JP2003071665A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置
決め精度を高め得る工作機械を提供する。 【解決手段】 本実施形態のパラレルリンク機構では、
一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒ
auの他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau同士を結ぶ
仮想線ＬaUと、この一の一組のガイドに隣り合う他の一
組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒav（Ｒ
aW、Ｒaw）の他端に連結されるジョイントＪaV、Ｊav
（ＪaW、Ｊaw）同士を結ぶ仮想線ＬaV（ＬaW）とが、３
組６本のガイドに対応してロッドＲaU、Ｒau、ＲaV、Ｒ
av、ＲaW、Ｒawにそれぞれ連結されるジョイントＪaU、
Ｊau、ＪaV、Ｊav、ＪaW、Ｊawのうちの各組ごと１つ以
上のジョイントＪaU…Ｊawを周上に含む円内で交差する
関係にあるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パラレルリンク機
構を用いた工作機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パラレルリンク機構を用いた工作機械と
して、例えば本出願人に係る特開平９−１０６６８４号
公報や特開平１１−１１４７７７号公報等に開示される
ものがある。このような工作機械では、例えば図２７に
示すように、工作物Ｗを載置するテーブル１５２を有し
た門型のフレーム１５０の天井に支持柱１５１を介して
取り付けられたパラレルリンク機構１１０に、工具Ｔを
取り付けることにより、当該工具Ｔを所望の位置に移動
して工作物Ｗを加工する。

【０００３】ここで、かかる工作機械に従来より用いら
れてきたパラレルリンク機構１１０の構成等を図２８お
よび図２９を参照して説明する。図２８に示すように、
パラレルリンク機構１１０は、主に、支持柱１５１によ
って外部に固定される基台１１１と、工具Ｔを駆動する
工具ユニットＵを載置するトラベリングプレート１１２
と、基台１１１およびトラベリングプレート１１２を連
結する６本のロッド１１５とから構成されている。

【０００４】基台１１１は六角形状をなす部材であり、
周囲に３つの支持部が等間隔で設けられており、この支
持部にアクチュエータユニット１２０を介してロッド１
１５が２本ずつ合計６本連結されている。

【０００５】アクチュエータユニット１２０は、ガイド
１２２、スライダ１２６、アクチュエータとしてのボー
ルねじ１２４およびサーボモータ１２５Ｕ、１２５ｕ、
１２５Ｖ、１２５ｖ、１２５Ｗ、１２５ｗ（以下、これ
ら６個のモータを総称して「モータ１２５Ｕ…１２５
ｗ」という。）から構成されている。このモータ１２５
Ｕ…１２５ｗには、それぞれモータ位置検出用エンコー
ダ１３１Ｕ、１３１ｕ、１３１Ｖ、１３１ｖ、１３１
Ｗ、１３１ｗ（以下、これら６個のモータ位置検出用エ
ンコーダを総称して「エンコーダ１３１Ｕ…１３１ｗ」
という。）が取り付けられている。

【０００６】ガイド１２２は断面形状がコ型をした部材
であり、それぞれのガイド１２２は基台１１１に対して
所定角度（例えば４５度）に傾斜して放射状に基台１１
１に固定されている。これらのガイド１２２にはその長
手方向にスライダ１２６が摺動可能に支持されている。
またガイド１２２には、スライダ１２６に螺合可能なボ
ールねじ１２４が回動可能に支持されており、このボー
ルねじ１２４の一旦側にそれぞれのスライダ１２６に対
応するモータ１２５Ｕ…１２５ｗが連結されている。こ
れにより、ボールねじ１２４に連結されるモータ１２５
Ｕ…１２５ｗを駆動することにより、それぞれのボール
ねじ１２４を回動させ、その結果としてスライダ１２６
をガイド１２２の長手方向に移動させ得るようになって
いる。

【０００７】上述したスライダ１２６には、例えば２個
のベアリングジョイント１１６ａ、１１６ｂを介してそ
れぞれロッド１１５一端側が連結される。これにより、
ロッド１１５はスライダ１２６に対して３次元方向に揺
動可能となっている。一方、各ロッド１１５の他端は、
例えば３個のベアリングジョイント１１７ａ、１１７
ｂ、１１７ｃを介してトラベリングプレート１１２の同
一平面上に連結される。これにより、ロッド１１５はト
ラベリングプレート１１２に対して３次元方向に揺動可
能となっている。

【０００８】トラベリングプレート１１２は、基台１１
１と同様に六角形状をなす部材であり、基台１１１より
も小型形状に形成されている。そして、その周囲には、
基台１１１の支柱部に対応する位置に、ロッド１１５の
他端側が２本ずつ合計６本連結されている。トラベリン
グプレート１１２の下部には、ドリルやエンドミル等の
工具Ｔを駆動する工具ユニットＵが取り付けられてい
る。

【０００９】以上の構成により、図２９に示す制御装置
１７０より動作指令を与えることによって、アクチュエ
ータユニット１２０のモータ１２５Ｕ…１２５ｗを個別
に駆動して６本のロッド１１５をそれぞれ独立して揺動
させる。即ち、各支持部に支持された２本一組のロッド
１１５を同期して３組のロッド１１５を個別に駆動する
ことによりトラベリングプレート１１２の位置を決定
し、各支持部に固定された２本一組のロッド１１５のう
ちの各１本（合計３本のロッド１１５）を駆動すること
によりトラベリングプレート１１２の姿勢を決定するこ
とができるようになっている。つまり、トラベリングプ
レート１１２を６自由度制御（位置および姿勢制御）す
ることができるので、トラベリングプレート１１２に取
り付けられた工具Ｔを所望の位置および姿勢に移動し、
工作物の加工を行うようになっている。

【００１０】図２９に示すように、制御装置１７０は、
ＣＰＵ１７１、メモリ１７２、インタフェイス１７３、
１７４から構成されている。メモリ１７２には実加工処
理を実行するためのプログラムが記憶されている。イン
タフェイス１７４には、加工データ等を入力するキーボ
ード１７６、加工データや現在のパラレルリンク機構１
１０の状態等を表示する画像表示装置（ＣＲＴ）１７
７、加工データを記憶する外部記憶装置（例えばハード
ディスク）１７３が接続されている。

【００１１】インタフェイス１７３には、上述したモー
タ１２５Ｕ…１２５ｗを駆動するデジタルサーボユニッ
ト１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６
（以下、これら６個のデジタルサーボユニットを総称し
て「サーボユニット１８１…１８６」という。）が接続
されている。各デジタルサーボユニット１８１…１８６
は、ＣＰＵ１７１からのサーボ調整指令に基づいて、サ
ーボ値を調整するとともに、ＣＰＵ１７１からの指令値
（目標値）に基づいてモータ１２５Ｕ…１２５ｗをそれ
ぞれ駆動し、各エンコーダ１３１Ｕ…１３１ｗからの出
力によってフィードバック制御を行う。そして、モータ
１２５Ｕ…１２５ｗによって駆動されるそれぞれのスラ
イダ１２６を所望の位置にそれぞれ移動することによ
り、６本のロッド１１５を介して連結されるトラベリン
グプレート１１２を所望の位置および姿勢に制御するよ
うになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者らの解析により上述したようなパラレルリンク機構
１１０を用いた工作機械には、次に述べる３つの問題の
あることがわかった。

【００１３】(1) パラレルリンク機構の剛性が低下する
問題 図３０および図３１に示すように、RL、SA1 、SA2 、BO
1 、BO2 、BO3 、SL、SO、JO、TO、TPO1、TPO2、TPO3等
のパラレルリンク機構１１０の幾何学的な寸法を表すパ
ラメータ（以下「機構パラメータ」という）が最適に設
定されたうえで、モータ１２５Ｕ…１２５ｗに対する指
令値が決定されていないと、工具Ｔの先端に作用する外
力に対し各パラレルリンクに大きな力がかかることにな
る。そのため、１つ１つの機構部品の剛性は同じであっ
ても工具Ｔの先端から見た剛性が低下するという問題が
ある。

【００１４】(2) パラレルリンク機構に生じた誤差が拡
大する問題 パラレルリンク機構１１０を構成する機構部品同士等に
ガタツキ等があった場合には、このようなガタツキ等に
よる誤差が工具Ｔの先端に対する位置決め精度の誤差に
直結するという問題がある。また当該誤差は、キャリブ
レーションや指令値の補償では取り除くことは困難であ
る一方で、図３０および図３１に示す各機構パラメータ
が最適に設定されていないと、当該誤差が拡大され、工
具Ｔの先端の位置誤差が増大して位置決め精度をさらに
低下させるという問題を招く。

【００１５】(3) 工具の先端速度が低下する問題 パラレルリンク機構１１０を一例とするパラレルメカニ
ズムでは、アクチュエータ軸の速度と工具Ｔの先端速度
が一致しない。そのため、上述したような各機構パラメ
ータが最適に設定されていないと、アクチュエータユニ
ット１２０によりアクチュエータ軸が高速に動いても工
具Ｔの先端では、移動速度が低速になるという問題があ
る。

【００１６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、パラレ
ルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得
る工作機械を提供することにある。また、本発明の別の
目的は、工具先端の速度を高め得る工作機械を提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の工作機械では、外
部に固定される基台と、２本を一組として前記基台に放
射状３方向に配設される３組６本のガイドと、前記６本
のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイドの長手方向に移
動可能な６つのスライダと、前記６つのスライダを個別
に独立して駆動可能なアクチュエータと、前記６つのス
ライダのそれぞれに一端が一の対偶により連結された６
本のロッドと、前記ロッドのそれぞれの他端を他の対偶
により連結されるとともに工具を装着可能なトラベリン
グプレートと、を備えた工作機械であって、一の一組の
ガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結さ
れる前記他の対偶同士を結ぶ第１仮想線またはその延長
線と、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイ
ドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結される
前記他の対偶同士を結ぶ第２仮想線またはその延長線と
が、前記３組６本のガイドに対応して前記ロッドにそれ
ぞれ連結される他の対偶のうちの各組ごと１つ以上の該
他の対偶を周上に含む最大円内で交差または該円周上で
接する関係にあることを技術的特徴とする。

