JP3083841B2 - ６軸工作機械 - Google Patents
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- Y10T409/307672—Angularly adjustable cutter head
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、対象物に対して作業子（operator）を配置
する装置、より詳しく云うと、工具を加工物の表面に対
して３つの直線方向および３つの回転方向へ動かすこと
ができる多能（versatile）工作機械に関する。
する装置、より詳しく云うと、工具を加工物の表面に対
して３つの直線方向および３つの回転方向へ動かすこと
ができる多能（versatile）工作機械に関する。
現在使用されている、最も多能な形態のバイトタイプ
の工作機械は、最大５軸の動き、即ち、直交する３つの
直線軸線方向と２つの回転方向の動きでフライス削り、
孔あけ、中ぐりおよびタップ立てを一般に行なうことが
できる、いわゆるマシニングセンタである。30年以上前
にかかる工作機械が導入されて以来、マシニングセンタ
の基本構成素子は変わっていない。かかる構成素子に
は、一般に、ベッド、直立カラムおよび該カラムに担持
されたスピンドルヘッドがある。工作物を保持する回転
テーブルは一般にベッドに取着され、回転方向の動きの
１つを提供する。カラムとテーブルは、直線方向の動き
の１つに関して互いに相対的に動き、スピンドルヘッド
およびテーブルは第２の軸線方向の動きの１つに関して
互いに相対的に動き、スピンドルと工作物は第３の直線
方向の動きに関して互いに対して水平方向に動く。第５
の軸線は、スピンドルまたは作業テーブルを垂直面内に
おいて互いに相対的に回転することにより提供される。
の工作機械は、最大５軸の動き、即ち、直交する３つの
直線軸線方向と２つの回転方向の動きでフライス削り、
孔あけ、中ぐりおよびタップ立てを一般に行なうことが
できる、いわゆるマシニングセンタである。30年以上前
にかかる工作機械が導入されて以来、マシニングセンタ
の基本構成素子は変わっていない。かかる構成素子に
は、一般に、ベッド、直立カラムおよび該カラムに担持
されたスピンドルヘッドがある。工作物を保持する回転
テーブルは一般にベッドに取着され、回転方向の動きの
１つを提供する。カラムとテーブルは、直線方向の動き
の１つに関して互いに相対的に動き、スピンドルヘッド
およびテーブルは第２の軸線方向の動きの１つに関して
互いに相対的に動き、スピンドルと工作物は第３の直線
方向の動きに関して互いに対して水平方向に動く。第５
の軸線は、スピンドルまたは作業テーブルを垂直面内に
おいて互いに相対的に回転することにより提供される。
回転運動の第６の軸線は、現在のマシニングセンタに
おいてはスピンドルの角度位置を制御することにより得
ることができる。現在のマシニングセンタは、水平スピ
ンドルまたは垂直スピンドルを有することができ、か
つ、多くの場合はコンピュータ数値制御により制御され
る。マシニングセンタは、通常、マシニングセンタに関
連する工具マガジンに対して工具を自動的に交換する機
構を有しており、自動工作物取扱い手段を備えている場
合もある。
おいてはスピンドルの角度位置を制御することにより得
ることができる。現在のマシニングセンタは、水平スピ
ンドルまたは垂直スピンドルを有することができ、か
つ、多くの場合はコンピュータ数値制御により制御され
る。マシニングセンタは、通常、マシニングセンタに関
連する工具マガジンに対して工具を自動的に交換する機
構を有しており、自動工作物取扱い手段を備えている場
合もある。
現在のマシニングセンタにおいて６つの軸線方向全て
の動きを行なわせるには、テーブル、カラム、スピンド
ル、ヘッド、スピンドルおよびベッドの動きを調整する
とともに、大きくて重い場合があるこれらの構成素子を
極めて制御自在の有限増分で動かすことが必要となる。
これらの構成素子は全て動かされているので、同時にコ
ンピュータ数値制御の下で精度を上げるには、構成素子
の剛性と構成素子が動くことができる弧状の通路が多く
の場合必要となる。これにより、ベッドおよびカラムに
関するような一層剛性がありかつ大きくて重い構成素子
と、構成素子が直線方向へ互いに相対的に走行すること
ができる著しく高価で精密に形成された通路（way）と
が開発された。
の動きを行なわせるには、テーブル、カラム、スピンド
ル、ヘッド、スピンドルおよびベッドの動きを調整する
とともに、大きくて重い場合があるこれらの構成素子を
極めて制御自在の有限増分で動かすことが必要となる。
これらの構成素子は全て動かされているので、同時にコ
ンピュータ数値制御の下で精度を上げるには、構成素子
の剛性と構成素子が動くことができる弧状の通路が多く
の場合必要となる。これにより、ベッドおよびカラムに
関するような一層剛性がありかつ大きくて重い構成素子
と、構成素子が直線方向へ互いに相対的に走行すること
ができる著しく高価で精密に形成された通路（way）と
が開発された。
現在のマシニングセンタは著しく正確なマシニングを
行なうことができるが、最大の多能性を発揮して代表的
な立方体の工作物の５つの露出面にポイントを機械加工
することができるように構成する場合には、マシニング
センタは著しく複雑で高価なものとなる。
行なうことができるが、最大の多能性を発揮して代表的
な立方体の工作物の５つの露出面にポイントを機械加工
することができるように構成する場合には、マシニング
センタは著しく複雑で高価なものとなる。
発明の概要 本発明は、現在のマシニングセンタにより例示される
ような代表的な構成の工作機械とは異なり、工具を工作
物に対して押圧する基本的な作業に関する。かかる作業
を最大の融通性をもって行なうために、本発明は、工作
物の支持体とスピンドルの支持体との間に連結される複
数の脚状部材にある工作物に対して空中にスピンドルを
張架するようになっている。脚部材は、複数のアクチュ
エータにより操作して、スピンドルを位置決めすること
ができる。これにより、スピンドルを、直交する３つの
直線方向とこの各直線状の軸線を中心とする３つの回転
方向へ空間を介して動かすことができるので、スピンド
ルにより保持されている工具を工作物の露出表面に押圧
することができる。更にまた、このような独特の構成に
より、全部で６つの自由度の動きを能動的に制御するこ
とができる。これは、幾つかの可動部材のそれぞれが６
つの自由度の動きを有し、ほとんどが能動制御すること
ができないこれまでの工作機械と異なるものである。更
に、これまでの工作機械とは異なり、本発明の構成体に
おける６つの軸線によれば、工具その他の作業子を角度
をなして配向することができる。例えば、スピンドル内
に複式工具ヘッドを角度をなして配向させることができ
る。
ような代表的な構成の工作機械とは異なり、工具を工作
物に対して押圧する基本的な作業に関する。かかる作業
を最大の融通性をもって行なうために、本発明は、工作
物の支持体とスピンドルの支持体との間に連結される複
数の脚状部材にある工作物に対して空中にスピンドルを
張架するようになっている。脚部材は、複数のアクチュ
エータにより操作して、スピンドルを位置決めすること
ができる。これにより、スピンドルを、直交する３つの
直線方向とこの各直線状の軸線を中心とする３つの回転
方向へ空間を介して動かすことができるので、スピンド
ルにより保持されている工具を工作物の露出表面に押圧
することができる。更にまた、このような独特の構成に
より、全部で６つの自由度の動きを能動的に制御するこ
とができる。これは、幾つかの可動部材のそれぞれが６
つの自由度の動きを有し、ほとんどが能動制御すること
ができないこれまでの工作機械と異なるものである。更
に、これまでの工作機械とは異なり、本発明の構成体に
おける６つの軸線によれば、工具その他の作業子を角度
をなして配向することができる。例えば、スピンドル内
に複式工具ヘッドを角度をなして配向させることができ
る。
本発明は工作機械の特定の使用に関して説明されてい
るが、別のタイプの作業子を対象物（object）に対して
配置するのに有用であり、代表的な回転バイト以外の種
々の形態の工具とともに使用することができる。本発明
はまた、２つのプラットホームを互いに対して簡単に位
置決めするのに使用することができる。
るが、別のタイプの作業子を対象物（object）に対して
配置するのに有用であり、代表的な回転バイト以外の種
々の形態の工具とともに使用することができる。本発明
はまた、２つのプラットホームを互いに対して簡単に位
置決めするのに使用することができる。
即ち、本発明は、最も広い観点から云うと、作業子を
対象物に対して配置する装置に関するもので、この装置
は、互いに離隔して配置されている作業子および対象物
の支持体と、６つの脚部材とを備え、各脚部材は脚部材
に沿って離隔した２つのポイントにおいて２つの支持体
に連結され、２つの支持体における脚部材の連結（junc
tions）により画定される（circumscribed）面積は実質
上同一であり、更に脚部材の少なくともあるものを個々
に操作してかかる脚部材のポイントの相対的な位置を変
えることにより、対象物に対する作業子の位置を変える
手段を備えている。
対象物に対して配置する装置に関するもので、この装置
は、互いに離隔して配置されている作業子および対象物
の支持体と、６つの脚部材とを備え、各脚部材は脚部材
に沿って離隔した２つのポイントにおいて２つの支持体
に連結され、２つの支持体における脚部材の連結（junc
tions）により画定される（circumscribed）面積は実質
上同一であり、更に脚部材の少なくともあるものを個々
に操作してかかる脚部材のポイントの相対的な位置を変
えることにより、対象物に対する作業子の位置を変える
手段を備えている。
更に、本発明の最も広い観点においては、本発明は、
工具を工作物に対して配置する工作機械に関し、工具は
第１の支持体に対して配置され、工作物は第２の支持体
に対して配置され、２つの支持体は６つの脚により連結
され、更に工作機械は脚を操作して脚の長さを変える手
段を備えている。
工具を工作物に対して配置する工作機械に関し、工具は
第１の支持体に対して配置され、工作物は第２の支持体
に対して配置され、２つの支持体は６つの脚により連結
され、更に工作機械は脚を操作して脚の長さを変える手
段を備えている。
好ましくは、工作機械は、脚部材のポイントの位置を
変える手段と、感知手段に応答して操作手段を調整する
手段とを更に備える。
変える手段と、感知手段に応答して操作手段を調整する
手段とを更に備える。
好ましい実施例においては、２つの支持体に対する６
つの脚の連結により、通常の八面体の縁（edge）が概ね
画定され、支持体に対する脚部材の連結により各支持体
において六辺形（six−sided polyhedron）が画定され
る。
つの脚の連結により、通常の八面体の縁（edge）が概ね
画定され、支持体に対する脚部材の連結により各支持体
において六辺形（six−sided polyhedron）が画定され
る。
好ましい実施例においては、脚部材は６つの直線状の
伸縮自在の脚であり、操作手段は脚を個々に伸縮する各
脚のアクチュエータを備えている。６つの脚部材は対を
なして配置され、各対をなす脚部材は互いに対して角度
をなしている。感知手段は、複数の計器アーム（instru
ment arm）の一部として形成することができ、計器アー
ムは、脚部材のポイントの位置の変化が計器アームの長
さの変化に変わるように脚部材に対して公知の関係で支
持体間で連結される。
伸縮自在の脚であり、操作手段は脚を個々に伸縮する各
脚のアクチュエータを備えている。６つの脚部材は対を
なして配置され、各対をなす脚部材は互いに対して角度
をなしている。感知手段は、複数の計器アーム（instru
ment arm）の一部として形成することができ、計器アー
ムは、脚部材のポイントの位置の変化が計器アームの長
