JPH09225760A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業物と被作業物との相対的な位置決めを、簡
単な構成で迅速に遂行することができ、小型化に適する
とともに、作業の高速化を遂行可能にする。 【解決手段】主軸１１が装着される第１面板１２と、ワ
ークＷが装着される第２面板１４と、この第１および第
２面板１２、１４をそれぞれＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよ
びＹ１軸、Ｙ２軸の回りに傾動自在に支持する第１乃至
第４支持機構１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂと、前記
第１および第２面板１２、１４を互いに平行姿勢に連結
する連結機構２０と、該第１および第２面板１２、１４
を前記連結機構２０を介して互いに平行姿勢に維持しな
がらＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよびＹ１軸、Ｙ２軸の回り
に傾動させるための第１および第２駆動機構２２ａ、２
２ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸と被加工物と
を相対的に位置決めして前記被加工物を加工する工作機
械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、被作業物であるワークに対し
孔明け加工等の作業を施すために、種々の工作機械（作
業機械）が使用されている。例えば、図１４に示すよう
に、従来の工作機械１は、矢印Ａ方向（鉛直方向）に進
退自在な主軸２を備えており、この主軸２には、工具と
して、例えば、ドリル４が装着されている。一方、ワー
クＷは、基台５上に位置決め載置されており、このワー
クＷには複数の加工部位６ａ〜６ｎが設定されている。

【０００３】このように構成される従来の工作機械１で
は、主軸２がドリル４と一体的に回転しながら下方向に
移動することにより、基台５上のワークＷの一の加工部
位６ａに孔明け加工が施される。次いで、主軸２が上昇
してドリル４をワークＷから離脱させた後、この主軸２
が、矢印Ｂ方向や矢印Ｃ方向に所定量だけ移動した後に
下降して他の加工部位６ｂ〜６ｎに孔明け作業が施され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の工作
機械１では、ワークＷの加工部位６ａ〜６ｎに順次孔明
け加工を行う際、この工作機械１全体を矢印Ｂ方向およ
び矢印Ｃ方向に平行移動させる必要がある。しかしなが
ら、工作機械１は、重量物であるために、その重心移動
に伴って相当に大きなイナーシャが発生してしまう。こ
のため、工作機械１を平行移動させるには、高出力の駆
動機構を用いなければならず、しかも前記工作機械１を
高速位置決めすることができない。これにより、ワーク
Ｗに対する加工作業の効率化が容易に遂行されないとい
う問題が指摘されている。

【０００５】また、レーザビームの照射により孔明け、
切断または溶接等の加工を行うレーザ加工装置や、ウォ
ータジェットにより種々の加工を行うウォータジェット
加工装置等においても、上記と同様の問題が発生してい
る。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、作業物と被作業物との相対的な位置決め作業を小
さな駆動力で迅速に遂行することができ、小型化に適す
るとともに、作業の高速化が容易に遂行可能な作業機械
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、作業物が装着された第１部材と被作業
物が装着された第２部材とが、連結機構を介して互いに
平行姿勢に維持されながら所定の方向に傾動される。こ
れにより、第１および第２部材の傾動角度を設定するだ
けで、作業物と被作業物との相対的な位置決めが容易か
つ迅速に遂行される。

【０００８】すなわち、図１Ａに示すように、第１およ
び第２部材Ｍ１、Ｍ２が連結機構を構成する二本のロッ
ドＲ１、Ｒ２により連結されており、この第１および第
２部材Ｍ１、Ｍ２を、二点Ｐ１、Ｐ２間を結ぶ直線Ｎに
直交しかつそれぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る第１および第
２軸Ｊ１、Ｊ２の回りに一体的に角度θａ°だけ旋回さ
せる。これにより、第１部材Ｍ１に向かう第２部材Ｍ２
の作用線Ｓは、点Ｐ１から距離ａ′だけ離間した位置に
直角に指向する。

【０００９】一方、図１Ｂに示すように、第１および第
２部材Ｍ１、Ｍ２が連結機構を構成する三本のロッドＲ
１、Ｒ２、Ｒ３により連結されていれば、この第１およ
び第２部材Ｍ１、Ｍ２は、互いに平行姿勢を維持しなが
ら種々の軸線回りに一体的に同一角度だけ旋回すること
ができる。

【００１０】従って、第１および第２部材Ｍ１、Ｍ２
を、連結機構を介して一体的に任意の方向にかつ任意の
角度だけ旋回させるのみで、この第１および第２部材Ｍ
１、Ｍ２に装着された図示しない作業物と被作業物との
相対的な位置決めが、迅速に遂行される。

【００１１】その際、それぞれの点Ｐ１、Ｐ２を、作業
物が装着された状態の第１部材Ｍ１の重心点付近と、被
作業物が装着された状態の第２部材Ｍ２の重心点付近と
に設定する。これにより、第１および第２部材Ｍ１、Ｍ
２が旋回される際、重心の移動を回避することが可能に
なり、重心移動に伴うイナーシャの発生がなく、駆動力
の小さな駆動機構を用いて高速位置決めが可能になって
作業の効率化が図られる。

