JPH11165284A - パラレルリンク加工機の加工具交換方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作可能範囲においてパラレルリンク加工機
やワークと干渉することなく、容易かつ的確に加工具を
交換することのできるパラレルリンク加工機の加工具交
換方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 主軸ヘッド２３に取り付けられている加
工具Ｔを交換する際に、各リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗと加
工具収納箱１３が干渉しないように、好ましくは、まず
各リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを退避させたことをリミット
スイッチ３７により確認すると共に、複数の加工具Ｔを
収容した加工具収納箱１３を主軸ヘッド２３の動作可能
範囲の外側から動作可能範囲の内側に移動させる空間に
障害物がないことを障害物検出器３９で確認した後に、
加工具収納箱１３を加工具交換位置である動作可能範囲
内へ移動させ、前記各リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを移動さ
せて主軸ヘッド２３を加工具収納箱１３に移動させて加
工具の交換を行なう。

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
加工機の加工具交換方法およびその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図４には、従来のシリアルリンク加工機
１における加工具Ｔの交換の状態が示されている。この
シリアルリンク加工機１では、例えばテーブル３に載置
されたワークＷの研削作業を行なう場合には、研削用の
加工具Ｔを取り付けて加工を行なうが、加工内容や仕上
げの程度により加工具Ｔを交換しなければならない。こ
のとき使用される種々の加工具Ｔは、ワークＷの反対側
においてシリアルリンク加工機１に併設されている加工
具収納箱であるツールポッド５にストックされている。

【０００３】加工具Ｔを交換する場合には、まずシリア
ルリンク加工機１に取り付けられている加工具Ｔをツー
ルポッド５の所定位置に入れて取り外し、代わりに必要
な加工具Ｔを取り付ける。このとき、加工具Ｔの脱着に
はエアーが用いられる場合が多く、テーパのついたチャ
ックにエアーにより吸着される。

【０００４】また、図５には、パラレルリンク加工機７
が示されている。このパラレルリンク加工機７は三本の
リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを有しており、このリンク９
Ｕ、９Ｖ、９Ｗの外周面はネジ切りされている。

【０００５】前記リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗは任意の方向
に揺動自在の軸受け１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗにより箱１
３の天井板であるベースプレート１５に揺動自在に支持
されている。

【０００６】また、この軸受け１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗ
にはモータ１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗが取り付けられてお
り、前記三本のリンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗに螺合するナッ
ト１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗを回転駆動するようになって
いる。

【０００７】前記リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗの先端には可
動プレート２１が揺動自在に取り付けられており、この
可動プレート２１には主軸ヘッド２３が取り付けられて
いる。主軸ヘッド２３は、可動プレート２１に垂直な軸
（Ｃ軸）と、これに直角な軸（Ｂ軸）の回りに回転自在
となっている。この主軸ヘッド２３には主軸２４を介し
てエンドミル等の加工具Ｔが取り付けられている。

【０００８】従って、モータ１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗに
よりナット１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗを回転させてリンク
９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを軸方向へ出し入れすることにより可
動プレート２１の姿勢を変える。さらに、主軸ヘッド２
３をＢ軸、Ｃ軸方向へ回転させて、前記加工具Ｔを用い
てテーブル３の上に載置されたワークＷを削ることがで
きる。

【０００９】図６には、リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ等の移
動により主軸ヘッド２３が移動することが可能なパラレ
ルリンク加工機７の動作可能範囲Ｒが示されている。す
なわち、箱１３の内部における上部では、各リンク９
Ｕ、９Ｖ、９Ｗの長さが短かくて済むので水平方向へ移
動できる距離が大きくなっている。また、下部では、各
リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗの長さを長く要するので、それ
らの長さの制限との関係で水平移動可能距離が小さくな
っている。

【００１０】以上のようなパラレルリンク加工機７で
は、シリアルリンク機構を用いた場合に比して剛性が高
く、各軸における誤差が累積しない。また移動部分が軽
量化できるので高速移動が可能になるという利点があ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら最初に図
４に示したようなシリアルリンク加工機１では、ワーク
Ｗの反対側に種々の加工具Ｔを収納したツールポッド３
を配置するスペースがあるが、次に図５に示したような
パラレルリンク加工機７では、図６に示されているよう
に、パラレルリンク加工機７における動作可能範囲Ｒが
比較的狭いために、加工を阻害することなく、ツールポ
ッド５を配置するスペースを取り難く、ツール交換機能
を設けることが困難であるという問題があった。

