JP3457120B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業物と被作業物
とを相対的に位置決めして前記被作業物に作業を施す作
業機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、被作業物であるワークに対し
孔明け加工等の作業を施すために、種々の工作機械（作
業機械）が使用されている。例えば、図２４に示すよう
に、従来の工作機械１は、矢印Ａ方向（鉛直方向）に進
退自在な主軸２を備えており、この主軸２には、工具と
して、例えば、ドリル４が装着されている。一方、ワー
クＷは、基台５上に位置決め載置されており、このワー
クＷには複数の加工部位６ａ〜６ｎが設定されている。

【０００３】このように構成される従来の工作機械１で
は、主軸２がドリル４と一体的に回転しながら下方向に
移動することにより、基台５上のワークＷの一の加工部
位６ａに孔明け加工が施される。次いで、主軸２が上昇
してドリル４をワークＷから離脱させた後、この主軸２
が、矢印Ｂ方向や矢印Ｃ方向に所定量だけ移動した後、
前記主軸２が下降して他の加工部位６ｂ〜６ｎに孔明け
作業が施される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の工作
機械１では、ワークＷの加工部位６ａ〜６ｎに順次孔明
け加工を行う際、この工作機械１全体を矢印Ｂ方向およ
び矢印Ｃ方向に平行移動させる必要がある。しかしなが
ら、工作機械１は、重量物であるために、その重心移動
に伴って相当に大きなイナーシャが発生してしまう。こ
のため、工作機械１を平行移動させるには、高出力の駆
動機構を用いなければならず、しかも前記工作機械１を
高速位置決めすることができない。さらに、加工部位６
ａ〜６ｎが種々の方向に傾斜する斜め孔であると、ワー
クＷと工作機械１との位置決め作業が相当に煩雑なもの
となる。これにより、ワークＷに対する加工作業の効率
化が容易に遂行されないという問題が指摘されている。

【０００５】また、レーザビームの照射により孔明け、
切断または溶接等の加工を行うレーザ加工装置や、ウォ
ータジェットにより種々の加工を行うウォータジェット
加工装置等においても、上記と同様の問題が発生してい
る。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、作業物と被作業物との相対的な位置決め作業を小
さな駆動力で迅速に遂行することができ、小型化に適す
るとともに、作業の高速化が容易に遂行可能な作業機械
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、作業物が装着された第１部材と被作業
物が装着された第２部材とを、それぞれ個別に旋回させ
ることにより、前記作業物と前記被作業物との相対的な
位置決めが容易かつ迅速に遂行される。

【０００８】すなわち、図１Ａに示すように、第１およ
び第２部材Ｍ１、Ｍ２を、二点Ｐ１、Ｐ２間を結ぶ直線
Ｎに直交しかつそれぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る第１およ
び第２軸Ｊ１、Ｊ２の回りに同一方向に同一角度θａ°
ずつ旋回させる。これにより、第１部材Ｍ１に向かう第
２部材Ｍ２の作用線Ｓ１は、点Ｐ１から距離ａ′だけ離
間した位置に直角に指向する。

【０００９】一方、図１Ｂに示すように、第１および第
２部材Ｍ１、Ｍ２を、第１および第２軸Ｊ１、Ｊ２の回
りにかつ異なる方向にそれぞれ任意の角度θｂ°、θｃ
°ずつ旋回させる。このため、第１部材Ｍ１に向かう第
２部材Ｍ２の作用線Ｓ２は、点Ｐ１から任意の距離ａ
１′だけ離間した位置に任意の角度θｄ°だけ傾斜して
指向する。

【００１０】従って、第１および第２部材Ｍ１、Ｍ２
を、個別に任意の方向にかつ任意の角度ずつ旋回させる
だけで、この第１および第２部材Ｍ１、Ｍ２に装着され
た図示しない作業物と被作業物との相対的な位置決め
が、迅速に遂行される。

【００１１】その際、それぞれの点Ｐ１、Ｐ２を、作業
物が装着された状態の第１部材Ｍ１の重心点付近と、被
作業物が装着された状態の第２部材Ｍ２の重心点付近と
に設定する。これにより、第１および第２部材Ｍ１、Ｍ
２が旋回される際、重心の移動を回避することが可能に
なり、重心移動に伴うイナーシャの発生がなく、駆動力
の小さな駆動機構を用いて高速位置決めが可能になって
作業の効率化が図られる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１の実施形態
に係る工作機械（作業機械）１０の斜視図である。工作
機械１０は、作業物である主軸１１が装着されるととも
に、この主軸１１の軸方向（Ｚ軸方向）が面方向（矢印
Ｂ方向および矢印Ｃ方向）に直交する第１面板（第１部
材）１２と、被作業物であるワークＷが固着される第２
面板（第２部材）１４と、この第１および第２面板１
２、１４をそれぞれ前記面方向に平行しかつ互いに直交
する二軸方向であるＸ１軸（第１軸）、Ｘ２軸（第２
軸）の回りおよびＹ１軸（第３軸）、Ｙ２軸（第４軸）
の回りに傾動自在に支持する第１乃至第４支持機構１６
ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂと、前記第１および第２面
板１２、１４を、それぞれＸ１軸の回り、Ｘ２軸の回
り、Ｙ１軸の回りおよびＹ２軸の回りに個別に傾動可能
な第１乃至第４駆動機構２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２
ｂとを備える。

