JP4841858B2 - 加工装置および同装置を用いた加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、パラレルメカニズム機構を利用した加工装置及び同装置を用いたワークの加工方法に関するものである。

ベースとエンドエフェクタとを複数の駆動軸（ストラッド）によって接続し、各ストラッドを協調してその軸方向に伸縮（進退）駆動することによりエンドエファクタの位置及び姿勢を制御するパラレルメカニズム機構が一般に知られており、この種のパラレルメカニズム機構を用いた加工装置として、例えば主軸ヘッドをエンドエフェクタとして設けた加工装置等が種々考えられている（例えば特許文献１）。
特表２００４−５１２４７６号公報

上記のようなパラレルメカニズム機構を用いた加工装置によると、主軸ヘッドの位置や姿勢の自由度が高く、固定されたワークに対して主軸ヘッドの姿勢等を自在に切換えながら所望の加工を施すことが可能であり、本願出願人は、当該加工装置を例えば航空機の機体や電車の車両に代表されるような大型のワークの加工に用いることを考えている。ところが、ここに以下のような課題がある。

例えば航空機の製造では、格納庫内の複数の箇所で機体パーツを個別に製作し、これらを合体させることにより機体を製作して各種電装部品等を機体に組込むため、機体パーツの製作場所毎に加工装置を設置する必要がある。この際、機体パーツの数は機体の種類により異なるため、必要な加工装置の数や配置も異なってくる。また、機体パーツを合体させ、あるいは完成した機体を格納庫から運び出す際には、一旦設置した加工装置を取り外すことが要求される場合もある。つまり、必要な加工装置の数や配置が一定しておらず、また加工装置の取外しや移動を求められる場合もあるため、これらに柔軟に対応することが求められる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、パラレルメカニズム機構を用いた加工装置において、不規則な場所で分散して行われるワークの加工等に合理的に対応できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、出願人は、パラレルメカニズム機構を用いた加工装置によると、エンドエフェクタの位置および姿勢の自由度を高めながらも、いわゆるシリアルメカニズム機構を用いた加工装置に比べて装置重量を大幅に軽減することができる点に着目した。すなわち、本発明の加工装置は、水平面に対して略垂直なワーク支持面を有しかつそのワーク支持面の水平方向に離間する位置に当該テーブルの位置を検出させるための基準孔をそれぞれ備えたテーブルの前記ワーク支持面に支持されるワークを加工する加工装置であって、ベースフレームと加工用ツールを保持するエンドエフェクタとしての加工用ヘッドと前記ベースフレームと前記加工用ヘッドとを連結する複数本のストラッドと各ストラッドをその軸方向に駆動するストラッド駆動手段とを備え、前記各ストラッドがそれぞれ前記ストラッド駆動手段により個別に駆動されることにより前記加工用ヘッドの位置及び姿勢が変化するパラレルメカニズム機構からなる装置本体と、この装置本体を支持し、当該装置本体を任意の位置に移動させることが可能な台車と、プローブを有し、このプローブが前記テーブルに接触させられることで前記装置本体に対する前記ワークの相対的な位置関係を検出する検出手段と、この検出手段により検出される上記位置関係に基づき、予め記憶されている当該ワークの加工データを上記位置関係に応じた加工データに変換するデータ変換手段と、前記データ変換手段により変換された加工データに基づいて前記ストラッド駆動手段を制御することにより前記ワークの加工を行う制御手段とを備え、前記加工用ヘッドは、前記加工用ツールを着脱可能に保持するためのチャックを有し、前記プローブは、前記加工用ヘッドのチャックにより着脱可能に保持されることが可能な形状を有し、かつ、前記テーブルのワーク支持面に対向する所定の作業位置に前記台車が配置された状態で前記加工用ヘッドにより保持されることが可能な所定位置に配置され、前記制御手段は、前記作業位置に前記台車が配置された状態で、前記ワークの加工に先だち、前記加工用ヘッドが前記所定位置に配置される前記プローブを保持し、上記位置関係を求めるために当該プローブを前記テーブルに接触させた後、当該プローブを前記所定位置に戻す、所定の事前処理を実行するように前記ストラッド駆動手段および加工用ヘッドを制御し、前記ストラッド駆動手段および加工用ヘッドは、前記事前処理において、前記テーブルの前記ワーク支持面の互いに水平方向に離間する２点とそれらのうちの１点に対して上下方向にずれた位置の１点とに前記プローブが接触するとともに前記各基準孔の内周面に前記プローブが接触するように当該プローブを移動させ、前記検出手段は、前記事前処理における前記テーブルへの前記プローブの接触に基づき前記テーブルの位置、水平面に対する前記ワーク支持面の傾き角度、鉛直面に対する前記ワーク支持面の水平方向の傾き角度および当該テーブルの上下方向の傾き角度を求め、前記テーブルの位置および前記各傾き角度と当該テーブルに対するワークの固定位置情報とに基づき装置本体に対するワークの相対的な位置関係を求める、ものである（請求項１）。

