JPH05500337A - ６軸工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ６軸工作機械 １豆Ｌ１１ 本発明は、対象物に対して作業子（ｏｐｅｒａｔｏｒ）を配置する装置、より詳 しく云うと、工具を加工物の表面に対して３つの直線方向および３つの回転方向 へ動かすことができる多能（ｖｅｒｓａｔｉｌｅ）工作機械に関する。

現在使用されている最も多能な形態のバイトタイプの工作機械は、最大５軸の動 き、即ち、直交する３つの直線軸線方向と２つの回転方向の動きでフライス削り 、孔あけ、中ぐりおよびタップ立てを一般に行なうことができる、いわゆるマシ ニングセンタである。３０年以上前にかかる工作機械が導入されて以来、マシニ ングセンタの基本構成素子は変わっていない。かかる構成素子には、一般に、ベ ッド、直立カラムおよび該カラムに担持されたスピンドルヘッドがある。工作物 を保持する回転テーブルは一般にベッドに取着され、回転方向の動きの１つを提 供する。カラムとテーブルは、直線方向の動きの１つに関して互いに相対的に動 き、スピンドルヘッドおよびテーブルは第２の軸線方向の動きの１つに関して互 いに相対的に動き、スピンドルと工作物は第３の直線方向の動きに関して互いに 対して水平方向に動く。第５の軸線は、スピンドルまたは作業テーブルを垂直面 内において互いに相対的に回転することにより提供される。

回転運動の第６の軸線は、現在のマシニングセンタにおいてはスピンドルの角度 位置を制御することにより得ることができる。現在のマシニングセンタは、水平 スピンドルまたは垂直スピンドルを有することができ、かつ、多くの場合はコン ピュータ数値制御により制御される。マシニングセンタは、通常、マシニングセ ンタに関連する工具マガジンに対して工具を自動的に交換する機構を有しており 、自動工作物取扱い手段を備えている場合もある。

現在のマシニングセンタにおいて６つの軸線方向全ての動きを行なわせるには、 テーブル、カラム、スピンドル、ヘッド、スピンドルおよびベッドの動きを調整 するとともに、大きくて重い場合があるこれらの構成素子を極めて制御自在の有 限増分で動かすことが必要となる。これらの構成素子は全て動かされているので 、同時にコンピュータ数値制御の下で精度を上げるには、構成素子の剛性と構成 素子が動くことができる弧状の通路が多（の場合必要となる。これにより、ベッ ドおよびカラムに関するような一層剛性がありかつ太き（て重い構成素子と、構 成素子が直線方向へ互いに相対的に走行することができる著しく高価で精密に形 成された通路（ｗａｙｌ　とが開発された。

現在のマシニングセンタは著しく正確なマシニングを行なうことができるが、最 大の多能性を発揮して代表的な立方体の工作物の５つの露出面にポイントを機械 加工することができるように構成する場合には、マシニングセンタは著しく複雑 で高価なものとなる。

免亘二盟１ 本発明は、現在のマシニングセンタにより例示されるような代表的な構成の工作 機械とは異なり、工具を工作物に対して押圧する基本的な作業に関する。かかる 作業を最大の融通性をもって行なうために、本発明は、工作物の支持体とスピン ドルの支持体との間に連結される複数の脚状部材にある工作物に対して空中にス ピンドルを張架するようになっている。脚部材は、複数のアクチュエータにより 操作して、スピンドルを位置決めすることができる。これにより、スピンドルを 、直交する３つの直線方向とこの各直線状の軸線を中心とする３つの回転方向へ 空間を介して動かすことができるので、スピンドルにより保持されている工具を 工作物の露出表面に押圧することができる。更にまた、このような独特の構成に より、全部で６つの自由度の動きを能動的に制御することができる。これは、幾 つかの可動部材のそれぞれが６つの自由度の動きを有し、はとんどが能動制御す ることができないこれまでの工作機械と異なるものである。更に、これまでの工 作機械とは異なり、本発明の構成体における６つの軸線によれば、工具その他の 作業子を角度をなして配向することができる。例えば、スピンドル内に複式１具 ヘツドを角度をなして配向させることができる。

本発明は工作機械の特定の使用に関して説明されているが、別のタイプの作業子 を対象物（ｏｂｊｅｃｔ）に対して配置するのに有用であり、代表的な回転バイ ト以外の種々の形態の工具とともに使用することができる。

本発明はまた、２つのプラットホームを互いに対して簡単に位置決めするのに使 用することができる。

即ち、本発明は、最も広い観点から云うと、作業子を対象物に対して配置する装 置に関するもので、この装置は、互いに離隔して配置されている作業子および対 象物の支持体と、６つの脚部材とを備え、各脚部材は脚部材に沿って離隔した２ つのポイントにおいて２つの支持体に連結され、２つの支持体における脚部材の 連結（ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ）により画定される（ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｅｄ） 面積は実質上同一であり、更に脚部材の少な（ともあるものを個々に操作してか かる脚部材のポイントの相対的な位置を変えることにより、対象物に対する作業 子の位置を変える手段を備えている。

更に、本発明の最も広い観点においては、本発明は、工具を工作物に対して配置 する工作機械に関し、工具は第１の支持体に対して配置され、工作物は第２の支 持体に対して配置され、２つの支持体は６つの脚により連結され、更に工作機械 は脚を操作して脚の長さを変える手段を備えている。

好ましくは、工作機械は、脚部材のポイントの位置を変える手段と、感知手段に 応答して操作手段を調整する手段とを更に備える。

好ましい実施例においては、２つの支持体に対する６つの脚の連結により、通常 の八面体の縁（ｅｄｇｅ）が概ね画定され、支持体に対する脚部材の連結により 各支持体において六辺形［５ｉｘ−ｓｉｄｅｄ　ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎｌが画定 される。

好ましい実施例においては、脚部材は６つの直線状の伸縮自在の脚であり、操作 手段は脚を個々に伸縮する各脚のアクチュエータを備えている。６つの脚部材は 対をなして配置され、多対をなす脚部材は互いに対して角度をなしている。感知 手段は、複数の計器アーム（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ａｒｍｌの一部として形成 することができ、計器アームは、脚部材のポイントの位置の変化が計器アームの 長さの変化に変わるように脚部材に対して公知の関係で支持体間で連結される。

本発明はまた、本発明の装置および機構において使用することができるとともに 、他の目的にも使用することができる好ましい形態の伸縮自在の動力脚（ｐｏｗ ｅｒｅｄ　ｌｅｇｌおよび計器アームに関する。

好ましい実施例においては、工作物を取着する支持体のような支持体の一方はベ ースとして床に取り付けることができ、一方、もう一方の支持体は６つの脚によ りベースの上方に保持される。更にまた、ベースは上部支持体の面内に概ね配置 される３つの脚の端部を取着するカラムを有することができ、３つの別の脚はベ ースと上部支持体との間を延びる。あるいは、上部支持体を床から立ち上がるカ ラムに支持するような態様で固定させ、第２の支持体を上部支持体の下に位置す るように６つの脚に吊下することができる。

本発明は更に、工具のような作業子を第１の支持体に対して配置するとともに加 工物のような対象物を第２の支持体に対して配置し、支持体を６つの伸縮自在の 脚により互いに連結し、更に脚の長さを操作して最大３つの自由度の直線的な動 きと３つの自由度の回転運動またはこれらの組み合わせを工具と加工物とに相対 的に付与することにより、作業子を対象物に対して配置する方法を提供する。

本発明はまた、標準的なパートプログラム装置座標指示を、脚の長さの変化にの み関する指示に変換する方法に関する。この方法は、脚の端部の初期および最終 位置をベクトルに変換し、次にこのベクトルを操作して脚の長さの変化を測定す るが、このベクトルは脚の長さの変化率の変化を測定するのに使用することもで きる。

工具その他の作業子は、バイト、ワイヤソー、オキシアセチレンまたはプラズマ トーチのノズル、レーザビーム、放電ワイヤ、プローブその他の測定装置、から す口、縫針または編針、グリップなどとすることができ、制限を受けることはな い。工具その他の作業子は固定状態に保持し、工作物その他の対象物を可動に配 置することができ、あるいはこの逆にすることもできる。

本発明の主たる目的は、工作物のような対象物に対する工具のような作業子の動 きの自由度を最大にして、作業子を対象物に接触させる工作機械を提供すること にある。

本発明の別の目的は、工具を工作物に対して支持するとともに、工作物に対して 工具を６つの自由度をもって動かすことができる新規な工作機械を提供すること にある。

本発明の別の目的は、それぞれが能動制御のもとにある６つの自由度の動きを行 なう工作機械を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、対象物に対して作業子を動かす機構とは別に、対象物 に対する作業子の位置を感知する、作業子を対象物に接触させる工作機械を提供 することにある。