【００１５】図２〜図４に示すように、第１および第２
支持機構１６ａ、１６ｂは、単一の基台２４を備える。
第３および第４支持機構１８ａ、１８ｂは、基台２４に
Ｘ１軸の回りおよびＸ２軸の回りに傾動自在に軸支され
るとともに、第１および第２面板１２、１４をＹ１軸の
回りおよびＹ２軸の回りに傾動自在に軸支する第１およ
び第２枠体２６、２８を備える。

【００１６】第１駆動機構２０ａは、基台２４の上部側
に固着される第１Ｘ軸モータ３０と、この第１Ｘ軸モー
タ３０に対向して前記基台２４の上部側に設けられる第
１支軸３２を備え、第３駆動機構２２ａは、第１枠体２
６の矢印Ｂ方向一端部に固着される第１Ｙ軸モータ３４
と、この第１Ｙ軸モータ３４に対向して前記第１枠体２
６に設けられる第２支軸３６とを備える。第１Ｘ軸モー
タ３０の回転軸３０ａと第１支軸３２とが第１枠体２６
に軸着される一方、第１Ｙ軸モータ３４の回転軸３４ａ
と第２支軸３６とが第１面板１２に軸着される。

【００１７】第１面板１２は、第１枠体２６の矩形状開
口部３８内にＹ１軸の回りに傾動自在に収容されるとと
もに、この第１面板１２には、主軸１１をワーク切込方
向に移動させるためのＺ軸駆動機構４０が設けられる。
Ｚ軸駆動機構４０は、第１面板１２に矢印Ａ方向に指向
して固設されたベース４２を備え、このベース４２の端
部にＺ軸モータ４４が装着される。Ｚ軸モータ４４の回
転軸（図示せず）にボールねじ４６が連結され、このボ
ールねじ４６は、矢印Ａ方向に延在して本体部４８に設
けられたナット部５０に螺合するとともに、この本体部
４８は、ベース４２に固設された一対のレール５２にガ
イドされる。

【００１８】第１面板１２には、本体部４８の形状に対
応する開口部５４が形成されており、この本体部４８が
前記開口部５４を介して昇降自在である。本体部４８に
主軸１１が回転自在に装着され、この主軸１１に工具
（例えば、ドリル）５６が取り付けられている。本体部
４８およびＺ軸駆動機構４０を有する設備全体は、その
重心点が第１面板１２の回転中心、すなわち、Ｘ１軸と
Ｙ１軸との交点位置（点Ｐ１）に対応して設定されてい
る。

【００１９】第２駆動機構２０ｂは、前述した第１駆動
機構２０ａと同様に構成されており、基台２４の下部側
に固着される第２Ｘ軸モータ６０と、この第２Ｘ軸モー
タ６０に対向して前記基台２４の下部側に設けられる第
３支軸６２とを備える。第４駆動機構２２ｂは、第３駆
動機構２２ａと同様に構成され、第２枠体２８の矢印Ｂ
方向一端部に固着される第２Ｙ軸モータ６４と、この第
２Ｙ軸モータ６４に対向して前記第２枠体２８に設けら
れる第４支軸６６とを備える。

【００２０】第２Ｘ軸モータ６０の回転軸６０ａと第３
支軸６２とが第２枠体２８に軸着される一方、第２Ｙ軸
モータ６４の回転軸６４ａと第４支軸６６とが第２面板
１４に軸着される。第２面板１４は、第２枠体２８の矩
形状開口部６８内にＹ２軸の回りに傾動自在に収容され
るとともに、この第２面板１４上には、前記第２面板１
４の回転中心、すなわち、Ｘ２軸とＹ２軸との交点位置
（点Ｐ２）に対応して重心点を配してワークＷが載置さ
れている。

【００２１】図３に示すように、第１および第２面板１
２、１４は、二点Ｐ１、Ｐ２間を結ぶ直線に交差しかつ
それぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る回転軸３０ａ（Ｘ１
軸）、６０ａ（Ｘ２軸）の回りに個別に旋回自在であ
り、図４に示すように、回転軸３４ａ（Ｙ１軸）、６４
ａ（Ｙ２軸）の回りにも個別に旋回可能である。

【００２２】このように構成される第１の実施形態に係
る工作機械１０の動作について、以下に説明する。

【００２３】先ず、図２に示すように、第１および第２
面板１２、１４が水平方向に配置された状態で、主軸１
１の駆動作用下に工具５６が回転されながらＺ軸駆動機
構４０が駆動される。このため、Ｚ軸モータ４４を介し
てボールねじ４６が回転され、このボールねじ４６に係
合するナット部５０と一体的に本体部４８がレール５２
の案内作用下に鉛直下方向に移動し、前記回転している
工具５６により第２面板１４上のワークＷの所定の位置
に孔明け加工が施される。

【００２４】工具５６により所定の位置に孔明け加工が
行われた後、Ｚ軸モータ４４が逆方向に駆動されて本体
部４８を介し主軸１１が上方に移動され、さらにこの工
具５６とワークＷの相対位置が変更される。

【００２５】例えば、ワークＷにおける次の加工位置を
矢印Ｂ方向にかつ平行に変更する際には、第１駆動機構
２０ａを構成する第１Ｘ軸モータ３０が駆動され、回転
軸３０ａを介して第１枠体２６をＸ１軸の回りに所定角
度θ°だけ傾動させる（図３参照）。同様に、第２駆動
機構２０ｂを構成する第２Ｘ軸モータ６０が駆動され、
回転軸６０ａを介して第２枠体２８をＸ２軸の回りに所
定角度θ°だけ傾動させる。これにより、第１および第
２面板１２、１４は、第１および第２枠体２６、２８と
一体的に同一方向に同一角度θ°だけ傾動する。

