(57)【要約】【課題】多品種少量生産に対応可能、且つ、長尺木材を含む木材を効率的に加工可能であり、システムの大型化、複雑化及び高価格化を防止可能な木材加工システムを提供する。【解決手段】木材加工システムは、水平方向の一方向に沿って長手方向を有するとともに長手方向に沿って木材を搬送可能な木材搬送装置と、木材搬送装置の長手方向の一方に配置される多軸工作機械であって、第１工具を装着可能なスピンドルと、スピンドルを移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸を有するスピンドル移動装置と、を含む多軸工作機械と、木材搬送装置の長手方向の他方に木材搬送装置に沿うように配置される多関節ロボットであって、第２工具を含む工具ユニットを装着可能なリストと、リストを移動するための６軸以上の回転軸を有するアームと、を含む少なくとも１つの多関節ロボットと、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向の一方向に沿って長手方向を有するとともに前記長手方向に沿って木材を搬送可能な木材搬送装置と、
前記木材搬送装置の長手方向の一方に配置される多軸工作機械であって、第１工具を装着可能なスピンドルと、前記スピンドルを移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸を有するスピンドル移動装置と、を含む多軸工作機械と、
前記木材搬送装置の長手方向の他方に前記木材搬送装置に沿うように配置される多関節ロボットであって、第２工具を含む工具ユニットを装着可能なリストと、前記リストを移動するための６軸以上の回転軸を有するアームと、を含む少なくとも１つの多関節ロボットと、を備える木材加工システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの多関節ロボットは、
第１多関節ロボットと、前記木材搬送装置を挟んで前記第１多関節ロボットとは反対側に配置される第２多関節ロボットと、を含む
請求項１に記載の木材加工システム。
【請求項３】
前記木材加工システムは、
前記少なくとも１つの多関節ロボットを前記木材搬送装置の長手方向に沿って搬送可能な多関節ロボット搬送装置をさらに備える
請求項１又は２に記載の木材加工システム。
【請求項４】
前記木材加工システムは、
前記木材を撮影可能な撮影装置と、
前記撮影装置により撮影された撮影画像を画像処理することにより前記木材の位置座標を検出する画像処理装置と、をさらに備える
請求項１乃至３の何れか１項に記載の木材加工システム。
【請求項５】
前記画像処理装置は、前記撮影画像を画像処理することにより前記木材の木目又は節の少なくとも何れか一方を検出可能に構成され、
前記多軸工作機械又は前記多関節ロボットの少なくとも一方は、前記木材の木目又は節の位置に応じた加工動作を行う
請求項４に記載の木材加工システム。
【請求項６】
前記木材搬送装置は、
前記長手方向に沿って延在する走行レールと、
前記走行レールの上に配置されて前記木材を支持可能に構成されているとともに前記走行レールの長手方向に沿って往復動可能な作業台と、を含む
請求項１乃至５の何れか１項に記載の木材加工システム。
【請求項７】
前記スピンドル移動装置の２軸以上の直動軸は、
前記木材搬送装置の長手方向に直交する水平方向に沿って延在する水平直動軸と、
鉛直方向に沿って延在する鉛直直動軸と、を含む
請求項６に記載の木材加工システム。
【請求項８】
前記多軸工作機械は、
前記木材搬送装置の長手方向に直交する方向に沿って前記木材搬送装置を挟んで互いに離れて立設する一対のコラムをさらに含み、
前記多軸工作機械の前記スピンドル移動装置は、
前記一対のコラムに架け渡されるとともに前記一対のコラムに支持されるクロスレールと、前記スピンドルを支持するとともに前記クロスレールに支持されるスピンドル支持部と、を含む
請求項１乃至７の何れか１項に記載の木材加工システム。
【請求項９】
前記多関節ロボットは、接地面の上に載せられるロボットベースをさらに含み、
前記アームは、前記ロボットベースに支持されるとともに前記リストを支持する
請求項１乃至８の何れか１項に記載の木材加工システム。
【請求項１０】
前記木材加工システムは、前記第１工具を装着可能な第１ツールマガジンを含むとともに前記第１工具を交換可能な工具交換装置をさらに備える
請求項１乃至９の何れか１項に記載の木材加工システム。
【請求項１１】
前記木材加工システムは、前記第２工具を装着可能な第２ツールマガジンをさらに備える
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の木材加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、木材を加工するための木材加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木造住宅を構成する柱や梁などの木材は、主として建設現場における手作業により加工が施されていたが、近年、工期や人件費を削減するために、現場施工前に工場などに設置された工作機械により木材に加工を施すプレカット工法が行われている。
【０００３】
上述したプレカット工法をするための木材加工システムには、特許文献１に記載されているような、木材加工ラインの上流側から工程順に配置された切断機、中間加工機及び木口加工機などを含む複数の各工程専用の加工機と、これらの加工機に木材を搬入及び搬出するために、加工機の上流側や下流側に配置されて、加工機同士を直列に接続する複数のラインコンベアと、を備えるものがある。該木材加工システムは、木材加工ラインの上流側に配置された加工機から順々に必要な加工を施すことで、木材を所望の形状に加工する。
【０００４】
また、木材加工システムには、特許文献２に記載されているような、上面視において円弧を描くように配置された複数の作業台と、該作業台の上に載せた木材に加工を施すために上述した円弧の内側及び外側に配置された複数のマニピュレータ型の多関節ロボットと、該多関節ロボットの先端部に装着される回転工具と、木材（ワーク）を搬送するために該多関節ロボットの先端部に装着される把持装置と、回転工具及び把持装置を交換するための工具交換台と、を備えるものがある。該木材加工システムは、木材の把持、搬送、斜め孔加工、曲面切削加工及び曲面研磨加工を、複数の多関節ロボットに役割分担することで、木材を所望の形状に加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０２９１８号公報
【特許文献２】特開２００７−１５２５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の木材加工システムは、各加工機が可能な加工の種類が少なく、且つ、各加工機は自由度が低いので、木材を複雑な形状に加工することや多品種少量生産に対応することは困難な虞がある。また、特許文献１に記載の木材加工システムは、複数の加工機と複数のラインコンベアとを備える必要があるので、システムの大型化、複雑化及び高価格化を招く虞がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の木材加工システムは、複数の作業台が上面視において円弧を描くように配置されているので、加工対象である木材が長尺の場合には、作業台の上に木材を載せて加工を施すことが困難な虞がある。また、特許文献２に記載の木材加工システムは、加工対象である木材が長尺の場合には、多関節ロボットの可動範囲内に木材の全てが入らない。このため、木材の加工の際に多関節ロボットにより木材の位置を複数回にわたり移動する必要があるので、木材を効率的に加工することができない虞がある。
