JP2021053767A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】リンクの変形を抑制し、ツールの位置決め精度を向上させることができる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械は、ツールを支持する第一支持盤と、該第一支持盤に回転可能に一端が連結した複数の第一リンクと、該第一リンクの他端が回転可能に連結し、前記第一支持盤に交差する方向に移動可能な移動部と、前記第一支持盤に対して前記移動部が移動する方向に間隔を空けて対向し、前記ツールを支持する第二支持盤と、該第二支持盤に回転可能に一端が連結した前記第一リンクに平行な第二リンクとを備える。【選択図】図１

Description

本技術は、平行リンク機構を有し、エンドエフェクタの移動を行う工作機械に関する。

従来、平行リンク機構は、平面視三角形状のプレートと、該プレートの各辺部に、一端部が回転可能に連結した平行な二つのアーム（リンク）と、各アームの他端部に回転可能に連結した移動部材とを備える。プレートはツールを保持する。移動部材はプレートに交差する方向に移動し、プレート及びツールは所望の方向に移動する。

特開平１１−１０４９８７号公報

プレートに平行な方向の切削力がツールに作用した場合、プレートが変形し、ツールの位置が目標位置から偏倚したり、加工時のビビリ振動が大きくなるおそれがある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、プレートの変形を抑制し、加工精度や加工能力を向上させた工作機械を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、エンドエフェクタを支持し且つエンドエフェクタの一端が貫通する第一支持盤と、該第一支持盤に回転可能に一端が連結した複数の第一リンクと、該第一リンクの他端が回転可能に連結し、前記第一支持盤に交差する方向に移動可能な移動部と、前記第一支持盤に対して前記移動部が移動する方向に間隔を空けて対向し、前記エンドエフェクタの他端部が貫通する第二支持盤と、前記第一支持盤と前記第二支持盤を連結する連結部と、該第二支持盤に回転可能に一端が連結した前記第一リンクに平行な第二リンクとを備える。

本開示の一実施形態においては、第一支持盤から離れた位置に第二支持盤を設け、第二支持盤に第二リンクを設けることによって、工作機械の剛性が向上する。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記第一支持盤及び第二支持盤の間の間隔は、前記第一支持盤よりも下方に突出した前記エンドエフェクタの部分の距離以上である。

本開示の一実施形態においては、第一支持盤及び第二支持盤の間の間隔を、エンドエフェクタの突出部分の寸法以上に設定することによって、工作機械の剛性は、より一層向上する。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記第二リンクの他端は前記移動部に回転可能に連結する。

本開示の一実施形態においては、第一リンク及び第二リンクは同じ移動部に連結する。そのため、第一リンク及び第二リンクが異なるリンクに連結する場合に比べて、製造費用を削減することができる。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記第二リンクが前記第二支持盤に向かう力を付与する付与部を備える。

本開示の一実施形態においては、付与部によって、第二リンクに予圧を与える。予圧によって、剛性は向上する。また部品間の隙間は最小になり、振動を吸収するので、エンドエフェクタの位置決め精度は向上する。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記第二支持盤は、前記第一支持盤よりも前記移動部側又は前記移動部の反対側に配置してある。

本開示の一実施形態においては、第二支持盤及び第二リンクは、移動部側又は移動部の反対側に配置してある。いずれに配置しても、工作機械の剛性の向上を実現できる。

本開示の一実施形態に係る工作機械にあっては、第一支持盤から離れた位置に第二支持盤を設け、第二支持盤に第二リンクを設けることによって、工作機械の剛性は向上し、リンクの変形を抑制できる。故にエンドエフェクタの位置決め精度は向上する。