【００２６】ここで、図３に示すように、第１Ｘ軸モー
タ３０の軸心（点Ｐ１）と第２Ｘ軸モータ６０の軸心
（点Ｐ２）との距離をＬとすると、ワークＷ上における
工具５６による加工位置の矢印Ｂ方向に対する変位量Ｈ
は、Ｈ＝Ｌ・ｓｉｎθの関係を有する。従って、前記軸
心間距離Ｌの値を予め設定するとともに、第１および第
２面板１２、１４の傾動角度θ°を種々選択することに
より、ワークＷ上における加工位置同士の距離を種々設
定することができる。

【００２７】一方、ワークＷ上の加工位置を矢印Ｃ方向
にかつ平行に変更する際には、第３および第４駆動機構
２２ａ、２２ｂを構成する第１および第２Ｙ軸モータ３
４、６４の駆動作用下に、第１および第２面板１２、１
４を第１および第２枠体２６、２８に対してＹ１軸の回
りおよびＹ２軸の回りに所定の角度だけ傾動させればよ
い（図４参照）。

【００２８】さらにまた、図５に示すように、ワークＷ
に対し、中心位置Ｏから矢印Ｂ方向に距離ａだけ離間し
かつ鉛直方向（Ｖ方向）から角度θ１°だけ傾斜すると
ともに、矢印Ｃ方向に距離ｂだけ離間しかつ鉛直方向か
ら角度θ２°だけ傾斜する斜め孔Ｋを加工する際には、
以下の手順により主軸１１とワークＷとの相対的な位置
決め作業が行われる。なお、図５中、距離ｄは、第２面
板１４の傾動中心（Ｙ２軸）からワークＷの加工面まで
の寸法を示している。

【００２９】すなわち、先ず、図６に示すように、第１
面板１２を水平姿勢に維持したまま（α１＝０°）、第
２面板１４が角度β１（＝θ１°）だけ水平方向から下
方に傾動され、斜め孔Ｋが鉛直方向に指向した姿勢を考
慮する。

【００３０】ここで、ワークＷの中心位置Ｏから斜め孔
Ｋの軸心まで水平方向に離間する距離ａ′は、ａ′＝
（ａ＋ｄｔａｎθ１）ｃｏｓθ１となる。従って、第１
面板１２の傾動角度α１は、 α１＝ｓｉｎ^-1（ａ＋ｄｔａｎθ１）ｃｏｓθ１／Ｌ …（１） となる一方、第２面板１４の傾動角度β１は、 β１＝θ１−ｓｉｎ^-1（ａ＋ｄｔａｎθ１）ｃｏｓθ１／Ｌ …（２） となる（図７参照）。そして、第１および第２駆動機構
２０ａ、２０ｂの作用下に、第１および第２面板１２、
１４が、上記の傾動角度α１、β１ずつ傾動されること
により、主軸１１とワークＷとの矢印Ｂ方向に対する相
対的な位置決めが行われることになる。

【００３１】次いで、図８に示すように、第１面板１２
を水平姿勢に維持したまま（α２＝０°）、第２面板１
４が角度β２（＝θ２°）だけ水平方向から上方に傾動
され、斜め孔Ｋが鉛直方向に指向した姿勢を考慮する。

【００３２】ここで、ワークＷの中心位置Ｏから斜め孔
Ｋの軸心まで水平方向に離間する距離ｂ′は、ｂ′＝
（ｂ−ｄｔａｎθ２）ｃｏｓθ２となる。従って、第１
面板１２の傾動角度α２は、 α２＝ｓｉｎ^-1（ｂ−ｄｔａｎθ２）ｃｏｓθ２／Ｌ …（３） となる一方、第２面板１４の傾動角度β２は、 β２＝θ２＋ｓｉｎ^-1（ｂ−ｄｔａｎθ）ｃｏｓθ２／Ｌ …（４） となる（図９参照）。そして、第３および第４駆動機構
２２ａ、２２ｂの作用下に、第１および第２面板１２、
１４が、上記の傾動角度α２、β２ずつ傾動されること
により、主軸１１とワークＷとの矢印Ｃ方向に対する相
対的な位置決めが行われることになる。

【００３３】この場合、第１の実施形態では、主軸１１
および本体部４８を有する設備全体の重心位置が、第１
面板１２の回転中心（点Ｐ１）に対応して設定される一
方、ワークＷが第２面板１４の回転中心（点Ｐ２）に重
心が位置するように載置されている。そして、工具５６
によるワークＷ上の加工位置を移動させる際には、第１
乃至第４駆動機構２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂが駆
動制御され、第１および第２面板１２、１４が個別に２
次元的および３次元的に回転される。

【００３４】これにより、本体部４８を矢印Ｂ方向およ
び矢印Ｃ方向に平行移動させる従来の構成とは異なり、
重心移動に伴うイナーシャが発生することがなく、極め
て小さな駆動力で工具５６とワークＷとの相対位置決め
作業が確実に遂行される。従って、第１乃至第４駆動機
構２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂを一挙に小型化する
ことができるとともに、工具５６とワークＷの位置決め
作業を高速化することが可能になる。

【００３５】さらに、第１面板１２と第２面板１４と
は、それぞれ異なる角度で個別に傾動することができ
る。このため、ワークＷの加工部位が種々の異なる方向
に指向していても、これらの加工部位を効率的かつ高速
に加工することが可能になるという効果が得られる。

