特許 7044326 多軸ロボットの固定装置および加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】多軸ロボットの固定装置および加工システム

(51)【国際特許分類】

   B27C 5/06 20060101AFI20220323BHJP

   B27C 9/02 20060101ALI20220323BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20220323BHJP

【ＦＩ】

B27C5/06

B27C9/02

B25J9/06 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2018076404

(22)【出願日】2018-04-11

(65)【公開番号】P2019181827

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2020-12-16

(73)【特許権者】

【識別番号】304021831

【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000201478

【氏名又は名称】前田建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】平沢 岳人

(72)【発明者】

【氏名】綱川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】山戸 敦策

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－３７２３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５９８２０７５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】欧州特許出願公開第２３６３２６０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】米国特許第４６６９１８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１５２１８８１４（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２７Ｃ ５／０６

Ｂ２７Ｃ ９／０２

Ｂ２５Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定する多軸ロボット用の固定装置であって、
鉛直方向に沿って長手方向を有する第１フレーム、鉛直方向に沿って長手方向を有するとともに水平方向において前記第１フレームとは離れた位置にある第２フレーム、および、上面視において前記第１フレームと前記第２フレームとの間に位置し、前記加工対象物を載せることが可能な架設部材、を含む支持部材と、
前記第２フレームに取付けられる少なくとも一つの押付装置であって、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に挿入された前記加工対象物を前記第１フレームに押し付け可能な少なくとも一つの押付装置と、
を含む固定ユニットを複数組備え、
前記少なくとも一つの押付装置は、複数の押付装置からなり、
前記複数の押付装置は、前記第２フレームの長手方向に間隔を開けて配置され、
前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含み、
前記固定装置は、鉛直方向に沿って長手方向を有する長尺部材であって、複数のシリンダロッドの先端に固定される長尺部材をさらに含む多軸ロボット用の固定装置。

【請求項2】

前記固定ユニットは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの少なくとも一方に取付けられる回転台であって、前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在する軸線を中心として回動可能に構成されているとともに前記加工対象物を載せることが可能な回転台をさらに含む請求項１に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項3】

多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定する多軸ロボット用の固定装置であって、
鉛直方向に沿って長手方向を有する第１フレーム、鉛直方向に沿って長手方向を有するとともに水平方向において前記第１フレームとは離れた位置にある第２フレーム、および、上面視において前記第１フレームと前記第２フレームとの間に位置し、前記加工対象物を載せることが可能な架設部材、を含む支持部材と、
前記第２フレームに取付けられる少なくとも一つの押付装置であって、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に挿入された前記加工対象物を前記第１フレームに押し付け可能な少なくとも一つの押付装置と、を含む固定ユニットを複数組備え、
前記固定ユニットは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの少なくとも一方に取付けられる回転台であって、前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在する軸線を中心として回動可能に構成されているとともに前記加工対象物を載せることが可能な回転台をさらに含む多軸ロボット用の固定装置。

【請求項4】

前記少なくとも一つの押付装置は、複数の押付装置からなり、
前記複数の押付装置は、前記第２フレームの長手方向に間隔を開けて配置される請求項３に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項5】

前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含む請求項３又は４に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項6】

前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含み、
前記固定装置は、鉛直方向に沿って長手方向を有する長尺部材であって、複数のシリンダロッドの先端に固定される長尺部材をさらに含む請求項４に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項7】

前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在するとともに前記複数組の固定ユニットを固定可能な支持台をさらに備える請求項１乃至６の何れか１項に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項8】

前記支持台は、前記第１フレームを支持する第１支持台と、前記第２フレームを支持する第２支持台と、を含み、
前記架設部材は、前記第１支持台と前記第２支持台に接続される接続フレームを含む請求項７に記載の多軸ロボット用の固定装置。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１項に記載の多軸ロボット用の固定装置と、
前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向において、前記多軸ロボット用の固定装置から離れた位置に配置される少なくとも一つの多軸ロボットと、を備える加工システム。

【請求項10】

多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定する多軸ロボット用の固定装置であって、
鉛直方向に沿って長手方向を有する第１フレーム、鉛直方向に沿って長手方向を有するとともに水平方向において前記第１フレームとは離れた位置にある第２フレーム、および、上面視において前記第１フレームと前記第２フレームとの間に位置し、前記加工対象物を載せることが可能な架設部材、を含む支持部材と、
前記第２フレームに取付けられる少なくとも一つの押付装置であって、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に挿入された前記加工対象物を前記第１フレームに押し付け可能な少なくとも一つの押付装置と、を含む固定ユニットを複数組備え、
前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在するとともに前記複数組の固定ユニットの各々を前記水平方向において互いに間隔を置いて固定可能な支持台をさらに備え、
前記支持台は、複数の前記第１フレームを支持する第１支持台と、複数の前記第２フレームを支持する第２支持台と、を含み、
前記架設部材は、前記第１支持台と前記第２支持台に接続される接続フレームを含む、
多軸ロボット用の固定装置と、
前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向において、前記多軸ロボット用の固定装置から離れた位置に配置される少なくとも一つの多軸ロボットと、
を備える加工システム。

