パラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械
【課題】リンクヘッドを移動させることができない特異点を無くしてリンクヘッドの可動範囲を広げることができるパラレルメカニズムを提供する。
【解決手段】リンクヘッド３０１の３自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズム３００であって、リンクヘッド３０１をＹ軸と直交するＸ軸に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２と、一端がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介してＹ軸と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端がＹ軸と平行な軸線の回りに回動可能にかつＸ軸と平行な軸線に沿って移動可能に支持された１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂからなるリンク機構３０３と、１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂの他端をＸ軸と平行な軸線に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０３４，３０５とを備えた。
【解決手段】リンクヘッド３０１の３自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズム３００であって、リンクヘッド３０１をＹ軸と直交するＸ軸に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２と、一端がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介してＹ軸と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端がＹ軸と平行な軸線の回りに回動可能にかつＸ軸と平行な軸線に沿って移動可能に支持された１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂからなるリンク機構３０３と、１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂの他端をＸ軸と平行な軸線に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０３４，３０５とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば被加工物（ワーク）を加工するための工具（加工ツール）を変位させる場合に駆動力伝達機構として用いるパラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械に関する。
【０００２】
周知のように、工作機械には研削盤及び旋盤・フライス盤等があり、これら各種の工作機械はその加工内容に応じて選択的に用いられる。
【０００３】
このような工作機械においては、砥石，切削工具等の加工ツールを支持する主軸ヘッドや、ワークを支持するテーブル等を所望の位置に移動させたり、所望の角度で回動させたりすることにより、ワークと加工ツールとを相対的に変位させて研削や切削等の加工が行われる。
【０００４】
近年、この種の工作機械には、高剛性・高精度・高速性を実現する機構として有効であることから、ベースからリンクヘッドまでが並列に連結されたリンクを有するパラレルメカニズムを備えたものが注目されてきており、例えば図１９に示すような工作機械（一部）が知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
この工作機械につき、図１９を用いて説明すると、図１９において、符号１９で示す工作機械は、加工ツールＴを支持するリンクヘッド１９Ａ、及びこのリンクヘッド１９Ａを移動・回動させる１対のリンク１９０Ｂ，１９１Ｂを有するパラレルメカニズム１９Ｂとを備えている。
【０００６】
リンクヘッド１９Ａは、その長手方向に沿って基準線Ｂを有する平面矩形状のツール支持台からなり、ベース（図示せず）上の第１ガイド１９Ｃにヘッドスライダ１９Ｄを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００７】
一方のリンク１９０Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｅを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｃと平行なベース上の第２ガイド１９Ｆに一方のリンクスライダ１９Ｇを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００８】
他方のリンク１９１Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｅを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｃ及び第２ガイド１９Ｆと平行なベース上の第３ガイド１９Ｈに他方のリンクスライダ１９Ｉを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００９】
以上の構成により、一方のリンク１９０Ｂを第２ガイド１９Ｆ（Ｘ軸方向）に沿って、また他方のリンク１９０Ｃを第３ガイド１９Ｈ（Ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ移動させると、リンクヘッド１９Ａがヘッドスライダ１９Ｄ上でＸ軸方向と直交する軸線（Ｂ軸）の回りに回動するとともに、第１ガイド１９Ｃに沿って移動する。
【００１０】
一方、ワーク支持台（図示せず）を第１ガイド１９Ｃ及び第２ガイド１９Ｆ・第３ガイド１９Ｈと直交する軸線方向（Ｚ軸方向）に移動させるとともに、この移動方向に沿う軸線の回りに回動させると、ワークがＺ軸方向に移動するとともに、この移動方向に沿う軸線の回りに回動する。
【００１１】
これにより、ワークに対する加工ツールによる３軸方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向・Ｂ軸回り）の加工が行われる。
【特許文献１】特開２００３−２９１０４１号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示す工作機械においては、リンクヘッド１９ＡのＸ軸方向に沿う移動が１対のリンク１９０Ｂ，１９１Ｂ（リンクスライダ１９Ｇ，１９Ｉ）をＸ軸方向と平行な方向に移動させて行われるため、リンクヘッド１９ＡがＢ軸回りの回動によってその基準線ＢをＸ軸方向と直交させる位置に配置されると、Ｘ軸方向の作用力に対する反力をリンクヘッド１９Ａに発生させることができない、すなわちリンクヘッド１９Ａを移動させることができない特異点が存在し、リンクヘッド１９Ａの可動範囲が大幅に制限されるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、リンクヘッドを移動させることができない特異点を無くすことができ、もってリンクヘッドの可動範囲を広げることができるパラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構とを備えたことを特徴とするパラレルメカニズムを提供する。
【００１５】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムと、前記加工ツール及び前記ワークのうち他方を支持するベッドとを備えた工作機械であって、前記パラレルメカニズムは、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構とを備えたことを特徴とする工作機械を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、リンクヘッドを移動させることができない特異点を無くすことができ、リンクヘッドの可動範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の全体を説明するために示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す斜視図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の制御装置を説明するために示すブロック図である。なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれＺ軸方向（図１における主軸方向）及びＸ軸方向（図１における紙面に平行しかつＺ軸に直交する方向）・Ｙ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向）とする。
【００１８】
〔工作機械の全体構成〕
図１〜図４において、符号１で示す工作機械は、例えば円筒研削盤からなり、工作機械本体２及び制御装置３・付属装置（図示せず）から大略構成されている。
【００１９】
（工作機械本体２の構成）
工作機械本体２は、図１に示すように、ワークＷを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット１００と、砥石等の加工ツール５０１が着脱可能に装着されるホイール回転主軸ユニット２００と、リンクヘッド３０１をツール取付側で支持するパラレルメカニズム３００とを備えている。
【００２０】
<ワーク支持駆動ユニット１００の構成>
ワーク支持駆動ユニット１００は、図１に示すように、主軸台ベース１０１及び左右２つの主軸台１０３，１０３を有し、ベッド（基台）１０上の前方端部（図１では下側）に載置されている。
【００２１】
主軸台ベース１０１の背面部（図１では上側）には、左右（Ｚ軸）方向に所定の間隔をもって互いに並列し、かつＺ軸方向に延在する２つの主軸台スライドガイド１０２，１０２が配設されている。
【００２２】
主軸台１０３，１０３は、それぞれが対応する主軸台スライドガイド１０２，１０２上にＺ軸方向に沿って移動自在に配設されている。そして、それぞれが各主軸台スライドガイド１０２，１０２上における所定の位置に位置決めされ、その両中心部間でワークＷを挟持するように構成されている。主軸台１０３，１０３には、それぞれ主軸１０５，１０５を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ１０４，１０４が搭載されている。
【００２３】
<ホイール回転主軸ユニット２００の構成>
ホイール回転主軸ユニット２００は、図１に示すように、加工ツール５０１の被把持部を把持可能なホイール回転主軸２０１、及びこのホイール回転主軸２０１を回転駆動するホイール回転主軸駆動モータ（図示せず）を有し、リンクヘッド３０１に搭載されている。そして、ホイール回転主軸駆動モータの回転駆動力をホイール回転主軸２０１に伝達し、さらにホイール回転主軸２０１上の加工ツール５０１を所定の回転数で回転駆動するように構成されている。
【００２４】
<パラレルメカニズム３００の構成>
パラレルメカニズム３００は、図２及び図３に示すように、リンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２と、一端（ヘッド側端部）がＸ軸及びＺ軸と平行な水平面内でＹ軸と平行な軸線の回りに回動可能に互いに接続された１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂからなるリンク機構３０３と、このリンク機構３０３のリンク３０３Ａ，３０３Ｂの他端（レール側端部）をＸ軸方向に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０４，３０５とを備え、ベッド１０（図１に示す）上に配置されている。
