JP4062649B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベッド上に、ワークが載置されるテーブルと、主軸頭を移動可能に支持するコラムとが設けられた機械本体を有し、主軸頭に回転可能に設けた主軸とテーブルのＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置をＮＣ装置からの数値情報による指令で順次位置決めしながらワークの自動加工を行う穴明機、放電加工機、マシニングセンター等の工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の工作機械として、例えば図１０および図１１に示すものが知られている。この工作機械では、ベッド３０上に、ワークが載置されるテーブル３１と、主軸頭３２を移動可能に支持するコラム３３とが設けられている。テーブル３１はベッド３０上にＸ方向に移動可能に、コラム３３はベッド３０上にＹ方向に移動可能にそれぞれ支持され、そして、主軸頭３２には主軸３４が回転可能に支持されている。また、テーブル３１はＸ軸用送り機構（図示略）をＸ軸用送りモータ（図示略）で駆動してＸ方向に移動し、コラム３３はＹ軸用送り機構３５をＹ軸用送りモータ３６で駆動してＹ方向に移動し、主軸頭３２はＺ軸用送り機構（図示略）をＺ軸用送りモータ３７で駆動してＺ方向に移動するようになっている。
この工作機械では、主軸３４とテーブル３１のＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置を位置決めするために、テーブル３１，コラム３３および主軸頭３２の各位置を位置決めする。各々の位置決めは同様の方法でなされるので、ここではコラム３３の位置決め方法を代表して説明する。
図１０および図１１で、符号３８はベッド３０の側面に設けられ、コラム３３のＹ方向の移動位置を読み取るためのリニアスケールである。該リニアスケール３８で読み取ったコラム３３の実際の位置と、コラム３３が位置決めされる設定目標値との差に応じた数値情報の指令がＮＣ装置から出力され、この指令で送りモータ３６を駆動することにより、コラム３３をＹ方向における設定目標値に位置決めする。或いは、ＮＣ装置からの数値情報の指令で駆動される送りモータ３６の回転位置（回転数および回転角度）をロータリエンコーダで検出することにより、コラム３３を設定目標値に位置決めする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、下記の問題点がある。
【０００４】
（１）上述したリニアスケールを用いた位置決めでは、テーブル３１と主軸３４のＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置を位置決めするために、ベッド３０の側面に設けたリニアスケール３５でテーブル３１のＸ方向の位置を、ベッド３０の上面に設けたリニアスケールでコラム３３のＹ方向の位置を、そして、コラム３３の側面に設けたリニアスケールで主軸頭３２のＺ方向の位置をそれぞれ読み取る構成であるので、測定誤差を小さくするには「長さを測定する位置と実際に計測や加工を行う位置が一直線上になければならない」というアッベの原理を満足していない。そのため、主軸３４とテーブル３１の相対位置を精度良く位置決めすることができない。
（２）上述したロータリエンコーダを用いた位置決めでは、各送りモータの回転位置を、対応するテーブル３１，コラム３３および主軸頭３２の各設定目標値に対応する値に正確に制御することができる。ところが、工作機械のレベリングが多少変化してしまった場合、コラム３３の案内面３９、テーブル３１，主軸頭３２の各案内面の真直度が変化してしまった場合、或いは案内面３９の真直度誤差を完全にゼロにすることができないためその真直度誤差が多少ある場合、主軸３４の基準点が図１０のＡ１点に位置決めされるべきところ、Ａ２点に位置決めされてδＺの位置決め誤差が生じてしまい、主軸３４とテーブル３１の相対位置を精度良く位置決めすることができない。また、ベッド３０が同図の破線で示すように熱変位により反ってしまった場合にも、上記と同様の位置決め誤差δＺが生じてしまう。