【請求項11】

前記少なくとも一つの押付装置は、複数の押付装置からなり、
前記複数の押付装置は、前記第２フレームの長手方向に間隔を開けて配置される請求項１０に記載の加工システム。

【請求項12】

前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含む請求項１０又は１１に記載の加工システム。

【請求項13】

前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含み、
前記固定装置は、鉛直方向に沿って長手方向を有する長尺部材であって、複数のシリンダロッドの先端に固定される長尺部材をさらに含む請求項１１に記載の加工システム。

【請求項14】

前記固定ユニットは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの少なくとも一方に取付けられる回転台であって、前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在する軸線を中心として回動可能に構成されているとともに前記加工対象物を載せることが可能な回転台をさらに含む請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多軸ロボットによる加工時に加工対象物を固定する多軸ロボット用の固定装置、該固定装置を備える加工システム、および加工対象物の固定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工場などに設置された工作機械により現場施工前に木材に加工を施すプレカット工法が広く行われている。従来のプレカット工法を行う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、中間加工機およ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および搬出するために、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。

【0003】

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、複雑化および高価格化を招く虞がある。

【0004】

近年、上述した問題点に鑑みて、特許文献２に記載されているような、アームの先端に装着される加工工具を取換え可能な多関節ロボットと、該多関節ロボットの加工領域を通るガイドレールに沿って移動可能な複数台のサドルと、を備える木材加工システムが案出されている。特許文献２に記載された複数台のサドルの各々は、上面を加工対象物の載置面とするチルトテーブルであって、上記載置面を所定角度だけ傾動可能になるようにベース体に支持されるチルトテーブルと、上記載置面に沿って接近および離間が可能なバイスと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１０２９１８号公報

【文献】特許第５９８２０７５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、特許文献２に記載された複数台のサドルの各々は、ガイドレールに沿って移動可能であり、且つ、上記チルトテーブルと上記バイスとを備えるので構造が複雑である。また、上記ガイドレールや上記複数台のサドルを備える木材加工システムは、システム全体の専有スペースが大きくなる。このような木材加工システムは、導入コストの高額化を招く虞がある。また、バイスによりチルトテーブルに取付けられる加工対象物の形状が制限される虞がある。例えば所定以上の幅寸法を有する平板や湾曲材は、チルトテーブルに取付けることが困難である。

【0007】

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、構造が簡単であり、装置の専有スペースを小さくできるとともに、様々な形状の加工対象物を固定可能な固定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる多軸ロボット用の固定装置は、
多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定する多軸ロボット用の固定装置であって、
鉛直方向に沿って長手方向を有する第１フレーム、鉛直方向に沿って長手方向を有するとともに水平方向において前記第１フレームとは離れた位置にある第２フレーム、および、上面視において前記第１フレームと前記第２フレームとの間に位置し、前記加工対象物を載せることが可能な架設部材、を含む支持部材と、
前記第２フレームに取付けられる少なくとも一つの押付装置であって、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に挿入された前記加工対象物を前記第１フレームに押し付け可能な少なくとも一つの押付装置と、を含む固定ユニットを複数組備える。

【0009】

上記（１）の構成によれば、固定ユニットは、加工対象物を第１フレームと第２フレームとの間に挿入して架設部材に載せた後に、第２フレームに取付けられる押付装置により第１フレームに押し付けることで、加工対象物を固定可能である。また、第１フレームおよび第２フレームは、鉛直方向に沿って長手方向を有しているので、固定装置は、平板などの板状部材、柱や梁などの長尺部材、および湾曲材のような、様々な形状の加工対象物を第１フレームと第２フレームとの間に挿入可能であり、且つ固定可能である。また、上記固定ユニットを複数組備える固定装置は、構造が簡単である。また、上記固定装置は、例えば平板などの板状部材や湾曲材を縦置きの状態で固定可能であるため、第１フレームと第２フレームとの間の間隔が大きくなるのを防止することができ、装置の専有スペースを小さくできる。

【0010】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記少なくとも一つの押付装置は、複数の押付装置からなり、前記複数の押付装置は、前記第２フレームの長手方向に間隔を開けて配置される。

【0011】

上記（２）の構成によれば、複数の押付装置は、第２フレームの長手方向に間隔を開けて配置されるので、複数の押付装置を含む固定ユニットは、第２フレームの長手方向における複数位置において、押付装置により加工対象物を第１フレームに押し付けることができる。このため、加工対象物が様々な形状を有していても複数の押付装置により固定可能である。

【0012】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含んでいる。

【0013】

上記（３）の構成によれば、押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含んでいるので、固定装置の構造を簡単にできるとともに、シリンダのシリンダロッドにより加工対象物を第１フレームに押し付けて固定することができる。

【0014】

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダからなり、前記固定装置は、鉛直方向に沿って長手方向を有する長尺部材であって、複数のシリンダロッドの先端に固定される長尺部材をさらに含む。