この加工装置によると、パラレルメカニズム機構を用いた加工装置を任意の位置に移動させてその移動先でワークの加工を行うことが可能となる。すなわち、装置本体が台車に支持されて加工装置全体が移動可能に設けられているため、例えば不規則に配置されたテーブルに支持されるワークに対して加工装置をそのワークの位置に容易に移動させることができる。そして、ワークの加工に際しては、プローブを移動先のテーブルに接触させて加工装置に対するワークの相対的な位置関係を求める事前処理が実行され、さらに予め記憶されている当該ワークの加工データがこの位置関係に応じたデータに変換され、この変換後の加工データに応じて加工用ヘッドが駆動制御されることとなる。

この加工装置では、加工用ヘッドに加工用ツールを着脱可能に保持するチャックが設けられ、このチャックによりプローブが保持されることにより、上記位置関係を調べるときにのみ加工用ヘッドがプローブに保持される。そのため、プローブが加工の邪魔になるのを回避でき、また、プローブを保護することも可能となる。さらに、加工用ツールを保持するためのチャックを共用してプローブを保持するので、合理的な構成でプローブを加工用ヘッドに保持させることが可能となる。加えて、実際に加工を行う加工用ヘッドによりプローブを保持するので、求められる上記位置関係の信頼性も向上する。また、所定の作業位置に前記台車が配置された状態で、前記ワークの加工に先立ち、前記テーブルに前記プローブを接触させることにより上記事前処理が実施されるので、加工装置に対するワークの相対的な位置関係を調べるための一連の作業が自動化され、作業の効率化が図られる。

一方、本発明に係る加工方法は、水平面に対して略垂直なワーク支持面を有しかつそのワーク支持面の水平方向に離間する位置に当該テーブルの位置を検出させるための基準孔をそれぞれ備えたテーブルの前記ワーク支持面に支持されるワークを上記の加工装置を用いて加工する加工方法であって、前記テーブルの近傍であって、かつこのテーブルの前記ワーク支持面に対向する所定の作業位置に前記加工装置を配置して前記事前処理を実施し、予め記憶されている加工データをこの事前処理により求めた前記位置関係に応じて変換することにより、当該変換後の加工データに基づいて前記ワークを加工するようにしたものである（請求項２）。

また、この加工方法において、不規則に配置される複数の前記テーブルのうち、一のテーブルの前記ワーク支持面に対向する上記作業位置に加工装置を配置して上記事前処理およびワークの加工を実施した後、当該加工装置を移動させて他のテーブルの前記ワーク支持面に対向する上記作業位置に加工装置を配置して上記事前処理およびワークの加工を実施し、以後、加工装置を移動させながら他のテーブルに支持されたワークを順次加工するようにしたものである（請求項３）。

