(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの１平面に、１基準線に平行に間隔Δ１、Δ２、Δ３で第１、第２および第３直線を想定する工程と、揺動する第１および第２駆動リンクの連結先端で支持される加工具の移動平面に対して平行に前記１平面を設定する工程と、加工具の初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの初期長さを記憶する工程と、前記１平面に想定された基準線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの基準変化量ｅ、ｐを検出する工程と、前記１平面に想定された第１直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第１変化量ｆ、ｑを検出する工程と、前記１平面に想定された第２直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第２変化量ｇ、ｒを検出する工程と、前記１平面に想定された第３直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第３変化量ｈ、ｓを検出する工程と、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３および８つの変化量ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓに基づいて、前記初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの実測長さＬ、Ｒを算出する工程と、算出された実測長さＬ、Ｒを記憶する工程とを備えることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３のうち少なくとも１つはゼロであることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記１平面には、前記基準線、第１、第２および第３直線上で前記加工具が位置決めされる基準位置、第１、第２および第３移動位置が特定されることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の工作機の初期位置決定方法において、第１駆動リンクの基準変化量ｅに対する第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈの差分値Ａ１、Ａ２、Ａ３を算出する工程と、第２駆動リンクの基準変化量ｐに対する第１、第２および第３変化量ｑ、ｒ、ｓの差分値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を算出する工程と、第１駆動リンクの基準変化量ｅの平方値に対する第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈの各平方値の差分値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を算出する工程と、第２駆動リンクの基準変化量ｐの平方値に対する第１、第２および第３変化量ｑ、ｒ、ｓの各平方値の差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を算出する工程と、前記第１駆動リンクの実測長さＬを算出するにあたって、
【数１】
0003847982.tif 000028
ただし、
【数２】
0003847982.tif 000029
および
【数３】
0003847982.tif 000030
が用いられることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記第２駆動リンクの実測長さＲを算出するにあたって、
【数４】
0003847982.tif 000031
ただし、
【数５】
0003847982.tif 000032
が用いられることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３および８つの変化量ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓに基づいて、前記第１および第２駆動リンクの支点同士の間隔Ｈを算出する工程と、算出された間隔Ｈを記憶する工程とをさらに備えることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記支点同士の間隔Ｈを算出するにあたって、
【数６】
0003847982.tif 000033
ただし、
【数７】
0003847982.tif 000034
が用いられることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の工作機の初期位置決定方法において、原点で前記第１駆動リンクの支点を特定し、ｘ座標軸上で前記第２駆動リンクの支点を特定するｘｙ座標系を前記加工具の移動平面に設定することを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記初期位置を原点に設定するマシン座標系が特定されることを特徴とする工作機の初期位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１平面内で揺動する伸縮自在な第１および第２駆動リンクの連結先端で加工具を支持し、第１および第２駆動リンクの長さを変化させることによって１平面内で加工具を移動させることができる工作機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＮＣ工作機を用いてワークに孔を開ける場合には、ワークの加工位置に加工具の中心軸が位置決めされ、回転するドリルといった加工具は中心軸に沿って前進させられる。このとき、加工具の位置決めは、ｘ軸方向に延びる第１ガイドと、ｙ軸方向に延びる第２ガイドとを備える駆動機構によって実現される。駆動機構は、指定されたｘ軸方向移動量で第１ガイドに沿って加工具を移動させるとともに、指定されたｙ軸方向移動量で第２ガイドに沿って加工具を移動させる。
