロボット２０は、複数のアームと、複数の関節と、エンドエフェクタ４６と、を有している。機内ロボット２０の複数のアーム（図示例では３本）は、関節を介して連結されている。各関節には、モータ等を有したアクチュエータが取り付けられており、このアクチュエータの駆動により、回転または直進する。アクチュエータの駆動は、制御装置３４により制御される。制御装置３４は、各関節に設けられたアクチュエータの駆動量から、後述するエンドエフェクタ４６の位置を算出する。複数の関節のうち、最も基端側に位置する根元関節４０は、ワーク主軸３２の回転軸Ｒｗと平行な回転軸Ｒｒを中心として自転する回転関節である。
【００２６】
エンドエフェクタ４６は、機内ロボット２０の先端に設けられている。エンドエフェクタ４６は、対象物に働きかけるための要素であれば、特に限定されない。したがって、エンドエフェクタ４６は、例えば、対象物を保持する保持機構であってもよい。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には、ハンド形式のエンドエフェクタ４６を例示している。また、別の形態として、エンドエフェクタ４６は、対象物を押圧する押圧機構としてもよい。例えば、エンドエフェクタ４６を、ワークに押し当てられて、当該ワークの振動を抑制するローラ等としてもよい。
【００２７】
また、別の形態として、エンドエフェクタ４６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、各関節の駆動量から算出されるエンドエフェクタ４６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４６が、接触センサの場合、制御装置３４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。
【００２８】
また、別の形態として、エンドエフェクタ４６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４６は、切粉を吹き飛ばすためのエアや、工具またはワーク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４６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４６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４６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。
【００２９】
また、エンドエフェクタ４６が働きかける対象物は、加工室内にあるものであれば、特に限定されない。したがって、対象物は、ワーク主軸装置１４に保持されているワークでもよいし、刃物台１８に保持される工具でもよい。また、対象物は、工具およびワーク以外のもの、例えば、加工室内に飛散した切粉や、ワークに組み付けられる部品、工作機械１０の構成部品（ワーク主軸装置１４のチャック３３等）でもよい。
【００３０】
また、エンドエフェクタ４６は、適宜、交換可能としてもよい。例えば、加工室の内部または外部に、複数種類のエンドエフェクタ４６を待機させておき、用途に応じて、機内ロボット２０に取り付けるエンドエフェクタ４６を交換できるようにしてもよい。
【００３１】
次に、機内ロボット２０の駆動、特に根元関節４０の駆動について説明する。既述した通り、機内ロボット２０は、複数の関節を適宜、動かすことで、その姿勢を変化させることができる。このとき、機内ロボット２０の基端側、すなわち、根元関節４０には、大きなモーメントがかかる。特に、機内ロボット２０のアームを、大きく伸ばした場合や、機内ロボット２０の先端に重量物を設けた場合には、根元関節４０の負荷が大きくなる。ここで、重量物としては、エンドエフェクタ４６として保持機構を設けた場合には、当該保持機構に保持されるワーク等が該当する。また、エンドエフェクタ４６そのものが重量物、例えば、大重量の工具等である場合もある。
【００３２】
いずれにしても、根元関節４０にかかる負荷が大きくなると、根元関節４０を駆動するためのトルクも大きくする必要がある。しかし、根元関節４０を駆動するアクチュエータを大出力とした場合、サイズやコストの大幅なアップを招く。一方、ワーク主軸３２を回転駆動する主軸モータは、非常に大出力であるが、一般に、この主軸モータは、ワークの加工中にのみ駆動し、ワークを加工していない期間中は、殆ど、駆動していない。そこで、本明細書で開示する工作機械では、必要に応じて、ワーク主軸３２を回転させる主軸モータと、根元関節４０と、を連結または連結解除している。