この加工方法によると、上記の加工装置を用いて不規則に配置されたワークの加工を好適に進めることが可能となる。

本発明によると、パラレルメカニズム機構を用いた加工装置を任意の位置に移動させながらその移動先にあるワークに対して加工を施すことができる。そのため、不規則にワークが配置されるような場合、あるいはワークの数が一定でないような場合でも、これらワークの加工に適切に対応することができる。また、加工装置自体が移動可能に構成されているため、例えばワーク同士を合体させるような場合には、容易に加工装置を移動させることができる。従って、大型ワークを分散配置して加工が進められるような場合、例えば航空機を製造するような場合の作業を合理的に進めることができるようになる。

図１は、本発明に係る加工装置を用いた加工現場の様子を概略的に示している。同図に示すように、この加工現場には、ワークの大きさに応じた複数のステージが設けられており、具体的には、小型、中型、大型の３種類のワークを加工する第１〜第３の３つの加工ステージＦ１〜Ｆ３が設けられている。

これらの加工ステージＦ１〜Ｆ３にはそれぞれ、ワークＷを支持するための加工ステーション１〜３が固定的に設置されている。これら加工ステージＦ１〜Ｆ３のうち第１，第２の加工ステージＦ１，Ｆ２には、複数の加工ステーションがそれぞれ設置されており、具体的には、第１の加工ステージＦ１には４つの加工ステーション１が横並びに設けられ、第２の加工ステージＦ２には２つの加工ステーション２が横並びに設けられている。

各加工ステーション１〜３には、ワークＷを保持するための垂直姿勢のテーブル５がそれぞれ設けられており、これらテーブル５に板状のワークＷが保持されている。

各加工ステーション１〜３のテーブル５の前方には、ワークＷの加工時に加工装置１０を配置するセットポジションＳＰ（作業位置；加工ステーション１のみ図示）が設けられており、数台の加工装置１０（図示の例では２台の加工装置１０）を各加工ステーション１〜３に移動させながら、このセットポジションＳＰに位置決めした状態でワークＷの加工を行わせるようになっている。

図示を省略するが、各加工ステーション１〜３には、それぞれ回転工具等を収納したオートツールチェンジャ（以下、ＡＴＣという）が設けられており、ワークＷの加工時には、これらのＡＴＣに収納された回転工具等が加工装置１０の後記加工用ヘッド２４に装着されるようになっている。

図２は、加工装置１０の構成を斜視図で概略的に示している。

同図に示すように、この加工装置１０は、パラレルメカニズム機構を用いて構成される装置本体１１と、この装置本体１１を支持する台車１２とを有している。

台車１２は、モータ駆動の駆動輪および移動用脚輪（以下、単に車輪１２ａという）を備えた自走式の台車で、前記車輪１２ａの駆動により加工装置１０を第１〜第３の加工ステージＦ１〜Ｆ３の任意の加工ステーション１〜３に移動させ得るように構成されている。また、この台車１２には例えば油圧駆動式の複数のアジャスタ（図示省略）が設けられており、ワークＷの加工時には、これらアジャスタを接地させることにより加工装置１０
を前記セットポジションＳＰに対して固定できるように構成されている。

装置本体１１は、上記台車１２上に固定されるベースフレーム１４を有している。このベースフレーム１４は、三角形を基本としたトラス構造からなり、同図に示すように三角形の配置で３つのノード１６（リング状の支持部分；図３参照）を備えている。

これらノード１６には、それぞれ２本のストラッド１８が挿入されており、各ストラッド１８が、後述する可動コア２０を介してその軸方向変位および揺動が可能な状態でノード１６に対して支持されている。

１つのノード１６に支持される各ストラッド１８の先端は、互いに他のノード１６に挿入されたストラッド１８の先端に連結されており、それぞれ２本１組として自在軸継手２２を介して加工用ヘッド２４（エンドエフェクタ）に連結されている。

加工用ヘッド２４には、詳しく図示していないが、先端に油圧駆動式のチャックを備えた主軸２６と、この主軸２６を回転駆動するためのモータ等からなる主軸ユニットが内蔵されており、ワークＷの加工時には、上記ＡＴＣに収納されるエンドミル等の回転工具がチャックにより保持された状態で主軸２６と一体に回転駆動されるようになっている。

