JPH09150332A - 三本の脚を有する位置決め装置及び工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脚に取付けられた可動部材をパラレルメカニ
ズム機構の直交座標系に基づいて空間で移動させてテー
ブル上のワークを高精度で加工するために、工作機械の
各構成部材を精密に水平，垂直に設置するのが難しかっ
た。 【解決手段】 三本の脚を有し、この脚に取付けられた
可動部材２４を前記脚の移動により直交座標系に基づい
て空間で移動させ、可動部材２４に設けられた主軸頭２
７の主軸２６を回転させてワーク４を加工する工作機械
であって、前記脚を支持するフレーム１３と、フレーム
１３に取付けられてワーク４が着脱可能に載置されるテ
ーブル５と、前記直交座標系に一致するように、テーブ
ル５の傾き，及び縦軸まわりの周方向位置をそれぞれ調
整するテーブル支持装置１２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三本の脚により可
動部材を空間で移動させて被処理物を処理する位置決め
装置、例えば、可動部材に設けられた主軸を回転させて
ワーク（被加工物）を機械加工する工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】関節部を介して複数のロボットアームを
直列に連結した産業用ロボットが広く使用されている
が、このロボットアームは片持ち梁構造なので、大きな
質量の運動部を運動させる必要があり、また、関節部の
誤差などが拡大されて位置決め精度が低下する可能性が
ある。一方、マシニングセンタなど工作機械では、主軸
とワークとを相対移動させるのに、大きな質量の主軸
頭，コラム及びテーブル等を大きな駆動力により移動さ
せる必要がある。

【０００３】これに対して、例えば特表平６−５０９２
８４号公報には、三本の脚を構成して三次元的に運動す
る三組のリンク機構により、可動部材を空間で移動させ
る位置決め装置が開示されている。この位置決め装置の
構造は「パラレルメカニズム」と呼ばれており、従来の
産業用ロボットや工作機械などと比較すると運動部が軽
量なので、駆動力が小さくて済み、高速で運動できると
いう特徴を有している。このパラレルメカニズムに関す
る技術は、特表平５−５００３３７号公報，特開平６−
１９０６６７号公報及び米国特許第４，９７６，５８２
号にも開示されている。

【０００４】前記位置決め装置を工作機械として使う場
合には、取付け基準部となるフレーム基準部にパラレル
メカニズムの機構を取付け、工具が装着されて回転する
主軸を前記機構の脚に取付け、テーブルをフレームに取
付ける。そして、脚に取付けられた可動部材を脚の移動
により直交座標系に基づいて空間で移動させ、可動部材
に設けられた主軸を回転させてテーブル上のワークを加
工する。

【０００５】ワークを高精度で加工するためには、水準
器等を用いて、フレームを垂直に立設するとともにフレ
ーム基準部（例えば、天井部）を水平，垂直に精密に設
定する。そして、パラレルメカニズム機構の直交座標系
が重力の方向に対して水平，垂直になるようにパラレル
メカニズム機構を前記フレーム基準部に精密に取付け
る。また、テーブルをフレームに精密に水平に取付ける
ことにより、テーブルの位置と直交座標系とを間接的に
一致させる。その結果、パラレルメカニズム機構の脚に
取付けられた可動部材が水平度，垂直度を保って空間で
移動して、水平のテーブルに載置されたワークを加工で
きることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フレー
ム基準部を有するフレーム，パラレルメカニズム機構及
びテーブルなど構成部材の製作，組立をする場合には、
ある程度の製作誤差や組立誤差は避け難い。現実的に
は、パラレルメカニズム機構の直交座標系やテーブルを
水平，垂直に設定するのはかなり困難であるので、直交
座標系に対して相対的にテーブルが傾いたり周方向位置
がずれたりすることにより、加工誤差が生じる虞があ
る。

【０００７】ところで、可動部材に取付けられた主軸の
工具によりテーブル上のワークを機械加工すれば、切削
粉が発生して次第にワークやテーブル上に堆積する。し
かも、この切削粉が工作機械の外部に漏れ出ると周囲の
環境を汚染する。そこで、前記特表平６−５０９２８４
号公報には、加工領域に大気圧よりも高い圧力をかけ
て、真空動作式の切削粉捕集装置で切削粉を吸引する技
術が開示されている。しかしながら、この場合には、テ
ーブル上に堆積する切削粉を除去する前記捕集装置を駆
動するための大きな動力が必要であり、また、捕集装置
が大掛かりなものになって大きなスペースを要するので
位置決め装置自体が大型化するとともに高いコストを要
するという課題があった。

【０００８】一方、前記特表平５−５００３３７号公報
及び前記特開平６−１９０６６７号公報には、床面上に
テーブルを置き、テーブルの周囲から床面に切削粉を落
とす構成の工作機械が開示されている。この各公報に記
載の工作機械では、発生した切削粉を効果的に除去する
対策はなされていない。また、テーブルを床面上に設置
しているので、テーブルから落下する切削粉を受入れる
ためのボックスなど切削粉受入れ部を取付けるスペース
をテーブルの下部に確保することができない。