【００１８】請求項１の発明では、一の一組のガイドに
対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶
同士を結ぶ第１仮想線またはその延長線と、この一の一
組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本
一組のロッドの他端に連結される他の対偶同士を結ぶ第
２仮想線またはその延長線とが、３組６本のガイドに対
応してロッドにそれぞれ連結される他の対偶のうちの各
組ごと１つ以上の該他の対偶を周上に含む最大円内で交
差または該円周上で接する関係にある。即ち、一の一組
のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結され
る他の対偶の一方が、この一の一組のガイドに隣り合う
他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に
連結される他の対偶の一方を超えて当該他の一組のガイ
ド方向に位置する。これにより、トラベリングプレート
を平面視したときのトラベリングプレートの面中心から
一の一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベ
リングプレートの面中心からこのｘ軸に直交する方向を
ｙ軸とした場合、一の一組のガイドに対応する２本一組
のロッドの他端に連結される他の対偶の一方がｙ軸に近
づくため、ｙ軸と、一の一組のガイドに対応する２本一
組のロッドの他端に連結される他の対偶と、の間隔を小
さく設定することができ、また一の一組のガイドに対応
する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶の一
方が当該他の対偶の他方から離れるため、当該両対偶の
間隔を大きく設定することができる。そのため、トラベ
リングプレートに装着された工具の先端から見たパラレ
ルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パ
ラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することが
できる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることも
できる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上
させ、位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の
速度を高め得る効果がある。

【００１９】上記目的を達成するため、請求項２の工作
機械では、外部に固定される基台と、２本を一組として
前記基台に放射状３方向に配設される３組６本のガイド
と、前記６本のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイドの
長手方向に移動可能な６つのスライダと、前記６つのス
ライダを個別に独立して駆動可能なアクチュエータと、
前記６つのスライダのそれぞれに一端が一の対偶により
連結された６本のロッドと、前記ロッドのそれぞれの他
端を他の対偶により連結されるとともに工具を装着可能
なトラベリングプレートと、を備えた工作機械であっ
て、前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのう
ちの一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、該
２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結さ
れる第２の対偶と、を前記トラベリングプレートの面中
心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内に位置
させることを技術的特徴とする。

【００２０】請求項２の発明では、一組のガイドに対応
する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連
結される第１の対偶と、該ロッドのうちの他方のロッド
の他端に連結される第２の対偶と、をトラベリングプレ
ートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範
囲内に位置させる。即ち、一組のガイドに対応する２本
一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される
第１の対偶と、該ロッドのうちの他方のロッドの他端に
連結される第２の対偶と、の間隔がトラベリングプレー
トの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲
内で拡がることにより、当該第１の対偶がこの第１の対
偶側に隣り合う「第１の対偶側の他の一組のガイド」方
向に位置し、当該第２の対偶がこの第２の対偶側に隣り
合う「第２の対偶側の他の一組のガイド」方向に位置す
る。これにより、トラベリングプレートを平面視したと
きのトラベリングプレートの面中心から一の一組のガイ
ドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレート
の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場
合、第１の対偶および第２の対偶がそれぞれｙ軸に近づ
くため、ｙ軸と第１の対偶との間隔、および、ｙ軸と第
２の対偶との間隔をそれぞれ小さく設定することがで
き、また第１の対偶と第２の対偶との間隔は、トラベリ
ングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下
の角度範囲内で拡がることから、当該両対偶の間隔を大
きく設定することができる。そのため、トラベリングプ
レートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク
機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリ
ンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。
またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。
したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位
置決め精度を高め得る効果があり、また工具先端の速度
を高め得る効果がある。

【００２１】また、請求項３の工作機械では、請求項１
または２において、前記基台を平面視したときの前記基
台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向
をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向
をｙ軸とした場合において、前記一組のガイドは、前記
ｘ軸を挟んで前記ｘ軸に近づくように位置し、この一組
のガイドに対応する一組のロッドは、前記ｘ軸を挟んで
前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に近づくように位
置することを技術的特徴とする。

【００２２】請求項３の発明では、基台を平面視したと
きの基台の面中心から一組のガイドが放射状に延びる方
向をｘ軸、基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向を
ｙ軸とした場合において、一組のガイドは、ｘ軸を挟ん
でｘ軸に近づくように位置し、この一組のガイドに対応
する一組のロッドは、ｘ軸を挟んで基台から離れるに従
ってｘ軸に近づくように位置する。これにより、当該一
組のガイドに対応する一組のロッドは、ｘ軸を挟んで基
台から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置しても、
この一組のガイドは、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように
位置するので、当該一組のロッドの他端に連結される両
対偶同士の間隔を大きくしながら、ガイドとｘ軸との間
隔を小さく設定することができる。そのため、トラベリ
ングプレートに装着された工具の先端から見たパラレル
リンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラ
レルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することがで
きる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上さ
せ、位置決め精度を高め得る効果がある。

【００２３】さらに、請求項４の工作機械では、請求項
１または２において、前記基台を平面視したときの前記
基台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方
向をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方
向をｙ軸とした場合において、前記一組のガイドは、前
記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に
近づくように位置することを技術的特徴とする。

【００２４】請求項４の発明では、基台を平面視したと
きの基台の面中心から一組のガイドが放射状に延びる方
向をｘ軸、基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向を
ｙ軸とした場合において、一組のガイドは、ｘ軸を挟ん
で基台から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置す
る。これにより、一組のガイドを構成する２本のガイド
は、それぞれが基台から離れるに従って両者の間隔が狭
くなるように設定することができる。そのため、トラベ
リングプレートに装着された工具の先端から見たパラレ
ルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パ
ラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することが
できる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上
させ、位置決め精度を高め得る効果がある。

【００２５】さらにまた、請求項５の工作機械では、請
求項１または２において、前記一組のガイドに対応する
２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結さ
れる一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方
のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラ
ベリングプレートの面中心を中心とした異なる径の円周
上にそれぞれ位置すること技術的特徴とする。

【００２６】請求項５の発明では一組のガイドに対応す
る２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結
される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他
方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、トラベ
リングプレートの面中心を中心とした異なる径の円周上
にそれぞれ位置する。これにより、当該一方の対偶と他
方の対偶とはトラベリングプレートの面中心を中心とし
た同一の円周上に位置することがないため、当該両対偶
が、当該一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対
応する２本一組のロッドの他端側に連結される対偶と、
干渉し合うような事態を防止することができる。したが
って、請求項１または２に係る工作機械の発明を比較的
容易に具現化し得る効果がある。

【００２７】また、請求項６の工作機械では、請求項１
または２において、前記一組のガイドに対応する２本一
組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一
方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッ
ドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリン
グプレートの面中心軸方向の異なる位置に設けられるこ
と技術的特徴とする。

【００２８】請求項６の発明では、一組のガイドに対応
する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連
結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの
他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、トラ
ベリングプレートの中心軸軸方向の異なる位置に設けら
れる。これにより、当該一方の対偶と他方の対偶とはト
ラベリングプレートの外周同一円上に位置することがな
いため、当該両対偶が、当該一組のガイドに隣り合う他
の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端側に
連結される対偶と、干渉し合うような事態を防止するこ
とができる。したがって、請求項１または２に係る工作
機械の発明を比較的容易に具現化し得る効果がある。

【００２９】さらに、請求項７の工作機械では、請求項
１〜６のいずれか一項において、前記一組のガイドを構
成する２本のガイドは、前記基台の面中心軸方向に互い
に変位して位置することを技術的特徴とする。

【００３０】請求項７の発明では、一組のガイドを構成
する２本のガイドは、基台の中心軸軸方向に互いに変位
して位置する。これにより、当該２本のガイドが交差す
るような位置関係にあっても互いに干渉するような事態
を防止することができる。したがって、請求項１〜６の
いずれか一項に係る工作機械の発明を比較的容易に具現
化し得る効果がある。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の工作機械の実施形
態について図を参照して説明する。まず、図１〜図６に
基づいて本発明の実施形態に係る工作機械を構成するパ
ラレルリンク機構の概念を説明する。なお、本実施形態
では、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各軸のうち、主に、Ｕ軸を代
表して説明するが、他のＶ軸、Ｗ軸についてもＵ軸と同
様の構成を採る。

【００３２】図１(A) 〜図１(D) は、本実施形態のパラ
レルリンク機構の構成を特徴づけるトラベリングプレー
ト、ロッドやジョイント等の位置関係を第１〜第４の構
成例として概念的に表したものである。本実施形態のパ
ラレルリンク機構の基本的な構成は、既に図２８〜図３
１を参照して説明した従来のパラレルリンク機構１１０
の構成をベースにする。したがって、図１に示す本実施
形態のパラレルリンク機構を構成するトラベリングプレ
ートＴa,Ｔb,Ｔc 、ロッドＲaU,ＲbU,ＲcU等、ジョイン
トＪaU,ＪbU,ＪcU等、ガイドＧaU,ＧbU,ＧcU等の各部材
は、従来のパラレルリンク機構１１０を構成するトラベ
リングプレート１１２、ロッド１１５、ジョイント１１
７ａ、１１７ｂ、ガイド１２２にそれぞれ相当するの
で、これら各部材の説明は省略する。

【００３３】一般に、従来のパラレルリンク機構１１０
を代表例とする６自由度のパラレルメカニズムでは、基
台１１１を中心に６本のガイド１２２、ロッド１１５等
からなるリンク機構により、可動部であるトラベリング
プレート１１２を支える構成を採用している（図２８参
照）。そのため、基台１１１やトラベリングプレート１
１２の周囲には、１２０゜間隔に放射状に２本ずつのロ
ッド１１５が３組配置されていると考えることができ
る。

【００３４】そして、このようなパラレルリンク機構の
構成において、各組のロッドのトラベリングプレート側
端（他端）に連結されるジョイントがトラベリングプレ
ートの面中心を中心に１５０゜以上２１０゜以下の角度
範囲で配置されるもの、つまり図１(A) および図２に示
すような構成を採るものが、本実施形態のパラレルリン
ク機構の第１の構成例として挙げられる。