なお、この加工装置１０によるワークＷの加工時には、本加工に先立ち加工装置１０に対するワークＷの相対的な位置関係を検出する事前処理を実施するようになっており、この際には、ワーク検出用の工具であるプローブ２８が前記チャックにより保持されるようになっている（図２は、プローブ２８を保持した状態を示している）。

なお、図２中、符号２３は、ベースフレーム１４に設けられる支持部分と加工用ヘッド２４とを連結する伸縮可能な中空ロッドであり、加工用ヘッド２４に対する電力や冷却油等の供給ラインがこの中空ロッド２３の内部に収納されている。中空ロッド２３と加工用ヘッド２４および上記の支持部分とはそれぞれ自在軸継手を介して連結されており、これにより加工用ヘッド２４の位置および姿勢の切換えに対して中空ロッド２３が追従可能となっている。

ストラッド１８を支持する上記可動コア２０は、図３に示すように半球型の一対の単位コア２０ａからなり、これら単位コア２０ａ同士が重ね合わされることによって全体として球型に構成されている。

各単位コア２０ａは、スラストベアリング（図示省略）を介して互いに重ね合わされ、さらにその全体を外側からスフェリカルベアリング２１により転動可能に保持された状態で前記ノード１６に保持されている。これにより、両単位コア２０ａが一体的に転動可能で、しかも単位コア２０ａ同士がそれらの合わせ面と直交する軸回りに相対的に回転可能な状態でノード１６に対して支持されている。なお、スフェリカルベアリング２１は、同図に示すように一対の単位ベアリング２１ａ，２１ｂから構成され、これら単位ベアリング２１ａ，２１ｂが嵌め合わされることにより可動コア２０を転動可能に保持するように構成されている。

そして、可動コア２０の各単位コア２０ａに対してそれぞれストラッド１８が貫通して設けられ、これら単位コア２０ａ内に収納されるモータにより各ストラッド１８がその軸方向に個別に進退駆動されることにより、各ストラッド１８の移動量に応じた加工用ヘッド２４の位置及び姿勢の切換えが行われるようになっている。なお、当実施形態では、各ストラッド１８にその軸方向に延びるラックが設けられる一方、各単位コア２０ａ内にストラッド１８を案内するガイド部材および前記ラックに噛合して前記モータにより駆動されるピニオンが設けられており、ラックとピニオンとの噛合わせにより前記ストラッド１８をその軸方向に移動させるようにストラッド１８の駆動手段が構成されている。

上記のように構成された加工装置１０は、図１に示すように、各ストラッド１８の駆動および加工用ヘッド２４（主軸ユニット）の駆動を予め記憶された加工プログラムに従って制御するＣＮＣ装置３０を有している。

このＣＮＣ装置３０は、その機能構成としてヘッド制御手段３２、軸制御手段３４、データ変換手段３６およびワーク位置検出手段３８等を含んでいる。

ヘッド制御手段３２は、加工用ヘッド２４に搭載される前記主軸ユニットの駆動、すなわちチャックおよび主軸２６の駆動を制御するもので、チャック駆動用の電磁バルブ、および主軸駆動用のモータ等がこのヘッド制御手段３２に電気的に接続されている。

軸制御手段３４は、加工用ヘッド２４に装着される回転工具およびプローブ２８の位置および姿勢を制御するもので、可動コア２０（単位コア２０ａ）に搭載されるモータおよびエンコーダ等がこの軸制御手段３４に電気的に接続されている。

ワーク位置検出手段３８は、ワークＷの位置を検出する後記事前処理の際に、後記プローブ２８に接続されるコントローラからの出力と、各単位コア２０ａに搭載されるエンコーダからの出力と、装置本体１１を構成するパラレルメカニズムの運動学とに基づいて上記セットポジションＳＰに配置された加工装置１０に対するワークＷの位置関係（ワークＷの位置および姿勢）を求めるものである。なお、当実施形態では、プローブ２８、上記コントローラおよびワーク位置検出手段３８等により本発明に係る検出手段が構成されている。