【０００９】本発明は、斯かる課題を解決するためにな
されたもので、工作機械など位置決め装置の各構成部材
の水平度，垂直度を精密に設定しなくても、テーブルの
位置をパラレルメカニズム機構の直交座標系に容易に且
つ高精度で一致させることができる、三本の脚を有する
位置決め装置及び工作機械を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係る三本の脚を有する位置決め装置は、少
なくとも三本の脚を有し、この脚に取付けられた可動部
材を前記脚の移動により直交座標系に基づいて空間で移
動させて被処理物を処理する位置決め装置であって、前
記脚を支持するフレームと、このフレームに取付けら
れ、前記被処理物が着脱可能に取付けられるテーブル
と、前記直交座標系に一致するように、前記テーブルの
傾き及び周方向位置をそれぞれ調整するテーブル支持装
置とを備えたものである。

【００１１】具体的な工作機械として、少なくとも三本
の脚を有し、この脚に取付けられた可動部材を前記脚の
移動により直交座標系に基づいて空間で移動させ、前記
可動部材に設けられた主軸頭の主軸を回転させてワーク
を加工する工作機械であって、前記脚を支持する天井部
材を上部に有して床面上に立設されたフレームと、前記
天井部材と前記床面との間に配設されて前記フレームに
略水平方向に取付けられ、前記ワークが着脱可能に載置
されるテーブルと、前記直交座標系に一致するように、
前記テーブルの傾き，及び前記直交座標系の縦軸まわり
の周方向位置をそれぞれ調整するテーブル支持装置とを
備えているのが好ましい。

【００１２】また、好ましくは、前記フレームは、前記
床面上に立設された複数の柱と、この柱の上部に固定さ
れ、略水平方向に配設されて前記脚を支持する前記天井
部材と、この天井部材と前記床面との間に配設されて前
記柱と柱の間に略水平方向に掛け渡された複数の横桁部
材とを備えている。前記テーブル支持装置は、前記各横
桁部材に移動可能に取付けられるとともに第１のねじ機
構を介して前記テーブルの横方向突出部を昇降させて前
記テーブルの傾きを調整する昇降手段と、前記各横桁部
材に取付けられて前記昇降手段を両側から第２のねじ機
構により挟持し、前記テーブルを前記縦軸まわりに回動
させて前記周方向位置を調整する回動手段とを備えてい
る。

【００１３】また、別の好ましい工作機械は切削粉の除
去について配慮している。即ち、この工作機械は、床面
上に立設されて前記脚を支持するフレームと、このフレ
ームに略水平方向に取付けられて前記ワークが着脱可能
に載置されるとともに、前記ワークの加工により発生し
た切削粉が落下する開口部を有するテーブルと、このテ
ーブルの直下に設置され、前記開口部を通って落下する
前記切削粉を受入れる切削粉受入れ部とを備えている。
この場合の前記フレームは、前記床面上に立設された複
数の柱と、この柱の上部に固定され、略水平方向に配設
されて前記脚を支持する天井部材と、この天井部材と前
記床面との間に配設されて前記柱と柱の間に略水平方向
に掛け渡された複数の横桁部材とを備え、前記テーブル
は、平面状の上面を有し中央部に配設されて前記ワーク
を着脱可能に載置するワーク載置部と、このワーク載置
部より外方に配置されて前記横桁部材に支持される環状
の外周縁部と、この外周縁部と前記ワーク載置部との間
に前記開口部を形成するように一体的に取付けられた複
数のリブとを備え、加工領域を囲むスプラッシュカバー
には、落下する前記切削粉を前記開口部に案内するため
の第１の傾斜部材が取付けられ、前記切削粉受入れ部の
上方には、前記開口部を通って落下する前記切削粉を前
記切削粉受入れ部内に案内するための第２の傾斜部材が
前記横桁部材に取付けられ、前記第１，第２の傾斜部材
には前記加工領域を含む内部空間を密封するためのシー
ル部材をそれぞれ密着させるのが好ましい。

【００１４】なお、前記三本の脚は、二本のアームとこ
のアームの上端の間及び下端の間にそれぞれ配置された
連結部材とで四辺形をなす三組のリンク機構により構成
され、前記上端の連結部材を駆動側部材を介して移動さ
せることにより、前記下端の連結部材に取付けられた前
記可動部材を空間で平行移動させることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１乃至図１０を参照して説明する。本発明に係る三
本の脚を有する位置決め装置は、被処理物の組立又は搬
送等の処理を行う産業用ロボットや、被処理物であるワ
ーク（被加工物）の切削など機械加工を行う工作機械に
適用することができるが、本実施形態では工作機械の場
合を示している。なお、位置決め装置は、三組のリンク
機構により構成される少なくとも三本の脚を有していれ
ばよく、その他の脚を別途有する場合であってもよい。

【００１６】図１及び図２は、それぞれ本発明に係る工
作機械の側面構造図及び正面構造図、図３は前記工作機
械を説明するための概略図である。図１及び図２に示す
ように、位置決め装置としての立形の工作機械１は、床
面１ａに立設された複数（例えば、四本）の柱２と、柱
２の上部に取付けられた天井部材３と、天井部材３の下
方に位置して柱２の途中に略水平方向に取付けられ、ワ
ーク４を直接又はパレット（図示せず）を介して着脱可
能に載置するための矩形のテーブル５とを有している。
テーブル５と床面１ａとの間にはスペースが確保されて
いる。ワーク４としては、例えばプリント基板や家庭電
気製品の電気部品等がある。なお、柱２が四本以外の複
数の場合であってもよい。