【００３５】即ち、図１(A) および図２に示すように、
一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒ
auの他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau同士を結ぶ
仮想線ＬaUと、この一の一組のガイドに隣り合う他の一
組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒav（Ｒ
aW、Ｒaw）の他端に連結されるジョイントＪaV、Ｊav
（ＪaW、Ｊaw）同士を結ぶ仮想線ＬaV（ＬaW）とが、３
組６本のガイドに対応してロッドＲaU、Ｒau、ＲaV、Ｒ
av、ＲaW、Ｒaw（以下「ＲaU…Ｒaw」という）にそれぞ
れ連結されるジョイントＪaU、Ｊau、ＪaV、Ｊav、Ｊa
W、Ｊaw（以下「ＪaU…Ｊaw」といい、「’」、「”」
が付くものも同様に表す）のうちの各組ごと１つ以上の
ジョイントＪaU…Ｊawを周上に含む円（点Ｏを中心とす
るトラベリングプレートＴa 、Ｔb 、Ｔc の外周）内で
交差する関係にあるように構成されるものである。

【００３６】例えば、図２(A) に示す構成では、ロッド
ＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau同
士を結ぶ仮想線ＬaU、ロッドＲaV、Ｒavの他端に連結さ
れるジョイントＪaV、Ｊav同士を結ぶ仮想線ＬaV、およ
び、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結されるジョイントＪ
aW、Ｊaw同士を結ぶ仮想線ＬaWが、ジョイントＪaU…Ｊ
awを周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリン
グプレートＴa の外周）の中心点Ｏで、それぞれ交差す
る関係、つまりトラベリングプレートＴa の面中心Ｏを
中心とする角θ11が１８０゜に設定される位置、に各組
の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊa
v」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配置する。

【００３７】また、図２(B) に示す構成では、ロッドＲ
aU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU’、Ｊau’
同士を結ぶ仮想線ＬaU’、ロッドＲaV、Ｒavの他端に連
結されるジョイントＪaV’、Ｊav’同士を結ぶ仮想線Ｌ
aV’、および、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結されるジ
ョイントＪaW’、Ｊaw’同士を結ぶ仮想線ＬaW’が、ジ
ョイントＪaU’…Ｊaw’を周上にすべて含む円（点Ｏを
中心とするトラベリングプレートＴa の外周）内で、そ
れぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴa
の面中心Ｏを中心とする角（中心角）θ12が１５０゜に
設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU’、Ｊa
u’」、「ジョイントＪaV’、Ｊav’」、「ジョイント
ＪaW’、Ｊaw’」を配置する。

【００３８】さらに、図２(C) に示す構成では、ロッド
ＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU”、Ｊa
u”同士を結ぶ仮想線ＬaU”、ロッドＲaV、Ｒavの他端
に連結されるジョイントＪaV”、Ｊav”同士を結ぶ仮想
線ＬaV”、および、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結され
るジョイントＪaW”、Ｊaw”同士を結ぶ仮想線ＬaW”
が、ジョイントＪaU”…Ｊaw”を周上にすべて含む円
（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa の外周）
内で、それぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレ
ートＴa の面中心Ｏを中心とする角θ13が２１０゜に設
定される位置、に各組の「ジョイントＪaU”、Ｊa
u”」、「ジョイントＪaV”、Ｊav”」、「ジョイント
ＪaW”、Ｊaw”」を配置する。

【００３９】このように、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガ
イドに対応する２本一組の「ロッドＲaU、Ｒau」、「ロ
ッドＲaV、Ｒav」、「ロッドＲaW、Ｒaw」のぞれぞれの
トラベリングプレート側端（他端）に連結される「ジョ
イントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊav」、「ジ
ョイントＪaW、Ｊaw」を、トラベリングプレートの中心
角１５０゜以上２１０゜以下の範囲でそれぞれ配置する
ことによって、各ジョイントＪaU…Ｊawに関する機構パ
ラメータ（TPO1、TPO2）の値を次述のように設定するこ
とができる。

【００４０】即ち、図３１に示す従来のパラレルリンク
機構１１０の機構パラメータを例に説明すると、トラベ
リングプレートＴa （１１２）を平面視したときのトラ
ベリングプレートＴa （１１２）の面中心Ｏから一の一
組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリング
プレートＴa （１１２）の面中心Ｏからこのｘ軸に直交
する方向をｙ軸とした場合、上述したような各ジョイン
トＪaU…Ｊawの配置を採ることにより、一の一組のガイ
ドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒau（１１５）の
他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau（１１７ａ、１
１７ｂ）がｙ軸に近づく。そのため、ｙ軸とジョイント
ＪaU、Ｊau（１１７ａ、１１７ｂ）との間隔を小さく設
定することができる。つまり、ジョイントＪaU、Ｊau
（１１７ａ、１１７ｂ）からトラベリングプレートＴa
（１１２）の中心までのｘ方向の距離（ＴＰオフセッ
ト）を示す機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づ
けることができる（図３１(B) 参照）。

【００４１】また、一の一組のガイドに対応する２本一
組のロッドＲaU、Ｒau（１１５）の他端に連結される一
方のジョイントＪaU（１１７ａ、１１７ｂ）が他方のジ
ョイントＪau（１１７ａ、１１７ｂ）から離れるため、
ジョイントＪaUとジョイントＪauとの間隔を大きく設定
することができる。つまり、ジョイントＪaU、Ｊau（１
１７ａ、１１７ｂ）からトラベリングプレートＴa （１
１２）の中心までのｙ方向の距離（ＴＰオフセット）を
示す機構パラメータTPO2の値を大きくすることができる
（図３１(B) 参照）。

【００４２】このような機構パラメータTPO1、TPO2の設
定によって、後述する計算機シミュレーション結果から
判断できるように、トラベリングプレートＴa に装着さ
れた工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高
めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じ
た誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエ
ータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パ
ラレルリンク機構の剛性を向上させ位置決め精度を高め
得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果があ
る。

【００４３】また、前述したパラレルリンク機構の構成
において、各組のロッドのトラベリングプレート側端
（他端）に連結されるジョイントがトラベリングプレー
トの面中心を中心に８０゜以上１５０゜以下の角度範囲
で配置されるものであっても、各ジョイントＪaU…Ｊaw
に関する機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づ
け、TPO2の値を大きく設定することができる。そこで次
は、このようなパラレルリンク機構の構成を第２の構成
例として図１(B) および図３に基づいて説明する。

【００４４】図１(B) および図３に示すように、本実施
形態のパラレルリンク機構の第２の構成例は、前述した
第１の構成例によるものの角度範囲を変更したものであ
る。即ち、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガイドに対応する
２本一組の「ロッドＲbU、Ｒbu」、「ロッドＲbV、Ｒb
v」、「ロッドＲbW、Ｒbw」のぞれぞれのトラベリング
プレート側端（他端）に連結される「ジョイントＪbU、
Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪb
W、Ｊbw」を、トラベリングプレートの中心角８０゜以
上１５０゜以下の範囲でそれぞれ配置するものである。

【００４５】例えば図３(A) に示す構成は、中心角θ21
を１２０゜に設定した場合である。この場合では、ロッ
ドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU、Ｊbu
同士を結ぶ仮想線ＬbU、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結
されるジョイントＪbV、Ｊbv同士を結ぶ仮想線ＬbV、お
よび、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイント
ＪbW、Ｊbw同士を結ぶ仮想線ＬbWが、ジョイントＪbU、
Ｊbu、ＪbV、Ｊbv、ＪbW、Ｊbw（以下「ＪbU…Ｊbw」と
いい、「’」、「”」が付くものも同様に表す）を周上
にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレー
トＴb の外周）周上でそれぞれ接する位置関係に、各組
の「ジョイントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊb
v」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」を配置する。

【００４６】つまり、一の一組のガイドに対応する２本
一組のロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結される一方のジョ
イントＪbuと、この一の一組のガイドの反時計回り方向
に隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッ
ドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbVと、を
点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周上で
一致した位置に配置し、また同ロッドＲbU、Ｒbuの他端
に連結される他方のジョイントＪbUと、当該一の一組の
ガイドの時計回り方向に隣り合う他の一組のガイドに対
応する２本一組のロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結される
ジョイントＪbwとを、点Ｏを中心とするトラベリングプ
レートＴb の外周上で一致した位置に配置する。

【００４７】また、図３(B) に示す構成では、ロッドＲ
bU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU’、Ｊbu’
同士を結ぶ仮想線ＬbU’、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連
結されるジョイントＪbV’、Ｊbv’同士を結ぶ仮想線Ｌ
bV’、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジ
ョイントＪbW’、Ｊbw’同士を結ぶ仮想線ＬbW’が、ジ
ョイントＪbU’…Ｊbw’を周上にすべて含む円（点Ｏを
中心とするトラベリングプレートＴb の外周）内で、そ
れぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴb
の面中心Ｏを中心とする角（中心角）θ22が１５０゜に
設定される位置、に各組の「ジョイントＪbU’、Ｊb
u’」、「ジョイントＪbV’、Ｊbv’」、「ジョイント
ＪbW’、Ｊbw’」を配置する。

【００４８】なお、図３(C) に示す構成では、ロッドＲ
bU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU”、Ｊbu”
同士を結ぶ仮想線ＬbU”、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連
結されるジョイントＪbV”、Ｊbv”同士を結ぶ仮想線Ｌ
bV”、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジ
ョイントＪbW”、Ｊbw”同士を結ぶ仮想線ＬbW”が、ジ
ョイントＪbU”…Ｊbw”を周上にすべて含む円（点Ｏを
中心とするトラベリングプレートＴb の外周）内で、そ
れぞれ交差する関係にはない。しかし、トラベリングプ
レートＴb の面中心Ｏを中心とする角θ23が８０゜に設
定される位置に各組の「ジョイントＪbU”、Ｊbu”」、
「ジョイントＪbV”、Ｊbv”」、「ジョイントＪbW”、
Ｊbw”」を配置した場合であっても、各ジョイントＪbU
…Ｊbwに関する機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に
近づけ、TPO2の値を大きく設定することができるので、
図３(A) および図３(B) に示す構成を採るものと同様の
作用・効果を奏することができる。

【００４９】このように、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガ
イドに対応する２本一組の「ロッドＲbU、Ｒbu」、「ロ
ッドＲbV、Ｒbv」、「ロッドＲbW、Ｒbw」のぞれぞれの
トラベリングプレート側端（他端）に連結される「ジョ
イントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジ
ョイントＪbW、Ｊbw」を、トラベリングプレートの中心
角８０゜以上１５０゜以下の範囲でそれぞれ配置するこ
とによって、各ジョイントＪbU…Ｊbwに関する機構パラ
メータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大き
く設定することができるので、前述した第１の構成例と
同様、トラベリングプレートＴb に装着された工具の先
端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることがで
きるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大
を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を
小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク
機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果が
あり、工具先端の速度を高め得る効果がある。