【０００８】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、多品種少量生産に対応可能、且つ、長尺木材を含む木材を効率的に加工可能であり、システムの大型化、複雑化及び高価格化を防止可能な木材加工システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る木材加工システムは、
水平方向の一方向に沿って長手方向を有するとともに前記長手方向に沿って木材を搬送可能な木材搬送装置と、
前記木材搬送装置の長手方向の一方に配置される多軸工作機械であって、第１工具を装着可能なスピンドルと、前記スピンドルを移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸を有するスピンドル移動装置と、を含む多軸工作機械と、
前記木材搬送装置の長手方向の他方に前記木材搬送装置に沿うように配置される多関節ロボットであって、第２工具を含む工具ユニットを装着可能なリストと、前記リストを移動するための６軸以上の回転軸を有するアームと、を含む少なくとも１つの多関節ロボットと、を備える。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、多軸工作機械は、第１工具を装着可能なスピンドルと、スピンドルを移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸を有するスピンドル移動装置と、を含んでいるので、スピンドルが互いに直交する２軸以上の直動軸に沿って移動、及び、２軸以上の回転軸に沿って回転することにより、スピンドルに装着された第１工具を木材に対して相対移動させることができる。また、多関節ロボットは、第２工具を含む工具ユニットを装着可能なリストと、リストを移動するための６軸以上の回転軸を有するアームと、を含んでいるので、リストが６軸以上の回転軸に沿って回転することにより、リストに装着された第２工具を含む工具ユニットを木材に対して相対移動させることができる。このため、上述した多軸工作機械と多関節ロボットは、工具を交換することで多種の加工が可能であり、且つ、木材を複雑な形状に加工することができるので、多品種少量生産に対応可能である。
【００１１】
多軸工作機械は、一般的に、剛性が低くたわみが発生するとともに関節間のわずかな誤差が累積される多関節ロボットに比べて、絶対位置決め精度が高いという利点がある。多関節ロボットは、一般的に、多軸工作機械に比べて、工具の位置や姿勢の自由度が高いという利点がある。木材加工システムは、多軸工作機械及び多関節ロボットの両方を備えるので、例えば剛性や絶対位置決め精度が高い多軸工作機械に切断加工や孔開け加工を行わせるなどの、多軸工作機械と多関節ロボットに役割分担することができるので、上述した多軸工作機械や多関節ロボットの利点を活かした加工を行うことができる。
【００１２】
そして、木材加工システムは、長手方向に沿って木材を搬送可能な木材搬送装置を備えるとともに、木材搬送装置の長手方向の一方に多軸工作機械が配置され、木材搬送装置の長手方向の他方に多関節ロボットが木材搬送装置に沿うように配置されている。多軸工作機械は第１工具を、多関節ロボットは第２工具や工具ユニットを交換することで、様々な加工が可能である。このような木材加工システムは、システムの大型化、複雑化及び高価格化を防止可能である。また、木材搬送装置により搬送される長尺木材を含む木材を多軸工作機械や多関節ロボットにより加工することができるので、木材加工システムは、長尺木材を含む木材を効率的に加工可能である。
【００１３】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記少なくとも１つの多関節ロボットは、
第１多関節ロボットと、前記木材搬送装置を挟んで前記第１多関節ロボットとは反対側に配置される第２多関節ロボットと、を含む。
【００１４】
上記（２）の構成によれば、木材加工システムは、第１多関節ロボットと第２多関節ロボットとが木材搬送装置を間に挟んで配置されるので、システムの大型化を防止可能である。また、第１多関節ロボットと第２多関節ロボットは、木材搬送装置を間に挟んで配置されるので、木材搬送装置により搬送される木材を加工する際に、第１多関節ロボットや第２多関節ロボットのリストやアームが不安定な姿勢になることを防止することができる。このため、第１多関節ロボットや第２多関節ロボットによる木材の加工精度の低下を防止することができる。
【００１５】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記木材加工システムは、
前記少なくとも１つの多関節ロボットを前記木材搬送装置の長手方向に沿って搬送可能な多関節ロボット搬送装置をさらに備える。
【００１６】
上記（３）の構成によれば、多関節ロボット搬送装置は、多関節ロボットを木材搬送装置の長手方向に沿って搬送することができるので、多関節ロボットによる木材を加工可能な範囲を広くすることができる。このため、木材加工システムは、木材搬送装置により木材を搬送する回数を低減できるとともに、加工される木材が長尺の木材であっても効率的に加工可能である。
【００１７】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の構成において、
前記木材加工システムは、
前記木材を撮影可能な撮影装置と、
前記撮影装置により撮影された撮影画像を画像処理することにより前記木材の位置座標を検出する画像処理装置と、をさらに備える。
【００１８】
上記（４）の構成によれば、画像処理装置で撮影装置により撮影された木材の撮影画像を画像処理することにより木材の位置座標を検出することができるので、多軸工作機械や多関節ロボットは、検出された木材の位置座標や該位置座標により求められる木材の位置や形状に基づいて、木材の加工をすることができる。このため、木材加工システムは、木材の加工精度を向上させることができる。
【００１９】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記画像処理装置は、前記撮影画像を画像処理することにより前記木材の木目又は節の少なくとも何れか一方を検出可能に構成され、
前記多軸工作機械又は前記多関節ロボットの少なくとも一方は、前記木材の木目又は節の位置に応じた加工動作を行う。
【００２０】
上記（５）の構成によれば、画像処理装置は、撮影装置により撮影された木材の撮影画像を画像処理することにより木材の木目又は節を検出することができる。そして、多軸工作機械や多関節ロボットは、木材の木目又は節の位置に応じた加工動作を行うことができる。木材の木目又は節の位置に応じた加工動作には、例えば木取りの位置を変更することや、加工工具の送り速度を変更することなどが含まれる。このような木材加工システムは、木材を加工することにより成形される加工品の品質向上を図ることができる。
【００２１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、
前記木材搬送装置は、
前記長手方向に沿って延在する走行レールと、
前記走行レールの上に配置されて前記木材を支持可能に構成されているとともに前記走行レールの長手方向に沿って往復動可能な作業台と、を含む。
【００２２】
上記（６）の構成によれば、木材搬送装置は、長手方向に沿って延在する走行レールと、走行レールの上に配置されて木材を支持可能な作業台と、を含んでいる。そして、作業台は、走行レールの長手方向に沿って往復動可能であるので、走行レールの長手方向に沿って木材を往復動させることができる。このため、木材搬送装置により多軸工作機械と多関節ロボットとの間で木材を移動できるので、多軸工作機械と多関節ロボットとの間における木材の加工の役割分担を細分化することができる。このため、多軸工作機械や多関節ロボットが適切な加工を行うことができるので、加工品の品質向上を図ることができる。