さの変化に変わるように脚部材に対して公知の関係で支
持体間で連結される。
本発明はまた、本発明の装置および機構において使用
することができるとともに、他の目的にも使用すること
ができる好ましい形態の伸縮自在の動力脚（powered le
g）および計器アームに関する。
することができるとともに、他の目的にも使用すること
ができる好ましい形態の伸縮自在の動力脚（powered le
g）および計器アームに関する。
好ましい実施例においては、工作物を取着する支持体
のような支持体の一方はベースとして床に取り付けるこ
とができ、一方、もう一方の支持体は６つの脚によりベ
ースの上方に保持される。更にまた、ベースは上部支持
体の面内に概ね配置される３つの脚の端部を取着するカ
ラムを有することができ、３つの別の脚はベースと上部
支持体との間を延びる。あるいは、上部支持体を床から
立ち上がるカラムに支持するような態様で固定させ、第
２の支持体を上部支持体の下に位置するように６つの脚
に吊下することができる。
のような支持体の一方はベースとして床に取り付けるこ
とができ、一方、もう一方の支持体は６つの脚によりベ
ースの上方に保持される。更にまた、ベースは上部支持
体の面内に概ね配置される３つの脚の端部を取着するカ
ラムを有することができ、３つの別の脚はベースと上部
支持体との間を延びる。あるいは、上部支持体を床から
立ち上がるカラムに支持するような態様で固定させ、第
２の支持体を上部支持体の下に位置するように６つの脚
に吊下することができる。
本発明は更に、工具のような作業子を第１の支持体に
対して配置するとともに加工物のような対象物を第２の
支持体に対して配置し、支持体を６つの伸縮自在の脚に
より互いに連結し、更に脚の長さを操作して最大３つの
自由度の直線的な動きと３つの自由度の回転運動または
これらの組み合わせを工具と加工物とに相対的に付与す
ることにより、作業子を対象物に対して配置する方法を
提供する。
対して配置するとともに加工物のような対象物を第２の
支持体に対して配置し、支持体を６つの伸縮自在の脚に
より互いに連結し、更に脚の長さを操作して最大３つの
自由度の直線的な動きと３つの自由度の回転運動または
これらの組み合わせを工具と加工物とに相対的に付与す
ることにより、作業子を対象物に対して配置する方法を
提供する。
本発明はまた、標準的なパートプログラム装置座標指
示を、脚の長さの変化にのみ関する指示に変換する方法
に関する。この方法は、脚の端部の初期および最終位置
をベクトルに変換し、次にこのベクトルを操作して脚の
長さの変化を測定するが、このベクトルは脚の長さの変
化率の変化を測定するのに使用することもできる。
示を、脚の長さの変化にのみ関する指示に変換する方法
に関する。この方法は、脚の端部の初期および最終位置
をベクトルに変換し、次にこのベクトルを操作して脚の
長さの変化を測定するが、このベクトルは脚の長さの変
化率の変化を測定するのに使用することもできる。
工具その他の作業子は、バイト、ワイヤソー、オキシ
アセチレンまたはプラズマトーチのノズル、レーザビー
ム、放電ワイヤ、プローブその他の測定装置、からす
口、縫針または編針、グリップなどとすることができ、
制限を受けることはしない。工具その他の作業子は固定
状態に保持し、工作物その他の対象物を可動に配置する
ことができ、あるいはこの逆にすることもできる。
アセチレンまたはプラズマトーチのノズル、レーザビー
ム、放電ワイヤ、プローブその他の測定装置、からす
口、縫針または編針、グリップなどとすることができ、
制限を受けることはしない。工具その他の作業子は固定
状態に保持し、工作物その他の対象物を可動に配置する
ことができ、あるいはこの逆にすることもできる。
本発明の主たる目的は、工作物のような対象物に対す
る工具のような作業子の動きの自由度を最大にして、作
業子を対象物に接触させる工作機械を提供することにあ
る。
る工具のような作業子の動きの自由度を最大にして、作
業子を対象物に接触させる工作機械を提供することにあ
る。
本発明の別の目的は、工具を工作物に対して支持する
とともに、工作物に対して工具を６つの自由度をもって
動かすことができる新規な工作機械を提供することにあ
る。
とともに、工作物に対して工具を６つの自由度をもって
動かすことができる新規な工作機械を提供することにあ
る。
本発明の別の目的は、それぞれが能動制御のもとにあ
る６つの自由度の動きを行なう工作機械を提供すること
にある。
る６つの自由度の動きを行なう工作機械を提供すること
にある。
本発明の更に別の目的は、対象物に対して作業子を動
かす機構とは別に、対象物に対する作業子の位置を感知
する、作業子を対象物に接触させる工作機械を提供する
ことにある。
かす機構とは別に、対象物に対する作業子の位置を感知
する、作業子を対象物に接触させる工作機械を提供する
ことにある。
本発明の更に別の目的は、構造的な剛性を有しかつ作
動安定性を備えるとともに、作業子を対象物に対して最
大の自由度で動かすことができる工作機械を提供するこ
とにある。
動安定性を備えるとともに、作業子を対象物に対して最
大の自由度で動かすことができる工作機械を提供するこ
とにある。
本発明の上記したおよび他の目的と利点は、以下の詳
細な説明により明らかになるものである。以下、本発明
の幾つかの好ましい実施例を示す図面に関して本発明を
説明する。
細な説明により明らかになるものである。以下、本発明
の幾つかの好ましい実施例を示す図面に関して本発明を
説明する。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る工作機械を示す正面図であ
る。
る。
第２図は、第１図の工作機械の平面図である。
第３図は、本発明に係る工作機械の第２の実施例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
第４図は、第３図の工作機械の正面図である。
第５図は、第４図の５−５面断面に沿った第３および
４図の工作機械の平面図である。
４図の工作機械の平面図である。
第６図は、本発明に係る工作機械の第３の実施例を示
す正面図である。
す正面図である。
第７図は、いずれの実施例とともに使用することがで
きる脚および計器アームの構造を示す部分正面図であ
る。
きる脚および計器アームの構造を示す部分正面図であ
る。
第８図は、本発明に係る工作機械の制御系を示す概略
図である。
図である。
第９図は、制御系の第２の実施例を示す概略図であ
る。
る。
第10図は、制御系の第３の実施例を示す概略図であ
る。
る。
第11図は、本発明に係る工作機械の第４の実施例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
第12図は、本発明に係る工作機械の第５の実施例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
第13図は、本発明に係る工作機械の第６の実施例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
第14図は、工作機械とともに使用することができる伸
縮自在の動力脚を示す縦断面図である。
縮自在の動力脚を示す縦断面図である。
第15図は、動力脚をプラットホームまたは支持体に連
結するヨークアンセンブリの１つを拡大して示す長手方
向の横断面図である。
結するヨークアンセンブリの１つを拡大して示す長手方
向の横断面図である。
第16図は、第14図の16−16線に沿った面で断面した第
15図のヨークアセンブリの長手方向の横断面図である。
15図のヨークアセンブリの長手方向の横断面図である。
第17図は、第15および16図のヨークアセンブリの斜視
図である。
図である。
第18図は、工作機械とともに使用することができる計
器アームの長手方向の縮小横断面図である。
器アームの長手方向の縮小横断面図である。
第19図は、第18図の計器アームの一端を示す第18図の
19−19面断面図である。
19−19面断面図である。
第20図は、レーザ干渉計を使用して距離を測定する計
器アームの概略図である。
器アームの概略図である。
第21図は、工作機械の脚の位置指令を測定する方法を
示すベクトル図である。
示すベクトル図である。
好ましい実施例の詳細な説明 第１および２図について説明すると、本発明の第１の
実施例の工作機械は、支持体即ちプラットホームの形態
をなすベース10と、ベース10から離隔して配置されたス
ピンドル支持体即ちプラットホーム11を備えている。ス
ピンドルヘッド12がスピンドルプラットホーム11に取着
され、回転するバイト13を受けるようになっている。参
照番号14で全体示されているスピンドル駆動アセンブリ
がスピンドルプラットホーム11に取着され、この駆動体
は、通常の態様でスピンドルヘッド12に動力列により連
結されたモータ15を備えている。ベースプラットホーム
10は工作物支持体16を支持し、支持体16は参照番号17で
示される工作物を受ける。
実施例の工作機械は、支持体即ちプラットホームの形態
をなすベース10と、ベース10から離隔して配置されたス
ピンドル支持体即ちプラットホーム11を備えている。ス
ピンドルヘッド12がスピンドルプラットホーム11に取着
され、回転するバイト13を受けるようになっている。参
照番号14で全体示されているスピンドル駆動アセンブリ
がスピンドルプラットホーム11に取着され、この駆動体
は、通常の態様でスピンドルヘッド12に動力列により連
結されたモータ15を備えている。ベースプラットホーム
10は工作物支持体16を支持し、支持体16は参照番号17で
示される工作物を受ける。
離隔して配置されているプラットホーム10と11は、６
本の動力付与された伸縮自在の脚20乃至25により互いに
連結されている。各脚は、下端がボール／ソケットジョ
イント26によりベースプラットホーム10に回動自在に取
着されている。同様に、脚20乃至25の各上端は、第２の
ボール／ソケットジョイント27によりスピンドルプラッ
トホーム11に回動自在に取り付けられている。
本の動力付与された伸縮自在の脚20乃至25により互いに
連結されている。各脚は、下端がボール／ソケットジョ
イント26によりベースプラットホーム10に回動自在に取
着されている。同様に、脚20乃至25の各上端は、第２の
ボール／ソケットジョイント27によりスピンドルプラッ
トホーム11に回動自在に取り付けられている。
脚20乃至25は、例えば、入子式の上部材20aと下部材2
0bとから形成することができる。入子部材は、液圧シリ
ンダのピストン20aとシリンダ20bとすることができる。
かかる脚の長さは、各シリンダの各端部内の液圧流体の
量を制御することにより調整することができる。
0bとから形成することができる。入子部材は、液圧シリ
ンダのピストン20aとシリンダ20bとすることができる。
かかる脚の長さは、各シリンダの各端部内の液圧流体の
量を制御することにより調整することができる。
ベース支持体10に対するスピンドル支持体11の位置従
って工作物17に対するバイト13の位置は、６本の脚20乃
至25のそれぞれの長さを同時に操作することにより調整
することができる。動きの範囲（envelope）内におい
て、バイト13を、立方体型の工作物の５つの露出した面
の全てに対して適用することができる。５つの露出面に
対する動きの範囲は、ベース支持体10のジョイント26の
開き（spread）およびスピンドル支持体11の第２のジョ
イント27の開きと、脚20乃至25の最小および最大の長さ
と、各脚の直線運動の全範囲と、安定のために共通面に
或る脚を配置するのを避ける必要性とにより制約を受け
るだけである。かかる構成とすることにより、動きの範
囲内において、輪郭を３次元でマシニングすることがで
きるとともに、直線的な２点間マシニングを行なうこと
ができる。
って工作物17に対するバイト13の位置は、６本の脚20乃
至25のそれぞれの長さを同時に操作することにより調整
することができる。動きの範囲（envelope）内におい
