(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に固定される基台と、２本を一組として前記基台に放射状３方向に配設される３組６本のガイドと、前記６本のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイドの長手方向に移動可能な６つのスライダと、前記６つのスライダを個別に独立して駆動可能なアクチュエータと、前記６つのスライダのそれぞれに一端が一の対偶により連結された６本のロッドと、前記ロッドのそれぞれの他端を他の対偶により連結されるとともに工具を装着可能なトラベリングプレートと、を備えた工作機械であって、
一の一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結される前記他の対偶同士を結ぶ第１仮想線またはその延長線と、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結される前記他の対偶同士を結ぶ第２仮想線またはその延長線とが、前記３組６本のガイドに対応して前記ロッドにそれぞれ連結されるすべての前記他の対偶を周上に含む最大円内で交差または該円周上で接する関係にあることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、前記２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される第２の対偶と、を前記トラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内に位置させることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記基台を平面視したときの前記基台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、
前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記ｘ軸に近づくように位置し、この一組のガイドに対応する一組のロッドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に近づくように位置することを特徴とする請求項１または２記載の工作機械。
【請求項４】
前記基台を平面視したときの前記基台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、
前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に近づくように位置することを特徴とする請求項１または２記載の工作機械。
【請求項５】
前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプレートの面中心を中心とした異なる径の円周上にそれぞれ位置すること特徴とする請求項１または２記載の工作機械。
【請求項６】
前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプレートの面中心軸方向の異なる位置に設けられること特徴とする請求項１または２記載の工作機械。
【請求項７】
前記一組のガイドを構成する２本のガイドは、前記基台の面中心軸方向に互いに変位して位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラレルリンク機構を用いた工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パラレルリンク機構を用いた工作機械として、例えば本出願人に係る特開平９−１０６６８４号公報や特開平１１−１１４７７７号公報等に開示されるものがある。このような工作機械では、例えば図２７に示すように、工作物Ｗを載置するテーブル１５２を有した門型のフレーム１５０の天井に支持柱１５１を介して取り付けられたパラレルリンク機構１１０に、工具Ｔを取り付けることにより、当該工具Ｔを所望の位置に移動して工作物Ｗを加工する。
【０００３】
ここで、かかる工作機械に従来より用いられてきたパラレルリンク機構１１０の構成等を図２８および図２９を参照して説明する。
図２８に示すように、パラレルリンク機構１１０は、主に、支持柱１５１によって外部に固定される基台１１１と、工具Ｔを駆動する工具ユニットＵを載置するトラベリングプレート１１２と、基台１１１およびトラベリングプレート１１２を連結する６本のロッド１１５とから構成されている。
【０００４】
基台１１１は六角形状をなす部材であり、周囲に３つの支持部が等間隔で設けられており、この支持部にアクチュエータユニット１２０を介してロッド１１５が２本ずつ合計６本連結されている。
【０００５】
アクチュエータユニット１２０は、ガイド１２２、スライダ１２６、アクチュエータとしてのボールねじ１２４およびサーボモータ１２５Ｕ、１２５ｕ、１２５Ｖ、１２５ｖ、１２５Ｗ、１２５ｗ（以下、これら６個のモータを総称して「モータ１２５Ｕ…１２５ｗ」という。）から構成されている。このモータ１２５Ｕ…１２５ｗには、それぞれモータ位置検出用エンコーダ１３１Ｕ、１３１ｕ、１３１Ｖ、１３１ｖ、１３１Ｗ、１３１ｗ（以下、これら６個のモータ位置検出用エンコーダを総称して「エンコーダ１３１Ｕ…１３１ｗ」という。）が取り付けられている。
【０００６】
ガイド１２２は断面形状がコ型をした部材であり、それぞれのガイド１２２は基台１１１に対して所定角度（例えば４５度）に傾斜して放射状に基台１１１に固定されている。これらのガイド１２２にはその長手方向にスライダ１２６が摺動可能に支持されている。またガイド１２２には、スライダ１２６に螺合可能なボールねじ１２４が回動可能に支持されており、このボールねじ１２４の一旦側にそれぞれのスライダ１２６に対応するモータ１２５Ｕ…１２５ｗが連結されている。これにより、ボールねじ１２４に連結されるモータ１２５Ｕ…１２５ｗを駆動することにより、それぞれのボールねじ１２４を回動させ、その結果としてスライダ１２６をガイド１２２の長手方向に移動させ得るようになっている。
【０００７】
上述したスライダ１２６には、例えば２個のベアリングジョイント１１６ａ、１１６ｂを介してそれぞれロッド１１５一端側が連結される。これにより、ロッド１１５はスライダ１２６に対して３次元方向に揺動可能となっている。一方、各ロッド１１５の他端は、例えば３個のベアリングジョイント１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃを介してトラベリングプレート１１２の同一平面上に連結される。これにより、ロッド１１５はトラベリングプレート１１２に対して３次元方向に揺動可能となっている。
【０００８】
トラベリングプレート１１２は、基台１１１と同様に六角形状をなす部材であり、基台１１１よりも小型形状に形成されている。そして、その周囲には、基台１１１の支柱部に対応する位置に、ロッド１１５の他端側が２本ずつ合計６本連結されている。トラベリングプレート１１２の下部には、ドリルやエンドミル等の工具Ｔを駆動する工具ユニットＵが取り付けられている。
【０００９】
以上の構成により、図２９に示す制御装置１７０より動作指令を与えることによって、アクチュエータユニット１２０のモータ１２５Ｕ…１２５ｗを個別に駆動して６本のロッド１１５をそれぞれ独立して揺動させる。
即ち、各支持部に支持された２本一組のロッド１１５を同期して３組のロッド１１５を個別に駆動することによりトラベリングプレート１１２の位置を決定し、各支持部に固定された２本一組のロッド１１５のうちの各１本（合計３本のロッド１１５）を駆動することによりトラベリングプレート１１２の姿勢を決定することができるようになっている。つまり、トラベリングプレート１１２を６自由度制御（位置および姿勢制御）することができるので、トラベリングプレート１１２に取り付けられた工具Ｔを所望の位置および姿勢に移動し、工作物の加工を行うようになっている。
【００１０】
図２９に示すように、制御装置１７０は、ＣＰＵ１７１、メモリ１７２、インタフェイス１７３、１７４から構成されている。メモリ１７２には実加工処理を実行するためのプログラムが記憶されている。インタフェイス１７４には、加工データ等を入力するキーボード１７６、加工データや現在のパラレルリンク機構１１０の状態等を表示する画像表示装置（ＣＲＴ）１７７、加工データを記憶する外部記憶装置（例えばハードディスク）１７３が接続されている。
【００１１】
インタフェイス１７３には、上述したモータ１２５Ｕ…１２５ｗを駆動するデジタルサーボユニット１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６（以下、これら６個のデジタルサーボユニットを総称して「サーボユニット１８１…１８６」という。）が接続されている。各デジタルサーボユニット１８１…１８６は、ＣＰＵ１７１からのサーボ調整指令に基づいて、サーボ値を調整するとともに、ＣＰＵ１７１からの指令値（目標値）に基づいてモータ１２５Ｕ…１２５ｗをそれぞれ駆動し、各エンコーダ１３１Ｕ…１３１ｗからの出力によってフィードバック制御を行う。そして、モータ１２５Ｕ…１２５ｗによって駆動されるそれぞれのスライダ１２６を所望の位置にそれぞれ移動することにより、６本のロッド１１５を介して連結されるトラベリングプレート１１２を所望の位置および姿勢に制御するようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願発明者らの解析により上述したようなパラレルリンク機構１１０を用いた工作機械には、次に述べる３つの問題のあることがわかった。
【００１３】
(1) パラレルリンク機構の剛性が低下する問題
図３０および図３１に示すように、RL、SA1 、SA2 、BO1 、BO2 、BO3 、SL、SO、JO、TO、TPO1、TPO2、TPO3等のパラレルリンク機構１１０の幾何学的な寸法を表すパラメータ（以下「機構パラメータ」という）が最適に設定されたうえで、モータ１２５Ｕ…１２５ｗに対する指令値が決定されていないと、工具Ｔの先端に作用する外力に対し各パラレルリンクに大きな力がかかることになる。そのため、１つ１つの機構部品の剛性は同じであっても工具Ｔの先端から見た剛性が低下するという問題がある。
【００１４】
(2) パラレルリンク機構に生じた誤差が拡大する問題
パラレルリンク機構１１０を構成する機構部品同士等にガタツキ等があった場合には、このようなガタツキ等による誤差が工具Ｔの先端に対する位置決め精度の誤差に直結するという問題がある。また当該誤差は、キャリブレーションや指令値の補償では取り除くことは困難である一方で、図３０および図３１に示す各機構パラメータが最適に設定されていないと、当該誤差が拡大され、工具Ｔの先端の位置誤差が増大して位置決め精度をさらに低下させるという問題を招く。
【００１５】
(3) 工具の先端速度が低下する問題
パラレルリンク機構１１０を一例とするパラレルメカニズムでは、アクチュエータ軸の速度と工具Ｔの先端速度が一致しない。そのため、上述したような各機構パラメータが最適に設定されていないと、アクチュエータユニット１２０によりアクチュエータ軸が高速に動いても工具Ｔの先端では、移動速度が低速になるという問題がある。
【００１６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る工作機械を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、工具先端の速度を高め得る工作機械を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の工作機械では、