【０００３】
ｘ軸方向移動量およびｙ軸方向移動量はコントローラで算出される。コントローラでは、互いに直交する第１および第２ガイドによって構築されるｘｙ座標系が特定される。コントローラは、ｘｙ座標系上で加工具の初期位置および加工位置を特定する。初期位置のｘ座標値と加工位置のｘ座標値との差分量がｘ軸方向移動量に相当し、初期位置のｙ座標値と加工位置のｙ座標値との差分量がｙ軸方向移動量に相当する。コントローラは、初期位置と加工位置との間でｘ座標差分値およびｙ座標差分値を算出すればよいのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らによって提案される新たな工作機では、１平面内で揺動する第１および第２駆動リンクの連結先端に加工具が支持される。第１および第２駆動リンクを伸縮させることによって１平面内で加工具を移動させることができる。こうした工作機では、加工具を位置決めするにあたって第１および第２駆動リンクの伸縮量が算出されなければならない。こうした伸縮量は、ｘ座標値およびｙ座標値の差分計算では算出されることはできない。
【０００５】
こうした工作機で第１および第２駆動リンクの伸縮量を算出するにあたって、コントローラは、加工具の移動平面を規定するｘｙ座標系に対して、第１および第２駆動リンクを２辺に含む三角形を投影する。このｘｙ座標系で、第１駆動リンクを斜辺に含む直角三角形と、第２駆動リンクを斜辺に含む直角三角形とに三平方の定理を適用すれば、加工位置のｘ座標値およびｙ座標値に基づいて伸縮量が算出されることができるのである。しかしながら、こうして伸縮量を算出するには、その加工位置を確立する第１および第２駆動リンクの長さや、第１および第２駆動リンクの支点同士の間隔が正確に知られていなければならない。第１および第２駆動リンクの長さや支点同士の間隔が正確でなければ、算出された伸縮量で第１および第２駆動リンクを伸縮させても、正確な加工位置に加工具を位置決めすることはできない。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、２つの駆動リンクを用いた工作機で加工具の位置を正確に設定する際に役立つ工作機の初期位置決定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、ワークの１平面に、１基準線に平行に間隔Δ１、Δ２、Δ３で第１、第２および第３直線を想定する工程と、揺動する第１および第２駆動リンクの連結先端で支持される加工具の移動平面に対して平行に前記１平面を設定する工程と、加工具の初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの初期長さを記憶する工程と、前記１平面に想定された基準線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの基準変化量ｅ、ｐを検出する工程と、前記１平面に想定された第１直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第１変化量ｆ、ｑを検出する工程と、前記１平面に想定された第２直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第２変化量ｇ、ｒを検出する工程と、前記１平面に想定された第３直線に加工具を位置決めし、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの長さの第３変化量ｈ、ｓを検出する工程と、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３および８つの変化量ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓに基づいて、前記初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの実測長さＬ、Ｒを算出する工程と、算出された実測長さＬ、Ｒを記憶する工程とを備えることを特徴とする工作機の初期位置決定方法が提供される。
【０００８】
２つの駆動リンクを用いた工作機では、加工具の移動平面に設定されるｘｙ座標系で加工位置を特定することができる。こうしたｘｙ座標系では、第１駆動リンクを斜辺に含む直角三角形や、第２駆動リンクを斜辺に含む直角三角形に基づいて、加工位置を確立する第１および第２駆動リンクの長さが特定される。ｘｙ座標系で、第１および第２駆動リンクの支点の位置や加工位置が特定されれば、第１および第２駆動リンクの長さが特定されることができる。
【０００９】
ｘｙ座標系で、加工位置を頂点に、第１および第２駆動リンクを２辺に含む三角形が特定されれば、第１および第２駆動リンクの支点の位置を特定することができる。こうした三角形は、加工位置を確立する第１および第２駆動リンクの長さや、第１および第２駆動リンクの支点同士の間隔によって特定されることができる。しかも、初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの初期長さが算出されれば、初期長さに対する第１および第２駆動リンクの伸縮量を設定するだけで、初期位置を基準に加工具を位置決めすることができる。