【００１７】工作機械１には、縦方向のＺ軸とこれに直
交して略水平の面をなすＸ軸，Ｙ軸とからなる直交座標
系に基づいて運動する三軸制御のパラレルメカニズム機
構７が設けられており、図２ではパラレルメカニズム機
構７の図示を省略している。天井部材３とテーブル５と
の間の空間が加工領域６となり、加工領域６にパラレル
メカニズム機構７の大部分が配置されている。加工領域
６は、切削粉やクーラント等の飛散防止のために周囲が
スプラッシュカバー８や扉８ａにより囲まれた空間にな
っている。天井部材３の上部はカバー９に囲まれた駆動
室１０になっており、ここにパラレルメカニズム機構７
の駆動モータ１１など駆動部が配置されている。前記直
交座標系に一致するように、テーブル５の傾き及び周方
向位置をそれぞれ調整するテーブル支持装置１２が設け
られている。

【００１８】図１乃至図３に示すように、パラレルメカ
ニズム機構７において、二本のアーム２０とこのアーム
２０の一端（例えば、上端）の間に配置されて連結され
た連結部材２１と他端（例えば、下端）の間に配置され
て連結された連結部材２２とで四辺形（例えば、平行四
辺形が好ましい）をなす三組のリンク機構２３により、
可動部材としてのエンドプレート２４を三次元的に運動
させる三本の脚を構成している。本実施形態の連結部材
２１，２２は略同一の構造及び寸法を有しており、平行
四辺形の短い辺に相当する部分をなしているが、連結部
材２１，２２の構造や寸法が互いに異なって、リンク機
構が台形状などの四辺形を有する場合であってもよい。

【００１９】エンドプレート２４は六角形をなす板状に
形成されている。各リンク機構２３の下端の連結部材２
２は、円周方向に均等に配置されて、エンドプレート２
４に図示しないボルトとピンにより所定位置に位置決め
されて締結固定されている。上端の連結部材２１を駆動
側部材２５を介して移動させることにより、下端の連結
部材２２に取付けられたエンドプレート２４を常に水平
な姿勢を維持させながら空間で平行移動させて位置決め
している。

【００２０】エンドプレート２４の中心部には、回転駆
動される主軸２６を有する主軸頭２７が取付けられてい
る。エンドプレート２４より下方に向けて配置された主
軸２６には、工具２８が着脱可能に装着されている。主
軸頭２７には、主軸２６を回転させる主軸用モータ３６
が取付けられている。天井部材３の中央部には、下方に
突出してパラレルメカニズム機構７を支持する支持部２
９が一体的に形成されている。支持部２９は、下方を向
いている三本のサポート材３０を一体的に有しており、
これらサポート材３０は周方向に均等に配置されてい
る。

【００２１】駆動側部材２５の基端部３１が、柱２及び
天井部材３などを含むフレーム１３側即ちサポート材３
０に揺動自在に支持されるとともに、駆動側部材２５の
先端部３２が、上端の連結部材２１に揺動自在に連結さ
れている。ラック３４は、駆動モータ１１により回動す
るピニオン３３に噛合して矢印Ｈのように往復移動する
とともに、駆動側部材先端部３２に揺動自在に連結され
ている。このピニオン３３とラック３４とにより倍力機
構を構成している。駆動側部材２５は、付勢部材として
の引張ばね３５により、引張ばね３５の取付け位置Ｂに
働く重力と略同じ付勢力で上方に引っ張られている。前
記構成のリンク機構２３，駆動側部材２５及びラック３
４からなる運動部と、ラック３４に噛合するピニオン３
３を回転させる駆動モータ１１とにより構成されるユニ
ット機構３８を三組設けている。これら三組のユニット
機構３８により、リンク機構２３の下端部に支持された
エンドプレート２４を空間で水平移動させて位置決めす
る。

【００２２】主軸用モータ３６と三台の駆動モータ１１
は、制御装置３７により制御される。制御装置３７は、
所定の加工プログラムに従って各駆動モータ１１を制御
して各ユニット機構３８の各リンク機構２３を移動させ
変形させることにより、工具２８の軌跡を制御するとと
もに、主軸用モータ３６を駆動して主軸２６及び工具２
８を高速で回転させる。このように、工作機械１は、少
なくとも三本の脚（リンク機構２３）を有し、この脚に
取付けられた可動部材（エンドプレート２４）を前記脚
の移動により直交座標系に基づいて空間で移動させ、前
記可動部材に設けられた主軸頭２７の主軸２６を回転さ
せてワーク４を加工する。

【００２３】図４はユニット機構３８の上部を示す部分
断面構造図、図５はユニット機構３８の上部を下から見
た底面図で一部を断面で示している。図３乃至図５に示
すように、略同じ寸法及び構造を有している連結部材２
１，２２は、駆動側部材２５又はエンドプレート２４に
取付けられたハウジング４０と、ハウジング４０に回動
自在に軸支されたシャフト４１と、アーム２０がシャフ
ト４１の回転中心軸Ｃに略直交する直交軸Ｄまわりに自
在に揺動するように、シャフト４１の両端部とアーム２
０の端部とをそれぞれ連結する一対の連結部４２とを備
えている。連結部材２１，２２に連結されたアーム２０
は、連結部材２１，２２の関節部により回転中心軸Ｃま
わりに揺動し且つ直交軸Ｄまわりに揺動するので、二つ
の動作を組合せて両軸Ｃ，Ｄの交点を中心として自在に
揺動することになり、球面軸受と同じ三次元の運動を実
現している。