外部に固定される基台と、２本を一組として前記基台に放射状３方向に配設される３組６本のガイドと、前記６本のガイドにそれぞれ設けられ前記ガイドの長手方向に移動可能な６つのスライダと、前記６つのスライダを個別に独立して駆動可能なアクチュエータと、前記６つのスライダのそれぞれに一端が一の対偶により連結された６本のロッドと、前記ロッドのそれぞれの他端を他の対偶により連結されるとともに工具を装着可能なトラベリングプレートと、を備えた工作機械であって、
一の一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結される前記他の対偶同士を結ぶ第１仮想線またはその延長線と、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組の前記ロッドの他端に連結される前記他の対偶同士を結ぶ第２仮想線またはその延長線とが、前記３組６本のガイドに対応して前記ロッドにそれぞれ連結されるすべての前記他の対偶を周上に含む最大円内で交差または該円周上で接する関係にあることを技術的特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明では、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶同士を結ぶ第１仮想線またはその延長線と、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶同士を結ぶ第２仮想線またはその延長線とが、３組６本のガイドに対応してロッドにそれぞれ連結されるすべての他の対偶を周上に含む最大円内で交差または該円周上で接する関係にある。即ち、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶の一方が、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶の一方を超えて当該他の一組のガイド方向に位置する。
これにより、トラベリングプレートを平面視したときのトラベリングプレートの面中心から一の一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレートの面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶の一方がｙ軸に近づくため、ｙ軸と、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶と、の間隔を小さく設定することができ、また一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端に連結される他の対偶の一方が当該他の対偶の他方から離れるため、当該両対偶の間隔を大きく設定することができる。そのため、トラベリングプレートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項２の工作機械では、請求項１記載の工作機械において、前記２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、前記２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される第２の対偶と、を前記トラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内に位置させることを技術的特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明では、一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、該ロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される第２の対偶と、をトラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内に位置させる。即ち、一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される第１の対偶と、該ロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される第２の対偶と、の間隔がトラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内で拡がることにより、当該第１の対偶がこの第１の対偶側に隣り合う「第１の対偶側の他の一組のガイド」方向に位置し、当該第２の対偶がこの第２の対偶側に隣り合う「第２の対偶側の他の一組のガイド」方向に位置する。
これにより、トラベリングプレートを平面視したときのトラベリングプレートの面中心から一の一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレートの面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合、第１の対偶および第２の対偶がそれぞれｙ軸に近づくため、ｙ軸と第１の対偶との間隔、および、ｙ軸と第２の対偶との間隔をそれぞれ小さく設定することができ、また第１の対偶と第２の対偶との間隔は、トラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上２１０゜以下の角度範囲内で拡がることから、当該両対偶の間隔を大きく設定することができる。そのため、トラベリングプレートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果があり、また工具先端の速度を高め得る効果がある。
【００２１】
また、請求項３の工作機械では、請求項１または２において、
前記基台を平面視したときの前記基台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、
前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記ｘ軸に近づくように位置し、この一組のガイドに対応する一組のロッドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に近づくように位置することを技術的特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明では、基台を平面視したときの基台の面中心から一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、一組のガイドは、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置し、この一組のガイドに対応する一組のロッドは、ｘ軸を挟んで基台から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置する。
これにより、当該一組のガイドに対応する一組のロッドは、ｘ軸を挟んで基台から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置しても、この一組のガイドは、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置するので、当該一組のロッドの他端に連結される両対偶同士の間隔を大きくしながら、ガイドとｘ軸との間隔を小さく設定することができる。そのため、トラベリングプレートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果がある。
【００２３】
さらに、請求項４の工作機械では、請求項１または２において、
前記基台を平面視したときの前記基台の面中心から前記一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、前記基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、
前記一組のガイドは、前記ｘ軸を挟んで前記基台から離れるに従って前記ｘ軸に近づくように位置することを技術的特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明では、基台を平面視したときの基台の面中心から一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、基台の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、一組のガイドは、ｘ軸を挟んで基台から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置する。これにより、一組のガイドを構成する２本のガイドは、それぞれが基台から離れるに従って両者の間隔が狭くなるように設定することができる。そのため、トラベリングプレートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果がある。
【００２５】
さらにまた、請求項５の工作機械では、請求項１または２において、
前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプレートの面中心を中心とした異なる径の円周上にそれぞれ位置すること技術的特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明では一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、トラベリングプレートの面中心を中心とした異なる径の円周上にそれぞれ位置する。これにより、当該一方の対偶と他方の対偶とはトラベリングプレートの面中心を中心とした同一の円周上に位置することがないため、当該両対偶が、当該一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端側に連結される対偶と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、請求項１または２に係る工作機械の発明を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００２７】
また、請求項６の工作機械では、請求項１または２において、
前記一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、前記トラベリングプレートの面中心軸方向の異なる位置に設けられること技術的特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明では、一組のガイドに対応する２本一組のロッドのうちの一方のロッドの他端に連結される一方の対偶と、この２本一組のロッドのうちの他方のロッドの他端に連結される他方の対偶とは、トラベリングプレートの中心軸軸方向の異なる位置に設けられる。これにより、当該一方の対偶と他方の対偶とはトラベリングプレートの外周同一円上に位置することがないため、当該両対偶が、当該一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドの他端側に連結される対偶と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、請求項１または２に係る工作機械の発明を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００２９】
さらに、請求項７の工作機械では、請求項１〜６のいずれか一項において、
前記一組のガイドを構成する２本のガイドは、前記基台の面中心軸方向に互いに変位して位置することを技術的特徴とする。
【００３０】
請求項７の発明では、一組のガイドを構成する２本のガイドは、基台の中心軸軸方向に互いに変位して位置する。これにより、当該２本のガイドが交差するような位置関係にあっても互いに干渉するような事態を防止することができる。したがって、請求項１〜６のいずれか一項に係る工作機械の発明を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の工作機械の実施形態について図を参照して説明する。