【0015】

上記（４）の構成によれば、押付装置は、空圧又は油圧によりシリンダロッドが前進運動可能なシリンダを含んでいるので、固定装置の構造を簡単にできるとともに、シリンダのシリンダロッドにより加工対象物を第１フレームに押し付けて固定することができる。この際、固定装置は、複数のシリンダロッドの先端に固定される長尺部材を含んでいるので、複数のシリンダにより付勢された長尺部材により、加工対象物を第１フレームに押し付けて固定することができる。また、長尺部材は、鉛直方向に沿って長手方向を有しているので、加工対象物が様々な形状を有していても長尺部材により固定可能である。

【0016】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れかに記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記固定ユニットは、前記第１フレーム又は前記第２フレームの少なくとも一方に取付けられる回転台であって、前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在する軸線を中心として回動可能に構成されているとともに前記加工対象物を載せることが可能な回転台をさらに含む。

【0017】

上記（５）の構成によれば、加工対象物を回転台に載置することができ、載置される際の加工対象物の鉛直方向における高さ位置の変更が可能である。回転台は、様々な形状を有する加工対象物の各々について、加工に適した高さ位置にすることができる。

【0018】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れかに記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向と直交する水平方向に沿って延在するとともに前記複数組の固定ユニットを固定可能な支持台をさらに備える。

【0019】

上記（６）の構成によれば、支持台により複数組の固定ユニットが固定されるので、複数組の固定ユニットの転倒を防止可能である。

【0020】

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の多軸ロボット用の固定装置において、前記支持台は、前記第１フレームを支持する第１支持台と、前記第２フレームを支持する第２支持台と、を含み、前記架設部材は、前記第１支持台と前記第２支持台に接続される接続フレームを含む。

【0021】

上記（７）の構成によれば、架設部材は、第１支持台と第２支持台に接続される接続フレームを含んでいるので、第１フレームを支持する第１支持台や第２フレームを支持する第２支持台に強固に支持されるため、第１フレームと第２フレームとの間に挿入された加工対象物の脱落を防止可能である。

【0022】

（８）本発明の少なくとも一実施形態にかかる多軸ロボットによる加工システムは、
上記（１）～（７）の何れかに記載の多軸ロボット用の固定装置と、
前記第１フレームと前記第２フレームとが離隔する方向において、前記多軸ロボット用の固定装置から離れた位置に配置される少なくとも一つの多軸ロボットと、を備える。

【0023】

上記（８）の構成によれば、上述した固定装置により様々な形状を有する加工対象物を固定することができ、固定装置に固定された加工対象物を多軸ロボットにより加工することができる。

【0024】

（９）本発明の少なくとも一実施形態にかかる加工対象物の固定方法は、
多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定するための加工対象物の固定方法であって、
鉛直方向に沿って長手方向を有する第１フレームと、鉛直方向に沿って長手方向を有するとともに水平方向において前記第１フレームとは離れた位置にある第２フレームと、の間に前記加工対象物を挿入するステップと、
上面視において前記第１フレームと前記第２フレームとの間に位置する架設部材に前記加工対象物を載せるステップと、
前記第２フレームに取付けられる少なくとも一つの押付装置により、前記第１フレームと前記第２フレームとの間に挿入された前記加工対象物を前記第１フレームに押し付けるステップと、を備える。

【0025】

上記（９）の方法によれば、加工対象物を第１フレームと第２フレームとの間に挿入して架設部材に載せた後に、第２フレームに取付けられる押付装置により第１フレームに押し付けることで、加工対象物を固定可能である。また、第１フレームおよび第２フレームは、鉛直方向に沿って長手方向を有しているので、平板などの板状部材、柱や梁などの長尺部材、および湾曲材のような、様々な形状の加工対象物を第１フレームと第２フレームとの間に挿入可能であり、且つ固定可能である。また、上記の方法によれば、例えば平板などの板状部材や湾曲材を縦置きの状態で固定可能であるため、第１フレームと第２フレームとの間の間隔が大きくなるのを防止することができ、第１フレームや第２フレームの専有スペースを小さくできる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、構造が簡単であり、装置の専有スペースを小さくできるとともに、様々な形状の加工対象物を固定可能な固定装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】一実施形態にかかる多軸ロボットによる加工システムを説明するための概略構成図である。

【図2】一実施形態にかかる固定装置の固定ユニットを説明するための図であって、固定ユニットの概略側面図である。

【図3】固定ユニットを説明するための図であって、図２に示すＡ方向から視た図である。

【図4】加工対象物を説明するための図であって、図４（ａ）は板状部材、図４（ｂ）は長尺部材、図４（ｃ）は湾曲材である。

【図5】一実施形態における多軸ロボット（多関節ロボット）の概略斜視図である。

【図6】多軸ロボット（多関節ロボット）に装着される加工ユニットを説明するための図であって、図６（ａ）は円板刃を含む加工ユニット、図６（ｂ）は角ノミを含む加工ユニット、図６（ｃ）はルータを含む加工ユニット、図６（ｄ）は振動ノミを含む加工ユニットを示す図である。