【００２３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記２軸以上の直動軸は、
前記木材搬送装置の長手方向に直交する水平方向に沿って延在する水平直動軸と、
鉛直方向に沿って延在する鉛直直動軸と、を含む。
【００２４】
上記（７）の構成によれば、多軸工作機械の２軸以上の直動軸は、木材搬送装置の長手方向に直交する水平方向に沿って延在する水平直動軸と、鉛直方向に沿って延在する鉛直直動軸と、を含む。そして、木材搬送装置は、作業台を走行レールの長手方向に沿って往復動可能であるので、多軸工作機械と木材搬送装置とを備える木材加工システムは、スピンドルを３軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸により木材に対して相対移動させることができる。このため、多軸工作機械による木材の加工の自由度を高めることができる。
【００２５】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記多軸工作機械は、
前記木材搬送装置の長手方向に直交する方向に沿って前記木材搬送装置を挟んで互いに離れて立設する一対のコラムをさらに含み、
前記多軸工作機械の前記スピンドル移動装置は、
前記一対のコラムに架け渡されるとともに前記一対のコラムに支持されるクロスレールと、前記スピンドルを支持するとともに前記クロスレールに支持されるスピンドル支持部と、を含む。
【００２６】
上記（８）の構成によれば、多軸工作機械は一対のコラムを含み、スピンドル移動装置は、一対のコラムに架け渡されるとともに一対のコラムに支持されるクロスレールと、スピンドルを支持するとともにクロスレールに支持されるスピンドル支持部と、を含んでいる。このため、スピンドルは、スピンドル移動装置及び一対のコラムにより木材に対して相対移動可能に支持されている。また、一対のコラムは、木材搬送装置の長手方向に直交する方向に沿って木材搬送装置を挟んで互いに離れて立設しているので、一本のコラムで支持する場合に比べて、多軸工作機械の剛性を向上させることができる。このような多軸工作機械は、スピンドルの可動範囲、ひいてはスピンドルによる木材の加工範囲を広くすることができるので、長尺の木材に対しても加工が可能である。また、一対のコラムは、木材搬送装置の長手方向に直交する方向に沿って木材搬送装置を挟んで配置されるので、水平方向におけるスペースを有効に利用できるので、システムの大型化を防止することができる。
【００２７】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記多関節ロボットは、接地面の上に載せられるロボットベースをさらに含み、
前記アームは、前記ロボットベースに支持されるとともに前記リストを支持する。
【００２８】
上記（９）の構成によれば、多関節ロボットは接地面の上に載せられたロボットベースを含み、多関節ロボットのアームはロボットベースに支持されるとともにリストを支持する。このため、リストは、アーム及びロボットベースにより木材に対して相対移動可能に支持されている。
【００２９】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の構成において、
前記木材加工システムは、前記第１工具を装着可能な第１ツールマガジンを含むとともに前記第１工具を交換可能な工具交換装置をさらに備える。
上記（１０）の構成によれば、木材加工システムが第１工具を装着可能な第１ツールマガジンを含むとともに第１工具を交換可能な工具交換装置を備えるので、多軸工作機械は、第１工具の交換が容易であり、且つ、木材を効率的に加工可能である。
【００３０】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（１０）の構成において、
前記木材加工システムは、前記第２工具を装着可能な第２ツールマガジンをさらに備える。
上記（１１）の構成によれば、木材加工システムが第２工具を装着可能な第２ツールマガジンを備えるので、多関節ロボットは、第２工具の交換が容易であり、且つ、木材を効率的に加工可能である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、多品種少量生産に対応可能、且つ、長尺木材を含む木材を効率的に加工可能であり、システムの大型化、複雑化及び高価格化を防止可能な木材加工システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる木材加工システムを説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における木材搬送装置及び多軸工作機械の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における多関節ロボットの概略斜視図である。
【図４】図３に示す多関節ロボットのリストに装着される工具ユニットを説明するための概略斜視図である。
【図５】本発明の他の一実施形態にかかる木材加工システムを説明するための概略構成図であって、複数の多関節ロボット及び多関節ロボット搬送装置を備える木材加工システムの概略構成図である。
【図６】本発明の他の一実施形態にかかる木材加工システムを説明するための概略構成図であって、複数の多関節ロボットを搬送する多関節ロボット搬送装置及び撮影装置を備える木材加工システムの概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる木材加工システムにおける制御装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の一実施形態における画像処理装置により検出される木材の木目や節を説明するための図であって、撮影画像により撮影された木材の概略斜視図である。
【図９】本発明の他の一実施形態における第２工具を装着可能な第２ツールマガジンを説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３４】
図１、５及び６は、本発明の一実施形態にかかる木材加工システムを説明するための概略構成図である。そして、図５は、複数の多関節ロボット及び多関節ロボット搬送装置を備える木材加工システムの概略構成図である。図６は、複数の多関節ロボットを搬送する多関節ロボット搬送装置及び撮影装置を備える木材加工システムの概略構成図である。
【００３５】
図１、５及び６に示されるように、幾つかの実施形態にかかる木材加工システム１は、水平方向の一方向に沿って長手方向を有する木材搬送装置３と、木材搬送装置３の長手方向の一方に配置される多軸工作機械４と、木材搬送装置３の長手方向の他方に木材搬送装置３に沿うように配置される少なくとも１つの多関節ロボット５と、を備えている。
【００３６】
木材搬送装置３、多軸工作機械４、多関節ロボット５及び後述する多関節ロボット搬送装置１５は、各々の所定の位置を原点とした機械座標系が設定されている。つまり、機械座標系について互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が予め定められている。以下、木材搬送装置３の長手方向（図１、５、６中上下方向）をＹ軸とし、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（図１、５、６中左右方向）をＸ軸とする。また、鉛直方向、すなわちＸ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。
【００３７】