まず、図１〜図６に基づいて本発明の実施形態に係る工作機械を構成するパラレルリンク機構の概念を説明する。なお、本実施形態では、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各軸のうち、主に、Ｕ軸を代表して説明するが、他のＶ軸、Ｗ軸についてもＵ軸と同様の構成を採る。
【００３２】
図１(A) 〜図１(D) は、本実施形態のパラレルリンク機構の構成を特徴づけるトラベリングプレート、ロッドやジョイント等の位置関係を第１〜第４の構成例として概念的に表したものである。本実施形態のパラレルリンク機構の基本的な構成は、既に図２８〜図３１を参照して説明した従来のパラレルリンク機構１１０の構成をベースにする。したがって、図１に示す本実施形態のパラレルリンク機構を構成するトラベリングプレートＴa,Ｔb,Ｔc 、ロッドＲaU,ＲbU,ＲcU等、ジョイントＪaU,ＪbU,ＪcU等、ガイドＧaU,ＧbU,ＧcU等の各部材は、従来のパラレルリンク機構１１０を構成するトラベリングプレート１１２、ロッド１１５、ジョイント１１７ａ、１１７ｂ、ガイド１２２にそれぞれ相当するので、これら各部材の説明は省略する。
【００３３】
一般に、従来のパラレルリンク機構１１０を代表例とする６自由度のパラレルメカニズムでは、基台１１１を中心に６本のガイド１２２、ロッド１１５等からなるリンク機構により、可動部であるトラベリングプレート１１２を支える構成を採用している（図２８参照）。そのため、基台１１１やトラベリングプレート１１２の周囲には、１２０゜間隔に放射状に２本ずつのロッド１１５が３組配置されていると考えることができる。
【００３４】
そして、このようなパラレルリンク機構の構成において、各組のロッドのトラベリングプレート側端（他端）に連結されるジョイントがトラベリングプレートの面中心を中心に１５０゜以上２１０゜以下の角度範囲で配置されるもの、つまり図１(A) および図２に示すような構成を採るものが、本実施形態のパラレルリンク機構の第１の構成例として挙げられる。
【００３５】
即ち、図１(A) および図２に示すように、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau同士を結ぶ仮想線ＬaUと、この一の一組のガイドに隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒav（ＲaW、Ｒaw）の他端に連結されるジョイントＪaV、Ｊav（ＪaW、Ｊaw）同士を結ぶ仮想線ＬaV（ＬaW）とが、３組６本のガイドに対応してロッドＲaU、Ｒau、ＲaV、Ｒav、ＲaW、Ｒaw（以下「ＲaU…Ｒaw」という）にそれぞれ連結されるジョイントＪaU、Ｊau、ＪaV、Ｊav、ＪaW、Ｊaw（以下「ＪaU…Ｊaw」といい、「’」、「”」が付くものも同様に表す）のうちの各組ごと１つ以上のジョイントＪaU…Ｊawを周上に含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa 、Ｔb 、Ｔc の外周）内で交差する関係にあるように構成されるものである。
【００３６】
例えば、図２(A) に示す構成では、ロッドＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau同士を結ぶ仮想線ＬaU、ロッドＲaV、Ｒavの他端に連結されるジョイントＪaV、Ｊav同士を結ぶ仮想線ＬaV、および、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結されるジョイントＪaW、Ｊaw同士を結ぶ仮想線ＬaWが、ジョイントＪaU…Ｊawを周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa の外周）の中心点Ｏで、それぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とする角θ11が１８０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配置する。
【００３７】
また、図２(B) に示す構成では、ロッドＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU’、Ｊau’同士を結ぶ仮想線ＬaU’、ロッドＲaV、Ｒavの他端に連結されるジョイントＪaV’、Ｊav’同士を結ぶ仮想線ＬaV’、および、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結されるジョイントＪaW’、Ｊaw’同士を結ぶ仮想線ＬaW’が、ジョイントＪaU’…Ｊaw’を周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa の外周）内で、それぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とする角（中心角）θ12が１５０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU’、Ｊau’」、「ジョイントＪaV’、Ｊav’」、「ジョイントＪaW’、Ｊaw’」を配置する。
【００３８】
さらに、図２(C) に示す構成では、ロッドＲaU、Ｒauの他端に連結されるジョイントＪaU”、Ｊau”同士を結ぶ仮想線ＬaU”、ロッドＲaV、Ｒavの他端に連結されるジョイントＪaV”、Ｊav”同士を結ぶ仮想線ＬaV”、および、ロッドＲaW、Ｒawの他端に連結されるジョイントＪaW”、Ｊaw”同士を結ぶ仮想線ＬaW”が、ジョイントＪaU”…Ｊaw”を周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa の外周）内で、それぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とする角θ13が２１０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU”、Ｊau”」、「ジョイントＪaV”、Ｊav”」、「ジョイントＪaW”、Ｊaw”」を配置する。
【００３９】
このように、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガイドに対応する２本一組の「ロッドＲaU、Ｒau」、「ロッドＲaV、Ｒav」、「ロッドＲaW、Ｒaw」のぞれぞれのトラベリングプレート側端（他端）に連結される「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を、トラベリングプレートの中心角１５０゜以上２１０゜以下の範囲でそれぞれ配置することによって、各ジョイントＪaU…Ｊawに関する機構パラメータ（TPO1、TPO2）の値を次述のように設定することができる。
【００４０】
即ち、図３１に示す従来のパラレルリンク機構１１０の機構パラメータを例に説明すると、トラベリングプレートＴa （１１２）を平面視したときのトラベリングプレートＴa （１１２）の面中心Ｏから一の一組のガイドが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレートＴa （１１２）の面中心Ｏからこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合、上述したような各ジョイントＪaU…Ｊawの配置を採ることにより、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒau（１１５）の他端に連結されるジョイントＪaU、Ｊau（１１７ａ、１１７ｂ）がｙ軸に近づく。そのため、ｙ軸とジョイントＪaU、Ｊau（１１７ａ、１１７ｂ）との間隔を小さく設定することができる。つまり、ジョイントＪaU、Ｊau（１１７ａ、１１７ｂ）からトラベリングプレートＴa （１１２）の中心までのｘ方向の距離（ＴＰオフセット）を示す機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけることができる（図３１(B) 参照）。
【００４１】
また、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒau（１１５）の他端に連結される一方のジョイントＪaU（１１７ａ、１１７ｂ）が他方のジョイントＪau（１１７ａ、１１７ｂ）から離れるため、ジョイントＪaUとジョイントＪauとの間隔を大きく設定することができる。つまり、ジョイントＪaU、Ｊau（１１７ａ、１１７ｂ）からトラベリングプレートＴa （１１２）の中心までのｙ方向の距離（ＴＰオフセット）を示す機構パラメータTPO2の値を大きくすることができる（図３１(B) 参照）。
【００４２】
このような機構パラメータTPO1、TPO2の設定によって、後述する計算機シミュレーション結果から判断できるように、トラベリングプレートＴa に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【００４３】
また、前述したパラレルリンク機構の構成において、各組のロッドのトラベリングプレート側端（他端）に連結されるジョイントがトラベリングプレートの面中心を中心に８０゜以上１５０゜以下の角度範囲で配置されるものであっても、各ジョイントＪaU…Ｊawに関する機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大きく設定することができる。そこで次は、このようなパラレルリンク機構の構成を第２の構成例として図１(B) および図３に基づいて説明する。
【００４４】
図１(B) および図３に示すように、本実施形態のパラレルリンク機構の第２の構成例は、前述した第１の構成例によるものの角度範囲を変更したものである。即ち、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガイドに対応する２本一組の「ロッドＲbU、Ｒbu」、「ロッドＲbV、Ｒbv」、「ロッドＲbW、Ｒbw」のぞれぞれのトラベリングプレート側端（他端）に連結される「ジョイントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」を、トラベリングプレートの中心角８０゜以上１５０゜以下の範囲でそれぞれ配置するものである。
【００４５】
例えば図３(A) に示す構成は、中心角θ21を１２０゜に設定した場合である。この場合では、ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU、Ｊbu同士を結ぶ仮想線ＬbU、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbV、Ｊbv同士を結ぶ仮想線ＬbV、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbW、Ｊbw同士を結ぶ仮想線ＬbWが、ジョイントＪbU、Ｊbu、ＪbV、Ｊbv、ＪbW、Ｊbw（以下「ＪbU…Ｊbw」といい、「’」、「”」が付くものも同様に表す）を周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周）周上でそれぞれ接する位置関係に、各組の「ジョイントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」を配置する。
【００４６】