【００３６】なお、第１の実施形態では、第１および第
２面板１２、１４をそれぞれＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよ
びＹ１軸、Ｙ２軸の回りに個別に傾動可能に構成してい
るが、例えば、この第１および第２面板１２、１４をそ
れぞれＸ１軸の回りおよびＸ２軸の回りにのみ傾動自在
に構成することも可能である。

【００３７】次に、第２の実施形態に係る工作機械１０
０について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。
なお、第１の実施形態に係る工作機械１０と同一の構成
要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。

【００３８】この工作機械１００は、第１乃至第４駆動
機構２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂに代替して第１お
よび第２傾動機構１０２、１０４を備えている。第１傾
動機構１０２は、第１ボールねじ手段１０５と第２ボー
ルねじ手段１０６とを有し、この第１および第２ボール
ねじ手段１０５、１０６が、基台２４に対し取付部材１
０８、１１０を介して水平方向および鉛直方向に揺動自
在に支持される。

【００３９】第１ボールねじ手段１０５は、取付部材１
０８に保持されるケーシング１１２を備え、このケーシ
ング１１２内にモータ１１４が収容される。図１２に示
すように、モータ１１４の回転軸１１４ａに回転筒体１
１６が連結されるとともに、この回転筒体１１６がケー
シング１１２内にベアリング１１８を介して回転自在に
支持される。回転筒体１１６内にナット部１２０が固着
され、このナット部１２０に嵌合するボールねじ１２２
の端部は、第１面板１２の底部に下方に向かって膨出形
成されたボールジョイント１２４に連結される。第１面
板１２が水平姿勢に維持される際、第１ボールねじ手段
１０５が矢印Ｂ方向に延在する一方、第２ボールねじ手
段１０６が矢印Ｃ方向に延在する。

【００４０】なお、第２ボールねじ手段１０６は、第１
ボールねじ手段１０５と同様に構成されており、同一の
構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は
省略する。

【００４１】第２面板１４に連結される第２傾動機構１
０４は、第３および第４ボールねじ手段１２６、１２８
を備える。この第３および第４ボールねじ手段１２６、
１２８は、第１および第２ボールねじ手段１０５、１０
６と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の
参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００４２】このように構成される工作機械１００で
は、第１傾動機構１０２を構成する第１ボールねじ手段
１０５が駆動され、図１２に示すように、モータ１１４
の回転作用下に回転軸１１４ａと一体的に回転筒体１１
６が回転する。このため、回転筒体１１６内に固着され
ているナット部１２０が回転し、これに嵌合するボール
ねじ１２２が前記ナット部１２０に対し進退変位する。

【００４３】ここで、例えば、図１１に示すように、ボ
ールねじ１２２がケーシング１１２から進出すると、ボ
ールジョイント１２４を介して第１面板１２がＸ１軸の
回りに傾動する。その際、第２ボールねじ手段１０６
は、ボールジョイント１２４の移動に伴って矢印方向に
旋回するとともに、ボールねじ１２２が矢印方向に進出
される。これにより、第１面板１２は、第１支持機構１
６ａを構成する第１支軸３２を支点にしてＸ１軸の回り
に傾動し、主軸１１に装着されている工具５６がＸ１軸
の回りに傾動する。

【００４４】従って、第２の実施形態では、第１および
第２傾動機構１０２、１０４が駆動制御されることによ
り、第１および第２面板１２、１４が、個別に２次元的
および３次元的に位置調整される。これによって、工具
５６とワークＷの加工部位とが、種々の位置に対応して
容易かつ迅速に位置決めされ、第１の実施形態と同様の
効果が得られる。

【００４５】次に、第３の実施形態に係る工作機械２０
０について、以下に説明する。

【００４６】図１３〜図１５に示すように、工作機械２
００は、主軸２０２を装着する第１取付部材（第１部
材）２０４と、ワークＷが固着される第２取付部材（第
２部材）２０６と、この第１および第２取付部材２０
４、２０６をそれぞれ互いに直交する二軸方向であるＺ
１軸、Ｚ２軸の回りおよびＸ１軸、Ｘ２軸の回りに回転
および傾動自在に支持する第１乃至第４支持機構２０８
ａ、２０８ｂ、２１０ａ、２１０ｂと、前記第１および
第２取付部材２０４、２０６をそれぞれＺ１軸の回り、
Ｚ２軸の回り、Ｘ１軸の回りおよびＸ２軸の回りに個別
に回転および傾動可能な第１乃至第４駆動機構２１２
ａ、２１２ｂ、２１４ａ、２１４ｂとを備える。

【００４７】第１および第２支持機構２０８ａ、２０８
ｂは、単一の基台２１６を備え、第３および第４支持機
構２１０ａ、２１０ｂは、この基台２１６上にＺ１軸の
回りおよびＺ２軸の回りに回転自在に軸支される第１お
よび第２回転台２１８、２２０を備える。

【００４８】図１４に示すように、第１駆動機構２１２
ａは、基台２１６の内部上方側に配置された第１Ｚ軸モ
ータ２２１を備え、この第１Ｚ軸モータ２２１を構成す
る回転筒体２２２に第１回転台２１８が固着されるとと
もに、この第１回転台２１８と前記基台２１６との間に
ベアリング２２４が介装される。第２駆動機構２１２ｂ
は、第２Ｚ軸モータ２２６を備えており、上記第１駆動
機構２１２ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。