（３）環境温度の変化や運転に伴って発生する熱により主軸頭３２が図１１の実線で示す形状から同図の点線で示す形状に熱変位して伸びたりすると、主軸３４の基準点が同図のＡ１点に位置決めされるべきところ、Ａ２点に位置決めされてδＹの位置決め誤差が生じてしまい、主軸３４とテーブル３１の相対位置を精度良く位置決めすることができない。このような熱変位は、例えば一般のマシニングセンターでは、３０〜７０μｍぐらいあるため、長時間の加工を行う場合には加工精度を低下させる大きな原因になっていた。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その課題は主軸とテーブルの相対位置を高精度に位置決め可能で、しかも、案内面の真直度やレベリングの変化、主軸頭やコラムの熱変位による影響を受けず位置決め精度を保証できる工作機械を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ベッド上に、ワークが載置されＸ方向に移動可能なテーブルと、主軸頭をＺ方向に移動可能に支持しＹ方向に移動可能なコラムとが設けられた機械本体を有し、前記主軸頭に回転可能に設けた主軸と前記テーブルのＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置をＮＣ装置からの数値情報による指令で順次位置決めしながら前記テーブルに載置されるワークの自動加工を行う工作機械において，
前記主軸頭と前記テーブルとの間に、隣接するリンクが互いに回り対偶をなすように連結され、それぞれが３つのリンクからなる２組の三角リンクを設け，
前記２組の三角リンクの一方は、前記テーブル上のＸ方向に離れた２点（Ａ，Ｂ）を結ぶ固定リンクと、該２点の一方（Ａ）と前記主軸頭上の第１の点（Ｃ）およびその２点の他方（Ｂ）と第１の点（Ｃ）をそれぞれ結び、それぞれの点で回動自在に支持した伸縮自在の第１および第２可動リンクとによって構成すると共に，
前記２組の三角リンクの他方は、テーブル上のＹ方向に離れた２点（Ｄ，Ｅ）を結ぶ固定リンクと、該２点の一方（Ｄ）と主軸頭上の第２の点（Ｆ）およびその２点の他方（Ｅ）と第２の点（Ｆ）をそれぞれ結び、それぞれの点で回動自在に支持した伸縮自在の第３および第４可動リンクとによって構成し，
前記４つの可動リンクの各々に、各可動リンクの長さを測定し、測定値を表す電気信号を出力する長さ測定器を設け，
前記４つの長さ測定器から得られる４つの測定値に基づき前記テーブルに対する前記主軸頭の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを演算し、該演算結果を前記ＮＣ装置にフィードバックして前記数値情報による指令を補正するようにしたことを特徴とする。
かかる構成によれば、コラムや主軸頭の熱変位等により主軸頭とテーブルの間に相対変位が生じると、各三角リンクの２つの可動リンクの長さがそれぞれ変化し、各可動リンクの長さを各々に設けた長さ測定器で測定して得られる４つの測定値に基づきテーブルに対する主軸頭の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを演算する。この演算に用いる４つの測定値は、各可動リンクの長さを各々に設けた長さ測定器で測定して得たものであるので、「長さを測定する位置と実際に計測や加工を行う位置が一直線上になければならない」というアッベの原理を満足しており、測定誤差が小さく、主軸とテーブルの相対位置が高精度に測定され、その結果、その相対位置が高精度に位置決めされる。
また、その相対位置の演算結果をＮＣ装置にフィードバックして数値情報による指令を補正するので、案内面の真直度やレベリングの変化による影響、および、環境温度の変化や加工中の温度上昇によるコラムや主軸頭の熱変位による影響を受けず、主軸とテーブルの相対位置の位置決め精度が保証される。