【００２５】
リンクヘッド３０１は、ヘッド回転ジョイント３０１０及び直動ジョイント３０１１を有し、ヘッド回転ジョイント３０１０がベッド１０上のスライダ案内用のレール３０６，３０６にスライダ３０１２を介して移動可能に配置され、かつ直動ジョイント３０１１がリンク機構３０３（リンク３０３Ａ，３０３Ｂ）のヘッド取付側端部（リンク自由端部）にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に支持されている。そして、レール３０６，３０６上でスライダ３０１２を介してＸ軸（第２軸線）方向に移動し、かつヘッド回転ジョイント３０１０でＹ軸と平行な軸線（第１軸線：Ｂ軸）の回りに回動し得るように構成されている。
【００２６】
リンク連結用回転ジョイント３０３０は、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動する１自由度のジョイントして機能するように構成されている。
【００２７】
リンクヘッド３０１の上面部には、加工ツール５０１の回転軸線Ｔ（図３に示す）と平行な方向に延在し、かつ直動ジョイント３０１１をＹ軸と直交する一軸線方向に案内するジョイント案内用のレール３０１３（図２に示す）が配置されている。
【００２８】
リンクヘッド３０１の下面部には、ヘッド回転ジョイント３０１０の回転量（回転角度）を検出するエンコーダ等の角度センサ３８０（図４に示す）が配設されている。
【００２９】
ヘッド回転ジョイント３０１０は、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントして機能し、リンクヘッド３０１の下面部に配設され、かつリンク連結用回転ジョイント３０３０の配設位置とは直動ジョイント３０１１の移動方向にオフセットされた位置で移動不能に配置されている。
【００３０】
直動ジョイント３０１１は、レール３０１３上に移動可能に配置されている。これにより、リンク連結用回転ジョイント３０３０が直動ジョイント３０１１と共にレール３０１３に沿って移動案内される。
【００３１】
ヘッド駆動機構３０２は、スライダ３０１２を移動させる送りねじ３０２０、及びこの送りねじ３０２０を駆動するサーボモータ３０２１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０１２を介してリンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させ、リンク駆動機構３０４，３０５と共にリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を変更し得るように構成されている。ヘッド駆動機構３０２には、サーボモータ３０２１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０２２が取り付けられている。
【００３２】
リンク機構３０３は、リンクヘッド３０１の移動・回動平面と同一の仮想平面内で揺動可能な１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂを有し、ワーク支持駆動ユニット１００の後方に配置されている。そして、前述したようにツール取付部（リンク自由端部）側にリンクヘッド３０１の上方部を保持するように構成されている。
【００３３】
一方のリンク３０３Ａは、一方側のリンク端部がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３０３０Ａを移動するスライダ３０３１Ａにリンク回転ジョイント３０３２Ａを介して回動可能に連結され、他方側のリンク端部がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に連結されている。
【００３４】
レール３０３０Ａは、Ｘ軸方向に沿って延在するガイド部材によって形成され、一方のリンク３０３Ａにおける一方側のリンク端部を案内するように構成されている。なお、本実施の形態に示すレール３０３０Ａは、Ｘ軸（レール３０６，３０６）と平行である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｙ軸と直交する平面内であれば、Ｘ軸に対して傾斜してもよい。リンク回転ジョイント３０３２Ａは、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントとして機能するように構成されている。
【００３５】
他方のリンク３０３Ｂは、一方側のリンク端部がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３０３０Ｂを移動するスライダ３０３１Ｂにリンク回転ジョイント３０３２Ｂを介して回動可能に連結され、他方側のリンク端部がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に連結されている。リンク３０３Ｂのリンク長は、リンク３０３Ａのリンク長と同一の寸法に設定されている。
【００３６】
レール３０３０Ｂは、レール３０３０ＡとＺ軸方向に所定の間隔をもって並列し、かつＸ軸方向に沿って延在するガイド部材によって形成されている。そして、他方のリンク３０３Ｂにおける一方側のリンク端部を案内するように構成されている。なお、本実施の形態に示すレール３０３０Ｂは、Ｘ軸（レール３０６，３０６）と平行である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｙ軸と直交する平面内であれば、Ｘ軸に対して傾斜してもよい。リンク回転ジョイント３０３２Ｂは、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントとして機能するように構成されている。
【００３７】
一方のリンク駆動機構３０４は、スライダ３０３１Ａを移動させる送りねじ３０４０、及びこの送りねじ３０４０を駆動するサーボモータ３０４１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０３１Ａを介してリンク３０３Ａの一方側のリンク端部をＸ軸方向に沿って移動させ、リンクヘッド３０１をＹ軸と平行な軸線の回りに回動させるように構成されている。リンク駆動機構３０４には、サーボモータ３０４１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０４２が取り付けられている。
【００３８】
他方のリンク駆動機構３０５は、スライダ３０３１Ｂを移動させる送りねじ３０５０、及びこの送りねじ３０５０を駆動するサーボモータ３０５１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０３１Ｂを介してリンク３０３Ｂの一方側のリンク端部をＸ軸方向に沿って移動させ、リンクヘッド３０１をＹ軸と平行な軸線の回りに回動させるように構成されている。リンク駆動機構３０５には、サーボモータ３０５１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０５２が取り付けられている。
【００３９】
（制御装置３の構成）
制御装置３は、図４に示すように、ＣＰＵ（中央演算処理装置）７１及びメモリ７２・インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７３〜７５を備え、直交座標系で与えられるリンクヘッド３０１の移動位置情報に対応する指令値Ｕを機構パラメータＰに基づいてヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５の出力値に変換し、これらヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５を駆動制御するように構成されている。
【００４０】
<ＣＰＵ７１の構成>
ＣＰＵ７１は、メモリ７２あるいは外部記憶装置７８に記憶された加工プログラムを読み出し解析し、直交座標系で与えられるリンクヘッド３０１の移動位置・姿勢情報を機構パラメータＰに基づきヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５への駆動指令値に変換してサーボモータユニット８０へ出力する。
【００４１】
<メモリ７２の構成>
メモリ７２には、加工ツール５０１による実加工処理を実行するための加工プログラムや機構パラメータＰ等の各種情報が記憶されている。
【００４２】
<インターフェース７３〜７５の構成>
インターフェース７３には、ヘッド駆動機構３０２（サーボモータ３０２１）及びリンク駆動機構３０４，３０５（サーボモータ３０４１，３０５１）を駆動するサーボモータユニット８０（８１〜８３）が接続されている。サーボモータユニット８１〜８３は、ＣＰＵ７１からの指令値に基づいてヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５をそれぞれ駆動し、これらヘッド駆動機構３０２のモータ回転検出用エンコーダ３０２２及びリンク駆動機構３０４，３０５のモータ回転検出用エンコーダ３０４２，３０５２からの出力によってフィードバック制御を実行する。インターフェース７４には、加工データ等を入力するためのキーボード（ＫＢ）７６及び加工データや工作機械１の状態等を表示する画像表示装置（ＣＲＴ）７７・加工データを記憶する外部記憶装置７８が接続されている。インターフェース７５には角度センサ３８０が接続されている。
【００４３】
（付属装置の構成）
付属装置は、オイル供給装置・冷却装置・エア供給装置・クーラント供給装置と、これら装置を工作機械本体２に接続するダクト装置等とから構成されている。
【００４４】
〔工作機械１の動作〕
次に、本実施の形態に係る工作機械の動作につき、図５〜図８を用いて説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行動作を説明するために示す平面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドの回動動作を説明するために示す平面図である。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械にヘッド駆動機構を備えた場合の利点について説明するために示す平面図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行・回動動作を説明するために示す平面図である。なお、図５〜図８においては、直動ジョイント等が省略されている。
【００４５】
「Ｘ軸平行動作」
ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０１３に沿って、またリンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って同一の方向及び同一の移動量Ｘ１でそれぞれ移動させると、加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏに合致させた状態でリンクヘッド３０１が図５に２点鎖線で示す初期位置からＸ軸方向に移動して図５に実線で示す位置に配置される。
【００４６】
「回動動作」
リンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って互いに異なる移動量Ｘ１，Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で同方向に移動させると、リンクヘッド３０１が図６に２点鎖線で示す初期位置からＹ軸と平行な軸線を中心に反時計方向に回動して例えば加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと交差させた状態で図６に実線で示す位置に配置される。
【００４７】
ここで、図７に示すように、ワーク加工時にリンクヘッド３０１が加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと直交させた状態で配置されると、ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０６に沿ってワーク側（図７では下方）に移動させることができ、すなわちＸ軸方向の作用力ｆ１，ｆ２に対するリンクヘッド３０１に反力Ｆを発生させることができる。このため、Ｘ軸方向の作用力ｆ１，ｆ２に対するリンクヘッド３０１に反力Ｆを発生させることができない、従来存在した特異点を無くすことができる。
【００４８】
「Ｘ軸平行・回動動作」
リンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って互いに異なる移動量Ｘ１，Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で同方向に移動させた後、ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０１３に沿って、またリンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って同一の方向及び同一の移動量Ｘ３でそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が図８に２点鎖線で示す初期位置からＹ軸と平行な軸線を中心に反時計方向に回動して例えば加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと交差させた状態で図８に１点鎖線で示す位置に配置され、さらにＸ軸方向に移動して図８に実線で示す位置に配置される。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、リンクヘッド３０１をＸ軸に沿って移動させるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることによりリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御し、さらに主軸台１０３，１０３をＺ軸方向に沿って移動させることによりワークＷの位置を制御し、主軸台１０３，１０３によって挟持されたワークＷに対する加工を行うことができる。
【００５０】
この場合、スライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂを位置決めすると、リンクヘッド３０１上のリンク連結用回転ジョイント３０３０の位置が決定されるため、リンクヘッド３０１の移動・回動位置（加工ツール５０１の先端位置）が決定される。このため、リンクヘッド３０１を所望の移動・回動位置に位置決めするには、これら移動・回動位置から特定の演算式（逆変換式）に基づいてスライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂの位置を演算し、これら演算値に対応する位置にスライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂを移動させる。
【００５１】
本実施の形態においては、パラレルメカニズム３００がリンクヘッド３０１，リンク３０３Ａ，リンク３０３Ｂをそれぞれ駆動するヘッド駆動機構３０２，リンク駆動機構３０４，リンク駆動機構３０５を備えている。これには、冗長な駆動機構としてヘッド駆動機構３０２が存在するが、この冗長なヘッド駆動機構３０２及び他のリンク駆動機構３０４，３０５の存在により直動ジョイント３０１１は直接変位しないのである。ところが、現実にはパラレルメカニズム３００を構成する各構成部品の製造誤差，組付誤差あるいは温度変化等の使用環境や長期使用による経年変化により機構パラメータＰは理論通りではなく誤差を含むため、直動ジョイント３０１１は変位してこれら誤差を吸収する。
【００５２】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５３】
（１）ヘッド駆動機構３０２によってリンクヘッド３０１を移動させることができるため、従来存在した特異点を無くすことができ、リンクヘッド３０１の可動範囲を広げることができる。
【００５４】
（２）リンク連結用回転ジョイント３０３０が直動ジョイント３０１１を介してリンクヘッド３０１上で移動可能であるため、各構成部品の加工精度や構成部品同士の組付精度が悪い場合や、またリンク３０３Ａ，３０３Ｂが使用時等の熱変化によって伸縮する場合等の機構パラメータの誤差に起因する各種誤差を吸収することができ、これら誤差に起因する構成部品及びヘッド駆動機構３０２・リンク駆動機構３０４，３０５への過負荷発生を防止することができる。
【００５５】
[第２の実施の形態]
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図９において、図２と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、第２の実施の形態に示すパラレルメカニズム８１は、リンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２、及びリンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部をＸ軸方向に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０４，３０５を備え、一部が断面略コ字状のメカニズム支持体１０００に吊持されている点に特徴がある。
【００５７】
このため、メカニズム支持体１０００は、レール３０３０Ａ，３０３０Ｂが配置された天井部１００１、この天井部１００１に連接して互いに対向する左右１対の側壁部１００２，１００２からなり、ベッド１０上に配置されている。
【００５８】
また、ヘッド回転ジョイント３０１０は、直動ジョイント３０１１及びリンク連結用回転ジョイント３０３０と共にリンクヘッド３０１の上面部に配設され、かつリンク連結用回転ジョイント３０３０の配設位置とは直動ジョイント３０１１の移動方向にオフセットされた位置で移動不能に配置されている。
【００５９】
レール３０３０Ａ，３０３０Ｂは、それぞれメカニズム支持体１０００の側壁部１０２，１０２に配置されている。
【００６０】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００６１】
リンクヘッド３０１（加工ツール５０１）とベッド１０との間に比較的広い排出用の空間を形成することができるため、加工時に発生したワーク加工屑等の良好な排出性を得ることができる。
【００６２】
[第３の実施の形態]
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１０及び図１１において、図２及び図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６３】
図１０及び図１１に示すように、第３の実施の形態に示すパラレルメカニズム９１は、リンクヘッド３０１が一方側のレール３０３０Ａ及び他方側のレール３０３０Ｂにスライダ３０１２を介して移動可能に配置されている点に特徴がある。
【００６４】
このため、スライダ３０１２は、全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の上面部にヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂに移動可能に配置されている。
【００６５】
また、リンク機構３０３は、リンク３０３Ａがリンクヘッド３０１の幅方向一方側部を介して対向するリンク分岐部３０３３Ａ，３０３３Ａを、またリンク３０３Ｂがリンクヘッド３０１の幅方向他方側部を介して対向するリンク分岐部３０３３Ｂ，３０３３Ｂをそれぞれヘッド側端部に有し、二股状の部材によって形成されている。
【００６６】
リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのヘッド側端部（リンク分岐部３０３３Ａ，３０３３Ｂ）を回動可能に連結するリンク連結用回転ジョイント３０３０，３０３０が直動ジョイント３０１１，３０１１を介して配置されている。
【００６７】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００６８】
一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂとの間にスライダ３０１２を介在させるため、リンクヘッド３０１を支持する構造の剛性を高めることができる。また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において必要としたスライダ案内用のレール３０６，３０６が不要になる。
【００６９】
[第４の実施の形態]
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１２において、図１０と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１２に示すように、第４の実施の形態に示すパラレルメカニズム１１１は、リンクヘッド３０１が一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａ及び他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに上下１対のスライダ３０１２，３０１２を介して移動可能に配置されている点に特徴がある。
【００７１】
このため、一方のスライダ３０１２は、全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の上面部に一方側のヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに３０１４，３０１４を介して移動可能に配置されている。
【００７２】
他方のスライダ３０１２は、一方のスライダ３０１２と同様に全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の下面部に他方側のヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに連結部３０１４，３０１４を介して移動可能に配置されている。
【００７３】
[第４の実施の形態の効果]
以上説明した第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。
【００７４】
一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂとの間に上下１対のスライダ３０１２，３０１２を介在させ、さらに両スライダ３０１２，３０１２を連結部３０１４，３０１４によって連結したため、リンクヘッド３０１を支持する構造の剛性を第３の実施の形態に示す場合と比べて一層高めることができる。
【００７５】
[第５の実施の形態]