【００４９】図１３および図１５に示すように、第３駆
動機構２１４ａは、第１回転台２１８の上部にＸ１軸方
向に指向して固着される第１Ｘ軸モータ２２８を備え、
この第１Ｘ軸モータ２２８を構成する回転筒体２３０が
第１取付部材２０４の一方の側部に固定される。回転筒
体２３０は、ベアリング２３６を介して第１回転台２１
８に回転自在に支持される。第１取付部材２０４の他方
の側部には、第１支軸２３２が固着され、この第１支軸
２３２が第１回転台２１８に回転自在に支持される。

【００５０】第４駆動機構２１４ｂは、第２回転台２２
０の上部側に装着される第２Ｘ軸モータ２３８を備えて
おり、上記第３駆動機構２１４ａと同一の構成要素には
同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００５１】第１取付部材２０４は、略円筒状を有する
円筒部２４０を有し、図１４に示すように、この円筒部
２４０の上部に主軸２０２をワーク切り込み方向（矢印
Ｄ方向）に移動させるための駆動モータ２４２が設けら
れる。駆動モータ２４２の回転軸２４４には、ボールね
じ２４６が連結されており、このボールねじ２４６に螺
合するナット部材２４８が本体部２５０の一端側に保持
されている。本体部２５０は、円筒部２４０内に摺動自
在に嵌合しており、この本体部２５０に主軸２０２が回
転自在に装着され、この主軸２０２に工具２５２が取り
付けられている。

【００５２】このように構成される第３の実施形態に係
る工作機械２００では、第１および第２取付部材２０
４、２０６が、図１４に示すように、二点Ｐ１、Ｐ２間
を結ぶ直線に交差しかつそれぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る
Ｚ１軸、Ｚ２軸の回りに第１および第２駆動機構２１２
ａ、２１２ｂを介して個別に回転自在であり、図１５に
示すように、第３および第４駆動機構２１４ａ、２１４
ｂを介してＸ１軸、Ｘ２軸の回りも個別に旋回自在であ
る。

【００５３】従って、工作機械２００は、第１の実施形
態に係る工作機構１０と基本的には同様の構成を有して
おり、この工作機械２００の動作について、以下に概略
的に説明する。

【００５４】先ず、図１４および図１５に示すように、
第１取付部材２０４が水平姿勢に配置されるとともに、
第２取付部材２０６が鉛直姿勢に配置された状態で、駆
動モータ２４２が駆動される。このため、駆動モータ２
４２の回転軸２４４に連結されるボールねじ２４６が回
転し、このボールねじ２４６に螺合するナット部材２４
８と一体的に本体部２５０がワークＷ側に移動する。本
体部２５０には、主軸２０２が回転自在に装着されてお
り、この主軸２０２と一体的に工具２５２が回転するこ
とにより、第２取付部材２０６に保持されているワーク
Ｗの所定の位置に孔明け加工が施される。

【００５５】また、ワークＷにおける次の加工位置を水
平方向にかつ平行に変更する際には、第１駆動機構２１
２ａを構成する第１Ｚ軸モータ２２１と、第２駆動機構
２１２ｂを構成する第２Ｚ軸モータ２２６とが駆動さ
れ、第１および第２回転台２１８、２２０が同一方向に
同一角度θ３°だけ回転される（図１６参照）。

【００５６】一方、ワークＷ上の加工位置を下方向にか
つ平行に変更する際には、図１７に示すように、第３お
よび第４駆動機構２１４ａ、２１４ｂを構成する第１Ｘ
軸モータ２２８と第２Ｘ軸モータ２３８とが駆動され
る。このため、第１および第２取付部材２０４、２０６
は、同一方向に同一角度θ４°だけ傾動され、工具２５
２がワークＷの下部側に指向する。

【００５７】さらに、ワークＷの側面に垂直孔を形成す
る際には、図１８に示すように、第３駆動機構２１４ａ
を介して第１取付部材２０４が所定の角度θ５°だけ傾
動されるとともに、第４駆動機構２１４ｂの作用下に第
２取付部材２０６が鉛直姿勢から所定の角度θ６°だけ
大きく傾動される。

【００５８】さらにまた、ワークＷの種々の面に対し、
それぞれ異なる方向に指向して加工部位が設けられる場
合には、第１の実施形態に係る工作機械１０と同様に、
第１乃至第４駆動機構２１２ａ、２１２ｂ、２１４ａ、
２１４ｂを駆動制御することにより、容易かつ迅速に対
応することが可能になる。これにより、工作機械２００
は、上記工作機械１０と同様の効果が得られることにな
る。

【００５９】図１９には、第４の実施形態に係る工作機
械３００が示されている。この工作機械３００は、主軸
３０２が装着される第１取付球状体（第１部材）３０４
と、ワークＷが固着される第２取付球状体（第２部材）
３０６と、この第１および第２取付球状体３０４、３０
６を二点Ｐ１、Ｐ２間を結ぶ直線に交差しかつそれぞれ
の点Ｐ１、Ｐ２を通る種々の軸線回りに傾動自在に支持
する第１および第２支持機構３０８、３１０と、前記第
１および第２取付球状体３０４、３０６を種々の軸線回
りに個別に傾動可能な第１および第２駆動機構３１２、
３１４とを備える。

【００６０】第１および第２支持機構３０８、３１０
は、第１および第２取付球状体３０４、３０６と球面対
偶を構成しており、基台３１６上に設けられた一対の第
１および第２支持部３１８、３２０を備える。第１およ
び第２支持部３１８、３２０には、略球面状の第１およ
び第２球状内面３２２、３２４が形成され、この第１お
よび第２球状内面３２２、３２４に第１および第２取付
球状体３０４、３０６が嵌合する。