実施の形態１に係る工作機械の略示斜視図である。 工作機械の略示正面図である。 工作機械の略示平面図である。 図２に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした略示断面図である。 第一支持盤、第二支持盤及び連結筒８付近の構成を示す部分拡大縦断面図である。 一つの移動部が他の二つの移動部よりも低い位置にある場合における工作機械の略示断面図である。 一つの移動部が他の二つの移動部よりも低い位置にある場合における工作機械の略示平面図である。 実施の形態２に係る工作機械の略示斜視図である。 工作機械の略示平面図である。 実施の形態３に係る工作機械の略示斜視図である。 エンドエフェクタを変更した工作機械の略示斜視図である。 エンドエフェクタを変更した工作機械の略示斜視図である。 実施の形態４に係る第一支持盤、第二支持盤及びエンドエフェクタ付近の構成を示す部分拡大縦断面図である。

（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る工作機械１を示す図面に基づいて説明する。図１は、工作機械１の略示斜視図、図２は、工作機械１の略示正面図、図３は、工作機械１の略示平面図、図４は、図２に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした略示断面図である。以下の説明では、図に示す上下前後左右を使用する。

工作機械１は平面視矩形の基台２を備える。基台２上面に、基台２上面に平行な複数の補強筒２ａが形成してある。基台２上面中央部の補強筒２ａに保持台３が設けてある。保持台３は偏平な円柱状をなし、上下方向を軸方向として配置してある。保持台３上面は、例えばワークを保持する。

保持台３の周囲に三つの立柱４が設けてある。立柱４は補強筒２ａから上側に延びる。三つの立柱４は平面視にて、約１２０度の位相間隔を空けて配置してある。各立柱４の保持台３側の側面に軌道５が設けてある。軌道５は上下方向に延びる。

該軌道５に移動部６が設けてある。軌道５には駆動源が設けてあり、例えばボールねじ機構が設けてある。駆動源の駆動によって、移動部６は軌道５に沿って上下方向に移動可能である。即ち、移動部６は後述する第一支持盤１０に交差する方向に移動可能である。移動部６の保持台３側の側面に、後述する第一リンク１１及び第二リンク２１を取り付ける取付部が設けてある。取付部は例えば穴又は凸部である。

保持台３の上側に第一支持盤１０が配置してある。第一支持盤１０は平面視三角形状をなし、保持台３上面に略平行である。第一支持盤１０の三つの辺部は三つの立柱４にそれぞれ対向する。即ち、三つの辺部は三つの移動部６にそれぞれ対応する。各辺部と各移動部６とは、平行な二つの第一リンク１１によって連結する。第一リンク１１は棒状をなす。二つの第一リンク１１の一端部は辺部の両端部に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。二つの第一リンク１１の他端部は移動部６に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。継手７は、例えば自在継手である。

第一支持盤１０は上側及び下側に突出したエンドエフェクタ３０を保持する。エンドエフェクタ３０は端部にツール３０ａを把持する。

図５は、第一支持盤１０、第二支持盤２０及び連結筒８付近の構成を示す部分拡大縦断面図である。第二支持盤２０が第一支持盤１０の上側（移動部６側）に配置してあり、第一支持盤１０と第二支持盤２０の間に、上下方向を軸方向とした連結筒８（連結部）が設けてある。連結筒８は第一支持盤１０と第二支持盤２０を連結する。第一支持盤１０及び第二支持盤２０は連結筒８を一体化する。

エンドエフェクタ３０の上部は連結筒９の内側に挿入してあり、第二支持盤２０を貫通する。第一支持盤１０と第二支持盤２０との間の上下離隔距離は、例えば、エンドエフェクタ３０の第一支持盤１０よりも下方に突出した部分の距離以上且つエンドエフェクト３０全長より小さい。第二支持盤２０は平面視三角形状をなし、第一支持盤１０に略平行である。第二支持盤２０の三つの辺部は三つの立柱４にそれぞれ対向する。即ち、三つの辺部は三つの移動部６にそれぞれ対応する。各辺部と各移動部６とは、平行な二つの第二リンク２１によって連結する。第二リンク２１は棒状をなす。二つの第二リンク２１の一端部は辺部の両端部に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。二つの第二リンク２１の他端部は移動部６に、回転可能な継手７を介してそれぞれ連結する。継手７は、例えば自在継手である。