【００１２】また、本発明では、作業物が装着された第
１部材と被作業物が装着された第２部材とが、単一また
は複数の駆動機構を介してそれぞれ一軸または二軸の回
りに一体的に旋回される。このため、作業物を被作業物
に対して任意の位置に迅速に位置決めすることができ、
簡単な構成で、種々の作業が効率的に遂行可能になる。

【００１３】また、連結機構が、ロッドやベルト・プー
リ構造を採用することにより、この連結機構の構成が有
効に簡素化かつ軽量化される。さらに、駆動機構が、第
１および第２アクチュエータだけで構成されたり、第１
および第２伸縮手段だけで構成されることにより、前記
駆動機構の簡素化が図られる。これによって、作業機械
全体の小型化および軽量化が容易に遂行される。

【００１４】ここで、第１部材が、作業物である主軸を
その軸線方向に進退自在に装着するとともに、第２部材
が、被作業物である被加工物を装着することにより、前
記被加工物に対して種々の位置に容易に加工部位を形成
することができ、加工作業の効率化が図られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１の実施形態
に係る工作機械１０の斜視図である。工作機械１０は、
主軸１１が装着されるとともに、この主軸１１の軸方向
（Ｚ軸方向）が面方向（矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向）
に直交する第１面板（第１部材）１２と、被加工物であ
るワークＷが固着される第２面板（第２部材）１４と、
この第１および第２面板１２、１４をそれぞれ前記面方
向に平行しかつ互いに直交する二軸方向であるＸ１軸
（第１軸）、Ｘ２軸（第２軸）の回りおよびＹ１軸（第
３軸）、Ｙ２軸（第４軸）の回りに傾動自在に支持する
第１乃至第４支持機構１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ
と、前記第１および第２面板１２、１４を互いに平行姿
勢に連結する連結機構２０と、該第１および第２面板１
２、１４を前記連結機構２０を介して互いに平行姿勢に
維持しながらＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよびＹ１軸、Ｙ２
軸の回りに傾動させるための第１および第２駆動機構２
２ａ、２２ｂとを備える。

【００１６】図２〜図４に示すように、第１および第２
支持機構１６ａ、１６ｂは、単一の基台２４を備える。
第３および第４支持機構１８ａ、１８ｂは、基台２４に
Ｘ１軸の回りおよびＸ２軸の回りに傾動自在に軸支され
るとともに、第１および第２面板１２、１４をＹ１軸の
回りおよびＹ２軸の回りに傾動自在に軸支する第１およ
び第２枠体２８、２９を備える。

【００１７】基台２４の上部側に第１支持機構１６ａを
構成する一対の第１支軸２６が矢印Ｃ方向に指向して設
けられ、この第１支軸２６が第１枠体２８の矢印Ｃ方向
両端部に固着される。第１枠体２８の矢印Ｂ方向両端部
には、一対の第２支軸３０が矢印Ｂ方向に指向して設け
られ、この第２支軸３０が第１面板１２に固定される。
この第１面板１２は、第１枠体２８の矩形状開口部３２
内に第２支軸３０を支点に傾動自在に収容される。

【００１８】第１面板１２には、主軸１１をワーク切込
方向に移動させるためのＺ軸駆動機構３４が設けられ
る。このＺ軸駆動機構３４は、第１面板１２に矢印Ａ方
向に指向して固設されたベース３６を備え、このベース
３６の端部にＺ軸モータ３８が装着される。Ｚ軸モータ
３８の回転軸（図示せず）にボールねじ４０が連結さ
れ、このボールねじ４０は、矢印Ａ方向に延在して本体
部４２に設けられたナット部４４に螺合するとともに、
この本体部４２は、ベース３６に固設された一対のレー
ル４６にガイドされる。

【００１９】第１面板１２には、本体部４２の形状に対
応する開口部４８が形成されており、この本体部４２は
前記開口部４８を介して昇降自在である。本体部４２に
主軸１１が回転自在に装着され、この主軸１１に工具
（例えば、ドリル）５０が取り付けられている。本体部
４２およびＺ軸駆動機構３４を有する設備全体は、その
重心が第１面板１２の回転中心、すなわち、Ｘ１軸とＹ
１軸との交点位置（点Ｐ１）に対応して設定されてい
る。

【００２０】第１駆動機構２２ａは、基台２４に固着さ
れたＸ軸モータ５２を備え、このＸ軸モータ５２は、そ
の回転軸５２ａが第２枠体２９の矢印Ｂ方向一端部に軸
着されている。Ｘ軸モータ５２に対向する第３支軸５４
が第２枠体２９の矢印Ｂ方向他端部に軸着される。第２
枠体２９の矢印Ｂ方向両端部には、第２駆動機構２２ｂ
を構成するＹ軸モータ５８とこのＹ軸モータ５８に対向
する第４支軸６０とが設けられ、このＹ軸モータ５８の
回転軸５８ａが第２面板１４に軸着されている。これに
より第２面板１４がＹ２軸の回りに傾動可能に軸支され
る。