て、バイト13を、立方体型の工作物の５つの露出した面
の全てに対して適用することができる。５つの露出面に
対する動きの範囲は、ベース支持体10のジョイント26の
開き（spread）およびスピンドル支持体11の第２のジョ
イント27の開きと、脚20乃至25の最小および最大の長さ
と、各脚の直線運動の全範囲と、安定のために共通面に
或る脚を配置するのを避ける必要性とにより制約を受け
るだけである。かかる構成とすることにより、動きの範
囲内において、輪郭を３次元でマシニングすることがで
きるとともに、直線的な２点間マシニングを行なうこと
ができる。
各脚20乃至25の長さを同時に調整することにより、６
つの全ての軸線方向の動きを行なわせることができる。
即ち、３つの直交する軸線のそれぞれに沿った直線方向
の動作と、かかる３つの軸線のそれぞれを中心とする回
転動作である。
つの全ての軸線方向の動きを行なわせることができる。
即ち、３つの直交する軸線のそれぞれに沿った直線方向
の動作と、かかる３つの軸線のそれぞれを中心とする回
転動作である。
第１および２図の実施例においては、６本の脚は、３
対に配設されていると考えることができる。即ち、脚20
と21が第１の対を構成し、脚22と23が第２の対を構成
し、脚24と25が第３の対を構成する。各対をなす脚は、
互いに対して角度をなすように配置されている。対をな
す脚20と21のジョイント26は、互いに接近している。例
えば、隣接する脚20と25のジョイント27もまた互いに接
近している。これにより、下部ジョイント26は全体的に
三角形を形成し、上部ジョイント27もまた全体が三角形
を形成することができる。これらの２つの三角形と６本
の脚が全体として８面体の縁部を形成する。第１および
２図に示すように、下部ボールジョイント26により画定
されるベースプラットホーム10の面積と、上部ボールジ
ョイント27により画定されるスピンドル支持体11の面積
は実質上同じである。これは、幾つかの理由により有利
となる。先づ、このように配置することにより、工作機
械の構造剛性が最大となる。第２に、工作機械の足跡
（footprint）が、取り扱うべき工作物の特定の立体サ
イズに関して最小となる。更に、ある脚および支持体を
共通面に配置する前に工作物の表面積の範囲をより大き
くすることができるので、潜在的に自由な位置（potent
ially ambiguous position）を形成することができる。
対に配設されていると考えることができる。即ち、脚20
と21が第１の対を構成し、脚22と23が第２の対を構成
し、脚24と25が第３の対を構成する。各対をなす脚は、
互いに対して角度をなすように配置されている。対をな
す脚20と21のジョイント26は、互いに接近している。例
えば、隣接する脚20と25のジョイント27もまた互いに接
近している。これにより、下部ジョイント26は全体的に
三角形を形成し、上部ジョイント27もまた全体が三角形
を形成することができる。これらの２つの三角形と６本
の脚が全体として８面体の縁部を形成する。第１および
２図に示すように、下部ボールジョイント26により画定
されるベースプラットホーム10の面積と、上部ボールジ
ョイント27により画定されるスピンドル支持体11の面積
は実質上同じである。これは、幾つかの理由により有利
となる。先づ、このように配置することにより、工作機
械の構造剛性が最大となる。第２に、工作機械の足跡
（footprint）が、取り扱うべき工作物の特定の立体サ
イズに関して最小となる。更に、ある脚および支持体を
共通面に配置する前に工作物の表面積の範囲をより大き
くすることができるので、潜在的に自由な位置（potent
ially ambiguous position）を形成することができる。
第３乃至５図について説明すると、第２の実施例は、
ベース支持体即ちプラットホーム30と、バイト33を受け
るようになっているスピンドルヘッド32を取着するスピ
ンドル支持体31とを備えている。スピンドルヘッドは、
スピンドル駆動体34により回転される。ベース支持体30
とスピンドル支持体31は、６本の伸縮自在の脚40乃至45
により連結されている。脚は対40および41のように３対
配設され、各対をなす脚は、互いに角度をなして取着さ
れるように互いに交差して配置されている。脚40乃至45
もまた、例えば40aと40bで示すように、入子式の上部材
と下部材とから形成されている。
ベース支持体即ちプラットホーム30と、バイト33を受け
るようになっているスピンドルヘッド32を取着するスピ
ンドル支持体31とを備えている。スピンドルヘッドは、
スピンドル駆動体34により回転される。ベース支持体30
とスピンドル支持体31は、６本の伸縮自在の脚40乃至45
により連結されている。脚は対40および41のように３対
配設され、各対をなす脚は、互いに角度をなして取着さ
れるように互いに交差して配置されている。脚40乃至45
もまた、例えば40aと40bで示すように、入子式の上部材
と下部材とから形成されている。
脚40乃至45は、下端部に近接した第１の位置におい
て、参照番号50で全体示されているジョイントによりベ
ース支持体30に連結されている。ジョイント50は、ベー
ス支持体30から突出するシャフト52の軸線を中心に回転
するように取着されたクレビス（clevis）51を備えてい
る。一般的なトラニオン（trunnion）53が各脚の各部材
40b乃至45bと係合するとともに、クレビス51に回転自在
に取着されている。このようにして、ジョイント50は２
つの自由度の動きを提供している。
て、参照番号50で全体示されているジョイントによりベ
ース支持体30に連結されている。ジョイント50は、ベー
ス支持体30から突出するシャフト52の軸線を中心に回転
するように取着されたクレビス（clevis）51を備えてい
る。一般的なトラニオン（trunnion）53が各脚の各部材
40b乃至45bと係合するとともに、クレビス51に回転自在
に取着されている。このようにして、ジョイント50は２
つの自由度の動きを提供している。
脚の上部入子部材40a乃至45aも同様に、ジョイント54
により脚の長手方向に沿った第２の位置においてスピン
ドル支持体31に連結されている。ジョイント54も同様
に、スピンドル支持体31の下側から下方へ延びるシャフ
ト56に回転自在に取着されたクレビス55と、クレビス55
に上部脚部材40aなどを支持するトラニオン57とを有し
ている。第５図に特に示すように、ジョイント50と54お
よび支持体30と31に対するこれらの取着部により、２つ
の支持体のそれぞれに六辺形の隅部が画定される。第３
乃至５図から明らかなように、６つの下部ジョイント50
とベース支持体30との連結により画定されるベース部材
30の面積は、６つの上部ジョイント54とスピンドル支持
体31との連結により画定されるスピンドル支持体31の面
積と実質上同一である。
により脚の長手方向に沿った第２の位置においてスピン
ドル支持体31に連結されている。ジョイント54も同様
に、スピンドル支持体31の下側から下方へ延びるシャフ
ト56に回転自在に取着されたクレビス55と、クレビス55
に上部脚部材40aなどを支持するトラニオン57とを有し
ている。第５図に特に示すように、ジョイント50と54お
よび支持体30と31に対するこれらの取着部により、２つ
の支持体のそれぞれに六辺形の隅部が画定される。第３
乃至５図から明らかなように、６つの下部ジョイント50
とベース支持体30との連結により画定されるベース部材
30の面積は、６つの上部ジョイント54とスピンドル支持
体31との連結により画定されるスピンドル支持体31の面
積と実質上同一である。
ジョイント50と54のシャフト52と56は、任意の方向に
突出するようにそれぞれの支持体に取着することができ
る。第１の実施例のボールジョイントを、この第２の実
施例においても使用することができ、この第２の実施例
のトラニオンジョイントを第１の実施例において使用す
ることもできる。
突出するようにそれぞれの支持体に取着することができ
る。第１の実施例のボールジョイントを、この第２の実
施例においても使用することができ、この第２の実施例
のトラニオンジョイントを第１の実施例において使用す
ることもできる。
ベース支持体30は、参照番号59により例示されている
工作物を保持する工作物支持体58を取着している。
工作物を保持する工作物支持体58を取着している。
脚40乃至45もまた、上端部40aなどを形成するピスト
ンロッドと下端部40bなどを形成するシリンダ部とによ
り液圧シリンダとして形成することができる。ピストン
ロッドはシリンダ内で回転することができるので、ジョ
イント50と54のそれぞれにおいて与えられる２つの自由
度の動作で十分である。脚を形成するアクチュエータの
上部と下部が捩りを行なうことを許容されていない場合
には、伸長を行なうのに液圧シリンダ以外のアクチュエ
ータが使用されるとともに、上部および下部ジョイント
50および54の一方または他方において第３の自由度の回
転動作が必要とされることになる。第14乃至17図に示す
脚の場合には、別の自由度の動作がジョイントにおいて
必要とされ、あるいはヨークアセンブリの相対的な角度
変位により行なわれる入子部材の相対的な回転により生
ずる直線誤差を補償しなければならない。脚のアクチュ
エータとして液圧シリンダを使用する代わりに、各脚の
上部を親ねじとして形成しかつ脚の下部に回転ナットを
取着する構成、あるいはこの逆の構成のような直線運動
を行なう手段を使用することができる。あるいは、リニ
アモータ、ボールナット形（recirculatingball）ねじ
駆動体、チェーン駆動体などとすることができる。
ンロッドと下端部40bなどを形成するシリンダ部とによ
り液圧シリンダとして形成することができる。ピストン
ロッドはシリンダ内で回転することができるので、ジョ
イント50と54のそれぞれにおいて与えられる２つの自由
度の動作で十分である。脚を形成するアクチュエータの
上部と下部が捩りを行なうことを許容されていない場合
には、伸長を行なうのに液圧シリンダ以外のアクチュエ
ータが使用されるとともに、上部および下部ジョイント
50および54の一方または他方において第３の自由度の回
転動作が必要とされることになる。第14乃至17図に示す
脚の場合には、別の自由度の動作がジョイントにおいて
必要とされ、あるいはヨークアセンブリの相対的な角度
変位により行なわれる入子部材の相対的な回転により生
ずる直線誤差を補償しなければならない。脚のアクチュ
エータとして液圧シリンダを使用する代わりに、各脚の
上部を親ねじとして形成しかつ脚の下部に回転ナットを
取着する構成、あるいはこの逆の構成のような直線運動
を行なう手段を使用することができる。あるいは、リニ
アモータ、ボールナット形（recirculatingball）ねじ
駆動体、チェーン駆動体などとすることができる。
第６図に示す第３の実施例においては、工具と工作物
の双方とも、脚構造体により画定される範囲内には配置
されていない。工作物60は、直立支持体63に取り付けら
れたベース62に取着されている。６本の脚64乃至69は、
一端が第２実施例と同様の態様でトラニオンジョイント
70により直立部材63に連結されている。脚64乃至69の対
向端部は、トラニオンジョイント71によりスピンドル支
持体72に連結されている。スピンドル支持体は工具74を
取着するようになっているスピンドルを担持し、スピン
ドル73はスピンドル駆動体75により駆動される。工具74
は、脚64乃至69により画定される範囲から離れて突出し
ている。第３の実施例のその他の部分は、第１の実施例
と同様に構成することができる。
の双方とも、脚構造体により画定される範囲内には配置
されていない。工作物60は、直立支持体63に取り付けら
れたベース62に取着されている。６本の脚64乃至69は、
一端が第２実施例と同様の態様でトラニオンジョイント
70により直立部材63に連結されている。脚64乃至69の対