【００１０】
本発明に係る初期位置決定方法によれば、初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの初期長さが正確に測定されることができる。したがって、こうして正確に測定された初期長さを用いれば、精度よく加工具を加工位置に位置決めすることができる。
【００１１】
こうした初期位置決定方法は、第１駆動リンクの基準変化量ｅに対する第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈの差分値Ａ１、Ａ２、Ａ３を算出する工程と、第２駆動リンクの基準変化量ｐに対する第１、第２および第３変化量ｑ、ｒ、ｓの差分値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を算出する工程と、第１駆動リンクの基準変化量ｅの平方値に対する第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈの各平方値の差分値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を算出する工程と、第２駆動リンクの基準変化量ｐの平方値に対する第１、第２および第３変化量ｑ、ｒ、ｓの各平方値の差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を算出する工程とを備えることができる。こうして差分値Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３が算出されれば、前記第１駆動リンクの実測長さＬを算出するにあたって、工作機の初期位置決定方法は、
【数８】
0003847982.tif 000002
を用いることができる。ただし、ここでは、
【数９】
0003847982.tif 000003
および
【数１０】
0003847982.tif 000004
が成立する。
【００１２】
また、前記第２駆動リンクの実測長さＲを算出するにあたって、工作機の初期位置決定方法は、同様に、
【数１１】
0003847982.tif 000005
を用いることができる。ただし、ここでは、
【数１２】
0003847982.tif 000006
および
【数１３】
0003847982.tif 000007
が成立する。
【００１３】
工作機の初期位置決定方法は、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３および８つの変化量ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓに基づいて、前記第１および第２駆動リンクの支点同士の間隔Ｈを算出する工程と、算出された間隔Ｈを記憶する工程とをさらに備えてもよい。このように、初期位置を確立する第１および第２駆動リンクの初期長さに加えて第１および第２駆動リンクの支点同士の間隔が正確に測定されれば、一層精度よく加工具を加工位置に位置決めすることができる。
【００１４】
ここで、前記支点同士の間隔Ｈを算出するにあたって、工作機の初期位置決定方法は、同様に、
【数１４】
0003847982.tif 000008
を用いることができる。ただし、ここでは、
【数１５】
0003847982.tif 000009
および
【数１６】
0003847982.tif 000010
が成立する。
【００１５】
前記ｘｙ座標系は、原点で前記第１駆動リンクの支点を特定し、ｘ座標軸上で前記第２駆動リンクの支点を特定することが望ましい。こうしてｘｙ座標系が設定されれば、加工位置のｘ座標値およびｙ座標値を用いて簡単に第１および第２駆動リンクの伸縮量を決定することができる。
【００１６】
また、前記ｘｙ座標系では、前記初期位置を原点に設定するマシン座標系が特定されてもよい。こうしたマシン座標系では、初期位置を基準に加工位置のｘ座標値およびｙ座標値を特定することができる。
【００１７】
以上のような工作機の初期位置決定方法では、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３のうち少なくとも１つはゼロであってもよい。例えば第１、第２および第３直線のいずれかを基準線に重ね合わせれば、前述の算出工程が簡略化されることができる。第１および第２駆動リンクの実測長さＬ、Ｒや支点同士の間隔Ｈを算出するにあたって使用される計算式で分母がゼロにならなければ、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３をゼロに設定することができるのである。
【００１８】
さらに、以上のような初期位置決定方法では、前記１平面に、前記基準線、第１、第２および第３直線上で前記加工具が位置決めされる基準位置、第１、第２および第３移動位置が特定されてもよい。ワーク上では、前記間隔Δ１、Δ２、Δ３が明らかであればよく、前記１平面に基準線や第１、第２および第３直線を実際に描く代わりに、それらの直線上で特定される基準位置、第１、第２および第３移動位置が描かれていれば、加工具を位置決めするにあたって支障はない。
【００１９】