【００２４】図４及び図５に示すように、駆動側部材２
５を支持するシャフト５９が、二つのサポート材３０間
に掛け渡され、サポート材３０にボルト５９ａで固定さ
れている。Ｔ字形をなす駆動側部材２５の基端部３１
が、シャフト５９に回動自在に支持されている。基端部
３１から外方に一体的に延びている腕部６０は、基端部
３１を中心として矢印Ｆに示すように上下に揺動する。
腕部６０の先端部３２には、上端の連結部材２１のハウ
ジング４０が締結固定されている。腕部先端部３２の上
部には、ラック３４が矢印Ｇに示すように揺動自在に連
結されている。ラック３４は、腕部先端部３２に取付け
られたベアリング６３と、ベアリング６３内に装着され
てラック先端部３４ｂに取付けられたピン６２とを介し
て、揺動自在になっている。

【００２５】腕部６０の途中の取付け位置Ｂの上面に
は、引張ばね３５の下端部を係止する係止部６７が設け
られており、引張ばね３５の上端部は天井部材３に設け
られた係止部３ａに係止されている。腕部６０は引張ば
ね３５により常に上方に引っ張られ、しかも引張ばね３
５のばね力（付勢力）は、係止部６７に作用する重力と
略同じになっているので、ピニオン３３には前記重力に
よる負荷は掛からない。したがって、ラック３４，駆動
側部材２５及びリンク機構２３を含む運動部は、小さな
駆動力で高速度で運動することができる。

【００２６】ラック３４を往復移動させるピニオン３３
の高さ位置には、ラック３４をピニオン３３側に常に押
し付けるための押し付け機構６５が駆動室１０内に配設
されている。押し付け機構６５は、ラック３４の背面側
に形成された平坦面３４ａに接触して自在に回動するロ
ーラ６４と、軸方向に進退移動自在にスリーブ６８内に
嵌合してローラ６４を支持する軸６９と、軸６９を矢印
Ｊに示すようにラック３４方向に付勢する圧縮ばね６６
とを備えている。圧縮ばね６６の付勢力により、軸６９
を介してローラ６４を常にラック３４側に押し付けてい
るので、ラック３４は、ピニオン３３とローラ６４の間
に挟持された状態で離脱することなく確実に矢印Ｈに示
すように往復移動する。

【００２７】図１及び図２に示すように、前記脚として
のリンク機構２３を支持するフレーム１３は、リンク機
構２３を支持する天井部材３を上部に有して床面１ａ上
に立設されており、軽量化のために剛性の低いアルミニ
ウム材等により形成されている。フレーム１３は、四本
の柱２と、柱２の上部に固定され略水平方向に配設され
てリンク機構２３を支持する天井部材３と、天井部材３
と床面１ａとの間に配設されて柱２と柱２の間に略水平
方向に掛け渡された複数（例えば、四本）の横桁部材７
０とを備えている。テーブル５は、天井部材３と床面１
ａとの間に配設されて、フレーム１３に略水平方向に取
付けられている。テーブル５を支持するテーブル支持装
置１２は、テーブル５の位置がパラレルメカニズム機構
７の直交座標系のＸ，Ｙ，Ｚ軸に一致するように、テー
ブル５の傾き，前記直交座標系の縦軸（Ｚ軸）まわりの
周方向位置をそれぞれ調整できるようになっている。

【００２８】図６は図２のＶＩ−ＶＩ線による平面図、
図７は図１のＶII部拡大断面図、図８は図７のＶIII 線
平面図、図９は図８のＩＸ線矢視図で一部を断面で示し
ている。図１０はテーブル５の平面図である。図１，図
２及び図１０に示すように、全体を一体的に形成された
テーブル５には、工具２８でワーク４を加工することに
より発生した切削粉７１をテーブル下方に落下させるた
めの開口部７２が形成されている。テーブル５は、中央
部に配設されるとともに平面状の上面７３を有してワー
ク４を着脱可能に載置する矩形のワーク載置部７４と、
ワーク載置部７４より外方に配置されて横桁部材７０に
支持される環状（例えば、矩形環状）の外周縁部７５
と、外周縁部７５とワーク載置部７４との間に開口部７
２を形成するように一体的に掛け渡された複数のリブ７
６とを備えている。

【００２９】ワーク載置部７４の上面７３は精密に仕上
げ加工がされており、リブ７６の高さはワーク載置部上
面７３より低くなっている。ワーク載置部７４には、Ｘ
軸，Ｙ軸方向に一致させるための基準になる基準溝８４
が十字形に形成されている。ワーク４は、基準溝８４や
上面７３に形成されたねじ孔（図示せず）を用いて図示
しないクランプ・アンクランプ装置によりワーク載置部
上面７３にクランプされる。外周縁部７５の各辺の中央
部には、水平方向外方に突出する横方向突出部７７がそ
れぞれ一体的に形成されている。