【００１２】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、動作可能範囲におい
てパラレルリンク加工機やワークと干渉することなく、
容易かつ的確に加工具を交換することのできるパラレル
リンク加工機の加工具交換方法およびその装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明のパラレルリンク加工機の加
工具交換方法は、天井の所定位置において揺動自在に吊
下げられた少なくとも３個のリンクを上げ下げして各リ
ンクの先端に設けられた可動プレートを任意の方向へ移
動および方向変換すると共に、この可動プレートに取り
付けられた主軸ヘッドの姿勢を変えて主軸ヘッドに取り
付けられた加工具により底面側に配置されたワークに加
工を行なうパラレルリンク加工機の加工具交換方法にお
いて、前記各リンクを予め定めた退避位置へ移動させた
後、複数の加工具を収容した加工具収納箱を主軸ヘッド
の動作可能範囲の外側から動作可能範囲内へ移動させ、
前記各リンクを移動させることにより主軸ヘッドを加工
具収納箱に移動させて加工具の交換を行なうこと、を特
徴とするものである。

【００１４】従って、主軸ヘッドに取り付けられている
加工具を交換する際に、まず各リンクを一旦退避位置に
退避させると共に、主軸ヘッドの動作可能範囲外にある
加工具収納箱を加工具交換位置である動作可能範囲内へ
移動させて加工具の交換を行なう。

【００１５】請求項２による発明のパラレルリンク加工
機の加工具交換方法は、請求項１のパラレルリンク加工
機の加工具交換方法において、前記各リンクが退避位置
へ移動される際に退避確認を、また、前記加工具収納箱
が動作可能範囲へ移動される際に空間に障害物がないこ
との確認を行うことを特徴とするものである。

【００１６】従って、各リンクが退避位置へ移動される
際に、加工収納箱と干渉しないように退避確認が行われ
る。

【００１７】請求項３による発明のパラレルリンク加工
機の加工具交換装置は、天井の所定位置において揺動自
在に吊下げられた少なくとも３個のリンクを上げ下げし
て各リンクの先端に設けられた可動プレートを任意の方
向へ移動および方向変換すると共に、この可動プレート
に取り付けられた主軸ヘッドの姿勢を変えて主軸ヘッド
に取り付けられた加工具により底面側に配置されたワー
クに加工を行なうパラレルリンク加工機であって、前記
主軸ヘッドの動作可能範囲の外側から動作可能範囲の内
側に移動自在に設けられ複数の加工具を収容した加工具
収納箱を備えてなることを特徴とするものである。

【００１８】従って、主軸ヘッドに取り付けられている
加工具を交換する際に、まず各リンクを退避させた後、
加工具収納箱を加工具交換位置である動作可能範囲内へ
移動させ、前記各リンクを移動させて主軸ヘッドを加工
具収納箱に移動させて加工具の交換を行なう。

【００１９】請求項４による発明のパラレル加工機の加
工具交換装置は、請求項３のパラレル加工機の加工具交
換装置において、前記主軸ヘッドに取り付けられている
加工具を交換する際に前記各リンクを一旦退避させる位
置を決定するとともに各リンクが該退避位置にあること
を検出する退避位置決定検出手段と、前記加工具収納箱
を動作可能範囲内へ移動させる際に障害物の有無を確認
する障害物検出器と、を備えてなることを特徴とするも
のである。

【００２０】従って、主軸ヘッドに取り付けられている
加工具を交換する際に、各リンクと加工具収納箱が干渉
しないようにまず各リンクを退避させたことが退避位置
決定検出手段により確認されると共に、複数の加工具を
収容した加工具収納箱を主軸ヘッドの動作可能範囲の外
側上部から動作可能範囲の内側に移動させる空間に障害
物がないことが障害物検出器により確認される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００２２】図１および図２には、この発明に係るパラ
レルリンク加工機２５が示されている。ここで、このパ
ラレルリンク加工機２５は、前述の図５に示されたパラ
レルリンク加工機７と構造がほぼ同様なので、同じ部位
には同じ符号を付して重複する説明は省略することとす
る。