本発明の更に別の目的は、構造的な剛性を有しかつ作動安定性を備えるとともに 、作業子を対象物に対して最大の自由度で動かすことができる工作機械を提供す ることにある。

本発明の上記したおよび他の目的と利点は、以下の詳細な説明により明らかにな るものである。以下、本発明の幾つかの好ましい実施例を示す図面に関して本発 明を説明する。

゛　の　な舌明 第１図は、本発明に係る工作機械を示す正面図である。

第２図は、第１図の工作機械の平面図である。

第３図は、本発明に係る工作機械の第２の実施例を示す斜視図である。

第４図は、第３図の工作機械の正面図である。

第５図は、第４図の５−５面断面に沿った第３および４図の工作機械の平面図で ある。

第６図は、本発明に係る工作機械の第３の実施例を示す正面図である。

第７図は、いずれの実施例とともに使用することができる脚および計器アームの 構造を示す部分正面図である。

第８図は、本発明に係る工作機械の制御系を示す概略図である。

第９図は、制御系の第２の実施例を示す概略図である。

第１０図は、制御系の第３の実施例を示す概略図である。

第１１図は、本発明に係る工作機械の第４の実施例を示す斜視図である。

第１２図は、本発明に係る工作機械の第５の実施例を示す斜視図である。

第１３図は、本発明に係る工作機械の第６の実施例を示す斜視図である。

第１４図は、工作機械とともに使用することができる伸縮自在の動力脚を示す縦 断面図である。

第１５図は、動力脚をプラットホームまたは支持体に連結するヨークアセンブリ の１つを拡大して示す長手方向の横断面図である。

第１６図は、第１４図の１６−１６線に沿った面で断面した第１５図のヨークア センブリの長平方向の横断面図である。

第１７図は、第１５および１６図のヨークアセンブリの斜視図である。

第１８図は、工作機械とともに使用することができる計器アームの長平方向の縮 小横断面図である。

第１９図は、第１８図の計器アームの一端を示す第１８図の１９−１９９面断図 である。

第２０図は、レーザ干渉計を使用して距離を測定する計器アームの概略図である 。

第２１図は、工作機械の脚の位置指令を測定する方法を示すベクトル図である。

ましい　の詳細な；明 第１および２図について説明すると、本発明の第１の実施例の工作機械は、支持 体即ちプラットホームの形態をなすベース１０と、ベース１０から離隔して配置 されたスピンドル支持体即ちプラットホーム１１を備えている。スピンドルヘッ ド１２がスピンドルプラットホーム１１に取着され、回転するバイト１３を受け るようになっている。参照番号１４で全体示されているスピンドル駆動アセンブ リがスピンドルプラットホーム１１に取着され、この駆動体は、通常の態様でス ピンドルヘッド１２に動力列により連結されたモータ１５を備えている。ベース プラットホームｌＯは工作物支持体１６を支持し、支持体１６は参照番号１７で 示される工作物を受ける。

離隔して配置されているプラットホーム１０と１１は、６本の動力付与された伸 縮自在の脚２ｏ乃至２５により互いに連結されている。各脚は、下端がボール／ ソケットジヨイント２６によりベースプラットホーム１０に回動自在に取着され ている。同様に、脚２゜乃至２５の各上端は、第２のポール／ソケットジヨイン ト２７によりスピンドルプラットホーム１１に回動自在に取り付けられている。

脚２０乃至２５は、例えば、入子式の上部材２０ａと下部材２０ｂとから形成す ることができる。入子部材は、液圧シリンダのピストン２０ａとシリンダ２０ｂ とすることができる。かかる脚の長さは、各シリンダの各端部内の液圧流体の量 を制御することにより調整することができる。

ベース支持体１０に対するスピンドル支持体１１の位置従って工作物１７に対す るバイト１３の位置は、６本の脚２０乃至２５のそれぞれの長さを同時に操作す ることにより調整することができる。動きの範囲（ｅｎｖｅｌｏｐｅｌ内におい て、バイト１３を、立方体型の工作物の５つの露出した面の全てに対して適用す ることができる。５つの露出面に対する動きの範囲は、ベース支持体１０のジヨ イント２６の開き（ｓｐｒｅａｄ）およびスピンドル支持体１１の第２のジョイ ン）・２７の開きと、脚２０乃至２５の最小および最大の長さと、各脚の直Ｉｌ ！運動の全範囲と、安定のために共通面に成る脚を配置するのを避ける必要性と により制約を受けるだけである。かかる構成とすることにより、動きの範囲内に おいて、輪郭を３次元でマシニングすることができるとともに直線的な２点間マ シニングを行なうことができる。

各脚２０乃至２５の長さを同時に調整することにより、６つの全ての軸線方向の 動きを行なわせることができる。即ち、３つの直交する軸線のそれぞれに沿った 直線方向の動作と、かかる３つの軸線のそれぞれを中心とする回転動作である。

第１および２図の実施例においては、６本の脚は。

３対に配設されていると考えることができる。即ち、脚２０と２１が第１の対を 構成し、脚２２と２３が第２の対を構成し、脚２４と２５が第３の対を構成する 。多対をなす脚は、互いに対して角度をなすように配置されている。対をなす脚 ２０と２１のジヨイント２６は、互いに接近している。例えば、隣接する脚２０ と２５のジヨイント２７もまた互いに接近している。

これにより、下部ジヨイント２６は全体的に三角形を形成し、上部ジヨイント２ ７もまた全体が三角形を形成することができる。これらの２つの三角形と６本の 脚が全体として８面体の縁部を形成する。第１および２図に示すように、下部ボ ールジヨイント２６により画定されるペースプラットホーム１０の面積と、上部 ボールジヨイント２７により画定されるスピンドル支持体１１の面積は実質上同 じである。これは、幾つかの理由により有利となる。先づ、このように配置する ことにより、工作機械の構造剛性が最大となる。第２に、工作機械の足跡（ｆｏ ｏｔｐｒｉｎｔ）が、取り扱うべき工作物の特定の立体サイズに関して最小とな る。更に、ある脚および支持体を共通面に配置する前に工作物の表面積の範囲を より大きくすることができるので、潜在的に自由な位置（ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌ ｙ　ａｍｂｉｇｕｏｕｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｌを形成することができる。

第３乃至５図について説明すると、第２の実施例は、ベース支持体即ちプラット ホーム３０と、バイト３３を受けるようになっているスピンドルヘッド３２を取 着するスピンドル支持体３１とを備えている。スピンドルヘッドは、スピンドル 駆動体３４により回転される。ベース支持体３０とスピンドル支持体３１は、６ 本の伸縮自在の脚４０乃至４５により連結されている。脚は対４０および４１の ように３対配設され、多対をなす脚は、互いに角度をなして取着されるように互 いに交差して配置されている。脚４０乃至４５もまた、例えば４０ａと４０ｂで 示すように、入子式の上部材と下部材とから形成されている。

脚４０乃至４５は、下端部に近接した第１の位置において、参照番号５０で全体 示されているジヨイントによりベース支持体３０に連結されている。ジヨイント ５０は、ベース支持体３０から突出するシャフト５２の軸線を中心に回転するよ うに取着されたクレビス（ｃｌｅｖｉｓｌ　５１を備えている。一般的なトラニ オン（ｔｒｕｎｎｉｏｎ）　５３が各脚の各部材４０ｂ乃至４５ｂと係合すると ともに、クレビス５１に回転自在に取着されている。このようにして、ジヨイン ト５０は２つの自由度の動きを提供している。

脚の上部入子部材４０ａ乃至４５ａも同様に、ジヨイント５４により脚の長平方 向に沿った第２の位置においてスピンドル支持体３１に連結されている。ジヨイ ント５４も同様に、スピンドル支持体３１の下側から下方へ延びるシャフト５６ に回転自在に取着されたクレビス５５と、クレビス５５に上部脚部材４０ａなど を支持するトラニオン５７とを有している。第５図に特に示すように、ジヨイン ト５０と５４および支持体３０と３１に対するこれらの取着部により、２つの支 持体のそれぞれに六辺形の隅部が画定される。第３乃至５図から明らかなように 、６つの下部ジヨイント５０とベース支持体３０との連結により画定されるペー ス部材３０の面積は、６つの上部ジヨイント５４とスピンドル支持体３１との連 結により画定されるスピンドル支持体３１の面積と実質上同一である。

ジヨイント５０と５４のシャフト５２と５６は、任意の方向に突出するようにそ れぞれの支持体に取着することができる。第１の実施例のボールジヨイントを、 この第２の実施例においても使用することができ、この第２の実施例のトラニオ ンジヨイントを第１の実施例において使用することもできる。

