パラレルメカニズム及びこれを備えた工作機械
【課題】各リンクの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッドの変位を抑制して良好なリンクヘッドの加速度動作を得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】アクチュエータ３５６〜３５９は、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂに移動力を付与する送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａをそれぞれ含み、これら送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａがリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの他端の同一方向への加速度移動に伴いリンク集合体３５１のリンク３５１Ａ，３５１Ｂの他端に作用するモーメントとリンク集合体３５０のリンク３５０Ａ，３５０Ｂの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている。
【解決手段】アクチュエータ３５６〜３５９は、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂに移動力を付与する送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａをそれぞれ含み、これら送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａがリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの他端の同一方向への加速度移動に伴いリンク集合体３５１のリンク３５１Ａ，３５１Ｂの他端に作用するモーメントとリンク集合体３５０のリンク３５０Ａ，３５０Ｂの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている。
【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１４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１４を用いて説明すると、図１４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・回動させるリンク１９０Ｂ，１９０Ｂ，１９１Ｂ，１９１Ｂを有するパラレルメカニズム１９Ｂと、ワークＷを支持するワーク支持台（図示せず）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）の上方に回動かつ移動可能に支持されている。
【０００７】
一方のリンク１９０Ｂ，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、他端がベース上の第１ガイド１９Ｆに一方のリンクスライダ１９Ｇ，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，１９１Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｈを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｆと平行なベース上の第２ガイド１９Ｉに他方のリンクスライダ１９Ｊ，１９Ｊ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，１９０Ｂを第１ガイド１９Ｆに沿って、また他方のリンク１９１Ｂ，１９１Ｂを第２ガイド１９Ｉに沿ってそれぞれ移動させると、リンクヘッド１９ＡがＸ軸を含む平面内で回動・移動する。
【００１０】
一方、ワーク支持台（図示せず）をＸ軸方向と直交するＺ軸方向に沿って移動させるとともに、この移動方向に沿う軸線Ｗｓの回りに回動させると、ワークがワーク支持台と共に移動・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５軸方向の加工が行われる。
【００１２】
ところで、この種の工作機械は、リンク１９０Ｂ，１９０Ｂをそれぞれ移動させるボールねじを有する１対の第１駆動機構と、リンク１９１Ｂ，１９１Ｂをそれぞれ移動させるボールねじを有する１対の第２駆動機構とを備え、さらにリンク１９０Ｂ，１９０Ｂ同士及びリンク１９１Ｂ，１９１Ｂ同士の衝突を回避するために各ボールねじが各リンクのガイド側端部の重心からオフセットした状態で配置されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１０４２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、各ボールねじが各リンクのガイド側端部の重心からオフセットした状態で配置されている従来の工作機械によると、各リンクのガイド側端部を同一方向に加速度移動させた場合、各リンクのガイド側端部に作用するモーメントが重なってリンクヘッドが一方向に大きく変位し、良好なリンクヘッドの加速度動作を得ることができないという問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、各リンクの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッドの変位を抑制することができ、もって良好なリンクヘッドの加速度動作を得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】
【００１５】
（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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されているパラレルメカニズムを提供する。
【００１６】
（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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方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、一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている工作機械を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、各リンクの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッドの変位を抑制することができ、リンクヘッドの良好な加速度動作を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[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制御装置を説明するために示すブロック図である。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４は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の駆動機構を説明するために示す正面図である。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における紙面上で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。
【００１９】
〔工作機械の全体構成〕
図１及び図２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。
【００２０】
（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をツール取付側に保持するパラレルメカニズム３００とを備えている。
【００２１】
<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、主軸台ベース１０１及び左右２つの主軸台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。主軸台ベース１０１の背面部（図１では上側）には、左右（Ｚ軸と平行な軸線）方向に所定の間隔をもって並列し、かつＺ軸と平行な軸線方向に延在する左右２つの主軸台スライドガイド１０２，１０２が配設されている。左右２つの主軸台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可能に配設されている。そして、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。左右２つの主軸台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。
【００２２】
<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、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。
【００２３】
<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３に示すように、１対のリンク集合体（リンク機構）３５０，３５１を有する多自由度（直線２軸及び回転１軸の３自由度）リンク機構からなり、ワーク支持駆動ユニット１００の後方に配設され、かつベッド１０の立ち上がり部（図示せず）にＺ軸と平行な軸線方向に延在するスライダ案内用のレール３６０，３６０及びスライダ案内用のレール３６３，３６３を介して片持ち支持されている。そして、前述したように加工ツール取付側にリンクヘッド３０１を保持するように構成されている。
【００２４】
一方のガイドレール３６０，３６０は、Ｚ軸と平行な軸線方向に延在するガイドレールからなり、Ｙ軸と平行な軸線方向に互いに所定の間隔をもって並列する位置に配置されている。
【００２５】
他方のガイドレール３６３，３６３は、Ｚ軸と平行な軸線方向に延在するガイドレールからなり、一方のガイドレール３６０，３６０の後方に配設され、かつＹ軸と平行な軸線方向に互いに所定の間隔をもって並列する位置に配置されている。
【００２６】
リンクヘッド３０１は、リンク集合体３５０，３５１のリンクヘッド側端部に保持され、ベッド１０に対しＹ軸と直交する同一の仮想面（移動・回動仮想面）上でＹ軸と平行な軸線の回りに回動し、かつＸ軸・Ｚ軸の２方向に移動し得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と平行なジョイント案内用のレール３５２及びこのレール３５２上を矢印方向（Ｙ軸と直交する一軸線方向）に移動可能な被検出部付きの直動ジョイント（変位機構）３５３が配設されている。直動ジョイント３５３の上面部には、第２回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５５が配設されている。これにより、回転ジョイント３５５が直動ジョイント３５３と共にレール３５２上を移動可能となる。また、リンクヘッド３０１の上面部には、直動ジョイント３５３の被検出部（スリット）３５３Ａを検出し、両回転ジョイント３５４，３５５間の距離Ｌの誤差を検出するためのリニアスケール等の位置センサ３８０（図２に示す）が配設されている。
【００２８】
リンクヘッド３０１の下面部には、回転ジョイント３５５の配設位置とは直動ジョイント３５３の移動方向にオフセットされた位置で移動不能な第１回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線（鉛直線とする第１軸線）の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５４が配設されている。
【００２９】
１対のリンク集合体３５０，３５１は、ベッド１０（立ち上がり部）とリンクヘッド３０１との間に配設され、かつリンクヘッド３０１の移動・回動仮想面を水平面とする位置に保持されている。そして、アクチュエータ３５６〜３５９（図２に示す）の駆動によってリンクヘッド３０１を同一の移動・回動仮想面上でＸ軸及びＺ軸方向のうち少なくとも一方に沿って移動させるとともに、Ｙ軸と平行な回りに回動させてその位置及び姿勢を変更し得るように構成されている。
【００３０】
一方のリンク集合体（第１リンク機構）３５０は、リンクヘッド３０１の移動・回動仮想面と平行な仮想面上で揺動可能な２つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂを有し、リンクヘッド３０１の下方に配設されている。リンク３５０Ａ，３５０Ｂのリンク長は同一の寸法に設定されている。
【００３１】
リンク３５０Ａは、一方側のリンク端部（一端）が回転ジョイント３５４に回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３６０，３６０にスライダ３６１及び回転ジョイント３８１を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５０Ａの一端が回転ジョイント３５４を介して回動し、またリンク３５０Ａの他端がアクチュエータ３５６によってレール３６０，３６０上を矢印Ｕ１，Ｕ２方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３５４は、Ｙ軸と平行な軸線（第１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。回転ジョイント３８１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。