データ変換手段３６は、ＣＮＣ装置３０の図外の記憶部に予め記憶されているワークＷの加工データを、ワーク位置検出手段３８により求められる上記位置関係（ワークＷの位置および姿勢）に基づいて変換するものである。すなわち、ＣＮＣ装置３０には、加工データとしてワークＷそのもの加工位置等を数値化したデータ、つまりワークＷと加工装置１０との相対的な位置関係が考慮されないデータ（初期データ）が記憶されており、加工データ作成手段３６は、ワーク位置検出手段３８で求められる上記位置関係に応じて上記初期データを加工装置１０の有する座標軸上のデータに変換するものである。

次に、加工装置１０を用いた上記加工ステージＦ１〜Ｆ３２でのワークＷの加工について図４のフローチャートに基づいて説明する。

上記の加工装置１０を用いてワークＷの加工を行う場合には、まず、オペレータのマニュアル操作により加工装置１０を加工ステージＦ１〜Ｆ３の所望の加工ステーション１〜３に移動させて上記セットポジションＳＰに設置する（ステップＳ１）。具体的には、台車１２を駆動することにより、加工装置１０を自走させつつ加工ステージＦ１〜Ｆ３に誘導し、加工用ヘッド２４をテーブル５に対向させた状態（図１参照）で停止させる。そして、台車１２のアジャスタを例えば所定のマークに合わせた状態で接地させ、これにより加工装置１０をセットポジションＳＰに位置決めした状態で固定する。なお、セットポジションＳＰは各加工ステーション１〜３に対してある程度の精度を持って定められており、上記のように加工装置１０をセットポジションＳＰに固定することにより、加工ステーション１〜３に対して加工装置１０が位置決めされる。

加工装置１０の固定が完了すると、ステップＳ２〜Ｓ６においてワークＷの位置検出処理、つまりセットポジションＳＰに固定された加工装置１０に対するワークＷの相対的な位置関係を求めるための事前処理が実行される。この処理は、オペレータによる操作パネル等の操作入力に基づき開始される。

まず、ワークＷの位置検出用の工具であるプローブ２８が加工用ヘッド２４の先端、すなわち主軸２６に装着される（ステップＳ２）。プローブ２８は圧力センサ等を内蔵した軸状の部材で、図外のコントローラ（図示省略）に接続されており、プローブ２８が被検出物に接触すると前記コントローラからＣＮＣ装置３０に検出信号が出力されるようになっている。このプローブ２８は、回転工具と同様に主軸２６の上記チャックにより保持可能に構成され、他の回転工具と同様に上記ＡＴＣに収納されている。従って、加工用ヘッド２４へのプローブ２８の装着は、加工用ヘッド２４がＡＴＣに接近してプローブ２８をチャックにより保持し、その後、加工用ヘッド２４が後退してプローブ２８をＡＴＣから引出すことにより行われる。

プローブ２８が保持されると、加工用ヘッド２４が加工ステーション１〜３のテーブル５に接近し、図５（ａ），（ｂ）に模式的に示すように、順次テーブル５上に予め定められた３点（仮想点）、例えばテーブル５の幅方向両端の２点と、その一方側の点の下側に位置する点の合計３つの位置にプローブ２８を接触させ、各点におけるプローブ接触時の前記エンコーダの出力値に基づき各検出点の位置関係が求められ、この位置関係からテーブル５の姿勢（テーブル前後方向の傾きα，β）が求められる。

また、図６（ａ）に示すように、テーブル５の両端に設けられる基準孔５ａ，５ｂに前記プローブ２８が挿入され（図６（ｂ）参照）、これら基準孔５ａ，５ｂの上下左右各方向の壁面に対するプローブ接触時の前記エンコーダの出力値に基づき各基準孔５ａ，５ｂの中心位置が求められ、この位置関係からテーブル５の姿勢（テーブル上下方向の傾きγ）が求められるとともにテーブル５の位置が求められる（ステップＳ３）。