【図7】他の一実施形態にかかる多軸ロボット用の固定装置を説明するための図であって、固定ユニットの概略側面図である。

【図8】他の一実施形態にかかる多軸ロボット用の固定装置を説明するための図であって、回転台を含む固定ユニットの概略側面図である。

【図9】一実施形態にかかる加工対象物の固定方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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」および「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0029】

図１は、一実施形態にかかる多軸ロボットによる加工システムを説明するための概略構成図である。図２は、一実施形態にかかる固定装置の固定ユニットを説明するための図であって、固定ユニットの概略側面図である。図３は、固定ユニットを説明するための図であって、図２に示すＡ方向から視た図である。なお、図１における固定装置２は、上面から視た状態が示されるとともに、加工対象物４（板状部材４Ｂ）を挿入して固定した状態が示されている。

【0030】

幾つかの実施形態にかかる加工システム１は、図１に示されるように、固定装置２と、少なくとも一つの多軸ロボット３と、を備えている。加工システム１は、多軸ロボット３により加工対象物４である木材４Ａに対して、切断や切削などの加工をするためのシステムである。また、固定装置２は、多軸ロボット３による加工時に加工対象物４を固定するための多軸ロボット用の装置である。なお、幾つかの実施形態では、多軸ロボット３は、５軸以上の回転軸（制御軸）を有するロボットである。好ましくは、多軸ロボット３は、５軸以上の制御軸数を有している。さらに好ましくは、多軸ロボット３は、６軸以上の制御軸数を有している。

【0031】

固定装置２は、図１～３に示されるように、複数組の固定ユニット２０を備えている。１組の固定ユニット２０は、図１～３に示されるように、第１フレーム２２、第２フレーム２３および架設部材２４を含む支持部材２１と、第２フレーム２３に取付けられる少なくとも一つの押付装置２５と、を含んでいる。

【0032】

第１フレーム２２は、図１～３に示されるように、例えば鉄鋼材料などの金属材料により構成されており、鉛直方向に沿って、長手方向を有している。第２フレーム２３は、図１～３に示されるように、例えば鉄鋼材料などの金属材料により構成されており、鉛直方向に沿って、長手方向を有している。そして、第２フレーム２３は、図２に示されるように、水平方向において第１フレーム２２とは離れた位置にある。以下、第１フレーム２２と第２フレーム２３とが互いに離隔する方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する水平方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向とする。

【0033】

架設部材２４は、図１に示されるように、上面視において第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に位置し、加工対象物４を載せることが可能に構成されている。架設部材２４は、Ｘ方向に沿って延在する接続フレーム２４Ａを含んでいる。

【0034】

図１～３に示される実施形態では、接続フレーム２４Ａは、例えば鉄鋼材料などの金属材料により構成されており、第１フレーム２２の下端部や第２フレーム２３の下端部よりも下方に位置している。そして、接続フレーム２４Ａは、Ｙ方向に沿って延在するとともに第１フレーム２２の下端部を下側から支持する第１支持台２６Ａと、Ｙ方向に沿って延在するとともに第２フレーム２３の下端部を下側から支持する第２支持台２６Ｂと、の間に架け渡されて、ボルト締結や溶接などにより第１支持台２６Ａや第２支持台２６Ｂに固定されている。換言すると、接続フレーム２４Ａは、第１支持台２６Ａと第２支持台２６Ｂとに接続されている。接続フレーム２４Ａの上面２４１に加工対象物４を載せることが可能である。

【0035】

支持台２６は、上述した第１支持台２６Ａと上述した第２支持台２６Ｂとを含んでいる。支持台２６は、Ｙ方向に沿って延在するとともに複数組の固定ユニット２０をボルト締結や溶接などにより固定可能に構成されている。図３に示されるように、支持台２６の下端部にはキャスター２６１や高さ調整可能な支持脚２６２が取付けられている。支持台２６は、床面６に立設する支持脚２６２により下側から支持されている。また、図３に示されるように、接続フレーム２４Ａの下端部にも高さ調整可能な支持脚２４２が取付けられている。接続フレーム２４Ａは、床面６に立設する支持脚２４２により下側から支持されている。このため、接続フレーム２４Ａの上面２４１上に載置された加工対象物４と、床面６との間に間隔が形成されている。よって、多軸ロボット３は、加工対象物４の接続フレーム２４Ａに載置する部分を除いた下側部分の加工が可能である。

【0036】

図４は、加工対象物を説明するための図であって、図４（ａ）は板状部材、図４（ｂ）は長尺部材、図４（ｃ）は湾曲材である。図４（ａ）～（ｃ）に示されるように、加工対象物４（木材４Ａ）は、平板などの板状部材４Ｂ、柱や梁などに用いられる角材などの長手方向を有する長尺部材４Ｃおよび湾曲材４Ｄを含んでいる。なお、加工対象物４（木材４Ａ）は、図４に例示される形状に限定されずに、丸材などの他の形状を含むものである。また、加工対象物４（木材４Ａ）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、加工対象物４（木材４Ａ）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。