向端部は、トラニオンジョイント71によりスピンドル支
持体72に連結されている。スピンドル支持体は工具74を
取着するようになっているスピンドルを担持し、スピン
ドル73はスピンドル駆動体75により駆動される。工具74
は、脚64乃至69により画定される範囲から離れて突出し
ている。第３の実施例のその他の部分は、第１の実施例
と同様に構成することができる。
第３の実施例においては、工作物支持体61は、工作物
とともに工具74に対して動くことができるように、ベー
ス62により支持されている通路に取着することができ
る。工作物60が直立支持体63に取着されていない場合に
も、直立支持体63に対する工作物の位置は、適時に瞬時
に、少なくとも公知の態様で固定することができる。
とともに工具74に対して動くことができるように、ベー
ス62により支持されている通路に取着することができ
る。工作物60が直立支持体63に取着されていない場合に
も、直立支持体63に対する工作物の位置は、適時に瞬時
に、少なくとも公知の態様で固定することができる。
工作物をスピンドルの上方に取着しあるいはスピンド
ルが工作物の長手方向に沿って走行することができるよ
うに第３図のような直立支持体を通路に取着するなどの
ように、スピンドルと工作物を別の態様で配設すること
ができる。
ルが工作物の長手方向に沿って走行することができるよ
うに第３図のような直立支持体を通路に取着するなどの
ように、スピンドルと工作物を別の態様で配設すること
ができる。
脚は、支持体即ちプラットホームを相対的に配置する
ために調整された（coordinated）態様で動かさなけれ
ばならない。調整された動きは、各脚に位置信号を提供
してスピンドルプラットホームをベースプラットホーム
に対して所望の位置に位置決めする従ってバイトを工作
物に対して所望の位置に位置決めするコンピュータ制御
により行なうのが好ましい。適宜の制御構成が第８およ
び９図に示されている。第８図においては、脚20乃至25
のような液圧シリンダの形態をなす脚は、ピストンの各
側のシリンダ内の液圧流体の量従ってシリンダ内のピス
トンロッドの位置を制御するサーボバルブ100により制
御される。コンピュータ101は、ライン102に出力位置指
令を発生する。この位置指令は、磁気スケール107に沿
って走行する感知ヘッド106からの信号を受ける励磁器
／復調器105とから導出するライン104のフィードバック
信号と、総和（summing）回路103において比較される。
感知ヘッド106は、ピストンロッドの位置の変更が液圧
シリンダ20bなどに対して公知の位置に固定または可動
配置される磁気スケール107に沿った感知ヘッド106の位
置の変化に反映されるように、ピストンロッド20aなど
に結合される。総和回路103は、積分ネットワーク109に
入力する位置エラー信号をライン108に発生し、積分ネ
ットワークの出力はライン110に供給される速度指令で
ある。速度指令は、励磁器／復調器105から導出するラ
イン111の速度フィードバック信号と比較され、２つの
信号は速度のエラーを表わす出力信号を生ずる総和回路
112に供給される。この速度エラー信号は、移相補償が
行なわれる補償ネットワーク113に供給され、ここで得
られる補償された信号はサーボバルブ100を制御する増
幅器114に供給される。
ために調整された（coordinated）態様で動かさなけれ
ばならない。調整された動きは、各脚に位置信号を提供
してスピンドルプラットホームをベースプラットホーム
に対して所望の位置に位置決めする従ってバイトを工作
物に対して所望の位置に位置決めするコンピュータ制御
により行なうのが好ましい。適宜の制御構成が第８およ
び９図に示されている。第８図においては、脚20乃至25
のような液圧シリンダの形態をなす脚は、ピストンの各
側のシリンダ内の液圧流体の量従ってシリンダ内のピス
トンロッドの位置を制御するサーボバルブ100により制
御される。コンピュータ101は、ライン102に出力位置指
令を発生する。この位置指令は、磁気スケール107に沿
って走行する感知ヘッド106からの信号を受ける励磁器
／復調器105とから導出するライン104のフィードバック
信号と、総和（summing）回路103において比較される。
感知ヘッド106は、ピストンロッドの位置の変更が液圧
シリンダ20bなどに対して公知の位置に固定または可動
配置される磁気スケール107に沿った感知ヘッド106の位
置の変化に反映されるように、ピストンロッド20aなど
に結合される。総和回路103は、積分ネットワーク109に
入力する位置エラー信号をライン108に発生し、積分ネ
ットワークの出力はライン110に供給される速度指令で
ある。速度指令は、励磁器／復調器105から導出するラ
イン111の速度フィードバック信号と比較され、２つの
信号は速度のエラーを表わす出力信号を生ずる総和回路
112に供給される。この速度エラー信号は、移相補償が
行なわれる補償ネットワーク113に供給され、ここで得
られる補償された信号はサーボバルブ100を制御する増
幅器114に供給される。
コンピュータから導かれる同様の制御ループを６本の
脚20乃至25のそれぞれに設けることができ、コンピュー
タ101は６本の脚のそれぞれの所望の位置に関する出力
位置指令を発生することにより、バイト工具を工作物に
対して特定の限定位置に位置決めすることができる。
脚20乃至25のそれぞれに設けることができ、コンピュー
タ101は６本の脚のそれぞれの所望の位置に関する出力
位置指令を発生することにより、バイト工具を工作物に
対して特定の限定位置に位置決めすることができる。
第９図の制御構成は、親ねじ／ナット構成体を回転す
るモータ120に関して図示されている点を除いて、第８
図と同様の態様となっている。エンコーダまたはリゾル
バ121がモータ120に接続されていて、位置フィードバッ
ク信号を励磁器／復調器122を介して提供し、この位置
信号は総和ジャンクション123においてコンピュータ61
からの位置指令と比較されて積分ネットワーク124に供
給される位置エラー信号を発生し、積分ネットワークは
モータに接続されたタコメータ126からの速度位置信号
と総和ジャンクション125において比較される速度指令
を出力する。補償ネットワーク127が、モータ駆動体に
接続された増幅器128に適宜の信号を発生するように配
設されている。この場合にも、工作機械の６本の脚のそ
れぞれに関して同様のループを設けることができる。
るモータ120に関して図示されている点を除いて、第８
図と同様の態様となっている。エンコーダまたはリゾル
バ121がモータ120に接続されていて、位置フィードバッ
ク信号を励磁器／復調器122を介して提供し、この位置
信号は総和ジャンクション123においてコンピュータ61
からの位置指令と比較されて積分ネットワーク124に供
給される位置エラー信号を発生し、積分ネットワークは
モータに接続されたタコメータ126からの速度位置信号
と総和ジャンクション125において比較される速度指令
を出力する。補償ネットワーク127が、モータ駆動体に
接続された増幅器128に適宜の信号を発生するように配
設されている。この場合にも、工作機械の６本の脚のそ
れぞれに関して同様のループを設けることができる。
第８および９図の制御構成は、閉ループ制御を採用し
ている。しかしながら、ステップモータを使用すること
により、閉ループ制御を使用する必要性をなくすことが
できる。ステップモータを使用した制御系の例が第10図
に示されている。
ている。しかしながら、ステップモータを使用すること
により、閉ループ制御を使用する必要性をなくすことが
できる。ステップモータを使用した制御系の例が第10図
に示されている。
位置信号を、各脚に直接接続されあるいは脚のアクチ
ュエータに接続されたセンサにより得ることができる。
しかしながら、別体をなす計器アームを使用してより正
確さを期することができる。かかる構成が第７図に示さ
れている。
ュエータに接続されたセンサにより得ることができる。
しかしながら、別体をなす計器アームを使用してより正
確さを期することができる。かかる構成が第７図に示さ
れている。
第７図において、第３乃至６図に示す実施例の６本の
脚を有する工作機械は、動力脚44および45とそれぞれを
連係する別体をなす計器アーム130および131を有してい
る。計器アーム130および131は、それぞれ直線状に伸縮
自在であり、下端がトラニオンジョイント132によりベ
ースプラットホーム30に、上端がトラニオンジョイント
133によりスピンドルプラットホーム31に連結されてい
る。トラニオンジョイント132と133は、動力脚44と45を
プラットホーム30および31に連結するのに使用されるジ
ョイント50および54と構造および動作が同様である。
脚を有する工作機械は、動力脚44および45とそれぞれを
連係する別体をなす計器アーム130および131を有してい
る。計器アーム130および131は、それぞれ直線状に伸縮
自在であり、下端がトラニオンジョイント132によりベ
ースプラットホーム30に、上端がトラニオンジョイント
133によりスピンドルプラットホーム31に連結されてい
る。トラニオンジョイント132と133は、動力脚44と45を
プラットホーム30および31に連結するのに使用されるジ
ョイント50および54と構造および動作が同様である。
計器アーム130と131は、プラットホームの相対的位置
を感知する目的にのみ使用される。計器アームは、磁気
スケールに沿って走行して、長さ従って位置に関する所
望のフィードバック信号を提供する感知ヘッドを備える
ことができる。別の形態の計器アームも使用することが
できる。別体をなす計器アームを使用することにより、
動力脚とこれらのジョイントに生ずる負荷による撓みが
バイトの位置のエラーに変換されないという利点が得ら
れる。一層小形で、軽量でしかも自重以外の重量を担持
しない計器アームは、動力脚と同じ力および撓みを受け
ない。
を感知する目的にのみ使用される。計器アームは、磁気
スケールに沿って走行して、長さ従って位置に関する所
望のフィードバック信号を提供する感知ヘッドを備える
ことができる。別の形態の計器アームも使用することが
できる。別体をなす計器アームを使用することにより、
動力脚とこれらのジョイントに生ずる負荷による撓みが
バイトの位置のエラーに変換されないという利点が得ら
れる。一層小形で、軽量でしかも自重以外の重量を担持
しない計器アームは、動力脚と同じ力および撓みを受け
ない。
計器アーム130と131は、各動力脚と並列に取着されて
いるように図示されているが、計器アームをこのように
取着する必要はない。計器アームは、特定の動力脚と連
係される必要はない。しかしながら、支持体またはプラ
ットホームの相対的な位置に関するはっきりした組の信
号を提供するように少なくとも６つの計器アームを備え
ることが必要である。
いるように図示されているが、計器アームをこのように
取着する必要はない。計器アームは、特定の動力脚と連
係される必要はない。しかしながら、支持体またはプラ
ットホームの相対的な位置に関するはっきりした組の信
号を提供するように少なくとも６つの計器アームを備え
ることが必要である。
第11図に示す第４実施例においては、プラットホーム
の１つが持ち上げられ、第２のプラットホームが６本の
脚にある第１のプラットホームから吊下されている。即
ち、支持構造体が、三角形に枠組された部材141により
互いに結合された３本の直立カラム140から形成されて
いる。スピンドルハウジング142が、工作物プラットホ
ーム144の方向へ下方を向くスピンドル143とともに三角
形の枠組をなす部材141に支持されている。工作物プラ
ットホーム144は、第３、４および５図の第２実施例の
脚40乃至45の構成と同様に、対をなす交差した脚として
配設された６本の伸縮自在の動力脚145乃至150に吊下さ
れている。工作物プラットホーム144は、通常の態様で
工作物（図示せず）を有するパレットを取着することが