【００３２】
リンク３５０Ｂは、一方側のリンク端部（一端）が回転ジョイント３５４に回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がスライダ案内用のレール３６０，３６０にスライダ３６２及び回転ジョイント３８２を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５０Ｂの一端が回転ジョイント３５４を介して回動し、またリンク３５０Ｂの他端がアクチュエータ３５７によってレール３６０，３６０上を矢印Ｕ１，Ｕ２方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３８２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。
【００３３】
他方のリンク集合体（第２のリンク機構）３５１は、リンクヘッド３０１の移動・回動仮想面と平行な仮想面（リンク集合体３５１が配置される仮想面と平行な仮想面）上で揺動可能な２つのリンク３５１Ａ，３５１Ｂを有し、リンクヘッド３０１の上方に配設され、かつリンク集合体３５０に並設されている。リンク３５１Ａ，３５１Ｂのリンク長は、両リンク３５０Ａ，３５０Ｂのリンク長と同一の寸法に設定されている。
【００３４】
リンク３５１Ａは、一方側のリンク端部（一端）がリンクヘッド３０１に直動ジョイント３５３及び回転ジョイント３５５を介して移動・回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がレール３６０，３６０と平行な位置でベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３６３，３６３にスライダ３６４及び回転ジョイント３８３を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５１Ａの一端が回転ジョイント３５５を介して回動し、またリンク３５１Ａの他端がアクチュエータ３５８によってレール３６３，３６３上を矢印Ｕ３，Ｕ４方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３５５，３８３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。
【００３５】
リンク３５１Ｂは、一方側のリンク端部（一端）がリンクヘッド３０１に直動ジョイント３５３及び回転ジョイント３５５を介して移動・回動可能に連結され、他方側のリンク端部がレール３６３，３６３にスライダ３６５及び回転ジョイント３８４を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５１Ｂの一端が回転ジョイント３５５を介して回動し、またリンク３５１Ｂの他端がアクチュエータ３５９によってレール３６３，３６３上を矢印Ｕ３，Ｕ４方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３８４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。
【００３６】
アクチュエータ３５６〜３５９としては、図４に示すように、スライダ３６１，３６２にそれぞれＺ軸と平行な軸線ａ，ｂ方向の移動力を、またスライダ３６４，３６５にそれぞれＺ軸と平行な軸線ｃ，ｄ方向の移動力をそれぞれ付与する移動力付与部材としての送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａを含む例えばサーボモータからなる駆動機構が用いられる。そして、送りねじ３５６Ａ，３５７Ａを駆動してスライダ３６１，３６２（重心Ｇ１，Ｇ２）をＺ軸と平行な軸線（軸線ａ，ｂ間を２等分する第３軸線）ｅに沿って、また送りねじ３５８Ａ，３５９Ａを駆動してスライダ３６４，３６５（重心Ｇ３，Ｇ４）をＺ軸と平行な軸線（軸線ｃ，ｄ間を２等分する第４軸線）ｆに沿ってそれぞれ移動させるように構成されている。このため、送りねじ３５６Ａ，３５７ＡがＸ軸と直交するベッド１０（立ち上がり部）上の平面部１０Ａにおける軸線ａ，ｂ上に、送りねじ３５８Ａ，３５９ＡがＸ軸と直交するベッド１０（立ち上がり部）上の平面部１０Ｂにおける軸線ｃ，ｄ上にそれぞれ配置されている。これにより、スライダ３６１，３６２，３６４，３６５の同一方向（例えば矢印Ｓ方向）への加速度移動に伴いスライダ３６１，３６２に作用するモーメントＭ１，Ｍ２とスライダ３６４，３６５に作用するモーメントＭ３，Ｍ４とが、すなわちリンクヘッド３０１に対してＹ軸に沿って互いに反対方向に生じる変位Ｆ１，Ｆ２が打ち消される。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、軸線ａ，ｃ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方法寸法よりも小さい寸法となる位置に送りねじ３５６Ａ，３５８Ａを、また軸線ｂ，ｄ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方向寸法よりも大きい寸法となる位置に送りねじ３５７Ａ，３５９Ａをそれぞれ配置することにより、モーメントＭ１，Ｍ２とモーメントＭ３，Ｍ４とが打ち消される場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、軸線ａ，ｃ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方法寸法よりも大きい寸法となる位置に送りねじ３５６Ａ，３５８Ａを、また軸線ｂ，ｄ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方向寸法よりも小さい寸法となる位置に送りねじ３５７Ａ，３５９Ａをそれぞれ配置することにより、スライダ３６１，３６２に作用するモーメントとスライダ３６４，３６５に作用するモーメントとが打ち消される構造としてもよい。
【００３８】
アクチュエータ３５６〜３５９にはモータ回転検出用エンコーダ３１〜３４（図２に示す）が取り付けられている。なお、アクチュエータ３５６〜３５９としてはリニアモータ等の駆動機構を用いてもよい。
【００３９】
（制御装置３の構成）
制御装置３は、図２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に基づいてアクチュエータ３５６〜３５９の出力値に変換し、これら各アクチュエータ３５６〜３５９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に基づき各アクチュエータ３５６〜３５９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、アクチュエータ（サーボモータ）３５６〜３５９を駆動するサーボモータユニット８０（８１〜８４）が接続されている。サーボモータユニット８１〜８４は、ＣＰＵ７１からの指令値に基づいてアクチュエータ３５６〜３５９をそれぞれ駆動し、これら各アクチュエータ３５６〜３５９のモータ回転検出用エンコーダ３１〜３４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には位置センサ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おけるリンクヘッドのＸ−Ｚ軸平行動作を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−Ｚ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、スライダ及び直動ジョイント等が省略されている。
【００４５】
「Ｘ軸平行動作」
図５に２点鎖線で示す初期位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を同一の移動量Ｚ１で互いに接近する方向にレール３６０に沿って移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を同一の移動量Ｚ２（Ｚ１＝Ｚ２）で互いに接近する方向にレール３６３に沿って移動させると、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」
図６に２点鎖線で示す初期位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（左方）に移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ３＞Ｚ１）で同方向（左方）に移動させると、リンクヘッド３０１が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と直角にした状態で図６に実線で示す位置に配置される。
【００４７】
「Ｘ−Ｙ軸平行動作」
図７に実線で示す移動位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（右方）にそれぞれ移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ１＞Ｚ３）で同方向（右方）にそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が斜方に移動して図７に２点鎖線で示す位置に配置される。
【００４８】
「Ｘ−Ｚ軸平行・回動動作」
図８に実線で示す移動位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（右方）にそれぞれ移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ１＞Ｚ３）で同方向（右方）にそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が斜方に移動するとともに、Ｙ軸と平行な軸線を中心に時計方向に回動して図８に２点鎖線で示す位置に配置される。この場合、回転ジョイント３８４（スライダ３６５）の移動量は、「Ｘ−Ｚ軸平行動作」の場合における回転ジョイント３８４（スライダ３６５）の移動量より大きい移動量に設定されている。
【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軸及びＺ軸のうち少なくとも一方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、左右２つの主軸台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３６１，３６２，３６４，３６５を位置決めすると、リンクヘッド３０１上の回転ジョイント３５４，３５５の位置がそれぞれ決定されるため、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３６１，３６２，３６４，３６５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３６１，３６２，３６４，３６５を移動させる。
【００５１】
次に、特定の逆変換式を用いてスライダ３６１，３６２，３６４，３６５の位置（移動量）を求める手順について説明する。ここで、図９において、加工ツール５０１の先端位置の座標を（Ｘ，Ｚ，Ｂ）とし、回転ジョイント３５４の座標（Ｘ1，Ｚ1）及び回転ジョイント３５５の座標（Ｘ2，Ｚ2）を求めると、次に示すようになる。
【００５２】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるスライダの位置を求める手順を説明するために示す平面図である。
【００５３】
【数１】
【００５４】
これより、アクチュエータ３５６〜３５９によるスライダ３６１，３６２，３６４，３６５の移動量（アクチュエータの座標）Ｕ＝（Ｕ1，Ｕ2，Ｕ3，Ｕ4）は、次のように求められる。
【００５５】
【数２】
【００５６】
なお、スライド原点位置（ＳＬＯ１ｘ，ＳＬＯ１ｚ，ＳＬＯ２ｘ，ＳＬＯ２ｚ，ＳＬＯ３ｘ，ＳＬＯ３ｚ，ＳＬＯ４ｘ，ＳＬＯ４ｚ）及びスライド角度（ＳＬＡ１，ＳＬＡ２，ＳＬＡ３，ＳＬＡ４）・リンク長（ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４<但し、図９の例ではＲＬ１＝ＲＬ２＝ＲＬ３＝ＲＬ４>）は、図９に示すようなパラレルメカニズム３００の機構パラメータＰである。
【００５７】
このようにして求められるアクチュエータ座標Ｕにスライダ３６１，３６２，３６４，３６５を位置決めすることにより、リンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御することができる。この場合、回転ジョイント３５４と回転ジョイント３５５のＸ−Ｚ平面での距離Ｌを逆変換式の中で定数としているため、直動ジョイント３５３（図３に示す）はリンクヘッド３０１に対して理論上は変位しない。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等により機構パラメータＰは理論値通りではなく誤差を含むため、直動ジョイント３５３は変位してこれら誤差を吸収する。