そして、コラムや主軸頭の熱変位等により主軸頭とテーブルの間に相対変位が生じてテーブルに対する主軸頭上の第１の点（Ｃ）および第２の点（Ｆ）の相対位置が変わると、第１〜第４可動リンクの長さがそれぞれ変化し、各可動リンクに設けた長さ測定器で測定して得られる４つの測定値に基づきテーブルに対する主軸頭の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを演算する。この場合も、前記アッベの原理を満足しており、相対位置の測定を高精度に行えると共に、コラムや主軸頭の熱変位等による影響を受けずに、主軸とテーブルのＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置が高精度に位置決めされる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、各可動リンクは、中空筒体と、一端側を中空筒体内に挿入して該筒体に軸方向に移動可能に組み付けたロッドとからなり、そして、長さ測定器は、各可動リンクの中空筒体内に設けられ、ロッドの一端側の変位量を光電的或いは電磁的に測定することを特徴とする。
かかる構成によれば、モアレ縞を利用した長さ測定器や、レーザ光による干渉縞を電子的に計数する長さ測定器等の市販の長さ測定器を中空筒体内に組み込んで、各可動リンクの長さを高精度に測定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械の一例の主要部をなす機械本体の概略構成を示す正面図、図２は図１に示す機械本体の側面図、図３は三角リンクの一部をなす可動リンクの概略構成を示す断面図、図４は本発明に係る工作機械の一例の概略構成を示すブロック図、図５は一方の三角リンクの動作説明図、図６は他方の三角リンクの動作説明図、図７は２組の三角リンクを用いたテーブルに対する主軸頭の相対位置の求め方を示す説明図、図８はＸ，Ｙ，Ｚ各方向の位置決め精度のデータを示すグラフである。
本例に係る工作機械は、図１、図２および図４に示すように、ベッド１上に、ワークが載置されるＸ方向に移動可能なテーブル２と、主軸頭３をＺ方向に移動可能に支持しＹ方向に移動可能なコラム４とが設けられた機械本体５と、ＮＣ装置（数値制御装置）６とを備えている。この工作機械は、主軸頭３にＺ方向を中心に回転可能に設けた主軸７とテーブル２のＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置をＮＣ装置６からの数値情報による指令で順次位置決めしながらワークの自動加工を行うようになっている。
【００１１】
テーブル２はＸ軸用送り機構（図示略）をＸ軸用送りモータ（図示略）で駆動してＸ方向に移動し、コラム４はＹ軸用送り機構（図示略）をＹ軸用送りモータ（図示略）で駆動してＹ方向に移動し、そして、主軸頭３はＺ軸用送り機構（図示略）をＺ軸用送りモータ（図示略）で駆動してＺ方向に移動するようになっている。
主軸頭３とテーブル２との間には、３つのリンクからそれぞれなり、隣接するリンクが互いに回り対偶をなすように連結された２組の三角リンク８，９が設けられている。両三角リンク８，９は、テーブル２に対する主軸頭３の相対位置を測定する、座標測定用のものである。一方の三角リンク８は、テーブル２上のＸ方向に離れた２点（Ａ，Ｂ）を結ぶ１つの固定リンク（テーブル２の２点（Ａ，Ｂ）を結ぶ部分で構成されるリンク）１０と、Ａ点と主軸頭３上の第１の点（Ｃ）およびＢ点と第１の点（Ｃ）をそれぞれ結ぶ伸縮自在の第１および第２可動リンク１１，１２とからなる。他方の三角リンク９は、テーブル２上のＹ方向に離れた２点（Ｄ，Ｅ）を結ぶ１つの固定リンク（テーブル２の２点（Ｄ，Ｅ）を結ぶ部分で構成されるリンク）１３と、Ｄ点と主軸頭３上の第２の点（Ｆ）およびＥ点と第２の点（Ｆ）をそれぞれ結ぶ伸縮自在の第３および第４可動リンク１４，１５とからなる。なお、両三角リンク８，９は、ワークを加工する際の邪魔にならない位置に配置されている。すなわち、上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅの各点は、加工の邪魔にならない位置であれば、テーブル２上の任意の位置に設けることができると共に、上記Ｅ，Ｆの各点についても、加工の邪魔にならない位置であれば、主軸頭３上の任意の位置に設けることができる。
【００１２】
各可動リンク１１，１２，１４，１５の両端は球形であり、各可動リンクの一端側はテーブル２に球面軸受により回動可能に支持され、各可動リンクの他端側は主軸頭３に球面軸受により回動可能に支持されている。そして、各可動リンク１１，１２，１４，１５には、主軸頭３とテーブル２の相対変位により伸縮する各可動リンクの長さを測定し、測定値を表す電気信号を出力する長さ測定器が内蔵されている。本例では、この長さ測定器はモアレ縞を利用した長さ測定器１８である。