ベース支持体３０は、参照番号５９により例示されている工作物を保持する工作 物支持体５８を取着している。

脚４０乃至４５もまた、上端部４０ａなどを形成するピストンロッドと下端部４ ０ｂなどを形成するシリンダ部とにより液圧シリンダとして形成することができ る。ピストンロッドはシリンダ内で回転することができるので、ジヨイント５０ と５４のそれぞれにおいて与えられる２つの自由度の動作で十分である。脚を形 成するアクチュエータの上部と下部が捩りを行なうことを許容されていない場合 には、伸長を行なうのに液圧シリンダ以外のアクチュエータが使用されるととも に、上部および下部ジヨイント５０および５４の−方または他方において第３の 自由度の回転動作が必要とされることになる。第１４乃至１７図に示す脚の場合 には、別の自由度の動作がジヨイントにおいて必要とされ、あるいはヨークアセ ンブリの相対的な角度変位により行なわれる入子部材の相対的な回転により生ず る直線誤差を補償しなければならない。脚のアクチュエータとして液圧シリンダ を使用する代わりに、各脚の上部を親ねじとして形成しかつ脚の下部に回転ナツ トを取着する構成、あるいはこの逆の構成のような直線運動を行なう手段を使用 することができる。あるいは、リニアモータ、ボールナツト形ｆｒｅｃｉｒｃｕ ｌａｔｉｎｇｂａｌｌｌねじ駆動体、チェーン駆動体などとすることができる。

第６図に示す第３の実施例においては、工具と工作物の双方とも、脚構造体によ り画定される範囲内には配置されていない。工作物６０は、直立支持体６３に取 り付けられたベース６２に取着されている。６本の脚６４乃至６９は、一端が第 ２実施例と同様の態様でトラニオンジヨイント７０により直立部材６３に連結さ れている。脚６４乃至６９の対向端部は、トラニオンジヨイント７１によりスピ ンドル支持体７２に連結されている。スピンドル支持体は工具７４を取着するよ うになっているスピンドルを担持し、スピンドル７３はスピンドル駆動体７５に より駆動される。工具７４は、脚６４乃至６９により画定される範囲から離れて 突出している。第３の実施例のその他の部分は、第１の実施例と同様に構成する ことができる。

第３の実施例においては、工作物支持体６１は、工作物とともに工具７４に対し て動くことができるように、ベース６２により支持されている通路に取着するこ とができる。工作物６０が直立支持体６３に取着されていない場合にも、直立支 持体６３に対する工作物の位置は、適時に瞬時に、少なくとも公知の態様で固定 することができる。

工作物をスピンドルの上方に取着しあるいはスピンドルが工作物の長平方向に沿 って走行することができるように第３図のような直立支持体を通路に取着するな どのように、スピンドルと工作物を別の態様で配設することができる。

脚は、支持体即ちプラットホームを相対的に配置するために調整された（ｃｏｏ ｒｄｉｎａｔｅｄｌ態様で動かさなければならない。調整された動きは、各脚に 位置信号を提供してスピンドルプラットホームをベースプラットホームに対して 所望の位置に位置決めする従ってバイトを工作物に対して所望の位置に位置決め するコンピュータ制御により行なうのが好ましい。適宜の制御構成が第８および ９図に示されている。第８図においては、脚２０乃至２５のような液圧シリンダ の形態をなす脚は、ピストンの各側のシリンダ内の液圧流体の量従ってシリンダ 内のピストンロッドの位置を制御するサーボバルブ１００により制御される。コ ンピュータ１０１は、ライン１０２に出力位置指令を発生する。

この位置指令は、磁気スケール１０７に沿って走行する感知ヘッド１０６からの 信号を受ける励磁器／復調器１０５から導出するライン１０４のフィードバック 信号と、総和（ｓｕｍｍｉｎｇ１回路１０３において比較される。感知ヘッド１ ０６は、ピストンロッドの位置の変更が液圧シリンダ２０ｂなどに対して公知の 位置に固定または可動配置される磁気スケール１０７に沿った感知ヘッド１０６ の位置の変化に反映されるように。

ピストンロッド２０ａなどに結合される。総和回路１０３は、積分ネットワーク １０９に入力する位置エラー信号をライン１０８に発生し、積分ネットワークの 出力はライン１１０に供給される速度指令である。速度指令は、励磁器／復調器 １０５から導出するライン１１１の速度フィードバック信号と比較され、２つの 信号は速度のエラーを表わす出力信号を生ずる総和回路１１２に供給される。こ の速度エラー信号は、移相補償が行なわれる補償ネットワーク１１３に供給され 、ここで得られる補償された信号はサーボバルブ１００を制御する増幅器１１４ に供給される。

コンピュータから導かれる同様の制御ループを６本の脚２０乃至２５のそれぞれ に設けることができ、コンピュータ１０１は６本の脚のそれぞれの所望の位置に 関する出力位置指令を発生することにより、バイト工具を工作物に対して特定の 限定位置に位置決めすることができる。

第９図の制御構成は、親ねじ／ナツト構成体を回転するモータ１２０に関して図 示されている点を除いて、第８図と同様の態様となっている。ニンコーダまたは リゾルバ１２１がモータ１２０に接続されていて、位置フィードバック信号を励 磁器／復調器１２２を介して提供し、この位置信号は総和ジャンクション１２３ においてコンピュータ６１からの位置指令と比較されて積分ネットワーク１２４ に供給される位置エラー信号を発生し、積分ネットワークはモータに接続された タコメータ１２６からの速度位置信号と総和ジャンク２ョン１２５において比較 される速度指令を出力する。補償ネットワーク１２７が、モータ駆動体に接続さ れた増幅器１２８に適宜の信号を発生するように配設されている。この場合にも 、工作機械の６本の脚のそれぞれに関して同様のループを設けることができる第 ８および９図の制御構成は、閉ループ制御を採用している。しかしながら、ステ ップモータを使用することにより、閉ループ制御を使用する必要性をなくすこと ができる。ステップモータを使用した制御系の例が第１０図に示されている。

位置信号を、各脚に直接接続されあるいは脚のアクチュエータに接続されたセン サにより得ることができる。しかしながら、別体をなす計器アームを使用してよ り正確さを期することができる。かかる構成が第７図に示されている。

第７図において、第３乃至６図に示す実施例の６本の脚を有する工作機械は、動 力側４４および４５とそれぞれ連係する別体をなす計器アーム１３０および１３ １を有している。計器アーム１３０および１３１は、それぞれ直線状に伸縮自在 であり、下端がトラニオンジヨイント１３２によりベースプラットホーム３０に 、上端がトラニオンジヨイント１３３によりスピンドルプラットホーム３１に連 結されている。トラニオンジヨイント１３２と１３３は、動力側４４と４５をプ ラットホーム３０および３１に連結するのに使用されるジヨイント５０および５ ４と構造および動作が同様である。

計器アーム１３０と１３１は、プラットホームの相対的位置を感知する目的にの み使用される。計器アームは、磁気スケールに沿って走行して、長さ従って位置 に関する所望のフィードバック信号を提供する感知ヘッドを備えることができる 。別の形態の計器アームも使用することができる。別体をなす計器アームを使用 することにより、動力側とこれらのジヨイントに生ずる負荷による撓みがバイト の位置のエラーに変換されないという利点が得られる。一層小形で、軽量でしか も自重以外の重量を担持しない計器アームは、動力側と同じ力および撓みを受け ない。

計器アーム１３０と１３１は、各動力側と並列に取着されているように図示され ているが、計器アームをこのように取着する必要はない。計器アームは、特定の 動力側と連係される必要はない。しかしながら、支持体またはプラットホームの 相対的な位置に関するはっきりした組の信号を提供するように少なくとも６つの 計器アームを備えることが必要である。

第１１図に示す第４実施例においては、プラットホームの１つが持ち上げられ、 第２のプラットホームが６本の脚にある第１のプラットホームから吊下されてい る。即ち、支持構造体が、三角形に枠組された部材１４１により互いに結合され た３本の直立カラム１４０から形成されている。スピンドルハウジング１４２が 、工作物プラットホーム１４４の方向へ下方を向くスピンドル１４３とともに三 角形の枠組をなす部材１４１に支持されている。工作物プラットホーム１４４は 、第３．４および５図の第２実施例の脚４０乃至４５の構成と同様に、対をなす 交差した脚として配設された６本の伸縮自在の動力側１４５乃至１５０に吊下さ れている。工作物プラットホーム１４４は、通常の態様で工作物（図示せず）を 有するパレットを取着することができる。脚１４５乃至１５０は、第２実施例と 同様の態様で下端部が部材１４１に、上端が工作物プラットホーム１４４に回動 自在に連結されている。