【００５８】
本実施の形態においては、リンクヘッド３０１がＸ軸平行動作・Ｚ軸平行動作・Ｙ軸回り（Ｙ軸と平行な軸線の回り）の回動動作を行うことができる。すなわち、リンクヘッド３０１は３自由度をもって動作することが可能である。リンクヘッド３０１が３自由度の動作を達成するためには、図１０（ａ）に示すように３つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａをそれぞれ駆動する３つの駆動機構（アクチュエータ）を備えることが必要十分条件である。これに対して、本実施の形態におけるパラレルメカニズム３００は、図１０（ｂ）に示すように４つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂをそれぞれ駆動する４つの駆動機構（アクチュエータ３５６〜３５９）を備えている。これには冗長な駆動機構が存在する。この冗長な駆動機構を備えた理由は、パラレルメカニズムの課題である特異点が存在しないようにするためである。冗長な自由度をもたない図１０（ａ）の構成では、Ｕ１軸，Ｕ２軸を固定し、Ｕ３軸がリンクヘッド３０１を回動させようとした場合、２つの回転ジョイント３５４，３５５を結ぶ線分にリンク３５１Ａが整列する状態においてＵ３軸を移動させることができない、いわゆる過可動特異点が存在する。これに対して、本実施の形態においては、図１０（ｂ）に示すように冗長な駆動軸（この状態ではＵ４軸）を有するため、特異点が存在しない。
【００５９】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、リンクが３つである場合と比べてリンクが４つである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１０（ａ）はリンクが３つである場合を、図１０（ｂ）はリンクが４つである場合をそれぞれ示す。
【００６０】
[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。
【００６１】
（１）各リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッド３０１の変位を抑制することができ、リンクヘッド３０１の良好な加速度動作を得ることができる。
【００６２】
（２）回転ジョイント３５５がリンクヘッド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３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂ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Ｐに起因する各種誤差を吸収することができ、これら寸法誤差に起因する構成部品及びアクチュエータへの過負荷発生を防止することができる。
【００６３】
（３）各リンク集合体３５０，３５１がリンクヘッド３０１を介して互いに並設されているため、リンク３５０Ａ，３５０Ｂとリンク３５１Ａ，３５１Ｂとが互いに交差することがない。これにより、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ及びリンク３５１Ａ，３５１Ｂの回動角を十分に大きい角度に設定することができ、リンクヘッド３０１の移動・回動動作として所望の移動・回動動作（回動範囲は３６０°以上）を得ることができる。
【００６４】
（４）リンクヘッド３０１がリンク集合体３５０，３５１によってベッド１０（立ち上がり部）に片持ち支持されているため、リンク集合体３５０，３５１及びレール３６０，３６０・レール３６３，３６３の設置スペースを縮小することができ、機構全体の小型化を図ることができる。
【００６５】
[第２の実施の形態]
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る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において、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。
【００６６】
図１１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３２１は、リンク集合体（第１リンク機構）３５０がＹ軸と平行な軸線（第１軸線）方向においてリンク集合体（第２リンク機構）３５１の外側に配置されている点に特徴がある。
【００６７】
このため、一方のリンク集合体３５０は、リンク３５０Ａがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ（リンク３５０Ａの一端）、及びこれら両リンク部３５００Ａ，３５０１Ａを連結する連結部３５０２Ａ（リンク３５０Ａの他端）を有するコ字状部材によって、またリンク３５０Ｂがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂ（リンク３５０Ｂの一端）、及びこれら両リンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂを連結する連結部３５０２Ｂ（リンク３５０Ｂの他端）を有するコ字状部材によってそれぞれ形成されている。
【００６８】
他方のリンク集合体３５１は、リンク３５１Ａがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ（リンク３５１Ａの一端）、及びこれら両リンク部３５１０Ａ，３５１１Ａを連結する連結部３５１２Ａ（リンク３５１Ａの他端）を有するコ字状部材によって、またリンク３５１Ｂがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂ（リンク３５１Ｂの一端）、及びこれら両リンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂを連結する連結部３５１２Ｂ（リンク３５１Ｂの他端）を有するコ字状部材によってそれぞれ形成されている。
【００６９】
リンク３５０Ａは、リンク部３５００Ａ，３５０１Ａがそれぞれ回転ジョイント３５４，３５４を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５０２Ａがスライダ３６１及び回転ジョイント３８１を介してレール３６０，３６０に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７０】
リンク３５０Ｂは、リンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂがそれぞれ回転ジョイント３５４，３５４を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５０２Ｂがスライダ３６２及び回転ジョイント３８２を介してレール３６０，３６０に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７１】
リンク３５１Ａは、リンク部３５１０Ａ，３５１１Ａがそれぞれ回転ジョイント３５５，３５５を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５１２Ａがスライダ３６４及び回転ジョイント３８３を介してレール３６３，３６３に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７２】
リンク３５１Ｂは、リンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂがそれぞれ回転ジョイント３５５，３５５を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５１２Ｂがスライダ３６５及び回転ジョイント３８４を介してレール３６３，３６３に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７３】
リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、それぞれ加工ツール５０１の回転軸線Ｔと平行なジョイント案内用のレール３５２，３５２及びこれらレール３５２，３５２上を矢印方向（Ｙ軸と直交する一軸線方向）に移動可能な被検出部付きの直動ジョイント３５３，３５３が配設されている。直動ジョイント３５３，３５３の上面部及び下面部には、それぞれリンクヘッド３０１の移動・回動仮想面内でＹ軸と平行な軸線に沿って並列する第２回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５５，３５５が配設されている。これにより、回転ジョイント３５５，３５５が直動ジョイント３５３，３５３と共にレール３５２，３５２上を移動される。回転ジョイント３５５，３５５にはそれぞれリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ及びリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂが接続されている。
【００７４】
また、リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、それぞれ回転ジョイント３５５，３５５の配設位置とは直動ジョイント３５３，３５３の移動方向にオフセットされた位置で移動不能な第１の回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線（第１軸線）の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５４，３５４が配設されている。回転ジョイント３５４，３５４にはそれぞれリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ及びリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂが接続されている。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、リンク３５０Ａ，３５０Ｂが互いに回転ジョイント３５４，３５４を介して、またリンク３５１Ａ，３５１Ｂが互いに回転ジョイント３５５，３５５を介してそれぞれ接続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、図１２に示すようにリンク３５０Ａ，３５０Ｂが互いに回転ジョイント３５４を介して、またリンク３５１Ａ，３５１Ｂが回転ジョイント３５５を介して接続されている構造としてもよい。
【００７６】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（１）を説明するために示す平面図である。
【００７７】
この場合、リンク集合体３５０のリンク３５０Ａ，３５０Ｂは、一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ及び他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂがその一部を第１軸線（Ｙ軸と平行な軸線）の方向に互いに重ねて接続された第１接続部Ａ１及び第２接続部Ａ２を有し、第１接続部Ａ１では第１軸線の方向において一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａのうち一方のリンク部３５００Ａが他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂのうち一方のリンク部３５００Ｂよりもリンクヘッド３０１から遠い側に、また第２接続部Ａ２では第１軸線の方向において一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａのうち他方のリンク部３５０１Ａが他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂのうち他方のリンク部３５０１Ｂよりもリンクヘッド３０１から近い側にそれぞれ配置されている。
【００７８】
また、リンク集合体３５１のリンク３５１Ａ，３５１Ｂは、一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ及び他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂがその一部を第１軸線と平行な軸線方向に互いに重ねて接続された第３接続部Ｂ１及び第４接続部Ｂ２を有し、第３接続部Ｂ１では第１軸線と平行な軸線方向において一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａのうち一方のリンク部３５１０Ａが他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂのうち一方のリンク部３５１０Ｂよりもリンクヘッド３０１から近い側に、また第４接続部Ｂ２では第１軸線と平行な軸線方向において一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａのうち他方のリンク部３５１１Ａが他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂのうち他方のリンク部３５１１Ｂよりもリンクヘッド３０１から遠い側にそれぞれ配置されている。
【００７９】
