JP2000246567A - パラレルメカニズム工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高剛性と高い自由度の双方を兼ね備えたパラ
レルメカニズム工作機械を実現することを課題とする。 【解決手段】 ベース４及びベース４に設けた６本の直
動アクチュエータ６の先端に接続されたプラットフォー
ム８に対向するテーブル１をベッド２上に設け、このテ
ーブル１の下部にピストンを設けて油圧駆動によりテー
ブル１を昇降動可能に形成した。ピストンは側部に溝を
切り、溝の形状に合わせて形成されたコマを側方から挿
入することで位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のリンク機構
を用いて任意の角度で工作物を加工するパラレルメカニ
ズム工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】パラレルメカニズムを応用した工作機械
が開発されてきているが、それらの多くはスチュワート
プラットホームと呼ばれる構造を採用している。スチュ
ワートプラットホーム構造の一般的なパラレルメカニズ
ム工作機械の外観は図４に示すような構造をとってい
る。図において、３０はテーブル、３１はリンク３２の
先端に接続されたプラットフォームで先端に工具９が取
り付けられている。また、リンク３２は上部がジョイン
ト３４を介してベース３３に支持されている。

【０００３】この構造の特徴としては、垂直方向（Ｚ方
向）の剛性は高いが水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）
の剛性が低いということが上げられる。その理由はプラ
ットホーム３１がベース３３から大きく突き出している
ためであり、突き出し量が大きくなるほど水平方向の剛
性は低くなる。また、動きの自由度については、剛性と
は逆に突き出し量が大きくなるほど大きくなる。つま
り、ジョイント３４の回転自由度を一定として考える
と、プラットホーム３１がベース３３から突き出すほど
広範囲の移動が可能であり、プラットホーム３１の傾斜
可能角度も大きくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】工作機械として好まし
い特性は、剛性が高く且つ自由度も大きいことである
が、上記理由によりスチュワートプラットホーム構造の
パラレルメカニズム工作機械では剛性と自由度が相反す
る機械状態となるため、両特性を同時に満たした機械を
実現することはできなかった。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点即ち、高剛性
と高い自由度の双方を兼ね備えたパラレルメカニズム工
作機械を実現することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、工具を装着する主軸、又は工作
物を設置するテーブルの何れか一方を、ベースに設けた
複数のリンクの先端に接続し、他方をその接続物及び前
記ベースに対向して設けたパラレルメカニズム工作機械
において、前記他方を構成する主軸又はテーブルをベー
ス方向に移動可能及び／又はベースを前記他方を構成す
る主軸又はテーブル方向に移動可能とすると共に、位置
決め手段を設けて、より短いリンク長で工作物を加工可
能としたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態の１例を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発
明に係るパラレルメカニズム工作機械の模式図であり、
全体の構成はベッド２上の４隅にコラム３が立設されて
ベース４を支え、ベース４にはベースジョイント５が取
り付けられて、リンクである直動アクチュエータ６の一
端の位置を固定している。直動アクチュエータ６はボー
ルねじとサーボモータの組み合わせが使用されている。
尚、図１では模式的に直動アクチュエータ６を２本しか
表記していないが、実際には６本取り付けられている。

【０００８】直動アクチュエータ６の先端には主軸とし
てのプラットフォーム８がプラットフォームジョイント
７を介して接続固定されている。そして、ベースジョイ
ント５は回転２自由度、プラットフォームジョイント７
は回転３自由度を有しており、直動アクチュエータ６の
長さを変えることにより、プラットフォーム８及び工具
９の位置と姿勢を制御することを可能としている。

【０００９】そして、テーブル１は図２に示すような昇
降装置が組み込まれ、昇降可能に形成されている。図２
に示すように、テーブル１は下部にピストン１０が固定
されており、ベッド２に固定されたシリンダ１１との間
で油圧により相対運動を行う。ピストン１０に形成され
た溝１０ａとコマ１０とで位置決め機構を構成し、溝１
０ａはコマ１２の形状に合わせたて形成され、コマ１２
が挿入されることによりピストン１０は固定されて上下
の位置決めを行うようになっている。尚、１４，１５は
テーブル１の位置を検出するためのセンサ、１６はテー
ブル１の駆動用油圧ソレノイド、１３はコマ１２の駆動
用油圧ピストン、１７は油圧ピストン１３の駆動用油圧
ソレノイド、１８は流量制御弁、１９は油圧モータ、２
０は油圧ポンプ、２１はフィルタである。

【００１０】このようにテーブルを昇降可能とすること
で、粗加工のような機械剛性を必要とする場合にはテー
ブル１を上昇させることにより対応させることで効果的
に加工を行うことができるし、剛性的な強度よりも広い
範囲の加工を行いたい場合にはテーブル１を下降させて
対応させることができ、目的に応じて最適な加工が行う
ことができる。尚、テーブル１とベッド２との間の相対
剛性はプラットフォーム８又は工具９とベッド２との間
の相対剛性に比較して非常に大きいため、テーブル１の
突き出しによる機械剛性低下への影響はほとんどない。

【００１１】図３は本発明の他の実施の形態を示す模式
図で、コラム３を伸縮させることによりベース４とテー
ブル１との間の距離を可変としている。コラム３の伸縮
機構としては、上記テーブルの駆動機構をそのまま４本
のコラム３の下部に設置すればよい。

【００１２】尚、上記実施の形態においては、ベース側
リンクに主軸を設け、その対向する位置にテーブルを配
置しているが、逆にしてベース側にテーブルを設け、そ
の対向位置に主軸を配置しても良い。また、ベースとベ
ースに対向する例えばテーブルとの双方に伸縮機構を設
けて双方を移動可能としても良い。

【００１３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
係るパラレルメカニズム工作機械によれば、ベースとベ
ースに対向する主軸或いはテーブルとの間の距離を可変
とすることにより、高剛性であり且つ高自由度が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すパラレルメカ
ニズム工作機械の模式図である。

【図２】図１のテーブルの上下駆動機構の説明図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態を示し、コラムを伸縮
可能としたパラレル工作機械の模式図である。

【図４】従来のパラレルメカニズム工作機械の斜視説明
図である。

【符号の説明】

１・・テーブル、２・・ベッド、３・・コラム、４・・
ベース、６・・直動アクチュエータ、８・・プラットフ
ォーム、９・・工具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具を装着する主軸、又は工作物を設置
   するテーブルの何れか一方を、ベースに設けた複数のリ
   ンクの先端に接続し、他方をその接続物及び前記ベース
   に対向して設けたパラレルメカニズム工作機械におい
   て、前記他方を構成する主軸又はテーブルをベース方向
   に移動可能及び／又はベースを前記他方を構成する主軸
   又はテーブル方向に移動可能とすると共に、位置決め手
   段を設けて、より短いリンク長で工作物を加工可能とし
   たことを特徴とするパラレルメカニズム工作機械。