【００３０】図１及び図２に示すように、テーブル５の
下部にはスペースが確保されているので、テーブル５の
真下には、開口部７２を通って落下する切削粉７１を受
入れる切削粉受入れ部であるボックス部７８が設置され
ている。ボックス部７８は、矢印Ｍに示すように水平方
向外方に引き出し可能にフレーム１３に装着されてい
る。ボックス部７８は、柱２に水平方向に取付けられフ
レーム１３を構成する案内部７９にガイドされながらス
ライドして出没する。ボックス部７８の外表面には、引
き出し操作用の把手７８ａが取付けられている。

【００３１】図６乃至図９に示すように、テーブル支持
装置１２は、各横桁部材７０に移動可能にそれぞれ取付
けられて第１のねじ機構８０を介してテーブル５の横方
向突出部７７を昇降させてテーブル５の傾きを調整する
昇降手段８１と、各横桁部材７０にそれぞれ取付けられ
て昇降手段８１を両側から第２のねじ機構８２により挟
持し、テーブル５をＺ軸まわりに回動させて周方向位置
を調整する回動手段８３とを備えている。テーブル支持
装置１２において、横桁部材７０の上面９５にはブロッ
ク材８５が非固着状態で載置されている。ブロック材８
５は横桁部材７０の長手中心線Ｌ方向に延びた形状を有
しており、その両端は円筒状外周面８６になっている。
ブロック材８５の中心部には、上方に円筒状に突出した
突出部８７が一体的に形成されている。ブロック材８５
の中心部には貫通孔８８がＺ軸方向に形成されており、
貫通孔８８に連通し突出部８７の上面に開放するすり鉢
状（例えば、円錐状）のテーパ面８９も形成されてい
る。

【００３２】曲面状（例えば、球面状）の下端部９０ａ
を有する大径ボルト９０が、テーブル５の横方向突出部
７７のねじ孔７７ａに螺合しており、大径ボルト９０の
下端部９０ａはテーパ面８９上に回動自在に当接してい
る。横方向突出部７７とブロック材突出部８７との間の
隙間に位置するように、六角形状の操作部９１が大径ボ
ルト９０に一体的に形成されている。即ち、テーブル５
は、横方向突出部７７のねじ孔７７ａにねじ込まれた大
径ボルト９０を介して、横桁部材７０上のブロック材８
５のテーパ面８９上に載っていることになる。そして、
操作部９１を回転させれば、横桁部材７０に対して横方
向突出部７７が相対的に昇降する。

【００３３】横方向突出部７７の上面には、半円弧状の
凹部９２が形成されている。凹部９２内にはナット９３
が収納されており、ナット９３を大径ボルト９０の上端
部にねじ込むことにより、大径ボルト９０と横方向突出
部７７とを互いに締結固定して位置決めしている。大径
ボルト９０とブロック材８５と横桁部材７０とを上下方
向（Ｚ軸方向）に関して位置決め固定するために、大径
ボルト９０の中心部には小径ボルト９４が挿入されてい
る。横桁部材７０の上面９５には、上面９５側に開放す
るスリット部９６を有する溝部９７が、横桁部材７０の
中心線Ｌ方向全体に連続的に形成されている。溝部９７
は、スリット部９６が狭く、その下方が広がった形状を
有しており、スリット部９６の下縁部は下方に突出して
対向する一対の被係合部９８になっている。溝部９７内
には、小径ボルト９４の下部にねじ込まれる小ピース９
９を収納可能になっており、小ピース９９は溝部９７内
を中心線Ｌ方向に移動可能で且つ被係合部９８に当接す
る。

【００３４】小径ボルト９４の頭部１００は、大径ボル
ト９０の上端部に形成された段部１０１に係止され、ボ
ルト部分９４ａは大径ボルト９０内に形成された貫通孔
１０２とブロック材８５の貫通孔８８と横桁部材７０の
スリット部９６の内方に縦軸方向（Ｚ軸方向）に移動自
在に挿入され、ボルト部分下端部のねじ部は小ピース９
９に螺合している。大径ボルト９０，小径ボルト９４，
ナット９３及び小ピース９９により、第１のねじ機構８
０が構成されている。したがって、小径ボルト９４の頭
部１００を六角レンチ等で回転させれば、小径ボルト９
４は小ピース９９にねじ込まれて締め付けられる。その
結果、頭部１００が大径ボルト９０の段部１０１に圧接
し、被係合部９８と小ピース９９とが強く接触するの
で、横方向突出部７７，大径ボルト９０，ブロック材８
５及び横桁部材７０が、小径ボルト９４と小ピース９９
とを介して全体的に固定される。これにより、テーブル
５は横桁部材７０に対して所望の高さ位置で位置決め固
定されることになる。ブロック材８５は、突出部８７の
外方に位置して中心線Ｌ方向に配設された一対の締付ボ
ルト１０３により、横桁部材７０に締め付け固定可能に
なっている。締付ボルト１０３の下端部には、前記と同
様の構成の小ピース９９がねじ込まれて被係合部９８に
圧着するようになっている。