これにより、パラレルメカニズム全体における左右側（リンク３５０Ａ，３５１Ａ側とリンク３５０Ｂ，３５１Ｂ側）の剛性差を小さくすることができる。
【００８０】
また、リンク３５０Ａとリンク３５０Ｂと及びリンク３５１Ａとリンク３５１Ｂとをそれぞれ同一形状に加工することができるとともに、同一サイズに設定することができ、コストの低廉化を図ることができる。
【００８１】
上記実施の形態では、パラネルメカニズム全体における左右側の剛性差を小さくするために、第１接続部Ａ１及び第３接続部Ｂ１においてリンクヘッド３０１からリンク部３５００Ａ，３５１０Ｂがリンク部３５００Ｂ，３５１０Ａよりも遠い側に配置するとともに、第２接続部Ａ２及び第４接続部Ｂ２においてリンクヘッド３０１からリンク部３５０１Ａ，３５１１Ｂがリンク部３５０１Ｂ，３５１１Ａよりも近い側に配置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、第１接続部Ａ１及び第３接続部Ｂ１においてリンクヘッド３０１からリンク部３５００Ａ，３５１０Ｂがリンク部３５００Ｂ，３５１０Ａよりも近い側に配置するとともに、第２接続部Ａ２及び第４接続部Ｂ２においてリンクヘッド３０１からリンク部３５０１Ａ，３５１１Ｂがリンク部３５０１Ｂ，３５１１Ａよりも遠い側に配置してもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態に示すように、リンク部同士が一部を重ねて相対回転可能に接続される場合には、両リンク部間に軸受を介在させることが望ましい。この場合、プリロードを付与した状態で２つのリンク部をリンクヘッドに連結することができる。例えば、図１３に示すように、リンクヘッド３０１に立設されたシャフト２２に対して軸受（ボールベアリング）２３を介してリンク部３５１１Ｂを、また軸受（ボールベアリング）２４を介してリンク部３５１１Ａをそれぞれ支持するとともに、軸受２４をリンク部３５１１Ａ（リンクヘッド３０１）に締付部材(ナット)２５によって圧接し、かつ両リンク部３５１１Ａ，３５１１Ｂ間にスペーサ２６を介装し、さらにはこのスペーサ２６とリンク部３５１１Ｂとの間に軸受（スラストベアリング）２７を介装する。これにより、リンクヘッド３０１とナット２５との間におけるリンク部３５１１Ａ，３５１１Ｂのがたつき発生を防止することができ、パラレルメカニズム全体の剛性を高めることができる。なお、軸受２３としてはボールベアリングである場合について説明したが、これに限定されず、テーパローラベアリングなど他の軸受でもよい。
【００８３】
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（２）を説明するために示す平面図である。
【００８４】
[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）〜（４）に加え、次に示す効果が得られる。
【００８５】
リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの重力（Ｙ軸）方向寸法が幅広の寸法に設定されているため、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの重力方向の撓みを抑制することができ、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの撓みによる位置決め誤差等を小さくすることができる。
【００８６】
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。
【００８７】
（１）各実施の形態では、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂのリンク長を同一の寸法にして部品の共通化を図るために、各スライダ案内用のレール３６０，３６５をＹ軸方向のみならずＸ軸方向にも離間させて平行に配置する場合について説明したが、本発明はＸ軸方向には離間させる必要はなく、ベッド１０（立ち上がり部）の同一平面状に両スライダ案内用のレール３６０，３６３を取り付けるようにしてもよい。
【００８８】
（２）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にホイール回転主軸ユニット２００を介して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。
【００８９】
（３）各実施の形態では、砥石を加工ツール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レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具・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】
【００９０】
【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制御装置を説明するために示すブロック図。
【図３】本発明の第１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４】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の駆動機構を説明するために示す正面図。
【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おけるリンクヘッドのＸ−Ｚ軸平行動作を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−Ｚ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１の実施の形態に係る工作機械におけるスライダの位置を求める手順を説明するために示す平面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、リンクが３つである場合と比べてリンクが４つである場合の利点について説明するために示す平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（１）を説明するために示す断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（２）を説明するために示す断面図。
【図１４】従来のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【符号の説明】
【００９１】
１…工作機械
２…工作機械本体
３…制御装置
１０…ベッド、１０Ａ，１０Ｂ…平面部
２２…シャフト
２３，２４…軸受（ボールベアリング）
２５…ナット
２６…スペーサ
２７…軸受（スラストベアリング）
３１〜３４…モータ回転検出用エンコーダ
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、８０〜８４…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
３００，３２１…パラレルメカニズム
３０１…リンクヘッド
３６１，３６２，３６４，３６５…スライダ
５０１…加工ツール
２００…ホイール回転主軸ユニット、２０１…ホイール回転主軸
３５０，３５１…リンク集合体
３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂ…リンク、３５００Ａ，３５０１Ａ，３５００Ｂ，３５０１Ｂ，３５１０Ａ，３５１１Ａ，３５１０Ｂ，３５１１Ｂ…リンク部、３５０２Ａ,３５０２Ｂ，３５１２Ａ，３５１２Ｂ…連結部
３５２…ジョイント案内用のレール
３５３…直動ジョイント、３５３Ａ…被検出部
３５４，３５５，３８１，３８２，３８３，３８４…回転ジョイント
３５６〜３５９…アクチュエータ
３６０，３６３…スライダ案内用のレール
３８０…位置センサ
ａ，ｂ，ｃ，ｄ…軸線
ｅ…第３軸線
ｆ…第４軸線
Ｆ１，Ｆ２…変位
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…モーメント
Ｓ…方向
Ｏ…基準線
Ｔ…回転軸線
ｎ…延長線
Ｗ…ワーク
【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１４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１４を用いて説明すると、図１４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・回動させるリンク１９０Ｂ，１９０Ｂ，１９１Ｂ，１９１Ｂを有するパラレルメカニズム１９Ｂと、ワークＷを支持するワーク支持台（図示せず）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）の上方に回動かつ移動可能に支持されている。
【０００７】
一方のリンク１９０Ｂ，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、他端がベース上の第１ガイド１９Ｆに一方のリンクスライダ１９Ｇ，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，１９１Ｂは、一端がリンクヘッド１９Ａに共通枢支部１９Ｈを介して回動可能に枢支され、他端が第１ガイド１９Ｆと平行なベース上の第２ガイド１９Ｉに他方のリンクスライダ１９Ｊ，１９Ｊ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，１９０Ｂを第１ガイド１９Ｆに沿って、また他方のリンク１９１Ｂ，１９１Ｂを第２ガイド１９Ｉに沿ってそれぞれ移動させると、リンクヘッド１９ＡがＸ軸を含む平面内で回動・移動する。
【００１０】
一方、ワーク支持台（図示せず）をＸ軸方向と直交するＺ軸方向に沿って移動させるとともに、この移動方向に沿う軸線Ｗｓの回りに回動させると、ワークがワーク支持台と共に移動・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５軸方向の加工が行われる。
【００１２】
ところで、この種の工作機械は、リンク１９０Ｂ，１９０Ｂをそれぞれ移動させるボールねじを有する１対の第１駆動機構と、リンク１９１Ｂ，１９１Ｂをそれぞれ移動させるボールねじを有する１対の第２駆動機構とを備え、さらにリンク１９０Ｂ，１９０Ｂ同士及びリンク１９１Ｂ，１９１Ｂ同士の衝突を回避するために各ボールねじが各リンクのガイド側端部の重心からオフセットした状態で配置されている。
【特許文献１】特開２００３−２９１０４２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、各ボールねじが各リンクのガイド側端部の重心からオフセットした状態で配置されている従来の工作機械によると、各リンクのガイド側端部を同一方向に加速度移動させた場合、各リンクのガイド側端部に作用するモーメントが重なってリンクヘッドが一方向に大きく変位し、良好なリンクヘッドの加速度動作を得ることができないという問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、各リンクの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッドの変位を抑制することができ、もって良好なリンクヘッドの加速度動作を得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】
【００１５】
（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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されているパラレルメカニズムを提供する。
【００１６】
（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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方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、一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている工作機械を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、各リンクの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッドの変位を抑制することができ、リンクヘッドの良好な加速度動作を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
[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制御装置を説明するために示すブロック図である。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４は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の駆動機構を説明するために示す正面図である。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における紙面上で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。