【００３３】
これについて、図２を参照して説明する。図２は、ワーク主軸３２および根元関節４０の駆動機構の概略図である。ワーク主軸３２は、複数の軸受２６により回転自在に軸支されている。ワーク主軸３２の基端は、カップリング２８を介して、大出力の主軸モータ３０に連結されており、主軸モータ３０の回転に伴い、ワーク主軸３２も回転する。したがって、この主軸モータ３０は、ワーク主軸３２ひいては、当該ワーク主軸３２が保持するワークを回転させる第一モータとして機能する。なお、ここでは、主軸モータ３０とワーク主軸３２とを直接連結しているが、必要に応じて、減速機を介在させてもよい。
【００３４】
また、根元関節４０には、当該根元関節４０を駆動するための根元関節用アクチュエータが接続されている。根元関節用アクチュエータの構成としては種々考えられるが、図示例では、伝達軸３７と、当該伝達軸３７にカップリング３８を介して連結された根元関節モータ３６と、を有する。伝達軸３７は、根元関節４０に固着されており、根元関節４０と一体的に回転する。この伝達軸３７も複数の軸受３５により軸支されている。伝達軸３７の基端は、カップリング３８を介して、根元関節モータ３６に連結されており、根元関節モータ３６の回転に伴い、ワーク主軸３２も回転する。なお、根元関節モータ３６と伝達軸３７との間に、減速機等を介在させてもよい。
【００３５】
図２から明らかな通り、ワーク主軸３２の外周には、第一ギヤ５０が固着されており、伝達軸３７の外周には第二ギヤ５２が固着されている。そして、この第一ギヤ５０および第二ギヤ５２の間には、双方に歯合する連結ギヤ５４が設けられている。連結ギヤ５４は、ワーク主軸３２と平行な方向に進退可能になっており、進退することで、第一、第二ギヤ５０，５２に歯合、または、歯合解除される。連結ギヤ５４が、第一、第二ギヤ５０，５２に歯合した連結状態において、根元関節４０は、伝達軸３７、第二ギヤ５２、連結ギヤ５４、第一ギヤ５０、ワーク主軸３２、カップリング２８を介して、主軸モータ３０に連結されることになる。そして、この場合、根元関節４０は、主軸モータ３０の駆動に伴い回転駆動されることになる。なお、主軸モータ３０を用いて根元関節４０を駆動する際、根元関節モータ３６は、トルクのかからないフリー状態にしてもよいし、主軸モータ３０と同期して動くように同期制御してもよい。また、第一ギヤ５０と第二ギヤ５２の歯数を異なるものとし、減速や増速を行ってもよいし、ギヤを２組以上用意し、減速比を変更可能にしてもよい。また、ここで、説明した連結機構は、一例であり、必要に応じて、根元関節４０と、主軸モータ３０と、を連結または連結解除できるのであれば、他の構成、例えば、クラッチ機構等を用いてもよい。
【００３６】
以上のように構成された根元関節４０は、大きなトルクが不要な場合には、主軸モータ３０との連結が解除され、根元関節モータ３６で駆動される。一方、大きなトルクが必要な場合には、根元関節４０は、主軸モータ３０と連結され、根元関節モータ３６に替えてまたは加えて、大出力の主軸モータ３０により駆動される。いわば、根元関節４０は、必要とされるトルクに応じて、動力源が切り替えられる。
【００３７】
大きなトルクが必要な状況としては、種々考えられるが、例えば、機内ロボット２０を用いてワークを取り付けたり、取り外したりする場合が考えられる。すなわち、機内ロボット２０のエンドエフェクタ４６として、ワークの保持が可能な保持機構が設けられている場合、機内ロボット２０でワークを搬送することが可能である。ワークという重量物を搬送するにあたって、根元関節４０は、大きなトルクが必要となる。そこで、この場合には、根元関節４０を、大出力の主軸モータ３０に連結することが望ましい。これについて、図３を参照して、具体的に説明する。
【００３８】
図３は、機内ロボット２０を用いて、ワークをワーク主軸装置１４のチャック３３に取り付ける際の流れを示すフローチャートである。機内ロボット２０でワークをチャック３３に取り付ける際には、まず、主軸モータ３０と根元関節４０とを連結する（Ｓ１２）。具体的には、連結ギヤ５４を、進退させて、第一ギヤ５０および第二ギヤ５２に歯合させる。
【００３９】
次に、機内ロボット２０の各関節を駆動して、加工室の外部等に配されたワークを取りに行き、エンドエフェクタ４６で保持したワークをチャック３３の近傍まで搬送する（Ｓ１４）。このとき、根元関節モータ３６は、フリーにしておき、根元関節４０は、主軸モータ３０で駆動する。このようにすれば、根元関節モータ３６と主軸モータ３０とを同期制御する必要がなく、制御を簡易化できる。また、ワークを搬送する際には、根元関節４０に大きな負荷がかかることになるが、根元関節４０を主軸モータ３０で駆動することで、大きなトルクを得ることができる。