【００２３】図１を参照するに、このパラレルリンク加
工機２５では箱１３の壁２７の好ましくは中ほどより上
部寄りの高さ位置に加工具Ｔを出し入れする扉２９が開
閉自在に設けられており、この扉２９の外側には種々の
加工具Ｔを収納した加工具収納箱であるツールポッド３
１が箱１３に隣接して設けられている。このツールポッ
ド３１は、移動機構である図示省略の油圧や空圧のシリ
ンダまたはモータ等を用いて、動作可能範囲Ｒの内外に
出し入れされる。

【００２４】このようなパラレルリンク加工機２５にお
ける動作可能範囲Ｒは、前述したように上部で広くなっ
ており（図６参照）、且つ通常加工されるワークＷは箱
１３の底面３３に設けられているテーブル３の上に載置
されるので、上部空間側に加工具Ｔを交換する加工具交
換装置３５を設けてある。

【００２５】また、図２には加工具Ｔの交換を行なう場
合にパラレルリンク加工機２５の各リンク９Ｕ、９Ｖ、
９Ｗが所定位置に退避した姿勢が示されている。図２を
併せて参照するに、この加工具Ｔを交換する姿勢を採っ
たときに、オンとなる退避位置決定検出手段としての例
えばリミットスイッチ３７がベースプレート１５に設け
られている。

【００２６】さらに、ツールポッド３１が扉２９を押し
上げて箱１３の内部に移動する際に干渉する障害物がな
いことを確認するために、赤外線やレーザ光等を用いた
障害物検出器である光センサ３９の発光部３９Ａと受光
部３９Ｂが箱１３の底面３３およびベースプレート１５
に対向して設けられている。

【００２７】次に、図３を参照して、加工具Ｔの交換手
順について説明する。

【００２８】加工具Ｔの交換指令が発せられると（ステ
ップＳ１）、パラレルリンク加工機２５の各リンク９
Ｕ、９Ｖ、９Ｗは所定の退避位置に移動して加工具交換
の姿勢を採る（ステップＳ２、図２参照）。この姿勢へ
の移動が完了するとリミットスイッチ３７がオンとなる
（ステップＳ３）。このとき、光センサ３９がオフとな
っていると（ステップＳ４）、間に障害物があると判断
されるので移動は中止されて光センサ３９がオンとなる
まで待つ。

【００２９】リミットスイッチ３７および光センサ３９
がオンとなっていると（ステップＳ４）、ツールポッド
３１は扉２９を押し開けて箱の内部に移動する（ステッ
プＳ５、図２参照）。ツールポッド３１が扉２９を押し
開けると、光センサ３９の光を遮断するので、光センサ
３９はオフとなる（ステップＳ６）。

【００３０】これで、加工具Ｔの交換の準備が整ったこ
とがわかるので、主軸ヘッド２３に取り付けられている
加工具Ｔをツールポッド３１の所定位置の図示省略のホ
ルダに収め、新しく使用する加工具Ｔをツールポッド３
１から取り出して主軸ヘッド２３に装着する（ステップ
Ｓ７）。

【００３１】以上の結果から、加工具Ｔの交換時にパラ
レルリンク加工機２５の各リンク９Ｕ、９Ｖ、９Ｗが所
定の退避位置に退避して、加工具Ｔの交換が行なわれる
空間に障害物がないことを確認してから交換作業を行な
うので、安全に交換作業を行なうことができる。

【００３２】また、パラレルリンク加工機２５の本体の
動作可能範囲Ｒの内で加工具Ｔの交換を行なうが、ワー
クＷと干渉しないような高い位置で交換が行なわれるの
で、ワークＷに衝突して作業に支障をきたすことがな
い。

【００３３】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実施
の形態においては、光センサ３９を用いて障害物の有無
を検出したが、この光センサ３９に代わって、超音波式
センサや、ＴＶカメラ等を用いて障害物の確認を行なう
ようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるパラレルリンク加工機の加工具交換方法では、主軸
ヘッドに取り付けられている加工具を交換する際に、ま
ず各リンクを一旦退避位置に退避させると共に、主軸ヘ
ッドの動作可能範囲外にある加工具収納箱を加工具交換
位置である動作可能範囲内へ移動させて加工具の交換を
行なうので、動作可能範囲が狭くて加工具交換のための
スペースが少ないパラレルリンク加工機でも、安全に加
工具の自動交換を行なうことができる。