【００１９】
〔工作機械の全体構成〕
図１及び図２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。
【００２０】
（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をツール取付側に保持するパラレルメカニズム３００とを備えている。
【００２１】
<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、主軸台ベース１０１及び左右２つの主軸台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。主軸台ベース１０１の背面部（図１では上側）には、左右（Ｚ軸と平行な軸線）方向に所定の間隔をもって並列し、かつＺ軸と平行な軸線方向に延在する左右２つの主軸台スライドガイド１０２，１０２が配設されている。左右２つの主軸台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可能に配設されている。そして、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。左右２つの主軸台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。
【００２２】
<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、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。
【００２３】
<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３に示すように、１対のリンク集合体（リンク機構）３５０，３５１を有する多自由度（直線２軸及び回転１軸の３自由度）リンク機構からなり、ワーク支持駆動ユニット１００の後方に配設され、かつベッド１０の立ち上がり部（図示せず）にＺ軸と平行な軸線方向に延在するスライダ案内用のレール３６０，３６０及びスライダ案内用のレール３６３，３６３を介して片持ち支持されている。そして、前述したように加工ツール取付側にリンクヘッド３０１を保持するように構成されている。
【００２４】
一方のガイドレール３６０，３６０は、Ｚ軸と平行な軸線方向に延在するガイドレールからなり、Ｙ軸と平行な軸線方向に互いに所定の間隔をもって並列する位置に配置されている。
【００２５】
他方のガイドレール３６３，３６３は、Ｚ軸と平行な軸線方向に延在するガイドレールからなり、一方のガイドレール３６０，３６０の後方に配設され、かつＹ軸と平行な軸線方向に互いに所定の間隔をもって並列する位置に配置されている。
【００２６】
リンクヘッド３０１は、リンク集合体３５０，３５１のリンクヘッド側端部に保持され、ベッド１０に対しＹ軸と直交する同一の仮想面（移動・回動仮想面）上でＹ軸と平行な軸線の回りに回動し、かつＸ軸・Ｚ軸の２方向に移動し得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と平行なジョイント案内用のレール３５２及びこのレール３５２上を矢印方向（Ｙ軸と直交する一軸線方向）に移動可能な被検出部付きの直動ジョイント（変位機構）３５３が配設されている。直動ジョイント３５３の上面部には、第２回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５５が配設されている。これにより、回転ジョイント３５５が直動ジョイント３５３と共にレール３５２上を移動可能となる。また、リンクヘッド３０１の上面部には、直動ジョイント３５３の被検出部（スリット）３５３Ａを検出し、両回転ジョイント３５４，３５５間の距離Ｌの誤差を検出するためのリニアスケール等の位置センサ３８０（図２に示す）が配設されている。
【００２８】
リンクヘッド３０１の下面部には、回転ジョイント３５５の配設位置とは直動ジョイント３５３の移動方向にオフセットされた位置で移動不能な第１回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線（鉛直線とする第１軸線）の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５４が配設されている。
【００２９】
１対のリンク集合体３５０，３５１は、ベッド１０（立ち上がり部）とリンクヘッド３０１との間に配設され、かつリンクヘッド３０１の移動・回動仮想面を水平面とする位置に保持されている。そして、アクチュエータ３５６〜３５９（図２に示す）の駆動によってリンクヘッド３０１を同一の移動・回動仮想面上でＸ軸及びＺ軸方向のうち少なくとも一方に沿って移動させるとともに、Ｙ軸と平行な回りに回動させてその位置及び姿勢を変更し得るように構成されている。
【００３０】
一方のリンク集合体（第１リンク機構）３５０は、リンクヘッド３０１の移動・回動仮想面と平行な仮想面上で揺動可能な２つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂを有し、リンクヘッド３０１の下方に配設されている。リンク３５０Ａ，３５０Ｂのリンク長は同一の寸法に設定されている。
【００３１】
リンク３５０Ａは、一方側のリンク端部（一端）が回転ジョイント３５４に回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３６０，３６０にスライダ３６１及び回転ジョイント３８１を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５０Ａの一端が回転ジョイント３５４を介して回動し、またリンク３５０Ａの他端がアクチュエータ３５６によってレール３６０，３６０上を矢印Ｕ１，Ｕ２方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３５４は、Ｙ軸と平行な軸線（第１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。回転ジョイント３８１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。
【００３２】
リンク３５０Ｂは、一方側のリンク端部（一端）が回転ジョイント３５４に回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がスライダ案内用のレール３６０，３６０にスライダ３６２及び回転ジョイント３８２を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５０Ｂの一端が回転ジョイント３５４を介して回動し、またリンク３５０Ｂの他端がアクチュエータ３５７によってレール３６０，３６０上を矢印Ｕ１，Ｕ２方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３８２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。
【００３３】
他方のリンク集合体（第２のリンク機構）３５１は、リンクヘッド３０１の移動・回動仮想面と平行な仮想面（リンク集合体３５１が配置される仮想面と平行な仮想面）上で揺動可能な２つのリンク３５１Ａ，３５１Ｂを有し、リンクヘッド３０１の上方に配設され、かつリンク集合体３５０に並設されている。リンク３５１Ａ，３５１Ｂのリンク長は、両リンク３５０Ａ，３５０Ｂのリンク長と同一の寸法に設定されている。
【００３４】
リンク３５１Ａは、一方側のリンク端部（一端）がリンクヘッド３０１に直動ジョイント３５３及び回転ジョイント３５５を介して移動・回動可能に連結され、他方側のリンク端部（他端）がレール３６０，３６０と平行な位置でベッド１０上におけるスライダ案内用のレール３６３，３６３にスライダ３６４及び回転ジョイント３８３を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５１Ａの一端が回転ジョイント３５５を介して回動し、またリンク３５１Ａの他端がアクチュエータ３５８によってレール３６３，３６３上を矢印Ｕ３，Ｕ４方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３５５，３８３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。
【００３５】
リンク３５１Ｂは、一方側のリンク端部（一端）がリンクヘッド３０１に直動ジョイント３５３及び回転ジョイント３５５を介して移動・回動可能に連結され、他方側のリンク端部がレール３６３，３６３にスライダ３６５及び回転ジョイント３８４を介して移動・回動可能に連結されている。そして、リンク３５１Ｂの一端が回転ジョイント３５５を介して回動し、またリンク３５１Ｂの他端がアクチュエータ３５９によってレール３６３，３６３上を矢印Ｕ３，Ｕ４方向に移動し得るようにそれぞれ構成されている。ここで、回転ジョイント３８４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。
【００３６】
アクチュエータ３５６〜３５９としては、図４に示すように、スライダ３６１，３６２にそれぞれＺ軸と平行な軸線ａ，ｂ方向の移動力を、またスライダ３６４，３６５にそれぞれＺ軸と平行な軸線ｃ，ｄ方向の移動力をそれぞれ付与する移動力付与部材としての送りねじ３５６Ａ〜３５９Ａを含む例えばサーボモータからなる駆動機構が用いられる。そして、送りねじ３５６Ａ，３５７Ａを駆動してスライダ３６１，３６２（重心Ｇ１，Ｇ２）をＺ軸と平行な軸線（軸線ａ，ｂ間を２等分する第３軸線）ｅに沿って、また送りねじ３５８Ａ，３５９Ａを駆動してスライダ３６４，３６５（重心Ｇ３，Ｇ４）をＺ軸と平行な軸線（軸線ｃ，ｄ間を２等分する第４軸線）ｆに沿ってそれぞれ移動させるように構成されている。このため、送りねじ３５６Ａ，３５７ＡがＸ軸と直交するベッド１０（立ち上がり部）上の平面部１０Ａにおける軸線ａ，ｂ上に、送りねじ３５８Ａ，３５９ＡがＸ軸と直交するベッド１０（立ち上がり部）上の平面部１０Ｂにおける軸線ｃ，ｄ上にそれぞれ配置されている。これにより、スライダ３６１，３６２，３６４，３６５の同一方向（例えば矢印Ｓ方向）への加速度移動に伴いスライダ３６１，３６２に作用するモーメントＭ１，Ｍ２とスライダ３６４，３６５に作用するモーメントＭ３，Ｍ４とが、すなわちリンクヘッド３０１に対してＹ軸に沿って互いに反対方向に生じる変位Ｆ１，Ｆ２が打ち消される。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、軸線ａ，ｃ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方法寸法よりも小さい寸法となる位置に送りねじ３５６Ａ，３５８Ａを、また軸線ｂ，ｄ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方向寸法よりも大きい寸法となる位置に送りねじ３５７Ａ，３５９Ａをそれぞれ配置することにより、モーメントＭ１，Ｍ２とモーメントＭ３，Ｍ４とが打ち消される場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、軸線ａ，ｃ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方法寸法よりも大きい寸法となる位置に送りねじ３５６Ａ，３５８Ａを、また軸線ｂ，ｄ間のＹ軸方向寸法が第３軸線ｅと第４軸線ｆとの間のＹ軸方向寸法よりも小さい寸法となる位置に送りねじ３５７Ａ，３５９Ａをそれぞれ配置することにより、スライダ３６１，３６２に作用するモーメントとスライダ３６４，３６５に作用するモーメントとが打ち消される構造としてもよい。
【００３８】
アクチュエータ３５６〜３５９にはモータ回転検出用エンコーダ３１〜３４（図２に示す）が取り付けられている。なお、アクチュエータ３５６〜３５９としてはリニアモータ等の駆動機構を用いてもよい。
【００３９】
（制御装置３の構成）
制御装置３は、図２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に基づいてアクチュエータ３５６〜３５９の出力値に変換し、これら各アクチュエータ３５６〜３５９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に基づき各アクチュエータ３５６〜３５９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、アクチュエータ（サーボモータ）３５６〜３５９を駆動するサーボモータユニット８０（８１〜８４）が接続されている。サーボモータユニット８１〜８４は、ＣＰＵ７１からの指令値に基づいてアクチュエータ３５６〜３５９をそれぞれ駆動し、これら各アクチュエータ３５６〜３５９のモータ回転検出用エンコーダ３１〜３４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には位置センサ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おけるリンクヘッドのＸ−Ｚ軸平行動作を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−Ｚ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、スライダ及び直動ジョイント等が省略されている。
【００４５】