【００３５】テーブル５をＺ軸まわりに回動させて周方
向位置を調整する回動手段８３は、ブロック材８５を挟
んで長手方向外方に配設された一対の挟持用ブロック１
０４と、挟持用ブロック１０４を横桁部材７０に位置決
め固定するためのボルト１０５及び溝部９７内に設けら
れてボルト１０５にねじ込まれる小ピース９９と、挟持
用ブロック１０４に水平方向にねじ込まれて頭部がブロ
ック材８５の円筒状外周面８６に当接可能な、第２のね
じ機構８２としての挟持用ボルト１０６とを備えてい
る。一対の挟持用ボルト１０６はブロック材８５の長手
方向（中心線Ｌ方向）を向いており、且つブロック材８
５を両側から挟持している。

【００３６】したがって、ボルト１０５を締付けて挟持
用ブロック１０４を所定位置に固定した後、各挟持用ボ
ルト１０６を出没させてブロック材８５の位置を溝部９
７に従って移動させれば、矢印Ｋに示すようにブロック
材８５とともにテーブル５がＺ軸まわりに回動して周方
向位置が調整できることになる。直交座標系のＺ軸に対
してワーク載置部７４が垂直になるように昇降手段８１
でテーブル５の傾きを調整し、直交座標系のＸ軸，Ｙ軸
にテーブル５の基準溝８４が一致するように回動手段８
３でテーブル５の周方向位置を調整すれば、テーブル５
の姿勢をパラレルメカニズム機構７の直交座標系に一致
させることができる。

【００３７】この調整の具体的な手順としては、予め、
主軸２６に工具２８の代わりにダイヤルゲージ（図示せ
ず）を一時的に取付けておく。そして、テーブル５の四
つの辺にあるそれぞれのテーブル支持装置１２の小径ボ
ルト９４と締付ボルト１０３とを緩めて、ブロック材８
５を中心線Ｌ方向に移動できる状態にしておく。次に、
四つの辺の各挟持用ボルト１０６を回転させて、ブロッ
ク材８５，大径ボルト９０，テーブル５など全体を周方
向に移動させる。即ち、ダイヤルゲージをテーブル５の
基準溝８４の側面に接触させながら、パラレルメカニズ
ム機構７を作動させ、ダイヤルゲージをＸ軸又はＹ軸に
平行に移動させて、十字形の基準溝８４が直交座標系の
Ｘ軸，Ｙ軸に一致するように調整する。そして、ブロッ
ク材８５を両側から挟持用ボルト１０６で強く挟持し
て、テーブル５の周方向位置の位置決めを行う。

【００３８】次いで、ダイヤルゲージをワーク載置部７
４の上面７３に接触させながら、パラレルメカニズム機
構７を作動させ、ダイヤルゲージのＺ軸座標を一定にし
た状態でＸ−Ｙ平面内で移動させ、四つの辺の各大径ボ
ルト９０の操作部９１を回転させて横方向突出部７７を
昇降させることにより、ワーク載置部上面７３が直交座
標系のＺ軸に垂直になるように、ダイヤルゲージを見な
がら高さ調整を行う。これらの位置決め操作は四つの辺
についてそれぞれ行う。この高さ調節によりテーブル５
の傾きを調整した後に、ナット９３と小径ボルト９４と
を締め付けることにより、テーブル５，大径ボルト９
０，ブロック材８５及び横桁部材７０を一体化させて固
定する。その後、締付ボルト１０３を締め付けてブロッ
ク材８５を横桁部材７０に十分に固定させる。このよう
にすれば、柱２の垂直度や、天井部材３，テーブル５等
の水平度に誤差があっても、テーブル５の位置を直交座
標系に直接的に一致させることが容易にできる。本発明
は、三軸制御（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸制御）のパラレルメカニズ
ム機構を有する工作機械に適用した場合に特に有効であ
る。

【００３９】次に、本実施形態の工作機械１の動作を説
明する。制御装置３７から駆動信号が三台の駆動モータ
１１と主軸用モータ３６とに出力されると、各駆動モー
タ１１はピニオン３３を回動させ、主軸用モータ３６は
主軸２６を高速で回転させる。ピニオン３３の回転運動
により、ラック３４は矢印Ｇのようにピン６２まわりに
揺動しながら矢印Ｈのように往復移動する。ラック３４
の動作により腕部６０が矢印Ｆのように基端部３１まわ
りに上下に揺動するので、腕部先端部３２に連結する上
端の連結部材２１を介してリンク機構２３は三次元的に
運動する。これにより、エンドプレート２４は水平の姿
勢を保ちながら高い位置決め精度で平行移動することに
なり、主軸２６により回転する工具２８によってプリン
ト基板などワーク４へのタッピングや穴加工など機械加
工が高精度になされる。

【００４０】従来の工作機械では、水準器等を利用し
て、主軸又はワークを運動させる機械系の直交座標系が
重力の方向に対して高精度な垂直度，水平度を有するよ
うに、またテーブルが水平になるように、各構成部材を
高剛性の鉄製鋳物や炭素鋼等により精密に製作し且つ組
立ていた。そして、ベッドなど取付け基準部の水平度又
は垂直度を厳密に設定し、その結果として、テーブルの
位置を機械系の直交座標系に間接的に一致させていた。
これに対して、本発明では、重力の方向に対する直交座
標系やテーブル５の水平度及び垂直度を問題とせずに、
パラレルメカニズム機構７の直交座標系に直接的に一致
するように、テーブル支持装置１２でテーブル５の位置
を調整できるようにした。そのため、天井部材３を水
平，垂直な取付け基準部として設定する必要がなく、水
準器等も使用しなくてよい。