【００５０】次に、図１(C) に示す本実施形態のパラレ
ルリンク機構の第３の構成例について説明する。図１
(C) に示すように、第３の構成例では、トラベリングプ
レートＴc （基台）を平面視したときのトラベリングプ
レートＴc （基台）の面中心Ｏから一組のガイドＧcU、
Ｇcuが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレー
トＴc （基台）の面中心Ｏからこのｘ軸に直交する方向
をｙ軸とした場合において、一組のガイドＧcU、Ｇcu
は、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置し、この一組
のガイドＧcU、Ｇcuに対応する一組のロッドＲcU、Ｒcu
は、ｘ軸を挟んでトラベリングプレートＴc （基台）か
ら離れるに従ってｘ軸に近づくように構成する。

【００５１】これにより、一組のガイドＧcU、Ｇcuに対
応する一組のロッドＲcU、Ｒcuは、ｘ軸を挟んでトラベ
リングプレートＴc （基台）から離れるに従ってｘ軸に
近づくように位置しても、この一組のガイドＧcU、Ｇcu
は、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置するので、一
組のロッドＲcU、Ｒcuの他端に連結されるジョイントＪ
cU、Ｊcu同士の間隔を大きくしながら、ガイドＧcU、Ｇ
cuとｘ軸との間隔を小さく設定することができる。

【００５２】即ち、図３１に示す従来のパラレルリンク
機構１１０の機構パラメータを例に説明すると、ロッド
の位置にかかわらず、一組のガイドＧcU、Ｇcu（１２
２）は、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置するの
で、一組のロッドＲcU、Ｒcu（１１５）の他端に連結さ
れるジョイントＪcU、Ｊcu（１１７ａ、１１７ｂ）同士
の間隔を大きくしながら、ガイドＧcU、Ｇcu（１２２）
とｘ軸との間隔を小さく設定することができる。つま
り、ガイドＧcU、Ｇcu（１２２）の起点から基台１１１
の中心までのｙ方向の距離（ベースオフセット）を示す
機構パラメータBO2 の値を小さくすることができる（図
３１(A) 参照）。

【００５３】このような機構パラメータBO2 の設定によ
って、後述する計算機シミュレーション結果から判断で
きるように、トラベリングプレートＴc に装着された工
具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めるこ
とができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差
の拡大を抑制することができる。したがって、パラレル
リンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る
効果がある。

【００５４】続いて、図１(D) に示す本実施形態のパラ
レルリンク機構の第４の構成例について説明する。図１
(D) に示すように、第４の構成例では、トラベリングプ
レートＴd （基台）を平面視したときのトラベリングプ
レートＴd （基台）の面中心から一組のガイドＧdU、Ｇ
duが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレート
Ｔd （基台）の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ
軸とした場合において、一組のガイドＧdU、Ｇduは、ｘ
軸を挟んでトラベリングプレートＴd （基台）から離れ
るに従ってｘ軸に近づくように構成する。

【００５５】これにより、一組のガイドＧdU、Ｇduを構
成する２本のガイドＧdU、Ｇduは、それぞれがトラベリ
ングプレートＴd （基台）から離れるに従って両者の間
隔が狭くなるように設定することができる。即ち、図３
１に示す従来のパラレルリンク機構１１０の機構パラメ
ータを例に説明すると、ロッドの位置にかかわらず、２
本のガイドＧdU、Ｇdu（１２２）は、それぞれがトラベ
リングプレートＴd （基台１１１）から離れるに従って
両者の間隔が狭くなるように設定することができる。つ
まり、ｘ−ｚ平面に対するガイドＧdu、ＧdU（１２２）
の取付角度を示す機構パラメータSA2 が、一方のガイド
Ｇduについては時計回り方向に負の角度θ41を有し、ま
た他方のガイドＧdUについては時計回り方向に正の角度
θ42を有するように設定することができる（図３１(A)
参照）。

【００５６】このような機構パラメータSA2 の設定によ
って、後述する計算機シミュレーション結果から判断で
きるように、トラベリングプレートＴd に装着された工
具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めるこ
とができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差
の拡大を抑制することができる。したがって、パラレル
リンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る
効果がある。

【００５７】次に、前述したパラレルリンク機構の第
１、第２の構成例について、トラベリングプレートＴa
と各ジョイントＪaU…Ｊawとの具体的な構成を図４およ
び図５に基づいて説明する。図１(A) および図２(A) を
参照して説明した第１の構成例は、トラベリングプレー
トＴa の面中心Ｏを中心とする角θ11が１８０゜に設定
される位置、に各組の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジ
ョイントＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配
置したものである。したがって、各ジョイントＪaU…Ｊ
awに連結されるロッドＲaU…Ｒawは、それぞれ隣り合う
組のロッドとの間において互いに交差する関係に位置す
るため相互に干渉する可能性がある。そこで、このよう
なロッド同士の相互干渉を防止するため、図４に示すよ
うな構成を採る。

【００５８】例えば図４(A) に示すように、一組のガイ
ドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒauのうちの一方
のロッドＲaUの他端に連結される一方のジョイントＪaU
と、他方のロッドＲauの他端に連結される他方のジョイ
ントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面中心Ｏを
中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリン
グプレートＴa の外周Ｔaa、Ｔab）周上にそれぞれ位置
するように、例えば、トラベリングプレートＴa の外径
を軸方向位置で異なるように設定する。

【００５９】これにより、一方のジョイントＪaUと他方
のジョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面
中心Ｏを中心とした同一の円周上に位置することがない
ため、両ジョイントＪaU、Ｊauが、隣り合う他の一組の
ガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒavの他端側
に連結されるジョイントＪaV 、Ｊav と、干渉し合うよ
うな事態を防止することができる。したがって、前述し
たパラレルリンク機構の第１の構成例を比較的容易に具
現化し得る効果がある。

【００６０】また例えば図４(B) に示すように、一組の
ガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒauのうちの
一方のロッドＲaUの他端に連結される一方のジョイント
ＪaUと、他方のロッドＲauの他端に連結される他方のジ
ョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面中心
軸（ｚ軸）方向の異なる位置に設けられるように構成す
る。

【００６１】これにより、ジョイントＪaUと他方のジョ
イントＪauとは、トラベリングプレートＴa の外周同一
円上に位置することがないため、両ジョイントＪaU、Ｊ
auが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組の
ロッドＲaV、Ｒavの他端側に連結されるジョイントＪaV
、Ｊav と、干渉し合うような事態を防止することがで
きる。したがって、このような構成によっても、前述し
たパラレルリンク機構の第１の構成例を比較的容易に具
現化し得る効果がある。

【００６２】また、図１(B) および図３(A) を参照して
説明した第２の構成例は、トラベリングプレートＴb の
面中心Ｏを中心とする角θ21が１２０゜に設定される位
置、に各組の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイント
ＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配置したも
のである。したがって、図１(B) および図３(A) に示す
ように、２本一組のロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結され
る一方のジョイントＪbuとこれに隣り合うジョイントＪ
bVとは、トラベリングプレートＴb の外周上で一致した
位置に配置され、また同ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結
される他方のジョイントＪbUとこれ隣り合うジョイント
Ｊbwとも、トラベリングプレートＴb の外周上で一致し
た位置に配置される。つまり、隣り合うジョイント同士
が同一円周上の同一位置に配置されることになる。そこ
で、このようなジョイント同士の相互干渉を防止するた
め、図５に示すような構成を採る。

【００６３】例えば図５(A) に示すように、一組のガイ
ドに対応する２本一組のロッドＲbU、Ｒbuのうちの一方
のロッドＲbUの他端に連結される一方のジョイントＪbU
と、他方のロッドＲbuの他端に連結される他方のジョイ
ントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを
中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリン
グプレートＴb の外周Ｔba、Ｔbb）周上にそれぞれ位置
するように、例えば、トラベリングプレートＴb の外径
を軸方向位置で異なるように設定する。

【００６４】これにより、一方のジョイントＪbUと他方
のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面
中心Ｏを中心とした同一の円周上に位置することがない
ため、両ジョイントＪbU、Ｊbuが、隣り合う他の一組の
ガイドに対応する２本一組のロッドＲbV、Ｒbvの他端側
に連結されるジョイントＪbV 、Ｊbv と、干渉し合うよ
うな事態を防止することができる。したがって、前述し
たパラレルリンク機構の第２の構成例を比較的容易に具
現化し得る効果がある。

【００６５】また例えば図５(B) に示すように、一組の
ガイドに対応する２本一組のロッドＲbU、Ｒbuのうちの
一方のロッドＲbUの他端に連結される一方のジョイント
ＪbUと、他方のロッドＲbuの他端に連結される他方のジ
ョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心
軸（ｚ軸）方向の異なる位置に設けられるように構成す
る。

【００６６】これにより、ジョイントＪbUと他方のジョ
イントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の外周同一
円上に位置することがないため、両ジョイントＪbU、Ｊ
buが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組の
ロッドＲbV、Ｒbvの他端側に連結されるジョイントＪbV
、Ｊbv と、干渉し合うような事態を防止することがで
きる。したがって、このような構成によっても、前述し
たパラレルリンク機構の第２の構成例を比較的容易に具
現化し得る効果がある。

【００６７】なお、図５(A) に示す構成では、ロッドＲ
bU、Ｒbuのうちの一方のロッドＲbUの他端に連結される
一方のジョイントＪbUと、他方のロッドＲbuの他端に連
結される他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレ
ートＴb の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点Ｏを
中心とするトラベリングプレートＴb の外周Ｔba、Ｔb
b）周上にそれぞれ位置するように、トラベリングプレ
ートＴb の外径を軸方向位置で異なるように設定されて
いる。そのため、各ジョイントＪbU…Ｊbwを周上にすべ
て含む円は存在しない。