つまり、一の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結される一方のジョイントＪbuと、この一の一組のガイドの反時計回り方向に隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbVと、を点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周上で一致した位置に配置し、また同ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結される他方のジョイントＪbUと、当該一の一組のガイドの時計回り方向に隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbwとを、点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周上で一致した位置に配置する。
【００４７】
また、図３(B) に示す構成では、ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU’、Ｊbu’同士を結ぶ仮想線ＬbU’、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbV’、Ｊbv’同士を結ぶ仮想線ＬbV’、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbW’、Ｊbw’同士を結ぶ仮想線ＬbW’が、ジョイントＪbU’…Ｊbw’を周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周）内で、それぞれ交差する関係、つまりトラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とする角（中心角）θ22が１５０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪbU’、Ｊbu’」、「ジョイントＪbV’、Ｊbv’」、「ジョイントＪbW’、Ｊbw’」を配置する。
【００４８】
なお、図３(C) に示す構成では、ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU”、Ｊbu”同士を結ぶ仮想線ＬbU”、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbV”、Ｊbv”同士を結ぶ仮想線ＬbV”、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbW”、Ｊbw”同士を結ぶ仮想線ＬbW”が、ジョイントＪbU”…Ｊbw”を周上にすべて含む円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周）内で、それぞれ交差する関係にはない。しかし、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とする角θ23が８０゜に設定される位置に各組の「ジョイントＪbU”、Ｊbu”」、「ジョイントＪbV”、Ｊbv”」、「ジョイントＪbW”、Ｊbw”」を配置した場合であっても、各ジョイントＪbU…Ｊbwに関する機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大きく設定することができるので、図３(A) および図３(B) に示す構成を採るものと同様の作用・効果を奏することができる。
【００４９】
このように、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各組のガイドに対応する２本一組の「ロッドＲbU、Ｒbu」、「ロッドＲbV、Ｒbv」、「ロッドＲbW、Ｒbw」のぞれぞれのトラベリングプレート側端（他端）に連結される「ジョイントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」を、トラベリングプレートの中心角８０゜以上１５０゜以下の範囲でそれぞれ配置することによって、各ジョイントＪbU…Ｊbwに関する機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大きく設定することができるので、前述した第１の構成例と同様、トラベリングプレートＴb に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【００５０】
次に、図１(C) に示す本実施形態のパラレルリンク機構の第３の構成例について説明する。
図１(C) に示すように、第３の構成例では、トラベリングプレートＴc （基台）を平面視したときのトラベリングプレートＴc （基台）の面中心Ｏから一組のガイドＧcU、Ｇcuが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレートＴc （基台）の面中心Ｏからこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、一組のガイドＧcU、Ｇcuは、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置し、この一組のガイドＧcU、Ｇcuに対応する一組のロッドＲcU、Ｒcuは、ｘ軸を挟んでトラベリングプレートＴc （基台）から離れるに従ってｘ軸に近づくように構成する。
【００５１】
これにより、一組のガイドＧcU、Ｇcuに対応する一組のロッドＲcU、Ｒcuは、ｘ軸を挟んでトラベリングプレートＴc （基台）から離れるに従ってｘ軸に近づくように位置しても、この一組のガイドＧcU、Ｇcuは、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置するので、一組のロッドＲcU、Ｒcuの他端に連結されるジョイントＪcU、Ｊcu同士の間隔を大きくしながら、ガイドＧcU、Ｇcuとｘ軸との間隔を小さく設定することができる。
【００５２】
即ち、図３１に示す従来のパラレルリンク機構１１０の機構パラメータを例に説明すると、ロッドの位置にかかわらず、一組のガイドＧcU、Ｇcu（１２２）は、ｘ軸を挟んでｘ軸に近づくように位置するので、一組のロッドＲcU、Ｒcu（１１５）の他端に連結されるジョイントＪcU、Ｊcu（１１７ａ、１１７ｂ）同士の間隔を大きくしながら、ガイドＧcU、Ｇcu（１２２）とｘ軸との間隔を小さく設定することができる。つまり、ガイドＧcU、Ｇcu（１２２）の起点から基台１１１の中心までのｙ方向の距離（ベースオフセット）を示す機構パラメータBO2 の値を小さくすることができる（図３１(A) 参照）。
【００５３】
このような機構パラメータBO2 の設定によって、後述する計算機シミュレーション結果から判断できるように、トラベリングプレートＴc に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果がある。
【００５４】
続いて、図１(D) に示す本実施形態のパラレルリンク機構の第４の構成例について説明する。
図１(D) に示すように、第４の構成例では、トラベリングプレートＴd （基台）を平面視したときのトラベリングプレートＴd （基台）の面中心から一組のガイドＧdU、Ｇduが放射状に延びる方向をｘ軸、トラベリングプレートＴd （基台）の面中心からこのｘ軸に直交する方向をｙ軸とした場合において、一組のガイドＧdU、Ｇduは、ｘ軸を挟んでトラベリングプレートＴd （基台）から離れるに従ってｘ軸に近づくように構成する。
【００５５】
これにより、一組のガイドＧdU、Ｇduを構成する２本のガイドＧdU、Ｇduは、それぞれがトラベリングプレートＴd （基台）から離れるに従って両者の間隔が狭くなるように設定することができる。
即ち、図３１に示す従来のパラレルリンク機構１１０の機構パラメータを例に説明すると、ロッドの位置にかかわらず、２本のガイドＧdU、Ｇdu（１２２）は、それぞれがトラベリングプレートＴd （基台１１１）から離れるに従って両者の間隔が狭くなるように設定することができる。つまり、ｘ−ｚ平面に対するガイドＧdu、ＧdU（１２２）の取付角度を示す機構パラメータSA2 が、一方のガイドＧduについては時計回り方向に負の角度θ41を有し、また他方のガイドＧdUについては時計回り方向に正の角度θ42を有するように設定することができる（図３１(A) 参照）。
【００５６】
このような機構パラメータSA2 の設定によって、後述する計算機シミュレーション結果から判断できるように、トラベリングプレートＴd に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果がある。
【００５７】
次に、前述したパラレルリンク機構の第１、第２の構成例について、トラベリングプレートＴa と各ジョイントＪaU…Ｊawとの具体的な構成を図４および図５に基づいて説明する。
図１(A) および図２(A) を参照して説明した第１の構成例は、トラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とする角θ11が１８０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配置したものである。したがって、各ジョイントＪaU…Ｊawに連結されるロッドＲaU…Ｒawは、それぞれ隣り合う組のロッドとの間において互いに交差する関係に位置するため相互に干渉する可能性がある。そこで、このようなロッド同士の相互干渉を防止するため、図４に示すような構成を採る。
【００５８】
例えば図４(A) に示すように、一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒauのうちの一方のロッドＲaUの他端に連結される一方のジョイントＪaUと、他方のロッドＲauの他端に連結される他方のジョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴa の外周Ｔaa、Ｔab）周上にそれぞれ位置するように、例えば、トラベリングプレートＴa の外径を軸方向位置で異なるように設定する。
【００５９】
これにより、一方のジョイントＪaUと他方のジョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面中心Ｏを中心とした同一の円周上に位置することがないため、両ジョイントＪaU、Ｊauが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒavの他端側に連結されるジョイントＪaV 、Ｊav と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、前述したパラレルリンク機構の第１の構成例を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００６０】
また例えば図４(B) に示すように、一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaU、Ｒauのうちの一方のロッドＲaUの他端に連結される一方のジョイントＪaUと、他方のロッドＲauの他端に連結される他方のジョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の面中心軸（ｚ軸）方向の異なる位置に設けられるように構成する。
【００６１】
これにより、ジョイントＪaUと他方のジョイントＪauとは、トラベリングプレートＴa の外周同一円上に位置することがないため、両ジョイントＪaU、Ｊauが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲaV、Ｒavの他端側に連結されるジョイントＪaV 、Ｊav と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、このような構成によっても、前述したパラレルリンク機構の第１の構成例を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００６２】