【００４１】したがって、フレーム１３，パラレルメカ
ニズム機構７及びテーブル５など各構成部材の製作誤差
や取付け誤差があっても、直交座標系に対するテーブル
５の相対的な水平度及び垂直度を直接的に且つ精密に設
定することが容易にできる。これにより、ワーク４を高
精度で加工することができる。特に、取付け基準部とな
る天井部材３やパラレルメカニズム機構７を空中の高い
位置に設置するので、フレーム１３を剛性の低いアルミ
ニウムや軽量合金等により形成すれば精密な製作，組立
が難しくなるが、本発明によれば、テーブル５の位置を
パラレルメカニズム機構７の直交座標系に容易に一致さ
せることができる。なお、前記実施形態では、テーブル
５がパラレルメカニズム機構７の下方に配設された場合
を説明したが、天地逆の場合、例えば、パラレルメカニ
ズム機構を上下逆に設置し、ワークが取付けられるテー
ブルをパラレルメカニズム機構の上方に配設した場合で
あってもよい。

【００４２】次に、機械加工により発生する切削粉７１
を除去する手段の一例について説明する。図１，図２及
び図７に示すように、加工領域６を囲むスプラッシュカ
バー８には、落下する切削粉７１を開口部７２に案内す
るための第１の傾斜部材１１０が全周にわたって一体的
に取付けられている。ボックス部７８の上方には、開口
部７２を通って落下する切削粉７１をボックス部７８内
に案内するための第２の傾斜部材１１１が、全周にわた
って横桁部材７０に取付けられている。テーブル５の下
部とボックス部７８との間のスペース６ａ及びボックス
部７８内の空間は、開口部７２を介して加工領域６に連
通しているので、切削粉７１の外部への漏洩を防止する
ためには、これら加工領域６とスペース６ａ等を含む内
部空間を密閉するのが好ましい。

【００４３】そこで、第１の傾斜部材１１０の外周面１
１２とテーブル５の外周縁部７５の内周面７５ａとの間
には、全周にわたってシール部材１１３を介装してい
る。第２の傾斜部材１１１は横桁部材７０の内周面７０
ａ側にボルト１１４により締め付け固定されている。第
２の傾斜部材１１１の上方の内周面１１５とテーブル外
周縁部７５の下部外周面７５ｂとの間にも、シール部材
１１６を全周にわたって介装している。横桁部材７０の
下面には、ボルト１１７によりサポート材１１８が矩形
環状に水平方向に固定されており、サポート材１１８の
下面には、内部空間と外部とを仕切る仕切板１１９が固
定されている。第２の傾斜部材１１１の下部外周面１２
０とサポート材１１８の内周縁部１２１との間には、シ
ール部材１２２が全周にわたって介装されている。この
ように、シール部材１１３，１１６，１２２を第１，第
２の傾斜部材１１０，１１１にそれぞれ密着させること
により、加工領域を含む内部空間を密封している。シー
ル部材１１３，１１６，１２２は、耐油性，耐水性のあ
る柔軟な材質のスポンジゴム等で製作され、テーブル５
の位置調整を行っても密着状態を維持するものが好まし
い。

【００４４】したがって、加工領域６内の周辺部に飛散
している切削粉７１は、第１の傾斜部材１１０に案内さ
れて開口部７２から下方のスペース６ａに落下した後、
第２の傾斜部材１１１に案内されてボックス部７８内に
収納されるので、切削粉７１は常に内部空間の内方側に
向けて流れることになる。ボックス部７８内に切削粉７
１が溜ると、矢印Ｍに示すようにボックス部７８を案内
部７９から引抜いて切削粉７１を捨てる。なお、主軸２
６の近傍から加工部にエアーを噴出させて常にエアーブ
ローをすれば、切削粉７１が加工部に堆積しないので好
ましい。

【００４５】本実施形態によれば、テーブル５の下部に
ボックス部７８を収納するためのスペースを確保し、機
械加工によりテーブル５上で発生して堆積する切削粉７
１を自然に落下させてボックス部７８に収納できるの
で、動力を使わない簡単な構造で切削粉７１を効果的に
テーブル５から除去することができる。また、切削粉除
去の手段をテーブル５の下部のスペースにコンパクトに
設置することができるので工作機械自体が大型化するこ
とはなく、コストも低減できる。また、第１の傾斜部材
１１０とテーブル５，及び第２の傾斜部材１１１とサポ
ート材１１８とがそれぞれオーバラップするところに
は、シール部材１１３，１１６，１２２を設けて内部空
間を密封しているので、切削粉７１が工作機械１の外部
に漏れ出ることはなく、周囲の環境を汚染することはな
い。なお、本実施形態の切削粉除去手段に加えて、切削
粉を吸引して除去する真空動作式の切削粉捕集装置を設
けてもよい。