【００１３】
４つの可動リンク１１，１２，１４，１５は同じ構成であるので、第１の可動リンク１１を代表して説明する。第１の可動リンク１１は、図３に示すように、中空筒体１６と、一端側を中空筒体１６内に挿入して該筒体１６に軸方向に移動可能に組み付けたロッド１７とからなる。中空筒体１６の一端面には、先端が球形になった短いロッド１６ａが固定されている。このロッド１６ａの球形の先端がテーブル２にＡ点で球面軸受により回動可能に支持されている。一方、ロッド１７は、中空筒体１６の他端壁部の貫通孔に挿通しており、このロッド１７の他端は球形になっている。ロッド１７の球形の先端が主軸頭３にＣ点で球面軸受により回動可能に支持されている。このような構成により、各可動リンク１１，１２，１４，１５は、コラム４や主軸頭３の熱変位等により主軸頭３とテーブル２の間に相対変位が生じると、伸縮して長さが変化するようになっている。
【００１４】
そして、各可動リンク１１，１２，１４，１５の中空筒体１６に内蔵した長さ測定器１８は、モアレ縞を利用したもので、格子線を僅かに傾けて対向配置した２つの回折格子１９，２０と、ロッド１７の一端に固定された光電素子２１とを有する。２つの回折格子の一方１９は中空筒体１６の内面に固定され、その他方２０はロッド１７に固定されている。そして、この長さ測定器１８は、ロッド１７が中空筒体１６の軸方向に変位してロッド１７と一体の回折格子２０がモアレ縞の方向に格子線１本分だけ動くと、モアレ縞は格子線の並び方向に１縞移動するので、光電素子２１を用いてその視野内を横切って通過するモアレ縞の数を計数器（図示略）で計数することにより、ロッド１７の一端側の変位量、すなわち各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さを測定し、この測定値を表す電気信号を出力するように構成されている。
【００１５】
各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さ測定器１８から出力される測定値を表す電気信号は、図４に示すようにマイクロコンピュータ２２に送られる。マイクロコンピュータ２２では、入力する４つの電気信号がそれぞれ表す４つの測定値に基づきテーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを以下の（１）〜（３）式で演算し、この演算結果を図４に示すようにＮＣ装置６にフィードバックして同装置６に格納されている数値情報による指令を補正するようになっている。ここで、Ｘｐはテーブル２に対する主軸頭３上の第１の点Ｃ（Ｐ１点）のＸ座標，Ｙｐはテーブル２に対する主軸頭３上の第２の点Ｆ（Ｐ２点）のＹ座標、ＺｐはＰ１又はＰ２点のＺ座標である。
【００１６】
相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐは、図７に示すＡ点を原点とする座標系において、同図に示す幾何学形状から、

の各式で求めることができる。ここで、Ｌ１〜Ｌ４は各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さ測定器１８で測定された各可動リンクの測定値、Ｌｘは固定リンク１０の既知の長さ、Ｌｙは固定リンク１３の既知の長さ、θ１は第１可動リンク１１と固定リンク１０のなす角度、θ２は第２可動リンク１２と固定リンク１０のなす角度、θ３は第３可動リンク１４と固定リンク１３のなす角度、θ４は第４可動リンク１５と固定リンク１３のなす角度、θｘは第１の点（Ｃ）から固定リンク１０上に下ろした垂線Ｌｕ１とテーブル２の上面のなす角度である。そして、ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２，ｃｏｓθ３，ｃｏｓθ４およびｔａｎθｘは、それぞれ下記の（４）〜（９）式で求まる。
【００１７】

次に、上記本例の工作機械の動作を説明する。
ＮＣ装置６からの一連の数値情報による指令で機械本体５のＸ軸用，Ｙ軸用およびＺ軸用の各送りモータを駆動してテーブル２をＸ方向に、コラム４をＹ方向に、主軸頭３をＺ方向にそれぞれ移動させることにより、主軸７とテーブル２のＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置を位置決めしながら主軸７に取り付けた工具でテーブル２上のワークの自動加工を行う。