【００２１】第２面板１４は、第２枠体２９の矩形状開
口部６１内に傾動自在に収容されている。第２面板１４
上には、この第２面板１４の回転中心、すなわち、Ｘ２
軸とＹ２軸との交点位置（点Ｐ２）に重心を配してワー
クＷが載置されている。

【００２２】連結機構２０は、第１面板１２と第２面板
１４とを互いに平行姿勢に維持するために４本のロッド
６２ａ〜６２ｄを備える。各ロッド６２ａ〜６２ｄは、
第１および第２面板１２、１４の角部に対応して互いに
平行に配置され、それぞれの両端部には、前記第１およ
び第２面板１２、１４に回動自在に連結するためのジョ
イント部（ユニバーサルジョイント）６４が設けられて
いる。

【００２３】このように構成される第１の実施形態に係
る工作機械１０の動作について、以下に説明する。

【００２４】先ず、図２に示すように、第１および第２
面板１２、１４が水平方向に配置された状態で、主軸１
１の駆動作用下に工具５０が回転されながらＺ軸駆動機
構３４が駆動される。このため、Ｚ軸モータ３８を介し
てボールねじ４０が回転され、このボールねじ４０に係
合するナット部４４と一体的に本体部４２がレール４６
の案内作用下に鉛直下方向に移動し、回転している前記
工具５０により第２面板１４上のワークＷの所定の位置
に孔明け加工が施される。

【００２５】工具５０により所定の位置に孔明け加工が
行われた後、Ｚ軸モータ３８が逆方向に駆動されて本体
部４２を介し主軸１１が上方に移動され、さらにこの工
具５０とワークＷの相対位置が変更される。

【００２６】すなわち、ワークＷにおける次の加工位置
を矢印Ｂ方向に変更させる際には、第１駆動機構２２ａ
を構成するＸ軸モータ５２が駆動され、回転軸５２ａと
一体的に第２枠体２９をＸ２軸の回りに所定角度θ°だ
け傾動させる（図３参照）。第２枠体２９がＸ２軸の回
りに角度θ°だけ傾動すると、この第２枠体２９にＹ軸
モータ５８および第４支軸６０を介して軸支されている
第２面板１４が、前記第２枠体２９と一体的にＸ２軸の
回りに角度θ°だけ傾動する。

【００２７】これにより、第２面板１４に連結機構２０
を構成する４本のロッド６２ａ〜６２ｄにより平行状態
に連結されている第１面板１２は、第１支軸２６を支点
にしてＸ１軸の回りに第１枠体２８と一体的に角度θ°
だけ傾動する。

【００２８】ここで、図３に示すように、第１支軸２６
の軸心（点Ｐ１）とＸ軸モータ５２の軸心（点Ｐ２）と
の距離をＬとすると、ワークＷ上における工具５０によ
る加工位置の矢印Ｂ方向に対する変位量Ｈは、Ｈ＝Ｌ・
ｓｉｎθの関係を有する。従って、第１支軸２６とＸ軸
モータ５２の軸心間距離Ｌの値を予め設定するととも
に、このＸ軸モータ５２による第２枠体２９の傾動角度
θ°を選択することにより、ワークＷ上における加工位
置同士の距離を種々設定することができる。

【００２９】一方、ワークＷ上の加工位置を矢印Ｃ方向
に変更する際には、Ｙ軸モータ５８を駆動して第２面板
１４を第２枠体２９に対してＹ２軸の回りに所定の角度
だけ傾動させる（図４参照）。これにより、第２面板１
４に連結機構２０を介して連結されている第１面板１２
が、第２支軸３０を支点にして第１枠体２８に対し傾動
する。このため、第１および第２面板１２、１４は、互
いに平行状態を維持して水平方向からＹ１軸およびＹ２
軸の回りに所定の角度だけ傾動し、工具５０による加工
位置が矢印Ｃ方向に変更される。

【００３０】この場合、第１の実施形態では、主軸１１
を備えた本体部４２が第１面板１２に昇降自在に支持さ
れるとともに、この本体部４２を有する設備全体の重心
位置が前記第１面板１２の回転中心（点Ｐ１）に対して
設定される一方、ワークＷが第２面板１４の回転中心
（点Ｐ２）に重心が位置するように載置されている。

【００３１】そして、工具５０によるワークＷ上の加工
位置を移動させる際には、第１および第２駆動機構２２
ａ、２２ｂを構成するＸ軸モータ５２およびＹ軸モータ
５８が選択的に駆動され、第１および第２面板１２、１
４が互いに平行状態でＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよびＹ１
軸、Ｙ２軸の回りに傾動される。このため、第１および
第２面板１２、１４が２次元的および３次元的に回転す
る際に発生するイナーシャが可及的に低減される。