木材搬送装置３は、図１、２、５及び６に示されるように、木材搬送装置３の長手方向（Ｙ軸）に沿って木材２を搬送可能に構成されている。ここで、図２は、本発明の一実施形態における木材搬送装置及び多軸工作機械の概略斜視図である。木材搬送装置３は、図１、２、５及び６に示されるように、長手方向に沿って延在する走行レール３１と、走行レール３１の上に配置されるとともに走行レール３１の長手方向に沿って往復動可能な作業台３２と、を含んでいる。また、走行レール３１は床面１０の上に設置されている。作業台３２は、木材２を支持可能に構成されている。図１、２、５及び６に示される実施形態では、作業台３２の上面に固定された４つのＬ字状の木材支持部材９によって木材２が固定されることにより、作業台３２は木材２を支持している。木材搬送装置３は、不図示のリニアサーボモータを含む駆動装置をさらに含み、該駆動装置により該リニアサーボモータを駆動させることで、走行レール３１の長手方向に沿って作業台３２を往復動させることができる。
【００３８】
図１、５及び６における木材搬送装置３の長手方向の両端近傍の矢印は、木材２が搬入される方向を示しており、図中上方又は下方から木材２が搬入される。木材２は、木材を人工的に再構成した材料である木質材料を含んでいる。より詳細には、木材２は、単板、単板積層材、集成材、無垢材、合板、若しくはこれらを重ねた複合材、又は木材同士を結合した結合木材を含んでいる。なお、木材２は、図１、２及び５に示されるような、Ｙ軸に沿って長手方向を有する長尺木材（角材）や、図６に示されるような湾曲材であってもよく、丸材や板状部材などの他の形状であってもよい。
【００３９】
多軸工作機械４は、図２に示されるように、第１工具６を装着可能なスピンドル４１と、スピンドル４１を移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸（第１直動軸４２１、第２直動軸４２２）及び２軸以上の回転軸（第１回転軸４２３、第２回転軸４２４）を有するスピンドル移動装置４２と、を含んでいる。このような多軸工作機械４は、スピンドル４１が互いに直交する２軸以上の直動軸に沿って移動、及び、２軸以上の回転軸に沿って回転することにより、スピンドル４１に装着された第１工具６を木材搬送装置３により搬送される木材２に対して相対移動させることができ、木材２の任意の点に、任意の角度で第１工具６を当てることができる。
【００４０】
より詳細には、スピンドル移動装置４２は、不図示の２つ以上のリニアサーボモータを含む駆動装置をさらに含み、該駆動装置により該リニアサーボモータを駆動させることで、２軸以上の直動軸に沿ってスピンドル４１を木材２に対して相対的に移動させることができる。
【００４１】
また、スピンドル移動装置４２は、不図示の２つ以上のサーボモータを含む駆動装置を含み、該駆動装置により該サーボモータを駆動させることで、２軸以上の回転軸に沿ってスピンドル４１を木材２に対して相対的に回転移動させることができる。図２に示される実施形態では、スピンドル移動装置４２の２軸以上の回転軸は、Ｚ軸の周りを回転するＣ軸と、Ｙ軸の周りを回転するＢ軸と、を含んでいる。
【００４２】
第１工具６は、エンドミル、ドリル、フライスカッター、バイトなどの切削工具や砥石などの研磨工具を含んでいる。スピンドル４１に装着された第１工具６は、スピンドル４１と一緒に木材２に対して相対的に移動するとともに、スピンドル４１と一緒に回転しながら木材２を加工する。
【００４３】
多関節ロボット５は、図３及び４に示されるように、第２工具７１を含む工具ユニット７を装着可能なリスト５６と、リスト５６を移動するための６軸以上の回転軸を有するアーム５０と、を含んでいる。ここで、図３は、本発明の一実施形態における多関節ロボットの概略斜視図である。図４は、図３に示す多関節ロボットのリストに装着される工具ユニットを説明するための概略斜視図である。このような多関節ロボット５は、リスト５６が６軸以上の回転軸に沿って回転することにより、リスト５６に装着された第２工具７１を含む工具ユニット７を木材搬送装置３により搬送される木材２に対して相対移動させることができ、木材２の任意の点に、任意の角度で第２工具７１を当てることができる。
【００４４】
より詳細には、多関節ロボット５は、不図示の６つ以上のサーボモータを含む駆動装置をさらに含み、該駆動装置により該サーボモータを駆動させることで、６軸以上の回転軸に沿ってリスト５６を木材２に対して相対的に移動させることができる。
【００４５】
工具ユニット７は、図４に示されるように、第２工具７１と、第２工具７１を装着可能なスピンドル７２と、スピンドル７２を回転駆動するためのモータを含む駆動装置７３と、スピンドル７２及び駆動装置７３を支持するとともにリスト５６に装着可能に構成されているホルダ７４と、を含んでいる。第２工具７１は、エンドミル、ドリル、フライスカッター、バイトなどの切削工具や砥石などの研磨工具を含んでいる。スピンドル７２に装着された第２工具７１は、リスト５６と一緒に木材２に対して相対的に移動するとともに、駆動装置７３が駆動することにより、スピンドル７２と一緒に回転しながら木材２を加工する。
【００４６】
上述したように、幾つかの実施形態に係る木材加工システム１は、図１、５及び６に示されるように、上述した木材搬送装置３と、上述したスピンドル４１及びスピンドル移動装置４２を含む多軸工作機械４と、上述したリスト５６及びアーム５０を含む多関節ロボット５と、を備えている。
【００４７】
上記の構成によれば、多軸工作機械４は、図２に示されるように、第１工具６を装着可能なスピンドル４１と、スピンドル４１を移動するための互いに直交する２軸以上の直動軸（第１直動軸４２１、第２直動軸４２２）及び２軸以上の回転軸（第１回転軸４２３、第２回転軸４２４）を有するスピンドル移動装置４２と、を含んでいるので、スピンドル４１が互いに直交する２軸以上の直動軸に沿って移動、及び、２軸以上の回転軸に沿って回転することにより、スピンドル４１に装着された第１工具６を木材２に対して相対移動させることができる。また、多関節ロボット５は、図３及び４に示されるように、第２工具７１を含む工具ユニット７を装着可能なリスト５６と、リスト５６を移動するための６軸以上の回転軸（第１回転軸５０１〜第６回転軸５０６）を有するアーム５０と、を含んでいるので、リスト５６が６軸以上の回転軸に沿って回転することにより、リスト５６に装着された第２工具７１を含む工具ユニット７を木材２に対して相対移動させることができる。このため、上述した多軸工作機械４と多関節ロボット５は、工具（第１工具６、第２工具７１、工具ユニット７）を交換することで多種の加工が可能であり、且つ、木材２を複雑な形状に加工することができるので、多品種少量生産に対応可能である。
【００４８】
多軸工作機械４は、一般的に、剛性が低くたわみが発生するとともに関節間のわずかな誤差が累積される多関節ロボット５に比べて、絶対位置決め精度が高いという利点がある。多関節ロボット５は、一般的に、多軸工作機械４に比べて、工具の位置や姿勢の自由度が高いという利点がある。木材加工システム１は、多軸工作機械４及び多関節ロボット５の両方を備えるので、例えば剛性や絶対位置決め精度が高い多軸工作機械４に切断加工や孔開け加工を行わせるなどの、多軸工作機械４と多関節ロボット５に役割分担することができるので、上述した多軸工作機械４や多関節ロボット５の利点を活かした加工を行うことができる。
【００４９】
そして、木材加工システム１は、長手方向に沿って木材２を搬送可能な木材搬送装置３を備えるとともに、木材搬送装置３の長手方向の一方に多軸工作機械４が配置され、木材搬送装置３の長手方向の他方に多関節ロボット５が木材搬送装置３に沿うように配置されている。多軸工作機械４は第１工具６を、多関節ロボット５は第２工具７１や工具ユニット７を交換することで、様々な加工が可能である。このような木材加工システム１は、システムの大型化、複雑化及び高価格化を防止可能である。また、木材搬送装置３により搬送される長尺木材を含む木材２を多軸工作機械４や多関節ロボット５により加工することができるので、木材加工システム１は、長尺木材を含む木材２を効率的に加工可能である。