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク両面加工例を示す平面図である。図１５（ａ）は加工ツールを傾斜させた状態を、図１５（ｂ）は加工ツールを旋回した状態をそれぞれ示す。図１６は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク周面熱処理例を示す平面図である。図１３〜図１６において、図２及び図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１３及び図１４に示すように、第５の実施の形態に示すパラレルメカニズム１２１は、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置され、さらにレール３０３０Ａ，３０３０ＢをＺ軸方向に沿って移動させるレール駆動機構（図示せず）を備えた点に特徴がある。
【００７７】
このため、レール３０３０Ａ，３０３０Ｂは、Ｘ軸方向に所定の間隔をもって並列する１対のスライダ３０３１，３０３１を有し、これらスライダ３０３１，３０３１を介してベッド１０上のスライダ案内用のレール３０３２，３０３２に移動可能に配置されている。そして、レール駆動機構（図示せず）によってＺ軸方向に沿って移動し得るように構成されている。
【００７８】
このように構成されたパラレルメカニズム１２１においては、リンクヘッド３０１をＸ軸と平行な軸線に沿った方向、及びＺ軸と平行な軸線に沿った方向に移動させることができるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることができる。
【００７９】
このため、ワークＷを研削する場合、図１５（ａ）に示すように加工ツール５０１としての砥石を初期位置（回転軸線Ｔと基準線Ｏとが一致する位置）からθ（θ＜９０°）傾斜させ位置で、あるいは図１５（ｂ）に示すように加工ツール５０１を初期位置からθ（θ＝±９０°）旋回した位置でそれぞれ円筒ワークの両端面の研削が行われる。
【００８０】
また、ワークＷに熱処理を施す場合、図１６に示すように加工ツール５０１としてのレーザヘッドを初期位置から回動させながらワーク周面処理が行われる。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｘ軸及びＹ軸と略直交する軸線方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されていればよい。
【００８２】
[第５の実施の形態の効果]
以上説明した第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。
【００８３】
リンクヘッド３０１をＸ軸及びＺ軸と平行な軸線に沿った方向に移動させることができるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることができるため、第１の実施の形態に示すパラレルメカニズムと比べて加工ツール５０１の位置及び姿勢をより多く変更してワークＷに対する加工を行うことができる。
【００８４】
[第６の実施の形態]
図１７は、本発明の第６の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１７において、図１３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図１７に示すように、第６の実施の形態に示すパラレルメカニズム１６１は、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置され、さらにレール３０３０Ａ，３０３０ＢをＺ軸方向に沿って移動させるレール駆動機構（図示せず）を備え、一部がメカニズム支持体１０００に吊持されている点に特徴がある。
【００８６】
このため、メカニズム支持体１０００は、各々が互いに所定の間隔をもって対向する１対の側壁部１００１，１００１、及びこれら両側壁部１００１，１００１に連接してレール３０３０Ａ，３０３０Ｂが配置された天井部１００２からなり、側壁部１００１，１００１がベッド１０上のレール３０３２，３０３２にスライダ３０３１，３０３１を介して移動可能に配置されている。
【００８７】
[第６の実施の形態の効果]
以上説明した第６の実施の形態によれば、第５の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
【００８８】
リンクヘッド３０１（加工ツール５０１）とベッド１０との間に比較的広い排出用の空間を形成することができるため、加工時に発生したワーク加工屑等の良好な排出性を得ることができる。
【００８９】
[第７の実施の形態]
図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１８において、図１０と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１８に示すように、第７の実施の形態に示すパラレルメカニズム１７１は、リンクヘッド３０１が移動・回動平面を鉛直面（Ｙ軸と直交する平面）とする仮想平面内で回動可能に配置されている点に特徴がある。
【００９１】
このため、レール３０６，３０６は、Ｘ軸に沿って延在し、ベッド１０上のレール３０３２，３０３２に沿って移動するスライダ３０３１に配置されている。
【００９２】
スライダ３０３０Ａ，３０３０Ｂは、レール３０６，３０６と同様にＸ軸方向に延在し、スライダ３０３１の両側部に基台３０３１Ａ，３０３１Ａを介して配置されている。
【００９３】
また、ベッド１０上には、Ｚ軸方向に所定の間隔をもって互いに並列し、かつＹ軸方向に沿って延在するスライダ案内用のレール１０４，１０４が配置されている。
【００９４】
レール１０４，１０４上には、Ｘ軸と平行な軸線の回りに回転するテーブル４００を支持するスライダ５００，５００が移動可能に配置されている。
【００９５】
[第７実施の形態の効果]
以上説明した第７実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００９６】
ワーク側の回転軸が単一の回転軸であるため、従来の５軸加工機と比べて可動部分の重量が小さくなり、パラレルメカニズム１７１の高速性を活かしながら、より高速な動作となる５軸加工機を構成することができる。
【００９７】
以上、本発明の工作機械を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００９８】
（１）各実施の形態では、制御対象としての加工ツール５０１がリンクヘッド３０１に保持されるパラレルメカニズム３００である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リンクヘッドにワークを保持するパラレルメカニズムであってもよい。
【００９９】
（２）各実施の形態では、砥石又は熱処理工具を加工ツール５０１とする工作機械１に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば旋削用電着ホイール等の旋削工具あるいは表面仕上げ工具等を加工ツールとする他の工作機械に適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の全体を説明するために示す平面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す平面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の制御装置を説明するために示すブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行動作を説明するために示す平面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドの回動動作を説明するために示す平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械にヘッド駆動機構を備えた場合の利点について説明するために示す平面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行・回動動作を説明するために示す平面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク両面加工例を示す平面図。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク周面熱処理例を示す平面図。
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１８】本発明の第７の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１９】従来の工作機械を説明するために示す斜視図。
【符号の説明】
【０１０１】
１…工作機械
２…工作機械本体
３…制御装置
１０…ベッド
７１…ＣＰＵ
７２…メモリ
７３〜７５…インターフェース
７６…キーボード
７７…画像表示装置
７８…外部記憶装置
８０〜８３…サーボモータユニット
１００…ワーク支持駆動ユニット、１０１…主軸台ベース、１０２…主軸台スライドガイド、１０３…主軸台、１０４…主軸駆動モータ、１０５…主軸
３００，８１，９１，１１１，１２１，１６１，１７１…パラレルメカニズム
３０１…リンクヘッド、３０１０…ヘッド回転ジョイント、３０１１…直動ジョイント、３０１２…スライダ、３０１３…ジョイント案内用のレール、３０１４…連結部
３０２…ヘッド駆動機構、３０２０…送りねじ、３０２１…サーボモータ、３０２２…モータ回転検出用エンコーダ
３０３…リンク機構、３０３０…リンク連結用回転ジョイント
３０３Ａ…リンク、３０３０Ａ…スライダ案内用のレール、３０３１Ａ…スライダ、３０３２Ａ…リンク回転用ジョイント、３０３３Ａ…リンク分岐部，３０３４Ａ…基台
３０３Ｂ…リンク、３０３０Ｂ…スライダ案内用のレール、３０３１Ｂ…スライダ、３０３２Ｂ…リンク回転用ジョイント、３０３３Ｂ…リンク分岐部、３０３４Ｂ…基台
３０４…リンク駆動機構、３０４０…送りねじ、３０４１…サーボモータ、３０４２…モータ回転検出用エンコーダ
３０５…リンク駆動機構、３０５０…送りねじ、３０５１…サーボモータ、３０５２…モータ回転検出用エンコーダ
３０２…ヘッド駆動機構
３０６…スライダ案内用のレール
３８０…角度センサ
４００…テーブル
５００…スライダ
５０１…加工ツール
１０００…パラレルメカニズム支持体、１００１…天井部、１００２…側壁部、１００３…底面部
３０３１…スライダ、３０３２…スライダ案内用のレール
Ｏ…基準線
Ｔ…回転軸線
Ｗ…ワーク
１９…工作機械、１９Ａ…リンクヘッド、１９Ｂ…パラレルメカニズム、１９０Ｂ，１９１Ｂ…リンク、１９Ｃ…第１ガイド、１９Ｄ…ヘッドスライダ、１９Ｅ…共通枢支部、１９Ｆ…第２ガイド、１９Ｇ…リンクスライダ、１９Ｈ…第３ガイド、１９Ｉ…リンクスライダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば被加工物（ワーク）を加工するための工具（加工ツール）を変位させる場合に駆動力伝達機構として用いるパラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械に関する。
【０００２】
周知のように、工作機械には研削盤及び旋盤・フライス盤等があり、これら各種の工作機械はその加工内容に応じて選択的に用いられる。
【０００３】
このような工作機械においては、砥石，切削工具等の加工ツールを支持する主軸ヘッドや、ワークを支持するテーブル等を所望の位置に移動させたり、所望の角度で回動させたりすることにより、ワークと加工ツールとを相対的に変位させて研削や切削等の加工が行われる。
【０００４】