【００３２】これにより、本体部４２を矢印Ｂ方向およ
び矢印Ｃ方向に平行移動させる従来の構成とは異なり、
重心移動に伴うイナーシャが発生することがなく、極め
て小さな駆動力で工具５０とワークＷとの相対位置決め
作業が確実に遂行される。従って、第１および第２駆動
機構２２ａ、２２ｂを構成するＸ軸モータ５２およびＹ
軸モータ５８を一挙に小型化することができるととも
に、工具５０とワークＷの位置決め作業を高速化するこ
とが可能になる。このため、ワークＷに対して複数の加
工部位を効率的かつ高速に加工することができるという
効果が得られる。

【００３３】さらに、第１および第２面板１２、１４
は、４本のロッド６２ａ〜６２ｄを有する連結機構２０
によって連結されるとともに、第２面板１４側にのみＸ
軸モータ５２とＹ軸モータ５８とを含む第１および第２
駆動機構２２ａ、２２ｂを設けるだけでよい。これによ
り、工作機械１０の全体構成が有効に簡素化かつ小型化
される。

【００３４】なお、第１の実施形態では、第１および第
２面板１２、１４をそれぞれＸ１軸、Ｘ２軸の回りおよ
びＹ１軸、Ｙ２軸の回りに傾動可能に構成しているが、
例えば、この第１および第２面板１２、１４をそれぞれ
Ｘ１軸、Ｘ２軸の回りにのみ傾動自在に構成してもよ
い。

【００３５】次に、第２の実施形態に係る工作機械８０
について、図５〜図８を参照しながら説明する。なお、
第１の実施形態に係る工作機械１０と同一の構成要素に
は同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３６】工作機械８０は、第１の実施形態に係る工
作機械１０とは異なる第１および第２駆動機構８１ａ、
８１ｂを備える。第１駆動機構８１ａは、第１および第
２面板１２、１４をＸ１軸、Ｘ２軸の回りに一体的に傾
動させるための第１伸縮手段８２を有し、第２駆動機構
８１ｂは、この第１および第２面板１２、１４をＹ１
軸、Ｙ２軸の回りに一体的に傾動させるための第２伸縮
手段８４を有する。

【００３７】第１伸縮手段８２は、ロッド６２ｂに近接
して第２面板１４にユニバーサルジョイント８５ａを介
して連結されるケーシング８６を備え、このケーシング
８６内にモータ８８が収容される。図６に示すように、
モータ８８の回転軸８８ａに回転筒体９０が連結される
とともに、この回転筒体９０がケーシング８６内にベア
リング９２を介して回転自在に支持される。回転筒体９
０内にナット部９４が固着され、このナット部９４に嵌
合するボールねじ９６の端部は、ロッド６２ｃに近接し
て第１面板１２にユニバーサルジョイント８５ｂを介し
て連結される（図５および図７参照）。

【００３８】なお、第２伸縮手段８４は、第１伸縮手段
８２と同様に構成されており、同一の構成要素には同一
の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。この第
２伸縮手段８４を構成するケーシング８６は、ロッド６
２ｂに近接して第２面板１４に係合する一方、ボールね
じ９６は、ロッド６２ａに近接して第１面板１２に係合
する（図５および図８参照）。

【００３９】このように構成される工作機械８０では、
第１駆動機構８１ａを構成する第１伸縮手段８２が駆動
されると、モータ８８の回転作用下に回転軸８８ａと一
体的に回転筒体９０が回転する。このため、回転筒体９
０内に固着されているナット部９４が回転し、これに嵌
合するボールねじ９６が前記ナット部９４に対し進退変
位する。

【００４０】ここで、例えば、図７に示すように、ボー
ルねじ９６がケーシング８６内に移動すると、第１およ
び第２面板１２、１４には、Ｘ１軸、Ｘ２軸の回りに引
張力が作用する。従って、第１および第２面板１２、１
４は、ロッド６２ａ〜６２ｄによる平行リンク構造を介
して互いに平行状態を維持してＸ１軸、Ｘ２軸の回りに
一体的に傾動する。この結果、工具５０によりワークＷ
上の加工位置が、矢印Ｂ方向に調整されることになる。

【００４１】一方、第２駆動機構８１ｂを構成する第２
伸縮手段８４が駆動され、例えば、図８に示すように、
ボールねじ９６が進出されると、第１および第２面板１
２、１４は、連結機構２０を介して平行姿勢のまま一体
的に傾動する。これにより、工具５０のワークＷに対す
る加工位置が矢印Ｃ方向に移動される。

【００４２】このように、第２の実施形態では、第１お
よび第２伸縮手段８２、８４を備えるため、工作機械８
０の全体構成が容易に小型化され、第１の実施形態に係
る工作機械１０と同様の効果が得られる。

【００４３】次に、第３の実施形態に係る工作機械１０
０を、図９および図１０を参照して説明する。なお、第
１の実施形態に係る工作機械１０と同一の構成要素には
同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００４４】この工作機械１００では、第１および第２
駆動機構２２ａ、２２ｂに代替して駆動機構１０２を備
えている。駆動機構１０２は、第１ボールねじ手段（第
１アクチュエータ）１０４と第２ボールねじ手段（第２
アクチュエータ）１０６とを有し、この第１および第２
ボールねじ手段１０４、１０６が、基台２４に対し取付
部材１０８、１１０を介して水平方向および鉛直方向に
揺動自在に支持される。第１および第２ボールねじ手段
１０４、１０６は、第２の実施形態における第１および
第２伸縮手段８２、８４と同様に構成されており、その
詳細な説明は省略する。