【００６８】しかし、このような場合であっても、ロッ
ドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU、Ｊbu
同士を結ぶ仮想線ＬbUまたはその延長線ＬxU、ロッドＲ
bV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbV、Ｊbv同士
を結ぶ仮想線ＬbVまたはその延長線ＬxV、および、ロッ
ドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbW、Ｊbw
同士を結ぶ仮想線ＬbWまたはその延長線ＬxWが、ジョイ
ントＪbU…Ｊbwのうちの各組ごと１つ以上のジョイント
ＪbU、ＪbV、ＪbWを周上に含む最大円（点Ｏを中心とす
るトラベリングプレートＴb の外周Ｔba）内で、それぞ
れ交差する関係に各組の「ジョイントＪbU、Ｊbu」、
「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」
を配置する。

【００６９】したがって、このような場合であっても、
図１(A) 、図１(B) 、図２および図３に示す各構成例と
同様、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づける
ことができ、また機構パラメータTPO2の値を大きくする
ことができるので、トラベリングプレートＴb に装着さ
れた工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高
めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じ
た誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエ
ータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パ
ラレルリンク機構の剛性を向上させ位置決め精度を高め
得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果があ
る。

【００７０】次に、前述したパラレルリンク機構の第４
の構成例について、各ガイドＧaU、Ｇau、ＧaV、Ｇav、
ＧaW、Ｇaw（以下「ＧaU…Ｇaw」という）と各ロッドＲ
dU、Ｒdu、ＲdV、Ｒdv、ＲdW、Ｒdw（以下「ＲdU…Ｒd
w」という）との具体的な構成を図６に基づいて説明す
る。図１(D) を参照して説明した第４の構成例は、前述
したように、一組のガイドＧdU、Ｇduが、ｘ軸を挟んで
トラベリングプレートＴd （基台）から離れるに従って
ｘ軸に近づくように構成したものである。したがって、
各ロッドＲdU…Ｒdwに連結されるスライダＳdU、Ｓdu、
ＳdV、Ｓdv、ＳdW、Ｓdw（以下「ＳdU…Ｓdw」という）
を摺動可能に支持するガイドＧaU…Ｇawは、それぞれ隣
り合う組のガイドとの間において互いに交差する関係に
位置するため相互に干渉する可能性がある。そこで、こ
のようなガイド同士の相互干渉を防止するため、図６に
示すような構成を採る。

【００７１】例えば図６に示すように、一組のガイドを
構成する２本のガイドＧaU、Ｇauは、基台Ｂd の面中心
軸（ｚ軸）方向に互いに変位した位置に設けられるよう
に構成する。つまり、基台Ｂd に対する各ガイドＧaU…
Ｇawの取付位置を基台Ｂd のｚ軸方向に異なるように設
定する。

【００７２】これにより、各ガイドＧaU…Ｇawが交差す
るような位置関係にあっても互いに干渉するような事態
を防止することができる。したがって、前述したパラレ
ルリンク機構の第４の構成例を比較的容易に具現化し得
る効果がある。

【００７３】次に、上述したパラレルリンク機構の第１
〜第４の構成例による各概念が、パラレルリンク機構の
剛性を向上させるとともに位置決め精度を高め、さらに
は工具先端の速度を高め得るために、極めて有効である
ことを裏付ける計算機シミュレーションおよびその結果
を図７〜図２３に基づいて説明する。

【００７４】本実施形態のパラレルリンク機構は、図２
８〜図３１を参照して説明した従来のパラレルリンク機
構１１０と同様、アクチュエータ方向の力およびロッド
方向の力について、所定のシミュレーションソフトウェ
アにより計算機シミュレーションを行い、種々の機構パ
ラメータに関する力の分配比率を計算することができ
る。そのため、ここでは次の４項目について機構パラメ
ータを数種類変化させて計算シミュレーションを行うこ
とにより、パラレルリンク機構の剛性等に対する影響等
を評価した。

【００７５】(1) トラベリングプレートのジョイントの
取付位置 (2) ガイドの位置と角度 (3) 工具先端位置のトラベリングプレートからの突出し
量 (4) ロッドの長さ

【００７６】図７に示すように、評価する位置は、トラ
ベリングプレートTPに装着された工具先端の可動範囲内
から任意に選択したもので、黒丸（●）で示す７ポイン
トとした（図７(A) ）。またこの７ポイントにおける姿
勢は、Ａ軸、Ｂ軸をそれぞれ＋３０゜、−３０゜傾けた
場合および水平である場合の５パターンとした。なお、
図７(A) 中に記載された数値の単位はmmである。図７
(B) には、トラベリングプレートTPとＵ、ｕ、Ｖ、ｖ、
Ｗ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚの各軸との関係が示されている。ま
た図７(B) 中に示す符号ＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、Ｊ
Ｗ、Ｊｗは、各軸に対応するロッドＲＵ、Ｒｕ、ＲＶ、
Ｒｖ、ＲＷ、Ｒｗの他端に連結されるジョイントを示す
ものである。

【００７７】図８には、変化させる機構パラメータTPO
1、TPO2、BO2 およびSA2 が示されている。これらの機
構パラメータは、既に図３１を参照して説明したものと
同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、図８
(A) 、図８(B) に示される数値は、各機構パラメータの
デフォルト値である。また、図８(B) に中に示す符号Ｇ
Ｕ、Ｇｕ、ＧＶ、Ｇｖ、ＧＷ、Ｇｗは、各軸に対応する
ロッドＲＵ、Ｒｕ、ＲＶ、Ｒｖ、ＲＷ、Ｒｗの一端に連
結されるスライダを摺動自在に支持するガイドを示すも
のである。

【００７８】(1) 各機構パラメータの値と負荷変動との
関係 図９に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、
機構パラメータTPO1を３種類の値に変化させた場合にお
ける、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗの各軸の負荷についてシ
ミュレーションを行ったもので、図９(A) はTPO1の値を
デフォルト値（１８５mm）、図９(B) はTPO1の値を１５
５mm、図９(C) はTPO1の値を２１５mm、にそれぞれ設定
したものである。この結果から、デフォルト値（１８５
mm）における負荷の最大値は約３５００Ｎであるのに対
し、TPO1の値を１５５mmに設定した場合では約２７００
Ｎと負荷が減少していることがわかる。反対にTPO1の値
を２１５mmに設定した場合には、約４５００Ｎに負荷が
増加している。このことから、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗ
の各軸の負荷を小さくするためには、機構パラメータTP
O1の値をできる限り小さくすることが有効であることが
わかった。なお、図９の各特性図の横軸は、１番〜３５
番（７ポイント×５パターン）の測定点番号を表してい
る。また縦軸の力（Ｎ）が正である場合には重力に対抗
する方向に力が働き、負である場合には正の反対方向に
力が働くことを示している。

【００７９】図１０に示す計算機シミュレーションによ
る評価結果は、機構パラメータTPO1を変化させた場合に
おける負荷比率をＵ軸について示したものである。図１
０(A) および図１０(B) は、横軸に機構パラメータTPO1
の値をデフォルト値に設定したときの負荷、縦軸に機構
パラメータTPO1の値を１５５mm、２１５mmに変更したと
きの負荷、をそれぞれとったもので、これによりそれぞ
れの負荷の相関が高く、どのような測定点においても比
例的に負荷が増減することがわかる。なお、各プロット
による近似曲線の傾きが負荷比率を示す。例えば、図１
０(A) では、TPO1の値を１５５mmに設定した場合におけ
る負荷比率が近似曲線の傾き０．７９７１として、図１
０(B) では、TPO1の値を２１５mmに設定した場合におけ
る負荷比率が近似曲線の傾き１．２３４３として、それ
ぞれ表されている。

【００８０】図１０(C) は、機構パラメータTPO1の値を
−１８５mm、−１５５mm、０mm、＋１５５mm、＋１８５
mm、＋２１５mmにそれぞれ変更したときの負荷比率を表
したものである。この結果から、機構パラメータTPO1の
値が０（ゼロ）に近いほど負荷が小さいことがわかる。
また負（−１８５mm、−１５５mm）の値では、逆に増大
することもわかった。

【００８１】図１１に示す計算機シミュレーションによ
る評価結果は、機構パラメータTPO1と同様に、機構パラ
メータTPO2について解析したもので、図１１(A) には、
機構パラメータTPO2の値を−９０mm〜０mm〜＋２００mm
に変更したときの負荷比率を表したものである。この結
果から、機構パラメータTPO2の値は、大きいほど負荷が
小さいことがわかり、また機構パラメータTPO2の値が＋
４３mmの近傍においては、負荷比率が無限大をとる双曲
線になることがわかった。なお、図１１(B) は、図１１
(A) の楕円内を拡大したものである。

【００８２】図１２(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータTPO1、TPO2と同様
に、機構パラメータBO2 について解析したもので、また
図１２(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結
果は、同様に機構パラメータSA2 について解析したもの
である。

【００８３】図１２(A) の評価結果からは、機構パラメ
ータBO2 の値は小さくなるにつれて負荷比率が減少し、
負の値をとっても減少し続けることがわかった。また、
図１２(B) の評価結果からは、機構パラメータSA2 は、
ガイドの上側を狭く設定、即ち基台またはトラベリング
プレートから離れるに従ってガイドの間隔を狭くするよ
うに（Ｕ軸、ｕ軸の場合にはｘ軸を挟んで基台またはト
ラベリングプレートから離れるに従ってｘ軸に近づくよ
うに）ガイドの取付角度を設定した方が負荷比率が小さ
くなることがわかった。

【００８４】以上、図９〜図１２に示す計算機シミュレ
ーションの結果から、トラベリングプレートTPに連結さ
れるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗの
配置は、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づ
け、機構パラメータTPO2の値を可能な限り大きく設定
し、機構パラメータBO2 の値を可能な限り小さく設定
し、機構パラメータSA2 は、基台またはトラベリング
プレートから離れるに従ってガイドの間隔を狭くするよ
うに設定することにより、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗの各
軸における負荷を減少させ、負荷バランスを均等に設定
し得ることが判明した。つまり、このように各機構パラ
メータTPO1、TPO2、BO2 、SA2 を設定することによっ
て、トラベリングプレートに装着された工具の先端から
見たパラレルリンク機構の剛性を高められることが確認
された。