近年、この種の工作機械には、高剛性・高精度・高速性を実現する機構として有効であることから、ベースからリンクヘッドまでが並列に連結されたリンクを有するパラレルメカニズムを備えたものが注目されてきており、例えば図１９に示すような工作機械（一部）が知られている（例えば特許文献１）。
【０００５】
この工作機械につき、図１９を用いて説明すると、図１９において、符号１９で示す工作機械は、加工ツールＴを支持するリンクヘッド１９Ａ、及びこのリンクヘッド１９Ａを移動・回動させる１対のリンク１９０Ｂ，１９１Ｂを有するパラレルメカニズム１９Ｂとを備えている。
【０００６】
リンクヘッド１９Ａは、その長手方向に沿って基準線Ｂを有する平面矩形状のツール支持台からなり、ベース（図示せず）上の第１ガイド１９Ｃにヘッドスライダ１９Ｄを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００７】
一方のリンク１９０Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｅを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｃと平行なベース上の第２ガイド１９Ｆに一方のリンクスライダ１９Ｇを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００８】
他方のリンク１９１Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｅを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｃ及び第２ガイド１９Ｆと平行なベース上の第３ガイド１９Ｈに他方のリンクスライダ１９Ｉを介して回動かつ移動可能に支持されている。
【０００９】
以上の構成により、一方のリンク１９０Ｂを第２ガイド１９Ｆ（Ｘ軸方向）に沿って、また他方のリンク１９０Ｃを第３ガイド１９Ｈ（Ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ移動させると、リンクヘッド１９Ａがヘッドスライダ１９Ｄ上でＸ軸方向と直交する軸線（Ｂ軸）の回りに回動するとともに、第１ガイド１９Ｃに沿って移動する。
【００１０】
一方、ワーク支持台（図示せず）を第１ガイド１９Ｃ及び第２ガイド１９Ｆ・第３ガイド１９Ｈと直交する軸線方向（Ｚ軸方向）に移動させるとともに、この移動方向に沿う軸線の回りに回動させると、ワークがＺ軸方向に移動するとともに、この移動方向に沿う軸線の回りに回動する。
【００１１】
これにより、ワークに対する加工ツールによる３軸方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向・Ｂ軸回り）の加工が行われる。
【特許文献１】特開２００３−２９１０４１号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示す工作機械においては、リンクヘッド１９ＡのＸ軸方向に沿う移動が１対のリンク１９０Ｂ，１９１Ｂ（リンクスライダ１９Ｇ，１９Ｉ）をＸ軸方向と平行な方向に移動させて行われるため、リンクヘッド１９ＡがＢ軸回りの回動によってその基準線ＢをＸ軸方向と直交させる位置に配置されると、Ｘ軸方向の作用力に対する反力をリンクヘッド１９Ａに発生させることができない、すなわちリンクヘッド１９Ａを移動させることができない特異点が存在し、リンクヘッド１９Ａの可動範囲が大幅に制限されるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、リンクヘッドを移動させることができない特異点を無くすことができ、もってリンクヘッドの可動範囲を広げることができるパラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構とを備えたことを特徴とするパラレルメカニズムを提供する。
【００１５】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムと、前記加工ツール及び前記ワークのうち他方を支持するベッドとを備えた工作機械であって、前記パラレルメカニズムは、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構とを備えたことを特徴とする工作機械を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、リンクヘッドを移動させることができない特異点を無くすことができ、リンクヘッドの可動範囲を広げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の全体を説明するために示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す斜視図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の制御装置を説明するために示すブロック図である。なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれＺ軸方向（図１における主軸方向）及びＸ軸方向（図１における紙面に平行しかつＺ軸に直交する方向）・Ｙ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向）とする。
【００１８】
〔工作機械の全体構成〕
図１〜図４において、符号１で示す工作機械は、例えば円筒研削盤からなり、工作機械本体２及び制御装置３・付属装置（図示せず）から大略構成されている。
【００１９】
（工作機械本体２の構成）
工作機械本体２は、図１に示すように、ワークＷを回転駆動可能に支持するワーク支持駆動ユニット１００と、砥石等の加工ツール５０１が着脱可能に装着されるホイール回転主軸ユニット２００と、リンクヘッド３０１をツール取付側で支持するパラレルメカニズム３００とを備えている。
【００２０】
<ワーク支持駆動ユニット１００の構成>
ワーク支持駆動ユニット１００は、図１に示すように、主軸台ベース１０１及び左右２つの主軸台１０３，１０３を有し、ベッド（基台）１０上の前方端部（図１では下側）に載置されている。
【００２１】
主軸台ベース１０１の背面部（図１では上側）には、左右（Ｚ軸）方向に所定の間隔をもって互いに並列し、かつＺ軸方向に延在する２つの主軸台スライドガイド１０２，１０２が配設されている。
【００２２】
主軸台１０３，１０３は、それぞれが対応する主軸台スライドガイド１０２，１０２上にＺ軸方向に沿って移動自在に配設されている。そして、それぞれが各主軸台スライドガイド１０２，１０２上における所定の位置に位置決めされ、その両中心部間でワークＷを挟持するように構成されている。主軸台１０３，１０３には、それぞれ主軸１０５，１０５を所定の回転数で回転駆動する主軸駆動モータ１０４，１０４が搭載されている。
【００２３】
<ホイール回転主軸ユニット２００の構成>
ホイール回転主軸ユニット２００は、図１に示すように、加工ツール５０１の被把持部を把持可能なホイール回転主軸２０１、及びこのホイール回転主軸２０１を回転駆動するホイール回転主軸駆動モータ（図示せず）を有し、リンクヘッド３０１に搭載されている。そして、ホイール回転主軸駆動モータの回転駆動力をホイール回転主軸２０１に伝達し、さらにホイール回転主軸２０１上の加工ツール５０１を所定の回転数で回転駆動するように構成されている。
【００２４】
<パラレルメカニズム３００の構成>
パラレルメカニズム３００は、図２及び図３に示すように、リンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２と、一端（ヘッド側端部）がＸ軸及びＺ軸と平行な水平面内でＹ軸と平行な軸線の回りに回動可能に互いに接続された１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂからなるリンク機構３０３と、このリンク機構３０３のリンク３０３Ａ，３０３Ｂの他端（レール側端部）をＸ軸方向に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０４，３０５とを備え、ベッド１０（図１に示す）上に配置されている。
【００２５】
リンクヘッド３０１は、ヘッド回転ジョイント３０１０及び直動ジョイント３０１１を有し、ヘッド回転ジョイント３０１０がベッド１０上のスライダ案内用のレール３０６，３０６にスライダ３０１２を介して移動可能に配置され、かつ直動ジョイント３０１１がリンク機構３０３（リンク３０３Ａ，３０３Ｂ）のヘッド取付側端部（リンク自由端部）にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に支持されている。そして、レール３０６，３０６上でスライダ３０１２を介してＸ軸（第２軸線）方向に移動し、かつヘッド回転ジョイント３０１０でＹ軸と平行な軸線（第１軸線：Ｂ軸）の回りに回動し得るように構成されている。
【００２６】
リンク連結用回転ジョイント３０３０は、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動する１自由度のジョイントして機能するように構成されている。
【００２７】
リンクヘッド３０１の上面部には、加工ツール５０１の回転軸線Ｔ（図３に示す）と平行な方向に延在し、かつ直動ジョイント３０１１をＹ軸と直交する一軸線方向に案内するジョイント案内用のレール３０１３（図２に示す）が配置されている。
【００２８】
リンクヘッド３０１の下面部には、ヘッド回転ジョイント３０１０の回転量（回転角度）を検出するエンコーダ等の角度センサ３８０（図４に示す）が配設されている。
【００２９】
ヘッド回転ジョイント３０１０は、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントして機能し、リンクヘッド３０１の下面部に配設され、かつリンク連結用回転ジョイント３０３０の配設位置とは直動ジョイント３０１１の移動方向にオフセットされた位置で移動不能に配置されている。
【００３０】
直動ジョイント３０１１は、レール３０１３上に移動可能に配置されている。これにより、リンク連結用回転ジョイント３０３０が直動ジョイント３０１１と共にレール３０１３に沿って移動案内される。
【００３１】
ヘッド駆動機構３０２は、スライダ３０１２を移動させる送りねじ３０２０、及びこの送りねじ３０２０を駆動するサーボモータ３０２１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０１２を介してリンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させ、リンク駆動機構３０４，３０５と共にリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を変更し得るように構成されている。ヘッド駆動機構３０２には、サーボモータ３０２１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０２２が取り付けられている。
【００３２】
リンク機構３０３は、リンクヘッド３０１の移動・回動平面と同一の仮想平面内で揺動可能な１対のリンク３０３Ａ，３０３Ｂを有し、ワーク支持駆動ユニット１００の後方に配置されている。そして、前述したようにツール取付部（リンク自由端部）側にリンクヘッド３０１の上方部を保持するように構成されている。
【００３３】