【００４５】第１および第２ボールねじ手段１０４、１
０６から延在するロッド部（ボールねじ）１０４ａ、１
０６ａは、Ｘ１軸、Ｙ１軸の交点（点Ｐ１）とＸ２軸、
Ｙ２軸の交点（点Ｐ２）との交点を結ぶ直線上に、か
つ、第２面板１４の底部に下方に向かって膨出形成され
たボールジョイント１１２に連結される。

【００４６】第２面板１４が水平姿勢に維持される際、
第１ボールねじ手段１０４が矢印Ｂ方向に延在する一
方、第２ボールねじ手段１０６が矢印Ｃ方向に延在し、
それぞれのロッド部１０４ａ、１０６ａは、互いに直交
してボールジョイント１１２に連結されている。

【００４７】このように構成される工作機械１００で
は、駆動機構１０２を構成する第１ボールねじ手段１０
４が駆動され、ロッド部１０４ａが、図１０中、矢印方
向に変位すると、ボールジョイント１１２を介して第２
面板１４がＸ２軸の回りに傾動する。その際、第２ボー
ルねじ手段１０６は、ボールジョイント１１２の移動に
伴って矢印方向に旋回するとともに、ロッド部１０６ａ
が矢印方向に進出する。

【００４８】これにより、第２面板１４は、第２支持機
構１６ｂを構成する第３支軸５４を支点にしてＸ２軸の
回りに傾動し、前記第２面板１４に連結されている第１
面板１２は、連結機構２０を介して第１支持機構１６ａ
を構成する第１支軸２６を支点にしてＸ１軸の回りに傾
動する。従って、主軸１１に装着されている工具５０
は、ワークＷの加工位置を矢印Ｂ方向に変位させる。

【００４９】また、第１および第２ボールねじ手段１０
４、１０６が駆動制御されることにより、ボールジョイ
ント１１２が種々の方向に押圧され、このボールジョイ
ント１１２が設けられた第２面板１４が３次元的に位置
調整される。これによって、工具５０とワークＷの加工
部位とが、種々の位置に対応して容易かつ迅速に位置決
めされ、第１および第２の実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【００５０】次に、第４の実施形態に係る工作機械２０
０について、図１１を参照しながら説明する。この工作
機械２００は、主軸２０２が装着される第１取付部材
（第１部材）２０４と、被加工物であるワークＷが固着
される第２取付部材（第２部材）２０６と、この第１お
よび第２取付部材２０４、２０６をそれぞれ互いに平行
なＺ１軸（第１軸）、Ｚ２軸（第２軸）の回りに回転自
在に支持する第１および第２支持機構２０８、２１０
と、前記第１および第２取付部材２０４、２０６を互い
に平行姿勢に連結する連結機構２１２と、該第１および
第２取付部材２０４、２０６を前記連結機構２１２を介
して互いに平行姿勢に維持しながらＺ１軸、Ｚ２軸の回
りに回転させるための駆動機構２１４とを備える。

【００５１】第１および第２支持機構２０８、２１０
は、第１および第２取付部材２０４、２０６をそれぞれ
第１および第２回転台２１６、２１８を介してＺ１軸、
Ｚ２軸の回りに回転自在に軸支する基台２２０を備え
る。第１および第２回転台２１６、２１８は、第１およ
び第２取付部材２０４、２０６をそれぞれＺ１軸、Ｚ２
軸に交差するＸ１軸（第３軸）、Ｘ２軸（第４軸）の回
りに個別に傾動可能に軸支するＸ１軸傾動機構２２２、
Ｘ２軸傾動機構２２４を有する。

【００５２】Ｘ１軸傾動機構２２２、Ｘ２軸傾動機構２
２４は、第１および第２取付部材２０４、２０６の一方
の端部に軸着されるＸ１軸モータ２２６、Ｘ２軸モータ
２２８と、前記第１および第２取付部材２０４、２０６
の他方の端部に軸着される第１支軸２３０、第２支軸２
３２とを備える。

【００５３】連結機構２１２は、第１および第２回転台
２１６、２１８に設けられる第１および第２プーリ部材
２３４、２３６と、この第１および第２プーリ部材２３
４、２３６に一体的に係合するベルト部材２３８とを有
し、駆動機構２１４は、前記第１プーリ部材２３４に軸
着される旋回モータ２４０を備える。

【００５４】第１取付部材２０４には、本体部２４２が
装着されており、この本体部２４２に、主軸２０２をワ
ーク切込方向に移動させるためのＹ軸駆動機構２４４が
設けられる。このＹ軸駆動機構２４４は、本体部２４２
の後端部に固着されるモータ２４６を有し、このモータ
２４６に連接された図示しないボールねじを介して主軸
２０２が矢印Ａ方向に進退可能である。