できる。脚145乃至150は、第２実施例と同様の態様で下
端部が部材141に、上端が工作物プラットホーム144に回
動自在に連結されている。６本の脚にプラットホームを
吊下する構成によれば、動力脚がプラットホームを支持
する能力を失う原因となる大停電の場合に、作業プラッ
トホーム144はスピンドルから離れるように動くことが
できるという利点が得られる。これにより、スピンド
ル、工具、工作物どうしの衝突が起こらないので、これ
らの損傷を防止することができる。これに対して、第１
および第２の実施例に示される構成においては、動力脚
がプラットホームを支持することができなくなるような
大停電により、スピンドルが工作物または工作物支持体
を押し潰すようになることが考えられる。
の１つが持ち上げられ、第２のプラットホームが６本の
脚にある第１のプラットホームから吊下されている。即
ち、支持構造体が、三角形に枠組された部材141により
互いに結合された３本の直立カラム140から形成されて
いる。スピンドルハウジング142が、工作物プラットホ
ーム144の方向へ下方を向くスピンドル143とともに三角
形の枠組をなす部材141に支持されている。工作物プラ
ットホーム144は、第３、４および５図の第２実施例の
脚40乃至45の構成と同様に、対をなす交差した脚として
配設された６本の伸縮自在の動力脚145乃至150に吊下さ
れている。工作物プラットホーム144は、通常の態様で
工作物（図示せず）を有するパレットを取着することが
できる。脚145乃至150は、第２実施例と同様の態様で下
端部が部材141に、上端が工作物プラットホーム144に回
動自在に連結されている。６本の脚にプラットホームを
吊下する構成によれば、動力脚がプラットホームを支持
する能力を失う原因となる大停電の場合に、作業プラッ
トホーム144はスピンドルから離れるように動くことが
できるという利点が得られる。これにより、スピンド
ル、工具、工作物どうしの衝突が起こらないので、これ
らの損傷を防止することができる。これに対して、第１
および第２の実施例に示される構成においては、動力脚
がプラットホームを支持することができなくなるような
大停電により、スピンドルが工作物または工作物支持体
を押し潰すようになることが考えられる。
工作物プラットホームをスピンドルプラットホームの
下に吊下げる代わりに、工作物を、吊下されたスピンド
ルプラットホームの上方に配置することができる。この
ようにすると、チップは、工作物から自然に離れ落ちる
ことになる。
下に吊下げる代わりに、工作物を、吊下されたスピンド
ルプラットホームの上方に配置することができる。この
ようにすると、チップは、工作物から自然に離れ落ちる
ことになる。
第12図に示す第５実施例もまた、工作物プラットホー
ムを支持体から吊下している。更に、この実施例は計器
アームを備え、該計器アームは６本の各動力脚と、動力
脚および計器アームをプラットホームおよび支持体に連
結するスポーク状の系とに連係されている。
ムを支持体から吊下している。更に、この実施例は計器
アームを備え、該計器アームは６本の各動力脚と、動力
脚および計器アームをプラットホームおよび支持体に連
結するスポーク状の系とに連係されている。
即ち、第12図の第５実施例は、３本のＩビーム（図示
を簡潔にするため２本が示されている）によりベースが
結合されている３本の直立カラム155を有している。各
カラム155の頂部は、コイルばねのような振動絶縁部材
が載置されているベアリングプレート157を担持してい
る。Ｉビームの形態をなす３本の放射状に配設された支
持アーム160を有するスピンドルハウジング159が設けら
れている。支持アームの外端にはそれぞれ、各絶縁部材
158に載置されるべアリングプレート161が取着されてい
る。
を簡潔にするため２本が示されている）によりベースが
結合されている３本の直立カラム155を有している。各
カラム155の頂部は、コイルばねのような振動絶縁部材
が載置されているベアリングプレート157を担持してい
る。Ｉビームの形態をなす３本の放射状に配設された支
持アーム160を有するスピンドルハウジング159が設けら
れている。支持アームの外端にはそれぞれ、各絶縁部材
158に載置されるべアリングプレート161が取着されてい
る。
スピンドルヘッド159は、それぞれ一連をなすスポー
ク163と164が突出するリング状のプラットホーム162の
頂部に取着されている。スポーク163と163は、リングプ
ラットホームの周囲で交互する２つの長さを有し、これ
らのスポークは６本の動力脚166をプラットホーム162に
連結するユニバーサルジョイント165を取り付けてい
る。動力脚166の下端は、リング状のプラットホーム170
から放射状に突き出るスポーク168および169の端部に取
着されたユニバーサルジョイント167に連結されてい
る。スポーク163、164および168、169は、第２および第
４実施例と同様に動力脚がオーバーラップしかつ交差し
て配置されている構成に適応するように異なる長さに形
成されている。
ク163と164が突出するリング状のプラットホーム162の
頂部に取着されている。スポーク163と163は、リングプ
ラットホームの周囲で交互する２つの長さを有し、これ
らのスポークは６本の動力脚166をプラットホーム162に
連結するユニバーサルジョイント165を取り付けてい
る。動力脚166の下端は、リング状のプラットホーム170
から放射状に突き出るスポーク168および169の端部に取
着されたユニバーサルジョイント167に連結されてい
る。スポーク163、164および168、169は、第２および第
４実施例と同様に動力脚がオーバーラップしかつ交差し
て配置されている構成に適応するように異なる長さに形
成されている。
同様の構成のリングおよびスポークを使用して、６本
の計器アームの端部にユニバーサルジョイントを取着し
ている。即ち、第２のリング構造体172が、リング支持
体162の下方でスピンドル端部においてかつスピンドル1
73の周囲に配置されている。２つの異なる長さを有する
それぞれ一連の放射状に突き出るスポーク174と175が、
リング172から突出している。底部の工作物プラットホ
ーム170は、ユニバーサルジョイントを計器アーム171の
底端部に取着するようにそれぞれ一連をなすスポーク17
7および178が突き出る第２のリング176を備えている。
計器アーム171は、動力脚166と同じ態様で対をなす交差
アーム状に配設されている。
の計器アームの端部にユニバーサルジョイントを取着し
ている。即ち、第２のリング構造体172が、リング支持
体162の下方でスピンドル端部においてかつスピンドル1
73の周囲に配置されている。２つの異なる長さを有する
それぞれ一連の放射状に突き出るスポーク174と175が、
リング172から突出している。底部の工作物プラットホ
ーム170は、ユニバーサルジョイントを計器アーム171の
底端部に取着するようにそれぞれ一連をなすスポーク17
7および178が突き出る第２のリング176を備えている。
計器アーム171は、動力脚166と同じ態様で対をなす交差
アーム状に配設されている。
プラットホームから突き出るスポークを使用すること
により、動力脚と計器アームはスピンドルヘッドと工作
物支持体の中心軸線に極めて近接した位置から取り外す
ことができるので、工作物を工作物プラットホームに容
易に装填することができる。これは、第12図に示されて
いるが、第12図において、仮想線は工作機械が受け入れ
ることができる立方体の工作物を示し、かかるサイズの
工作物の挿入と取り出しとを行なうことができるよう
に、動力脚166と計器アーム171を通る開口があることが
わかる。
により、動力脚と計器アームはスピンドルヘッドと工作
物支持体の中心軸線に極めて近接した位置から取り外す
ことができるので、工作物を工作物プラットホームに容
易に装填することができる。これは、第12図に示されて
いるが、第12図において、仮想線は工作機械が受け入れ
ることができる立方体の工作物を示し、かかるサイズの
工作物の挿入と取り出しとを行なうことができるよう
に、動力脚166と計器アーム171を通る開口があることが
わかる。
リング構造体172とリング176は、構造的にはリングプ
ラットホーム162および作業プラットホーム170から独立
させることができ、計器アーム171は、動力脚166により
もたらされるプラットホームの撓みから構造的に絶縁さ
せることができる。
ラットホーム162および作業プラットホーム170から独立
させることができ、計器アーム171は、動力脚166により
もたらされるプラットホームの撓みから構造的に絶縁さ
せることができる。
第13図に示す第６実施例では、６本の脚のうちの３本
は、前記した実施例とは異なる態様で配設されている。
即ち、脚のうちの３本は、上部プラットホームを含む共
通面にあるいは共通面に近接して取着されている。第13
図に示すように、略三角形状のベース180には、各隅部
に三角形のカラムが取着されている。３本の動力脚18
2、183および184は、各カラム181の上端に近接して配置
されたユニバーサルジョイントから延びている。３本の
脚182、183および184の他端は、スピンドルヘッド186を
取着した三角形のスピンドルプラットホーム185の隅部
においてユニバーサルジョイント取着されている。残り
の３本の動力脚187、188および189は、ベース180のユニ
バーサルジョイントから三角形のスピンドルプラットホ
ーム185まで上方へ延びている。工作物プラットホーム1
90が３本の下部脚187、188および189により画定される
範囲内においてベース180に載置されている。
は、前記した実施例とは異なる態様で配設されている。
即ち、脚のうちの３本は、上部プラットホームを含む共
通面にあるいは共通面に近接して取着されている。第13
図に示すように、略三角形状のベース180には、各隅部
に三角形のカラムが取着されている。３本の動力脚18
2、183および184は、各カラム181の上端に近接して配置
されたユニバーサルジョイントから延びている。３本の
脚182、183および184の他端は、スピンドルヘッド186を
取着した三角形のスピンドルプラットホーム185の隅部
においてユニバーサルジョイント取着されている。残り
の３本の動力脚187、188および189は、ベース180のユニ
バーサルジョイントから三角形のスピンドルプラットホ
ーム185まで上方へ延びている。工作物プラットホーム1
90が３本の下部脚187、188および189により画定される
範囲内においてベース180に載置されている。
第13図の実施例は、他の実施例と同じ態様で動作し、
脚は２つのプラットホーム間を延びる限りは２つの面間
を延びる必要がないことがわかる。第13図の実施例にお
ける６本の脚は、ベース180とそのカラム181とにより示
される工作物プラットホームからスピンドルプラットホ
ーム185へ延びている。
脚は２つのプラットホーム間を延びる限りは２つの面間
を延びる必要がないことがわかる。第13図の実施例にお
ける６本の脚は、ベース180とそのカラム181とにより示
される工作物プラットホームからスピンドルプラットホ
ーム185へ延びている。
第14乃至17図は、本発明の工作機械とともに使用する
ことができるボールねじ（ball screw）駆動の動力脚を
示す。回転自在のボールねじロッド195には、参照番号1
96で全体示されている固定プラットホームヨークアセン
ブリが取着されている。ナットチューブ197がボールね
じを包囲するように配設され、ボールナット197′によ
りボールねじに作動連結されている。ナットチューブ19
7はまた、参照番号198により全体示されている可動のプ
ラットホームヨークアセンブリに連結されている。ヨー
クアセンブリ196と198は、工作機械の固定および可動プ
ラットホームに連結されている。ボールねじロッド195
は、固定ヨークアセンブリ196に連結されたブラケット2