こうしてテーブル５の位置および姿勢が求められると、その結果に基づいて当該テーブル５に保持されたワークＷの位置および姿勢が求められる（ステップＳ４）。なお、ワークＷはテーブル５に位置決めされており、従ってステップＳ４の処理では、テーブル５の位置および姿勢と既知の情報（テーブル５に対するワークＷの設計上の固定位置）とに基づきワークＷの位置および姿勢が求められる。但し、より正確にワークＷの位置等を求めるには、テーブル５と同様にプローブ２８をワークＷに接触させてその位置等を直接求め、その結果とテーブル５の位置等との双方のデータに基づき最終的にワークＷの位置等を求めるようにしてもよい。

ワークＷの位置および姿勢が求まると、そのデータに基づき、前記データ変換手段３６においてワークＷの加工データ（初期データ）の変換が行われる（ステップＳ５）。

そして、加工データの変換が終了すると、加工用ヘッド２４が移動してプローブ２８がＡＴＣに戻され、その後、ワークＷの加工に使用される回転工具が加工用ヘッド２４に装着される（ステップＳ６，Ｓ７）。この際には、ステップＳ２で説明した動作と逆の動作に基づきプローブ２８がＡＴＣに戻される。一方、加工用ヘッド２４への回転工具の装着は、ステップＳ２のプローブ２８の装着動作と同様にして行われる。

加工用ヘッド２４に回転工具が装着されると、前記主軸２６と回転工具とが一体に回転駆動され、ステップＳ５で変換された加工データに基づいて加工用ヘッド２４の位置および姿勢が制御されることによりワークＷの加工が進められる（ステップＳ８）。

ワークＷの加工が終了すると、加工用ヘッド２４がＡＴＣに接近して回転工具がＡＴＣに戻され（ステップＳ９）、これにより一連のワークＷの加工が終了する。

なお、このようにして一のワークＷの加工が終了すると、加工装置１０を別の加工ステーション１〜３に移動させ、上記と同様にして当該加工ステーション１〜３のワークＷを加工することにより、順次各加工ステーション１〜３にセットされたワークＷを加工する。

以上のような本発明に係る加工装置１０によると、装置全体を移動可能に構成したので、作業現場に設置された複数の加工ステーション１〜３に対してパラレルメカニズム機構を用いた加工装置１０を移動させながら各ワークＷの加工を進めることができる。

この場合、移動先での加工に際しては、予め加工用ヘッド２４にプローブ２８を装着してテーブル５を検出することにより加工装置１０とワークＷとの相対的な位置関係を調べる事前処理を実施し、ワークＷの加工データ（初期データ）を上記位置関係に応じたデータに変換した上で、その変換後のデータに基づいて加工用ヘッド２４等を駆動するようにしているので、ワークＷの加工精度も良好に確保される。

従って、複数の加工ステーション１〜３を設けてワークＷの加工を進める一方で、これら加工ステーション１〜３におけるワークＷの加工を合理的に進めることができるという効果がある。すなわち、複数の加工ステーション１〜３に対して加工装置１０を共通して用いることができるため、加工ステーション１〜３毎に加工装置１０を設置する必要がなくなり、例えばワークＷの加工頻度の違いにより未使用の加工ステーション１〜３が発生する場合でも、加工装置１０を他の加工ステーション１〜３に移動させることにより加工装置１０を有効活用することができる。また、加工ステージＦ１〜Ｆ３（加工ステーション１〜３）の数や位置に変更が生じた場合でも、加工装置１０が移動可能であるため、これらの変更に柔軟に対応することができる。

なお、上記のような加工装置１０の有用な適用例として、具体的には航空機の製造現場が考えられる。すなわち、航空機の製造では、格納庫内の複数の箇所で機体パーツを個別に製作してこれらを合体させるが、機体パーツの数や製作時の場所は機種によって異なり、そのために必要な加工装置の数や配置も機種によって異なってくる。従って、このような場合、上記実施形態のような加工装置１０を用い、各製作現場の間を１乃至複数台の加工装置１０を移動させながら各機体パーツの加工を行うようにすれば、全ての機体パーツの製作場所に対応して加工装置を設置する必要が無くなり、機体パーツの数等の変動に柔軟に対応することができる。また、航空機の製造では、機体パーツを合体させ、あるいは完成した機体を格納庫から運び出す際には、一旦設置した加工装置を取り外すことが要求されるが、上記実施形態の加工装置１０によると、加工装置１０を自在に移動させることが可能であるため手間無く速やかに対応することができる。