なお、前記加工具には、中心軸回りで回転するドリルやエンドミルといった工具のほか、レーザビームの照射源やウォータージェットの発射源などが含まれることができる。後者の場合には、レーザビームやウォータージェットの進行方向が加工具の中心軸に一致されていればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明が適用される工作機１０を示す。この工作機１０は、ワークが設置される加工テーブル１１と、工具が装着されるスピンドル１２とを備える。スピンドル１２は、加工テーブル１１のワーク設置面１１ａに平行な回転軸１３回りで工具を回転させる。この工作機１０では、ワーク設置面１１ａに直交する１平面と工具の回転軸１３との間で面直関係が維持される。ワーク設置面１１ａにワークが設置されると、ワーク設置面１１ａに直交する１平面内で工具の回転軸１３が位置決めされる。工具が位置決めされると、工具の回転軸１３に沿ってスピンドル１２が前進し、回転する工具によってワークに対して加工が施される。
【００２２】
スピンドル１２は、ワーク設置面１１ａに直交する１平面内で変形するリンク機構１４に支持される円筒体１５に装着される。円筒体１５は、工具の回転軸１３回りのスピンドル１２の回転を阻止する一方、回転軸１３に沿ったスピンドル１２のスライドを許容する。リンク機構１４は、工具の回転軸１３に平行な軸１６を介して基台１７に連結される１対の下側支持リンク１８と、工具の回転軸１３に平行な軸１９を介して各下側支持リンク１８の先端に連結される１対の上側支持リンク２０とを備える。各上側支持リンク２０の先端同士は円筒体１５を介して互いに連結される。工具の位置決め時に起因されるスピンドル１２の移動はリンク機構１４の変形によって許容される。こうしたリンク機構１４の変形は、基台１７に対する下側支持リンク１８の揺動や、下側支持リンク１８に対する上側支持リンク２０の揺動、上側支持リンク２０の先端同士の相対回転によって達成される。こうしてリンク機構１４が変形すると、工具は、ワーク設置面１１ａに直交する移動平面内で移動することとなる。
【００２３】
スピンドル１２の位置決めは、ワーク設置面１１ａに直交する１平面内で揺動する伸縮自在な第１および第２駆動リンク２２、２３によって達成される。第１および第２駆動リンク２２、２３は、第１および第２長さ調節機構２４、２５を介して基台１７に連結される。第１および第２長さ調節機構２４、２５は、工具の回転軸１３に平行な軸２６回りで第１および第２駆動リンク２２、２３の揺動を許容するとともに、第１および第２駆動リンク２２、２３を伸縮させる。第１および第２駆動リンク２２、２３の先端には、工具の回転軸１３回りで円筒体１５に対して相対回転するリング２２ａ、２３ａが形成される。第１および第２駆動リンク２２、２３の先端同士は円筒体１５を介して相対回転可能に互いに連結される。
【００２４】
図２に示されるように、第１長さ調節機構２４は、第１駆動リンク２２に形成されるねじ軸３０と、軸方向移動不能にねじ軸３０に結合されるナット３１とを備える。ナット３１には、駆動ベルト３２を通じて駆動モータ３３の回転力が伝達される。ナット３１や駆動モータ３３は、工具の回転軸１３に平行な軸２６回りで揺動する支持部材３４に支持される。駆動モータ３３が回転すると、ナット３１が回転し、その結果、ねじ軸３０の軸方向移動が生起される。ねじ軸３０の移動量は、周知のとおり、ナット３１の回転量すなわち駆動モータ３３の回転量に基づいて決定される。ここで、ねじ軸３０とナット３１とはボールねじを構成してもよい。駆動モータ３３はサーボモータによって構成されればよい。なお、第２長さ調節機構２５は第１長さ調節機構２４と同様な構成を備える。
【００２５】
図３に示されるように、スピンドル１２には前後方向駆動機構３５が連結される。この前後方向駆動機構３５は、工具の回転軸１３に沿ってスピンドル１２から延び、円筒体１５を突き抜けるねじ軸３６と、軸方向移動不能にねじ軸３６に結合されるナット３７とを備える。ナット３７には、駆動ベルト３８を通じて駆動モータ３９の回転力が伝達される。駆動モータ３９が回転すると、ナット３７が回転し、その結果、ねじ軸３６の軸方向移動が生起される。ねじ軸３６の移動量は、周知のとおり、ナット３７の回転量すなわち駆動モータ３９の回転量に基づいて決定される。このねじ軸３６の軸方向移動によってスピンドル１２の前進や後退が達成される。ここで、ねじ軸３６とナット３７とはボールねじを構成してもよい。駆動モータ３９はサーボモータによって構成されればよい。
【００２６】
図４に示されるように、第１および第２長さ調節機構２４、２５や前後方向駆動機構３５はコントローラ４１によって制御される。このコントローラ４１は、第１および第２駆動リンク２２、２３の伸縮量ａ、ｂやスピンドル１２の前後移動量ｃを特定するマンマシンインターフェース回路４２を備える。第１および第２回転量決定回路４３、４４では、特定された伸縮量ａ、ｂに基づいて第１および第２長さ調節機構２４、２５の駆動モータ３３の回転量が決定される。第１および第２回転量決定回路４３、４４は、決定された回転量を特定する伸縮指令信号を出力する。伸縮指令信号を受け取った第１および第２長さ調節機構２４、２５の駆動回路４５、４６は、伸縮指令信号で特定される回転量を起因させる電力を各駆動モータ３３に供給する。第３回転量決定回路４７では、同様に、特定された前後移動量ｃに基づいて前後方向駆動機構３５の駆動モータ３９の回転量が決定される。第３回転量決定回路４７は、決定された回転量を特定する前後移動指令信号を出力する。前後移動指令信号を受け取った前後方向駆動機構３５の駆動回路４８は、前後移動指令信号で特定される回転量を起因させる電力を駆動モータ３９に供給する。第１および第２長さ調節機構２４、２５の駆動モータ３３や前後方向駆動機構３５の駆動モータ３９の回転量はエンコーダ５０、５１、５２によって検出されることができる。
【００２７】