【００６１】第１取付球状体３０４には、本体部３２６
が装着されており、この本体部３２６に設けられたモー
タ３２８に連結されるボールねじ３３０を介して、主軸
３０２が矢印Ｅ方向に進退変位するとともに、この主軸
３０２に工具３３２が取り付けられている。

【００６２】第１および第２駆動機構３１２、３１４
は、第２の実施形態に係る工作機械１００を構成する第
１および第２傾動機構１０２、１０４と同様に構成され
ており、同一の構成要素には同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。

【００６３】このように構成される第４の実施形態に係
る工作機械３００では、第１および第２支持機構３０
８、３１０が球面対偶を構成するため、主軸３０２とワ
ークＷとがそれぞれ個別に点Ｐ１、Ｐ２を通る種々の軸
線方向に傾動自在である。これにより、主軸３０２とワ
ークＷとの位置決めが容易かつ迅速に遂行されるととも
に、種々の異なる位置に種々の異なる角度で加工が必要
な際に有効に機能するという効果が得られる。

【００６４】図２０には、第５の実施形態に係る工作機
械４００が示される。この工作機械４００は、主軸４０
２が装着される取付球状体（第１部材）４０４と、ワー
クＷが固着される取付部材（第２部材）４０６と、この
取付球状体４０４を二点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線に交差し
かつ点Ｐ１を通る種々の軸線回りに傾動自在に支持する
球面支持機構４０８と、前記取付部材４０６をＺ軸の回
りに回転自在に支持するＺ軸支持機構４１０と、前記取
付部材４０６をＸ軸の回りに傾動自在に支持するＸ軸支
持機構４１２と、前記取付球状体４０４を種々の軸回り
に傾動可能な球面駆動機構４１４と、前記取付部材４０
６をＺ軸の回りおよびＸ軸の回りにそれぞれ個別に回転
および傾動可能なＺ軸駆動機構４１６およびＸ軸駆動機
構４１８とを備える。

【００６５】球面支持機構４０８および球面駆動機構４
１４は、第４の実施形態に係る工作機械３００を構成す
る第１支持機構３０８および第１駆動機構３１２と同様
であり、Ｚ軸支持機構４１０、Ｘ軸支持機構４１２、Ｚ
軸駆動機構４１６およびＸ軸駆動機構４１８は、第３の
実施形態に係る工作機械２００を構成する第２支持機構
２０８ｂ、第４支持機構２１０ｂ、第２駆動機構２１２
ｂおよび第４駆動機構２１４ｂと同様であり、同一の構
成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省
略する。

【００６６】このように構成される第５の実施形態に係
る工作機械４００では、実質的に第３および第４の実施
形態に係る工作機械２００および３００を併せ持つ機能
を有している。従って、主軸４０２とワークＷとの相対
的な位置決めおよび加工作業が、効率的かつ容易に遂行
されるという効果が得られる。

【００６７】図２１には、第６の実施形態に係る工作機
械５００が示される。この工作機械５００は、主軸５０
２が装着される第１取付部材５０４と、ワークＷが固着
される第２取付部材５０６と、この第１取付部材５０４
をＸ１軸の回りに傾動自在に支持する第１支持機構５０
８と、前記第２取付部材５０６をＸ２軸の回りに傾動自
在に支持する第２支持機構５１０と、前記第１および第
２取付部材５０４、５０６をそれぞれＸ１軸の回りおよ
びＸ２軸の回りに個別に傾動可能な第１および第２駆動
機構５１２、５１４とを備える。

【００６８】なお、第３の実施形態に係る工作機械２０
０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その
詳細な説明は省略する。

【００６９】工作機械５００を構成する基台５１６上に
は、モータ５１８と一対のガイドレール５２０とが設け
られ、このモータ５１８に連結されたボールねじ５２２
が矢印Ｆ方向に延在し、第２支持機構５１０を構成する
第２回転台２２０の下部にナット部材５２４を介して係
合する。第２回転台２２０は、ガイドレール５２０上に
載置されており、モータ５１８の駆動作用下に矢印Ｆ方
向に進退可能である。

【００７０】このように構成される工作機械５００で
は、第１取付部材５０４がＸ１軸の回りにのみ傾動する
一方、第２支持機構５１０がＸ２軸の回りに傾動しかつ
モータ５１８を介して矢印Ｆ方向に進退自在である。従
って、工作機械５００の駆動制御が一層簡素化され、ワ
ークＷに対する所定の加工作業が極めて迅速に遂行され
るという利点がある。

【００７１】図２２には、第７の実施形態に係る工作機
械６００が示される。なお、第６の実施形態に係る工作
機械５００と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。

【００７２】工作機械６００を構成する第２取付部材５
０６には、図示しないモータにより矢印方向に回転自在
なターンテーブル６０２が設けられており、このターン
テーブル６０２にワークＷが固着されている。このた
め、工作機械６００では、第１取付部材５０４がＸ１軸
の回りにのみ傾動する一方、第２取付部材５０６がＸ２
軸の回りに傾動し、さらにワークＷがターンテーブル６
０２を介してＹ軸の回りに回転する。これにより、ワー
クＷに対する種々の加工が迅速かつ容易に遂行され、第
６の実施形態と同様の効果が得られる。

