JPH0919842A - 工具ハンド及びそれを用いた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具装着の工具ハンドを具備した工作機械に
おける工具ハンドの可動範囲及び最大移動速度を可変に
し、多種類の加工及び工作物に対応させる。 【構成】 工作機械に具備された工具ハンド10は、工作
機械の機枠に吊設された基台と11、工具ユニットＴが装
着されるトラベリングプレート12と、基台とトラベリン
グプレートとを三方放射状配置で連結する３本のアーム
13とから構成され、各アームは、基部が基台に枢着さ
れ、個別に傾動自在で且つ傾動駆動部21a ，21b 又は手
動で個別に傾動された任意の傾動位置で固締可能な２本
１対の傾動案内部15a ，15b 、各傾動案内部上で個別に
変位駆動される移動部材23a ，23b と、各傾動案内部上
の２個１対の移動部材の夫々に対偶により一端が結合さ
れ、他端がトラベリングプレートに対偶により結合され
た２本１対のロッド14a ，14bとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パラレルリンク
機構の工具ハンドを利用した工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術におけるパラレルリンク機構
の工具ハンドを利用した工作機械には、例えば、特願平
６−２９３５９１号において開示されたもの、即ち図７
及び図８に示されているようなものがある。

【０００３】図７に示される工作機械の工具ハンドは、
主に外部に固定される基台１１、基台１１に所定の傾斜
角をもって放射状に１２０度円周等配で基台１１に取り
付けられている２本１組の６本のガイド７１ａ，７１ｂ
と、該ガイド７１ａ，７１ｂの夫々に設けられ、ガイド
７１ａ，７１ｂの長手方向に移動可能な６個のスライド
テーブル７２ａ，７２ｂと、６個のスライドテーブル７
２ａ，７２ｂを個別に独立して移動させる駆動装置７３
ａ，７３ｂと、各スライドテーブル７２ａ，７２ｂに一
端がボールジョイント２８を介して連結された６本のロ
ッド１４ａ，１４ｂと、各ロッド１４ａ，１４ｂの他端
をボールジョイント２９によって同一平面に取り付ける
と共に、所望の工具ユニットＴを取り付けるトラベリン
グプレート１２とから構成されている。

【０００４】上記の工作機械は、駆動装置７３ａ，７３
ｂを駆動することにより、各ガイド７１ａ，７１ｂに設
けられた６つのスライドテーブル７２ａ，７２ｂが個別
に移動され、これにより６本のロッド１４ａ，１４ｂが
夫々独立して揺動される。すると、６本のロッド１４
ａ，１４ｂの先端に支持されたトラベリングプレート１
２を６自由度制御することができ、トラベリングプレー
ト１２に取り付けられた工具ユニットＴを工作物に対し
て所望の位置へ所望の径路で且つ所望の姿勢で移動でき
る。

【０００５】又、図８に示される工作機械の工具ハンド
は、外部に固定される基台１１と、基台１１に所定の傾
斜で放射状に固定され、等間隔に配置された３本のガイ
ド８１と、ガイド８１の各々に設けられ、ガイド８１の
長手方向に移動可能な３つのスライドテーブル８２と、
スライドテーブル８２を個別に独立して移動させる駆動
装置８３と、スライドテーブル８２の各々に所定の間隔
で２本宛設けられ、ボールジョイント２８を介して一端
が連結された６本のロッド１４ａ，１４ｂと、スライド
テーブル８２に支持された２本のロッド１４ａ，１４ｂ
が平行をなすように６本のロッドの各々の他端をボール
ジョイント２９によって同一平面に取り付けると共に、
所望の工具ユニットＴを取り付けるトラベリングプレー
ト１２とから構成されいる。

【０００６】２本１組のロッド１４ａ，１４ｂとスライ
ドテーブル８２とトラベリングプレート１２とは、平行
リンク機構をなし、トラベリングプレート１２は、基台
１１に対し常に平行が保たれるようになっている。。上
記の工作機械は、駆動装置８３を駆動することにより、
各ガイド８１に設けられた３つのスライドテーブル８２
が個別に移動される。すると、各スライドテーブル８２
に２本宛支持されたロッド１４ａ，１４ｂは、２本１組
で揺動され、６本のロッドの先端に支持されたトラベリ
ングプート１２は３自由度の制御ができ、トラベリング
プレート１２に取り付けられた工具ユニットＴを工作物
に対して所望の位置に所望の径路で移動できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術にお
ける工具ハンドを利用した工作機械においては、ガイド
７１ａ，７１ｂ，８１は、一定の傾斜角に固定されてい
るため、トラベリングプレート１２、即ち工具ユニット
Ｔの可動範囲が固定されると同時に、各軸線方向への工
具ユニットＴの最大移動速度が固定される。従って、種
々の加工条件に対応するための汎用性に限界がある。ト
ラベリングプレート１２、即ち工具ユニットＴの可動範
囲及び最大移動速度を変更するためには、基台１１を傾
斜角度可変にしたり、ロッド１４ａ，１４ｂの長さを変
更しなければならず、機構構造的に不便である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の工具ハンド
は、基台と、工具ユニットが装着されるトラベリングプ
レートと、基台とトラベリングプレートとを連結する複
数のアームと、基台に設けられて個別に基台に対して傾
動自在で、且つ任意の傾動角度で固定可能な複数の傾動
案内部とから構成され、各傾動案内部には傾動案内部に
沿って変位自在に設けられる移動部材と、移動部材を変
位させるための移動駆動部とが設けられ、複数のアーム
の一端が移動部材に取り付けられると共に、アームの他
端がトラベリングプレートに取り付けられている。