【００１８】
このような加工時に、環境温度の変化や加工中の温度上昇による熱変位によって主軸頭３とテーブル２の間に相対変位が生じ、テーブル２に対する主軸頭３上の第１の点（Ｃ）および第２の点（Ｆ）の位置が変わると、この位置変化に応じて第１〜第４可動リンク１１，１２，１４，１５がそれぞれ伸縮して各々の長さが変化する。
すなわち、加工中のある時点で主軸頭３が図５の実線で示す位置に位置決めされるべきところ、前記熱変位により主軸頭３が同図の２点鎖線で示す位置に変位して主軸頭３とテーブル２の間に相対変位が生じ、主軸頭３上の第１の点（Ｃ）がＣ′点で示す位置まで移動すると、第１の可動リンク１１はＡ点を支点に時計方向に回動しながら長さが短くなっていくと共に、第２の可動リンク１２はＢ点を支点に反時計方向に回動しながら長さが短くなっていく。このとき、主軸頭３上の第２の点（Ｆ）がＦ′点で示す位置まで移動すると、図６に示すように、第３の可動リンク１４はＤ点を支点に時計方向に回動しながら長さが短くなっていくと共に、第４の可動リンク１５はＥ点を支点に反時計方向に回動しながら長さが短くなっていく。
【００１９】
この時点での各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さは、各可動リンクに内蔵した長さ測定器１８で測定され、この測定値Ｌ１〜Ｌ４をそれぞれ表す電気信号が２つの三角リンク８，９の各測定器１８からマイクロコンピュータ２２に出力される（図４参照）。ここで、マイクロコンピュータ２２は、４つの長さ測定器１８から送られる４つの測定値に基づき上記（１）〜（３）式の演算を行ってテーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを求め、この演算結果を図４に示すようにＮＣ装置６にフィードバックして同装置６に格納されている数値情報による指令を補正する。そして、相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐで補正した数値情報による指令で機械本体５の各送りモータを駆動して、主軸頭３を図５および図６の実線で示す位置に位置決めし、これによって主軸７とテーブル２の相対位置が高精度に位置決めされる。
このような位置決め制御を加工中に所定時間毎に繰り返しながら、ワークを加工することにより、ワークの自動加工を高精度に行うことができる。
【００２０】
このように、本例の工作機械によれば、主軸頭３とテーブル２との間に２組の三角リンク８，９を設け、一方の三角リンク８の両可動リンク１１，１２の長さおよび他方の三角リンク９の両可動リンク１４，１５の長さを各可動リンクに内蔵した長さ測定器１８で測定して得られる４つの測定値Ｌ１〜Ｌ４に基づき、テーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐをマイクロコンピュータ２２で演算する。すなわち、相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐの演算に用いる４つの測定値Ｌ１〜Ｌ４は、各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さを各々に内蔵した長さ測定器１８で測定して得たものであるので、「長さを測定する位置と実際に計測や加工を行う位置が一直線上になければならない」というアッベの原理を満足しており、測定誤差が小さく、相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐの測定を高精度に行うことができ、これによって、主軸７とテーブル２の相対位置を高精度に位置決めすることができる。
【００２１】