【００５５】このように構成される第４の実施形態に係
る工作機械２００の動作について、以下に概略的に説明
する。

【００５６】先ず、主軸２０２に工具（例えば、ドリ
ル）２４８が取り付けられ、第２取付部材２０６にワー
クＷが装着される。そして、主軸２０２の回転作用下に
工具２４８が回転されながら、Ｙ軸駆動機構２４４を介
して前記主軸２０２が矢印Ａ方向に移動し、前記工具２
４８によりワークＷに孔明け加工が施される。

【００５７】次いで、ワークＷにおける加工位置を矢印
Ｂ方向に変更させる際には、駆動機構２１４を構成する
旋回モータ２４０が駆動され、第１回転台２１６が第１
プーリ部材２３４と一体的にＺ１軸の回りに回転する。
このため、第１プーリ部材２３４と第２プーリ部材２３
６とに係合するベルト部材２３８を介し、第２回転台２
１８がＺ２軸の回りに回転する。

【００５８】従って、第１および第２取付部材２０４、
２０６は、連結機構２１２により同一方向に同一角度だ
け回転し、工具２４８がワークＷに直角に指向した状態
で矢印Ｂ方向に位置変更される。これにより、第１の実
施形態と同様の効果が得られる。

【００５９】しかも、工作機械２００では、第１および
第２取付部材２０４、２０６がＸ１軸傾動機構２２２、
Ｘ２軸傾動機構２２４を介してＸ１軸の回り、Ｘ２軸の
回りに個別に傾動自在である。このため、ワークＷに指
向する工具２４８の角度を調整することが可能になり、
種々の加工作業に容易に適応でき、汎用性に優れるとい
う利点がある。

【００６０】次に、図１２には、第５の実施形態に係る
工作機械３００が示されている。この工作機械３００
は、主軸３０２が装着される第１面板（第１部材）３０
４と、被加工物であるワークＷが固着される第２面板
（第２部材）３０６と、この第１および第２面体３０
４、３０６を、二点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ直線に交差しかつ
それぞれの点Ｐ１、Ｐ２を通る種々の軸線回りに支持す
る第１および第２支持機構３０８、３１０と、前記第１
および第２面板３０４、３０６を互いに平行姿勢に連結
する連結機構３１２と、該第１および第２面板３０４、
３０６を前記連結機構３１２を介して互いに平行姿勢に
維持しながら種々の軸線回りに回転させるための駆動機
構３１４とを備える。

【００６１】第１および第２面板３０４、３０６は、連
結機構３１２を構成する二本の平行なロッド３１６ａ、
３１６ｂにジョイント部３１８を介して連結されるとと
もに、この第１および第２面板３０４、３０６の一端に
それぞれ第１および第２旋回ロッド３０４ａ、３０６ａ
が設けられる。

【００６２】第１および第２支持機構３０８、３１０
は、基台３２０を備え、この基台３２０の側壁部３２２
には、第１および第２旋回ロッド３０４ａ、３０６ａと
共に球面対偶を構成する第１および第２球面軸受３２
４、３２６が設けられる。側壁部３２２には、第１およ
び第２旋回ロッド３０４ａ、３０６ａが上下方向（矢印
Ａ方向）に揺動し得るように所定の形状の開口部３２８
が形成される。

【００６３】駆動機構３１４は、第１および第２ボール
ねじ手段３３０、３３２を備え、この第１および第２ボ
ールねじ手段３３０、３３２が、互いに平行して基台３
２０の側壁部３２２に揺動自在に装着される。第１およ
び第２ボールねじ手段３３０、３３２は、第２の実施形
態における第１および第２伸縮手段８２、８４と同様に
構成されており、その詳細な説明は省略する。

【００６４】第１および第２ボールねじ手段３３０、３
３２から上方に延在するボールねじ３３０ａ、３３２ａ
は、揺動板３３４の両端に連結されるとともに、この揺
動板３３４の中間部には、第１旋回ロッド３０４ａが固
着される。

【００６５】第１面板３０４に本体部３３６が装着さ
れ、この本体部３３６に主軸３０２をワーク切込方向に
移動させるためのＺ軸駆動機構３３８が設けられる。こ
のＺ軸駆動機構３３８は、本体部３３６の後端部に固着
されるモータ３４０を有し、このモータ３４０に連接さ
れたボールねじ３４２を介して主軸３０２が矢印Ａ方向
に進退可能である。

【００６６】このように構成される工作機械３００で
は、駆動機構３１４を構成する第１および第２ボールね
じ手段３３０、３３２が駆動され、ボールねじ３３０
ａ、３３２ａが同一方向に同一距離だけ移動すると、こ
のボールねじ３３０ａ、３３２ａに連結された揺動板３
３４が矢印Ａ方向に平行移動する。このため、揺動板３
３４に固着された第１旋回ロッド３０４ａが矢印Ａ方向
に傾動し、第１および第２面板３０４、３０６が連結機
構３１２を構成するロッド３１６ａ、３１６ｂを介して
互いに平行姿勢を維持した状態で、上下方向に傾動す
る。