【０００９】上記の工具ハンドにおいては、各移動駆動
部を作動するこしにより、トラベリングプレートが所望
の１つの位置から他の位置に所望の経路で移動された
り、所望の方向に向けられる。又、傾動案内部を所望の
角度に傾動させて固定することにより、トラベリングプ
レートの可動範囲が変更される。

【００１０】この発明の工作機械は、工作物を載置する
テーブルに対向してフレームに設けられた工具ハンドを
具備した工作機械であり、工具ハンドは、基台と、工具
ユニットが装着されるトラベリングプレートと、基台と
トラベリングプレートとを連結する複数のアームと、基
台に設けられて個別に基台に対して傾動自在で、且つ任
意の傾動角度で固定可能な複数の傾動案内部とを備え、
各傾動案内部には傾動案内部に沿って変位自在に設けら
れる移動部材と、移動部材を変位させるための移動駆動
部とが設けられ、複数のアームの一端が移動部材に取り
付けられると共に、アームの他端がトラベリングプレー
トに取り付けられている。

【００１１】上記の工作機械においては、工作物を載置
し、工具ハンドにおける各移動駆動部を作動することに
より、トラベリングプレート、即ち工具ユニットを所望
の１つの位置から他の位置に所望の経路で移動させた
り、、所望の方向に向けたりして、工作物に対し加工を
行う。

【００１２】上記の工作機械に具備された工具ハンドの
複数のアームの一形態としては、三方放射状配置で連結
する３本のアームから構成され、各アームは、各基部が
基台に枢着され、個別に傾動自在で且つ任意の傾動位置
で固締可能な２本１対の傾動案内部と、各傾動案内部に
個別に変位自在に設けられた移動部材と、各傾動案内部
の移動部材を個別に移動駆動する移動駆動部と、一端が
各傾動案内部上の２個１対の移動部材の夫々に対偶によ
り結合され、他端がトラベリングプレートに対偶により
結合された２本１対のロッドとから構成されている。上
記の３本のアームの一形態としては、６本の傾動案内部
を個別に傾動する傾動駆動部を具備している。

【００１３】工作物を載置するテーブルに対向してフレ
ームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械の別の
実施の形態においては、工具ハンドは、基台と、工具ユ
ニットが装着されるトラベリングプレートと、基台とト
ラベリングプレートとを三方放射状配置で連結する３本
のアームとから構成され、各アームは、各基部が基台に
枢着され、傾動自在で且つ任意の傾動位置で固締可能な
１本又は２本１対の傾動案内部と、各傾動案内部に個別
に変位自在に設けられた２個１対の移動部材と、各傾動
案内部の移動部材を個別に移動駆動する移動駆動部と、
一端が各移動部材に対偶により結合され、他端がトラベ
リングプレートに対偶により結合された２本１対のロッ
ドとから構成され、全傾動案内部は一斉に同一方向に傾
動され且つ固締されるようになっている。そして、全傾
動案内部を一斉に傾動・固締する傾動駆動部を具備して
もよい。

【００１４】工作物を載置するテーブルに対向してフレ
ームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械の更に
別の実施の形態においては、工具ハンドは、基台と、工
具ユニットが装着されるトラベリングプレートと、基台
とトラベリングプレートとを三方放射状配置で連結する
３本のアームとから構成されている。

【００１５】そして、各アームは、各基部が基台に枢着
され、傾動自在で且つ任意の傾動位置で固締可能な傾動
案内部と、傾動案内部に変位自在に設けられたの移動部
材と、傾動案内部の移動部材を移動駆動する移動駆動部
と、一端が移動部材に対偶により結合され、他端がトラ
ベリングプレートに対偶により結合された２本１対のロ
ッドとから構成されている。そして、全傾動案内部を一
斉に傾動させる傾動駆動部を具備してもよい。

【００１６】上記の６本の傾動案内部が基台に対して個
別に傾動する工具ハンドにおいては、手動操作又は傾動
駆動部により６本の傾動案内部は、基台において傾動し
て個別に夫々の所望傾斜角に傾動され、その傾斜角に固
定され、個別に所望の傾斜角で傾いた状態に保持され
る。それから、各移動部材は、各傾動案内部上で所望の
移動をする。

【００１７】かくして、所望の移動をする各移動部材と
ロッドとにより周辺各位置が連結されたトラベリングプ
レートは、６自由度をもって所望の向きに傾いたり、所
望の移動をする。即ち、トラベリングプレートに取り付
けられた工具ユニットも、同様な所望の傾動や移動を行
う。２本１対の６本の傾動案内部が基台において一斉に
傾動する形式の場合には、傾動と共に所望の傾斜角への
固締が一斉に行われる。

【００１８】傾動案内部が基台において全て同一の所望
の傾斜角で傾いた状態に保持され、２本１対の傾動案内
部は同一平面内に位置するので、各アームにおいて、個
別に移動する２個１対の移動部材と、トラベリングプレ
ートと、移動部材とトラベリングプレートの周辺各位置
とを連結する一定長のロッドは、リンク機構を構成す
る。