【００４６】また、切削粉７１を除去するために、ボッ
クス部７８に代えてチップコンベア（図示せず）を設置
してもよい。この場合には、チップコンベアの供給口
（即ち、切削粉受入れ部）をテーブル５の直下に設置
し、工作機械の近傍に切削粉貯留用のチップボックスを
設置する。テーブル開口部７２を通って落下する切削粉
７１は、チップコンベアの供給口に受入れられた後、チ
ップコンベアによりチップボックスまで搬送されてここ
で貯留される。このようにすれば、テーブル上で発生し
て堆積する切削粉を、動力を使わないで自然に落下させ
てチップコンベア供給口に送り込むことができる。供給
口に入った切削粉７１はチップコンベアにより連続的に
チップボックスまで搬送されるので、工作機械の自動運
転が可能になる。

【００４７】本発明の位置決め装置は機械加工を行う場
合のほか、テーブル上の被処理物の組立，塗装，搬送又
は測定などの処理作業を行う産業用ロボットにも適用す
ることができる。また、テーブル５上に被処理物を着脱
可能に載置し、エンドプレート２４にタッチセンサ又は
レーザ発振器を取付ければ、それぞれ三次元測定用の測
定器又はレーザ加工機として使用することもできる。な
お、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００４８】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、工
作機械など位置決め装置の各構成部材の水平度，垂直度
を精密に設定しなくても、テーブルの位置をパラレルメ
カニズム機構の直交座標系に容易に且つ高精度で一致さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図１０は本発明の実施形態の一例を示
す図で、図１は工作機械の側面構造図である。

【図２】工作機械の正面構造図である。

【図３】工作機械を説明するための概略図である。

【図４】ユニット機構の上部を示す部分断面構造図であ
る。

【図５】ユニット機構の上部を下から見た底面図であ
る。

【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線による平面図である。

【図７】図１のＶII部拡大断面図である。

【図８】図７のＶIII 線平面図である。

【図９】図８のＩＸ線矢視図で一部を断面で示してい
る。

【図１０】テーブルの平面図である。

【符号の説明】

１ 工作機械（位置決め装置） １ａ 床面 ２ 柱 ３ 天井部材 ４ ワーク（被処理物） ５ テーブル １２ テーブル支持装置 １３ フレーム ２０ アーム ２１ 上端の連結部材 ２２ 下端の連結部材 ２３ リンク機構（脚） ２４ エンドプレート（可動部材） ２５ 駆動側部材 ２６ 主軸 ２７ 主軸頭 ７０ 横桁部材 ７７ 横方向突出部 ８０ 第１のねじ機構 ８１ 昇降手段 ８２ 第２のねじ機構 ８３ 回動手段 １０６ 挟持用ボルト（第２のねじ機構） Ｚ軸 縦軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも三本の脚を有し、この脚に取
   付けられた可動部材を前記脚の移動により直交座標系に
   基づいて空間で移動させて被処理物を処理する位置決め
   装置であって、 前記脚を支持するフレームと、このフレームに取付けら
   れ、前記被処理物が着脱可能に取付けられるテーブル
   と、前記直交座標系に一致するように、前記テーブルの
   傾き及び周方向位置をそれぞれ調整するテーブル支持装
   置とを備えたことを特徴とする三本の脚を有する位置決
   め装置。
2. 【請求項２】 少なくとも三本の脚を有し、この脚に取
   付けられた可動部材を前記脚の移動により直交座標系に
   基づいて空間で移動させ、前記可動部材に設けられた主
   軸頭の主軸を回転させてワークを加工する工作機械であ
   って、 前記脚を支持する天井部材を上部に有して床面上に立設
   されたフレームと、 前記天井部材と前記床面との間に配設されて前記フレー
   ムに略水平方向に取付けられ、前記ワークが着脱可能に
   載置されるテーブルと、 前記直交座標系に一致するように、前記テーブルの傾
   き，及び前記直交座標系の縦軸まわりの周方向位置をそ
   れぞれ調整するテーブル支持装置とを備えたことを特徴
   とする三本の脚を有する工作機械。
3. 【請求項３】 前記フレームは、前記床面上に立設され
   た複数の柱と、この柱の上部に固定され、略水平方向に
   配設されて前記脚を支持する前記天井部材と、この天井
   部材と前記床面との間に配設されて前記柱と柱の間に略
   水平方向に掛け渡された複数の横桁部材とを備え、 前記テーブル支持装置は、前記各横桁部材に移動可能に
   取付けられるとともに第１のねじ機構を介して前記テー
   ブルの横方向突出部を昇降させて前記テーブルの傾きを
   調整する昇降手段と、前記各横桁部材に取付けられて前
   記昇降手段を両側から第２のねじ機構により挟持し、前
   記テーブルを前記縦軸まわりに回動させて前記周方向位
   置を調整する回動手段とを備えたことを特徴とする請求
   項２に記載の三本の脚を有する工作機械。
4. 【請求項４】 前記三本の脚は、二本のアームとこのア
   ームの上端の間及び下端の間にそれぞれ配置された連結
   部材とで四辺形をなす三組のリンク機構により構成さ
   れ、 前記上端の連結部材を駆動側部材を介して移動させるこ
   とにより、前記下端の連結部材に取付けられた前記可動
   部材を空間で平行移動させることを特徴とする請求項２
   又は３に記載の三本の脚を有する工作機械。