マンマシンインターフェース回路４２は、第１および第２駆動リンク２２、２３の連結先端に支持された加工具の移動平面にｘｙ座標系を設定する座標系設定回路として機能するメモリ回路５５を備える。加工位置設定回路５６は、設定されたｘｙ座標系で加工具の位置を特定するｘ座標値およびｙ座標値に基づいて第１および第２駆動リンク２２、２３の長さを決定する。こうしたｘ座標値およびｙ座標値は入力回路５７から取り込まれる。入力回路５７は、例えば作業者が入力するＮＣプログラムを解読してｘ座標値およびｙ座標値を取得することができる。前後移動量決定回路５８は、解読されたＮＣプログラムに基づいて工具の前後移動量ｃを決定する。
【００２８】
検出回路５９では、第１および第２長さ調節機構２４、２５のエンコーダ５０、５１で検出された駆動モータ３３の回転量が取得される。取得された回転量に応じて第１および第２駆動リンク２２、２３の長さが検出される。加工位置算出回路６０は、検出された２つの長さに基づきｘｙ座標系で加工具の位置を特定するｘ座標値およびｙ座標値を算出する。表示器駆動回路６１は、算出されたｘ座標値およびｙ座標値を表示器６２の表示画面に表示させる。
【００２９】
メモリ回路５５には、例えば図５に示されるように、第１駆動リンク２２の支点６３に原点を設定するとともに、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士を結ぶ直線にｘ座標軸を設定するｘｙ座標系が記憶される。このｘｙ座標系では、第１および第２駆動リンク２２、２３の連結先端に支持される工具の位置は座標点（ｘ，ｙ）で特定される。このとき、第１および第２駆動リンク２２、２３を２辺に含む三角形では、第１駆動リンク２２を斜辺とした第１直角三角形６５と、第２駆動リンク２３を斜辺とした第２直角三角形６６とが特定されることができる。したがって、工具の位置（ｘ，ｙ）のｘ座標値およびｙ座標値を用いれば、第１直角三角形６５に関する三平方の定理に基づいて第１駆動リンク２２の長さが算出されることができる。また、第２駆動リンク２３の支点６４のｘ座標値が明らかであれば、第２直角三角形６６に関する三平方の定理に基づいて第２駆動リンク２３の長さが算出されることができる。第２駆動リンク２３の支点６４のｘ座標値は、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士の間隔Ｈによって特定されることができる。
【００３０】
しかも、メモリ回路５５は、前述のｘｙ座標系でマシン座標系ＸＹを規定する。マシン座標系ＸＹは、ｘｙ座標系上に設定されるマシン原点（ｘ０，ｙ０）によって特定される。例えば図６に示されるように、ｘｙ座標系でマシン原点（ｘ０，ｙ０）を特定するには、マシン原点（ｘ０，ｙ０）を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の初期長さＬ、Ｒや、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士の間隔Ｈが明らかであればよい。前述したように第１直角三角形や第２直角三角形に対して三平方の定理が適用されれば、次式に従ってマシン原点（ｘ０，ｙ０）が特定されることができるのである。
【００３１】
【数１７】
0003847982.tif 000011
こうしてマシン座標系ＸＹが特定されると、ワーク上ではこのマシン座標系ＸＹに基づいて加工位置（Ｘ，Ｙ）が特定されることとなる。
【００３２】
図７に示されるように、コントローラ４１には、初期位置決定回路７０がさらに設けられる。この初期位置決定回路７０は、後述する本発明に係る初期位置決定方法に基づいて、マシン原点（ｘ０，ｙ０）を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の初期長さＬ、Ｒや、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士の間隔Ｈを算出する。この初期位置決定回路７０で算出された初期長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈがメモリ回路５５に記憶されることとなる。
【００３３】
次に工作機１０の動作を説明する。まず、工作機１０を操る作業者は、工具の移動平面上でマシン原点（ｘ０，ｙ０）を任意に設定する。設定にあたっては、まず、加工テーブル１１上に測定用のワークが設置される。このワークには、工具の回転軸１３に直交する１平面に広がる測定面が形成される。この測定面では、例えば図８に示されるように，１基準線７２に平行に間隔Δ１、Δ２、Δ３で第１、第２および第３直線７３、７４、７５が想定される。ただし、測定面には、基準線７２、第１、第２および第３直線７３、７４、７５は描かれずに、それらの直線７２〜７５上で基準位置（ｘ１，ｙ１）や第１移動位置（ｘ２，ｙ２）、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）、第３移動位置（ｘ４，ｙ４）が刻印されればよい。加工テーブル１１にワークが設置されると、測定面では、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士を結ぶ直線に基準線７２が直交する。
【００３４】
ワークが設置されたら、作業者は任意の初期位置に工具を位置決めする。この初期位置には、ワークの測定面に刻印された基準位置（ｘ１，ｙ１）や第１移動位置（ｘ２，ｙ２）、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）、第３移動位置（ｘ４，ｙ４）以外の位置が選択されればよい。初期位置はマシン原点（ｘ０，ｙ０）に相当する。初期位置決定回路７０は、初期位置を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の初期長さを記憶する。ここでは、第１および第２駆動リンク２２、２３の伸縮量ａ、ｂがゼロに設定されればよい。