【００５０】
幾つかの実施形態では、図５及び６に示されるように、上述した少なくとも１つの多関節ロボット５は、第１多関節ロボット５Ａと、木材搬送装置３を挟んで第１多関節ロボット５Ａとは反対側に配置される第２多関節ロボット５Ｂと、を含んでいる。図５及び６に示される実施形態では、第１多関節ロボット５Ａは、木材搬送装置３よりも木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）における一方（図中左側）に配置され、第２多関節ロボット５Ｂは、木材搬送装置３よりも木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）における他方（図中右側）に配置されている。
【００５１】
上記の構成によれば、木材加工システム１は、第１多関節ロボット５Ａと第２多関節ロボット５Ｂとが木材搬送装置３を間に挟んで配置されるので、木材加工システム１の大型化を防止可能である。また、第１多関節ロボット５Ａと第２多関節ロボット５Ｂは木材搬送装置３を間に挟んで配置されるので、木材搬送装置３により搬送される木材２を加工する際に、第１多関節ロボット５Ａや第２多関節ロボット５Ｂのリスト５６やアーム５０が不安定な姿勢になることを防止することができる。このため、第１多関節ロボット５Ａや第２多関節ロボット５Ｂによる木材２の加工精度の低下を防止することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、図５及び６に示されるように、上述した木材加工システム１は、少なくとも１つの多関節ロボット５を、木材搬送装置３の長手方向（Ｙ軸）に沿って搬送可能な多関節ロボット搬送装置１５をさらに備えている。多関節ロボット搬送装置１５は、図５及び６に示されるように、木材搬送装置３の長手方向に沿って延在するとともに走行レール３１に並んで配置されるロボット搬送レール１５１と、ロボット搬送レール１５１の上に配置されてロボット搬送レール１５１の長手方向に沿って往復動可能なロボット搬送台１５２と、を含んでいる。また、ロボット搬送レール１５１は床面１０の上に設置されている。ロボット搬送台１５２は、上面１５３に多関節ロボット５を固定可能に構成されている。
【００５３】
多関節ロボット搬送装置１５は、不図示のリニアサーボモータを含む駆動装置をさらに含み、該駆動装置により該リニアサーボモータを駆動させることで、ロボット搬送レール１５１の長手方向に沿ってロボット搬送台１５２を往復動させることができる。図５に示される実施形態では、多関節ロボット搬送装置１５は、１つのロボット搬送レール１５１の上に１つのロボット搬送台１５２が配置されている。図６に示される実施形態では、多関節ロボット搬送装置１５は、１つのロボット搬送レール１５１の上に２つのロボット搬送台１５２が配置されている。
【００５４】
上記の構成によれば、多関節ロボット搬送装置１５は、多関節ロボット５を木材搬送装置３の長手方向に沿って搬送することができるので、多関節ロボット５による木材２を加工可能な範囲を広くすることができる。このため、木材加工システム１は、木材搬送装置３により木材２を搬送する回数を低減できるとともに、加工される木材２が長尺の木材であっても効率的に加工可能である。
【００５５】
幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した木材加工システム１は、木材２を撮影可能な撮影装置１６と、画像処理装置８４と、を備えている。撮影装置１６は、木材２を撮像して撮影画像を生成するものである。また、画像処理装置８４は、撮影装置１６により撮影された撮影画像を、例えば濃度変化から木材２の境界を見出すエッジ検出などの画像処理をすることにより、木材２の位置座標を検出可能に構成されている。複数の撮影装置１６は、図６に示されるように、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）において走行レール３１から離れた位置に配置されるとともに、木材搬送装置３の長手方向に互いに離れて配置されている。図６に示されるように、複数の撮影装置１６のうちの幾つかは、第１多関節ロボット５Ａを間に挟んで走行レール３１とは反対側（図中左側）に配置されており、複数の撮影装置１６のうちの他の幾つかは、第２多関節ロボット５Ｂやロボット搬送レール１５１を間に挟んで走行レール３１とは反対側（図中右側）に配置されている。
【００５６】
上記の構成によれば、画像処理装置８４で撮影装置１６により撮影された木材２の撮影画像を画像処理することにより木材２の位置座標を検出することができるので、多軸工作機械４や多関節ロボット５は、検出された木材２の位置座標や該位置座標により求められる木材２の位置や形状に基づいて、木材２の加工をすることができる。このため、木材加工システム１は、木材２の加工精度を向上させることができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、上述した画像処理装置８４は、撮影装置１６により撮影された木材２の撮影画像を画像処理することにより、図８に示されるような、木材２の木目２１又は節２２の少なくとも一方を検出可能に構成されている。ここで、図８は、本発明の一実施形態における画像処理装置により検出される木材の木目や節を説明するための図であって、撮影画像により撮影された木材の概略斜視図である。上述した多軸工作機械４又は上述した多関節ロボット５の少なくとも一方は、木材２の木材２の木目２１又は節２２の位置に応じた加工動作を行うようになっている。例えば、図８中の一点鎖線は木材２の切断位置を示しているが、図８に示すように木目２１に対して垂直に切断する場合には、木目２１に沿って切断する場合に比べて工具（第１工具６、第２工具７１）の送り速度を変更してもよい。この場合には、切断面の加工品質を向上させることができる。また、仮に切断位置で木材２を切断すると、切断工程の後の工程において形成予定の孔の位置と節２２の位置とが重なるような場合には、多軸工作機械４や多関節ロボット５は、形成予定の孔の位置と節２２の位置とが重ならないように、木材２の切断位置を図中上方や下方にずらすようになっている。この場合には、節２２を打ち抜いて予期しない形状の孔が形成されることを防止できるので、加工品の品質向上を図ることができる。
【００５８】
上記の構成によれば、画像処理装置８４は、撮影装置１６により撮影された木材２の撮影画像を画像処理することにより木材２の木目２１又は節２２を検出することができる。そして、多軸工作機械４や多関節ロボット５は、木材２の木目２１又は節２２の位置に応じた加工動作を行うことができる。木材２の木目２１又は節２２の位置に応じた加工動作には、例えば木材２の木取りの位置を変更することや、工具（第１工具６、第２工具７１）の送り速度を変更することなどが含まれる。このような木材加工システム１は、木材２を加工することにより成形される加工品の品質向上を図ることができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、上述した多軸工作機械４は、図１、５及び６に示されるように、多軸工作機械４を構成する構成要素を制御するための第１制御装置４７をさらに含んでいる。また、上述した多関節ロボット５は、図１、５及び６に示されるように、多関節ロボット５を構成する構成要素を制御するためのコントローラ５８をさらに含んでいる。そして、木材加工システム１は、図１、５及び６に示されるように、木材搬送装置３、多軸工作機械４及び多関節ロボット５を制御するための第２制御装置８（制御装置）をさらに備えている。第１制御装置４７やコントローラ５８は、一般的な構成及び制御については割愛するが、入出力装置（入出力インターフェース）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ）及び演算装置（ＣＰＵ）を含むマイクロコンピュータ等を含むものである。