６本の脚にプラットホームを吊下する構成によれば、動力側がプラットホームを 支持する能力を失う原因となる大停電の場合に、作業プラットホーム１４４はス ピンドルから離れるように動くことができるという利点が得られる。これにより 、スピンドル、工具、工作物どうしの衝突が起こらないので、これらの損傷を防 止することができる。これに対して、第１および第２の実施例に示される構成に おいては、動力側がプラットホームを支持することができな（なるような大停電 により、スピンドルが工作物または工作物支持体を押し潰すようになることが考 えられる。

工作物プラットホームをスピンドルプラットホームの下に吊下げる代わりに、工 作物を、吊下されたスピンドルプラットホームの上方に配置することができる。

このようにすると、チップは、工作物から自然に離れ落ちることになる。

第１２図に示す第５実施例もまた、工作物プラットホームを支持体から吊下して いる。更に、この実施例は計器アームを備え、該計器アームは６本の各動力側と 、動力側および計器アームをプラットホームおよび支持体に連結するスポーク状 の系とに連係されている即ち、第１２図の第５実施例は、３本の■ビーム（図示 を簡潔にするため２本が示されている）によりベースが結合されている３本の直 立カラム１５５を有している。各カラム１５５の頂部は、コイルばねのような振 動絶縁部材が載置されているベアリングプレート１５７を担持している。■ビー ムの形態をなす３本の放射状に配設された支持アーム１６０を有するスピンドル ハウジング１５９が設けられている。支持アームの外端にはそれぞれ、各絶縁部 材１５８に載置されるベアリングプレート１６１が取着されている。

スピンドルヘッド１５９は、それぞれ一連をなすスポーク１６３と１６４が突出 するリング状のプラットホーム１６２の頂部に取着されている。スポーク１６３ と１６３は、リングプラットホームの周囲で交互する２つの長さを有し、これら のスポークは６本の動力側１６６をプラットホーム１６２に連結するユニバーサ ルジヨイント１６５を取り付けている。動力側１６６の下端は、リング状のプラ ットホーム１７０から放射状に突き出るスポーク１６８および１６９の端部に取 着されたユニバーサルジョイン１〜１６７に連結されている。スポーク１６３． １６４および１６８．１６９は、第２および第４実施例と同様に動力側がオーバ ーラツプしかつ交差して配置されている構成に適応するように異なる長さに形成 されている。

同様の構成のリングおよびスポークを使用して、６本の計器アームの端部にユニ バーサルジヨイントを取着している。即ち、第２のリング構造体１７２が、す− ング支持体１６２の下方でスピンドル端部においてかつスピンドル１７３の周囲 に配置されている。２つの異なる長さを有するそれぞれ一連の放射状に突き出る スポーク１７４と１７５が、リング１７２から突出している。底部の工作物プラ ットホーム１７０は、ユニバーサルジヨイントを計器アーム１７１の底端部に取 着するようにそれぞれ一連をなすスポーク１７７および１７８が突き出る第２の リング１７６を備えている。計器アーム１７１は、動力側１６６と同じ態様で対 をなす交差アーム状に配設されている。

プラットホームから突き出るスポークを使用することにより、動力側と計器アー ムはスピンドルヘッドと工作物支持体の中心軸線に極めて近接した位置から取り 外すことができるので、工作物を工作物プラットホームに容易に装填することが できる。これは、第１２図に示されているが、第１２図において、仮想線は工作 機械が受け入れることができる立方体の工作物を示し、かかるサイズの工作物の 挿入と取り出しとを行なうことができるように、動力側１６６と計器アーム１７ １を通る開口があることがわかる。

リング構造体１７２とリング１７６は、構造的にはリングプラットホーム１６２ および作業プラットホーム１７０から独立させることができ、計器アーム１７１ は、動力側１６６によりもたらされるプラットホームの撓みから構造的に絶縁さ せることができる。

第１３図に示す第６実施例では、６本の脚のうぢの３本は、前記した実施例とは 異なる態様で配設されている。即ち、脚のうちの３本は、上部プラットホームを 含む共通面にあるいは共通面に近接して取着されている。第１３図に示すように 、略三角形状のベース１８０には、各隅部に三角形のカラムが取着されている。

３本の動力側１８２．１８３および１８４は、各カラム１８１の上端に近接して 配置されたユニバーサルジヨイントから延びている。３本の脚１８２．１８３お よび１８４の他端は、スピンドルヘッド１８６を取着した三角形のスピンドルプ ラットホーム１８５の隅部においてユニバーサルジヨイント取着されている。

残りの３本の動力側１８７．１８８および１８９は、ベース１８０のユニバーサ ルジヨイントから三角形のスピンドルプラットホーム１８５まで上方へ延びてい る。工作物プラットホーム１９０が３本の下部脚１８７．１８８および１８９に より画定される範囲内においてベース１８０に載置されている。

第１３図の実施例は、他の実施例と同じ態様で動作し、脚は２つのプラットホー ム間を延びる限りは２つの面間を延びる必要がないことがわかる。第１３図の実 施例における６本の脚は、ベース１８０とそのカラム１８１とにより示される工 作物プラットホームからスピンドルプラットホーム１８５へ延びている。

第１４乃至１７図は、本発明の工作機械とともに使用することができるボールね じ（ｂａｌｌ　ｓｃｒｅｗｌ駆動の動力側を示す。回転自在のボールねじロッド １９５には、参照番号１９６で全体示さている固定プラットホームヨークアセン ブリが取着されている。ナツトチューブ１９７がボールねじを包囲するように配 設され、ボールナツト１９７°によりボールねじに作動連結されている。ナツト チューブ１９７はまた、参照番号１９８により全体示されている可動のプラット ホームヨークアセンブリに連結されている。ヨークアセンブリ１９６と１９８は 、工作機械の固定および可動プラットホームに連結されている。ボールねじロッ ド１９５は、固定ヨークアセンブリ１９６に連結されたブラケット２００に取着 されている液圧または電動モータにより回転される。モータは、歯付ベルト２０ ２によりボールねじロッド１９５に連結された出力軸２０１を有し、ベルト２０ ２は出力軸２０１とボールねじロッド１９５に連結されたブーり間で作動するよ うになっている。ボールねじロッド１９５は、固定プラットホームヨークアセン ブリ１９６の一部を形成するモータフォーク２０４と連係するケージに取着され た一対のスラストベアリング２０３に軸受けされている。ベロー２０５が配設さ れ、該ベローは一端がナツトチューブ１９７に、他端がモータフォーク２０４に 連結されているチューブ２０６に連結されている。

ボールねじロッド１９５がモータ１９９により回転されると、ナツト１９７はロ ッド１．９５の回転方向により決まる方向ヘロツドの長平方向に沿って移動する 。これにより、ヨークアセンブリ１９６と１９８との間の距離が変化し、脚の有 効長を変えることができる第１５乃至１７図について特に説明すると、可動プラ ットホームヨークアセンブリ１９８は、ナツトチューブ１９７に連結されかつね じロッド１９５が通る中央開口２１１を有するＵ字形フォーク２１０を備えてい る。保護チューブ２１２がフォーク２１０からねじロッド１９５の外側に沿って 延びている。フォーク２１０の側部アーム２１３と２１４には、ブロック２１７ の対向する側面に形成された凹部に収容されるスラストベアリング２１６の内側 レース（ｒａｃｅｌを保持するベアリングホルダ２１５が取着されている。ブロ ック２１７には、第１６図に示すように、中央開口２２０が設けられ、該開口は 、該開口の中間点からブロック２１７の対向端部に向けてフレア状に形成されて いる。ブロック２１７の残りの２つの側面は、ベアリングリテーナ２２３により 所定の位置に保持されるスラストベアリング２２２を受けるベアリング凹部２２ １を有している。ベアリングリテーナ２２３は、可動プラットホームに取り付け られた第２の〕才一りの離隔したアーム２２３に取着されている。このように構 成することにより、２つのフォークは互いに９０″離隔して配置される。

上記のように構成されているので、ヨークアセンブリ１９８はベアリング２２２ を通る軸線を中心に回転動作を行なうことができるとともに、ベアリング２１６ を通る軸線を中心に回転動作を行なうことができる。開口２２０はフレア状に形 成されているので、後者の回転運動に適応することができる。固定されたプラッ トホームヨークアセンブリ１９６の構造と動作は、可動プラットホームヨークア センブリ１９８に関して上記したのと同じ態様となっている。

ヨークアセンブリを、動力力の端部ではなく動力力の長平方向に沿った位置に取 着されているので、脚が動くときのヨークアセンブリ間の最大距離の最小距離に 対する比を有意に大きくすることができる。