【００３５】請求項２の発明によるパラレルリンク加工
材の加工具交換方法では、各リンクが退避位置へ移動さ
れる際に、加工収納箱と干渉しないように退避確認を行
うことができる。

【００３６】請求項３の発明によるパラレルリンク加工
機の加工具交換装置では、主軸ヘッドに取り付けられて
いる加工具を交換する際に、まず各リンクを退避させた
後に、加工具収納箱を加工具交換位置である動作可能範
囲内へ移動させ、前記各リンクを移動させて主軸ヘッド
を加工具収納箱に移動させて加工具の交換を行なうの
で、動作可能範囲が狭くて加工具交換のためのスペース
が少ないパラレルリンク加工機でも、安全に加工具の自
動交換を行なうことができる。

【００３７】請求項４による発明のパラレルリンク加工
機の加工具交換装置では、主軸ヘッドに取り付けられて
いる加工具を交換する際に、各リンクと加工具収納箱が
干渉しないようにまず各リンクを退避させたことを退避
位置決定検出手段により確認することができると共に、
複数の加工具を収容した加工具収納箱を主軸へッドの動
作可能範囲の外側上部から動作可能範囲の内側に移動さ
せる空間に障害物がないことが障害物検出器により確認
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るパラレルリンク加工機および加
工具交換装置を示す断面図である。

【図２】加工具交換の状態を示す断面図である。

【図３】加工具交換動作を示すフローチャートである。

【図４】従来より一般的なシリアルリンクロボットを示
す斜視図である。

【図５】従来のパラレルリンク加工機を示す斜視図であ
る。

【図６】パラレルリンク加工機における動作可能範囲を
示す説明図である。

【符号の説明】

９Ｕ、９Ｖ、９Ｗ リンク １５ ベースプレート（天井板） ２１ 可動プレート ２３ 主軸ヘッド ２５ パラレルリンク加工機 ３１ ツールポッド（加工具収納箱） ３３ 底面 ３５ パラレルリンク加工機の加工具交換装置 ３７ リミットスイッチ（退避位置決定検出手段） ３９ 光センサ（障害物検出器） Ｗ ワーク Ｔ 加工具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天井の所定位置において揺動自在に吊下
   げられた少なくとも３個のリンクを上げ下げして各リン
   クの先端に設けられた可動プレートを任意の方向へ移動
   および方向変換すると共に、この可動プレートに取り付
   けられた主軸ヘッドの姿勢を変えて主軸ヘッドに取り付
   けられた加工具により底面側に配置されたワークに加工
   を行なうパラレルリンク加工機の加工具交換方法におい
   て、前記各リンクを予め定めた退避位置へ移動させた
   後、複数の加工具を収容した加工具収納箱を主軸ヘッド
   の動作可能範囲の外側から動作可能範囲内へ移動させ、
   前記各リンクを移動させることにより主軸ヘッドを加工
   具収納箱に移動させて加工具の交換を行なうこと、を特
   徴とするパラレルリンク加工機の加工具交換方法。
2. 【請求項２】 前記各リンクが退避位置へ移動される際
   に退避確認を、また、前記加工具収納箱が動作可能範囲
   へ移動される際に空間に障害物がないことの確認を行う
   ことを特徴とする請求項１記載のパラレルリンク加工機
   の加工具交換方法。
3. 【請求項３】 天井の所定位置において揺動自在に吊下
   げられた少なくとも３個のリンクを上げ下げして各リン
   クの先端に設けられた可動プレートを任意の方向へ移動
   および方向変換すると共に、この可動プレートに取り付
   けられた主軸ヘッドの姿勢を変えて主軸ヘッドに取り付
   けられた加工具により底面側に配置されたワークに加工
   を行なうパラレルリンク加工機であって、前記主軸ヘッ
   ドの動作可能範囲の外側から動作可能範囲の内側に移動
   自在に設けられ複数の加工具を収容した加工具収納箱を
   備えてなることを特徴とするパラレルリンク加工機の加
   工具交換装置。
4. 【請求項４】 前記主軸ヘッドに取り付けられている加
   工具を交換する際に前記各リンクを一旦退避させる位置
   を決定するとともに各リンクが該退避位置にあることを
   検出する退避位置決定検出手段と、前記加工具収納箱を
   動作可能範囲内へ移動させる際に障害物の有無を確認す
   る障害物検出器と、を備えてなることを特徴とする請求
   項３記載のパラレルリンク加工機の加工具交換装置。