【００６０】
第２制御装置８は、図１、５及び６に示されるように、木材搬送装置３、多軸工作機械４の第１制御装置４７及び多関節ロボット５のコントローラ５８に電気的に接続されており、装置間における信号の送受信が可能に構成されている。また、図５及び６に示される実施形態では、第２制御装置８は、不図示であるが多関節ロボット搬送装置１５に電気的に接続されており、装置間における信号の送受信が可能に構成されている。図６に示される実施形態では、第２制御装置８は、撮影装置１６に電気的に接続されており、装置間における信号の送受信が可能に構成されている。
【００６１】
第２制御装置８は、図７に示されるように、入出力装置８１と、記憶装置８２と、演算装置８３と、上述した画像処理装置８４と、を備えている。ここで、図７は、本発明の一実施形態にかかる木材加工システムにおける制御装置の構成の一例を示す概略構成図である。第２制御装置８の入出力装置８１、記憶装置８２、演算装置８３及び画像処理装置８４はバス８５に電気的に接続されており、装置間における信号の送受信が可能に構成されている。
【００６２】
第２制御装置８の入出力装置８１（入出力インターフェース）は、木材加工システム１において用いられる各構成要素（多軸工作機械４や多関節ロボット５など）からの各種情報が入力され、且つ、演算結果などに基づく各種情報を上述した各構成要素に出力する。記憶装置８２（ＲＯＭ、ＲＡＭ）は、入力された各種情報や制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果などを記憶可能に構成されている。演算装置８３（ＣＰＵ）は、上述した各種情報に基づいて演算処理を行う。なお、第２制御装置８は、入出力装置８１、記憶装置８２及び演算装置８３を含むマイクロコンピュータから構成されているが、一般的な構成及び制御については適宜割愛することとする。
【００６３】
第２制御装置８の記憶装置８２は、図７に示されるように、木材情報データ８２１と、木材搬送装置情報データ８２２と、多軸工作機械情報データ８２３と、多関節ロボット情報データ８２４と、が記憶されている。木材情報データ８２１には、木材２の位置や姿勢、形状、材質などの木材２の情報と、加工パスなどの木材２を加工するための加工情報と、が含まれる。木材搬送装置情報データ８２２には、木材搬送装置３の作業台３２の位置情報が含まれる。多軸工作機械情報データ８２３には、第１工具６の位置や姿勢、寸法、切削条件などの第１工具６の情報と、スピンドル４１やスピンドル移動装置４２の位置や姿勢などの多軸工作機械４の情報が含まれる。多関節ロボット情報データ８２４には、第２工具７１を含む工具ユニット７の位置や姿勢、寸法、切削条件などの第２工具７１の情報と、リスト５６やアーム５０の位置や姿勢などの多関節ロボット５の情報が含まれる。
【００６４】
第２制御装置８は、記憶装置８２に記憶された木材情報データ８２１、木材搬送装置情報データ８２２、多軸工作機械情報データ８２３及び多関節ロボット情報データ８２４に基づき、木材搬送装置３、多軸工作機械４及び多関節ロボット５の動作の制御を行う。また、第２制御装置８は、記憶装置８２に記憶された木材情報データ８２１、木材搬送装置情報データ８２２、多軸工作機械情報データ８２３及び多関節ロボット情報データ８２４に基づき、多軸工作機械４と多関節ロボット５との間における木材２の加工の役割分担を決定する。
【００６５】
幾つかの実施形態では、図１、２、５及び６に示されるように、上述した木材搬送装置３は、上述した走行レール３１と、上述した作業台３２と、を含んでいる。
【００６６】
上記の構成によれば、木材搬送装置３は、長手方向に沿って延在する走行レール３１と、走行レール３１の上に配置されて木材２を支持可能な作業台３２と、を含んでいる。そして、作業台３２は、走行レール３１の長手方向に沿って往復動可能であるので、走行レール３１の長手方向に沿って木材２を往復動させることができる。このため、木材搬送装置３により多軸工作機械４と多関節ロボット５との間で木材２を移動できるので、多軸工作機械４と多関節ロボット５との間における木材２の加工の役割分担を細分化することができる。このため、多軸工作機械４や多関節ロボット５が適切な加工を行うことができるので、加工品の品質向上を図ることができる。
【００６７】
幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した多軸工作機械４の２軸以上の直動軸は、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）に沿って延在する第１直動軸４２１（水平直動軸）と、鉛直方向（Ｚ軸）に沿って延在する第２直動軸４２２（鉛直直動軸）と、を含んでいる。また、上述した木材搬送装置３は、図２に示されるように、上述した作業台３２を走行レール３１の長手方向に沿って往復動可能である。
【００６８】
上記の構成によれば、多軸工作機械４の２軸以上の直動軸は、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）に沿って延在する第１直動軸４２１（水平直動軸）と、鉛直方向（Ｚ軸）に沿って延在する第２直動軸４２２（鉛直直動軸）と、を含む。そして、木材搬送装置３は、作業台３２を走行レール３１の長手方向（Ｙ軸）に沿って往復動可能であるので、多軸工作機械４と木材搬送装置３とを備える木材加工システム１は、スピンドル４１を木材搬送装置３のＹ軸を含んだ３軸以上の直動軸及び２軸以上の回転軸により木材２に対して相対移動させることができる。このため、多軸工作機械４による木材２の加工の自由度を高めることができる。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図１、２、５及び６に示されるように、上述した多軸工作機械４は、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）に沿って木材搬送装置３を挟んで互いに離れて配置されるとともに、床面１０の上に立設する一対のコラム４３、４４をさらに含んでいる。図２に示されるように、上述した多軸工作機械４のスピンドル移動装置４２は、一対のコラム４３、４４に架け渡されるとともに一対のコラム４３、４４に支持されるクロスレール４５と、スピンドル４１を支持するとともにクロスレール４５に支持されるスピンドル支持部４６と、を含んでいる。
【００７０】
図２に示される実施形態では、スピンドル支持部４６は、上述した第１直動軸４２１と上述した第２直動軸４２２とを有し、クロスレール４５に対して第１直動軸４２１や第２直動軸４２２に沿って往復動可能に構成されている。なお、他の実施形態では、クロスレール４５が上述した第１直動軸４２１や上述した第２直動軸４２２の少なくとも一方を有し、一対のコラム４３、４４に対して第１直動軸４２１や第２直動軸４２２に沿って往復動可能に構成されていてもよい。スピンドル支持部４６は、上述した第１回転軸４２３と上述した第２回転軸４２４とを有し、スピンドル４１をＣ軸やＢ軸に沿って回転可能に構成されている。
【００７１】