第１の近接スイッチ２２５が、ポールのケージに近接してナツトチューブ１９７ に取着されている。第２の近接スイッチ２２６が保護チューブ２１２の端部に近 接して取着されている。近接スイッチ２２５と２２６は、ポールねじロッド１９ ５が許容されている動きの限界に達したときに動きを停止させるのに使用される 。即ち、ポールねじロッド１９５の端部が近接スイッチ２２６の状態を変化させ るときには、動力力は動きの所定の限界まで短くなっている。第１４図では、動 きの短限界に近い位置にある。これに対して、ポールねじ１９５の端部が近接ス イッチ２２５の状態を変えるときには、動力力は最大の所望の限界まで伸長して いる。いずれの場合にも、近接スイッチ２２５と２２６は、モータ１９９の連続 作動に影響を及ぼす。

本発明の工作機械とともに使用することができる計器アームの一例が第１８およ び１９図に示されている。計器アームの一端には、第１のチューブ２３１の端部 を固定する中実のロッド２３０が形成されている。

チューブ２３１の他端には、一対の同心をなす固定チューブ２３３および２３４ のチューブの周囲を摺動するスライドベアリング２３２が取着されている。固定 チューブ２３３と２３４はそれぞれ、計器アームの反対側端部を形成するロッド ２３５に固定されている。

外側の保護チューブ２３６もまた第２のロッド２３５に固着され、第１のチュー ブ２３１を取り囲んでいる。従って、第１のチューブ２３１は、固定チューブ２ ３３および２３４と保護チューブ２３６とに対して入子を形成していることがわ かる。

一端が計器アームの中実ロッド２３０に固定されたスケールロッド２３８が配設 されている。スケールロッド２３８の他端は、内側固定チューブ２３４内で摺動 するピストン２３９に取着されている。読取りヘッド２４０がスケールロッドを 包囲するように配設され、内側および外側固定チューブ２３３および２３４の自 由端部に取付けられている。従って、読取りヘッド２４０は、計器アームの固定 端部２３５に対して固定されており、スケールロッド２３８は、計器アームが伸 縮するときに読取りヘッド２４０内で長手方向へ動くことができる。スケールロ ッド２３８と読取りヘッド２４０は、公知の態様で構成し、動作させることがで きる。読取りヘッドは、読取りヘッドとスケールロッドが互いに相対的に動かさ れるときに動きの増分を感知し、増幅されると公知の態様で使用される信号を発 生して、これら２つの部材の相対的位置および位置の変化を示す。スケールロッ ドと読取りヘッドを備えた使用することができるデジタル位置決め測定装置とし て、ソッキ・エレクトロニクスーコーポレイション（Ｓｏｋｋｉ　Ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造されかつＪＳＴシリーズのデ ジタル位置決め装置として知られているものがる。

読取りヘッドとスケールロッドを操作する場合には、スケールロッドを緊張した 状態に保持することが重要である。そのために、スケールロッド２３８の一端が 取着されているピストン２３９に作用する空気圧を導入している。加圧空気は、 計器アームの固定端部２３５の中央孔２４５を介して導入されるとともに、内側 チューブ２３３と外側チューブ２３４との間の空間と内側チューブ２３４の取付 は部に隣接して内側チューブに形成された開口２４６とを介して読取りヘッド２ ４０へ流れる。これにより、加圧空気が、ピストン２３９が配置されている内側 チューブ２３４の中空内部に導入される。計器アームの中実ロッド２３０と読取 りヘッド２４０との間の空間が中空内部に接続されるように、オリフィス通路２ ４７が読取りヘッド２４０を介して長手方向へ延びており、計器アームの両端が 互いに相対的に動いたときに真空が上記空間に形成されないようにしている。内 側チューブ２３３と外側チューブ２３４との間の空間はまた、読取りヘッドを計 器アームの外部と接続する配線２４８を収容するのに使用される。

計器アームは、ヨークアセンブリを使用して、動力力と同様の態様で取着するの が好ましい。動力力の場合と同様に、ヨークアセンブリ間の最小距離に対する最 大距離の比を大きくするために、ヨークアセンブリは、第１８図に示す位置２４ ９および２５０のような端部の中間に取着するのが好ましい。

計器アームの可動端部２３０は、加圧空気の入口２５６と出口２５７とを有する 横方向に延びるキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇｌ　２５５を備えている。入口 と出口は、ポールベアリング２５９が配置されている中央の円形軌道２５８に接 続されている。キャスティング２５５に導入された加圧空気により、ポールベア リング２５９は軌道２５８に沿って素早（回転する。これにより、計器アームの 長手方向の軸線を中心に計器アームの端部３０まで偏心運動が行なわれる。この 偏心運動は、計器アームの入子素子が互いに相対的に円滑に摺動することができ るようにするのに有効である。同時に、回転するボールベアリング２５９により 生ずる振動運動は、測定されている運動の方向と交差する方向に行なわれるので 、かかる測定には有意な影響を及ぼすことはない。

第２０図は、レーザ干渉器を使用する計器アームの一例を示す。この計器アーム は、ポリテトラフロリド材料からつくるのが好ましいベアリング上で互いに摺動 する同心をなす内側チューブ２６０と外側チューブ２６１とから形成されている 。ベロー２６３が外側チューブ２６１の端部を内側チューブ２６０の外側に接続 して、チューブ内の空間を閉じるとともにベアリング２６２を介して汚染が生ず るのを防止している。レーザ光源からのレーザビームは、窓６５を介して計器脚 の中空内部に入り、ミラー２６６で反射して干渉器２６７に入り、ここで２つの 成分に分割される。一方の成分は干渉器から出て、外側チューブ２６１の閉止端 部に取着されている逆反射器（ｒｅｔｒｏ−ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）　２６８まで チューブの内部を進む。光は、チューブの下方で反射し、干渉器２６７へ向けて 戻る。光ビームの２つの成分は干渉器内で再度組み合わされ、この組み合わされ た成分は、これらの位相に応じて積極的にあるいは消極的に干渉し合う。逆反射 器２６４が干渉器に対して動くときに、レーザ光源内の光検出器が光ビームの２ つの成分間の干渉により生ずる縞を検出する。位相は干渉器２６７と逆反射器２ ６８との間の距離により決まり、従って、縞は計器アームの長さの変化を示す。

干渉器２６７と逆反射器２６８との間を通過する光波の数は、これら２つの機器 間の距離だけでなく、光の速度によっても変わる。空気中の光の速度は、大気圧 、温度および湿度によって変オ）る。圧力と温度が最も影響を及ぼすので、干渉 器と逆反射器との間の距離を縞の数に基づいて算出しようとする場合には、これ らの因子を知らなければならない。計器アームの内部の空気は、折畳式の袋（ｂ ｌａｄｄｅｒｌ　２７０に通される。

計器アームが伸長すると、空気袋にある空気を排出する。空気袋２７０は、アー ム内の圧力がアームの外側の周囲雰囲気と等しくなるように常に可撓性状態にあ る。次に、計器アーム全てに対して１つの圧力変換器を使用し、光ビームが通過 している空気の圧力を測定する。

各計器アームの内部温度は局在化するので、温度測定変換器２７１が各計器アー ムの内部温度を測定するようになっている。湿度の影響は無視することができる 。

構造剛性を有する計器アームの代わりに、公知の形態の位置変換器を使用して、 プラットホーム間の距離を測定することができる。使用することができる位置変 換器の一例として、ヒユーストン・サイエンティフィック・インターナショナル ・インコーホレイテッド（Ｈｏｕｓｔｏｎ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｒ ｎａｔｉｏｎａｌ、　Ｉｎｃ暑から入手することができ、１８５０シリーズとし て知られるケーブル作動の変位変換器が挙げられる。かかる変換器を使用する場 合には、ケーブルはプラットホームの一方に接続され、変換器のハウジングは他 方のプラットホームに接続される。ハウジング内のポテンショメータにより、工 作機械の構成素子の特定位置においてハウジングから延びるケーブルの長さを示 す信号が得られる。

動力脚と計器アームとを使用した測定の組み合わせはまた、工作機械の構成素子 の位置決めをスピードアップするのに使用することができる。例えば、動力脚に （第８図に示すような）リニアスケールまたは（第９図に示すような）回転リゾ ルバまたはシャフトエンコーダを設け、プラットホーム相互間の位置決めを全体 的に行なうことができる位置フィードバック信号を得ることができる。次に、連 係された計器アームを、動力脚を最終所望位置まで一層ゆっくりとした速度で動 かしながら正確な位置決めを行なうのに使用することができる。

動力脚がプラットホームと形成する角度により、工作機械の剛性を高めることが できるとともに、工作物に対する工具の位置決めを正確に行なうことができる。

最適の垂直および水平方向の剛性を得るためのプラットホームに対する脚の最適 角度は約３５°である。

これにより、各プラットホームはその直交する軸線に沿って剛性を発揮すること ができる。最良の垂直方向および水平方向の解像度を得て精度を確保するために は、公称位置におけるプラットホームに対する脚の最適角度は約４１″′である 。