【００１９】それから、移動部材は、傾動案内部上で所
望の移動をする。かくして、個別に所望の移動をする各
移動部材と一定長のロッドにより周辺各位置が連結され
たトラベリングプレートは、所望の向きに傾いたり、所
望の移動をする。即ち、トラベリングプレートに取り付
けられた工具ユニットも、同様な所望の傾動や移動を行
う。

【００２０】３本のアームの各アームにおいて、移動部
材が単一である形式の場合、一定長の各対のロッドが単
一の移動部材に結合されているので、移動部材、ロッド
及びトラベリングプレートにより平行リンクが形成さ
れ、結果的に、３本の傾動案内部材の傾斜角は等しく、
トラベリングプレートは、基台に対し平行状態が維持さ
れる。

【００２１】従って、３本の傾動案内部材の傾斜角は等
しく保たれたまま傾動して、所望の傾斜角に固締され
る。それから、移動部材は、傾動案内部上で所望の移動
をする。すると、トラベリングプレートは、基台に対し
平行状態を保ったまま、即ち工具ユニットは、所望の向
きを保ったまま三次元的に所望の移動をする。

【００２２】上記のいずれの形式の工具ハンドを具備す
る工作機械においても、傾動案内部の各傾斜角の設定変
更が行われると、トラベリングプレート、即ち工具ユニ
ットの移動可能範囲及び最大移動速度が変更される。な
お、加工に際し、切削加工における切削抵抗により工具
ユニットＴに加わる加工反力は、結合部を介して全てロ
ッドに作用する圧縮力又は引張力に変換され、更に結合
部及び移動部材を介して傾動案内部に加わる軸線方向の
荷重となる。従って、アームに対する曲げ荷重ともなら
ず、駆動部への負荷ともならないので、高精度の重切削
も可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態における工
具ハンドを利用した工作機械を図面に従って説明する。
図１に示すように、工作機械Ｍに具備された第１の実施
の形態の工具ハンド１０（後述の第２の実施の形態の工
具ハンド３０、同じく第３の実施の形態の工具ハンド５
０）は、工作物Ｗを載置するテーブル１を具備した門型
フレーム２の天井に支持柱３を介して吊設されており、
先端に装着された工具ユニットＴを所望の１つの位置か
ら他の位置に所望の経路で移動させたり、特に工具ハン
ド１０及び工具ハンド３０の場合、移動に加えて所望の
方向に向けたりして、工作物Ｗに対し加工を行うのであ
る。

【００２４】図２に従って第１の実施の形態における工
具ハンド１０について説明する。工具ハンド１０は、主
に、門型フレーム２の天井に支持柱３を介して吊設され
ている六角形状部材である基台１１と、基台１１の下方
にあって、例えばドリルやエンドミル等のような刃物と
回転駆動手段とを備えた工具ユニットＴが下面に装着さ
れる六角形状部材であるトラベリングプレート１２と、
トラベリングプレート１２を基台１１に連結する放射状
配置の３本のアーム１３，１３，１３とから構成され、
各アーム１３は、２本１対のロッド１４ａ，１４ｂと、
２本１対の傾動案内部１５ａ，１５ｂとから構成されて
いる。

【００２５】アーム１３について詳述すると、アーム１
３の２本１対の傾動案内部１５ａ，１５ｂは、六角形状
部材である基台１１の１つ置きの辺部に設けられ、次の
ように構成されている。上記の１つ置きの辺部に等間隔
に３つの耳部１６ａ，１６ｂ，１６ｃが夫々突出形成さ
れ、辺部の一端の耳部１６ａと中央の耳部１６ｂとには
回転軸の両端部が回転自在に支持され、辺部の他端の耳
部１６ｃと中央の耳部１６ｂとには別の回転軸の両端部
が回転自在に支持され、両回転軸は、同軸線関係にあ
る。

【００２６】そして、両端の耳部１６ａ，１６ｃの外側
には、夫々減速機付きの第１サーボモータ１８ａ，１８
ｂが取り付けられ、両回転軸の外側端は、夫々の第１サ
ーボモータ１８ａ，１８ｂの出力軸に結合され、個別に
回転駆動されるようになっている。

【００２７】両回転軸には、長手方向に伸びた案内溝が
形成された夫々の回動枠２０ａ，２０ｂの基端部が固着
されており、回動枠２０ａ，２０ｂの先端部には減速機
付きの第２サーボモータ２１ａ，２１ｂが取り付けられ
ている。なお、第１サーボモータ１８ａ，１８ｂを省略
して、回動枠２０ａ，２０ｂを手動操作により回動し得
るようにしてもよい。

【００２８】回動枠２０ａ，２０ｂの案内溝には、回動
枠２０ａ，２０ｂの基端部・先端部に亘る送りねじが回
転自在に架設されていると共に、各送りねじに螺合し、
各案内溝に沿って滑動自在の夫々の第１滑動駒２３ａ，
２３ｂが取り付けられている。そして、各送りねじは第
２サーボモータ２１ａ，２１ｂの出力軸に結合されてい
る。

【００２９】更に、基台１１上には、各回動枠２０ａ，
２０ｂに対応した位置に、計６本の固定案内棒２４が植
設されている。各固定案内棒２４には、スリーブ状の第
２滑動駒２５が滑動自在に嵌合しており、前記の回動枠
２０ａ，２０ｂは、支持リンク２６，２６により第２滑
動駒２５，２５に連結されている。即ち支持リンク２
６，２６の両端は、回動枠２０ａ，２０ｂの背面の適宜
の箇所と第２滑動駒２５，２５とに枢着されている。
又、各固定案内棒２４には、第２滑動駒２５に対するロ
ック部材２７が設けられている。