ところで、以上説明した加工装置１０は、パラレルメカニズム機構を用いた本発明に係る加工装置の好ましい実施形態であって、その具体的な構成は適宜変更可能である。

例えば、実施形態の加工装置１０に適用されるパラレルメカニズム機構の具体的な構成は上記実施形態の構成以外のものであってもよい。例えば実施形態では、加工用ヘッド２４（エンドエフェクタ）とベースフレーム１４とが横並びに設けられた横型のパラレルメカニズム機構を採用しているが、加工用ヘッド２４が下向き又は上向きとなるように加工用ヘッド２４とベースフレーム１４が上下方向に並ぶ縦型のパラレルメカニズム機構を採用するものであっても構わない。また、実施形態では、ストラッド１８に設けたラックとモータ駆動のピニオンとの噛合わせによりストラッド１８を進退駆動するようにストラッド１８の駆動手段を構成しているが、例えばストラッド１８をボールねじ軸から構成し、これに螺合装着したナット部材をモータにより回転駆動することによりストラッド１８を
進退駆動するように上記駆動手段を構成してもよい。

また、実施形態の加工装置１０では、台車１２上に装置本体１１が固定的に設けられているが、例えば装置本体１１を台車１２に対して旋回可能に設けてもよい。この場合、装置本体１１を台車１２に対して鉛直軸回りに旋回可能に設ける以外に、水平軸回りに旋回可能に設けるようにしてもよい。このような構成によれば、例えば航空機の機体内部等、ドーム型のワーク内部の加工を行う場合等、装置本体１１を旋回させながらその姿勢を変えることにより広いエリアに対応できるようになる。

また、実施形態では、ワークＷの位置検出用のプローブをＡＴＣに収納しておき、加工用ヘッド２４に対して自動的に脱着するようにしているが、勿論、オペレータが手作業で脱着するようにしてもよい。また、作業の邪魔にならないような場合には、プローブ２８を加工用ヘッド２４に固定的に設けるようにしても構わない。さらに、加工用ヘッド２４以外の場所にプローブ２８を設けるようにしてもよい。

また、実施形態では、回転工具を使ってワークＷを加工する加工装置１０ついて説明したが、本発明は、これ以外の装置についても勿論適用可能である。例えばエンドエフェクタとして溶接用ヘッドを備えた溶接装置や、エンドエフェクタとして塗装用ノズルを備えた塗装装置等についても本発明は適用可能である。

また、加工装置１０の具体的な適用例として、上記実施形態では航空機の製造について説明したが、これ以外にも、例えば電車の製造などにおいても上記加工装置１０は有用である。

本発明に係る加工装置が用いられた加工現場の様子を概略的に示している。 加工装置の構成（制御系を含む）を示す斜視図である。 ストラッド、可動コアおよびベースフレームの構成を示す分解斜視図である。 加工装置を用いたワークの加工動作を説明するフローチャートである。 加工ステーションにおけるテーブルの姿勢を検出するための加工用ヘッド（プローブ）の動作例を説明する模式図である（（ａ）はテーブルの平面図、（ｂ）は同側面図である）。 （ａ），（ｂ）は、加工ステーションにおけるテーブルの位置を検出するための加工用ヘッド（プローブ）の動作例を説明する模式図である。

Ｆ１〜Ｆ３ 加工ステージ
１〜３ 加工ステーション
１０ 加工装置
１１ 装置本体
１２ 台車
１４ ベースフレーム
１６ 実装用ヘッド
１８ ストラッド
２４ 加工用ヘッド
２６ 主軸
２８ プローブ
３０ ＣＮＣ装置
３２ ヘッド制御手段
３４ 軸制御手段
３６ データ変換手段
３８ ワーク位置検出手段

Claims (3)

