CN101602205A - 并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并联机构，包括：基座部、安装有末端执行器的托架、安装在基座部的多个促动器、将多个促动器和托架并列连结的多个臂、控制上述促动器的控制装置。控制装置控制上述促动器，从而在停止状态的上述末端执行器移动直至目标位置时，使上述末端执行器加速时的加速度大于减速时的减速度。

Description

并联机构

技术领域

本发明涉及并联机构，特别涉及一种具有转轴的并联机构。

本申请主张于2008年6月10日提出日本专利申请No.2008-151484号的优先权和于2009年2月18日提出日本专利申请No.2009-035544号的优先权，并在此引用其全部内容。

背景技术

一直以来，公知有通过多个连杆将作为支承底盘的基座部和安装有末端执行器(前端作用器)的托架并列地结合在一起的并联机构。在并联机构中，例如并列地配置有电动机等促动器，并且最终由与各电动机连结的多个连杆(臂)来操控一个末端执行器。

具有该构成的并联机构，与串联机构等关节机构相比，无需对每一关节设置电动机，也无需轮转设置于关节处的电动机等，因此能够将关节机构做得很轻。而且，在并联机构中，所有的电动机等的力被聚合到一处，因此能够提高输出。还有，并联机构因采用三棱锥结构而具有非常高的刚性。由此，并联机构因具有轻质、高输出、高刚性的特征，从而能够使末端执行器以极高速进行运转。因此，并联机构被用作能够被用于要求以高速重复执行如下动作，即、抓取搬运对象物，在以末端执行器把持该搬运对象物后，维持该把持状态而将该搬运对象物运往规定位置之类动作。

然而，如果使并联机构做高速的往复运动，则末端执行器会振动，而抓取搬运对象物时、或释放到规定位置时，存在末端执行器的位置精度较差的问题。因此，期望不增加往复运动所需时间，而提高末端执行器到达目标位置时的末端执行器的位置精度(即、减少抓取或释放搬运对象物时的位置偏差的需求)。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而形成的，其目的在于提高末端执行器到达目标位置时的末端执行器的位置精度，而不增加到达目标位置所需要的时间。

另外，某一在先技术的并联机构具有嵌入式的连杆机构(转轴)，该连杆机构连结可旋转地支承在支架(托架)上的把持器(末端执行器)、和固定于基座部的伺服马达。该连杆机构的两端经由万向接头(自由接头)连接，构成为即便连杆机构随着末端执行器的移动而倾斜，也能够向末端执行器传递电动机的旋转驱动力而使末端执行器旋转。

具有该构成的并联机构被用于码垛堆积作业等用途中，该码垛堆积作业要求以高速重复执行例如进行对袋包装食品或太阳电池元件等搬运对象物(工件)的抓取，以末端执行器把持该搬运对象物并运往规定位置之类动作。这里，码垛堆积作业中，有时要求进行例如将以朝向不定的状态送来的矩形工件统一朝向地装入到方格状的箱体中的动作。该情况下，在搬运被把持的工件途中，使转轴、末端执行器旋转，而使工件的朝向(转角位置)对准箱体的方格地载置到箱体中。

这里，如上所述，构成并联机构的转轴是将万向接头(自由接头)、可彼此滑动而不可旋转地构成的嵌入式的轴、以及万向接头的各机械元件串联连接而构成的。当旋转驱动转轴时，该转轴上由于电动机的旋转力而会出现因各机械元件的惯性力矩和松动引起的扭转。如上所述，由于转轴与各机械元件串联连接，因此，在转轴前端安装的末端执行器上扭转量特别大，而且旋转力从电动机传递至末端执行器的过程中会产生时间延迟。因此，在电动机的旋转停止后，在末端执行器上会产生超出目标转角的转动及振动。尤其对于因松动而引起的扭转振动，由于几乎没有衰减过程，因此直到结束为止需要花费很多时间。而且，即使马达转速恒定，作为自由轴接头的特性，会在接头间的从动轴上产生角速度、角加速度以及转矩的变动，因此当接头间的从动轴的惯性力矩较大时，也会给末端执行器的振动造成影响。基于这些原因，在末端执行器把持或放置工件时(到达目标位置时)，会出现实际的转角位置偏离目标转角位置的情况。

另外，本发明是为了消除上述问题而形成的，其目的在于提供一种并联机构，在使末端执行器一边移动至目标位置一边转向目标转角位置时，不会增加旋转时间，且可提高末端执行器到达目标位置时该末端执行器的转角位置精度。

本发明人针对上述问题进行了仔细的研究，得出：当并联机构以高速移动至目标位置时，在急加速或急停止(急减速)之际，会在并联机构上作用激振力，造成并联机构横向晃动。该横向晃动在前端部被放大，使末端执行器振动。于是，在末端执行器到达目标位置时，即抓取或释放搬运对象物时，如果振动不停止会造成末端执行器位置的偏差，导致位置精度降低。

于是，在本发明的一个实施方式中，提供一种并联机构，通过多个臂将安装在基座部的多个促动器和安装有末端执行器的托架并列地连结在一起，该并联机构包括对促动器进行控制的控制装置，控制装置控制促动器，从而在停止状态的末端执行器移动至目标位置时，使末端执行器加速时的加速度大于减速时的减速度。

根据本实施方式，在末端执行器移动至目标位置时，因将减速时的减速度降为较小而得以平缓地减速，从而降低了减速时作用的激振力，能够降低末端执行器到达目标位置时的振动。另一方面，通过将加速时的加速度增大而抑制了末端执行器到达目标位置所用的时间的增加。其结果能够不增加到达目标位置所用的时间，而提高末端执行器到达目标位置时的位置精度。