【００６７】一方、第１および第２ボールねじ手段３３
０、３３２が互いに逆方向に駆動され、ボールねじ３３
０ａ、３３２ａが異なる方向に任意の距離だけ移動する
と、このボールねじ３３０ａ、３３２ａに連結された揺
動板３３４が揺動する。従って、揺動板３３４に固着さ
れた第１旋回ロッド３０４ａが回転し、第１および第２
面板３０４、３０６は、連結機構３１２を構成するロッ
ド３１６ａ、３１６ｂを介して互いに平行姿勢を維持し
た状態で回転する。

【００６８】これにより、駆動機構３１４が駆動制御さ
れることによって、第１および第２面板３０４、３０６
が互いに平行姿勢を維持した状態で、任意の方向に傾動
および回転することができ、主軸３０２とワークＷとの
相対的な位置決め作業が容易かつ迅速に遂行されるとい
う効果が得られる。

【００６９】ところで、第１乃至第５の実施形態では、
作業物として主軸１１等が採用される工作機械１０、８
０、１００、２００および３００について説明したが、
これに限定されるものではなく、種々の作業物に適応す
ることができる。例えば、図１３には、レーザビームで
種々の加工を行う第６の実施形態に係るレーザ加工装置
４００が示されている。

【００７０】このレーザ加工装置４００は、二点Ｐ１、
Ｐ２を結ぶ直線に交差しかつそれぞれの点Ｐ１、Ｐ２を
通る第１および第２回転軸４０２、４０４の回りに旋回
自在に支持する第１および第２面板４０６、４０８を備
える。第１および第２回転軸４０２、４０４は、図示し
ないが、具体的には、第１の実施形態に係る工作機械１
０を構成する第１駆動機構２２ａと同様に構成されてい
る。

【００７１】第１面板４０６には、レーザ加工ヘッド４
１０が固定されており、第２面板４０８には、ワークＷ
が固着されている。第１および第２面板４０６、４０８
は、連結機構２０を介して互いに平行姿勢に維持されて
いる。

【００７２】これにより、第１および第２面板４０６、
４０８は、連結機構２０を介して互いに平行姿勢に維持
された状態で、同一の方向にかつ同一の角度だけ傾動す
るだけで、レーザ加工ヘッド４１０によるワークＷの加
工位置が種々設定され、レーザ加工作業が迅速かつ容易
に遂行される。

【００７３】なお、レーザ加工装置４００は、工作機械
１０、８０、１００、２００および３００と同様に構成
することができ、また、レーザ加工ヘッド４１０に代替
して、ウォータジェット噴射ノズルを備えたウォータジ
ェット加工装置を用いることも可能である。

【００７４】

【発明の効果】本発明に係る作業機械では、作業物が装
着された第１部材と被作業物が装着された第２部材と
が、連結機構を介して互いに平行姿勢に維持されながら
所定の方向に傾動されるだけで、前記作業物と被作業物
との相対的な位置決めが容易かつ迅速に遂行される。こ
れにより、簡単な構成で種々の作業が高速で行われると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る工作機械の原理説明図
であり、図１Ａは、第１および第２部材が二本のロッド
で連結された状態の説明図であり、図１Ｂは、前記第１
および第２部材が三本のロッドで連結された状態の説明
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図３】前記第１の実施形態に係る工作機械のＸ軸回り
の動作説明図である。

【図４】前記第１の実施形態に係る工作機械のＹ軸回り
の動作説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図６】前記第２の実施形態に係る工作機械を構成する
伸縮手段の縦断面説明図である。

【図７】前記第２の実施形態に係る工作機械のＸ軸回り
の動作説明図である。

【図８】前記第２の実施形態に係る工作機械のＹ軸回り
の動作説明図である。

【図９】本発明の第３の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図１０】前記第３の実施形態に係る工作機械を構成す
る駆動機構の動作説明図である。

【図１１】本発明の第４の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図１２】本発明の第５の実施形態に係る工作機械の斜
視説明図である。

【図１３】本発明の第６の実施形態に係る工作機械の正
面説明図である。

【図１４】従来技術に係る工作機械の説明図である。

【符号の説明】

１０、８０、１００、２００、３００…工作機械 １１、２０２、３０２…主軸 １２、１４、３０４、３０６、４０６、４０８…面板 １６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂ、２０８、２１０、３
０８、３１０…支持機構 ２０、２１２、３１２…連結機構 ２２ａ、２２ｂ、８１ａ、８１ｂ、１０２、２１４、３
１４…駆動機構 ３４、３３８…Ｚ軸駆動機構 ４２…本体部 ５０…工具 ５２…Ｘ軸モータ ５８…Ｙ軸モータ ６２ａ〜６２ｄ…
ロッド ８２、８４…伸縮手段 １０４、１０６…
ボールねじ手段 ２０４、２０６…取付部材 ２２２、２２４…
傾動機構 ２４４…Ｙ軸駆動機構 ４００…レーザ加
工装置 ４０２、４０４…回転軸 ４１０…レーザ加
工ヘッド