また、図１(B) および図３(A) を参照して説明した第２の構成例は、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とする角θ21が１２０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪaU、Ｊau」、「ジョイントＪaV、Ｊav」、「ジョイントＪaW、Ｊaw」を配置したものである。したがって、図１(B) および図３(A) に示すように、２本一組のロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結される一方のジョイントＪbuとこれに隣り合うジョイントＪbVとは、トラベリングプレートＴb の外周上で一致した位置に配置され、また同ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結される他方のジョイントＪbUとこれ隣り合うジョイントＪbwとも、トラベリングプレートＴb の外周上で一致した位置に配置される。つまり、隣り合うジョイント同士が同一円周上の同一位置に配置されることになる。そこで、このようなジョイント同士の相互干渉を防止するため、図５に示すような構成を採る。
【００６３】
例えば図５(A) に示すように、一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbU、Ｒbuのうちの一方のロッドＲbUの他端に連結される一方のジョイントＪbUと、他方のロッドＲbuの他端に連結される他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周Ｔba、Ｔbb）周上にそれぞれ位置するように、例えば、トラベリングプレートＴb の外径を軸方向位置で異なるように設定する。
【００６４】
これにより、一方のジョイントＪbUと他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とした同一の円周上に位置することがないため、両ジョイントＪbU、Ｊbuが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbV、Ｒbvの他端側に連結されるジョイントＪbV 、Ｊbv と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、前述したパラレルリンク機構の第２の構成例を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００６５】
また例えば図５(B) に示すように、一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbU、Ｒbuのうちの一方のロッドＲbUの他端に連結される一方のジョイントＪbUと、他方のロッドＲbuの他端に連結される他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心軸（ｚ軸）方向の異なる位置に設けられるように構成する。
【００６６】
これにより、ジョイントＪbUと他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の外周同一円上に位置することがないため、両ジョイントＪbU、Ｊbuが、隣り合う他の一組のガイドに対応する２本一組のロッドＲbV、Ｒbvの他端側に連結されるジョイントＪbV 、Ｊbv と、干渉し合うような事態を防止することができる。したがって、このような構成によっても、前述したパラレルリンク機構の第２の構成例を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００６７】
なお、図５(A) に示す構成では、ロッドＲbU、Ｒbuのうちの一方のロッドＲbUの他端に連結される一方のジョイントＪbUと、他方のロッドＲbuの他端に連結される他方のジョイントＪbuとは、トラベリングプレートＴb の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周Ｔba、Ｔbb）周上にそれぞれ位置するように、トラベリングプレートＴb の外径を軸方向位置で異なるように設定されている。そのため、各ジョイントＪbU…Ｊbwを周上にすべて含む円は存在しない。
【００６８】
しかし、このような場合であっても、ロッドＲbU、Ｒbuの他端に連結されるジョイントＪbU、Ｊbu同士を結ぶ仮想線ＬbUまたはその延長線ＬxU、ロッドＲbV、Ｒbvの他端に連結されるジョイントＪbV、Ｊbv同士を結ぶ仮想線ＬbVまたはその延長線ＬxV、および、ロッドＲbW、Ｒbwの他端に連結されるジョイントＪbW、Ｊbw同士を結ぶ仮想線ＬbWまたはその延長線ＬxWが、ジョイントＪbU…Ｊbwのうちの各組ごと１つ以上のジョイントＪbU、ＪbV、ＪbWを周上に含む最大円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートＴb の外周Ｔba）内で、それぞれ交差する関係に各組の「ジョイントＪbU、Ｊbu」、「ジョイントＪbV、Ｊbv」、「ジョイントＪbW、Ｊbw」を配置する。
【００６９】
したがって、このような場合であっても、図１(A) 、図１(B) 、図２および図３に示す各構成例と同様、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけることができ、また機構パラメータTPO2の値を大きくすることができるので、トラベリングプレートＴb に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構の剛性を向上させ位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【００７０】
次に、前述したパラレルリンク機構の第４の構成例について、各ガイドＧaU、Ｇau、ＧaV、Ｇav、ＧaW、Ｇaw（以下「ＧaU…Ｇaw」という）と各ロッドＲdU、Ｒdu、ＲdV、Ｒdv、ＲdW、Ｒdw（以下「ＲdU…Ｒdw」という）との具体的な構成を図６に基づいて説明する。
図１(D) を参照して説明した第４の構成例は、前述したように、一組のガイドＧdU、Ｇduが、ｘ軸を挟んでトラベリングプレートＴd （基台）から離れるに従ってｘ軸に近づくように構成したものである。したがって、各ロッドＲdU…Ｒdwに連結されるスライダＳdU、Ｓdu、ＳdV、Ｓdv、ＳdW、Ｓdw（以下「ＳdU…Ｓdw」という）を摺動可能に支持するガイドＧaU…Ｇawは、それぞれ隣り合う組のガイドとの間において互いに交差する関係に位置するため相互に干渉する可能性がある。そこで、このようなガイド同士の相互干渉を防止するため、図６に示すような構成を採る。
【００７１】
例えば図６に示すように、一組のガイドを構成する２本のガイドＧaU、Ｇauは、基台Ｂd の面中心軸（ｚ軸）方向に互いに変位した位置に設けられるように構成する。つまり、基台Ｂd に対する各ガイドＧaU…Ｇawの取付位置を基台Ｂd のｚ軸方向に異なるように設定する。
【００７２】
これにより、各ガイドＧaU…Ｇawが交差するような位置関係にあっても互いに干渉するような事態を防止することができる。したがって、前述したパラレルリンク機構の第４の構成例を比較的容易に具現化し得る効果がある。
【００７３】
次に、上述したパラレルリンク機構の第１〜第４の構成例による各概念が、パラレルリンク機構の剛性を向上させるとともに位置決め精度を高め、さらには工具先端の速度を高め得るために、極めて有効であることを裏付ける計算機シミュレーションおよびその結果を図７〜図２３に基づいて説明する。
【００７４】
本実施形態のパラレルリンク機構は、図２８〜図３１を参照して説明した従来のパラレルリンク機構１１０と同様、アクチュエータ方向の力およびロッド方向の力について、所定のシミュレーションソフトウェアにより計算機シミュレーションを行い、種々の機構パラメータに関する力の分配比率を計算することができる。そのため、ここでは次の４項目について機構パラメータを数種類変化させて計算シミュレーションを行うことにより、パラレルリンク機構の剛性等に対する影響等を評価した。
【００７５】
(1) トラベリングプレートのジョイントの取付位置
(2) ガイドの位置と角度
(3) 工具先端位置のトラベリングプレートからの突出し量
(4) ロッドの長さ
【００７６】
図７に示すように、評価する位置は、トラベリングプレートTPに装着された工具先端の可動範囲内から任意に選択したもので、黒丸（●）で示す７ポイントとした（図７(A) ）。またこの７ポイントにおける姿勢は、Ａ軸、Ｂ軸をそれぞれ＋３０゜、−３０゜傾けた場合および水平である場合の５パターンとした。なお、図７(A) 中に記載された数値の単位はmmである。図７(B) には、トラベリングプレートTPとＵ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚの各軸との関係が示されている。また図７(B) 中に示す符号ＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗは、各軸に対応するロッドＲＵ、Ｒｕ、ＲＶ、Ｒｖ、ＲＷ、Ｒｗの他端に連結されるジョイントを示すものである。
【００７７】
図８には、変化させる機構パラメータTPO1、TPO2、BO2 およびSA2 が示されている。これらの機構パラメータは、既に図３１を参照して説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、図８(A) 、図８(B) に示される数値は、各機構パラメータのデフォルト値である。また、図８(B) に中に示す符号ＧＵ、Ｇｕ、ＧＶ、Ｇｖ、ＧＷ、Ｇｗは、各軸に対応するロッドＲＵ、Ｒｕ、ＲＶ、Ｒｖ、ＲＷ、Ｒｗの一端に連結されるスライダを摺動自在に支持するガイドを示すものである。
【００７８】
(1) 各機構パラメータの値と負荷変動との関係
図９に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1を３種類の値に変化させた場合における、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗの各軸の負荷についてシミュレーションを行ったもので、図９(A) はTPO1の値をデフォルト値（１８５mm）、図９(B) はTPO1の値を１５５mm、図９(C) はTPO1の値を２１５mm、にそれぞれ設定したものである。この結果から、デフォルト値（１８５mm）における負荷の最大値は約３５００Ｎであるのに対し、TPO1の値を１５５mmに設定した場合では約２７００Ｎと負荷が減少していることがわかる。反対にTPO1の値を２１５mmに設定した場合には、約４５００Ｎに負荷が増加している。このことから、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗの各軸の負荷を小さくするためには、機構パラメータTPO1の値をできる限り小さくすることが有効であることがわかった。なお、図９の各特性図の横軸は、１番〜３５番（７ポイント×５パターン）の測定点番号を表している。また縦軸の力（Ｎ）が正である場合には重力に対抗する方向に力が働き、負である場合には正の反対方向に力が働くことを示している。
【００７９】
図１０に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1を変化させた場合における負荷比率をＵ軸について示したものである。
図１０(A) および図１０(B) は、横軸に機構パラメータTPO1の値をデフォルト値に設定したときの負荷、縦軸に機構パラメータTPO1の値を１５５mm、２１５mmに変更したときの負荷、をそれぞれとったもので、これによりそれぞれの負荷の相関が高く、どのような測定点においても比例的に負荷が増減することがわかる。なお、各プロットによる近似曲線の傾きが負荷比率を示す。例えば、図１０(A) では、TPO1の値を１５５mmに設定した場合における負荷比率が近似曲線の傾き０．７９７１として、図１０(B) では、TPO1の値を２１５mmに設定した場合における負荷比率が近似曲線の傾き１．２３４３として、それぞれ表されている。