連結筒８は平面視六角形状をなし、連結筒８上端部の六つの辺部の内、周方向に一つ飛ばしで隣り合う三つの辺部が第二支持盤２０の三つの辺部に連結する。連結筒８下端部の六つの辺部の内、周方向に一つ飛ばしで隣り合う三つの辺部が第一支持盤１０の三つの辺部に連結する。

図１〜図４に示す如く、三つの移動部６が同じ高さ位置にある場合、エンドエフェクタ３０は保持台３の中央略直上に位置する。

図６は、一つの移動部６が他の二つの移動部６よりも低い位置にある場合における工作機械１の略示断面図、図７は、一つの移動部６が他の二つの移動部６よりも低い位置にある場合における工作機械１の略示平面図である。図６の切断位置は、図４の切断位置と同じである。

図６及び図７に示す如く、二つの移動部６が同じ上下位置にあり、他の一つの移動部６が前記二つの移動部６よりも下方に移動する場合、エンドエフェクタ３０は、上下位置を変更すること無く、下方に移動する移動部６の反対側に向けて、水平方向に移動する。

二つの移動部６が同じ上下位置にあり、他の一つの移動部６が二つの移動部６よりも上方に移動する場合、エンドエフェクタ３０は、上下位置を変更すること無く、上方に移動する移動部６に向けて、水平方向に移動する。三つの移動部６の上下位置がそれぞれ異なる場合、エンドエフェクタ３０は、上下位置を変更すること無く、角度を変更する。三つの移動部６が同じ距離上下方向に移動した場合、エンドエフェクタ３０は上下方向に移動する。これらの移動を組み合わせて、工作機械１はエンドエフェクタ３０を所望の上下前後左右位置に位置決めする。

エンドエフェクタ３０は主軸であり、駆動源であるモータを備える。所望の位置に位置決めした主軸はモータの駆動によって回転し、主軸に装着したツール３０ａは保持台３に保持したワークを加工する。

図２及び図４に示す如く、水平方向（前後又は左右方向）から視認した場合、第一リンク１１、第二リンク２１、連結筒８の側面部、及び移動部６は平行四辺形状を形成する。

例えばワークの加工時に、水平方向の力がエンドエフェクタ３０に作用した場合、エンドエフェクタ３０にモーメントが作用し、第一リンク１１及び第二リンク２１が変形するおそれがある。しかし、上述の平行四辺形状を形成する構造は高い剛性を有し、第一リンク１１及び第二リンク２１は容易に変形しない。

実施の形態１に係る工作機械１は、第一支持盤１０から離れた位置に第二支持盤２０を設け、第二支持盤２０に第二リンク２１を設けることによって、工作機械１の剛性は向上し、第一リンク１１及び第二リンク２１の変形を抑制することができる。故にエンドエフェクタ３０の位置決め精度は向上する。

第一支持盤１０と第二支持盤２０との間の上下離隔距離を、エンドエフェクタ３０の第一支持盤１０よりも下方に突出した部分の距離以上に設定することによって、工作機械１の剛性は、より一層向上する。

第一リンク１１及び第二リンク２１は同じ移動部６に連結する。そのため、第一リンク１１及び第二リンク２１が異なる移動部に連結する場合に比べて、製造費用を削減することができる。第二リンク２１は平面視及び側面視共に第一リンク１１に平行に配置されている。

（実施の形態２）
以下本発明を、実施の形態２に係る工作機械１を示す図面に基づいて説明する。実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図８は、工作機械１の略示斜視図、図９は、工作機械１の略示平面図である。