【００７３】ところで、第１乃至第７の実施形態では、
作業物として主軸１１等を用い、被作業物としてこの主
軸１１等により加工されるワークＷを用いているが、こ
れに限定されるものではなく、種々の作業物および被作
業物に適用することができる。

【００７４】例えば、図２３には、作業物としてレーザ
加工ヘッド７００を有した第８の実施形態に係るレーザ
加工装置７０２が示されている。このレーザ加工装置７
０２は、二点Ｐ１、Ｐ２間を結ぶ直線に交差しかつそれ
ぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る第１および第２回転軸７０
４、７０６の回りに個別に旋回自在な第１および第２面
板（部材）７０８、７１０を備える。

【００７５】第１および第２回転軸７０４、７０６は、
図示していないが、具体的には、第１の実施形態に係る
工作機械１０を構成する第１および第２駆動機構２０
ａ、２０ｂと同様に構成されている。

【００７６】第１面板７０８には、レーザ加工ヘッド７
００が固定されており、この第１面板７０８と第２面板
７１０とがそれぞれ個別に所定の方向に、かつ所定の角
度ずつ傾斜されることにより、前記レーザ加工ヘッド７
００によるワークＷ上の加工位置および加工角度が種々
設定される。従って、レーザ加工装置７０２によるレー
ザ加工が迅速かつ容易に遂行されることになる。

【００７７】なお、レーザ加工装置７０２は、第１乃至
第７の実施形態に係る工作機械１０、１００、２００、
３００、４００、５００および６００と同様に構成する
ことができ、また、レーザ加工ヘッド７００に代替し
て、ウォータジェット噴出ノズルを用いたウォータジェ
ット加工装置を用いることも可能である。

【００７８】

【発明の効果】本発明に係る作業機械では、作業物が装
着された第１部材と被作業物が装着された第２部材と
が、それぞれ個別に旋回されるだけで、前記作業物と前
記被作業物との相対的な位置決めが容易かつ迅速に遂行
される。これにより、簡単な構成で種々の作業が高速で
行われるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る工作機械の原理説明図
であり、図１Ａは、第１および第２部材を同一方向に同
一角度だけ回転させた状態の説明図であり、図１Ｂは、
第１および第２部材をそれぞれ異なる方向に任意の角度
ずつ回転させた状態の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図３】前記第１の実施形態に係る工作機械のＸ軸回り
の動作図である。

【図４】前記第１の実施形態に係る工作機械のＹ軸回り
の動作図である。

【図５】ワークの斜め孔を加工する際の説明図である。

【図６】前記斜め孔の矢印Ｂ方向の傾斜に対応し、第２
面板のみを傾動させた状態の説明図である。

【図７】前記斜め孔の矢印Ｂ方向の傾斜に対応し、第１
および第２面板をそれぞれ傾動させた状態の説明図であ
る。

【図８】前記斜め孔の矢印Ｃ方向の傾斜に対応し、第２
面板のみを傾動させた状態の説明図である。

【図９】前記斜め孔の矢印Ｃ方向の傾斜に対応し、第１
および第２面板をそれぞれ傾動させた状態の説明図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図１１】前記第２の実施形態に係る工作機械を構成す
る第１および第２駆動機構の斜視説明図である。

【図１２】前記第１および第２駆動機構の縦断面図であ
る。

【図１３】本発明の第３の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図１４】前記第３の実施形態に係る工作機械の断面正
面図である。

【図１５】前記第３の実施形態に係る工作機械の一部断
面平面図である。

【図１６】前記第３の実施形態に係る工作機械により水
平方向に平行孔を形成する際の平面説明図である。

【図１７】前記第３の実施形態に係る工作機械により下
部側に平行孔を形成する際の正面説明図である。

【図１８】前記第３の実施形態に係る工作機械によりワ
ークの側部に加工を行う際の正面説明図である。

【図１９】本発明の第４の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図２０】本発明の第５の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図２１】本発明の第６の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図２２】本発明の第７の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図２３】本発明の第８の実施形態に係るレーザ加工装
置の正面説明図である。

【図２４】従来技術に係る工作機械の説明図である。

【符号の説明】

１０、１００、２００、３００、４００、５００、６０
０…工作機械 １１、２０２、３０２、４０２、５０２…主軸 １２、１４…面板 １６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ、２０８ａ、２０８
ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、３０８、３１０、５０８、５
１０…支持機構 ２０ａ、２０ｂ、２２ａ、２２ｂ、２１２ａ、２１２
ｂ、２１４ａ、２１４ｂ、３１２、３１４、５１２、５
１４…駆動機構 ２６、２８…枠体 ３０、６０…Ｘ軸
モータ ３４、６４…Ｙ軸モータ ４８…本体部 １０２、１０４…傾動機構 １０５、１０６…
ボールねじ手段 ２０４、２０６、４０６、５０４、５０６…取付部材 ２１８、２２０…回転台 ３０４、３０６、
４０４…取付球状体 ４０８…球面支持機構 ４１０…Ｚ軸支持
機構 ４１２…Ｘ軸支持機構 ４１４…球面駆動
機構 ４１６…Ｚ軸駆動機構 ４１８…Ｘ軸駆動
機構 ６０２…ターンテーブル ７００…レーザ加
工ヘッド ７０２…レーザ加工装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑 直秀 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−8439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56888（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132384（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218669（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−12052（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 1/00 - 1/76