フロントページの続き (72)発明者 畑 直秀 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二点間を結ぶ直線に交差し、かつそれぞれ
   の点を通る軸線回りに旋回自在な第１および第２部材
   と、 前記第１および第２部材を互いに平行姿勢に一体的に連
   結する連結機構と、 を有し、 前記第１部材に作業物が直接または間接的に装着される
   とともに、 前記第２部材に被作業物が直接または間接的に装着され
   ることを特徴とする作業機械。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業機械において、前記そ
   れぞれの点は、前記作業物が装着された状態での前記第
   １部材の重心点付近と、前記被作業物が装着された状態
   での前記第２部材の重心点付近とに設定されることを特
   徴とする作業機械。
3. 【請求項３】請求項１記載の作業機械において、前記連
   結機構は、前記第１部材と前記第２部材に両端側が係合
   し、該第１および第２部材を連動して平行姿勢に傾動さ
   せる複数のロッドを備えることを特徴とする作業機械。
4. 【請求項４】請求項１記載の作業機械において、前記第
   １および第２部材を、それぞれ互いに平行な第１および
   第２軸の回りに旋回自在に支持する第１および第２支持
   機構と、 前記第１および第２部材を、前記連結機構を介して互い
   に平行姿勢に維持しながら前記第１および第２軸の回り
   に一体的に旋回可能な駆動機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
5. 【請求項５】請求項４記載の作業機械において、前記第
   １および第２支持機構は、前記第１および第２部材をそ
   れぞれ第１および第２回転体を介して前記第１および第
   ２軸の回りに回転自在に軸支する基台を備え、 前記連結機構は、前記第１および第２回転台に設けられ
   る第１および第２プーリ部材と、 前記第１および第２プーリ部材に一体的に係合するベル
   ト部材と、 を備えることを特徴とする作業機械。
6. 【請求項６】請求項５記載の作業機械において、前記第
   １および第２回転体は、前記第１および第２部材をそれ
   ぞれ前記第１および第２軸に交差する第３および第４軸
   の回りに個別に傾動可能に軸支する第１および第２傾動
   機構を備えることを特徴とする作業機械。
7. 【請求項７】請求項１記載の作業機械において、前記第
   １および第２部材を、それぞれ互いに平行な第１および
   第２軸の回りに旋回自在に支持する第１および第２支持
   機構と、 前記第１および第２部材を、それぞれ前記第１および第
   ２軸に交差する第３および第４軸の回りに旋回自在に支
   持する第３および第４支持機構と、 前記第１および第２部材を、前記連結機構を介して互い
   に平行姿勢に維持しながら前記第１および第２軸の回り
   に一体的に旋回可能な第１駆動機構と、 前記第１および第２部材を、前記連結機構を介して互い
   に平行姿勢に維持しながら前記第３および第４軸の回り
   に一体的に旋回可能な第２駆動機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
8. 【請求項８】請求項７記載の作業機械において、前記第
   １および第２支持機構は、前記第１および第２部材をそ
   れぞれ前記第１および第２軸の回りに傾動自在に軸支す
   る基台を備え、 前記第３および第４支持機構は、前記基台に支持され前
   記第１および第２部材をそれぞれ前記第３および第４軸
   の回りに傾動可能に軸支する第１および第２枠体を備え
   ることを特徴とする作業機械。
9. 【請求項９】請求項７記載の作業機械において、前記第
   １および第２駆動機構は、前記第１および第２部材に一
   体的に連結され、該第１および第２部材を前記連結機構
   を介して一体的に前記第１乃至第４軸の回りに傾動させ
   るための第１および第２伸縮手段を備えることを特徴と
   する作業機械。
10. 【請求項１０】請求項１記載の作業機械において、前記
    第１および第２部材を、それぞれ互いに平行な第１およ
    び第２軸の回りに旋回自在に支持する第１および第２支
    持機構と、 前記第１および第２部材を、それぞれ前記第１および第
    ２軸に交差する第３および第４軸の回りに旋回自在に支
    持する第３および第４支持機構と、 前記第１および第２部材を、前記連結機構を介して互い
    に平行姿勢に維持しながら前記第１乃至第４軸の回りに
    一体的に旋回可能な駆動機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の作業機械において、前
    記駆動機構は、前記第１および第３軸の交点と前記第２
    および第４軸の交点とを結ぶ直線上に、かつ、前記第１
    および第２部材のいずれか一方に連結され、該第１およ
    び第２部材を前記連結機構を介して一体的に前記第１乃
    至第４軸の回りに傾動させるための第１および第２アク
    チュエータを備えることを特徴とする作業機械。
12. 【請求項１２】請求項１記載の作業機械において、前記
    第１部材は、前記作業物である主軸をその軸線方向に進
    退自在に装着するとともに、 前記第２部材は、前記被作業物である被加工物を装着す
    ることを特徴とする作業機械。