JP3586129B2 - パラレルメカニズム工作機械 - Google Patents
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Description
【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と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、前記ベッド上に設けられた前記他方を、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記一方との対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、工具を装着する主軸と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、前記ベースを、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記主軸と前記テーブルとの対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設け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１２とで位置決め機構を構成し、溝１０ａはコマ１２の形状に合わせて形成され、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、２０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、主軸とテーブルとのうちベッド上に設けられている方を、第１の油圧シリンダによって移動可能としているため、より短いリンク長で工作物を加工可能であり、高剛性且つ高自由度を実現できる。一方、請求項２の発明に係るパラレルメカニズム工作機械によれば、ベッドに支持されたベースを、主軸とテーブルとの対向方向へと第１の油圧シリンダによって移動可能としているため、より短いリンク長で工作物を加工可能であり、高剛性且つ高自由度を実現できる。
また、請求項１及び２の発明係るパラレルメカニズム工作機械によれば、コマと第２の油圧シリンダとを有する位置決め手段が設けられているため、第１の油圧シリンダを固定して位置決めすることができる。
【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。
【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と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、前記ベッド上に設けられた前記他方を、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記一方との対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、工具を装着する主軸と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、前記ベースを、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記主軸と前記テーブルとの対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設け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１２とで位置決め機構を構成し、溝１０ａはコマ１２の形状に合わせて形成され、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、２０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、主軸とテーブルとのうちベッド上に設けられている方を、第１の油圧シリンダによって移動可能としているため、より短いリンク長で工作物を加工可能であり、高剛性且つ高自由度を実現できる。一方、請求項２の発明に係るパラレルメカニズム工作機械によれば、ベッドに支持されたベースを、主軸とテーブルとの対向方向へと第１の油圧シリンダによって移動可能としているため、より短いリンク長で工作物を加工可能であり、高剛性且つ高自由度を実現できる。
また、請求項１及び２の発明係るパラレルメカニズム工作機械によれば、コマと第２の油圧シリンダとを有する位置決め手段が設けられているため、第１の油圧シリンダを固定して位置決めすることができる。
【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 (2)
- 工具を装着する主軸と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、
前記ベッド上に設けられた前記他方を、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記一方との対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、
前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設けたことを特徴とするパラレルメカニズム工作機械。 - 工具を装着する主軸と、工作物を設置するテーブルと、ベッドに支持されたベースとを有し、前記主軸と前記テーブルとの何れか一方を複数のリンクを介して前記ベースに接続するとともに、他方を前記一方に対向して前記ベッド上に設けたパラレルメカニズム工作機械であって、
前記ベースを、外周に溝を形成した第１の油圧シリンダによって、前記主軸と前記テーブルとの対向方向へ移動可能として、より短いリンク長で工作物を加工可能とする一方、
前記第１の油圧シリンダを固定して位置決め可能とするために、前記第１の油圧シリンダの溝に挿入可能なコマと、そのコマを前記溝に対して挿脱動作させる第２の油圧シリンダとを有した位置決め手段を設けたことを特徴とするパラレルメカニズム工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05117399A JP3586129B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | パラレルメカニズム工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05117399A JP3586129B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | パラレルメカニズム工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000246567A JP2000246567A (ja) | 2000-09-12 |
| JP3586129B2 true JP3586129B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=12879454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05117399A Expired - Fee Related JP3586129B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | パラレルメカニズム工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3586129B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6324033B2 (ja) * | 2013-11-22 | 2018-05-16 | Ntn株式会社 | リンク作動装置 |
| JP6585763B2 (ja) * | 2018-04-10 | 2019-10-02 | Ntn株式会社 | リンク作動装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP05117399A patent/JP3586129B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000246567A (ja) | 2000-09-12 |
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