00に取着されている液圧または電動モータにより回転さ
れる。モータは、歯付ベルト202によりボールねじロッ
ド195に連結された出力軸201を有し、ベルト202は出力
軸201とボールねじロッド195に連結されたプーリ間で作
動するようになっている。ボールねじロッド195は、固
定プラットホームヨークアセンブリ196の一部を形成す
るモータフォーク204と連係するケージに取着された一
対のスラストベアリング203に軸受けされている。ベロ
ー205が配設され、該ベローは一端がナットチューブ197
に、他端がモータフォーク204に連結されているチュー
ブ206に連結されている。
ことができるボールねじ（ball screw）駆動の動力脚を
示す。回転自在のボールねじロッド195には、参照番号1
96で全体示されている固定プラットホームヨークアセン
ブリが取着されている。ナットチューブ197がボールね
じを包囲するように配設され、ボールナット197′によ
りボールねじに作動連結されている。ナットチューブ19
7はまた、参照番号198により全体示されている可動のプ
ラットホームヨークアセンブリに連結されている。ヨー
クアセンブリ196と198は、工作機械の固定および可動プ
ラットホームに連結されている。ボールねじロッド195
は、固定ヨークアセンブリ196に連結されたブラケット2
00に取着されている液圧または電動モータにより回転さ
れる。モータは、歯付ベルト202によりボールねじロッ
ド195に連結された出力軸201を有し、ベルト202は出力
軸201とボールねじロッド195に連結されたプーリ間で作
動するようになっている。ボールねじロッド195は、固
定プラットホームヨークアセンブリ196の一部を形成す
るモータフォーク204と連係するケージに取着された一
対のスラストベアリング203に軸受けされている。ベロ
ー205が配設され、該ベローは一端がナットチューブ197
に、他端がモータフォーク204に連結されているチュー
ブ206に連結されている。
ボールねじロッド195がモータ199により回転される
と、ナット197はロッド195の回転方向により決まる方向
へロッドの長手方向に沿って移動する。これにより、ヨ
ークアセンブリ196と198との間の距離が変化し、脚の有
効長を変えることができる。
と、ナット197はロッド195の回転方向により決まる方向
へロッドの長手方向に沿って移動する。これにより、ヨ
ークアセンブリ196と198との間の距離が変化し、脚の有
効長を変えることができる。
第15乃至17図について特に説明すると、可動プラット
ホームヨークアセンブリ198は、ナットチューブ197に連
結されかつねじロッド195が通る中央開口211を有するＵ
字形フォーク210を備えている。保護チューブ212がフォ
ーク210からねじロッド195の外側に沿って延びている。
フォーク210の側部アーム213と214には、ブロック217の
対向する側面に形成された凹部に収容されるスラストベ
アリング216の内側レース（race）を保持するベアリン
グホルダ215が取着されている。ブロック217には、第16
図に示すように、中央開口220が設けられ、該開口は、
該開口の中間点からブロック217の対向端部に向けてフ
レア状に形成されている。ブロック217の残りの２つの
側面は、ベアリングリテーナ223により所定の位置に保
持されるスラストベアリング222を受けるベアリング凹
部221を有している。ベアリングリテーナ223は、可動プ
ラットホームに取り付けられた第２のフォークの離隔し
たアーム223に取着されている。このように構成するこ
とにより、２つのフォークは互いに90゜離隔して配置さ
れる。
ホームヨークアセンブリ198は、ナットチューブ197に連
結されかつねじロッド195が通る中央開口211を有するＵ
字形フォーク210を備えている。保護チューブ212がフォ
ーク210からねじロッド195の外側に沿って延びている。
フォーク210の側部アーム213と214には、ブロック217の
対向する側面に形成された凹部に収容されるスラストベ
アリング216の内側レース（race）を保持するベアリン
グホルダ215が取着されている。ブロック217には、第16
図に示すように、中央開口220が設けられ、該開口は、
該開口の中間点からブロック217の対向端部に向けてフ
レア状に形成されている。ブロック217の残りの２つの
側面は、ベアリングリテーナ223により所定の位置に保
持されるスラストベアリング222を受けるベアリング凹
部221を有している。ベアリングリテーナ223は、可動プ
ラットホームに取り付けられた第２のフォークの離隔し
たアーム223に取着されている。このように構成するこ
とにより、２つのフォークは互いに90゜離隔して配置さ
れる。
上記のように構成されているので、ヨークアセンブリ
198はベアリング222を通る軸線を中心に回転動作を行な
うことができるとともに、ベアリング216を通る軸線を
中心に回転動作を行なうことができる。開口220はフレ
ア状に形成されているので、後者の回転運動に適応する
ことができる。固定されたプラットホームヨークアセン
ブリ196の構造と動作は、可動プラットホームヨークア
センブリ198に関して上記したのと同じ態様になってい
る。
198はベアリング222を通る軸線を中心に回転動作を行な
うことができるとともに、ベアリング216を通る軸線を
中心に回転動作を行なうことができる。開口220はフレ
ア状に形成されているので、後者の回転運動に適応する
ことができる。固定されたプラットホームヨークアセン
ブリ196の構造と動作は、可動プラットホームヨークア
センブリ198に関して上記したのと同じ態様になってい
る。
ヨークアセンブリを、動力脚の端部ではなく動力脚の
長手方向に沿った位置に取着されているので、脚が動く
ときのヨークアセンブリ間の最大距離の最小距離に対す
る比を有意に大きくすることができる。
長手方向に沿った位置に取着されているので、脚が動く
ときのヨークアセンブリ間の最大距離の最小距離に対す
る比を有意に大きくすることができる。
第１の近接スイッチ225が、ボールのケージに近接し
てナットチューブ197に取着されている。第２の近接ス
イッチ226が保護チューブ212の端部に近接して取着され
ている。近接スイッチ225と226は、ボールねじロッド19
5が許容されている動きの限界に達したときに動きを停
止させるのに使用される。即ち、ボールねじロッド195
の端部が近接スイッチ226の状態を変化させるときに
は、動力脚は動きの所定の限界まで短くなっている。第
14図では、動きの短限界に近い位置にある。これに対し
て、ボールねじ195の端部が近接スイッチ225の状態を変
えるときには、動力脚は最大の所望の限界まで伸長して
いる。いずれの場合にも、近接スイッチ225と226は、モ
ータ199の連続作動に影響を及ぼす。
てナットチューブ197に取着されている。第２の近接ス
イッチ226が保護チューブ212の端部に近接して取着され
ている。近接スイッチ225と226は、ボールねじロッド19
5が許容されている動きの限界に達したときに動きを停
止させるのに使用される。即ち、ボールねじロッド195
の端部が近接スイッチ226の状態を変化させるときに
は、動力脚は動きの所定の限界まで短くなっている。第
14図では、動きの短限界に近い位置にある。これに対し
て、ボールねじ195の端部が近接スイッチ225の状態を変
えるときには、動力脚は最大の所望の限界まで伸長して
いる。いずれの場合にも、近接スイッチ225と226は、モ
ータ199の連続作動に影響を及ぼす。
本発明の工作機械とともに使用することができる計器
アームの一例が第18および19図に示されている。計器ア
ームの一端には、第１のチューブ231の端部を固定する
中実のロッド230が形成されている。チューブ231の他端
には、一対の同心をなす固定チューブ233および234のチ
ューブの周囲を摺動するスライドベアリング232が取着
されている。固定チューブ233と234はそれぞれ、計器ア
ームの反対側端部を形成するロッド235に固定されてい
る。外側の保護チューブ236もまた第２のロッド235に固
着され、第１のチューブ231を取り囲んでいる。従っ
て、第１のチューブ231は、固定チューブ233および234
と保護チューブ236とに対して入子を形成していること
がわかる。
アームの一例が第18および19図に示されている。計器ア
ームの一端には、第１のチューブ231の端部を固定する
中実のロッド230が形成されている。チューブ231の他端
には、一対の同心をなす固定チューブ233および234のチ
ューブの周囲を摺動するスライドベアリング232が取着
されている。固定チューブ233と234はそれぞれ、計器ア
ームの反対側端部を形成するロッド235に固定されてい
る。外側の保護チューブ236もまた第２のロッド235に固
着され、第１のチューブ231を取り囲んでいる。従っ
て、第１のチューブ231は、固定チューブ233および234
と保護チューブ236とに対して入子を形成していること
がわかる。
一端が計器アームの中実ロッド230に固定されたスケ
ールロッド238が配設されている。スケールロッド238の
他端は、内側固定チューブ234内で摺動するピストン239
に取着されている。読取りヘッド240がスケールロッド
を包囲するように配設され、内側および外側固定チュー
ブ233および234の自由端部に取付けられている。従っ
て、読取りヘッド240は、計器アームの固定端部235に対
して固定されており、スケールロッド238は、計器アー
ムが伸縮するときに読取りヘッド240内で長手方向へ動
くことができる。スケールロッド238と読取りヘッド240
は、公知の態様で構成し、動作させることができる。読
取りヘッドは、読取りヘッドとスケールロッドが互いに
相対的に動かされるときに動きの増分を感知し、増幅さ
れると公知の態様で使用される信号を発生して、これら
２つの部材の相対的位置および位置の変化を示す。スケ
ールロッドと読取りヘッドを備えた使用することができ
るデジタル位置決め測定装置として、ソッキ・エレクト
ロニクス・コーポレイション（Sokki Electronics Corp
oration）により製造されかつJS7シリーズのデジタル位
置決め装置として知られているものがる。
ールロッド238が配設されている。スケールロッド238の
他端は、内側固定チューブ234内で摺動するピストン239
に取着されている。読取りヘッド240がスケールロッド
を包囲するように配設され、内側および外側固定チュー
ブ233および234の自由端部に取付けられている。従っ
て、読取りヘッド240は、計器アームの固定端部235に対
して固定されており、スケールロッド238は、計器アー
ムが伸縮するときに読取りヘッド240内で長手方向へ動
くことができる。スケールロッド238と読取りヘッド240
は、公知の態様で構成し、動作させることができる。読
取りヘッドは、読取りヘッドとスケールロッドが互いに
相対的に動かされるときに動きの増分を感知し、増幅さ
れると公知の態様で使用される信号を発生して、これら
２つの部材の相対的位置および位置の変化を示す。スケ
ールロッドと読取りヘッドを備えた使用することができ
るデジタル位置決め測定装置として、ソッキ・エレクト
ロニクス・コーポレイション（Sokki Electronics Corp
oration）により製造されかつJS7シリーズのデジタル位
置決め装置として知られているものがる。
読取りヘッドとスケールロッドを操作する場合には、
スケールロッドを緊張した状態に保持することが重要で
ある。そのために、スケールロッド238の一端が取着さ
れているピストン239に作用する空気圧を導入してい
る。加圧空気は、計器アームの固定端部235の中央孔245
を介して導入されるとともに、内側チューブ233と外側
チューブ234との間の空間と内側チューブ234の取付け部
に隣接して内側チューブに形成された開口246とを介し
て読取りヘッド240へ流れる。これにより、加圧空気