【００３０】第２滑動駒２５は、上部大径部２５ａと中
間テーパ部２５ｂと外周面にねじが刻設さけた下部小径
部２５ｃとが形成され、上部大径部２５ａに支持リンク
２６が枢着されているのである。ロック部材２７は、第
２滑動駒２５同様に固定案内棒２４に滑動自在に嵌挿さ
れたスリーブ状であり、その内周面には、第２滑動駒２
５の中間テーパ部２５ｂに嵌合する上部テーパ面部２７
ａ、第２滑動駒２５の下部小径部２５ｃに螺合するねじ
孔部２７ｂ及び固定案内棒２４に滑動自在に嵌合する下
部滑動孔部２７ｃとが形成されている。

【００３１】ロック部材２７を第２滑動駒２５に対し、
相対回転操作をすると、螺合関係でによりロック部材２
７の上部テーパ面部２７ａは、第２滑動駒２５の中間テ
ーパ部２５ｂとに接離する。上部テーパ面部２７ａの中
間テーパ部２５ｂへの接近により第２滑動駒２５の中間
テーパ部２５ｂの内周面は、弾性変形により縮径され、
第２滑動駒２５は固定案内棒２４に固定され、上部テー
パ面部２７ａの中間テーパ部２５ｂからの離隔により第
２滑動駒２５の中間テーパ部２５ｂは解放され、弾性変
形が戻り、第２滑動駒２５は、ロック部材２７共々固定
案内棒２４上を滑動自在になる。

【００３２】各アーム１３の２本１対のロッド１４ａ，
１４ｂは、上端が第１滑動駒２３ａ，２３ｂにボールジ
ョイント２８を介して結合され、下端が六角形状部材で
あるトラベリングプレート１２の１つ置きの辺部に適宜
の間隔をあけた２点の結合点でボールジョイント２９を
介して結合されている。

【００３３】図３に従って第２の実施の形態における工
具ハンド３０について説明する。工具ハンド３０は、主
に、門型フレーム２の天井に支持柱３を介して吊設され
ている六角形状部材である基台１１と、基台１１の下方
にあって、例えばドリルやエンドミル等のような刃物と
回転駆動手段とを備えた工具ユニットＴが下面に装着さ
れる六角形状部材であるトラベリングプレート１２と、
トラベリングプレート１２を基台１１に連結する３本の
アーム３１，３１，３１とから構成され、各アーム３１
は、２本１対のロッド１４ａ，１４ｂと、２本１対の傾
動案内部３２ａ，３２ｂとから構成されている。

【００３４】アーム３１について詳述すると、アーム３
１の１対の傾動案内部３２ａ，３２ｂは、六角形状部材
である基台１１の１つ置きの辺部に設けられ、次のよう
に構成されている。上記の基台１１の１つ置きの辺部に
等間隔に３つの耳部１６ａ，１６ｂ，１６ｃが夫々突出
形成され、辺部の耳部１６ａ、耳部１６ｂ、耳部１６ｃ
を通して支持軸３３が支持されている。

【００３５】支持軸３３には、夫々が長手方向に伸びた
案内長孔３４ａ，３４ｂを形成する長ロ字形腕状となっ
た１対の回動枠３５ａ，３５ｂの基端部が回転自在に枢
着されており、各回動枠３５ａ，３５ｂの両側面には、
案内長孔３４ａ，３４ｂと平行して長手方向に伸びた係
合溝３６が夫々形成されている。回動枠３５ａ，３５ｂ
の先端部には減速機付きの第２サーボモータ３７ａ，３
７ｂが取り付けられている。

【００３６】各案内長孔３４ａ，３４ｂには、回動枠３
５ａ，３５ｂの基端部・先端部に亘る送りねじが回転自
在に架設されていると共に、各送りねじに螺合し、案内
長孔３４ａ，３４ｂに沿って滑動自在の滑動駒３９ａ，
３９ｂが取り付けられている。そして、両送りねじは第
２サーボモータ３７ａ，３７ｂの出力軸に結合されてい
る。

【００３７】更に、支持柱３には、基台１１の上方にお
いて六角形状部材である昇降板４０が基台１１と平行状
態で上下動するように設けられ、即ち昇降板４０の中心
孔が３４ａ，３４ｂ支持柱３に嵌合し、昇降板４０の各
辺部は、基台１１の各辺部と平行である。

【００３８】そして、昇降板４０は、例えば図４に示す
ような昇降駆動装置により上下動される。即ち、基台１
１における空いている辺部に第１サーボモータ４１が取
り付けられ、基台１１上に回転自在に立設された昇降ね
じ４２の下端に取り付けられた歯車４３が第１サーボモ
ータ４１の出力軸に取り付けられた歯車４４に噛み合っ
ている。そして、昇降ねじ４２は、昇降板４０を貫通し
て上方に伸び、昇降板４０に固着されたナット部４５に
螺合している。

【００３９】昇降板４０の１つ置きの辺部には、各回動
枠３５ａ，３５ｂに対応した位置に、２個１対の凹欠
部、即ち計６個の凹欠部が形成され、各凹欠部には回動
枠３５ａ，３５ｂが嵌まり、凹欠部の両側面に対向して
植設された案内ピン４７，４７は、回動枠３５ａ，３５
ｂの係合溝３６，３６に係合している。基台１１の耳部
１６ｂを除去し、回動枠３５ａ，３５ｂを一体化して単
一の回動枠３５とし、回動枠３５に平行に１対の送りね
じ３８ａ，３８ｂを設けてもよい。その場合、昇降板４
０の１つ置きの辺部の凹欠部も３個となる。