工作機械の一般的なパートプログラムは、互いに相対する工具先端と工作物のＸ 、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ座標に関する指示ブロックを提供するように構成される。

本発明に係る工作機械の６本の脚は通常の直交座標とは整合しないので、通常の 座標ブロック指示を６本の脚の長さと関連させる方法を開発しなければならない 。以下の方法は、そのために開発されたものである。各工程は論理シーケンスの 形態に配列さね、以下のように要約することができる。

■１本発明の工作機械のＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ座標の初期設定 Ｉｌ、　６本の脚のそれぞれに関して・Ａ、Ｉ−ツブおよびボトムピボットベク トル座標を初期設定する。

Ｂ、現在の脚の長さを算出し初期設定する。

Ｃ２現在の脚の長さに関するＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃの定位置を規定する。

ＩＩｌ、所望の直線性と精度の動きを得るのに十分に短いサブブロック時間（一 般に０．０２秒）を設定する。

ＩＶ、各パートプログラムに関して Ａ、各ブロックに関して： １、パートプログラムから、工作機械の目的座標のＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃと送 り速度を読み取る。

２、送り速度とサブブロック時間を使用して、ブロック目的に到達するのに要す るサブブロックの数を計算する。

３、各サブブロックに関して・ （ａ）６つの各座標について １、現在の値＝前のサブブロックの終了値２、終了［ｅｎｄｉｎｇ）値＝残って いるサブブロックプラス現在値の数で除される（目的値マイナス現在値） （ｂ）６つの座標の終了値を使用してサブブロック終了ベクトルを構成する。

［Ｃ１各脚について： １．１−ツブピボットベクトルを現在のサブブロックの終了角度まで回転させる 。

２、サブブロック終了ベクトルを結果に加える。

３、結果からボトムピボットベクトルを減算する。

４、工程（ｃ）３の結果の座標の平方の和の平方根をめることにより終了脚長さ を算出する。

５、終了脚長さを最も近い積分サーボ位置指令カウントに変換する。

６、位置カウントをサーボ指令干渉器に送る。

７．１サブブロック時間で新たな脚長さに到達するのに必要な脚速度を算出する 。

８、脚速度を最も近い積分サーボ指令カウントに変換する。

９、速度カウントをサーボ指令干渉器へ送る。

（ｄ）サブブロック開始指令を全ての脚サーボに同時に送る。

Ｂ、サブブロックが残っていない場合にはブロックは完了する。

■、パートプログラムにブロックが残っていない場合には仕事は完了する。

本発明の工作機械の初期設定は、工作機械の分野においてはグリッディング（ｇ ｒｉｄｄｉｎｇ）として知られている処理である。これにより、工具の先端と立 方体工作物の中心とが一致する定位置が画定される。

トップピボットベクトルは、特定の脚のトップピボット点に対する工具先端のベ クトルである。ボトムピボットベクトルは、特定の脚のボトムピボットに対する 立方体工作物の中心のベクトルである。トップピボットベクトルは、一定の長さ を維持するが、Ａ、Ｂ。

Ｃ座標を介して回転することができる。第２１図は、指示されたブロックベクト ルを確保するために得なければならないブロックベクトルと得られた脚ベクトル との関係を示すベクトル図である。ベクトルは、第２１図では２次元だけで示さ れているが、いずれも３次元であることがわかる。脚の動作速度により輪郭の形 成が行なわれるので、重要であるのは脚ベクトルの長さだけが重要であるのでは なく、脚の動作速度も重要である。

本発明を工作機械に関して説明したが、作業子を対象物に対して接触させること が必要な機械のいずれにも適用することができるものである。本発明はまた、従 来のバイト以外の種々の工作機械に有用である。

Ｆ！０．２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、１１ ＦＩＧ、　１２ ボトムピボットベクトル 国際調査報告 Ｆ’ＣＴ／［ＪＳ９）１０４７９７ Ｄｅｔａｉｌｄ　Ｒｅａｓｃｙｎｓ　Ｆｂｒ　）ｋ＋ｌｄ　Ｉａｃｋ　０ｆＩＪ ｎｉｔ　Ｏｆ’　Ｉｎｖｅｎｔｉｃ＋ｎ：

