JP3847981B2

JP3847981B2 - 工作機の初期位置決定方法

Info

Publication number: JP3847981B2
Application number: JP30511698A
Authority: JP
Inventors: 昭彦高橋; 貴司古口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: JP2000126989A

Description

【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、揺動する第１および第２駆動リンクの連結先端に支持される加工具の移動平面に平行にワークの１平面を設定する工程と、第１および第２駆動リンクの初期長さで確立される加工具の初期位置で前記１平面上に第１加工痕を形成する工程と、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、第２駆動リンクの初期長さを第１変化量ｆで変化させて加工具の第２加工痕を前記１平面上に形成する工程と、第２駆動リンクの初期長さを第２変化量ｇで変化させて加工具の第３加工痕を前記１平面上に形成する工程と、第１駆動リンクの初期長さを第３変化量ｈで変化させて加工具の第４加工痕を前記１平面上に形成する工程と、前記１平面上に形成された第１加工痕から第２、第３および第４加工痕までの距離に対して、第１および第２駆動リンクの支点同士を結ぶ直線に平行な水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３を取得する工程と、取得された３つの水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３および前記第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈ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】
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４】

を用いることができる。
【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、
【数５】

を用いることができる。
【００１３】
工作機の初期位置決定方法は、前記第２および第３加工痕に関する水平方向成分Δ１、Δ２および前記第１および第２変化量ｆ、ｇ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、
【数６】

を用いることができる。
【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】
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。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
【数７】

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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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の支点同士を結ぶ直線と平行な水平方向が特定されることができる。
【００３２】
続いて作業者は、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。この初期位置で、工具の加工が実施され、ワークの測定面に第１加工痕が形成される。
【００３３】
続いて初期位置決定回路７０は、第１駆動リンク２２の初期長さを維持しつつ第２駆動リンク２３の長さを変化させて第１移動位置に工具を位置決めする。第２長さ調節機構２５の駆動回路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５１は駆動モータ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２駆動リンク２３の第１伸縮量ｆを算出する。算出された第１伸縮量ｆは記憶される。この第１伸縮量ｆによって、第２駆動リンク２３の初期長さに対する第１変化量が特定される。この第１移動位置で、工具の加工が実施され、ワークの測定面に第２加工痕が形成される。
【００３４】
再び初期位置決定回路７０は、第１駆動リンク２２の初期長さを維持しつつ第２駆動リンク２３の長さをさらに変化させて第２移動位置に工具を位置決めする。第２長さ調節機構２５の駆動回路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５１は駆動モータ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２駆動リンク２３の第２伸縮量ｇを算出する。算出された第２伸縮量ｇは記憶される。この第２伸縮量ｇによって、第２駆動リンク２２の初期長さに対する第２変化量が特定される。この第２移動位置で、工具の加工が実施され、ワークの測定面に第３加工痕が形成される。
【００３５】
その後、初期位置決定回路７０は、第２駆動リンク２３の長さを初期長さに復帰させる。第２長さ調節機構２５の駆動回路４６には、伸縮量（−ｇ）を起因させる伸縮指令信号が供給される。第２駆動リンク２３が初期長さに復帰した時点で、初期位置決定回路は、第２駆動リンク２３の初期長さを維持しつつ第１動リンク２２の長さを変化させて第３移動位置に工具を位置決めする。第１長さ調節機構２４の駆動回路４５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は駆動モータ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駆動リンク２２の第３伸縮量ｈを算出する。算出された第３伸縮量ｈは記憶される。この第３伸縮量ｈによって、第１駆動リンク２３の初期長さに対する第３変化量が特定される。この第３移動位置で、工具の加工が実施され、ワークの測定面に第４加工痕が形成される。
【００３６】
初期位置決定回路７０は、続いて、第１加工痕から第２、第３および第４加工痕までの距離に対して、第１および第２駆動リンク２２、２３の支点同士を結ぶ直線に平行な水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３を取得する。こうした水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３は測定面上で実測されればよい。水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３が取得されると、初期位置決定回路７０は、記憶された第１、第２および第３伸縮量ｆ、ｇ、ｈ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の支点同士の間隔Ｈを算出する。
【００３７】
【数８】

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。
【００３８】
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。ワークの測定面に形成された第１〜第４加工痕は、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、初期位置（ｘ０，ｙ０）、第１移動位置（ｘ１，ｙ１）、第２移動位置（ｘ２，ｙ２）および第３移動位置（ｘ３，ｙ３）を各々特定する。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。
【００３９】
【数９】

初期位置（ｘ０，ｙ０）に対して、第１移動位置（ｘ１，ｙ１）、第２移動位置（ｘ２，ｙ２）および第３移動位置（ｘ３，ｙ３）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。
【００４０】
【数１０】

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。
【００４１】
【数１１】

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、次式が得られることとなる。
【００４２】
【数１２】

したがって、前述のように実測長さＬ、Ｒに対する各伸縮量ｆ、ｇ、ｈや、ｘ座標差分値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。なお、前述のように第２駆動リンク２３を２回にわたって伸縮させる代わりに、第１駆動リンク２２を２回にわたって伸縮させてもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
【数１３】

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。
【００４６】
【数１４】

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。
【００４７】
【数１５】

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。
【００４８】
【数１６】

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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
【数１７】

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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
なお、本実施形態に係る工作機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。
【００５７】
【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、ｆ第１変化量としての第１伸縮量、ｇ第２変化量としての第２伸縮量、ｈ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。

Claims

揺動する第１および第２駆動リンクの連結先端に支持される加工具の移動平面に平行にワークの１平面を設定する工程と、第１および第２駆動リンクの初期長さで確立される加工具の初期位置で前記１平面上に第１加工痕を形成する工程と、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、第２駆動リンクの初期長さを第１変化量ｆで変化させて加工具の第２加工痕を前記１平面上に形成する工程と、第２駆動リンクの初期長さを第２変化量ｇで変化させて加工具の第３加工痕を前記１平面上に形成する工程と、第１駆動リンクの初期長さを第３変化量ｈで変化させて加工具の第４加工痕を前記１平面上に形成する工程と、前記１平面上に形成された第１加工痕から第２、第３および第４加工痕までの距離に対して、第１および第２駆動リンクの支点同士を結ぶ直線に平行な水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３を取得する工程と、取得された３つの水平方向成分Δ１、Δ２、Δ３および前記第１、第２および第３変化量ｆ、ｇ、ｈ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１に記載の工作機の初期位置決定方法において、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、

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、前記第２駆動リンクの実測長さＲを算出するにあたって、

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１、２または３に記載の工作機の初期位置決定方法において、前記第２および第３加工痕に関する水平方向成分Δ１、Δ２および前記第１および第２変化量ｆ、ｇ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４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、

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１〜５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、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を特徴とする工作機の初期位置決定方法。
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。