【００３５】
次に作業者は、工作機１０を操り、初期位置（ｘ０，ｙ０）から基準位置（ｘ１，ｙ１）に工具を位置決めする。作業者の指示に従って、第１および第２長さ調節機構２４、２５の駆動回路４５、４６に電力が供給され、駆動モータ３３の回転が起因される。このとき、エンコーダ５０、５１は各駆動モータ３３の回転量を検出する。初期位置決定回路７０は、検出された回転量に基づき、第１および第２駆動リンク２２、２３の基準伸縮量ｅ、ｐを算出する。算出された基準伸縮量ｅ、ｐは記憶される。この基準伸縮量ｅ、ｐによって、第１および第２駆動リンク２２の初期長さに対する基準変化量が特定される。
【００３６】
作業者は、第１移動位置（ｘ２，ｙ２）、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）および第３移動位置（ｘ４，ｙ４）に対して同様の作業を繰り返す。その結果、工具が各移動位置に位置決めされるたびに、第１および第２駆動リンク２２、２３の伸縮量が特定される。その結果、初期位置決定回路７０には、第１移動位置（ｘ２，ｙ２）を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の第１伸縮量ｆ、ｑと、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の第２伸縮量ｇ、ｒと、第３移動位置（ｘ４，ｙ４）を確立する第１および第２駆動リンク２２、２３の第３伸縮量ｈ、ｓとが記憶される。
【００３７】
こうして基準伸縮量ｅ、ｐや、第１、第２および第３伸縮量ｆ、ｇ、ｈ、ｑ、ｒ、ｓが検出されると，初期位置決定回路７０は、次式に従って、基準伸縮量ｅに対する第１、第２および第３伸縮量ｆ、ｇ、ｈの差分値Ａ１、Ａ２、Ａ３や、基準伸縮量ｐに対する第１、第２および第３伸縮量ｑ、ｒ、ｓの差分値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に加え、基準伸縮量ｅの平方値に対する第１、第２および第３伸縮量ｆ、ｇ、ｈの各平方値の差分値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３や、基準伸縮量ｐの平方値に対する第１、第２および第３伸縮量ｑ、ｒ、ｓの各平方値の差分値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を算出し記憶する。
【００３８】
【数１８】
0003847982.tif 000012
初期位置決定回路７０は、続いて、基準位置（ｘ１，ｙ１）に対する第１、第２および第３移動位置（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）の水平方向距離すなわち前述の間隔Δ１、Δ２、Δ３の値を取得する。こうした間隔Δ１、Δ２、Δ３は作業者の手で入力されればよい。間隔Δ１、Δ２、Δ３が取得されると、初期位置決定回路７０は、記憶された差分値Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３を呼び出し、次式に従って、第１および第２駆動リンク２２、２３の実測長さＬ、Ｒおよび第１および第２駆動リンク２２、２３の支点６３、６４同士の間隔Ｈを算出する。
【００３９】
【数１９】
0003847982.tif 000013
【数２０】
0003847982.tif 000014
【数２１】
0003847982.tif 000015
ただし、
【数２２】
0003847982.tif 000016
【数２３】
0003847982.tif 000017
【数２４】
0003847982.tif 000018
【数２５】
0003847982.tif 000019
算出された実測長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈはメモリ回路５５に記憶される。
【００４０】
ここで、図８を参照しつつ本発明に係る初期位置決定方法の原理を説明する。ワークの測定面では、実測長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈに基づいて設定されるｘｙ座標系で、基準位置（ｘ１，ｙ１）、第１移動位置（ｘ２，ｙ２）、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）および第３移動位置（ｘ４，ｙ４）が特定される。これらの位置では、前述したとおり、第１駆動リンク２２を斜辺に含む第１直角三角形と、第２駆動リンク２３を斜辺に含む第２直角三角形とに基づいて三平方の定理が適用されることができる。したがって、各位置のｘ座標値は、第１および第２駆動リンク２２、２３の実測長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈに基づき次式で表現されることができる。
【００４１】
【数２６】
0003847982.tif 000020
基準位置（ｘ１，ｙ１）に対して、第１移動位置（ｘ２，ｙ２）、第２移動位置（ｘ３，ｙ３）および第３移動位置（ｘ４，ｙ４）のｘ座標差分値Δ１、Δ２、Δ３は次式で表現されることができる。
【００４２】
【数２７】
0003847982.tif 000021