【００８５】(2) アクチュエータ軸速度の比較 パラレルリンク機構の構成を変更することによって、工
具先端に同じ速度を発生させる場合でも、アクチュエー
タ軸の速度として、より速い速度が必要になる場合があ
る。そこで、パラレルリンク機構の構成を変更した場合
の工具先端速度に対するアクチュエータ軸速度を計算シ
ミュレーションにより求め、デフォルト値を設定した機
構パラメータによるアクチュエータ軸速度と比較した。
ここで、工具先端位置の速度とアクチュエータ軸速度と
の関係は、次の式（１）〜式（３）により表される。な
お、式（２）は工具先端速度、式（３）はアクチュエー
タ軸速度をそれぞれ表す。また６×６ヤコビ行列（Ｊ）
は順変換に用いられるものと同様である。

【００８６】

【数１】

【００８７】この関係から、ある速度を工具先端に与え
たときのアクチュエータ軸速度を計算しその比を求め、
これを前述した図７に示す７つのポイントおよび５パタ
ーンの姿勢において評価し、その最大値を各機構パラメ
ータについて比較した。なおここでは、機構パラメータ
の値をデフォルト値に設定した場合の最大速度で、機構
パラメータの値を変更した場合の最大速度を割った値
を、最大速度比と定義している。この最大速度比が小さ
いほど最大アクチュエータ軸速度が小さくなる。

【００８８】図１３(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータTPO1の値に対するア
クチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものであ
る。この結果から、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向である並
進最大速度比からは、機構パラメータTPO1の値が小さい
方が低い速度で良いことがわかった。一方、Ａ軸、Ｂ
軸、Ｃ軸の回転方向である回転最大速度比からは、機構
パラメータTPO1の値が１００mm付近に設定されている場
合には極小値をとることがわかった。したがって、この
両者の結果を合わせて評価すると、−５０mm〜＋５０mm
の値を機構パラメータTPO1の値に設定するのが有効ある
ことがわかった。なお、同図中、デフォルト値と記載さ
れているものは、機構パラメータTPO1の値を１８５mmに
設定した場合である。

【００８９】図１３(B) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータTPO2の値に対するア
クチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものであ
る。この結果から、並進最大速度比からは、機構パラメ
ータTPO2の値を大きく設定すると必要なアクチュエータ
軸速度が若干高くなる傾向にあることがわかった。これ
に対し、回転最大速度比からは、機構パラメータTPO2の
値を大きく設定すると、必要なアクチュエータ軸速度も
高くなることがわかった。なお、同図中、デフォルト値
と記載されているものは、機構パラメータTPO2の値を９
０mmに設定した場合である。

【００９０】図１４(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対するア
クチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものであ
る。この結果から、機構パラメータTPO2の場合と、丁
度、正負逆の様相を示し、機構パラメータBO2 の値を小
さく設定した方が、必要なアクチュエータ軸速度は大き
くなることがわかった。但し、その寄与率は小さく、機
構パラメータBO2 の変更は殆ど影響しないこともわかっ
た。なお、同図中、デフォルト値と記載されているもの
は、機構パラメータBO2 の値を９０mmに設定した場合で
ある。

【００９１】図１４(B) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータSA2 の値に対するア
クチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものであ
る。この結果から、機構パラメータSA2 の場合、その値
の変化によって並進速度、回転速度のいずれにも殆ど影
響しないことがわかった。したがって、機構パラメータ
SA2 の値は、どのような値をとっても殆ど問題にならな
いと考えられる。なお、同図中、デフォルト値と記載さ
れているものは、機構パラメータSA2 の値を０mmに設定
した場合である。

【００９２】以上、図１３および図１４に示す計算機シ
ミュレーションの結果から、トラベリングプレートTPに
連結されるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、
Ｊｗの配置は、構パラメータTPO1の値を−５０mm〜＋
５０mm、特に０（ゼロ）に近づけるように設定すること
により、アクチュエータ軸の最大速度比を小さくし得る
ことが判明した。つまり、機構パラメータTPO1を０（ゼ
ロ）に近づけるように設定することによって、トラベリ
ングプレートに装着された工具先端の速度を高めること
ができることが確認された。

【００９３】(3) 誤差拡大率の比較 パラレルリンク機構に存在する誤差は、工具先端の位置
誤差として現れるため、極力小さいことが望ましい。こ
こで「パラレルリンク機構に存在する誤差」とは、例え
ばロッドの長さによる誤差である。一般に、動的に変化
しない誤差は、機構パラメータのキャリブレーションに
より取り除くことができる。また弾性変形のように位置
・姿勢によって一意的に定まる変動も弾性変形補償によ
り取り除くことができる。しかし、例えばベアリングの
摩擦等によりロッド長にヒステリシスが生じる場合に
は、直接、これを取り除くことは困難である一方、パラ
レルリンク機構に存在する誤差は工具先端の位置誤差と
して拡大されて現れてくる。したがって、ベアリングの
摩擦等を減少させる他、このようなヒステリシスを工具
先端の位置誤差として拡大させないパラレルリンク機構
が求められる。そこで、図１５に示すような誤差拡大率
の計算機シミュレーション方法により、パラレルリンク
機構に存在する誤差と各機構パラメータとの関係から、
誤差拡大率を評価した。

【００９４】図１５に示すように、誤差拡大率の計算機
シミュレーションは、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１
４、Ｓ１６、Ｓ１８からなるアルゴリズムにより処理さ
れる。具体的には、ステップＳ１０による工具先端座標
指令値Ｘの入力、ステップＳ１２による誤差の無いパラ
レルリンク機構での逆変換、ステップＳ１４によるアク
チュエータ座標指令位置の算出、ステップＳ１６による
誤差を含むパラレルリンク機構での順変換、ステップＳ
１８による工具先端座標Ｘ’の算出である。

【００９５】ここで、図１６に示すように、誤差を与え
る機構パラメータは、ベアリングの摩擦によって変動
し、影響が大きいことが予想されるロッド長RLとする。
なおここでは、ベアリングのアキシャル方向のロストモ
ーションを想定し、それによってロッド長にヒステリシ
スが生じるものとする。また図１６には、Ｕ軸に対応す
るロッドＲＵ、その一端側のジョイントＫＵおよびその
他端側のジョイントＪＵが図示されている。

【００９６】誤差拡大率の比較は、パラレルリンク機構
の誤差による工具先端位置誤差を、ロッド長RLに０．０
１mmの誤差がある場合と、トラベリングプレート側のジ
ョイント位置（TPO1）に誤差がある場合とについて計算
機シミュレーションを行い評価した。図１７(A) に示す
計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメ
ータTPO1の値をデフォルト値に設定した場合に生じた工
具先端位置誤差を各測定点において計算したもので、並
進方向と回転方向とについて行ったものである。また図
１７(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結果
は、機構パラメータTPO1の値を０mmに設定した場合に生
じた工具先端位置誤差を各測定点において計算したもの
で、デフォルト値のものと同様、並進方向と回転方向と
について行ったものである。

【００９７】図１８(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータTPO1の値に対する工
具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合につい
て示したもので、図１８(B) は同関係を回転方向の場合
について示したものである。この結果から、並進方向に
おいては誤差の傾向がｘ、ｙ、ｚ方向で異なっており、
ｘ、ｙ方向は１５０mm付近で極小値をとることがわか
り。またｚ方向は機構パラメータTPO1の値を小さく設定
した方が誤差も小さくなることがわかった。一方、回転
方向では、どの方向においても機構パラメータTPO1の値
を小さく設定した方が、誤差が小さくなることがわかっ
た。したがって、この両者の結果を合わせて評価する
と、機構パラメータTPO1の値を５０mm付近に設定するの
が有効であることがわかった。なお、この５０mmという
値は、トラベリングプレートに連結されるジョイントＪ
Ｕ等が丁度、２つづつ重なり、前述した図１(B) および
図３(A) に示すような正三角形の頂点に各ジョイントが
位置する関係であることがわかっている。

【００９８】図１９(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータTPO2の値に対する工
具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合につい
て示したもので、図１９(B) は図１９(A) に示す楕円部
分を拡大したものである。また図２０(A) に示す計算機
シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTP
O2の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を回転
方向の場合について示したもので、図２０(B) は図２０
(A) に示す楕円部分を拡大したものである。これらの結
果から、並進方向、回転方向、いずれの場合も、機構パ
ラメータTPO2の値が４２mm付近に設定された場合に、計
算機シミュレーションでは無限大に発散することがわか
った。これは、機構パラメータTPO2の値をこのような値
に設定することによって、パラレルリンク機構の可動範
囲内に第２種特異点（過可動特異点）が入ってきたこと
を意味するもので、当該特異点においてはアクチュエー
タ軸を固定してもトラベリングプレートの位置が定まら
ないことを意味するものである。ここでは、誤差を小さ
くするためには、４２mm付近から離れるように、機構パ
ラメータTPO2の値を大きく設定するか、または小さく設
定することが必要になる。但し、マイナスの値に設定す
ると、ロッドが交差する位置関係になるので、プラス側
に大きくなるように機構パラメータTPO2を設定すべきで
ある。

【００９９】図２１(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対する工
具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合につい
て示したもので、図２１(B) は同関係を回転方向の場合
について示したものである。この結果から、並進方向、
回転方向ともに機構パラメータBO2 の値を大きく設定す
ると最大誤差も大きくなり、１９０mm付近に設定された
場合に、計算機シミュレーションでは無限大に発散する
ことがわかった。この発散も、前述の機構パラメータTP
O2の場合と同様で、第２種特異点によるものである。誤
差を小さくするためには、機構パラメータBO2 の値を可
能な限り小さく設定するべきである。但し、マイナスの
値に設定すると、ロッドが交差する位置関係になるの
で、この点、注意が必要である。

【０１００】図２１(A) に示す計算機シミュレーション
による評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対する工
具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合につい
て示したもので、図２１(B) は同関係を回転方向の場合
について示したものである。この結果から、並進方向、
回転方向ともに、機構パラメータSA2 の値を、Ｕ軸、Ｖ
軸、Ｗ軸についてはプラス側に、またｕ軸、ｖ軸、ｗ軸
についてはマイナス側に、それぞれ大きく設定するのが
有効であることがわかった。即ちガイドの上側が狭くな
るように配置した方が工具先端位置誤差は小さくなるこ
とがわかった。