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二点間を結ぶ直線に交差し、かつ一方の点
   を通る第１および第３軸の回りに個別に旋回自在な第１
   部材と、 前記二点間を結ぶ直線に交差し、かつ他方の点を通る第
   ２および第４軸の回りに個別に旋回自在な第２部材と、 作業物が装着される前記第１部材および被作業物が装着
   される前記第２部材を、前記作業物の主軸方向に交差
   し、かつそれぞれ前記二点を通って互いに平行な前記第
   １および第２軸の回りに旋回自在に間接的に支持する第
   １および第２支持機構と、 前記第１および第２部材を、前記主軸方向に交差し、か
   つそれぞれ前記二点を通って前記第１軸に直交する前記
   第３軸および前記第２軸に直交する前記第４軸の回りに
   旋回自在に支持するとともに、前記第１および第２支持
   機構に対して前記第１および第２軸の回りに旋回自在に
   支持される第３および第４支持機構と、 前記第３および第４支持機構を、前記第１および第２支
   持機構に支持された状態で、それぞれ前記第１および第
   ２軸の回りに個別に旋回可能な第１および第２駆動機構
   と、 前記第１および第２部材を、前記第３および第４支持機
   構に支持された状態で、それぞれ前記第３および第４軸
   の回りに個別に旋回可能な第３および第４駆動機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業機械において、前記第
   １および第２支持機構は、前記第３および第４支持機構
   をそれぞれ前記第１および第２軸の回りに傾動自在に軸
   支する基台を備え、 前記第３および第４支持機構は、前記基台に支持され前
   記第１および第２部材をそれぞれ前記第３および第４軸
   の回りに傾動自在に軸支する第１および第２枠体を備え
   ることを特徴とする作業機械。
3. 【請求項３】二点間を結ぶ直線に交差し、かつ一方の点
   を通る第１および第３軸の回りに個別に回転および傾動
   自在な第１部材と、 前記二点間を結ぶ直線に交差し、かつ他方の点を通る第
   ２および第４軸の回りに個別に回転および傾動自在な第
   ２部材と、 作業物が装着される前記第１部材および被作業物が装着
   される前記第２部材を、前記作業物の主軸方向に交差
   し、かつそれぞれ前記二点を通って互いに平行な前記第
   １および第２軸の回りに回転自在に間接的に支持する第
   １および第２支持機構と、 前記第１および第２部材を、前記主軸方向に交差し、か
   つそれぞれ前記二点を通って前記第１軸に直交する前記
   第３軸および前記第２軸に直交する前記第４軸の回りに
   傾動自在に支持するとともに、前記第１および第２支持
   機構に対して前記第１および第２軸の回りに回転自在に
   支持される第３および第４支持機構と、 前記第３および第４支持機構を、前記第１および第２支
   持機構に支持された状態で、それぞれ前記第１および第
   ２軸の回りに個別に回転可能な第１および第２駆動機構
   と、 前記第１および第２部材を、前記第３および第４支持機
   構に支持された状態で、それぞれ前記第３および第４軸
   の回りに個別に傾動可能な第３および第４駆動機構と、 を備え、 前記第１および第２支持機構は、前記第３および第４駆
   動機構をそれぞれ前記第１および第２軸の回りに個別に
   回転自在に支持する基台を備え、 前記第３および第４支持機構は、前記基台に回転自在に
   支持されるとともに、前記第１および第２部材を、それ
   ぞれ前記第３および第４軸の回りに個別に傾動自在に軸
   支する第１および第２回転台を備えることを特徴とする
   作業機械。
4. 【請求項４】二点間を結ぶ直線に交差し、かつそれぞれ
   の点を通る軸線回りに個別に旋回自在な第１および第２
   部材と、 作業物が装着される前記第１部材および被作業物が装着
   される前記第２部材を、前記作業物の主軸方向に交差
   し、かつそれぞれ互いに平行な第１および第２軸の回り
   に旋回自在に間接的に支持する第１および第２支持機構
   と、 前記第１および第２部材を、前記主軸方向に交差し、か
   つそれぞれ前記第１および第２軸に交差する第３および
   第４軸の回りに旋回自在に支持するとともに、前記第１
   および第２支持機構に対して前記第１および第２軸の回
   りに旋回自在に支持される第３および第４支持機構と、 前記第１部材を、前記第１および第３軸の回りに傾動可
   能な第１傾動機構と、 前記第２部材を、前記第２および第４軸の回りに傾動可
   能な第２傾動機構と、 を備え、 前記第１傾動機構は、前記第１部材に端部が一体的に連
   結される第１および第２ボールねじ手段を設けるととも
   に、 前記第２傾動機構は、前記第２部材に端部が一体的に連
   結される第３および第４ボールねじ手段を設けることを
   特徴とする作業機械。
5. 【請求項５】二点間を結ぶ直線に交差し、かつそれぞれ
   の点を通る軸線回りに個別に旋回自在な第１および第２
   部材と、 作業物が装着される前記第１部材または被作業物が装着
   される前記第２部材の少なくとも一方と球面対偶を構成
   し、前記第１部材または前記第２部材の少なくとも一方
   を、前記点を通る種々の軸線回りに傾動自在に支持する
   支持機構と、 前記第１部材または前記第２部材の少なくとも一方を、
   前記点を通る種々の軸線回りに傾動可能な駆動機構と、 を備え、 前記支持機構は、球状内面が形成された支持部と、 前記支持部と球面対偶を構成するとともに、前記作業物
   または前記被作業物の少なくとも一方が取り付けられる
   取付球状体と、 を設け、 前記駆動機構は、前記取付球状体に端部が同一位置に一
   体的に連結される第１および第２ボールねじ手段を設け
   ることを特徴とする作業機械。