が、ピストン239が配置されている内側チューブ234の中
空内部に導入される。計器アームの中実ロッド230と読
取りヘッド240との間の空間が中空内部に接続されるよ
うに、オリフィス通路247が読取りヘッド240を介して長
手方向へ延びており、計器アームの両端が互いに相対的
に動いたときに真空が上記空間に形成されないようにし
ている。内側チューブ233と外側チューブ234との間の空
間はまた、読取りヘッドを計器アームの外部と接続する
配線248を収容するのに使用される。
スケールロッドを緊張した状態に保持することが重要で
ある。そのために、スケールロッド238の一端が取着さ
れているピストン239に作用する空気圧を導入してい
る。加圧空気は、計器アームの固定端部235の中央孔245
を介して導入されるとともに、内側チューブ233と外側
チューブ234との間の空間と内側チューブ234の取付け部
に隣接して内側チューブに形成された開口246とを介し
て読取りヘッド240へ流れる。これにより、加圧空気
が、ピストン239が配置されている内側チューブ234の中
空内部に導入される。計器アームの中実ロッド230と読
取りヘッド240との間の空間が中空内部に接続されるよ
うに、オリフィス通路247が読取りヘッド240を介して長
手方向へ延びており、計器アームの両端が互いに相対的
に動いたときに真空が上記空間に形成されないようにし
ている。内側チューブ233と外側チューブ234との間の空
間はまた、読取りヘッドを計器アームの外部と接続する
配線248を収容するのに使用される。
計器アームは、ヨークアセンブリを使用して、動力脚
と同様の態様で取着するのが好ましい。動力脚の場合と
同様に、ヨークアセンブリ間の最小距離に対する最大距
離の比を大きくするために、ヨークアセンブリは、第18
図に示す位置249および250のような端部の中間に取着す
るのが好ましい。
と同様の態様で取着するのが好ましい。動力脚の場合と
同様に、ヨークアセンブリ間の最小距離に対する最大距
離の比を大きくするために、ヨークアセンブリは、第18
図に示す位置249および250のような端部の中間に取着す
るのが好ましい。
計器アームの可動端部230は、加圧空気の入口256と出
口257とを有する横方向に延びるキャスティング（casti
ng）255を備えている。入口と出口は、ボールベアリン
グ259が配置されている中央の円形軌道258に接続されて
いる。キャスティング255に導入された加圧空気によ
り、ボールベアリング259は軌道258に沿って素早く回転
する。これにより、計器アームの長手方向の軸線を中心
に計器アームの端部30まで偏心運動が行なわれる。この
偏心運動は、計器アームの入子素子が互いに円滑に摺動
することができるようにするのに有効である。同時に、
回転するボールベアリング259により生ずる振動運動
は、測定されている運動の方向と交差する方向に行なわ
れるので、かかる測定には有意な影響を及ぼすことはな
い。
口257とを有する横方向に延びるキャスティング（casti
ng）255を備えている。入口と出口は、ボールベアリン
グ259が配置されている中央の円形軌道258に接続されて
いる。キャスティング255に導入された加圧空気によ
り、ボールベアリング259は軌道258に沿って素早く回転
する。これにより、計器アームの長手方向の軸線を中心
に計器アームの端部30まで偏心運動が行なわれる。この
偏心運動は、計器アームの入子素子が互いに円滑に摺動
することができるようにするのに有効である。同時に、
回転するボールベアリング259により生ずる振動運動
は、測定されている運動の方向と交差する方向に行なわ
れるので、かかる測定には有意な影響を及ぼすことはな
い。
第20図は、レーザ干渉器を使用する計器アームの一例
を示す。この計器アームは、ポリテトラフロリド材料か
らつくるのが好ましいベアリング上で互いに摺動する同
心をなす内側チューブ260と外側チューブ261とから形成
されている。ベロー263が外側チューブ261の端部を内側
チューブ260の外側に接続して、チューブ内の空間を閉
じるとともにベアリング262を介して汚染が生ずるのを
防止している。レーザ光源からのレーザビームは、窓65
を介して計器脚の中空内部に入り、ミラー266で反射し
て干渉器267に入り、ここで２つの成分に分割される。
一方の成分は干渉器から出て、外側チューブ261の閉止
端部に取着されている逆反射器（retro−reflector）26
8までチューブの内部を進む。光は、チューブの下方で
反射し、干渉器267へ向けて戻る。光ビームの２つの成
分は干渉器内で再度組み合わされ、この組み合わされた
成分は、これらの位相に応じて積極的にあるいは消極的
に干渉し合う。逆反射器264が干渉器に対して動くとき
に、レーザ光源内の光検出器が光ビームの２つの成分間
の干渉により生ずる縞を検出する。位相は干渉器267と
逆反射器268との間の距離により決まり、従って、縞は
計器アームの長さの変化を示す。
を示す。この計器アームは、ポリテトラフロリド材料か
らつくるのが好ましいベアリング上で互いに摺動する同
心をなす内側チューブ260と外側チューブ261とから形成
されている。ベロー263が外側チューブ261の端部を内側
チューブ260の外側に接続して、チューブ内の空間を閉
じるとともにベアリング262を介して汚染が生ずるのを
防止している。レーザ光源からのレーザビームは、窓65
を介して計器脚の中空内部に入り、ミラー266で反射し
て干渉器267に入り、ここで２つの成分に分割される。
一方の成分は干渉器から出て、外側チューブ261の閉止
端部に取着されている逆反射器（retro−reflector）26
8までチューブの内部を進む。光は、チューブの下方で
反射し、干渉器267へ向けて戻る。光ビームの２つの成
分は干渉器内で再度組み合わされ、この組み合わされた
成分は、これらの位相に応じて積極的にあるいは消極的
に干渉し合う。逆反射器264が干渉器に対して動くとき
に、レーザ光源内の光検出器が光ビームの２つの成分間
の干渉により生ずる縞を検出する。位相は干渉器267と
逆反射器268との間の距離により決まり、従って、縞は
計器アームの長さの変化を示す。
干渉器267と逆反射器268との間を通過する光波の数
は、これら２つの機器間の距離だけでなく、光の速度に
よっても変わる。空気中の光の速度は、大気圧、温度お
よび湿度によって変わる。圧力と温度が最も影響を及ぼ
すので、干渉器と逆反射器との間の距離を縞の数に基づ
いて算出しようとする場合には、これらの因子を知らな
ければならない。計器アームの内部の空気は、折畳式の
袋（bladder）270に通される。計器アームが伸長する
と、空気袋にある空気を排出する。空気袋270は、アー
ム内の圧力がアームの外側の周囲雰囲気と等しくなるよ
うに常に可撓性状態にある。次に、計器アーム全てに対
して１つの圧力変換器を使用し、光ビームが通過してい
る空気の圧力を測定する。
は、これら２つの機器間の距離だけでなく、光の速度に
よっても変わる。空気中の光の速度は、大気圧、温度お
よび湿度によって変わる。圧力と温度が最も影響を及ぼ
すので、干渉器と逆反射器との間の距離を縞の数に基づ
いて算出しようとする場合には、これらの因子を知らな
ければならない。計器アームの内部の空気は、折畳式の
袋（bladder）270に通される。計器アームが伸長する
と、空気袋にある空気を排出する。空気袋270は、アー
ム内の圧力がアームの外側の周囲雰囲気と等しくなるよ
うに常に可撓性状態にある。次に、計器アーム全てに対
して１つの圧力変換器を使用し、光ビームが通過してい
る空気の圧力を測定する。
各計器アームの内部温度は局在化するので、温度測定
変換器271が各計器アームの内部温度を測定するように
なっている。湿度の影響は無視することができる。
変換器271が各計器アームの内部温度を測定するように
なっている。湿度の影響は無視することができる。
構造剛性を有する計器アームの代わりに、公知の形態
の位置変換器を使用して、プラットホーム間の距離を測
定することができる。使用することができる位置変換器
の一例として、ヒューストン・サイエンティフィック・
インターナショナル・インコーポレイテッド（Houston
Scientific International,Inc.）から入手することが
でき、1850シリーズとして知られるケーブル作動の変位
変換器が挙げられる。かかる変換器を使用する場合に
は、ケーブルはプラットホームの一方に接続され、変換
器のハウジングは他方のプラットホームに接続される。
ハウジング内のポテンショメータにより工作機械の構成
素子の特定位置においてハウジングから延びるケーブル
の長さを示す信号が得られる。
の位置変換器を使用して、プラットホーム間の距離を測
定することができる。使用することができる位置変換器
の一例として、ヒューストン・サイエンティフィック・
インターナショナル・インコーポレイテッド（Houston
Scientific International,Inc.）から入手することが
でき、1850シリーズとして知られるケーブル作動の変位
変換器が挙げられる。かかる変換器を使用する場合に
は、ケーブルはプラットホームの一方に接続され、変換
器のハウジングは他方のプラットホームに接続される。
ハウジング内のポテンショメータにより工作機械の構成
素子の特定位置においてハウジングから延びるケーブル
の長さを示す信号が得られる。
動力脚と計器アームとを使用した測定の組み合わせは
また、工作機械の構成素子の位置決めをスピードアップ
するのに使用することができる。例えば、動力脚に（第
８図に示すような）リニアスケールまたは（第９図に示
すような）回転リゾルバまたはシャフトエンコーダを設
け、プラットホーム相互間の位置決めを全体的に行なう
ことができる位置フィードバック信号を得ることができ
る。次に、連係された計器アームを、動力脚を最終所望
位置まで一層ゆっくりとした速度で動かしながら正確な
位置決めを行なうのに使用することができる。
また、工作機械の構成素子の位置決めをスピードアップ
するのに使用することができる。例えば、動力脚に（第
８図に示すような）リニアスケールまたは（第９図に示
すような）回転リゾルバまたはシャフトエンコーダを設
け、プラットホーム相互間の位置決めを全体的に行なう
ことができる位置フィードバック信号を得ることができ
る。次に、連係された計器アームを、動力脚を最終所望
位置まで一層ゆっくりとした速度で動かしながら正確な
位置決めを行なうのに使用することができる。
動力脚がプラットホームと形成する角度により、工作
機械の剛性を高めることができるとともに、工作物に対
する工具の位置決めを正確に行なうことができる。最適
の垂直および水平方向の剛性を得るためのプラットホー
ムに対する脚の最適角度は約35゜である。これにより、
各プラットホームはその直交する軸線に沿って剛性を発
揮することができる。最良の垂直方向および水平方向の
解像度を得て精度を確保するためには、公称位置におけ
るプラットホームに対する脚の最適角度は約41゜であ
る。
機械の剛性を高めることができるとともに、工作物に対
する工具の位置決めを正確に行なうことができる。最適
の垂直および水平方向の剛性を得るためのプラットホー
ムに対する脚の最適角度は約35゜である。これにより、
各プラットホームはその直交する軸線に沿って剛性を発
揮することができる。最良の垂直方向および水平方向の
解像度を得て精度を確保するためには、公称位置におけ
るプラットホームに対する脚の最適角度は約41゜であ
る。
工作機械の一般的なパートプログラムは、互いに相対
する工具先端と工作物のＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ座標に
関する指示ブロックを提供するように構成される。本発
明に係る工作機械の６本の脚は通常の直交座標とは整合
しないので、通常の座標ブロック指示を６本の脚の長さ
と関連させる方法を開発しなければならない。以下の方
法は、そのために開発されたものである。各工程は論理