【００４０】各アーム３１の２本１対のロッド１４ａ，
１４ｂは、上端が滑動駒３９ａ，３９ｂにボールジョイ
ント２８，２８を介して結合され、下端が六角形状部材
であるトラベリングプレート１２の１つ置きの辺部に適
宜の間隔をあけた２点の結合点でボールジョイント２
９，２９を介して結合されている。

【００４１】図５に従って第３の実施の形態における工
具ハンド５０について説明する。工具ハンド５０は、主
に、門型フレーム２の天井に支持柱３を介して吊設され
ている六角形状部材である基台１１と、基台１１の下方
にあって、例えばドリルやエンドミル等のような刃物と
回転駆動手段とを備えた工具ユニットＴが下面に装着さ
れる六角形状部材であるトラベリングプレート１２と、
トラベリングプレート１２を基台１１に連結する３本の
アーム５１，５１，５１とから構成され、各アーム５１
は、２本１対のロッド１４ａ，１４ｂと、１本の傾動案
内部５２とから構成されている。

【００４２】アーム５１について詳述すると、アーム５
１の傾動案内部５２は、六角形状部材である基台１１の
１つ置きの辺部に設けられ、次のように構成されてい
る。上記の１つ置きの辺部の両端に耳部５３ａ，５３ｂ
が突出形成され、耳部５３ａ，５３ｂには、支持軸５４
が支持されている。

【００４３】支持軸５４には、長手方向に伸びた案内長
孔５５を形成する長ロ字形腕状となった回動枠５６の基
端部が回転自在に枢着されており、回動枠５６の先端部
には減速機付きのサーボモータ５７が取り付けられてい
る。案内長孔５５には、回動枠５６の基端部・先端部に
亘る送りねじ５８が回転自在に架設されていると共に、
送りねじ５８に螺合し、案内長孔５５に沿って滑動自在
の滑動駒５９が取り付けられている。そして、送りねじ
５８はサーボモータ５７の出力軸に結合されている。

【００４４】支持柱３には、基台１１の上方において六
角形状部材である固定板６０が基台１１と平行状態で固
定して設けられている。そして、固定板６０と各回動枠
５６の先端部とは夫々流体圧シリンダ６１を介して連結
されている。即ち、流体圧シリンダ６１のシリンダ部６
１ａの基端は、固定板６０上で各回動枠５２に対応した
位置に枢着され、ピストン棒６１ｂの突出端は、回動枠
５６の先端部に枢着されている。

【００４５】各アーム５１の２本１対のロッド１４ａ，
１４ｂは、平行状態で、上端が滑動駒５９にボールジョ
イント２８，２８を介して結合され、下端が六角形状部
材であるトラベリングプレート１２の１つ置きの辺部に
適宜の間隔をあけた２点の結合点でボールジョイント２
９，２９を介して結合されている。

【００４６】各実施の形態の工具ハンド１０，３０，５
０における各駆動手段、即ち第１の実施の形態の第１サ
ーボモータ１８ａ，１８ｂ及び第２サーボモータ２１
ａ，２１ｂ、第２の実施の形態の第１サーボモータ４１
及び第２サーボモータ３７ａ，３７ｂ並びに第３の実施
の形態のサーボモータ５７及び流体圧シリンダ６１は、
図示しない制御装置により制御されて作動されるように
なっている。

【００４７】そして、いずれの実施の形態においても、
ロッド１４ａ，１４ｂは、ボールジョイント２８を支点
として滑動駒２３ａ，２３ｂ；３９ａ，３９ｂ；５９に
対し、ボールジョイント２９を支点としてトラベリング
プレート１２に対して夫々３次元的な方向に揺動するこ
とができる。上記の実施の形態においては、球対偶とし
てボールジョイント２８，２９が用いられているが、ユ
ニバーサルジョイントが用いられてもよい。又、上記の
各実施の形態の各部については、適宜、互に他の実施の
形態に適用できることは設計的に理解できよう。０

【００４８】上記の各実施の形態における工具ハンド１
０，３０，５０を利用した工作機械Ｍの作用について説
明する。図１において、工作機械Ｍのテーブル１上に工
作物Ｗを載置し、工具ハンド１０，３０，５０における
各駆動手段（第１サーボモータ１８ａ，１８ｂ；第２サ
ーボモータ２１ａ，２１ｂ）（第２サーボモータ３７
ａ，３７ｂ；第１サーボモータ４１）、（サーボモータ
５７；流体圧シリンダ６１）を作動することにより、ト
ラベリングプレート１２、即ち工具ユニットＴを所望の
１つの位置から他の位置に所望の経路で移動させたり、
特に工具ハンド１０，３０の場合、移動に加えて所望の
方向に向けたりして、工作物Ｗに対し切削加工を行う。

【００４９】例えば、穴加工の場合、工具ユニットＴを
１つの位置に移動して、その位置において主軸軸線を所
望の方向に向け、回転駆動される刃物をその方向に所望
の深さにまで前進させて工作物Ｗに穴加工を施す。又、
フライス加工の場合には、刃物を所望の刃先位置で所望
の方向にしながら、所望の経路で工具ユニットＴ、即ち
回転駆動される刃物を移動して、工作物Ｗにフライス加
工を施す。