【０１０１】以上、図１７〜図２２に示す計算機シミュ
レーションの結果から、トラベリングプレートTPに連結
されるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗ
の配置は、機構パラメータTPO1は、トラベリングプレ
ートに連結されるジョイントＪＵ等が２つづつ重なり、
正三角形の頂点に各ジョイントが位置する関係にジョイ
ント位置を設定し、機構パラメータTPO2の値を可能な
限り大きく設定し、機構パラメータBO2 の値を可能な
限り小さく設定し、機構パラメータSA2 は、基台また
はトラベリングプレートから離れるに従ってガイドの間
隔を狭くするように設定することにより、工具先端位置
誤差を小さくできることがわかった。つまり、このよう
に各機構パラメータTPO1、TPO2、BO2 、SA2 を設定する
ことによって、トラベリングプレートに装着された工具
先端の位置決め精度を高められることが確認された。

【０１０２】なお、図２３に、上述した計算機シミュレ
ーションで用いた各機構パラメータのデフォルト値の一
覧表を示す。各機構パラメータの位置等は、図３０およ
び図３１に示すものと同様である。

【０１０３】［第１実施例］続いて、上述したパラレル
リンク機構を具現化した本実施形態に係る工作機械の第
１実施例を図２４に基づいて説明する。図２４に示すよ
うに、工作機械を構成するパラレルリンク機構２０は、
前述した、図１(A) に示す第１の構成例および図１(D)
に示す第４の構成例の各特徴を兼ね備えるように構成さ
れている。

【０１０４】ここで、図２４には、特徴となる構成部分
を明確に表現するため、ガイドＧU1等と、ガイドＧU1等
に摺動自在に支持されるスライダＳU1等と、一端がジョ
イントＫU1を介してスライダＳU1等に連結されるロッド
ＲU1等と、ロッドＲU1等の他端にジョイントＪU1等を介
して連結されるトラベリングプレートTP１と、が図示さ
れている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１
０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチ
ュエータ等も備えていることに留意されたい。

【０１０５】第１実施例のパラレルリンク機構２０で
は、図２４(B) 、図２４(C) に示すように、トラベリン
グプレートTP１の面中心Ｏを中心とする角αが１８０゜
に設定される位置、に各組の「ジョイントＪU1、Ｊu
1」、「ジョイントＪV1、Ｊv1」、「ジョイントＪW1、
Ｊw1」を配置する点において、図１(A) に示す第１の構
成を採用している。これにより前述したように、機構パ
ラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、機構パラメー
タTPO2の値を大きく設定することができるので、トラベ
リングプレートTP１に装着された工具Ｔの先端から見た
パラレルリンク機構２０の剛性を高められるとともに、
パラレルリンク機構２０に生じた誤差の拡大を抑制する
ことができる。またアクチュエータ軸速度を小さくする
こともできる。

【０１０６】また、図２４(A) 、図２４(B) に示すよう
に、一組のガイドＧU1、Ｇu1を構成する２本のガイドＧ
U1、Ｇu1は、それぞれがトラベリングプレートTP１から
離れるに従って両者の間隔が狭くなるように設定され、
他の組のガイドＧV1、Ｇv1を構成する２本のガイドＧV
1、Ｇv1やガイドＧW1、Ｇw1を構成する２本のガイドＧW
1、Ｇw1も同様に両者の間隔が狭くなるように設定され
ている点において、図１(D) に示す第４の構成を採用し
ている。これにより、前述したように、各ガイドＧU1、
Ｇu1等の上側ほど間隔が狭くなるように機構パラメータ
SA2 が設定されるので、トラベリングプレートTP１に装
着された工具Ｔの先端から見たパラレルリンク機構２０
の剛性を高められるとともに、パラレルリンク機構２０
に生じた誤差の拡大を抑制することができる。

【０１０７】さらに、図２４(B) に示すように、例え
ば、一組のガイドＧU1、Ｇu1に対応する２本一組のロッ
ドＲU1、Ｒu1のうちの一方のロッドＲU1の他端に連結さ
れる一方のジョイントＪU1と、他方のロッドＲu1の他端
に連結される他方のジョイントＪu1とが、トラベリング
プレートTP１の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点
Ｏを中心とするトラベリングプレートTP１の外周TP1a、
TP1b）周上にそれぞれ位置するように配置されている点
において、図４(A) に示す構成も採用している。これに
より、前述したように、一方のジョイントＪU1と他方の
ジョイントＪu1とは、トラベリングプレートTP１の面中
心Ｏを中心とした同一の円周TP1aまたはTP1b上に位置す
ることがないため、両ジョイントＪU1、Ｊu1が、隣り合
う他の一組のガイドＧV1、Ｇv1に対応する２本一組のロ
ッドＲV1、Ｒv1の他端側に連結されるジョイントＪV1、
Ｊv1と、干渉し合うような事態を防止することができ
る。

【０１０８】また、図２４(A) に示すように、一組のガ
イドＧU1、Ｇu1を構成する２本のガイドＧU1、Ｇu1は、
図示しない基台の面中心軸（ｚ軸）方向に互いに変位し
た位置に配置されている点において、図６に示す構成も
採用している。これにより前述したように、各ガイドＧ
U1、Ｇu1等が交差するような位置関係にあっても互いに
干渉するような事態を防止することができる。

【０１０９】なお、図２４(C) に示すように、このパラ
レルリンク機構２０を構成するトラベリングプレートTP
１は、従来の６角形状のもの（図２８参照）とは異な
り、面中心Ｏを中心とした異なる径の円TP1a、TP1bのそ
れぞれの周上に各ジョイントが３つづつ取付可能な形状
に形成されている。即ち、ジョイントＪU1、ＪV1、ＪW1
は大径の円TP1aの周上に１２０゜間隔で位置するように
配置されており、これらのジョイントＪU1、ＪV1、ＪW1
の間に位置するように、ジョイントＪu1、Ｊv1、Ｊw1は
小径の円TP1bの周上に１２０゜間隔で配置されている。

【０１１０】これにより、例えば、Ｕ軸のジョイントU1
とｕ軸のジョイントＪu1とを結ぶ仮想線は、中心角αが
１８０゜になるように設定されているため、中心点Ｏを
通過する線になる。つまり、図４(B) に示すように、ト
ラベリングプレートTP１の軸方向に異なった位置に、例
えばジョイントＪU1、Ｊu1を取り付ける必要がない。そ
のため、トラベリングプレートTP１を軸方向に延ばす必
要がないため、トラベリングプレートTP１の重量増加を
防止することができる。

【０１１１】以上から、図２４に示すパラレルリンク機
構２０により工作機械を構成すると、パラレルリンク機
構２０の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果
がある。また、工具Ｔの先端速度を高め得る効果があ
る。

【０１１２】［第２実施例］また、本実施形態に係る工
作機械の第２実施例を図２５に基づいて説明する。図２
５に示すように、工作機械を構成するパラレルリンク機
構３０は、前述した、図１(B) に示す第２の構成例およ
び図１(D) に示す第４の構成例の各特徴を兼ね備えるよ
うに構成されている。

【０１１３】ここで、図２５には、特徴となる構成部分
を明確に表現するため、ガイドＧU2等と、ガイドＧU2等
に摺動自在に支持されるスライダＳU2等と、一端がジョ
イントＫU2を介してスライダＳU2等に連結されるロッド
ＲU2等と、ロッドＲU2等の他端にジョイントＪU2等を介
して連結されるトラベリングプレートTP２と、が図示さ
れている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１
０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチ
ュエータ等も備えていることに留意されたい。

【０１１４】第２実施例のパラレルリンク機構３０で
は、図２５に示すように、前述した第１実施例のパラレ
ルリンク機構２０の中心角βを１２０゜に設定したとこ
ろが異なるものである。そのため、図１(B) および図３
(A) を参照して説明したように、トラベリングプレート
TP２の外周上で、各組の「ジョイントＪU2、Ｊu2」、
「ジョイントＪV2、Ｊv2」、「ジョイントＪW2、Ｊw2」
がそれぞれ接する位置関係に配置されている。したがっ
て、図２５(A) に示すように、このパラレルリンク機構
３０を構成するトラベリングプレートTP２は、円周上一
致した位置に例えばジョイントＪU2とジョイントＪv2と
を配置する必要があるため、軸方向に延び円柱形状を有
するように構成されている。

【０１１５】このように第２実施例のパラレルリンク機
構３０では、中心角βを１２０゜に設定していることか
ら、トラベリングプレートTP２に取り付けられる各ジョ
イントが正三角形状に配置される。これにより、前述し
たように、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づ
け、TPO2の値を大きく設定することができるので、前述
した第１実施例と同様、トラベリングプレートTP２に装
着された工具の先端から見たパラレルリンク機構３０の
剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機
構３０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。ま
たアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。し
たがって、パラレルリンク機構３０の剛性を向上させ、
位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を
高め得る効果がある。

【０１１６】［第３実施例］さらに本実施形態に係る工
作機械の第３実施例を図２６に基づいて説明する。図２
６に示すように、工作機械を構成するパラレルリンク機
構４０は、前述した、図１(D) に示す第４の構成例を中
心に、図１(B) に示す第２の構成例に近づけた特徴を兼
ね備えるように構成されている。

【０１１７】ここで、図２６には、特徴となる構成部分
を明確に表現するため、ガイドＧU3等と、ガイドＧU3等
に摺動自在に支持されるスライダＳU3等と、一端がジョ
イントＫU3を介してスライダＳU3等に連結されるロッド
ＲU3等と、ロッドＲU3等の他端にジョイントＪU3等を介
して連結されるトラベリングプレートTP２と、が図示さ
れている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１
０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチ
ュエータ等も備えていることに留意されたい。

【０１１８】第３実施例のパラレルリンク機構４０で
は、図２６に示すように、前述した第２実施例のパラレ
ルリンク機構３０の中心角β（１２０゜）に近づくよう
に、ジョイントＪU3等を配置した構成を採っている。そ
のため、第２実施例のパラレルリンク機構３０で設定で
きた機構パラメータTPO1、TPO2をそのまま定することは
できないが、トラベリングプレートTP３の構成が、図２
８に示すトラベリングプレート１１２に最も近くなるた
め、従来のパラレルリンク機構１１０の構成に基づいて
より簡便に現実し得る点に特徴がある。