シーケンスの形態に配列され、以下のように要約するこ
とができる。
する工具先端と工作物のＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ座標に
関する指示ブロックを提供するように構成される。本発
明に係る工作機械の６本の脚は通常の直交座標とは整合
しないので、通常の座標ブロック指示を６本の脚の長さ
と関連させる方法を開発しなければならない。以下の方
法は、そのために開発されたものである。各工程は論理
シーケンスの形態に配列され、以下のように要約するこ
とができる。
I.本発明の工作機械のＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ座標の初
期設定 II.6本の脚のそれぞれに関して： A.トップおよびボトムピボットベクトル座標を初期設定
する。
期設定 II.6本の脚のそれぞれに関して： A.トップおよびボトムピボットベクトル座標を初期設定
する。
B.現在の脚の長さを算出し初期設定する。
C.現在の脚の長さに関するＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃの定
位置を規定する。
位置を規定する。
III.所望の直線性と精度の動きを得るのに十分に短いサ
ブブロック時間（一般に0.02秒）を設定する。
ブブロック時間（一般に0.02秒）を設定する。
IV.各パートプログラムに関して： A.各ブロックに関して： 1.パートプログラムから、工作機械の目的座標のＸ、
Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃと送り速度を読み取る。
Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃと送り速度を読み取る。
2.送り速度とサブブロック時間を使用して、ブロック目
的に到達するのに要するサブブロックの数を計算する。
的に到達するのに要するサブブロックの数を計算する。
3.各サブブロックに関して： （ａ）６つの各座標について 1.現在の値＝前のサブブロックの終了値 2.終了（ending）値＝残っているサブブロックプラス現
在値の数で除される（目的値マイナス現在値） （ｂ）６つの座標の終了値を使用してサブブロック終了
ベクトルを構成する。
在値の数で除される（目的値マイナス現在値） （ｂ）６つの座標の終了値を使用してサブブロック終了
ベクトルを構成する。
（ｃ）各脚について： 1.トップピボットベクトルを現在のサブブロックの終了
角度まで回転させる。
角度まで回転させる。
2.サブブロック終了ベクトルを結果に加える。
3.結果からボトムピボットベクトルを減算する。
4.工程（ｃ）３の結果の座標の平方の和の平方根を求め
ることにより終了脚長さを算出する。
ることにより終了脚長さを算出する。
5.終了脚長さを最も近い積分サーボ位置指令カウントに
変換する。
変換する。
6.位置カウントをサーボ指令干渉器に送る。
7.1サブブロック時間で新たな脚長さに到達するのに必
要な脚速度を算出する。
要な脚速度を算出する。
8.脚速度を最も近い積分サーボ指令カウントに変換す
る。
る。
9.速度カウントをサーボ指令干渉器へ送る。
（ｄ）サブブロック開始指令を全ての脚サーボに同時に
送る。
送る。
B.サブブロックが残っていない場合にはブロックは完了
する。
する。
V.パートプログラムにブロックが残っていない場合には
仕事は完了する。
仕事は完了する。
本発明の工作機械の初期設定は、工作機械の分野にお
いてはグリッディング（gridding）として知られている
処理である。これにより、工具の先端と立方体工作物の
中心とが一致する定位置が画定される。
いてはグリッディング（gridding）として知られている
処理である。これにより、工具の先端と立方体工作物の
中心とが一致する定位置が画定される。
トップピボットベクトルは、特定の脚のトップピボッ
ト点に対する工具先端のベクトルである。ボトムピボッ
トベクトルは、特定の脚のボトムピボットに対する立方
体工作物の中心のベクトルである。トップピボットベク
トルは、一定の長さを維持するが、Ａ、Ｂ、Ｃ座標を介
して回転することができる。第21図は、指示されたブロ
ックベクトルを確保するために得なければならないブロ
ックベクトルと得られた脚ベクトルとの関係を示すベク
トル図である。ベクトルは、第21図では２次元だけで示
されているが、いずれも３次元であることがわかる。脚
の動作速度により輪郭の形成が行なわれるので、重要で
あるのは脚ベクトルの長さだけが重要であるのではな
く、脚の動作速度も重要である。
ト点に対する工具先端のベクトルである。ボトムピボッ
トベクトルは、特定の脚のボトムピボットに対する立方
体工作物の中心のベクトルである。トップピボットベク
トルは、一定の長さを維持するが、Ａ、Ｂ、Ｃ座標を介
して回転することができる。第21図は、指示されたブロ
ックベクトルを確保するために得なければならないブロ
ックベクトルと得られた脚ベクトルとの関係を示すベク
トル図である。ベクトルは、第21図では２次元だけで示
されているが、いずれも３次元であることがわかる。脚
の動作速度により輪郭の形成が行なわれるので、重要で
あるのは脚ベクトルの長さだけが重要であるのではな
く、脚の動作速度も重要である。
本発明を工作機械に関して説明したが、作業子を対象
物に対して接触させることが必要な機械のいずれにも適
用することができるものである。本発明はまた、従来の
バイト以外の種々の工作機械に有用である。
物に対して接触させることが必要な機械のいずれにも適
用することができるものである。本発明はまた、従来の
バイト以外の種々の工作機械に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カークハム，エドワード シー. アメリカ合衆国 53005 ウイスコンシ ン州，ブルークフイールド，ステイープ ル チエイス 1795 (72)発明者 オストバイ，ライル デイー. アメリカ合衆国 53214 ウイスコンシ ン州，ウエスト アリス，サウス 92ン ド ストリート 201 (72)発明者 コンケル，ブルース ピー. アメリカ合衆国 53150 ウイスコンシ ン州，マスケゴ，ウツドランド コート ダブリユ127 エス6927 (56)参考文献 特公 昭57−208407（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−6973（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4753596（ＵＳ，Ａ) 米国特許4576577（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開2083795（ＧＢ，Ａ) ソ連国特許発明1296401（ＳＵ，Ａ) ソ連国特許発明1224137（ＳＵ，Ａ) Ｄ．Ｓｔｅｗａｒｔ，Ａ Ｐｌａｔｆ ｏｒｍ ｗｉｔｈ Ｓｉｘ Ｄｅｇｒｅ ｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ，Ｐｒｏ ｃ．ｉｎｓｔｎ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇｒ ｓ．1965−1966，Ｖｏｌ180，ＰＴ１, Ｎｏ．15，ｐｐ371−386 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 1/00 - 1/76
Claims (12)
- 【請求項１】一対の支持体（30、31）を離隔して配設
し、工具（33）を該支持体の一方に、工作物を該支持体
の他方に配設するプラットホームと、前記支持体の一方
に第１の枢支部材（50）により、前記支持体の他方に第
２の枢支部材（54）により枢支した伸縮自在の６つの脚
部材（40−45）と、前記脚部材（40−45）を個々に操作
して脚部材のポイントの相対位置を変える操作機構（19
5、199）と、前記操作機構（195、199）を操作するコン
トローラ（101）とを備えて成る工具（33）を工作物に
対して配置する工作機械において、前記６つの脚部材
（40−45）は対をなして前記支持体の周方向に連接する
とともに該対をなす各脚部材は互いに交差しており、前
記各支持体（30、31）には該支持体の枢支部（50、54）
により該支持体上に実質的同一の面積を固定し、工具
（33）を第１の支持体（31）に、工作物を第２の支持体
（30）に取付けるようにしたことを特徴とする工作機
械。 - 【請求項２】前記一対の支持体がほぼ同一寸法であるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機械。 - 【請求項３】前記支持体（30、31）の第２の支持体（3
0）は工作機械のベースを構成し、他の支持体（31）は
６つの脚部材（40−45）により第２の支持体（30）の上
部に保持されていることを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の工作機械。 - 【請求項４】前記一方の支持体（30）は６つの脚部材
（40−45）により他の支持体（31）の下に吊下されてい
ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機
械。 - 【請求項５】前記６つの脚部材（40−45）は対をなして
配置され、各対をなす脚部材は互いに交差していること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機械。 - 【請求項６】前記各支持部（30、31）の脚の枢支部（5
0、54）が各プラットホームの６辺形の角部を画定して
いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作機
械。 - 【請求項７】前記支持体（30、31）間に、脚（40−45）
を所定の関係に保つための複数個の伸縮自在のアーム
（130、131）が設けられ、脚（40−45）の長さの変化で
もって支持体（30、31）間の関係を変えて、アーム（13
0、131）の長さを変えることを特徴とする請求の範囲第
１項に記載の工作機械。 - 【請求項８】６つのアーム（130、131）を備え、各アー
ムが各脚部に連結した請求の範囲第１項に記載の工作機
械。 - 【請求項９】前記脚部材（40−45）のポイントの位置の
変化を感知する少なくとも一つのセンサ（130、131）
と、該センサ（130、131）に反応して前記操作機構（19
5、199）を操作するコントローラ（101）を備えている
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の工作機械。 - 【請求項１０】前記第１の支持部（30）に取付けた脚の
枢支部（50）は、第１の三角形を画定する３つのポイン
トに隣接して配置され、第２の支持部（31）に取付けら
れた脚の枢支部（54）は、第２の三角形を画定する３つ
のポイントに隣接して配置され、前記２つの三角形と６
つの脚が８面体の角部を画定することを特徴とする請求
の範囲第１項に記載の工作機械。 - 【請求項１１】工具を工作物に対して位置決めする工作
機械において、 ベースから立ち上がる直立部材と、 一対の離隔して配設されたプラットホームとを備え、工
具はプラットホームの一方に配置され、工作物はプラッ
トホームの他方に対して配置され、プラットホームの一
方は前記直立部材に支持されており、更に プラットホームを連結しかつ第２のプラットホームを第
１のプラットホームから吊下する６つの伸縮自在の動力
脚を備えることを特徴とする工作機械。 - 【請求項１２】前記直立部材に対する第１のプラットホ
ームの支持体に設けられた振動減衰手段を備えることを
特徴とする請求の範囲第11項に記載の工作機械。
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