【0037】

加工対象物４を加工することで成形される加工品は、例えば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、加工対象物４に対する加工には、切断加工や、組み手や仕口、孔、溝などを形成する加工や、装飾を目的とするような加工が含まれる。

【0038】

加工対象物４は、例えば不図示のクレーンなどの搬送装置により、鉛直方向における上方、又はＹ方向に沿って側方から第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入される。そして、加工対象物４は、接続フレーム２４Ａの上面２４１上に載置される。

【0039】

押付装置２５は、加工対象物４を第１フレーム２２に押し付け可能に構成されている。第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入された加工対象物４は、押付装置２５により第１フレーム２２に押し付けられることで、押付装置２５と第１フレーム２２の第２フレーム２３に面する面２２１とに挟持されて固定される。

【0040】

図１～３に示される実施形態では、複数組の固定ユニット２０の各々は、Ｙ方向において互いに間隔を開けて配置されている。

【0041】

図５は、一実施形態における多軸ロボット（多関節ロボット）の概略斜視図である。図６は、多軸ロボット（多関節ロボット）に装着される加工ユニットを説明するための図であって、図６（ａ）は円板刃を含む加工ユニット、図６（ｂ）は角ノミを含む加工ユニット、図６（ｃ）はルータを含む加工ユニット、図６（ｄ）は振動ノミを含む加工ユニットを示す図である。多軸ロボット３は、多軸ロボット３に装着された加工工具５により固定装置２に固定された加工対象物４の加工を行う。

【0042】

多軸ロボット３は、多関節ロボットを含む。すなわち、図５に示される実施形態では、多軸ロボット３は、リスト３６と、リスト３６を支持するとともにリスト３６を移動させるためのアーム３０であって、６軸以上の回転軸（回転軸３０１～３０６）および５つの関節部（関節部３１～３５）を有するアーム３０と、アーム３０を支持するとともに設置面（床面６、後述する多軸ロボット搬送装置７の上面７３）の上に載せられるロボットベース３７と、を含む多関節ロボットである。リスト３６は、図６（ａ）～（ｄ）に示されるような、加工工具５を含む加工ユニット５０を着脱可能に構成されている。

【0043】

多軸ロボット３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３６を加工対象物４に対して相対的に移動させることができる。加工ユニット５０（加工ユニット５０Ａ～５０Ｄ）は、図６（ａ）～（ｄ）に示されるように、加工工具５と、加工工具５を駆動させるためのモータを含む駆動装置５１と、加工工具５および駆動装置５１を支持するとともにリスト３６に装着可能に構成されているホルダ５２（ホルダ５２Ａ～５２Ｄ）と、を含んでいる。

【0044】

加工工具５は、図６（ａ）～（ｄ）に示されるように、円板刃５３、角ノミ５４、ルータ５７および振動ノミ５８などを含んでいる。円板刃５３およびルータ５７は、駆動装置５１により回転駆動することで、加工対象物４を加工する。また、角ノミ５４は、駆動装置５１により回動駆動するドリル５５と、ドリル５５の外周を覆う角筒状に形成されるとともに先端の四角部が尖っている角ノミ刃５６と、を含んでいる。なお、角ノミ５４は、ドリル５５を含まずに角ノミ刃５６のみを含んでいてもよい。また、振動ノミ５８は、駆動装置５１により振動することで、加工対象物４を加工する。なお、加工工具５は、例示した円板刃５３など以外の加工工具、例えばドリルなど木材加工に使用される加工工具を含んでいる。

【0045】

このような多軸ロボット３は、リスト３６を６軸以上の回転軸に沿って回転させることにより、リスト３６に装着された加工工具５を含む加工ユニット５０を、固定装置２に固定された加工対象物４に対して相対移動させることができ、加工対象物４の任意の点に、任意の角度で加工工具５を当てることができる。また、多軸ロボット３は、加工工具５を交換することで、多種の加工が可能であり、且つ、加工対象物４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。

【0046】

上述したように、幾つかの実施形態にかかる固定装置２は、図１～３に示されるように、上述した第１フレーム２２、第２フレーム２３および架設部材２４（接続フレーム２４Ａ）を含む支持部材２１と、上述した少なくとも一つの押付装置２５と、を含む固定ユニット２０を複数組備えている。

【0047】

上記の構成によれば、固定ユニット２０は、加工対象物４を第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入して架設部材２４に載せた後に、第２フレーム２３に取付けられる押付装置２５により第１フレーム２２に押し付けることで、加工対象物４を固定可能である。また、第１フレーム２２および第２フレーム２３は、鉛直方向に沿って長手方向を有しているので、固定装置２は、平板などの板状部材４Ｂ、柱や梁などの長尺部材４Ｃ、および湾曲材４Ｄのような、様々な形状の加工対象物４を第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入可能であり、且つ固定可能である。また、上記固定ユニット２０を複数組備える固定装置２は、構造が簡単である。また、上記固定装置２は、例えば平板などの板状部材４Ｂや湾曲材４Ｄを縦置きの状態で固定可能であるため、第１フレーム２２と第２フレーム２３との間の間隔が大きくなるのを防止することができ、固定装置２の専有スペースを小さくできる。