【００５０】そこで、上記の工具ハンド１０，３０，５
０の作用について説明する。トラベリングプレート１
２、即ちその下面に取り付けられた工具ユニットＴの移
動や方向変更について述べる。先ず第１の実施の形態の
工具ハンド１０においては、３対６個の第１サーボモー
タ１８ａ，１８ｂが図示しない制御装置により夫々個別
に所望回転角（零回転も含む）だけ回転駆動され、夫々
の回転軸は、個別に所望の角度回転し、６本の回動枠２
０ａ，２０ｂは、基台１１において回転軸の軸線回りに
傾動して個別に所望の角度に傾斜する。

【００５１】第１サーボモータ１８ａ，１８ｂが省略さ
れている場合には、６本の回動枠２０ａ，２０ｂは、手
動操作で傾動する。傾動の際、回動枠２０ａ，２０ｂを
外広がりにする荷重は、支持リンク２６及び第２滑動駒
２５を介して固定案内棒２４に支持されているが、第２
滑動駒２５は、ロック部材２７により錠止されていない
で、固定案内棒２４上を上下に滑動変位し得るので、回
動枠２０ａ，２０ｂの傾動を抑止しない。

【００５２】そして、回動枠２０ａ，２０ｂが所望傾斜
に傾動すると、第２滑動駒２５は、ロック部材２７を操
作することにより固定案内棒２４に固定され、回動枠２
０ａ，２０ｂが所望傾斜角に固定され、第１サーボモー
タ１８ａ，１８ｂには、回動枠２０ａ，２０ｂを外広が
りにする荷重が加わらない。かくして、６本の回動枠２
０ａ，２０ｂが基台１１において個別に所望の傾斜角で
傾いた状態に保持される。

【００５３】それから、３対６台の第２サーボモータ、
即ち各対の２１ａ，２１ｂが図示しない制御装置により
夫々個別に回転駆動され、夫々の送りねじは、個別に所
望の回転をし、第１滑動駒２３ａ，２３ｂは、夫々の案
内溝に沿って所望の移動をする。

【００５４】かくして、傾斜した回動枠２０ａ，２０ｂ
上で個別に所望の移動をする各第１滑動駒２３ａ，２３
ｂと一定長のロッド１４ａ，１４ｂにより周辺各位置が
連結されたトラベリングプレート１２は、所望の向きに
傾動したり、所望の位置に所望の経路で移動をする。即
ち、トラベリングプレート１２の下面に取り付けられた
工具ユニットＴも、同様な所望の傾動や所望の移動を行
う。

【００５５】次に、第２の実施の形態の工具ハンド３０
においては、第１サーボモータ４１が図示しない制御装
置により所望回転（零回転も含む）だけ回転駆動される
と、歯車４４，４３を介して昇降ねじ４２が回転し、ナ
ット部４５、即ち昇降板４０が支持柱３に沿って所望位
置にまで昇降（零変位も含む）する。すると、昇降板４
０の案内ピン４７が回動枠３５ａ，３５ｂに沿って所望
位置にまで昇降するので、６本の回動枠３５ａ，３５ｂ
は、基台１１において支持軸３３の軸線回りに傾動して
全て同一の所望の角度に傾斜する。そして、ねじ機構の
不可逆性により、昇降板４０はその位置に、即ち回動枠
３５ａ，３５ｂはその傾斜角に固締される。

【００５６】その際、回動枠３５ａ，３５ｂを外広がり
にする荷重は、案内ピン４７及び昇降板４０を介して昇
降ねじ４２により支持され、回動枠３５ａ，３５ｂが基
台１１において全て同一の所望の傾斜角で傾いた状態に
保持される。回動枠３５ａ，３５ｂが基台１１において
全て同一の所望の傾斜角で傾いた状態に保持され、２本
１対の回動枠３５ａ，３５ｂは同一平面内に位置するの
で、両送りねじが位置する同一平面上で個別に移動する
各滑動駒３９ａ，３９ｂとトラベリングプレート１２の
周辺各位置とを連結する一定長のロッド１４ａ，１４ｂ
は、リンク機構を構成する。

【００５７】それから、３対６台の第２サーボモータ３
７ａ，３７ｂが図示しない制御装置により夫々個別に回
転駆動され、夫々の送りねじは、個別に所望の回転を
し、滑動駒３９ａ，３９ｂは、案内長孔３４ａ，３４ｂ
に沿って所望の移動をする。かくして、両送りねじが位
置する傾動平面上で個別に所望の移動をする各滑動駒３
９ａ，３９ｂと一定長のロッド１４ａ，１４ｂにより周
辺各位置が連結されたトラベリングプレート１２は、所
望の向きに傾動したり、所望の位置へ所望の経路で移動
をする。即ち、トラベリングプレート１２の下面に取り
付けられた工具ユニットＴも、同様な所望の傾動や移動
を行う。

【００５８】第３の実施の形態の工具ハンド５０におい
ては、流体圧シリンダ６１が図示しない制御装置により
作動されると、ピストン棒６１ａは、シリンダ部６１
ｂ、即ち固定板６０に対し伸長・退縮する。それにより
３本の回動枠５２は、基台１１において支持軸５４の軸
線回りに傾動して所望の角度に傾斜する。