【００８０】
図１０(C) は、機構パラメータTPO1の値を−１８５mm、−１５５mm、０mm、＋１５５mm、＋１８５mm、＋２１５mmにそれぞれ変更したときの負荷比率を表したものである。この結果から、機構パラメータTPO1の値が０（ゼロ）に近いほど負荷が小さいことがわかる。また負（−１８５mm、−１５５mm）の値では、逆に増大することもわかった。
【００８１】
図１１に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1と同様に、機構パラメータTPO2について解析したもので、図１１(A) には、機構パラメータTPO2の値を−９０mm〜０mm〜＋２００mmに変更したときの負荷比率を表したものである。この結果から、機構パラメータTPO2の値は、大きいほど負荷が小さいことがわかり、また機構パラメータTPO2の値が＋４３mmの近傍においては、負荷比率が無限大をとる双曲線になることがわかった。なお、図１１(B) は、図１１(A) の楕円内を拡大したものである。
【００８２】
図１２(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1、TPO2と同様に、機構パラメータBO2 について解析したもので、また図１２(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、同様に機構パラメータSA2 について解析したものである。
【００８３】
図１２(A) の評価結果からは、機構パラメータBO2 の値は小さくなるにつれて負荷比率が減少し、負の値をとっても減少し続けることがわかった。
また、図１２(B) の評価結果からは、機構パラメータSA2 は、ガイドの上側を狭く設定、即ち基台またはトラベリングプレートから離れるに従ってガイドの間隔を狭くするように（Ｕ軸、ｕ軸の場合にはｘ軸を挟んで基台またはトラベリングプレートから離れるに従ってｘ軸に近づくように）ガイドの取付角度を設定した方が負荷比率が小さくなることがわかった。
【００８４】
以上、図９〜図１２に示す計算機シミュレーションの結果から、トラベリングプレートTPに連結されるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗの配置は、▲１▼機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、▲２▼機構パラメータTPO2の値を可能な限り大きく設定し、▲３▼機構パラメータBO2 の値を可能な限り小さく設定し、▲４▼機構パラメータSA2 は、基台またはトラベリングプレートから離れるに従ってガイドの間隔を狭くするように設定することにより、Ｕ、ｕ、Ｖ、ｖ、Ｗ、ｗの各軸における負荷を減少させ、負荷バランスを均等に設定し得ることが判明した。つまり、このように各機構パラメータTPO1、TPO2、BO2 、SA2 を設定することによって、トラベリングプレートに装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構の剛性を高められることが確認された。
【００８５】
(2) アクチュエータ軸速度の比較
パラレルリンク機構の構成を変更することによって、工具先端に同じ速度を発生させる場合でも、アクチュエータ軸の速度として、より速い速度が必要になる場合がある。そこで、パラレルリンク機構の構成を変更した場合の工具先端速度に対するアクチュエータ軸速度を計算シミュレーションにより求め、デフォルト値を設定した機構パラメータによるアクチュエータ軸速度と比較した。
ここで、工具先端位置の速度とアクチュエータ軸速度との関係は、次の式（１）〜式（３）により表される。なお、式（２）は工具先端速度、式（３）はアクチュエータ軸速度をそれぞれ表す。また６×６ヤコビ行列（Ｊ）は順変換に用いられるものと同様である。
【００８６】
【数１】
0003926123.tif 000002
【００８７】
この関係から、ある速度を工具先端に与えたときのアクチュエータ軸速度を計算しその比を求め、これを前述した図７に示す７つのポイントおよび５パターンの姿勢において評価し、その最大値を各機構パラメータについて比較した。
なおここでは、機構パラメータの値をデフォルト値に設定した場合の最大速度で、機構パラメータの値を変更した場合の最大速度を割った値を、最大速度比と定義している。この最大速度比が小さいほど最大アクチュエータ軸速度が小さくなる。
【００８８】
図１３(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものである。この結果から、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向である並進最大速度比からは、機構パラメータTPO1の値が小さい方が低い速度で良いことがわかった。一方、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転方向である回転最大速度比からは、機構パラメータTPO1の値が１００mm付近に設定されている場合には極小値をとることがわかった。したがって、この両者の結果を合わせて評価すると、−５０mm〜＋５０mmの値を機構パラメータTPO1の値に設定するのが有効あることがわかった。なお、同図中、デフォルト値と記載されているものは、機構パラメータTPO1の値を１８５mmに設定した場合である。
【００８９】
図１３(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO2の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものである。この結果から、並進最大速度比からは、機構パラメータTPO2の値を大きく設定すると必要なアクチュエータ軸速度が若干高くなる傾向にあることがわかった。これに対し、回転最大速度比からは、機構パラメータTPO2の値を大きく設定すると、必要なアクチュエータ軸速度も高くなることがわかった。なお、同図中、デフォルト値と記載されているものは、機構パラメータTPO2の値を９０mmに設定した場合である。
【００９０】
図１４(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものである。この結果から、機構パラメータTPO2の場合と、丁度、正負逆の様相を示し、機構パラメータBO2 の値を小さく設定した方が、必要なアクチュエータ軸速度は大きくなることがわかった。但し、その寄与率は小さく、機構パラメータBO2 の変更は殆ど影響しないこともわかった。なお、同図中、デフォルト値と記載されているものは、機構パラメータBO2 の値を９０mmに設定した場合である。
【００９１】
図１４(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータSA2 の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化を表したものである。この結果から、機構パラメータSA2 の場合、その値の変化によって並進速度、回転速度のいずれにも殆ど影響しないことがわかった。したがって、機構パラメータSA2 の値は、どのような値をとっても殆ど問題にならないと考えられる。なお、同図中、デフォルト値と記載されているものは、機構パラメータSA2 の値を０mmに設定した場合である。
【００９２】
以上、図１３および図１４に示す計算機シミュレーションの結果から、トラベリングプレートTPに連結されるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗの配置は、▲１▼構パラメータTPO1の値を−５０mm〜＋５０mm、特に０（ゼロ）に近づけるように設定することにより、アクチュエータ軸の最大速度比を小さくし得ることが判明した。つまり、機構パラメータTPO1を０（ゼロ）に近づけるように設定することによって、トラベリングプレートに装着された工具先端の速度を高めることができることが確認された。
【００９３】
(3) 誤差拡大率の比較
パラレルリンク機構に存在する誤差は、工具先端の位置誤差として現れるため、極力小さいことが望ましい。ここで「パラレルリンク機構に存在する誤差」とは、例えばロッドの長さによる誤差である。一般に、動的に変化しない誤差は、機構パラメータのキャリブレーションにより取り除くことができる。また弾性変形のように位置・姿勢によって一意的に定まる変動も弾性変形補償により取り除くことができる。
しかし、例えばベアリングの摩擦等によりロッド長にヒステリシスが生じる場合には、直接、これを取り除くことは困難である一方、パラレルリンク機構に存在する誤差は工具先端の位置誤差として拡大されて現れてくる。したがって、ベアリングの摩擦等を減少させる他、このようなヒステリシスを工具先端の位置誤差として拡大させないパラレルリンク機構が求められる。
そこで、図１５に示すような誤差拡大率の計算機シミュレーション方法により、パラレルリンク機構に存在する誤差と各機構パラメータとの関係から、誤差拡大率を評価した。
【００９４】
図１５に示すように、誤差拡大率の計算機シミュレーションは、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８からなるアルゴリズムにより処理される。具体的には、ステップＳ１０による工具先端座標指令値Ｘの入力、ステップＳ１２による誤差の無いパラレルリンク機構での逆変換、ステップＳ１４によるアクチュエータ座標指令位置の算出、ステップＳ１６による誤差を含むパラレルリンク機構での順変換、ステップＳ１８による工具先端座標Ｘ’の算出である。
【００９５】
ここで、図１６に示すように、誤差を与える機構パラメータは、ベアリングの摩擦によって変動し、影響が大きいことが予想されるロッド長RLとする。なおここでは、ベアリングのアキシャル方向のロストモーションを想定し、それによってロッド長にヒステリシスが生じるものとする。また図１６には、Ｕ軸に対応するロッドＲＵ、その一端側のジョイントＫＵおよびその他端側のジョイントＪＵが図示されている。
【００９６】
誤差拡大率の比較は、パラレルリンク機構の誤差による工具先端位置誤差を、ロッド長RLに０．０１mmの誤差がある場合と、トラベリングプレート側のジョイント位置（TPO1）に誤差がある場合とについて計算機シミュレーションを行い評価した。
図１７(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1の値をデフォルト値に設定した場合に生じた工具先端位置誤差を各測定点において計算したもので、並進方向と回転方向とについて行ったものである。
また図１７(B) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1の値を０mmに設定した場合に生じた工具先端位置誤差を各測定点において計算したもので、デフォルト値のものと同様、並進方向と回転方向とについて行ったものである。
【００９７】
図１８(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO1の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合について示したもので、図１８(B) は同関係を回転方向の場合について示したものである。この結果から、並進方向においては誤差の傾向がｘ、ｙ、ｚ方向で異なっており、ｘ、ｙ方向は１５０mm付近で極小値をとることがわかり。またｚ方向は機構パラメータTPO1の値を小さく設定した方が誤差も小さくなることがわかった。
一方、回転方向では、どの方向においても機構パラメータTPO1の値を小さく設定した方が、誤差が小さくなることがわかった。したがって、この両者の結果を合わせて評価すると、機構パラメータTPO1の値を５０mm付近に設定するのが有効であることがわかった。なお、この５０mmという値は、トラベリングプレートに連結されるジョイントＪＵ等が丁度、２つづつ重なり、前述した図１(B) および図３(A) に示すような正三角形の頂点に各ジョイントが位置する関係であることがわかっている。