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. １．工員を工作物に対して配置する工作機械において一対の離隔して配設された 支持体を備え、工具は支持体の一方に対して配置され、工作物は支持体の他方に 対して配置され、 ６つの脚部材を備え、各脚部材は支持体の一方に第１のポイントにおいて連結さ れかつ第１のポイントから脚部材に沿って離隔した第２のポイントにおいて他方 の支持体に連結され、更に 脚部材の少なくともあるものを個々に操作して脚部材のポイントの相対的位置を 変える手段を備えることを特徴とする工作機械。
2. ２．６つの脚部材は対をなして配置され、各対をなす脚部材は互いに交差するこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機械。
3. ３．脚部材の少なくとも幾つかについて前記操作手段を調整する制御手段を備え ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機械。
4. ４．前記支持体の一方は工作機械のベースを構成し、他方の支持体は６本の脚部 材により一方の支持体の上方に保持されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の工作機械。
5. ５．前記支持体の一方は６つの脚部材により他方の支持体の下に吊下されている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機械。
6. ６．作業子を対象物に対して位置決めする機構において、 互いに離隔して配設された作業子支持体および対象物支持体と、 ６本の脚部材とを備え、各脚部材は支持体の一方に一のポイントにおいて連結さ れるとともに、一のポイントから脚部材に沿って離隔した別のポイントにおいて 他方の支持体に連結され、 各支持体における脚部材の結合により画定される２つの支持体の面積は実質上同 一であり、更に脚部材の少なくともあるものを個々に操作して脚部材のポイント の相対的な位置を変えることにより対象物に対する作業子の位置を変える手段を 備えることを特徴とする位置決め機構。
7. ７．脚部材のポイントの位置変化を感知する手段と、感知手段に応答するととも に前記操作手段を調整する制御手段とを備えることを特徴とする請求の範囲第６ 項に記載の機構。
8. ８．６つの脚部材は対をなして配置され、各対をなす脚部材は互いに交差するこ とを特徴とする請求の範囲第６項に記載の機構。
9. ９．工具を工作物に対して位置決めする工作機械において、 ペースから立ち上がる直立部材と、 一対の離隔して配設されたプラットホームとを備え工具はプラットホームの一方 に対して配置され、工作物はプラットホームの他方に対して配置され、プラット ホームの一方は前記直立部材に支持されており、更に プラットホームを連結しかつ第２のプラットホームを第１のプラットホームから 吊下する６つの伸縮自在の動力脚を備えることを特徴とする工作機械。
10. １０．前記直立部材に対する第１のプラットホームの支持体に設けられた振動減 衰手段を備えることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の工作機械。
11. １１．工具を取り付けるようになっている第１のプラットホームと、 工作物を取り付けるようになっている第２のプラットホームと、 一端付近が第１のプラットホームに回動自在に取着され、他端付近が第２のプラ ットホームに回動自在に取着された６つの直線状に伸縮自在の脚を備え、各プラ ットホームにおける回動自在の取付けにより面積が画定され、２つのプラットホ ームのそれぞれの面積は実質上同一であり、更に 各脚の長さを個々に変えることにより第２のプラットホームと工作物に対する第 １のプラットホームと工具の位置を変える手段を備えることを特徴とする工作機 械。
12. １２．第１のプラットホームに取着された脚の回動自在の取付けは三角形を画定 する３つのポイントに隣接して行なわれ、第２のプラットホームに取着された脚 の回動自在の取付けは第２の三角形を画定する３つのポイントに隣接して行なわ れ、２つの三角形と６つの脚が八面体の縁を画定することを特徴とする請求の範 囲第１１項に記載の工作機械。
13. １３．プラットホームに対する脚の回動自在の取付けは各プラットホームにおい て６辺形の隅部を画定することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の工作機 械。
14. １４．前記工具は第１のプラットホームに取着されたスピンドルに取り付けたバ イトであり、第２のプラットホームは工作機械の固定ベースを画定するとともに 工作物を取り付ける工作物支持体が取着されていることを特徴とする請求の範囲 第１１項に記載の工作機械。
15. １５．第１のプラットホームは工作機械の固定ベースを画定し、第２のプラット ホームは第１のプラットホームに対して動かされることを特徴とする請求の範囲 第１１項に記載の工作機械。
16. １６．工具ホルダと工作物支持体とを有する工作機械において、 工作物支持体に対して固定されたベースから立ち上がる直立部材と、 工具ホルダを取着するプラットホームと、３つはプラットホームを直立部材に連 結し、３つはプラットホームをベースに連結する６つの直線状に伸縮自在の脚と 、 各脚の長さを個々に変えることにより工具ホルダを工作物支持体に対する工具ホ ルダの位置を変更する手段とを備えることを特徴とする工作機械。
17. １７．作業子を対象物に対して位置決めする機構において、 一方に対して作業子が配置され、他方に対して対象物が配置される一対の支持体 と、 支持体を離隔して互いに連結する６つの制御自在で伸縮自在の動力脚と、 脚を個々に伸縮させる脚のアクチュエータと、アクチュエータの作動を調整して 作業子の対象物に対する位置を変える脚の制御体とを備え、該制御体は６つの脚 のそれぞれの長さを定める感知手段を備え、該感知手段は脚に対して固定された 関係で支持体間に連結された複数の伸縮自在の計器アームを備え、脚の長さの変 更により支持体間の関係を変更して計器アームの長さの変更となるようにしたこ とを特徴とする機構。
18. １８．計器アームはそれぞれ該計器アームの長さの変更に比例する信号を発生す るセンサを備えることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の機構。
19. １９．各計器アームは前記支持体の１つとそれぞれ連結される２つの入子部材を 備えることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の機構。
20. ２０．センサは入子部材の一方に接続されたスケールロッドと、他方の入子部材 に接続された読取りヘッドとを備え、スケールロッドに沿った読取りヘッドの動 きのデジタル信号を提供することを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の機構 。
21. ２１．センサは入子部材の一方と連係するレーザ干渉計と他方の入子部材と連係 する逆反射器とを備えることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の機構。
22. ２２．６つの計器アームを備え、各アームは各動力脚と連係することを特徴とす る請求の範囲第１７項に記載の機構。
23. ２３．６つの動力脚は対をなして配設され、各対をなす脚は互いに交差しており 、６つの計器アームは対をなして配設され、各対をなすアームは互いに交差して いることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の機構。
24. ２４．工具ホルダと工作物支持体を有する工作機械において、 工具ホルダを配置する工具ホルタプラットホームと工作物支持体を配置する工作 物支持体プラットホームと、 プラットホームを離隔して互いに連結する６つの制御される伸縮自在の動力脚と を備え、各脚は脚の長手方向に沿った一のポイントにおいて工作物支持体プラッ トホームに連結されかつ脚の長手方向に沿った第２の離隔したポイントにおいて 工具ホルダプラットホームに連結されており、更に 脚を個々に伸縮させる各脚のアクチュエータと、アクチュエータの作動を調整し て工具ホルダの工作物支持体に対する位置を変えるとともに、６つの脚のそれぞ れの長さを定める感知手段を備える脚アクチュエータの制御体を備え、 感知手段は、脚の長さの変化によりプラットホーム間の関係を変更して計器アー ムの長さの変化となるように、脚に対して公知の関係で前記プラットホーム間に 連結された複数の伸縮自在の計器アームを備えることを特徴とする工作機械。
25. ２５．計器アームはそれぞれ該計器アームの長さの変化に比例した信号を発生す るセンサを備えることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の工作機械。
26. ２６．各動力脚は２つの入子部材を備え、該入子部材の一方は工具ホルダプラッ トホームに連結され、他方の入子部材は工作物支持体プラットホームに連結され ていることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の工作機械。
27. ２７．２つの入子部材が互いに対して回転するのを防止する手段を備え、プラッ トホームに対する各脚の連結部の１つは３つの自由度の動きを有し、他方のプラ ットホームに対する脚の他方の連結部は２つの自由度の動きを有することを特徴 とする請求の範囲第２６項に記載の工作機械。
28. ２８．工具を工作物に対して位置決めする工作機械において、 一対の離隔した支持体を備え、工具は支持体の一方に対してかつ支持体間の空間 に配置され、工作物は支持体の他方に対してかつ支持体間の空間に配置されるよ うになっており、 ６つの脚部材を備え、各脚部材は支持体の１つに第１のポイントにおいて連結さ れかつ第１のボンドから脚部材に沿って離隔した第２のポイントにおいて他方の 支持体に連結され、各支持体における脚部材の連結により画定される２つの支持 体の面積は実質上同一であり、更に 脚部材の少なくともあるものを個々に操作してかかる脚部材のポイントの相互間 の位置を変える手段を備えることを特徴とする工作機械。
29. ２９．工具を取り付けるようになっている第１のプラットホームと、 工作物を取り付けるようになっている第２のプラットホームとを備え、 プラットホームは離隔して配置され、工具と工作物はプラットホーム間の空間に 配置されるようになっており、 一方の端部付近が第１のプラットホームに回軸自在に取着され、他端付近が第２ のプラットホームに回動自在に取着された６つの直線状に伸縮自在の脚を備え各 プラットホームにおける回動自在の取着が面積を画定し、２つのプラットホーム のそれぞれの面積は実質上同一であり、 各脚の長さを個々に変えることにより第２のプラットホームと工作物とに対する 第１のプラットホームと工具の位置を変える手段を備えることを特徴とする工作 機械。
30. ３０．工具ホルダと工作物支持体とを有する工作機械において、 工具ホルタを配置する工具ホルダプラットホームと、工作物支持体を配置する工 作物支持体プラットホームとを備え、 プラットホームは離隔して配置され、工具と工作物支持体はプラットホーム間に 配置され、プラットホームを離隔した関係で互いに連結する６つの動力が付与さ れかつ制御される伸縮自在の脚を備え、各脚は脚の長手方向に沿った一のポイン トで工作物支持体プラットホームに連結されるとともに脚の長手方向に沿った第 ２の離隔したポイントにおいて工具ホルダプラットホームに連結され、各プラッ トホームにおける脚部材の連結により画定される２つのプラットホームの面積は 実質上同一であり、更に脚を個々に伸縮させる各脚のアクチュエータと、アクチ ュエータの作動を調整することにより工作物支持体に対する工具ホルダの位置を 変える脚アクチュエータの制御体を備え、該制御体は６つの脚のそれぞれの長さ を連続的に定める感知手段を有することを特徴とする工作機械。