図８及び図９に示す如く、三つの第二リンク２１の一端部が、第二支持盤２０の三つの辺部にそれぞれ連結する。第二リンク２１の一端部は、前記辺部の中央部に連結する。また、三つの第二リンク２１の他端部が三つの移動部６にそれぞれ連結する。即ち、前記辺部と移動部６の間に単数の第二リンク２１が設けてある。実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、水平方向から視認した場合、第一リンク１１、第二リンク２１、連結筒８の側面部、及び移動部６は平行四辺形状を形成し、実施の形態１と同様な作用効果を奏する。

（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る工作機械１を示す図面に基づいて説明する。実施の形態４に係る構成の内、実施の形態１又は２と同様な構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１０は、工作機械１の略示斜視図である。

各第二リンク２１は、第二支持盤２０に向かう力を付与する付与部２２を備える。付与部２２は、例えば、ばね、オイルダンパ又はガスダンパを有し、第二リンク２１に予圧を与える。そのため、工作機械１の剛性は向上する。また部品間の隙間は最小になり、振動を吸収するので、エンドエフェクタの位置決め精度は向上する。

付与部２２は、以下のように構成してもよい。移動部６に、第二リンク２１上端の位置を調整する調整機構を設け、該調整機構の操作によって、第二リンク２１に力を付与してもよい。調整機構は、例えばねじの回転によって操作可能なカム機構を有し、前記ねじの回転によって、第二リンク２１上端の位置を調整し、第二リンク２１に圧縮力を作用させる。なお実施の形態１と同様に、工作機械１に六つの第二リンク２１を設け、各第二リンク２１に付与部２２を設けてもよい。

エンドエフェクタ３０は主軸以外でもよい。図１１及び図１２は、エンドエフェクタ３０を変更した工作機械１の略示斜視図である。図１１に示す如く、エンドエフェクタ３０は物体を把持するハンドでもよく、図１２に示す如く、エンドエフェクタ３０は物体を研磨するポリッシャーでもよい。

（実施の形態４）
以下本発明を実施の形態４に係る工作機械１を示す図面に基づいて説明する。実施の形態４に係る構成の内、実施の形態１〜３と同様な構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１３は、第一支持盤１０、第二支持盤２０及びエンドエフェクタ３０付近の構成を示す部分拡大縦断面図である。実施の形態４は連結筒８を備えない。エンドエフェクタ３０の上下方向中途部は水平方向外向きに張り出す。水平方向は左右方向及び前後方向に対応する。エンドエフェクタ３０の張り出し部分の上端部に第二支持盤２０が取り付けてあり、前記張り出し部分の下端部に第一支持盤１０が取り付けてある。即ち、エンドエフェクタ３０は第一支持盤１０と第二支持盤２０を連結する連結部を構成する。

６ 移動部
１０ 第一支持盤
１１ 第一リンク
２０ 第二支持盤
２１ 第二リンク
２２ 付与部
３０ エンドエフェクタ

Claims (4)

1. エンドエフェクタを支持し且つエンドエフェクタの一端が貫通する第一支持盤と、
   該第一支持盤に回転可能に一端が連結した複数の第一リンクと、
   該第一リンクの他端が回転可能に連結し、前記第一支持盤に交差する方向に移動可能な移動部と、
   前記第一支持盤に対して前記移動部が移動する方向に間隔を空けて対向し、前記エンドエフェクタの他端部が貫通する第二支持盤と、
   前記第一支持盤と前記第二支持盤を連結する連結部と、
   該第二支持盤に回転可能に一端が連結した前記第一リンクに平行な第二リンクと
   を備える
   工作機械。
2. 前記第一支持盤及び第二支持盤の間の間隔は、前記第一支持盤よりも下方に突出した前記エンドエフェクタの部分の距離以上である
   請求項１に記載の工作機械。
3. 前記第二リンクの他端は前記移動部に回転可能に連結する
   請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記第二リンクが前記第二支持盤に向かう力を付与する付与部を備える
   請求項１から３のいずれか一つに記載の工作機械。

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