1. 水平面に対して略垂直なワーク支持面を有しかつそのワーク支持面の水平方向に離間する位置に当該テーブルの位置を検出させるための基準孔をそれぞれ備えたテーブルの前記ワーク支持面に支持されるワークを加工する加工装置であって、
   ベースフレームと加工用ツールを保持するエンドエフェクタとしての加工用ヘッドと前記ベースフレームと前記加工用ヘッドとを連結する複数本のストラッドと各ストラッドをその軸方向に駆動するストラッド駆動手段とを備え、前記各ストラッドがそれぞれ前記ストラッド駆動手段により個別に駆動されることにより前記加工用ヘッドの位置及び姿勢が変化するパラレルメカニズム機構からなる装置本体と、
   この装置本体を支持し、当該装置本体を任意の位置に移動させることが可能な台車と、
   プローブを有し、このプローブが前記テーブルに接触させられることで前記装置本体に対する前記ワークの相対的な位置関係を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出される上記位置関係に基づき、予め記憶されている当該ワークの加工データを上記位置関係に応じた加工データに変換するデータ変換手段と、
   前記データ変換手段により変換された加工データに基づいて前記ストラッド駆動手段を制御することにより前記ワークの加工を行う制御手段とを備え、
   前記加工用ヘッドは、前記加工用ツールを着脱可能に保持するためのチャックを有し、
   前記プローブは、前記加工用ヘッドのチャックにより着脱可能に保持されることが可能な形状を有し、かつ、前記テーブルのワーク支持面に対向する所定の作業位置に前記台車が配置された状態で前記加工用ヘッドにより保持されることが可能な所定位置に配置され、
   前記制御手段は、前記作業位置に前記台車が配置された状態で、前記ワークの加工に先だち、前記加工用ヘッドが前記所定位置に配置される前記プローブを保持し、上記位置関係を求めるために当該プローブを前記テーブルに接触させた後、当該プローブを前記所定位置に戻す、所定の事前処理を実行するように前記ストラッド駆動手段および加工用ヘッドを制御し、
   前記ストラッド駆動手段および加工用ヘッドは、前記事前処理において、前記テーブルの前記ワーク支持面の互いに水平方向に離間する２点とそれらのうちの１点に対して上下方向にずれた位置の１点とに前記プローブが接触するとともに前記各基準孔の内周面に前記プローブが接触するように当該プローブを移動させ、
   前記検出手段は、前記事前処理における前記テーブルへの前記プローブの接触に基づき前記テーブルの位置、水平面に対する前記ワーク支持面の傾き角度、鉛直面に対する前記ワーク支持面の水平方向の傾き角度および当該テーブルの上下方向の傾き角度を求め、前記テーブルの位置および前記各傾き角度と当該テーブルに対するワークの固定位置情報とに基づき装置本体に対するワークの相対的な位置関係を求める、ことを特徴とする加工装置。
2. 請求項１に記載の加工装置を用いて、水平面に対して略垂直なワーク支持面を有しかつそのワーク支持面の水平方向に離間する位置に当該テーブルの位置を検出させるための基準孔をそれぞれ備えたテーブルの前記ワーク支持面に支持されるワークを加工する加工方法であって、
   前記テーブルの近傍であって、かつこのテーブルの前記ワーク支持面に対向する所定の作業位置に前記加工装置を配置して前記事前処理を実施し、予め記憶されている加工データをこの事前処理により求めた前記位置関係に応じて変換することにより、当該変換後の加工データに基づいて前記ワークを加工することを特徴とする加工方法。
3. 請求項２に記載の加工方法において、
   不規則に配置される複数の前記テーブルのうち、一のテーブルの前記ワーク支持面に対向する上記作業位置に加工装置を配置して上記事前処理およびワークの加工を実施した後、当該加工装置を移動させて他のテーブルの前記ワーク支持面に対向する上記作業位置に加工装置を配置して上記事前処理およびワークの加工を実施し、以後、加工装置を移動させながら他のテーブルに支持されたワークを順次加工することを特徴とする加工方法。
   

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