【００５９】一定長の各対のロッド１４ａ，１４ｂが単
一の滑動駒５９に結合されているので、滑動駒５９、ロ
ッド１４ａ，１４ｂ及びトラベリングプレート１２によ
り平行リンクが形成され、結果的に、トラベリングプレ
ート１２は、基台１１に対し平行状態が維持される。そ
の際、回動枠５２を外広がりにする荷重は、流体圧回路
で固定される流体圧シリンダ６１により支持され、回動
枠５２が基台１１において所望の傾斜角で傾いた状態に
保持される。

【００６０】それから、３台の第サーボモータ５７が図
示しない制御装置により夫々個別に回転駆動され、夫々
の送りねじ５８は、個別に所望の回転をし、滑動駒５９
は、案内長孔５５に沿って所望の移動をする。すると、
トラベリングプレート１２は、基台１１に対し平行状態
を保ったまま、即ち工具ユニットＴは、所望の向きを保
ったまま三次元的に所望の位置に移動をする。

【００６１】上記のように、各実施の形態の工具ハンド
１０，３０，５０において、回動枠２０ａ，２０ｂの各
傾斜角の設定変更が行われると、トラベリングプレート
１２、即ち工具ユニットＴの移動可能範囲及び最大移動
速度が変更される。要するに、図６に示すように、傾動
案内部の各傾斜角（図６における角度α）を拡大するこ
とによりトラベリングプレート、即ち工具ユニットの横
方向（図中Ｘ−Ｙ平面）の移動可能範囲が拡大すると共
に、横方向の最大移動速度が増大する。

【００６２】他方、傾動案内部の各傾斜角αを縮小する
ことにより、トラベリングプレート（工具ユニット）の
縦方向（図中Ｚ軸線方向）の移動可能範囲が拡大すると
共に、縦方向の最大移動速度が増大する。そこで、工作
物の加工位置が横方向に広い場合等には、傾動案内部の
各傾斜角αを拡大させ、逆に縦長の工作物の側面を加工
したり、縦方向に深い穴加工を行う場合等においては、
傾動案内部の各傾斜角αを縮小させて、所望の移動可能
範囲及び最大移動速度を設定し、工作物に対して切削加
工を行う。

【００６３】なお、加工に際し、切削加工における切削
抵抗により工具ユニットＴに加わる加工反力は、ボール
ジョイント２９を介して全てロッド１４ａ，１４ｂに作
用する圧縮力又は引張力に変換され、更にボールジョイ
ント２８及び第１滑動駒２３ａ，２３ｂ；滑動駒３９
ａ，３９ｂ；滑動駒５９を介して夫々の送りねじに加わ
る軸線方向の荷重となる。従って、アーム１３に対する
曲げ荷重ともならず、サーボモータへの負荷ともならな
いので、高精度の重切削も可能となる。

【００６４】

【発明の効果】この発明の工作機械は、工具ハンドを操
作することにより、トラベリングプレートの工具ユニッ
トを所望の１つの位置から他の位置に所望の経路で移動
させたり、移動に加えて所望の方向に向けたりして、工
作物に対し加工を行うのであるが、傾動案内部の傾斜角
度を変更し得るので、加工及び工作物の種類に応じて、
トラベリングプレート、即ち工具ユニットの可動範囲及
びＸ，Ｙ，Ｚ軸線方向の最大速度を変化させることがで
き、多種類の加工及び工作物に対応し得る。

【００６５】特に特許請求の範囲の請求項３，４の発明
においては、特に各傾動案内部の傾斜角度を傾動案内部
毎に個別に変更し得るので、工具ユニットの向きの変化
及び移動を複雑にし得る。特許請求の範囲の請求項５，
６の発明においては、単一の駆動手段によって全傾動案
内部が一斉に同一傾斜角度に傾動され、全傾動案内部独
自の固締手段を要しないで、その状態に固締される。

【００６６】更に、特許請求の範囲の請求項７，８の発
明においては、工具ユニットの向きを変更することがで
きないが、構造が簡略化される。請求項５，６の発明と
同様に全傾動案内部が一斉に同一傾斜角度に傾動され、
全傾動案内部独自の固締手段を要しないで、その状態に
固締される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態における工具ハンドを利
用した工作機械の斜視図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態における工作機械
の工具ハンドの斜視図である。