【0048】

また、固定装置２は、例えば平板などの板状部材４Ｂや湾曲材４Ｄを縦置きの状態で固定可能であるため、多軸ロボット３により加工対象物４の広範囲に加工を施すことが可能である。多軸ロボット３による加工中に加工対象物４を反転させたり傾動させたりすると、加工対象物４の加工精度の低下を招く虞がある。上述した固定装置２を備える加工システム１は、多軸ロボット３による加工中に加工対象物４を反転させたり傾動させたりしなくても加工が可能であるので、多軸ロボット３により加工対象物４を精度良く加工可能である。

【0049】

幾つかの実施形態では、図１～３に示されるように、固定装置２は、固定ユニット２０を３組備えている。この場合には、仮に固定ユニット２０を２組備える場合に比べて、固定装置２に固定される加工対象物４のたわみを抑制することができる。また、仮に固定ユニット２０を４組備える場合に比べて、構造の複雑化を防止することができる。
他の幾つかの実施形態では、固定装置２は、２組の固定ユニット２０、又は４組以上の固定ユニット２０を備えている。

【0050】

幾つかの実施形態では、図２、３に示されるように、少なくとも一つの押付装置２５は、複数の押付装置２５を含んでいる。複数の押付装置２５の各々は、図２、３に示されるように、第２フレーム２３の長手方向に間隔を開けて配置されている。この場合には、複数の押付装置２５は、第２フレーム２３の長手方向に間隔を開けて配置されるので、複数の押付装置２５を含む固定ユニット２０は、第２フレーム２３の長手方向における複数位置において、押付装置２５により加工対象物４を第１フレーム２２に押し付けることができる。このため、加工対象物４が様々な形状を有していても複数の押付装置２５により固定可能である。

【0051】

幾つかの実施形態では、図１、２に示されるように、上述した押付装置２５は、空圧又は油圧によりシリンダロッド２５２が前進運動可能なシリンダ２５Ａを含んでいる。図１、２に示される実施形態では、シリンダ２５Ａは、シリンダ本体部２５１と、シリンダ本体部２５１の内部に少なくとも一部が収納可能なシリンダロッド２５２と、を含んでいる。シリンダ２５Ａは、空圧又は油圧により、シリンダロッド２５２の、シリンダ本体部２５１から突出する部分の長さ寸法を変更することで、シリンダロッド２５２がシリンダ本体部２５１から突出する前進運動と、シリンダロッド２５２がシリンダ本体部２５１に入り込む後進運動と、を行うことが可能に構成されている。また、図１、２に示される実施形態では、シリンダ本体部２５１は、長手方向がＸ方向に沿って延在するように配置されて、第２フレーム２３の第１フレーム２２に面する面と反対側の面２３３にボルト締結などにより固定されている。

【0052】

上記の構成によれば、押付装置２５は、空圧又は油圧によりシリンダロッド２５２が前進運動可能なシリンダ２５Ａを含むので、固定装置２の構造を簡単にできるとともに、シリンダ２５Ａのシリンダロッド２５２により加工対象物４を第１フレーム２２に押し付けて固定することができる。

【0053】

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、第２フレーム２３は、鉛直方向に沿って延在する第３フレーム２３１と、鉛直方向に沿って延在するとともにＹ方向に沿って第３フレーム２３１から離れた位置に設けられる第４フレーム２３２と、を含んでいる。そして、シリンダ２５Ａは、シリンダ本体部２５１が第３フレーム２３１や第４フレーム２３２にボルト締結などにより固定されるとともに、シリンダロッド２５２が第３フレーム２３１と第４フレーム２３２との間に位置している。この場合には、シリンダロッド２５２が第３フレーム２３１と第４フレーム２３２との間に位置しているので、シリンダロッド２５２と多軸ロボット３との干渉を抑制することができる。

【0054】

幾つかの実施形態では、図１、３に示されるように、上述した固定装置２は、Ｙ方向に沿って延在するとともに複数組の固定ユニット２０を固定可能な上述した支持台２６を備えている。この場合には、支持台２６により複数組の固定ユニット２０が固定されるので、複数組の固定ユニット２０の転倒を防止可能である。

【0055】

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した支持台２６は、上述した第１支持台２６Ａと、上述した第２支持台２６Ｂと、を含んでいる。上述した架設部材２４は、第１支持台２６Ａと第２支持台２６Ｂに接続される上述した接続フレーム２４Ａを含んでいる。この場合には、架設部材２４は、第１支持台２６Ａと第２支持台２６Ｂに接続される接続フレーム２４Ａを含んでいるので、第１フレーム２２を支持する第１支持台２６Ａや第２フレーム２３を支持する第２支持台２６Ｂに強固に支持されるため、第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入された加工対象物４の脱落を防止可能である。