31. ３１．スピンドルと工作物支持体とを有する工作機械において、 工作物支持体を取着する固定ベースプラットホームと、 スピンドルを取着する可動プラットホームとを備えプラットホームは離隔して配 置され、工作物支持体とスピンドルはプラットホーム間の空間に配置され、プラ ットホームを離隔した関係で互いに連結する６つの動力が付与されかつ制御され る伸縮自在の脚を備え、各脚は端部付近がプラットホームに回動自在に取着され 、各プラットホームにおける脚の回動自在の取着により画定される２つのプラッ トホームの面積は実質上同一であり、更に 脚を個々に伸縮させる各脚のアクチュエータと、アクチュエータの作動を調整す ることにより工作物支持体に対するスピンドルの位置を変えるアクチュエータの 制御体とを備え、該制御体は６つの脚のそれぞれの長さを連続的に定める感知手 段を有することを特徴とする工作機械。
32. ３２．脚は三角形を画定する３つのポイントに隣接してベースプラットホームに 取着され、かつ、脚は第２の三角形を画定する３つのポイントに隣接して可動プ ラットホームに取着され、２つの三角形の側部と６つの脚は実質上八面体の縁を 画定することを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の工作機械。
33. ３３．作業子を対象物に対して配置する機構において互いに離隔して配置された 作業子支持体および対象物支持体と、 ６つの脚部材とを備え、各脚部材は一のポイントにおいて支持体の一方に連結さ れるとともに一のポイントから脚部材に沿って離隔した別のポイントにおいて他 方の支持体に作動連結され、 ６つの脚部材は対をなして配置され、各対をなす脚部材は互いに交差しており、 更に 脚部材の少なくともあるものを個々に操作して脚部材のポイントの相対的な位置 を変えることにより、作業子の対象物に対する位置を変える手段を備えることを 特徴とする機構。
34. ３４．作業子を対象物に対して配置する機構において一対の離隔して配置された 支持体を備え、作業子は支持体の一方に対してかつ支持体間の空間に配置され対 象物は他方の支持体に対してかつ支持体間の空間に配置され、更に ６つの伸縮自在の動力脚を備え、各脚は離隔したポイントにおいてそれぞれのジ ョイントにより２つの支持体に取着され、各支持体に取着された脚のジョイント は三角形を画定する３つのポイントに隣接して配置され、２つの支持体の三角形 の面積は実質上同一でありかつ２つの三角形と６つの脚は八面体の縁を実質上画 定することを特徴とする機構。
35. ３５．作業子を対象物に対して配置する機構において、一対の離隔して配置され た支持体を備え、作業子は支持体の一方に対してかつ支持体間の空間に配置され 対象物は他方の支持体に対してかつ支持体間の空間に配置され、更に 個々に制御される長さを有する６つの伸縮自在の動力脚を備え、各脚は離隔した ポイントにおいてそれぞれのジョイントにより２つの支持体に取着され、各支持 体においてジョイントにより画定される２つの支持体の三角形の面積は実質上同 一であることを特徴とする機構。
36. ３６．作業子を対象物に対して配置する方法において、作業子を第１の支持体に 対して固定する工程と、対象物を第２の支持体に対して取着する工程と、支持体 を６つの脚部材により連結する工程とを備え各脚部材はその長手方向に沿った一 のポイントにおいて支持体の一方に連結されかつ一のポイントから脚部材に沿っ て離隔したポイントにおいて他方の支持体に作動連結され、更に ２つの支持体のそれぞれにおける脚部材の支持体との連結により画定される面積 が実質上同一となるように連結部を配置する工程と、 脚部材を操作して脚部材のポイントの相対的位置を変えることにより、作業子お よび対象物に対して３つの自由度の直線的な動きと３つの自由度の回転運動また はこれらの任意の組み合わせの動きを相対的に付与する工程とを備えることを特 徴とする方法。
37. ３７．工具を工作物に対して配置する方法において、工具を第１のプラットホー ムに対して配置する工程と、 第２のプラットホームに対して配置された支持体に工作物を取着する工程と、 プラットホームを６つの伸縮自在の脚により互いに連結する工程とを備え、各脚 は一端付近がプラットホームの一方に取着されるとともに他端付近が他方のプラ ットホームに取着され、更に ６つの脚の長さを同時に調整することにより工具および工作物に対して３つの自 由度の直線的な動きと３つの自由度の回転運動またはこれらの任意の組み合わせ を相対的に付与する工程を備えることを特徴とする方法。
38. ３８．バイトの先端を工作物の表面に対して配置する方法において、 バイトを第１のプラットホームに取着された工具ホルダに取り付ける工程と、 工作物を第２のプラットホームに対して固定された支持体に取着する工程と、 プラットホームを６つの伸縮自在の脚により互いに連結する工程とを備え、各脚 は一端付近がプラットホームの一方に取着されるとともに他端付近が他方のプラ ットホームに取着され、更に プラットホームの一方の動きを抑制する工程と、６つの脚の長さを同時に変える ことにより３つの直線状の軸線および３つの回転方向またはこれらの任意の組み 合わせに沿って工作物の表面およびバイト先端に相対的に動きを付与する工程と を備えることを特徴とする方法。
39. ３９．作業子を対象物に対して配置する方法において、作業子を第１の支持体に 対して固定する工程と、対象物を第２の支持体に対して取着する工程と、長手方 向に沿って離隔したポイントにおいて支持体に連結される伸縮自在の動力脚部材 によって支持体を互いに連結する工程と、 それぞれが長さの変化を示す信号を発生するようになっている伸縮自在の計器ア ームによって支持体を結合する工程と、 脚部材を操作して脚部材の長さを変えることにより、対象物に対する作業子の所 望の位置へ作業子を動かす工程とを備え、前記操作は計器アームからの信号に応 答することを特徴とする方法。
40. ４０．工具を工作物に対して配置する方法において、工具を第１の支持体に対し て配置する工程と、工作物を第２の支持体に対して取着する工程と、支持体を離 隔させて工具と工作物を配置する空間を形成する工程と、 支持体を６つの脚部材により連結する工程とを備え、各脚部材はその長手方向に 沿った一のポイントにおいて支持体の一方に連結されかつ一のポイントから脚部 材に沿って離隔したポイントにおいて他方の支持体に作動連結され、更に 支持体における脚部材の連結により画定される２つの支持体の面積が実質上同一 となるように脚部材の支持体との連結部を配置する工程と、 脚部材を操作して脚部材のポイントの相対的位置を変えることにより、作業子お よび対象物に対して３つの自由度の直線的な動きと３つの自由度の回転運動また はこれらの任意の組み合わせを相対的に付与する工程とを備えることを特徴とす る方法。
41. ４１．作業子を対象物に対して配置する機構において一対の離隔して配置された 支持体を備え、作業子は支持体の一方に対して配置されかつ対象物は他方の支持 体に対して配置され、更に 支持体を連結する６つの伸縮自在の脚を備え、各脚はボールねじロッドおよびロ ッドを包囲しかつボールナットによりロッドに結合されたナットチューブと、ボ ールねじロッドが取着され脚を前記支持体の一方に連結する第１のヨークアセン ブリと、ナットチューブに取着され脚を他方の支持体に連結する第２のヨークア センブリと、前記ボールねじロッドを回転させるように連結されたモータとから なることを特徴とする機構。
42. ４２．各ヨークアセンブリは支持立方体の側面に回転自在に取着される一対のフ ォークを備え、フォークの一方はそれぞれの支持体に連結され、他方のフォーク は脚に連結され、前記立方体はねじロッドを受ける中央開口を有することを特徴 とする請求の範囲第４１項に記載の機構。
43. ４３．前記ボールねじを包囲する保護チューブと、該保護チューブおよびナット チューブに設けられボールねじロッドがナットチューブに対する許容される動き の限界に到達したときに信号を発生する近接スイッチとを備えることを特徴とす る請求の範囲第４１項に記載の機構。
44. ４４．離隔配置された支持体間の距離を測定する伸縮自在のセンサアームにおい て、 アームの対向端部を画定する一対のロッドと、端部ロッドの一方にそれぞれ連結 され、互いに対して摺動ずるようになっている一対の入子チューブと、２つの素 子を有する位置感知手段とを備え、各素子はチューブの一方とそのロッドに連係 されて素子の相対的な直線位置の信号を発生し、更に ロッドの一方に取着され、かつ、流体入口と流体出口に接続されるとともにアー ムの長手方向の軸線を横断する内部流体通路を有するハウシンクと、流体圧の作 用により通路を走行してアームに横方向の振動を与える通路に配設されたボール とを備えることを特徴とする伸縮自在のセンサアーム。
45. ４５．位置感知手段はスケールロッドと読取りヘッドとを備え、スケールロッド は一端が前記ロッドの一方に固着されるとともに他端が入子チューブ内を摺動ず るピストンに取着され、更にスケールロッドを緊張状態に保持するようにピスト ンに対して流体圧を導入する手段を備えることを特徴とする請求の範囲第４４項 に記載の伸縮自在のセンサアーム。
46. ４６．互いに対して摺動ずるようになっている一対の入子チューブと、 チューブの一方の閉止端部に配置された逆反射器と、他方のチューブの閉止端部 に配置されたレーザ干渉器と、 レーザビームを干渉器から逆反射器へアームの内部を長手方向へ導くとともに再 度戻すレーザビーム源とを備えることを特徴とする離隔配置された支持体間の距 離を測定する伸縮自在のセンサ。
47. ４７．チューブは周囲雰囲気に対して閉止され、アームの内部容積が変わるとき にアームの内部圧が大気圧に保持されるように柔軟な空気袋に通気されているこ とを特徴とする請求の範囲第４６項に記載のセンサアーム。
48. ４８．複数の動力が付与される伸縮自在の脚が作業子を配置する第１のプラット ホームと対象物を配置する離隔配置された第２のプラットホームを連結する装置 を制御するように装置の座標パートプログラム指示を変換する方法において、 装置を当初の座標にクリッディンクする工程と、各脚に関して第１のプラットホ ームにおける作業子から脚のジョイントまで延ひる作業子ベクトルと、第２のプ ラットホームにおいて対象物から脚のジョイントまで延びる対象物ベクトルの座 標を初期設定する工程と、 各脚に関して現在の脚の長さを測定して初期設定する工程と、 指示のパートプログラムブロックにより要求される目的の装置座標を定めるとと もに、目的を達成するために対象物に対する作業子のブロックベクトルを定める 工程と、 各脚に関して作業子ベクトルを情報のブロックの終了角度まで回転させ、ブロッ クベクトルを結果に加え対象物ベクトルを結果から減算し、かつ、終了脚長さを 算出工程とを備えることを特徴とする方法。
49. ４９．サブブロック時間を設定する工程と、情報の各ブロックにおいて送り速度 を読取る工程とサブブロック時間と送り速度とに基づいてブロック目的に到達す るのに必要なサブブロックの数を計算する工程と、 サブブロック目的情報を使用してブロックベクトルを定める工程と、 あるブロック時間における終了脚長さに到達するのに必要な脚の変位と速度を定 める工程とを更に備えることを特徴とする請求の範囲第４８項に記載の方法。
50. ５０．離隔して配設されたプラットホームを連結する機構において、 プラットホームを互いに連結する６つの脚を備え、各脚は一のポイントにおいて プラットホームの一方に連結されるとともに一のポイントから離隔した別のポイ ントにおいて他方のプラットホームに作動連結され、６つの脚は対をなして配設 されるとともに、各対をなす脚は互いに交差しており、更に 脚の少なくともあるものを個々に操作して該脚のポイントの相対的位置を変える ことによりプラットホームの相対的位置を変える手段を備えることを特徴とする 機構。