【００４０】
ワークをチャック３３の近傍まで搬送できれば（Ｓ１６でＹｅｓ）、根元関節４０およびチャック３３（ひいてはワーク主軸３２）の回転を規制するために、主軸モータ３０を静止させ、静止トルクを発生させる（Ｓ１８）。これにより、ワーク主軸３２およびチャック３３の回転が停止した状態となる。
【００４１】
主軸モータ３０が静止して、チャック３３が回転停止すれば、制御装置３４は、他の関節を動かして、ワークを、チャック３３に取り付ける（Ｓ２０）。ワークの取り付けが完了すれば（Ｓ２２でＹｅｓ）、根元関節４０と主軸モータ３０との連結を解除する（Ｓ２４）。すなわち、連結ギヤ５４を進退させて、第一、第二ギヤ５０，５２との歯合を解除する。これにより、ワーク主軸３２は、根元関節４０と独立して自由に回転できる。
【００４２】
機内ロボット２０は、ワークの加工を阻害しない位置まで退避する（Ｓ２６）。このとき、ワークの取り付けが完了しており、機内ロボット２０の先端には重量物（ワーク）は、存在しない。そのため、根元関節４０の駆動に大きなトルクは不要となる。したがって、このとき、根元関節４０は、比較的、出力の小さい根元関節モータ３６で駆動される。
【００４３】
以上の説明から明らかな通り、本例では、機内ロボット２０がワークを保持している期間中のみ、根元関節４０と主軸モータ３０とを連結している。機内ロボット２０がワークを保持している際には、根元関節４０に大きな負荷がかかるが、大出力の主軸モータ３０と連結することで、根元関節４０の出力トルクを大きくできる。また、ワーク搬送中（Ｓ１４）は、加工等が行われないため、ワーク主軸３２は、根元関節４０と連動して回転しても問題ない。また、ワーク主軸３２の回転を停止するワーク取付中（Ｓ２０）には、根元関節４０の回転も停止させている。換言すれば、ワーク搬送中（Ｓ１４）およびワーク取付中（Ｓ２０）は、いずれも、ワーク主軸３２と根元関節４０とが連動して動いても問題ない期間である。この連動動作が問題ない期間にのみ、根元関節４０と主軸モータ３０とを連結することで、加工動作等を阻害することなく、根元関節４０を適切に動かすことができる。一方で、ワーク主軸３２と根元関節４０とが、連動動作が出来ない期間には、根元関節４０と主軸モータ３０とは、連結解除される必要がある。連動動作が出来ない期間としては、例えば、ワークに対して加工が施されている期間が該当する。
【００４４】
なお、図３の例では、根元関節４０を静止させるワーク取付期間中（Ｓ２０）も、十分な静止トルクを得るために、根元関節４０と主軸モータ３０とを連結している。しかし、十分な静止トルクが得られるのであれば、ワーク搬送が終了した時点で、根元関節４０と主軸モータ３０との連結を解除してもよい。例えば、根元関節４０の回転を規制するブレーキ機構などを別途設けた場合には、ワーク搬送が終了した時点で、当該ブレーキ機構を有効にしたうえで、根元関節４０と主軸モータ３０との連結を解除してもよい。また、根元関節４０にかかる負荷は、機内ロボット２０を大きく延ばしたときに、大きくなるが、機内ロボット２０を小さく折り畳んだときには小さくなる。したがって、ワークをチャック３３近傍まで搬送した際に、機内ロボット２０が小さく折り畳まれていれば、根元関節４０にかかる負荷は、小さいといえる。この場合には、ワーク搬送が終了した時点で、根元関節４０と主軸モータ３０との連結を解除し、根元関節モータ３６で静止トルクを得るようにしてもよい。
【００４５】
また、図３では、ワークを搬送および取り付ける際に、根元関節４０と主軸モータ３０を連結する例を説明している。しかし、根元関節４０と主軸モータ３０は、根元関節とワーク主軸３２とが連動して動いても問題ない状況であれば、他の状況で、連結されてもよい。例えば、複数種類のエンドエフェクタ４６を、加工室の外部に配置し、必要に応じて、機内ロボット２０が、エンドエフェクタ４６を交換する工作機械を考える。この場合、加工室の外部に設けられたエンドエフェクタ４６に交換する際、機内ロボット２０は、そのアームを大きく延ばす必要がある。このとき、根元関節４０には大きな負荷がかかるため、このアームを大きく延ばしている期間だけ、根元関節４０と主軸モータ３０を連結するようにしてもよい。
【００４６】