これらの数式に各位置でのｘ座標値を表現する前述の数式を代入すると、各ｘ座標差分値Δ１、Δ２、Δ３は次式で表現されることができる。
【００４３】
【数２８】
0003847982.tif 000022
こうして得られた数式を連立させ、実測長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈを解くと、前述の式が得られることとなる。したがって、前述のように各伸縮量ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓや、間隔Δ１、Δ２、Δ３が実測されれば、実測長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈを得ることができるのである。
【００４４】
以上の初期位置決定方法では、第１および第２駆動リンク２２、２３の実測長さＬ、Ｒや支点同士の間隔Ｈを算出する数式から明らかなように、各数式の分母Ｚがゼロにならないよう任意に基準位置（ｘ１，ｙ１）や第１、第２および第３移動位置（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）が特定されればよい。しかも、基準線７２に対して第１、第２および第３直線７３〜７５のいずれかを重ね合わせて間隔Δ１、Δ２、Δ３をゼロに設定しても、実測長さＬ、Ｒや支点同士の間隔Ｈを算出するにあたって支障はない。
【００４５】
いま、マシン座標系ＸＹに従って加工位置（Ｘ１，Ｙ１）が特定されたと仮定する。ワークが加工テーブル１１上に設置されると、マシン座標系ＸＹにワークが取り込まれる。作業者は、ＮＣプログラムなどを通じてワーク上で設定される加工位置（Ｘ１，Ｙ１）を入力回路５７に入力する。
【００４６】
入力回路５７で取得された加工位置（Ｘ１，Ｙ１）のｘ座標値およびｙ座標値は加工位置設定回路５６に送り込まれる。加工位置設定回路５６は、マシン座標系ＸＹで特定された加工位置（Ｘ１，Ｙ１）をｘｙ座標系に投影する。すると、ｘｙ座標系では、図６に示されるように、加工位置（Ｘ１，Ｙ１）を確立する第１駆動リンク２２を斜辺とした第１直角三角形が特定される。したがって、ｘｙ座標系で第１駆動リンク２２の支点６３に対する加工位置のｘ座標差分値Ｘ１＋ｘ０およびｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０が算出されれば、三平方の定理に従って次式が成立する。
【００４７】
【数２９】
0003847982.tif 000023
したがって、算出されたｘ座標差分値Ｘ１＋ｘ０およびｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０に基づけば、次式に従って、加工位置（Ｘ１＋ｘ０，Ｙ１＋ｙ０）を確立する第１駆動リンク２２の長さＬ＋ａが算出されることができる。
【００４８】
【数３０】
0003847982.tif 000024
ｘｙ座標系では、同様に、加工位置（Ｘ１，Ｙ１）を確立する第２駆動リンク２３を斜辺とした第２直角三角形が特定される。したがって、支点６３、６４同士の間隔Ｈおよび前述のｘ座標差分値Ｘ１＋ｘ０に基づいて、第２駆動リンク２３の支点６４および加工位置（Ｘ１，Ｙ１）の間でｘ座標差分値Ｈ−（Ｘ１＋ｘ０）が算出されれば、三平方の定理に従って次式が成立する。
【００４９】
【数３１】
0003847982.tif 000025
したがって、算出されたｘ座標差分値Ｈ−（Ｘ１＋ｘ０）およびｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０に基づけば、次式に従って、加工位置（Ｘ１＋ｘ０，Ｙ１＋ｙ０）を確立する第２駆動リンク２３の長さＲ＋ｂが算出されることができる。このとき、支点６３、６４同士の間隔Ｈはメモリ回路５５から取得される。
【００５０】
【数３２】
0003847982.tif 000026
第１および第２長さ調節機構２４、２５の各駆動モータ３３では、マシン原点を確立する際に必要とされる回転位置を基準に回転量が制御される。したがって、第１および第２駆動リンク２２、２３の伸縮は、初期長さＬ、Ｒを基準に設定される伸縮量ａ、ｂに基づいて制御される。第１および第２駆動リンクの長さＬ＋ａ、Ｒ＋ｂが算出されれば、メモリ回路５５に記憶された初期長さＬ、Ｒを用いることによって、加工位置（Ｘ１，Ｙ１）を確立する伸縮量ａ、ｂが特定されることができる。こうして特定された伸縮量ａ、ｂに基づいて第１および第２駆動リンク２２、２３が伸縮されると、工具は加工位置（Ｘ１，Ｙ１）に位置決めされることとなる。
【００５１】
こうして工具が加工位置（Ｘ１，Ｙ１）に位置決めされれば、工作機１０を操る作業者は、加工位置（Ｘ１，Ｙ１）を特定するｘ座標値およびｙ座標値を入力回路５７に入力するだけでよく、その結果、ＮＣプログラムに慣れ親しんだ作業者でも簡単に工作機１０を操ることができる。加えて、ワークを設計する設計者は、従来と同様に、ワーク上に設定されるマシン座標系ＸＹと、加工位置のｘ座標値およびｙ座標値とを設計図面上で指定すれば済むこととなる。
【００５２】
マシン原点を基準に工具が移動し加工位置（Ｘ１，Ｙ１）に位置決めされると、第１および第２長さ調節機構２４、２５の各駆動モータ３３の回転量はエンコーダ５０、５１によって検出される。すると、検出回路５９では、検出された回転量に対応する伸縮量ａ、ｂが算出される。加工位置算出回路６０は、算出された伸縮量ａ、ｂと、メモリ回路５５に記憶された初期長さＬ、Ｒとに基づいて第１および第２駆動リンク２２、２３の長さＬ＋ａ、Ｒ＋ｂを特定する。
【００５３】