【００９８】
図１９(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合について示したもので、図１９(B) は図１９(A) に示す楕円部分を拡大したものである。また図２０(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータTPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を回転方向の場合について示したもので、図２０(B) は図２０(A) に示す楕円部分を拡大したものである。
これらの結果から、並進方向、回転方向、いずれの場合も、機構パラメータTPO2の値が４２mm付近に設定された場合に、計算機シミュレーションでは無限大に発散することがわかった。これは、機構パラメータTPO2の値をこのような値に設定することによって、パラレルリンク機構の可動範囲内に第２種特異点（過可動特異点）が入ってきたことを意味するもので、当該特異点においてはアクチュエータ軸を固定してもトラベリングプレートの位置が定まらないことを意味するものである。ここでは、誤差を小さくするためには、４２mm付近から離れるように、機構パラメータTPO2の値を大きく設定するか、または小さく設定することが必要になる。但し、マイナスの値に設定すると、ロッドが交差する位置関係になるので、プラス側に大きくなるように機構パラメータTPO2を設定すべきである。
【００９９】
図２１(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合について示したもので、図２１(B) は同関係を回転方向の場合について示したものである。この結果から、並進方向、回転方向ともに機構パラメータBO2 の値を大きく設定すると最大誤差も大きくなり、１９０mm付近に設定された場合に、計算機シミュレーションでは無限大に発散することがわかった。この発散も、前述の機構パラメータTPO2の場合と同様で、第２種特異点によるものである。
誤差を小さくするためには、機構パラメータBO2 の値を可能な限り小さく設定するべきである。但し、マイナスの値に設定すると、ロッドが交差する位置関係になるので、この点、注意が必要である。
【０１００】
図２１(A) に示す計算機シミュレーションによる評価結果は、機構パラメータBO2 の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を並進方向の場合について示したもので、図２１(B) は同関係を回転方向の場合について示したものである。この結果から、並進方向、回転方向ともに、機構パラメータSA2 の値を、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸についてはプラス側に、またｕ軸、ｖ軸、ｗ軸についてはマイナス側に、それぞれ大きく設定するのが有効であることがわかった。即ちガイドの上側が狭くなるように配置した方が工具先端位置誤差は小さくなることがわかった。
【０１０１】
以上、図１７〜図２２に示す計算機シミュレーションの結果から、トラベリングプレートTPに連結されるジョイントＪＵ、Ｊｕ、ＪＶ、Ｊｖ、ＪＷ、Ｊｗの配置は、▲１▼機構パラメータTPO1は、トラベリングプレートに連結されるジョイントＪＵ等が２つづつ重なり、正三角形の頂点に各ジョイントが位置する関係にジョイント位置を設定し、▲２▼機構パラメータTPO2の値を可能な限り大きく設定し、▲３▼機構パラメータBO2 の値を可能な限り小さく設定し、▲４▼機構パラメータSA2 は、基台またはトラベリングプレートから離れるに従ってガイドの間隔を狭くするように設定することにより、工具先端位置誤差を小さくできることがわかった。つまり、このように各機構パラメータTPO1、TPO2、BO2 、SA2 を設定することによって、トラベリングプレートに装着された工具先端の位置決め精度を高められることが確認された。
【０１０２】
なお、図２３に、上述した計算機シミュレーションで用いた各機構パラメータのデフォルト値の一覧表を示す。各機構パラメータの位置等は、図３０および図３１に示すものと同様である。
【０１０３】
［第１実施例］
続いて、上述したパラレルリンク機構を具現化した本実施形態に係る工作機械の第１実施例を図２４に基づいて説明する。
図２４に示すように、工作機械を構成するパラレルリンク機構２０は、前述した、図１(A) に示す第１の構成例および図１(D) に示す第４の構成例の各特徴を兼ね備えるように構成されている。
【０１０４】
ここで、図２４には、特徴となる構成部分を明確に表現するため、ガイドＧU1等と、ガイドＧU1等に摺動自在に支持されるスライダＳU1等と、一端がジョイントＫU1を介してスライダＳU1等に連結されるロッドＲU1等と、ロッドＲU1等の他端にジョイントＪU1等を介して連結されるトラベリングプレートTP１と、が図示されている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチュエータ等も備えていることに留意されたい。
【０１０５】
第１実施例のパラレルリンク機構２０では、図２４(B) 、図２４(C) に示すように、トラベリングプレートTP１の面中心Ｏを中心とする角αが１８０゜に設定される位置、に各組の「ジョイントＪU1、Ｊu1」、「ジョイントＪV1、Ｊv1」、「ジョイントＪW1、Ｊw1」を配置する点において、図１(A) に示す第１の構成を採用している。これにより前述したように、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、機構パラメータTPO2の値を大きく設定することができるので、トラベリングプレートTP１に装着された工具Ｔの先端から見たパラレルリンク機構２０の剛性を高められるとともに、パラレルリンク機構２０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。
【０１０６】
また、図２４(A) 、図２４(B) に示すように、一組のガイドＧU1、Ｇu1を構成する２本のガイドＧU1、Ｇu1は、それぞれがトラベリングプレートTP１から離れるに従って両者の間隔が狭くなるように設定され、他の組のガイドＧV1、Ｇv1を構成する２本のガイドＧV1、Ｇv1やガイドＧW1、Ｇw1を構成する２本のガイドＧW1、Ｇw1も同様に両者の間隔が狭くなるように設定されている点において、図１(D) に示す第４の構成を採用している。これにより、前述したように、各ガイドＧU1、Ｇu1等の上側ほど間隔が狭くなるように機構パラメータSA2 が設定されるので、トラベリングプレートTP１に装着された工具Ｔの先端から見たパラレルリンク機構２０の剛性を高められるとともに、パラレルリンク機構２０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。
【０１０７】
さらに、図２４(B) に示すように、例えば、一組のガイドＧU1、Ｇu1に対応する２本一組のロッドＲU1、Ｒu1のうちの一方のロッドＲU1の他端に連結される一方のジョイントＪU1と、他方のロッドＲu1の他端に連結される他方のジョイントＪu1とが、トラベリングプレートTP１の面中心Ｏを中心とした異なる径の円（点Ｏを中心とするトラベリングプレートTP１の外周TP1a、TP1b）周上にそれぞれ位置するように配置されている点において、図４(A) に示す構成も採用している。これにより、前述したように、一方のジョイントＪU1と他方のジョイントＪu1とは、トラベリングプレートTP１の面中心Ｏを中心とした同一の円周TP1aまたはTP1b上に位置することがないため、両ジョイントＪU1、Ｊu1が、隣り合う他の一組のガイドＧV1、Ｇv1に対応する２本一組のロッドＲV1、Ｒv1の他端側に連結されるジョイントＪV1、Ｊv1と、干渉し合うような事態を防止することができる。
【０１０８】
また、図２４(A) に示すように、一組のガイドＧU1、Ｇu1を構成する２本のガイドＧU1、Ｇu1は、図示しない基台の面中心軸（ｚ軸）方向に互いに変位した位置に配置されている点において、図６に示す構成も採用している。これにより前述したように、各ガイドＧU1、Ｇu1等が交差するような位置関係にあっても互いに干渉するような事態を防止することができる。
【０１０９】
なお、図２４(C) に示すように、このパラレルリンク機構２０を構成するトラベリングプレートTP１は、従来の６角形状のもの（図２８参照）とは異なり、面中心Ｏを中心とした異なる径の円TP1a、TP1bのそれぞれの周上に各ジョイントが３つづつ取付可能な形状に形成されている。即ち、ジョイントＪU1、ＪV1、ＪW1は大径の円TP1aの周上に１２０゜間隔で位置するように配置されており、これらのジョイントＪU1、ＪV1、ＪW1の間に位置するように、ジョイントＪu1、Ｊv1、Ｊw1は小径の円TP1bの周上に１２０゜間隔で配置されている。
【０１１０】
これにより、例えば、Ｕ軸のジョイントU1とｕ軸のジョイントＪu1とを結ぶ仮想線は、中心角αが１８０゜になるように設定されているため、中心点Ｏを通過する線になる。つまり、図４(B) に示すように、トラベリングプレートTP１の軸方向に異なった位置に、例えばジョイントＪU1、Ｊu1を取り付ける必要がない。そのため、トラベリングプレートTP１を軸方向に延ばす必要がないため、トラベリングプレートTP１の重量増加を防止することができる。
【０１１１】
以上から、図２４に示すパラレルリンク機構２０により工作機械を構成すると、パラレルリンク機構２０の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果がある。また、工具Ｔの先端速度を高め得る効果がある。
【０１１２】
［第２実施例］
また、本実施形態に係る工作機械の第２実施例を図２５に基づいて説明する。
図２５に示すように、工作機械を構成するパラレルリンク機構３０は、前述した、図１(B) に示す第２の構成例および図１(D) に示す第４の構成例の各特徴を兼ね備えるように構成されている。
【０１１３】
ここで、図２５には、特徴となる構成部分を明確に表現するため、ガイドＧU2等と、ガイドＧU2等に摺動自在に支持されるスライダＳU2等と、一端がジョイントＫU2を介してスライダＳU2等に連結されるロッドＲU2等と、ロッドＲU2等の他端にジョイントＪU2等を介して連結されるトラベリングプレートTP２と、が図示されている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチュエータ等も備えていることに留意されたい。
【０１１４】
第２実施例のパラレルリンク機構３０では、図２５に示すように、前述した第１実施例のパラレルリンク機構２０の中心角βを１２０゜に設定したところが異なるものである。そのため、図１(B) および図３(A) を参照して説明したように、トラベリングプレートTP２の外周上で、各組の「ジョイントＪU2、Ｊu2」、「ジョイントＪV2、Ｊv2」、「ジョイントＪW2、Ｊw2」がそれぞれ接する位置関係に配置されている。したがって、図２５(A) に示すように、このパラレルリンク機構３０を構成するトラベリングプレートTP２は、円周上一致した位置に例えばジョイントＪU2とジョイントＪv2とを配置する必要があるため、軸方向に延び円柱形状を有するように構成されている。
【０１１５】