「Ｘ軸平行動作」
図５に２点鎖線で示す初期位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を同一の移動量Ｚ１で互いに接近する方向にレール３６０に沿って移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を同一の移動量Ｚ２（Ｚ１＝Ｚ２）で互いに接近する方向にレール３６３に沿って移動させると、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」
図６に２点鎖線で示す初期位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（左方）に移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ３＞Ｚ１）で同方向（左方）に移動させると、リンクヘッド３０１が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と直角にした状態で図６に実線で示す位置に配置される。
【００４７】
「Ｘ−Ｙ軸平行動作」
図７に実線で示す移動位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（右方）にそれぞれ移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ１＞Ｚ３）で同方向（右方）にそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が斜方に移動して図７に２点鎖線で示す位置に配置される。
【００４８】
「Ｘ−Ｚ軸平行・回動動作」
図８に実線で示す移動位置から回転ジョイント３８１，３８２（スライダ３６１，３６２）を互いに異なる移動量Ｚ１，Ｚ２（Ｚ２＞Ｚ１）で同方向（右方）にそれぞれ移動させるとともに、回転ジョイント３８３，３８４（スライダ３６４，３６５）を互いに異なる移動量Ｚ３，Ｚ４（Ｚ４＞Ｚ２＞Ｚ１＞Ｚ３）で同方向（右方）にそれぞれ移動させると、リンクヘッド３０１が斜方に移動するとともに、Ｙ軸と平行な軸線を中心に時計方向に回動して図８に２点鎖線で示す位置に配置される。この場合、回転ジョイント３８４（スライダ３６５）の移動量は、「Ｘ−Ｚ軸平行動作」の場合における回転ジョイント３８４（スライダ３６５）の移動量より大きい移動量に設定されている。
【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軸及びＺ軸のうち少なくとも一方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、左右２つの主軸台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３６１，３６２，３６４，３６５を位置決めすると、リンクヘッド３０１上の回転ジョイント３５４，３５５の位置がそれぞれ決定されるため、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３６１，３６２，３６４，３６５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３６１，３６２，３６４，３６５を移動させる。
【００５１】
次に、特定の逆変換式を用いてスライダ３６１，３６２，３６４，３６５の位置（移動量）を求める手順について説明する。ここで、図９において、加工ツール５０１の先端位置の座標を（Ｘ，Ｚ，Ｂ）とし、回転ジョイント３５４の座標（Ｘ1，Ｚ1）及び回転ジョイント３５５の座標（Ｘ2，Ｚ2）を求めると、次に示すようになる。
【００５２】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る工作機械におけるスライダの位置を求める手順を説明するために示す平面図である。
【００５３】
【数１】
【００５４】
これより、アクチュエータ３５６〜３５９によるスライダ３６１，３６２，３６４，３６５の移動量（アクチュエータの座標）Ｕ＝（Ｕ1，Ｕ2，Ｕ3，Ｕ4）は、次のように求められる。
【００５５】
【数２】
【００５６】
なお、スライド原点位置（ＳＬＯ１ｘ，ＳＬＯ１ｚ，ＳＬＯ２ｘ，ＳＬＯ２ｚ，ＳＬＯ３ｘ，ＳＬＯ３ｚ，ＳＬＯ４ｘ，ＳＬＯ４ｚ）及びスライド角度（ＳＬＡ１，ＳＬＡ２，ＳＬＡ３，ＳＬＡ４）・リンク長（ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ４<但し、図９の例ではＲＬ１＝ＲＬ２＝ＲＬ３＝ＲＬ４>）は、図９に示すようなパラレルメカニズム３００の機構パラメータＰである。
【００５７】
このようにして求められるアクチュエータ座標Ｕにスライダ３６１，３６２，３６４，３６５を位置決めすることにより、リンクヘッド３０１の位置及び姿勢を制御することができる。この場合、回転ジョイント３５４と回転ジョイント３５５のＸ−Ｚ平面での距離Ｌを逆変換式の中で定数としているため、直動ジョイント３５３（図３に示す）はリンクヘッド３０１に対して理論上は変位しない。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等により機構パラメータＰは理論値通りではなく誤差を含むため、直動ジョイント３５３は変位してこれら誤差を吸収する。
【００５８】
本実施の形態においては、リンクヘッド３０１がＸ軸平行動作・Ｚ軸平行動作・Ｙ軸回り（Ｙ軸と平行な軸線の回り）の回動動作を行うことができる。すなわち、リンクヘッド３０１は３自由度をもって動作することが可能である。リンクヘッド３０１が３自由度の動作を達成するためには、図１０（ａ）に示すように３つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａをそれぞれ駆動する３つの駆動機構（アクチュエータ）を備えることが必要十分条件である。これに対して、本実施の形態におけるパラレルメカニズム３００は、図１０（ｂ）に示すように４つのリンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂをそれぞれ駆動する４つの駆動機構（アクチュエータ３５６〜３５９）を備えている。これには冗長な駆動機構が存在する。この冗長な駆動機構を備えた理由は、パラレルメカニズムの課題である特異点が存在しないようにするためである。冗長な自由度をもたない図１０（ａ）の構成では、Ｕ１軸，Ｕ２軸を固定し、Ｕ３軸がリンクヘッド３０１を回動させようとした場合、２つの回転ジョイント３５４，３５５を結ぶ線分にリンク３５１Ａが整列する状態においてＵ３軸を移動させることができない、いわゆる過可動特異点が存在する。これに対して、本実施の形態においては、図１０（ｂ）に示すように冗長な駆動軸（この状態ではＵ４軸）を有するため、特異点が存在しない。
【００５９】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、リンクが３つである場合と比べてリンクが４つである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１０（ａ）はリンクが３つである場合を、図１０（ｂ）はリンクが４つである場合をそれぞれ示す。
【００６０】
[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。
【００６１】
（１）各リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの同一方向への加速度移動時におけるリンクヘッド３０１の変位を抑制することができ、リンクヘッド３０１の良好な加速度動作を得ることができる。
【００６２】
（２）回転ジョイント３５５がリンクヘッド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３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂ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Ｐに起因する各種誤差を吸収することができ、これら寸法誤差に起因する構成部品及びアクチュエータへの過負荷発生を防止することができる。
【００６３】
（３）各リンク集合体３５０，３５１がリンクヘッド３０１を介して互いに並設されているため、リンク３５０Ａ，３５０Ｂとリンク３５１Ａ，３５１Ｂとが互いに交差することがない。これにより、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ及びリンク３５１Ａ，３５１Ｂの回動角を十分に大きい角度に設定することができ、リンクヘッド３０１の移動・回動動作として所望の移動・回動動作（回動範囲は３６０°以上）を得ることができる。
【００６４】
（４）リンクヘッド３０１がリンク集合体３５０，３５１によってベッド１０（立ち上がり部）に片持ち支持されているため、リンク集合体３５０，３５１及びレール３６０，３６０・レール３６３，３６３の設置スペースを縮小することができ、機構全体の小型化を図ることができる。
【００６５】
[第２の実施の形態]
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る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において、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。
【００６６】
図１１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３２１は、リンク集合体（第１リンク機構）３５０がＹ軸と平行な軸線（第１軸線）方向においてリンク集合体（第２リンク機構）３５１の外側に配置されている点に特徴がある。
【００６７】
このため、一方のリンク集合体３５０は、リンク３５０Ａがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ（リンク３５０Ａの一端）、及びこれら両リンク部３５００Ａ，３５０１Ａを連結する連結部３５０２Ａ（リンク３５０Ａの他端）を有するコ字状部材によって、またリンク３５０Ｂがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂ（リンク３５０Ｂの一端）、及びこれら両リンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂを連結する連結部３５０２Ｂ（リンク３５０Ｂの他端）を有するコ字状部材によってそれぞれ形成されている。
【００６８】
他方のリンク集合体３５１は、リンク３５１Ａがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ（リンク３５１Ａの一端）、及びこれら両リンク部３５１０Ａ，３５１１Ａを連結する連結部３５１２Ａ（リンク３５１Ａの他端）を有するコ字状部材によって、またリンク３５１Ｂがリンクヘッド３０１を挟持するリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂ（リンク３５１Ｂの一端）、及びこれら両リンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂを連結する連結部３５１２Ｂ（リンク３５１Ｂの他端）を有するコ字状部材によってそれぞれ形成されている。
【００６９】
リンク３５０Ａは、リンク部３５００Ａ，３５０１Ａがそれぞれ回転ジョイント３５４，３５４を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５０２Ａがスライダ３６１及び回転ジョイント３８１を介してレール３６０，３６０に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７０】
リンク３５０Ｂは、リンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂがそれぞれ回転ジョイント３５４，３５４を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５０２Ｂがスライダ３６２及び回転ジョイント３８２を介してレール３６０，３６０に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７１】
リンク３５１Ａは、リンク部３５１０Ａ，３５１１Ａがそれぞれ回転ジョイント３５５，３５５を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５１２Ａがスライダ３６４及び回転ジョイント３８３を介してレール３６３，３６３に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７２】
リンク３５１Ｂは、リンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂがそれぞれ回転ジョイント３５５，３５５を介してリンクヘッド３０１に回動可能に、また連結部３５１２Ｂがスライダ３６５及び回転ジョイント３８４を介してレール３６３，３６３に回動・移動可能にそれぞれ連結されている。
【００７３】
リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、それぞれ加工ツール５０１の回転軸線Ｔと平行なジョイント案内用のレール３５２，３５２及びこれらレール３５２，３５２上を矢印方向（Ｙ軸と直交する一軸線方向）に移動可能な被検出部付きの直動ジョイント３５３，３５３が配設されている。直動ジョイント３５３，３５３の上面部及び下面部には、それぞれリンクヘッド３０１の移動・回動仮想面内でＹ軸と平行な軸線に沿って並列する第２回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５５，３５５が配設されている。これにより、回転ジョイント３５５，３５５が直動ジョイント３５３，３５３と共にレール３５２，３５２上を移動される。回転ジョイント３５５，３５５にはそれぞれリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ及びリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂが接続されている。
【００７４】
また、リンクヘッド３０１の上面部及び下面部には、それぞれ回転ジョイント３５５，３５５の配設位置とは直動ジョイント３５３，３５３の移動方向にオフセットされた位置で移動不能な第１の回動部（接続部）であって、Ｙ軸と平行な軸線（第１軸線）の回りに回転する１自由度の回転ジョイント３５４，３５４が配設されている。回転ジョイント３５４，３５４にはそれぞれリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ及びリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂが接続されている。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、リンク３５０Ａ，３５０Ｂが互いに回転ジョイント３５４，３５４を介して、またリンク３５１Ａ，３５１Ｂが互いに回転ジョイント３５５，３５５を介してそれぞれ接続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、図１２に示すようにリンク３５０Ａ，３５０Ｂが互いに回転ジョイント３５４を介して、またリンク３５１Ａ，３５１Ｂが回転ジョイント３５５を介して接続されている構造としてもよい。
【００７６】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（１）を説明するために示す平面図である。
【００７７】
この場合、リンク集合体３５０のリンク３５０Ａ，３５０Ｂは、一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａ及び他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂがその一部を第１軸線（Ｙ軸と平行な軸線）の方向に互いに重ねて接続された第１接続部Ａ１及び第２接続部Ａ２を有し、第１接続部Ａ１では第１軸線の方向において一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａのうち一方のリンク部３５００Ａが他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂのうち一方のリンク部３５００Ｂよりもリンクヘッド３０１から遠い側に、また第２接続部Ａ２では第１軸線の方向において一方のリンク３５０Ａのリンク部３５００Ａ，３５０１Ａのうち他方のリンク部３５０１Ａが他方のリンク３５０Ｂのリンク部３５００Ｂ，３５０１Ｂのうち他方のリンク部３５０１Ｂよりもリンクヘッド３０１から近い側にそれぞれ配置されている。
【００７８】
また、リンク集合体３５１のリンク３５１Ａ，３５１Ｂは、一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａ及び他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂがその一部を第１軸線と平行な軸線方向に互いに重ねて接続された第３接続部Ｂ１及び第４接続部Ｂ２を有し、第３接続部Ｂ１では第１軸線と平行な軸線方向において一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａのうち一方のリンク部３５１０Ａが他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂのうち一方のリンク部３５１０Ｂよりもリンクヘッド３０１から近い側に、また第４接続部Ｂ２では第１軸線と平行な軸線方向において一方のリンク３５１Ａのリンク部３５１０Ａ，３５１１Ａのうち他方のリンク部３５１１Ａが他方のリンク３５１Ｂのリンク部３５１０Ｂ，３５１１Ｂのうち他方のリンク部３５１１Ｂよりもリンクヘッド３０１から遠い側にそれぞれ配置されている。
【００７９】
これにより、パラレルメカニズム全体における左右側（リンク３５０Ａ，３５１Ａ側とリンク３５０Ｂ，３５１Ｂ側）の剛性差を小さくすることができる。
【００８０】
また、リンク３５０Ａとリンク３５０Ｂと及びリンク３５１Ａとリンク３５１Ｂとをそれぞれ同一形状に加工することができるとともに、同一サイズに設定することができ、コストの低廉化を図ることができる。
【００８１】
上記実施の形態では、パラネルメカニズム全体における左右側の剛性差を小さくするために、第１接続部Ａ１及び第３接続部Ｂ１においてリンクヘッド３０１からリンク部３５００Ａ，３５１０Ｂがリンク部３５００Ｂ，３５１０Ａよりも遠い側に配置するとともに、第２接続部Ａ２及び第４接続部Ｂ２においてリンクヘッド３０１からリンク部３５０１Ａ，３５１１Ｂがリンク部３５０１Ｂ，３５１１Ａよりも近い側に配置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、第１接続部Ａ１及び第３接続部Ｂ１においてリンクヘッド３０１からリンク部３５００Ａ，３５１０Ｂがリンク部３５００Ｂ，３５１０Ａよりも近い側に配置するとともに、第２接続部Ａ２及び第４接続部Ｂ２においてリンクヘッド３０１からリンク部３５０１Ａ，３５１１Ｂがリンク部３５０１Ｂ，３５１１Ａよりも遠い側に配置してもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態に示すように、リンク部同士が一部を重ねて相対回転可能に接続される場合には、両リンク部間に軸受を介在させることが望ましい。この場合、プリロードを付与した状態で２つのリンク部をリンクヘッドに連結することができる。例えば、図１３に示すように、リンクヘッド３０１に立設されたシャフト２２に対して軸受（ボールベアリング）２３を介してリンク部３５１１Ｂを、また軸受（ボールベアリング）２４を介してリンク部３５１１Ａをそれぞれ支持するとともに、軸受２４をリンク部３５１１Ａ（リンクヘッド３０１）に締付部材(ナット)２５によって圧接し、かつ両リンク部３５１１Ａ，３５１１Ｂ間にスペーサ２６を介装し、さらにはこのスペーサ２６とリンク部３５１１Ｂとの間に軸受（スラストベアリング）２７を介装する。これにより、リンクヘッド３０１とナット２５との間におけるリンク部３５１１Ａ，３５１１Ｂのがたつき発生を防止することができ、パラレルメカニズム全体の剛性を高めることができる。なお、軸受２３としてはボールベアリングである場合について説明したが、これに限定されず、テーパローラベアリングなど他の軸受でもよい。
【００８３】
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（２）を説明するために示す平面図である。
【００８４】
[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）〜（４）に加え、次に示す効果が得られる。
【００８５】
リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの重力（Ｙ軸）方向寸法が幅広の寸法に設定されているため、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの重力方向の撓みを抑制することができ、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂの撓みによる位置決め誤差等を小さくすることができる。
【００８６】
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。
【００８７】
（１）各実施の形態では、リンク３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂのリンク長を同一の寸法にして部品の共通化を図るために、各スライダ案内用のレール３６０，３６５をＹ軸方向のみならずＸ軸方向にも離間させて平行に配置する場合について説明したが、本発明はＸ軸方向には離間させる必要はなく、ベッド１０（立ち上がり部）の同一平面状に両スライダ案内用のレール３６０，３６３を取り付けるようにしてもよい。
【００８８】
（２）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にホイール回転主軸ユニット２００を介して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。
【００８９】
（３）各実施の形態では、砥石を加工ツール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レーザ焼入れヘッド等の熱処理工具・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】
【００９０】
【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制御装置を説明するために示すブロック図。
【図３】本発明の第１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４】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械の駆動機構を説明するために示す正面図。
【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おけるリンクヘッドのＸ−Ｚ軸平行動作を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−Ｚ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１の実施の形態に係る工作機械におけるスライダの位置を求める手順を説明するために示す平面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、リンクが３つである場合と比べてリンクが４つである場合の利点について説明するために示す平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムを説明するために示す斜視図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（１）を説明するために示す断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るパラレルメカニズムの変形例（２）を説明するために示す断面図。
【図１４】従来のパラレルメカニズムを説明するために示す平面図。
【符号の説明】
【００９１】
１…工作機械
２…工作機械本体
３…制御装置
１０…ベッド、１０Ａ，１０Ｂ…平面部
２２…シャフト
２３，２４…軸受（ボールベアリング）
２５…ナット
２６…スペーサ
２７…軸受（スラストベアリング）
３１〜３４…モータ回転検出用エンコーダ
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、８０〜８４…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
３００，３２１…パラレルメカニズム
３０１…リンクヘッド
３６１，３６２，３６４，３６５…スライダ
５０１…加工ツール
２００…ホイール回転主軸ユニット、２０１…ホイール回転主軸
３５０，３５１…リンク集合体
３５０Ａ，３５０Ｂ，３５１Ａ，３５１Ｂ…リンク、３５００Ａ，３５０１Ａ，３５００Ｂ，３５０１Ｂ，３５１０Ａ，３５１１Ａ，３５１０Ｂ，３５１１Ｂ…リンク部、３５０２Ａ,３５０２Ｂ，３５１２Ａ，３５１２Ｂ…連結部
３５２…ジョイント案内用のレール
３５３…直動ジョイント、３５３Ａ…被検出部
３５４，３５５，３８１，３８２，３８３，３８４…回転ジョイント
３５６〜３５９…アクチュエータ
３６０，３６３…スライダ案内用のレール
３８０…位置センサ
ａ，ｂ，ｃ，ｄ…軸線
ｅ…第３軸線
ｆ…第４軸線
Ｆ１，Ｆ２…変位
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…モーメント
Ｓ…方向
Ｏ…基準線
Ｔ…回転軸線
ｎ…延長線
Ｗ…ワーク
【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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、
一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、
前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、
前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている
パラレルメカニズム。
【請求項２】
前記第１リンク機構及び前記第２リンク機構は、前記第１軸線と直交する平面内にそれぞれ配置され、
前記リンクヘッドは、前記第１リンク機構と前記第２リンク機構との間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３】
前記第２リンク機構は、前記１対のリンクの一端が前記第２回動部を介して前記第１軸線と直交する一軸線方向に移動可能に前記リンクヘッド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】
前記第１軸線は鉛直線である請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項５】
前記１対の第１駆動機構は、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端をそれぞれ回動可能に接続し、前記第３軸線に沿って移動させる直動アクチュエータからなり、
前記１対の第２駆動機構は、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端をそれぞれ回動可能に接続し、前記第４軸線に沿って移動させる直動アクチュエータからなる請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項６】
前記第１リンク機構は、前記第１軸線方向において第２リンク機構の外側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７】
前記第１リンク機構は、前記１対のリンクがそれぞれ前記リンクヘッドを挟持する２つのリンク部を有するコ字状部材からなり、
前記第２リンク機構は、前記１対のリンクがそれぞれ前記リンクヘッドを挟持する２つのリンク部を有するコ字状部材からなる請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項８】
前記第１リンク機構の前記１対のリンクは、一方のリンクの前記２つのリンク部及び他方のリンクの前記２つのリンク部がその一部を前記第１軸線の方向に互いに重ねて接続された第１接続部及び第２接続部を有し、前記第１接続部では前記第１軸線の方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部よりも前記リンクヘッドから遠い側に、また前記第２接続部では前記第１軸線の方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部よりも前記リンクヘッドから近い側にそれぞれ配置され、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクは、一方のリンクの前記２つのリンク部及び他方のリンクの前記２つのリンク部がその一部を前記第１軸線と平行な軸線方向に互いに重ねて接続された第３接続部及び第４接続部を有し、前記第３接続部では前記第１軸線と平行な軸線方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部よりも前記リンクヘッドから近い側に、また前記第４接続部では前記第１軸線と平行な軸線方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部よりも前記リンクヘッドから遠い側にそれぞれ配置されている請求項７に記載のパラレルメカニズム。
【請求項９】
前記第１リンク機構の前記１対のリンクは、前記第１接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部との間に軸受が、また前記第２接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部との間に軸受がそれぞれ介装され、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクは、前記３接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部との間に軸受が、また前記第４接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部との間に軸受がそれぞれ介装されている請求項７に記載のパラレルメカニズム。
【請求項１０】
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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方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、
一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、
前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、
前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている
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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方の動作が制御可能なパラレルメカニズムであって、
一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、
前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、
前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている
パラレルメカニズム。
【請求項２】
前記第１リンク機構及び前記第２リンク機構は、前記第１軸線と直交する平面内にそれぞれ配置され、
前記リンクヘッドは、前記第１リンク機構と前記第２リンク機構との間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３】
前記第２リンク機構は、前記１対のリンクの一端が前記第２回動部を介して前記第１軸線と直交する一軸線方向に移動可能に前記リンクヘッド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】
前記第１軸線は鉛直線である請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項５】
前記１対の第１駆動機構は、前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端をそれぞれ回動可能に接続し、前記第３軸線に沿って移動させる直動アクチュエータからなり、
前記１対の第２駆動機構は、前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端をそれぞれ回動可能に接続し、前記第４軸線に沿って移動させる直動アクチュエータからなる請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項６】
前記第１リンク機構は、前記第１軸線方向において第２リンク機構の外側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７】
前記第１リンク機構は、前記１対のリンクがそれぞれ前記リンクヘッドを挟持する２つのリンク部を有するコ字状部材からなり、
前記第２リンク機構は、前記１対のリンクがそれぞれ前記リンクヘッドを挟持する２つのリンク部を有するコ字状部材からなる請求項１に記載のパラレルメカニズム。
【請求項８】
前記第１リンク機構の前記１対のリンクは、一方のリンクの前記２つのリンク部及び他方のリンクの前記２つのリンク部がその一部を前記第１軸線の方向に互いに重ねて接続された第１接続部及び第２接続部を有し、前記第１接続部では前記第１軸線の方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部よりも前記リンクヘッドから遠い側に、また前記第２接続部では前記第１軸線の方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部よりも前記リンクヘッドから近い側にそれぞれ配置され、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクは、一方のリンクの前記２つのリンク部及び他方のリンクの前記２つのリンク部がその一部を前記第１軸線と平行な軸線方向に互いに重ねて接続された第３接続部及び第４接続部を有し、前記第３接続部では前記第１軸線と平行な軸線方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部よりも前記リンクヘッドから近い側に、また前記第４接続部では前記第１軸線と平行な軸線方向において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部が前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部よりも前記リンクヘッドから遠い側にそれぞれ配置されている請求項７に記載のパラレルメカニズム。
【請求項９】
前記第１リンク機構の前記１対のリンクは、前記第１接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部との間に軸受が、また前記第２接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部との間に軸受がそれぞれ介装され、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクは、前記３接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち一方のリンク部との間に軸受が、また前記第４接続部において前記一方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部と前記他方のリンクの前記２つのリンク部のうち他方のリンク部との間に軸受がそれぞれ介装されている請求項７に記載のパラレルメカニズム。
【請求項１０】
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の３自由度の回動動作及び移動動作のうち少なくとも一方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、
一端が前記リンクヘッドに第１回動部を介して第１軸線の回り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軸線と直交する第２軸線と平行な第３軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第１リンク機構と、
前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第３軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第１駆動機構と、
一端が前記リンクヘッドに第２回動部を介して前記第１軸線と平行な軸線の回り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２軸線と平行な第４軸線上に移動可能に支持された１対のリンクから構成された第２リンク機構と、
前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に対して前記第４軸線を挟んで前記第２軸線と平行な２つの軸線方向にそれぞれ移動力を付与するための１対の第２駆動機構とを備え、
前記１対の第２駆動機構及び前記１対の第１駆動機構は、前記各リンクの他端に前記移動力を付与する移動力付与部材をそれぞれ含み、前記各移動力付与部材が前記各リンクの他端の同一方向への加速度移動に伴い前記第２リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントと前記第１リンク機構の前記１対のリンクの他端に作用するモーメントとを互いに打ち消す位置に配置されている
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２】
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【図１０】
【図１１】
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【図１４】
【公開番号】特開２０１０−６９５８３（Ｐ２０１０−６９５８３Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０７５１（Ｐ２００８−２４０７５１）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【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２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【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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