また、通常、ワークの加工を行っている期間中は、ワーク主軸３２も規定の回転数で回転するため、根元関節４０と主軸モータ３０との連結は、解除する。換言すれば、保持部材（ワーク主軸３２）で保持している部材（ワーク）を用いた加工が実行されている期間中は、当該保持部材を動かす第一モータ（主軸モータ３０）と根元関節４０との連結を解除する。ただし、工作機械の中には、複数のワーク主軸３２を有するものもある。この場合、一つのワーク主軸３２で保持したワークを加工している期間中に、他のワーク主軸３２に対応する主軸モータ３０と根元関節４０とを連結してもよい。また、これまでの説明では、根元関節４０を駆動するために専用モータ、すなわち、根元関節モータ３６を設けているが、場合によっては、根元関節モータ３６は、省略されてもよい。
【００４７】
また、これまでは、根元関節４０の回転軸Ｒｒと、ワーク主軸３２の回転軸Ｒｗが、不一致、かつ、平行な場合のみを例示したが、両回転軸Ｒｗ，Ｒｒは、一致していてもよい。これについて、図４、図５を参照して説明する。図４、図５は、二つの回転軸Ｒｒ，Ｒｗが一致する一例を示す図である。図４、図５の構成では、根元関節４０は、ワーク主軸３２の外周囲に配された略環状部材である。根元関節４０は、ワーク主軸３２に対して回動自在に取り付けられている。
【００４８】
ワーク主軸３２の軸方向端面には、径方向に進退する係合部材５６が設けられている。また、根元関節４０には、当該係合部材５６の一部が収容され、係合される被係合溝５８が形成されている。根元関節４０の駆動に大きなトルクが必要な場合には、ワーク主軸３２に設けられた係合部材５６を、径方向外側に進出させて、根元関節４０に設けられた被係合溝５８に係合させる。これにより、根元関節４０は、大出力の駆動モータの駆動により、ワーク主軸３２と連動して回転することができる。一方、根元関節４０とワーク主軸３２とを独立して動かしたい場合には、ワーク主軸３２に設けられた係合部材５６を、径方向内側に後退させて、根元関節４０に設けられた被係合溝５８から離脱させる。これにより、根元関節４０とワーク主軸３２とが独立して動く。なお、図示例では、ワーク主軸３２に係合部材５６を、根元関節４０に、被係合溝５８を設けているが、当然ながら、これらは逆、すなわち、ワーク主軸３２側に被係合溝５８を設けてもよい。
【００４９】
また、これまでの説明では、根元関節４０を、ワーク主軸３２を駆動する主軸モータ３０と連結しているが、根元関節４０は、工具またはワークを保持する保持部材を回転または移動させるモータであれば、他のモータと連結されてもよい。例えば、工具を保持するタレット１９（保持部材）を旋回させるためのモータと、根元関節４０とを適宜、連結または連結解除するようにしてもよい。この場合、機内ロボット２０は、タレット１９が取り付けられた刃物台１８に設置されることが望ましい。
【００５０】
また、回転工具でワークを切削する転削機能を有したマシニングセンタや複合加工機と呼ばれる工作機械には、回転工具を回転可能に保持する工具主軸装置や、ワークが載置されるテーブル等が設けられている。かかる工作機械においては、工具主軸装置を工具回転軸と略直交する軸周りに揺動させるための揺動モータや、テーブルを回転させるテーブル用モータ等が設けられていることがある。この場合、機内ロボット２０の根元関節４０を、これらと連結または連結解除するようにしてもよい。
【００５１】
また、これまでの説明では、根元関節４０を、ワークまたは工具を保持する保持部材（ワーク主軸３２や工具主軸装置等）を回転させるモータと連結する例のみを挙げたが、根元関節４０は、保持部材を、直進移動させるモータと連結されてもよい。例えば、図１に示す工作機械１０の場合、刃物台１８や心押台１６をＺ方向に直進移動させるＺ軸モータが内蔵されている。機内ロボット２０を、これら刃物台１８や心押台１６が載置される基台２２に設置するとともに、その根元関節４０をＺ方向に直進する直進関節とする。そして、必要に応じて、この根元関節４０とＺ軸モータとを連結または連結解除できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０  工作機械、１２  本体部、１４  ワーク主軸装置、１６  心押台、１８  刃物台、１９  タレット、２０  機内ロボット、２２  基台、２６，３５  軸受、２８，３８  カップリング、３０  主軸モータ、３２  ワーク主軸、３３  チャック、３４  制御装置、３６  根元関節モータ、３７  伝達軸、４０  根元関節、４６  エンドエフェクタ、５０  第一ギヤ、５２  第二ギヤ、５４  連結ギヤ、５６  係合部材、５８  被係合溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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