このように第２実施例のパラレルリンク機構３０では、中心角βを１２０゜に設定していることから、トラベリングプレートTP２に取り付けられる各ジョイントが正三角形状に配置される。これにより、前述したように、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大きく設定することができるので、前述した第１実施例と同様、トラベリングプレートTP２に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構３０の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構３０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構３０の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【０１１６】
［第３実施例］
さらに本実施形態に係る工作機械の第３実施例を図２６に基づいて説明する。
図２６に示すように、工作機械を構成するパラレルリンク機構４０は、前述した、図１(D) に示す第４の構成例を中心に、図１(B) に示す第２の構成例に近づけた特徴を兼ね備えるように構成されている。
【０１１７】
ここで、図２６には、特徴となる構成部分を明確に表現するため、ガイドＧU3等と、ガイドＧU3等に摺動自在に支持されるスライダＳU3等と、一端がジョイントＫU3を介してスライダＳU3等に連結されるロッドＲU3等と、ロッドＲU3等の他端にジョイントＪU3等を介して連結されるトラベリングプレートTP２と、が図示されている。しかし図２８に示すパラレルリンク機構１１０と同様、他に図示されていない支持柱、基台、アクチュエータ等も備えていることに留意されたい。
【０１１８】
第３実施例のパラレルリンク機構４０では、図２６に示すように、前述した第２実施例のパラレルリンク機構３０の中心角β（１２０゜）に近づくように、ジョイントＪU3等を配置した構成を採っている。そのため、第２実施例のパラレルリンク機構３０で設定できた機構パラメータTPO1、TPO2をそのまま定することはできないが、トラベリングプレートTP３の構成が、図２８に示すトラベリングプレート１１２に最も近くなるため、従来のパラレルリンク機構１１０の構成に基づいてより簡便に現実し得る点に特徴がある。
【０１１９】
したがって、第３実施例のパラレルリンク機構４０によると、より現実的な構成において、機構パラメータTPO1の値を０（ゼロ）に近づけ、TPO2の値を大きく設定することができるので、前述した第１実施例、第２実施例と同様、トラベリングプレートTP３に装着された工具の先端から見たパラレルリンク機構４０の剛性を高めることができるとともに、パラレルリンク機構４０に生じた誤差の拡大を抑制することができる。またアクチュエータ軸速度を小さくすることもできる。したがって、パラレルリンク機構４０の剛性を向上させ、位置決め精度を高め得る効果があり、工具先端の速度を高め得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械のパラレルリンク機構の構成を示す概念図で、図１(A) は第１の構成例、図１(B) は第２の構成例、図１(C) は第３の構成例、図１(D) は第４の構成例、をそれぞれ示すものである。
【図２】図１(A) に示す第１の構成例を詳細に示す概念図で、図２(A) は中心角１８０゜、図２(B) は中心角１５０゜、図２(C) は中心角２１０゜、で各ジョイントをそれぞれ配置したものである。
【図３】図１(B) に示す第２の構成例を詳細に示す概念図で、図３(A) は中心角１２０゜、図３(B) は中心角８０゜、図３(C) は中心角１５０゜、で各ジョイントをそれぞれ配置したものである。
【図４】図１(A) に示す第１の構成例の一具体例を示す説明図で、図４(A) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレートの異なる円周上に配置し構成したもの、図４(B) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレートの中心軸軸方向の異なる位置に配置し構成したものである。
【図５】図１(B) に示す第２の構成例の一具体例を示す説明図で、図５(A) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレートの異なる円周上に配置し構成したもの、図５(B) は各軸の２つのジョイントをトラベリングプレートの中心軸軸方向の異なる位置に配置し構成したものである。
【図６】本実施形態の工作機械の構成例のうち、各軸の２つのガイドをＺ軸方向にずらして配置したものを斜視図的に表した説明図である。
【図７】計算機シミュレーションにより評価したポイントを表す説明図で、図７(A) は評価した７ポイントを示すもの、図７(B) はトラベリングプレートと各ロッドの軸（ｕ、Ｕ、ｖ、Ｖ、ｗ、Ｗ）およびｘ軸、ｙ軸との関係を示すものである。
【図８】計算機シミュレーションによる評価のために変化させた機構パラメータ（TPO1、TPO2、SA2 、BO2 ）を示す説明図である。
【図９】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO1を変更したときの各軸の負荷変動（図９(A) 、図９(B) 、図９(C) ）を示すものである。
【図１０】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO1を変更したときの各軸の負荷（図１０(A) 、図１０(B) ）およびTPO1の値と負荷比率との関係（図１０(C) ）を示すものである。
【図１１】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO2を変更したときのTPO2の値と負荷比率との関係を示すもので（図１１(A) ）、図１１(B) は図１１(A) の楕円内拡大図である。
【図１２】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、BO2 を変更したときのBO2 の値と負荷比率との関係（図１２(A) ）、および、SA2 を変更したときのSA2 の値と負荷比率との関係（図１２(B) ）を示すものである。
【図１３】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、図１３(A) はTPO1の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化、図１３(B) はTPO2の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化、をそれぞれ示すものである。
【図１４】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、図１４(A) はBO2 の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比、図１４(B) はSA2 の値に対するアクチュエータ軸の最大速度比の変化、をそれぞれ示すものである。
【図１５】計算機シミュレーションによる誤差拡大率の演算アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１６】計算機シミュレーションによる誤差拡大率の評価の対象となる機構パラメータを示す説明図である。
【図１７】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、ロッド長に１０μｍの誤差がある場合の工具先端位置誤差を示すものである。
【図１８】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO1の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を示すもので、図１８(A) は並進方向の場合、図１８(B) は回転方向の場合、をそれぞれ示すものである。
【図１９】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を示すもので、図１９(A) は並進方向の場合を示すもので、図１９(B) は図１９(A) に示す楕円部分を拡大したものである。
【図２０】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、TPO2の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を示すもので、図２０(A) は回転方向の場合を示すもので、図２０(B) は図２１(A) に示す楕円部分を拡大したものである。
【図２１】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、BO2 の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を示すもので、図２１(A) は並進方向の場合、図２１(B) は回転方向の場合である。
【図２２】計算機シミュレーションによる評価結果を示す特性図で、SA2 の値に対する工具先端位置の最大誤差との関係を示すもので、図２２(A) は並進方向の場合、図２２(B) は回転方向の場合、をそれぞれ示すものである。
【図２３】計算機シミュレーションに用いた各機構パラメータのデフォルト値の一覧表を示す説明図である。
【図２４】本実施形態の工作機械に係る第１実施例を示す説明図で、図２４(A) は斜視図、図２４(B) はＺ軸方向から見た平面図、図２４(C) はトラベリングプレート部分の拡大図である。
【図２５】本実施形態の工作機械に係る第２実施例を示す説明図で、図２５(A) は斜視図、図２５(B) はＺ軸方向から見た平面図である。
【図２６】本実施形態の工作機械に係る第３実施例を示す説明図で、図２６(A) は斜視図、図２６(B) はＺ軸方向から見た平面図である。
【図２７】従来の工作機械の機械的構成概要を示す斜視図である。
【図２８】図２７に示すパラレルリンク機構の機械的構成概要を示す斜視図である。
【図２９】図２７に示すパラレルリンク機構を制御する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】従来の工作機械の各機構パラメータ（TPO3、BO3 等）を示す説明図である。
【図３１】従来の工作機械の各機構パラメータ（TPO1、TPO2、BO2 、SA2 ）を示す説明図である。
【符号の説明】
２０、３０、４０                      パラレルリンク機構
ＧU1…Ｇw1、ＧU2…Ｇw2、ＧU3…Ｇw3    ガイド
ＳU1…Ｓw1、ＳU2…Ｓw2、ＳU3…Ｓw3    スライダ
ＲU1…Ｒw1、ＲU2…Ｒw2、ＲU3…Ｒw3    ロッド
ＫU1…Ｋw1、ＫU2…Ｋw2、ＫU3…Ｋw3    ジョイント（一の対偶）
ＪU1…Ｊw1、ＪU2…Ｊw2、ＪU3…Ｊw3    ジョイント（他の対偶）
TP１、TP２、TP３                      トラベリングプレート
Ｔ                                    工具
１１１                                基台
１２０                                アクチュエータユニット
１２４                                ボールねじ（アクチュエータ）
１２５Ｕ…１２５ｗ                    モータ（アクチュエータ）
ＬaU、ＬaU’ＬaU”                    仮想線（第１仮想線、第２仮想線）
ＬaV、ＬaV’、ＬaV”                  仮想線（第１仮想線、第２仮想線）
ＬaW、ＬaW’、ＬaW”                  仮想線（第１仮想線、第２仮想線）
ＬxU、ＬxV、ＬxW                      延長線
Ｏ                                    面中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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