【0056】

なお、上述した幾つかの実施形態では、接続フレーム２４Ａは、第１支持台２６Ａと第２支持台２６Ｂとの間に架け渡されていたが、他の幾つかの実施形態では、接続フレーム２４Ａは、第１フレーム２２の下端部と第２フレーム２３の下端部との間に架け渡されて、第１フレーム２２や第２フレーム２３にボルト締結や溶接などにより固定される。換言すると、接続フレーム２４Ａは、第１フレーム２２の下端部と第２フレーム２３の下端部とに接続されている。

【0057】

図７は、他の一実施形態にかかる多軸ロボット用の固定装置を説明するための図であって、固定ユニットの概略側面図である。幾つかの実施形態では、上述した固定装置２は、図７に示されるように、鉛直方向に沿って長手方向を有する長尺部材２７であって、複数のシリンダロッド２５２の先端に固定される長尺部材２７をさらに含んでいる。図７に示される実施形態では、長尺部材２７は、平板状に形成されており、鉛直方向に並んだ２つのシリンダロッド２５２の各々の先端に固定されている。他の幾つかの実施形態では、長尺部材２７は、鉛直方向に並んだ３以上の複数のシリンダロッド２５２の各々の先端に固定されている。また、図７に示される実施形態では、長尺部材２７は螺合によりシリンダロッド２５２の先端に固定されている。より詳細には、長尺部材２７に形成された雌ネジ孔２７１に、シリンダロッド２５２の先端に形成された雄ネジ部２５３が螺合することで、長尺部材２７はシリンダロッド２５２の先端に固定されている。

【0058】

上記の構成によれば、押付装置２５は、空圧又は油圧によりシリンダロッド２５２が前進運動可能なシリンダ２５Ａを含んでいるので、固定装置２の構造を簡単にできるとともに、シリンダ２５Ａのシリンダロッド２５２により加工対象物４を第１フレーム２２に押し付けて固定することができる。この際、固定装置２は、複数のシリンダロッド２５２の先端に固定される長尺部材２７を含んでいるので、複数のシリンダ２５Ａにより付勢された長尺部材２７により、加工対象物４を第１フレーム２２に押し付けて固定することができる。また、長尺部材２７は、鉛直方向に沿って長手方向を有しているので、様々な形状を有する加工対象物４を長尺部材２７により固定可能である。

【0059】

図８は、他の一実施形態にかかる多軸ロボット用の固定装置を説明するための図であって、回転台を含む固定ユニットの概略側面図である。幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した固定ユニット２０は、第１フレーム２２又は第２フレーム２３の少なくとも一方に取付けられる回転台２８を含んでいる。回転台２８は、図８に示されるように、第１フレーム２２と第２フレーム２３とが離隔する方向と直交する水平方向（Ｙ方向）に沿って延在する軸線ＡＬを中心として回動可能に構成されている。また、回転台２８は、加工対象物４を載せることが可能に構成されている。

【0060】

図８に示される実施形態では、回転台２８は、長手方向の一端に設けられた回動部１０を介して、第１フレーム２２に回動可能に支持されている。回動部１０は、第１フレーム２２に取付けられたシリンダ９のシリンダロッド９１にリンク機構部１１を介して接続されており、シリンダロッド９１の前後運動に連動して回動部１０の軸線ＡＬを中心として回転するようになっている。回転台２８は、図８に示されるように、回動部１０の軸線ＡＬを中心として回転することで、長手方向がＺ方向に沿った第１状態と、長手方向がＸ方向に沿った第２状態となることが可能である。第２状態の際に回転台２８は、不図示であるが上面視において第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に位置するとともに、長手方向の他端が係止部材１２に下側から係止される。そして、第２状態の際に回転台２８は、回転台２８の上に加工対象物４を載置可能である。係止部材１２は、図３に示されるように、第３フレーム２３１と第４フレーム２３２との間に架け渡されて、第３フレーム２３１と第４フレーム２３２にボルト締結や溶接などにより固定されている。

【0061】

上記の構成によれば、加工対象物４を接続フレーム２４Ａではなく回転台２８に載置することもでき、載置される際の加工対象物４の鉛直方向における高さ位置の変更が可能である。回転台２８は、様々な形状を有する加工対象物４の各々について、加工に適した高さ位置にすることができる。

【0062】

上述したように、幾つかの実施形態では、図１に示されるように、加工システム１は、上述した固定装置２と、Ｘ方向において固定装置２から離れた位置に配置される上述した少なくとも一つの多軸ロボット３（多関節ロボット）と、を備えている。この場合には、固定装置２により様々な形状を有する加工対象物４を固定することができ、固定装置２に固定された加工対象物４を多軸ロボット３により加工することができる。