上記の構成によれば、多軸工作機械４は一対のコラム４３、４４を含み、スピンドル移動装置４２は、一対のコラム４３、４４に架け渡されるとともに一対のコラム４３、４４に支持されるクロスレール４５と、スピンドル４１を支持するとともにクロスレール４５に支持されるスピンドル支持部４６と、を含んでいる。このため、スピンドル４１は、スピンドル移動装置４２及び一対のコラム４３、４４により木材２に対して相対移動可能に支持されている。また、一対のコラム４３、４４は、木材搬送装置３の長手方向に直交する方向に沿って木材搬送装置３を挟んで互いに離れて立設しているので、一本のコラム４３、４４で支持する場合に比べて、多軸工作機械４の剛性を向上させることができる。このような多軸工作機械４は、スピンドル４１の可動範囲、ひいてはスピンドル４１による木材２の加工範囲を広くすることができるので、長尺の木材２に対しても加工が可能である。また、一対のコラム４３、４４は、木材搬送装置３の長手方向に直交する方向に沿って木材搬送装置３を挟んで配置されるので、水平方向におけるスペースを有効に利用できるので、木材加工システム１の大型化を防止することができる。
【００７２】
幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した多関節ロボット５は、設置面（床面１０、多関節ロボット搬送装置１５の上面１５３）の上に載せられるロボットベース５７をさらに含んでいる。そして、多関節ロボット５のアーム５０は、ロボットベース５７に支持されるとともにリスト５６を支持するようになっている。つまり、多関節ロボット５は、図３に示すように、ロボットベース５７と、ロボットベース５７に軸支される上述したアーム５０と、アーム５０に軸支される上述したリスト５６と、を含んでいる。アーム５０は、図３に示されるように、ロボットベース５７側から順に、第１アーム５１、第２アーム５２、第３アーム５３、第４アーム５４及び第５アーム５５を含んでいる。
【００７３】
第１アーム５１は、軸方向の一方がロボットベース５７に軸支される。第１アーム５１は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、ロボットベース５７との間に設けられた第１回転軸５０１に沿って回転する。第２アーム５２は、軸方向の一方が第１アーム５１の軸方向の他方に軸支される。第２アーム５２は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、第１アーム５１との間に設けられた第２回転軸５０２に沿って回転し、第１アーム５１の軸方向と第２アーム５２の軸方向とが成す角度を変化させる。
【００７４】
第３アーム５３は、軸方向の一方が第２アーム５２の軸方向の他方に軸支される。第３アーム５３は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、第２アーム５２との間に設けられた第３回転軸５０３に沿って回転し、第２アーム５２の軸方向と第３アーム５３の軸方向とが成す角度を変化させる。第４アーム５４は、軸方向が第３アーム５３の軸方向に沿った方向であり、軸方向の一方が第３アーム５３の軸方向の他方に軸支される。第４アーム５４は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、第３アーム５３との間に設けられた第４回転軸５０４に沿って回転する。
【００７５】
第５アーム５５は、軸方向の一方が第４アーム５４の軸方向の他方に軸支される。第５アーム５５は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、第４アーム５４との間に設けられた第５回転軸５０５に沿って回転し、第４アーム５４の軸方向と第５アーム５５の軸方向とが成す角度を変化させる。リスト５６は、軸方向が第５アーム５５の軸方向に沿った方向であり、軸方向の一方が第５アーム５５の軸方向の他方に軸支される。リスト５６は、不図示のサーボモータを含む駆動装置により駆動されることで、第５アーム５５との間に設けられた第６回転軸５０６に沿って回転する。
【００７６】
上記の構成によれば、多関節ロボット５は接地面（床面１０、多関節ロボット搬送装置１５の上面１５３）の上に載せられたロボットベース５７を含み、多関節ロボット５のアーム５０はロボットベース５７に支持されるとともにリスト５６を支持する。このため、リスト５６は、アーム５０及びロボットベース５７により木材２に対して相対移動可能に支持されている。
【００７７】
幾つかの実施形態では、図１、５及び６に示されるように、上述した木材加工システム１は、第１工具６を装着可能な第１ツールマガジン１２を含むとともに第１工具６を交換可能な工具交換装置１１をさらに備えている。図１、５及び６に示される実施形態では、工具交換装置１１は、第１ツールマガジン１２と、多軸工作機械４のスピンドル４１や第１ツールマガジン１２に第１工具６を着脱可能な着脱機構を有するツールチェンジャ１３と、を含んでいる。第１ツールマガジン１２は、後述する図９に示す第２ツールマガジン１４と同様の構成を有しているので、説明を省略する。ツールチェンジャ１３は、不図示のモータ等の駆動源と、該駆動源により動作する不図示の工具把持部等を有するアクチュエータと、を有しており、多軸工作機械４のスピンドル４１や第１ツールマガジン１２に第１工具６を取り付けること、及び、多軸工作機械４のスピンドル４１や第１ツールマガジン１２から第１工具６を取り外すことができるようになっている。なお、工具交換装置１１は、多軸工作機械４のスピンドル４１の可動範囲内に第１ツールマガジン１２が位置しており、スピンドル４１が第１ツールマガジン１２から直に第１工具６を装着できるのであれば、第１ツールマガジン１２を含まなくてもよい。
【００７８】
上記の構成によれば、木材加工システム１は、第１工具６を装着可能な第１ツールマガジン１２を含むとともに第１工具６を交換可能な工具交換装置１１を備えるので、多軸工作機械４は、第１工具６の交換が容易であり、且つ、木材２を効率的に加工可能である。
【００７９】
幾つかの実施形態では、図１、５、６、及び９に示されるように、上述した木材加工システム１は、第２工具７１を装着可能な第２ツールマガジン１４をさらに備えている。ここで、図９は、本発明の他の一実施形態における第２工具を装着可能な第２ツールマガジンを説明するための概略斜視図である。図９に示されるように、第２ツールマガジン１４は、長手方向を有する板状のラック１４１と、ラック１４１の長手方向において互いに間隔をおいて設けられた複数の係止部１４２と、を含んでいる。複数の係止部１４２は、図９に示されるように、半円弧状の切り欠きが形成されており、該切り欠きに第２工具７１が係止されるようになっている。第２ツールマガジン１４は、図１、５及び６に示されるように、多関節ロボット５の可動範囲内に配置される。
【００８０】
上記の構成によれば、木材加工システム１は、第２工具７１を装着可能な第２ツールマガジン１４を備えるので、多関節ロボット５は、第２工具７１の交換が容易であり、且つ、木材２を効率的に加工可能である。
【００８１】
なお、上述した木材２を加工することにより成形される加工品は、木造住宅を構成する柱や梁であってもよく、また、鴨居などの造作材や、家具、木工工芸品などであってもよい。よって、上述した木材２の加工には、切断加工や、組み手や仕口、孔、溝などの形成だけでなく、装飾を目的とするような加工が含まれる。
【００８２】
上述した幾つかの実施形態では、上述した木材搬送装置３は、長手方向に沿って木材２を搬送可能に構成されていたが、長手方向に沿った方向だけでなく、長手方向に直交する方向に沿って木材２を搬送可能に構成されていてもよい。つまり、木材搬送装置３は、長手方向に直交する方向に沿った方向に木材２を搬送するための不図示のリニアサーボモータを含む駆動装置を含んでいてもよい。この場合には、多軸工作機械４や多関節ロボット５による木材２の加工の自由度を高めることができる。
【００８３】
上述した幾つかの実施形態では、木材搬送装置３、多軸工作機械４及び多関節ロボット５における駆動装置は、回転検出器がモータに組み込まれたサーボモータを含んでいたが、サーボモータ以外のモータを含んでもよい。例えば、駆動装置は、ボールネジ機構とボールネジ機構のネジ軸を回転させるモータとを含んでもよい。