【図３】この発明の第２の実施の形態における工作機械
の工具ハンドの斜視図である。

【図４】この発明の第２の実施の形態における工作機械
の工具ハンドの作動機構部分の構成図である。

【図５】この発明の第３の実施の形態における工作機械
の工具ハンドの斜視図である。

【図６】この発明の実施の形態における工作機械の工具
ハンドの作業説明図である。

【図７】従来の技術における工作機械の工具ハンドの斜
視図である。

【図８】従来の技術における別形の工作機械の工具ハン
ドの斜視図である。

【符号の説明】

１０，３０，５０ 工具ハンド １ テーブル ２ 門型フレーム ３ 支持柱 １１ 基台 １２ トラベリングプレート １３，３１，５１ アーム １４ａ，１４ｂ ロッド １５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；５２ 傾動案内部 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ；５３ａ，５３ｂ 耳部 １８ａ，１８ｂ；４１ 第１サーボモータ ２０ａ，２０ｂ；３５ａ，３５ｂ；５６ 回動枠 ２１ａ，２１ｂ；３７ａ，３７ｂ 第２サーボモータ ２３ａ，２３ｂ 第１滑動駒 ２４ 固定案内棒 ２５ 第２滑動駒 ２５ａ 上部大径部 ２５ｂ 中間テーパ部 ２５ｃ 下部小径部 ２６ 支持リンク ２７ ロック部材 ２７ａ 上部テーパ面部 ２７ｂ ねじ孔部 ２７ｃ 下部滑動孔部 ２８，２９ ボールジョイント（対偶） ３３ 支持軸 ３４ａ，３４ｂ；５５ 案内長孔 ３６ 係合溝 ３９ａ，３９ｂ；５９ 滑動駒 ４０ 昇降板 ４２ 昇降ねじ ４３，４４ 歯車 ４５ ナット部 ５４ 支持軸 ５７ サーボモータ ５８ 送りねじ ６０ 固定板 ６１ 流体圧シリンダ ６１ａ シリンダ部 ６１ｂ ピストン棒 Ｗ 工作物 Ｔ 工具ユニット

フロントページの続き (72)発明者 水野 幹 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 鈴木 基之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、工具ユニットが装着されるトラ
   ベリングプレートと、前記基台と前記トラベリングプレ
   ートとを連結する複数のアームと、前記基台に設けられ
   て個別に該基台に対して傾動自在で、且つ任意の傾動角
   度で固定可能な複数の傾動案内部とから構成され、 各傾動案内部には前記傾動案内部に沿って変位自在に設
   けられる移動部材と、該移動部材を変位させるための移
   動駆動部とが設けられ、複数の前記アームの一端が前記
   移動部材に取り付けられると共に、該アームの他端が前
   記トラベリングプレートに取り付けられていることを特
   徴とする工具ハンド。
2. 【請求項２】 工作物を載置するテーブルに対向してフ
   レームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械であ
   り、 前記工具ハンドは、基台と、工具ユニットが装着される
   トラベリングプレートと、前記基台と前記トラベリング
   プレートとを連結する複数のアームと、前記基台に設け
   られて個別に該基台に対して傾動自在で、且つ任意の傾
   動角度で固定可能な複数の傾動案内部とを備え、 各傾動案内部には該傾動案内部に沿って変位自在に設け
   られる移動部材と、該移動部材を変位させるための移動
   駆動部とが設けられ、複数の前記アームの一端が前記移
   動部材に取り付けられると共に、該アームの他端が前記
   トラベリングプレートに取り付けられていることを特徴
   とする工作機械。
3. 【請求項３】 工作物を載置するテーブルに対向してフ
   レームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械であ
   り、前記工具ハンドは、基台と、工具ユニットが装着さ
   れるトラベリングプレートと、前記基台と前記トラベリ
   ングプレートとを三方放射状配置で連結する３本のアー
   ムとから構成され、各アームは、各基部が前記基台に枢
   着され、個別に傾動自在で且つ任意の傾動位置で固締可
   能な２本１対の傾動案内部と、各傾動案内部に個別に変
   位自在に設けられた移動部材と、各傾動案内部の該移動
   部材を個別に移動駆動する移動駆動部と、一端が前記の
   各傾動案内部上の２個１対の前記移動部材の夫々に対偶
   により結合され、他端が前記トラベリングプレートに対
   偶により結合された２本１対のロッドとから構成されて
   いる工作機械。
4. 【請求項４】 ６本の傾動案内部を個別に傾動する傾動
   駆動部を具備した請求項２に記載の工作機械。
5. 【請求項５】 工作物を載置するテーブルに対向してフ
   レームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械であ
   り、前記工具ハンドは、基台と、工具ユニットが装着さ
   れるトラベリングプレートと、前記基台と前記トラベリ
   ングプレートとを三方放射状配置で連結する３本のアー
   ムとから構成され、 各アームは、各基部が前記基台に枢着され、傾動自在で
   且つ任意の傾動位置で固締可能な１本又は２本１対の傾
   動案内部と、各傾動案内部に個別に変位自在に設けられ
   た２個１対の移動部材と、前記の各傾動案内部の移動部
   材を個別に移動駆動する移動駆動部と、一端が前記の各
   移動部材に対偶により結合され、他端が前記トラベリン
   グプレートに対偶により結合された２本１対のロッドと
   から構成され、全傾動案内部は一斉に同一方向に傾動さ
   れ且つ固締される工作機械。
6. 【請求項６】 全傾動案内部を一斉に傾動・固締する傾
   動駆動部を具備した請求項５に記載の工作機械。
7. 【請求項７】 工作物を載置するテーブルに対向してフ
   レームに設けられた工具ハンドを具備した工作機械であ
   り、前記工具ハンドは、基台と、工具ユニットが装着さ
   れるトラベリングプレートと、前記基台と前記トラベリ
   ングプレートとを三方放射状配置で連結する３本のアー
   ムとから構成され、 各アームは、各基部が前記基台に枢着され、傾動自在で
   且つ任意の傾動位置で固締可能な傾動案内部と、該傾動
   案内部に変位自在に設けられたの移動部材と、前記傾動
   案内部の移動部材を移動駆動する移動駆動部と、一端が
   前記移動部材に対偶により結合され、他端が前記トラベ
   リングプレートに対偶により結合された２本１対のロッ
   ドとから構成された工作機械。
8. 【請求項８】 全傾動案内部を一斉に傾動させる傾動駆
   動部を具備した請求項７に記載の工作機械。