また、本例の工作機械によれば、テーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐの演算結果をマイクロコンピュータ２２からＮＣ装置６にフィードバックして数値情報による指令を補正するので、テーブル２、コラム４および主軸頭３の各案内面の真直度の変化や真直度誤差による影響、およびコラム４や主軸頭３の熱変位による影響を受けずに、テーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを高精度に位置決めすることができ、その結果、主軸７とテーブル２の相対位置を高精度に位置決めすることができる。これによって、各案内面の真直度やレベリングの変化、主軸頭３やコラム４の熱変位による影響を受けず、主軸７とテーブル２の相対位置の位置決め精度を保証することができる。 このような高精度な位置決めがなされることを、図８（ａ）〜（ｃ）のグラフで示してある。図８（ａ）はＸ方向におけるテーブル２の位置決め精度のデータを示すグラフ，同図（ｂ）はＹ方向におけるコラム４の位置決め精度のデータを示すグラフ、そして、同図（ｃ）はＺ方向における主軸頭３の位置決め精度のデータを示すグラフである。なお、図８の各図において、太い実線は本例の工作機械で得られるデータを示し、破線は図１０に示すような従来の工作機械で得られるデータを示している。
【００２２】
また、本例の工作機械によれば、テーブル２に対する主軸頭３の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐは、テーブル２上のＸ方向に離れた２点（Ａ，Ｂ）の一方（Ａ）を原点とする座標系における第１の点（Ｃ）のＸ座標，第２の点（Ｆ）のＹ座標，第１の点（Ｃ）のＺ座標としたことにより、その相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを、上記の（１）〜（３）式の演算をマイクロコンピュータ２２で行って簡単に求めることができ、その相対位置の演算を短時間で行うことができる。
【００２３】
また、本例の工作機械によれば、各可動リンク１１，１２，１４および１５の中空筒体１６に内蔵する長さ測定器１８として、モアレ縞を利用したものを使用することにより、伸縮する各可動リンクの長さを高精度に測定することができる。
【００２４】
図９は、図３に示す可動リンクの変形例を示している。この変形例では、中空筒体１６に内蔵する長さ測定器１８として、レーザ光による干渉縞を電子的に計数して可動リンクの長さを測定するレーザ干渉計を使用している。
この変形例では、中空筒体１６の一端側は開口しており、前記ロッド１７の端部に設けた太径円筒部１７ａが中空筒体１６に摺動自在に嵌合している。中空筒体１６の底部に設けたユニット２３には、レーザ発信器と受光素子とが設けられており、太径円筒部１７ａの内側端面にミラー２４が固定され、そして、ユニット２３とミラー２４との間に一側面を半透過面とした平行平面板２５を中空筒体１６内面に固定してある。ユニット２３、ミラー２４、平行平面板２５および不図示の計数器からレーザ干渉計が構成されている。この干渉計は、ユニット２３内のレーザ発信器から出射されるレーザ光が平行平面板２５の半透過面で反射される光と、この半透過面を透過してミラー２４で反射され、平行平面板２５を再び透過する光とが干渉し、この干渉によりできる干渉縞を不図示の計数器で計数することにより、ミラー２４と平行平面板２５の距離、すなわちロッド１７の変位量を求め、この変位量から各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さを測定するように構成されている。
この変形例によれば、伸縮する各可動リンク１１，１２，１４，１５の長さを、各可動リンクに内蔵したレーザ干渉計により、上記一例の場合と同様に高精度に測定することができる。
【００２５】
なお、上記一例の工作機械では、一方の三角リンク８の固定リンク１０をテーブル２上の２点（Ａ，Ｂ）間を結ぶ部分で構成すると共に、，他方の三角リンク９の固定リンク１３をテーブル２上の２点（Ｄ，Ｆ）間を結ぶ部分で構成しているが、固定リンク１０を主軸頭３上の２点を結ぶ部分で構成すると共に、固定リンク１３を主軸頭上の他の２点を結ぶ部分で構成した場合にも、上記一例と同様の効果が得られる。
【００２６】
また、上記長さ測定器１８は、図３および図９に示すものに限らず、その他の光電式長さ測定器や、電磁的に長さを測定する測定器（例えば、Inductosyn社製のInductosynスケールを用いた測定器）等を使用することができる。
【００２７】