一方のリンク３０３Ａは、一方側のリンク端部がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３０３０Ａを移動するスライダ３０３１Ａにリンク回転ジョイント３０３２Ａを介して回動可能に連結され、他方側のリンク端部がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に連結されている。
【００３４】
レール３０３０Ａは、Ｘ軸方向に沿って延在するガイド部材によって形成され、一方のリンク３０３Ａにおける一方側のリンク端部を案内するように構成されている。なお、本実施の形態に示すレール３０３０Ａは、Ｘ軸（レール３０６，３０６）と平行である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｙ軸と直交する平面内であれば、Ｘ軸に対して傾斜してもよい。リンク回転ジョイント３０３２Ａは、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントとして機能するように構成されている。
【００３５】
他方のリンク３０３Ｂは、一方側のリンク端部がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３０３０Ｂを移動するスライダ３０３１Ｂにリンク回転ジョイント３０３２Ｂを介して回動可能に連結され、他方側のリンク端部がリンクヘッド３０１にリンク連結用回転ジョイント３０３０を介して回動可能に連結されている。リンク３０３Ｂのリンク長は、リンク３０３Ａのリンク長と同一の寸法に設定されている。
【００３６】
レール３０３０Ｂは、レール３０３０ＡとＺ軸方向に所定の間隔をもって並列し、かつＸ軸方向に沿って延在するガイド部材によって形成されている。そして、他方のリンク３０３Ｂにおける一方側のリンク端部を案内するように構成されている。なお、本実施の形態に示すレール３０３０Ｂは、Ｘ軸（レール３０６，３０６）と平行である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｙ軸と直交する平面内であれば、Ｘ軸に対して傾斜してもよい。リンク回転ジョイント３０３２Ｂは、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度のジョイントとして機能するように構成されている。
【００３７】
一方のリンク駆動機構３０４は、スライダ３０３１Ａを移動させる送りねじ３０４０、及びこの送りねじ３０４０を駆動するサーボモータ３０４１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０３１Ａを介してリンク３０３Ａの一方側のリンク端部をＸ軸方向に沿って移動させ、リンクヘッド３０１をＹ軸と平行な軸線の回りに回動させるように構成されている。リンク駆動機構３０４には、サーボモータ３０４１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０４２が取り付けられている。
【００３８】
他方のリンク駆動機構３０５は、スライダ３０３１Ｂを移動させる送りねじ３０５０、及びこの送りねじ３０５０を駆動するサーボモータ３０５１からなり、制御装置３（インターフェース７３）にサーボモータユニット８０を介して接続されている。そして、スライダ３０３１Ｂを介してリンク３０３Ｂの一方側のリンク端部をＸ軸方向に沿って移動させ、リンクヘッド３０１をＹ軸と平行な軸線の回りに回動させるように構成されている。リンク駆動機構３０５には、サーボモータ３０５１の回転量を検出するモータ回転検出用エンコーダ３０５２が取り付けられている。
【００３９】
（制御装置３の構成）
制御装置３は、図４に示すように、ＣＰＵ（中央演算処理装置）７１及びメモリ７２・インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７３〜７５を備え、直交座標系で与えられるリンクヘッド３０１の移動位置情報に対応する指令値Ｕを機構パラメータＰに基づいてヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５の出力値に変換し、これらヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５を駆動制御するように構成されている。
【００４０】
<ＣＰＵ７１の構成>
ＣＰＵ７１は、メモリ７２あるいは外部記憶装置７８に記憶された加工プログラムを読み出し解析し、直交座標系で与えられるリンクヘッド３０１の移動位置・姿勢情報を機構パラメータＰに基づきヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５への駆動指令値に変換してサーボモータユニット８０へ出力する。
【００４１】
<メモリ７２の構成>
メモリ７２には、加工ツール５０１による実加工処理を実行するための加工プログラムや機構パラメータＰ等の各種情報が記憶されている。
【００４２】
<インターフェース７３〜７５の構成>
インターフェース７３には、ヘッド駆動機構３０２（サーボモータ３０２１）及びリンク駆動機構３０４，３０５（サーボモータ３０４１，３０５１）を駆動するサーボモータユニット８０（８１〜８３）が接続されている。サーボモータユニット８１〜８３は、ＣＰＵ７１からの指令値に基づいてヘッド駆動機構３０２及びリンク駆動機構３０４，３０５をそれぞれ駆動し、これらヘッド駆動機構３０２のモータ回転検出用エンコーダ３０２２及びリンク駆動機構３０４，３０５のモータ回転検出用エンコーダ３０４２，３０５２からの出力によってフィードバック制御を実行する。インターフェース７４には、加工データ等を入力するためのキーボード（ＫＢ）７６及び加工データや工作機械１の状態等を表示する画像表示装置（ＣＲＴ）７７・加工データを記憶する外部記憶装置７８が接続されている。インターフェース７５には角度センサ３８０が接続されている。
【００４３】
（付属装置の構成）
付属装置は、オイル供給装置・冷却装置・エア供給装置・クーラント供給装置と、これら装置を工作機械本体２に接続するダクト装置等とから構成されている。
【００４４】
〔工作機械１の動作〕
次に、本実施の形態に係る工作機械の動作につき、図５〜図８を用いて説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行動作を説明するために示す平面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドの回動動作を説明するために示す平面図である。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械にヘッド駆動機構を備えた場合の利点について説明するために示す平面図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行・回動動作を説明するために示す平面図である。なお、図５〜図８においては、直動ジョイント等が省略されている。
【００４５】
「Ｘ軸平行動作」
ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０１３に沿って、またリンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って同一の方向及び同一の移動量Ｘ１でそれぞれ移動させると、加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏに合致させた状態でリンクヘッド３０１が図５に２点鎖線で示す初期位置からＸ軸方向に移動して図５に実線で示す位置に配置される。
【００４６】
「回動動作」
リンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って互いに異なる移動量Ｘ１，Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で同方向に移動させると、リンクヘッド３０１が図６に２点鎖線で示す初期位置からＹ軸と平行な軸線を中心に反時計方向に回動して例えば加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと交差させた状態で図６に実線で示す位置に配置される。
【００４７】
ここで、図７に示すように、ワーク加工時にリンクヘッド３０１が加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと直交させた状態で配置されると、ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０６に沿ってワーク側（図７では下方）に移動させることができ、すなわちＸ軸方向の作用力ｆ１，ｆ２に対するリンクヘッド３０１に反力Ｆを発生させることができる。このため、Ｘ軸方向の作用力ｆ１，ｆ２に対するリンクヘッド３０１に反力Ｆを発生させることができない、従来存在した特異点を無くすことができる。
【００４８】
「Ｘ軸平行・回動動作」
リンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って互いに異なる移動量Ｘ１，Ｘ２（Ｘ１＞Ｘ２）で同方向に移動させた後、ヘッド回転ジョイント３０１０（スライダ３０１２）をレール３０１３に沿って、またリンク回転ジョイント３０３２Ａ，３０３２Ｂ（スライダ３０３１Ａ，３０３１Ｂ）をレール３０３０Ａ，３０３０Ｂに沿って同一の方向及び同一の移動量Ｘ３でそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が図８に２点鎖線で示す初期位置からＹ軸と平行な軸線を中心に反時計方向に回動して例えば加工ツール５０１の回転軸線Ｔを基準線Ｏと交差させた状態で図８に１点鎖線で示す位置に配置され、さらにＸ軸方向に移動して図８に実線で示す位置に配置される。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、リンクヘッド３０１をＸ軸に沿って移動させるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることによりリンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御し、さらに主軸台１０３，１０３をＺ軸方向に沿って移動させることによりワークＷの位置を制御し、主軸台１０３，１０３によって挟持されたワークＷに対する加工を行うことができる。
【００５０】
この場合、スライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂを位置決めすると、リンクヘッド３０１上のリンク連結用回転ジョイント３０３０の位置が決定されるため、リンクヘッド３０１の移動・回動位置（加工ツール５０１の先端位置）が決定される。このため、リンクヘッド３０１を所望の移動・回動位置に位置決めするには、これら移動・回動位置から特定の演算式（逆変換式）に基づいてスライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂの位置を演算し、これら演算値に対応する位置にスライダ３０１２，３０３１Ａ，３０３１Ｂを移動させる。
【００５１】
本実施の形態においては、パラレルメカニズム３００がリンクヘッド３０１，リンク３０３Ａ，リンク３０３Ｂをそれぞれ駆動するヘッド駆動機構３０２，リンク駆動機構３０４，リンク駆動機構３０５を備えている。これには、冗長な駆動機構としてヘッド駆動機構３０２が存在するが、この冗長なヘッド駆動機構３０２及び他のリンク駆動機構３０４，３０５の存在により直動ジョイント３０１１は直接変位しないのである。ところが、現実にはパラレルメカニズム３００を構成する各構成部品の製造誤差，組付誤差あるいは温度変化等の使用環境や長期使用による経年変化により機構パラメータＰは理論通りではなく誤差を含むため、直動ジョイント３０１１は変位してこれら誤差を吸収する。