【０１１９】したがって、第３実施例のパラレルリンク
機構４０によると、より現実的な構成において、機構パ
ラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大
きく設定することができるので、前述した第１実施例、
第２実施例と同様、トラベリングプレートTP３に装着さ
れた工具の先端から見たパラレルリンク機構４０の剛性
を高めることができるとともに、パラレルリンク機構４
０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またア
クチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したが
って、パラレルリンク機構４０の剛性を向上させ、位置
決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め
得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械のパラレル
リンク機構の構成を示す概念図で、図１(A) は第１の構
成例、図１(B) は第２の構成例、図１(C) は第３の構成
例、図１(D) は第４の構成例、をそれぞれ示すものであ
る。

【図２】図１(A) に示す第１の構成例を詳細に示す概念
図で、図２(A) は中心角１８０゜、図２(B) は中心角１
５０゜、図２(C) は中心角２１０゜、で各ジョイントを
それぞれ配置したものである。

【図３】図１(B) に示す第２の構成例を詳細に示す概念
図で、図３(A) は中心角１２０゜、図３(B) は中心角８
０゜、図３(C) は中心角１５０゜、で各ジョイントをそ
れぞれ配置したものである。

【図４】図１(A) に示す第１の構成例の一具体例を示す
説明図で、図４(A) は各軸の２つのジョイントをトラベ
リングプレートの異なる円周上に配置し構成したもの、
図４(B) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレ
ートの中心軸軸方向の異なる位置に配置し構成したもの
である。

【図５】図１(B) に示す第２の構成例の一具体例を示す
説明図で、図５(A) は各軸の２つのジョイントをトラベ
リングプレートの異なる円周上に配置し構成したもの、
図５(B) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレ
ートの中心軸軸方向の異なる位置に配置し構成したもの
である。

【図６】本実施形態の工作機械の構成例のうち、各軸の
２つのガイドをＺ軸方向にずらして配置したものを斜視
図的に表した説明図である。

【図７】計算機シミュレーションにより評価したポイン
トを表す説明図で、図７(A) は評価した７ポイントを示
すもの、図７(B) はトラベリングプレートと各ロッドの
軸（ｕ、Ｕ、ｖ、Ｖ、ｗ、Ｗ）およびｘ軸、ｙ軸との関
係を示すものである。

【図８】計算機シミュレーションによる評価のために変
化させた機構パラメータ（TPO1、TPO2、SA2 、BO2 ）を
示す説明図である。

【図９】計算機シミュレーションによる評価結果を示す
特性図で、TPO1を変更したときの各軸の負荷変動（図９
(A) 、図９(B) 、図９(C) ）を示すものである。

【図１０】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、TPO1を変更したときの各軸の負荷（図１０
(A) 、図１０(B) ）およびTPO1の値と負荷比率との関係
（図１０(C) ）を示すものである。

【図１１】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、TPO2を変更したときのTPO2の値と負荷比率
との関係を示すもので（図１１(A) ）、図１１(B) は図
１１(A) の楕円内拡大図である。

【図１２】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、BO2 を変更したときのBO2 の値と負荷比率
との関係（図１２(A) ）、および、SA2 を変更したとき
のSA2 の値と負荷比率との関係（図１２(B) ）を示すも
のである。

【図１３】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、図１３(A) はTPO1の値に対するアクチュエ
ータ軸の最大速度比の変化、図１３(B) はTPO2の値に対
するアクチュエータ軸の最大速度比の変化、をそれぞれ
示すものである。

【図１４】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、図１４(A) はBO2 の値に対するアクチュエ
ータ軸の最大速度比、図１４(B) はSA2 の値に対するア
クチュエータ軸の最大速度比の変化、をそれぞれ示すも
のである。

【図１５】計算機シミュレーションによる誤差拡大率の
演算アルゴリズムを示すフローチャートである。

【図１６】計算機シミュレーションによる誤差拡大率の
評価の対象となる機構パラメータを示す説明図である。

【図１７】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、ロッド長に１０μｍの誤差がある場合の工
具先端位置誤差を示すものである。

【図１８】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、TPO1の値に対する工具先端位置の最大誤差
との関係を示すもので、図１８(A) は並進方向の場合、
図１８(B) は回転方向の場合、をそれぞれ示すものであ
る。

【図１９】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、TPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差
との関係を示すもので、図１９(A) は並進方向の場合を
示すもので、図１９(B) は図１９(A) に示す楕円部分を
拡大したものである。

【図２０】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、TPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差
との関係を示すもので、図２０(A) は回転方向の場合を
示すもので、図２０(B) は図２１(A) に示す楕円部分を
拡大したものである。

【図２１】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、BO2 の値に対する工具先端位置の最大誤差
との関係を示すもので、図２１(A) は並進方向の場合、
図２１(B) は回転方向の場合である。

【図２２】計算機シミュレーションによる評価結果を示
す特性図で、SA2 の値に対する工具先端位置の最大誤差
との関係を示すもので、図２２(A) は並進方向の場合、
図２２(B) は回転方向の場合、をそれぞれ示すものであ
る。

【図２３】計算機シミュレーションに用いた各機構パラ
メータのデフォルト値の一覧表を示す説明図である。

【図２４】本実施形態の工作機械に係る第１実施例を示
す説明図で、図２４(A) は斜視図、図２４(B) はＺ軸方
向から見た平面図、図２４(C) はトラベリングプレート
部分の拡大図である。

【図２５】本実施形態の工作機械に係る第２実施例を示
す説明図で、図２５(A) は斜視図、図２５(B) はＺ軸方
向から見た平面図である。

【図２６】本実施形態の工作機械に係る第３実施例を示
す説明図で、図２６(A) は斜視図、図２６(B) はＺ軸方
向から見た平面図である。

【図２７】従来の工作機械の機械的構成概要を示す斜視
図である。

【図２８】図２７に示すパラレルリンク機構の機械的構
成概要を示す斜視図である。

【図２９】図２７に示すパラレルリンク機構を制御する
制御装置の構成を示すブロック図である。

【図３０】従来の工作機械の各機構パラメータ（TPO3、
BO3 等）を示す説明図である。

【図３１】従来の工作機械の各機構パラメータ（TPO1、
TPO2、BO2 、SA2 ）を示す説明図である。

【符号の説明】

２０、３０、４０ パラレルリン
ク機構 ＧU1…Ｇw1、ＧU2…Ｇw2、ＧU3…Ｇw3 ガイド ＳU1…Ｓw1、ＳU2…Ｓw2、ＳU3…Ｓw3 スライダ ＲU1…Ｒw1、ＲU2…Ｒw2、ＲU3…Ｒw3 ロッド ＫU1…Ｋw1、ＫU2…Ｋw2、ＫU3…Ｋw3 ジョイント
（一の対偶） ＪU1…Ｊw1、ＪU2…Ｊw2、ＪU3…Ｊw3 ジョイント
（他の対偶） TP１、TP２、TP３ トラベリング
プレート Ｔ 工具 １１１ 基台 １２０ アクチュエー
タユニット １２４ ボールねじ
（アクチュエータ） １２５Ｕ…１２５ｗ モータ（アク
チュエータ） ＬaU、ＬaU’ＬaU” 仮想線（第１
仮想線、第２仮想線） ＬaV、ＬaV’、ＬaV” 仮想線（第１
仮想線、第２仮想線） ＬaW、ＬaW’、ＬaW” 仮想線（第１
仮想線、第２仮想線） ＬxU、ＬxV、ＬxW 延長線 Ｏ 面中心

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部に固定される基台と、２本を一組と
   して前記基台に放射状３方向に配設される３組６本のガ
   イドと、前記６本のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイ
   ドの長手方向に移動可能な６つのスライダと、前記６つ
   のスライダを個別に独立して駆動可能なアクチュエータ
   と、前記６つのスライダのそれぞれに一端が一の対偶に
   より連結された６本のロッドと、前記ロッドのそれぞれ
   の他端を他の対偶により連結されるとともに工具を装着
   可能なトラベリングプレートと、を備えた工作機械であ
   って、 一の一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他
   端に連結される前記他の対偶同士を結ぶ第１仮想線また
   はその延長線と、この一の一組のガイドに隣り合う他の
   一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に
   連結される前記他の対偶同士を結ぶ第２仮想線またはそ
   の延長線とが、前記３組６本のガイドに対応して前記ロ
   ッドにそれぞれ連結される他の対偶のうちの各組ごと１
   つ以上の該他の対偶を周上に含む最大円内で交差または
   該円周上で接する関係にあることを特徴とする工作機
   械。
2. 【請求項２】 外部に固定される基台と、２本を一組と
   して前記基台に放射状３方向に配設される３組６本のガ
   イドと、前記６本のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイ
   ドの長手方向に移動可能な６つのスライダと、前記６つ
   のスライダを個別に独立して駆動可能なアクチュエータ
   と、前記６つのスライダのそれぞれに一端が一の対偶に
   より連結された６本のロッドと、前記ロッドのそれぞれ
   の他端を他の対偶により連結されるとともに工具を装着
   可能なトラベリングプレートと、を備えた工作機械であ
   って、 前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの
   一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、該２本
   一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される
   第２の対偶と、を前記トラベリングプレートの面中心を
   中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内に位置させ
   ることを特徴とする工作機械。
3. 【請求項３】 前記基台を平面視したときの前記基台の
   面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ
   軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ
   軸とした場合において、 前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記ｘ軸に近づ
   くように位置し、この一組のガイドに対応する一組のロ
   ッドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って
   前記ｘ軸に近づくように位置することを特徴とする請求
   項１または２記載の工作機械。
4. 【請求項４】 前記基台を平面視したときの前記基台の
   面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ
   軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ
   軸とした場合において、 前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離
   れるに従って前記ｘ軸に近づくように位置することを特
   徴とする請求項１または２記載の工作機械。
5. 【請求項５】 前記一組のガイドに対応する２本一組の
   ロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の
   対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの
   他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプ
   レートの面中心を中心とした異なる径の円周上にそれぞ
   れ位置すること特徴とする請求項１または２記載の工作
   機械。
6. 【請求項６】 前記一組のガイドに対応する２本一組の
   ロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の
   対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの
   他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプ
   レートの面中心軸方向の異なる位置に設けられること特
   徴とする請求項１または２記載の工作機械。
7. 【請求項７】 前記一組のガイドを構成する２本のガイ
   ドは、前記基台の面中心軸方向に互いに変位して位置す
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載
   の工作機械。