図６に示されるように、算出された第１および第２駆動リンク２２、２３の長さＬ＋ａ、Ｒ＋ｂがｘｙ座標系に投影されると、前述したように、第１および第２駆動リンク２２、２３を２辺に含む三角形では、第１駆動リンク２２を斜辺に含む第１直角三角形と、第２駆動リンク２３を斜辺に含む第２直角三角形とが特定されることができる。したがって、２つの直角三角形に三平方の定理を適用すれば、特定された第１および第２駆動リンク２２、２３の長さＬ＋ａ、Ｒ＋ｂに基づき、次式に従って工具の位置（Ｘ１＋ｘ０，Ｙ１＋ｙ０）が算出されることができる。
【００５４】
【数３３】
0003847982.tif 000027
その結果、マシン座標系ＸＹに従って工具の位置（Ｘ１，Ｙ１）を特定することができる。このとき、ｘｙ座標系でマシン原点を特定する座標点（ｘ０，ｙ０）は、メモリ回路５５に記憶される初期長さＬ、Ｒおよび支点同士の間隔Ｈに基づいて前述のとおり算出されていればよい。
【００５５】
特定された工具の位置（Ｘ１，Ｙ１）のｘ座標値およびｙ座標値は表示器駆動回路６１に供給される。表示器駆動回路６１は、供給されたｘ座標値およびｙ座標値を表示器６２の表示画面に表示させる。こうして工作機１０の操作時に工具の位置（Ｘ１，Ｙ１）が表示されれば、工作機１０を操る作業者は、表示されたｘ座標値およびｙ座標値で加工位置を確認しながら工作機１０を操ることができ、その結果、ＮＣプログラムに慣れ親しんだ作業者でも簡単に工作機１０を操ることができる。
【００５６】
例えば、第１加工位置から第２加工位置まで連続的に工具を移動させる場合には、前述のｘｙ座標系で第１加工位置と第２加工位置とを結ぶ直線や曲線が特定されればよい。直線や曲線上でｘ座標値およびｙ座標値が特定されれば、特定されたｘ座標値およびｙ座標値に基づいて工具を移動させることができる。コントローラ４１は、ｘ座標値を漸増させながら、ｘ座標値およびｙ座標値を順次特定していくこととなる。
【００５７】
以上説明してきた工作機１０では、メモリ回路５５に記憶されるｘｙ座標系で、マシン座標系ＸＹのＸ座標軸をｘｙ座標系のｘ座標軸に一致させてもよい。すなわち、マシン原点をｘｙ座標系のｘ座標軸上に設定してもよい。加工位置（Ｘ１，Ｙ１）のｙ座標値と、ｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０とが一致することから、ｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０の算出の手間を省くことができる。しかも、マシン原点をｘｙ座標系の原点に一致させれば、加工位置（Ｘ１，Ｙ１）のｘ座標値およびｙ座標値と、ｘ座標差分値Ｘ１＋ｘ０およびｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０とが一致することから、ｘ座標差分値Ｘ１＋ｘ０およびｙ座標差分値Ｙ１＋ｙ０の算出の手間を省くことができる。また、ｘｙ座標系やマシン座標系ＸＹでは、ｘ座標軸およびｙ座標軸が入れ替えられてもよい。
【００５８】
なお、以上のような工作機１０では、前述のスピンドル１２に代えて、レーザビームの照射源やウォータージェットの発射源などが第１および第２駆動リンク２２、２３の連結先端に支持されてもよい。こうした場合には、工具の回転軸１３に代えてレーザビームやウォータージェットの進行方向が特定されればよい。また、工作機１０は、前述のように加工テーブル１１を備えている必要はなく、ワークに設定されるマシン座標系ＸＹと工作機１０のマシン座標系ＸＹとが正確に一致されればよい。さらに、前述のコントローラ４１で実施される処理は、演算処理回路によって実行されるソフトウェアプログラムによって達成されてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、２つの駆動リンクを用いた工作機で加工具を正確に加工位置に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  工作機の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】  第１長さ調節機構の構造を概略的に示す断面図である。
【図３】  前後方向駆動機構の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】  工作機の制御系を概略的に示すブロック図である。
【図５】  メモリ回路に記憶されるｘｙ座標系の概念を示す図である。
【図６】  メモリ回路に記憶されるマシン座標系の概念を示す図である。
【図７】  コントローラの構造を概略的に示すブロック図である。
【図８】  本発明に係る工作機の初期位置決定方法の原理を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０  工作機、２２  第１駆動リンク、２３  第２駆動リンク、７０  初期位置決定回路、６３  第１駆動リンクの支点、６４  第２駆動リンクの支点、ｅ，ｐ  基準変化量としての基準伸縮量、ｆ，ｑ  第１変化量としての第１伸縮量、ｇ，ｒ  第２変化量としての第２伸縮量、ｈ，ｓ  第３変化量としての第３伸縮量、Ｌ  第１駆動リンクの実測長さ、Ｒ  第２駆動リンクの実測長さ。
【図１】
0003847982.tif 000035
【図２】
0003847982.tif 000036
【図３】
0003847982.tif 000037
【図４】
0003847982.tif 000038
【図５】
0003847982.tif 000039
【図６】
0003847982.tif 000040
【図７】
0003847982.tif 000041
【図８】
0003847982.tif 000042