また、上記一例では、テーブル２をＸ方向に移動可能にし、コラム４をＹ方向に移動可能にしているが、テーブル２をＸ，Ｙ方向に移動可能にすると共に、コラム４を固定にした工作機械にも、本発明は適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、アッベの原理を満足して主軸とテーブルの相対位置を高精度に位置決めすることができ、しかも、案内面の真直度やレベリングの変化、主軸頭やコラムの熱変位による影響を受けず位置決め精度を保証することができる。これによって、ワークの自動加工を高精度に行うことができる。
【００３０】
請求項２に係る発明によれば、モアレ縞を利用した長さ測定器や、レーザ光による干渉縞を電子的に計数する長さ測定器等の市販の長さ測定器を中空筒体内に組み込んで、各可動リンクの長さを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工作機械の一例の主要部をなす機械本体の概略構成を示す正面図。
【図２】図１に示す機械本体の側面図。
【図３】三角リンクの一部をなす可動リンクの概略構成を示す断面図。
【図４】本発明に係る工作機械の一例の概略構成を示すブロック図。
【図５】一方の三角リンクの動作説明図。
【図６】他方の三角リンクの動作説明図。
【図７】２組の三角リンクを用いたテーブルに対する主軸頭の相対位置の求め方を示す説明図。
【図８】Ｘ，Ｙ，Ｚ各方向の位置決め精度のデータを示すグラフ。
【図９】図３に示す可動リンクの変形例の概略構成を示す断面図。
【図１０】従来の工作機械の機械本体を示す側面図で、コラムが熱変位で反った状態を示す図。
【図１１】図１０と同様の側面図で、主軸頭が熱変位で伸びた状態を示す図。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・ベッド
２・・・・・・・・・・・・・・テーブル
３・・・・・・・・・・・・・・主軸頭
４・・・・・・・・・・・・・・コラム
５ａ・・・・・・・・・・・・・機械本体
７・・・・・・・・・・・・・・主軸
８，９・・・・・・・・・・・・三角リンク
１０，１３・・・・・・・・・・固定リンク
１１，１２，１４，１５・・・・可動リンク

Claims (2)

1. ベッド上に、ワークが載置されＸ方向に移動可能なテーブルと、主軸頭をＺ方向に移動可能に支持しＹ方向に移動可能なコラムとが設けられた機械本体を有し、前記主軸頭に回転可能に設けた主軸と前記テーブルのＸ，Ｙ，Ｚ方向の相対位置をＮＣ装置からの数値情報による指令で順次位置決めしながら前記テーブルに載置されるワークの自動加工を行う工作機械において，
   前記主軸頭と前記テーブルとの間に、隣接するリンクが互いに回り対偶をなすように連結され、それぞれが３つのリンクからなる２組の三角リンクを設け，
   前記２組の三角リンクの一方は、前記テーブル上のＸ方向に離れた２点（Ａ，Ｂ）を結ぶ固定リンクと、該２点の一方（Ａ）と前記主軸頭上の第１の点（Ｃ）およびその２点の他方（Ｂ）と第１の点（Ｃ）をそれぞれ結び、それぞれの点で回動自在に支持した伸縮自在の第１および第２可動リンクとによって構成すると共に，
   前記２組の三角リンクの他方は、テーブル上のＹ方向に離れた２点（Ｄ，Ｅ）を結ぶ固定リンクと、該２点の一方（Ｄ）と主軸頭上の第２の点（Ｆ）およびその２点の他方（Ｅ）と第２の点（Ｆ）をそれぞれ結び、それぞれの点で回動自在に支持した伸縮自在の第３および第４可動リンクとによって構成し，
   前記４つの可動リンクの各々に、各可動リンクの長さを測定し、測定値を表す電気信号を出力する長さ測定器を設け，
   前記４つの長さ測定器から得られる４つの測定値に基づき前記テーブルに対する前記主軸頭の相対位置Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐを演算し、該演算結果を前記ＮＣ装置にフィードバックして前記数値情報による指令を補正するようにしたことを特徴とする工作機械。
2. 前記各可動リンクは、中空筒体と、一端側を中空筒体内に挿入して該筒体に軸方向に移動可能に組み付けたロッドとからなり、そして、前記長さ測定器は、各可動リンクの中空筒体内に設けられ、前記ロッドの一端側の変位量を光電的或いは電磁的に測定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。

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