【0063】

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、少なくとも一つの多軸ロボット３（多関節ロボット）は、固定装置２に対してＸ方向における一方側に配置される少なくとも一つの多軸ロボット３Ａ（多関節ロボット）と、Ｘ方向において固定装置２を挟んで多軸ロボット３Ａと反対側に配置される少なくとも一つの多軸ロボット３Ｂ（多関節ロボット）と、を含んでいる。この場合には、固定装置２に固定された加工対象物４を、Ｘ方向における両側から多軸ロボット３Ａおよび多軸ロボット３Ｂにより同時に加工可能である。

【0064】

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した加工システム１は、少なくとも１つの多軸ロボット３（多関節ロボット）を、Ｙ方向に沿って搬送可能な多軸ロボット搬送装置７をさらに備えている。多軸ロボット搬送装置７は、図１に示されるように、Ｙ方向に沿って延在するとともに固定装置２に並んで配置されるロボット搬送レール７１と、ロボット搬送レール７１の上に配置されてロボット搬送レール７１の長手方向に沿って往復動可能なロボット搬送台７２と、を含んでいる。また、ロボット搬送レール７１は床面６上に設置されている。ロボット搬送台７２は、上面７３に多軸ロボット３を固定可能に構成されている。多軸ロボット搬送装置７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７１の長手方向に沿ってロボット搬送台７２を往復動させることができる。

【0065】

上記の構成によれば、多軸ロボット搬送装置７は、多軸ロボット３をＹ方向に沿って搬送することができるので、多軸ロボット３による加工対象物４を加工可能な範囲を広くすることができる。

【0066】

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、多軸ロボット３は、上述した多軸ロボット３を構成する構成要素（サーボモータなど）を制御するためのコントローラ３８をさらに備えている。コントローラ３８の一般的な構成および制御についての説明は割愛する。

【0067】

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した加工システム１は、加工ユニット５０を着脱するためのツールマガジン３９をさらに備えている。ツールマガジン３９は、多軸ロボット３の可動範囲内に配置されている。この場合には、加工システム１は、加工ユニット５０を着脱するためのツールマガジン３９を備えるので、多軸ロボット３は、加工ユニット５０の交換を容易に行うことができ、種々の加工ユニット５０により加工対象物４の加工が可能である。

【0068】

図９は、一実施形態にかかる加工対象物の固定方法のフロー図である。ここで、加工対象物の固定方法は、多軸ロボットによる加工時に加工対象物である木材を固定するための方法である。幾つかの実施形態にかかる加工対象物の固定方法１００は、図９に示されるように、第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に加工対象物４（木材４Ａ）を挿入するステップＳ１０１と、架設部材２４に加工対象物４を載せるステップＳ１０２と、第２フレーム２３に取付けられる押付装置２５により、第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入された加工対象物４を第１フレーム２２に押し付けるステップＳ１０３と、を備えている。

【0069】

上記の方法によれば、加工対象物４（木材４Ａ）を第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入して架設部材２４に載せた後に、第２フレーム２３に取付けられる押付装置２５により第１フレーム２２に押し付けることで、加工対象物４を固定可能である。また、第１フレーム２２および第２フレーム２３は、鉛直方向（Ｚ方向）に沿って長手方向を有しているので、平板などの板状部材４Ｂ、柱や梁などの長尺部材４Ｃ、および湾曲材４Ｄのような、様々な形状の加工対象物４を第１フレーム２２と第２フレーム２３との間に挿入可能であり、且つ固定可能である。また、上記の方法によれば、例えば平板などの板状部材４Ｂや湾曲材４Ｄを縦置きの状態で固定可能であるため、第１フレーム２２と第２フレーム２３との間の間隔が大きくなるのを防止することができ、第１フレーム２２や第２フレーム２３の専有スペースを小さくできる。

【0070】

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】

【0071】

１ 加工システム
２ 固定装置
３，３Ａ，３Ｂ 多軸ロボット
４ 加工対象物
４Ａ 木材
４Ｂ 板状部材
４Ｃ 長尺部材
４Ｄ 湾曲材
５ 加工工具
６ 床面
７ 多軸ロボット搬送装置
９ シリンダ
１０ 回動部
１１ リンク機構部
１２ 係止部材
２０ 固定ユニット
２１ 支持部材
２２ 第１フレーム
２３ 第２フレーム
２４ 架設部材
２４Ａ 接続フレーム
２５ 押付装置
２５Ａ シリンダ
２６ 支持台
２７ 長尺部材
２８ 回転板
３０ アーム
３１～３５ 関節部
３６ リスト
３７ ロボットベース
３８ コントローラ
３９ ツールマガジン
５０，５０Ａ～５０Ｄ 加工ユニット
５１ 駆動装置
５２，５２Ａ～５２Ｄ ホルダ
５３ 回転刃
５４ 角ノミ
５５ ドリル
５６ 角ノミ刃
５７ ルータ
５８ 振動ノミ
７１ ロボット搬送レール
７２ ロボット搬送台
７３ 上面
１００ 加工対象物の固定方法
３０１～３０６ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】