【００５２】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５３】
（１）ヘッド駆動機構３０２によってリンクヘッド３０１を移動させることができるため、従来存在した特異点を無くすことができ、リンクヘッド３０１の可動範囲を広げることができる。
【００５４】
（２）リンク連結用回転ジョイント３０３０が直動ジョイント３０１１を介してリンクヘッド３０１上で移動可能であるため、各構成部品の加工精度や構成部品同士の組付精度が悪い場合や、またリンク３０３Ａ，３０３Ｂが使用時等の熱変化によって伸縮する場合等の機構パラメータの誤差に起因する各種誤差を吸収することができ、これら誤差に起因する構成部品及びヘッド駆動機構３０２・リンク駆動機構３０４，３０５への過負荷発生を防止することができる。
【００５５】
[第２の実施の形態]
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図９において、図２と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、第２の実施の形態に示すパラレルメカニズム８１は、リンクヘッド３０１をＸ軸方向に沿って移動させるためのヘッド駆動機構３０２、及びリンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部をＸ軸方向に沿ってそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構３０４，３０５を備え、一部が断面略コ字状のメカニズム支持体１０００に吊持されている点に特徴がある。
【００５７】
このため、メカニズム支持体１０００は、レール３０３０Ａ，３０３０Ｂが配置された天井部１００１、この天井部１００１に連接して互いに対向する左右１対の側壁部１００２，１００２からなり、ベッド１０上に配置されている。
【００５８】
また、ヘッド回転ジョイント３０１０は、直動ジョイント３０１１及びリンク連結用回転ジョイント３０３０と共にリンクヘッド３０１の上面部に配設され、かつリンク連結用回転ジョイント３０３０の配設位置とは直動ジョイント３０１１の移動方向にオフセットされた位置で移動不能に配置されている。
【００５９】
レール３０３０Ａ，３０３０Ｂは、それぞれメカニズム支持体１０００の側壁部１０２，１０２に配置されている。
【００６０】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００６１】
リンクヘッド３０１（加工ツール５０１）とベッド１０との間に比較的広い排出用の空間を形成することができるため、加工時に発生したワーク加工屑等の良好な排出性を得ることができる。
【００６２】
[第３の実施の形態]
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１０及び図１１において、図２及び図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６３】
図１０及び図１１に示すように、第３の実施の形態に示すパラレルメカニズム９１は、リンクヘッド３０１が一方側のレール３０３０Ａ及び他方側のレール３０３０Ｂにスライダ３０１２を介して移動可能に配置されている点に特徴がある。
【００６４】
このため、スライダ３０１２は、全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の上面部にヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂに移動可能に配置されている。
【００６５】
また、リンク機構３０３は、リンク３０３Ａがリンクヘッド３０１の幅方向一方側部を介して対向するリンク分岐部３０３３Ａ，３０３３Ａを、またリンク３０３Ｂがリンクヘッド３０１の幅方向他方側部を介して対向するリンク分岐部３０３３Ｂ，３０３３Ｂをそれぞれヘッド側端部に有し、二股状の部材によって形成されている。
【００６６】
リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのヘッド側端部（リンク分岐部３０３３Ａ，３０３３Ｂ）を回動可能に連結するリンク連結用回転ジョイント３０３０，３０３０が直動ジョイント３０１１，３０１１を介して配置されている。
【００６７】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００６８】
一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂとの間にスライダ３０１２を介在させるため、リンクヘッド３０１を支持する構造の剛性を高めることができる。また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態において必要としたスライダ案内用のレール３０６，３０６が不要になる。
【００６９】
[第４の実施の形態]
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１２において、図１０と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図１２に示すように、第４の実施の形態に示すパラレルメカニズム１１１は、リンクヘッド３０１が一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａ及び他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに上下１対のスライダ３０１２，３０１２を介して移動可能に配置されている点に特徴がある。
【００７１】
このため、一方のスライダ３０１２は、全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の上面部に一方側のヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに３０１４，３０１４を介して移動可能に配置されている。
【００７２】
他方のスライダ３０１２は、一方のスライダ３０１２と同様に全体が前方（ワーク側）に突出する平面略く字状の屈曲部材によって形成され、そのスライダ中央部（屈曲部）がリンクヘッド３０１の下面部に他方側のヘッド回転ジョイント３０１０を介して、またスライダ両端部がそれぞれ一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂに連結部３０１４，３０１４を介して移動可能に配置されている。
【００７３】
[第４の実施の形態の効果]
以上説明した第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。
【００７４】
一方側のレール３０３０Ａ，３０３０Ａと他方側のレール３０３０Ｂ，３０３０Ｂとの間に上下１対のスライダ３０１２，３０１２を介在させ、さらに両スライダ３０１２，３０１２を連結部３０１４，３０１４によって連結したため、リンクヘッド３０１を支持する構造の剛性を第３の実施の形態に示す場合と比べて一層高めることができる。
【００７５】
[第５の実施の形態]
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図である。図１５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク両面加工例を示す平面図である。図１５（ａ）は加工ツールを傾斜させた状態を、図１５（ｂ）は加工ツールを旋回した状態をそれぞれ示す。図１６は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク周面熱処理例を示す平面図である。図１３〜図１６において、図２及び図３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
図１３及び図１４に示すように、第５の実施の形態に示すパラレルメカニズム１２１は、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置され、さらにレール３０３０Ａ，３０３０ＢをＺ軸方向に沿って移動させるレール駆動機構（図示せず）を備えた点に特徴がある。
【００７７】
このため、レール３０３０Ａ，３０３０Ｂは、Ｘ軸方向に所定の間隔をもって並列する１対のスライダ３０３１，３０３１を有し、これらスライダ３０３１，３０３１を介してベッド１０上のスライダ案内用のレール３０３２，３０３２に移動可能に配置されている。そして、レール駆動機構（図示せず）によってＺ軸方向に沿って移動し得るように構成されている。
【００７８】
このように構成されたパラレルメカニズム１２１においては、リンクヘッド３０１をＸ軸と平行な軸線に沿った方向、及びＺ軸と平行な軸線に沿った方向に移動させることができるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることができる。
【００７９】
このため、ワークＷを研削する場合、図１５（ａ）に示すように加工ツール５０１としての砥石を初期位置（回転軸線Ｔと基準線Ｏとが一致する位置）からθ（θ＜９０°）傾斜させ位置で、あるいは図１５（ｂ）に示すように加工ツール５０１を初期位置からθ（θ＝±９０°）旋回した位置でそれぞれ円筒ワークの両端面の研削が行われる。
【００８０】
また、ワークＷに熱処理を施す場合、図１６に示すように加工ツール５０１としてのレーザヘッドを初期位置から回動させながらワーク周面処理が行われる。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｘ軸及びＹ軸と略直交する軸線方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されていればよい。
【００８２】
[第５の実施の形態の効果]
以上説明した第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、次に示す効果が得られる。
【００８３】
リンクヘッド３０１をＸ軸及びＺ軸と平行な軸線に沿った方向に移動させることができるとともに、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回動させることができるため、第１の実施の形態に示すパラレルメカニズムと比べて加工ツール５０１の位置及び姿勢をより多く変更してワークＷに対する加工を行うことができる。
【００８４】
[第６の実施の形態]
図１７は、本発明の第６の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１７において、図１３と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図１７に示すように、第６の実施の形態に示すパラレルメカニズム１６１は、リンク３０３Ａ，３０３Ｂのレール側端部がＺ軸方向に所定の間隔をもって移動可能に配置され、さらにレール３０３０Ａ，３０３０ＢをＺ軸方向に沿って移動させるレール駆動機構（図示せず）を備え、一部がメカニズム支持体１０００に吊持されている点に特徴がある。
【００８６】
このため、メカニズム支持体１０００は、各々が互いに所定の間隔をもって対向する１対の側壁部１００１，１００１、及びこれら両側壁部１００１，１００１に連接してレール３０３０Ａ，３０３０Ｂが配置された天井部１００２からなり、側壁部１００１，１００１がベッド１０上のレール３０３２，３０３２にスライダ３０３１，３０３１を介して移動可能に配置されている。
【００８７】
[第６の実施の形態の効果]