【００８４】
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、多関節ロボット５のリスト５６と工具ユニット７のホルダ７４との間に荷重を検出する荷重センサ１７が設けられる。この場合には、荷重センサ１７により木材２の加工時の木材２の切削抵抗などを検出することにより、木材２の切削抵抗に応じて第２工具７１の送り速度を調整することなどができるので、多関節ロボット５による加工の精度を向上させることができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、図５及び６に示されるように、上述した木材加工システム１は、多軸工作機械４及び多関節ロボット５により加工された木材２を置くための加工品置場１８をさらに備えている。多関節ロボット５は、リスト５６に木材２を搬送するための搬送治具を装着可能に構成されている。加工品置場１８は、木材搬送装置３の長手方向（Ｙ軸）に沿って延在するとともに、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）において走行レール３１から離れた位置に配置されている。図５及び６に示される実施形態では、加工品置場１８は、多関節ロボット５やロボット搬送レール１５１を間に挟んで走行レール３１とは反対側に配置されている。この場合には、多関節ロボット５により加工が完了した木材２を加工品置場１８に搬送させている間に、木材搬送装置３に木材２を搬入することができるので、作業性を向上させることができる。また、加工品置場１８は、多関節ロボット５やロボット搬送レール１５１を間に挟んで走行レール３１とは反対側に配置されているので、木材加工システム１の大型化を防止することができる。
【００８６】
また、幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した木材加工システム１は、取付金物を置くための取付金物置場１９をさらに備えている。取付金物は、木材２同士を接合するためのものであり、木材２にネジなどの固定部材で固定される。取付金物置場１９は、図６に示されるように、木材搬送装置３の長手方向に直交する水平方向（Ｘ軸）において走行レール３１から離れた位置に配置されている。図６に示される実施形態では、取付金物置場１９は、多関節ロボット５やロボット搬送レール１５１を間に挟んで走行レール３１とは反対側に配置されている。また、上述した第２工具７１は、例えばドライバービットなどの取付金物を木材２に固定するための取付工具をさらに含んでいる。この場合には、多関節ロボット５により取付金物を木材２に取り付けることができる。このため、取付金物を取り付ける作業を行うための作業スペースを別に設ける必要がないので、木材加工システム１の大型化を防止することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、上述した多軸工作機械４と上述した多関節ロボット５は、互いの可動範囲が重なり合わない位置に配置されている。この場合には、多軸工作機械４と多関節ロボット５とが干渉したり、動作が制限されたりすることがないので、多軸工作機械４や多関節ロボット５の各々の作業性を向上させることができる。
【００８８】
他の幾つかの実施形態では、上述した多軸工作機械４と上述した多関節ロボット５は、互いの可動範囲が重なり合う位置に配置されている。この場合には、多軸工作機械４と多関節ロボット５とを近い位置に配置できるので、多軸工作機械４と多関節ロボット５とに同時に加工させて、木材搬送装置３による木材２の移動回数を少なくすることができる。また、多軸工作機械４と多関節ロボット５とを近い位置に配置できるので、木材加工システム１の大型化を防止することができる。また、多関節ロボット５が工具交換装置１１のツールチェンジャ１３の代わりに、多軸工作機械４のスピンドル４１や第１ツールマガジン１２に第１工具６を着脱するようになっていてもよい。この場合には、木材加工システム１の複雑化を防止することができる。
【００８９】
また、上述した幾つかの実施形態において、上述した多軸工作機械４や上述した多関節ロボット５が干渉する虞がある場合には、上述した第２制御装置８は、上述した多軸工作機械４や上述した多関節ロボット５の動作前にシミュレーションを行って、干渉しないことを確認した上で、上述した多軸工作機械４や上述した多関節ロボット５を動作させるようになっていてもよい。
【００９０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００９１】
１        木材加工システム
２        木材
２１        木目
２２        節
３          木材搬送装置
３１          走行レール
３２          作業台
４          多軸工作機械
４１          スピンドル
４２          スピンドル移動装置
４２１          第１直動軸
４２２          第２直動軸
４２３          第１回転軸
４２４          第２回転軸
４３，４４    コラム
４５            クロスレール
４６            スピンドル支持部
４７          第１制御装置
５          多関節ロボット
５Ａ          第１多関節ロボット
５Ｂ          第２多関節ロボット
５０            アーム
５０１            第１回転軸
５０２            第２回転軸
５０３            第３回転軸
５０４            第４回転軸
５０５            第５回転軸
５０６            第６回転軸
５１              第１アーム
５２              第２アーム
５３              第３アーム
５４              第４アーム
５５              第５アーム
５６            リスト
５７            ロボットベース
５８            コントローラ
６          第１工具
７          工具ユニット
７１          第２工具
７２          スピンドル
７３          駆動装置
７４          ホルダ
８          第２制御装置
８１          入出力装置
８２          記憶装置
８２１          木材情報データ
８２２          木材搬送装置情報データ
８２３          多軸工作機械情報データ
８２４          多関節ロボット情報データ
８３          演算装置
８４          画像処理装置
８５          バス
９          木材支持部材
１０      床面
１１        工具交換装置
１２          第１ツールマガジン
１３          ツールチェンジャ
１４        第２ツールマガジン
１４１        ラック
１４２        係止部
１５        多関節ロボット搬送装置
１５１        ロボット搬送レール
１５２        ロボット搬送台
１５３          上面
１６        撮影装置
１７        荷重センサ
１８        加工品置場
１９        取付金物置場
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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