以上説明した第６の実施の形態によれば、第５の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
【００８８】
リンクヘッド３０１（加工ツール５０１）とベッド１０との間に比較的広い排出用の空間を形成することができるため、加工時に発生したワーク加工屑等の良好な排出性を得ることができる。
【００８９】
[第７の実施の形態]
図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図である。図１８において、図１０と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１８に示すように、第７の実施の形態に示すパラレルメカニズム１７１は、リンクヘッド３０１が移動・回動平面を鉛直面（Ｙ軸と直交する平面）とする仮想平面内で回動可能に配置されている点に特徴がある。
【００９１】
このため、レール３０６，３０６は、Ｘ軸に沿って延在し、ベッド１０上のレール３０３２，３０３２に沿って移動するスライダ３０３１に配置されている。
【００９２】
スライダ３０３０Ａ，３０３０Ｂは、レール３０６，３０６と同様にＸ軸方向に延在し、スライダ３０３１の両側部に基台３０３１Ａ，３０３１Ａを介して配置されている。
【００９３】
また、ベッド１０上には、Ｚ軸方向に所定の間隔をもって互いに並列し、かつＹ軸方向に沿って延在するスライダ案内用のレール１０４，１０４が配置されている。
【００９４】
レール１０４，１０４上には、Ｘ軸と平行な軸線の回りに回転するテーブル４００を支持するスライダ５００，５００が移動可能に配置されている。
【００９５】
[第７実施の形態の効果]
以上説明した第７実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）及び（２）に加え、次に示す効果が得られる。
【００９６】
ワーク側の回転軸が単一の回転軸であるため、従来の５軸加工機と比べて可動部分の重量が小さくなり、パラレルメカニズム１７１の高速性を活かしながら、より高速な動作となる５軸加工機を構成することができる。
【００９７】
以上、本発明の工作機械を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００９８】
（１）各実施の形態では、制御対象としての加工ツール５０１がリンクヘッド３０１に保持されるパラレルメカニズム３００である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リンクヘッドにワークを保持するパラレルメカニズムであってもよい。
【００９９】
（２）各実施の形態では、砥石又は熱処理工具を加工ツール５０１とする工作機械１に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば旋削用電着ホイール等の旋削工具あるいは表面仕上げ工具等を加工ツールとする他の工作機械に適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の全体を説明するために示す平面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の要部を説明するために示す平面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の制御装置を説明するために示すブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行動作を説明するために示す平面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドの回動動作を説明するために示す平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械にヘッド駆動機構を備えた場合の利点について説明するために示す平面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるリンクヘッドのＸ軸平行・回動動作を説明するために示す平面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク両面加工例を示す平面図。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを用いたワーク周面熱処理例を示す平面図。
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１８】本発明の第７の実施の形態に係る工作機械のパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１９】従来の工作機械を説明するために示す斜視図。
【符号の説明】
【０１０１】
１…工作機械
２…工作機械本体
３…制御装置
１０…ベッド
７１…ＣＰＵ
７２…メモリ
７３〜７５…インターフェース
７６…キーボード
７７…画像表示装置
７８…外部記憶装置
８０〜８３…サーボモータユニット
１００…ワーク支持駆動ユニット、１０１…主軸台ベース、１０２…主軸台スライドガイド、１０３…主軸台、１０４…主軸駆動モータ、１０５…主軸
３００，８１，９１，１１１，１２１，１６１，１７１…パラレルメカニズム
３０１…リンクヘッド、３０１０…ヘッド回転ジョイント、３０１１…直動ジョイント、３０１２…スライダ、３０１３…ジョイント案内用のレール、３０１４…連結部
３０２…ヘッド駆動機構、３０２０…送りねじ、３０２１…サーボモータ、３０２２…モータ回転検出用エンコーダ
３０３…リンク機構、３０３０…リンク連結用回転ジョイント
３０３Ａ…リンク、３０３０Ａ…スライダ案内用のレール、３０３１Ａ…スライダ、３０３２Ａ…リンク回転用ジョイント、３０３３Ａ…リンク分岐部，３０３４Ａ…基台
３０３Ｂ…リンク、３０３０Ｂ…スライダ案内用のレール、３０３１Ｂ…スライダ、３０３２Ｂ…リンク回転用ジョイント、３０３３Ｂ…リンク分岐部、３０３４Ｂ…基台
３０４…リンク駆動機構、３０４０…送りねじ、３０４１…サーボモータ、３０４２…モータ回転検出用エンコーダ
３０５…リンク駆動機構、３０５０…送りねじ、３０５１…サーボモータ、３０５２…モータ回転検出用エンコーダ
３０２…ヘッド駆動機構
３０６…スライダ案内用のレール
３８０…角度センサ
４００…テーブル
５００…スライダ
５０１…加工ツール
１０００…パラレルメカニズム支持体、１００１…天井部、１００２…側壁部、１００３…底面部
３０３１…スライダ、３０３２…スライダ案内用のレール
Ｏ…基準線
Ｔ…回転軸線
Ｗ…ワーク
１９…工作機械、１９Ａ…リンクヘッド、１９Ｂ…パラレルメカニズム、１９０Ｂ，１９１Ｂ…リンク、１９Ｃ…第１ガイド、１９Ｄ…ヘッドスライダ、１９Ｅ…共通枢支部、１９Ｆ…第２ガイド、１９Ｇ…リンクスライダ、１９Ｈ…第３ガイド、１９Ｉ…リンクスライダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、
前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、
前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構と
を備えたことを特徴とするパラレルメカニズム。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの他端が前記第２軸線と平行な軸線に沿って移動可能に支持されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項３】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの前記リンク回動部が前記リンクヘッドに前記第１軸線と直交する一軸線方向に相対移動可能に配置されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項４】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの他端が前記第２軸線と略直交する軸線方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項５】
ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムと、
前記加工ツール及び前記ワークのうち他方を支持するベッドと
を備えた工作機械であって、
前記パラレルメカニズムは、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、
前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項１】
ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、
前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、
前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構と
を備えたことを特徴とするパラレルメカニズム。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの他端が前記第２軸線と平行な軸線に沿って移動可能に支持されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項３】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの前記リンク回動部が前記リンクヘッドに前記第１軸線と直交する一軸線方向に相対移動可能に配置されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項４】
前記リンク機構は、前記１対のリンクの他端が前記第２軸線と略直交する軸線方向に所定の間隔をもって移動可能に配置されている請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項５】
ワークを加工する加工ツール、及び前記ワークのうち一方を支持するリンクヘッドを第１軸線の回りに回動させるとともに、前記第１軸線と直交する平面内で移動させることにより、前記リンクヘッドの少なくとも２自由度の動作が制御可能なパラレルメカニズムと、
前記加工ツール及び前記ワークのうち他方を支持するベッドと
を備えた工作機械であって、
前記パラレルメカニズムは、前記リンクヘッドを前記第１軸線と直交する第２軸線に沿って移動させるためのヘッド駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドにリンク回動部を介して前記第１軸線と直交する平面内で互いに回動可能に接続され、他端が前記第１軸線と平行な軸線の回りに回動可能にかつ前記第１軸線と直交する平面内で移動可能に支持された１対のリンクからなるリンク機構と、
前記１対のリンクの他端を前記第１軸線と直交する平面内でそれぞれ移動させるための１対のリンク駆動機構と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−２９１８７７（Ｐ２００９−２９１８７７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４７３５９（Ｐ２００８−１４７３５９）
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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