在本发明的一个实施方式中，上述控制装置控制促动器，从而在停止状态的末端执行器移动至目标位置时，使末端执行器加速的时间短于减速的时间。

这样一来，由于能够获得更长的减速时间，故能够在末端执行器减速期间充分地降低振动。另一方面，由于缩短了加速时间，故能够抑制到达目标位置所用的总时间的增加。其结果能够不增加到达目标位置所用的时间，而提高末端执行器到达目标位置时的位置精度。

在本发明的一个实施方式中，优选为，上述控制装置预先存储有确定了从驱动开始的经过时间和末端执行器的目标速度间关系的速度控制图形，而基于末端执行器的当前位置、目标位置和速度控制图形来控制促动器。

这样一来，通过获取末端执行器的当前位置和目标位置，能够基于上述速度控制图形，确定末端执行器的目标移动位置、即促动器的目标驱动量。

在本发明的一个实施方式中，优选地，将上述速度控制图形设定为，停止状态下的末端执行器到达目标位置所用的时间与末端执行器加速的时间和减速的时间相同的情形相比，没有变化。

这样一来，停止状态的末端执行器移动至目标位置时，与加速时间和减速时间相同的情形相比，就可以切实地防止所需时间的增加。

在本发明的一个实施方式中，使用电动机作为上述促动器。

在以上说明的本发明的一个实施方式中，构成为对促动器进行控制从而在停止状态的末端执行器移动至目标位置时，使末端执行器加速时的加速度大于减速时的减速度，因此能够不增加到达目标位置所用的时间，而提高到达目标位置时的末端执行器的位置精度。

另外，在本发明的另一实施方式中，还提供经由多个连杆将基座部和可旋转地安装有末端执行器的托架并列地连结在一起的并联机构。该并联机构包括：安装在基座部的马达；一端连接马达的输出轴另一端连接末端执行器且将马达的旋转驱动力传递给末端执行器的转轴、控制马达的控制装置。该控制装置控制马达，从而在马达的角速度为零且处于停止状态的转轴旋转至目标转角位置时，使得马达的角速度从零达到最大角速度所用的旋转加速时间，比马达的角速度从最大角速度到零所用的旋转减速时间短。

根据本发明的另一实施方式，可以进一步延长马达(即转轴)的旋转减速时间，因此能够降低转轴的扭转和振动。另一方面，由于缩短了加速时间，因此能够抑制转轴旋转至目标转角位置所用时间的增加。其结果既能够抑制马达的旋转时间的增加，又能够提高末端执行器到达目标位置时的该末端执行器的转角位置精度。

在本发明的另一实施方式中，优选地，控制装置控制马达，从而在停止状态下的转轴被旋转驱动至目标转角位置时，使得上述马达的角速度增加时的角加速度和上述马达的角速度减少时的角加速度为定角加速度，而且加速时的角加速度的绝对值比减速时的角加速度的绝对值大。

此时，当转轴旋转至目标转角位置时，因将旋转减速时的角加速度降为较小而得以平缓地减速，从而降低了减速时作用的激振力，因此能够降低转轴的扭转和振动。另一方面，通过将旋转加速时的加速度增大而抑制了转轴旋转至目标转角位置所用的时间的增加。其结果能够不增加旋转时间，而提高末端执行器到达目标位置时的该末端执行器的转角位置精度。

在本发明的另一实施方式中，优选地，在末端执行器从停止状态向上方移动了预先确定的规定的上升距离以上时，上述控制装置开始马达的旋转。

这样一来，例如在使末端执行器旋转时，能够防止工件与作为工件的搬入或搬出对象的箱体的边缘部或与其他传送带周边的障碍物之间的接触。而且，由于既能够防止工件的接触等，又能够以更早的时刻开始工件的旋转，因此可以确保更长的、旋转停止后供旋转方向上的扭转和振动结束所用的时间。

在本发明的另一实施方式中，优选地，上述控制装置控制马达，从而在下降预先确定的规定的下降距离前停止马达的旋转。而且，优选地，上述控制装置控制马达，从而使从马达旋转停止起到末端执行器停止在目标位置所用的时间，比末端执行器下降规定的下降距离并停止在目标位置所用的时间长。

这样一来，能够防止工件与箱体等进行接触，并且能够确保马达停止后末端执行器的旋转方向上的扭转和振动结束所用的时间。

在本发明的另一实施方式中，优选地，还具备基于使用者的操作来对控制装置设定马达的控制数据的设定装置，设定装置基于使用者的操作，设定马达的旋转加速时间、旋转减速时间以及马达的最大角速度，控制装置，基于由设定装置设定的旋转加速时间、旋转减速时间和最大角速度来控制马达。

这样一来，能够适宜地控制马达。而且，能够弹性地应对工件、末端执行器和所应用的生产线等的变更。

在本发明的另一实施方式中，优选地，控制装置以使转轴的转角在180°以下的方式控制马达。

例如，在需要顺时针旋转180°以上的情形下，通过逆时针旋转180°以下也可旋转到同一转角位置。由此，这样一来，能够降低旋转所需的时间、增加旋转方向上的扭转和振动的结束时间。而且能够防止连接于末端执行器的促动器或布线等出现过大的扭转。

本发明的另一实施方式中，优选地，控制装置控制马达，使从马达的旋转停止起到末端执行器停止在目标位置所用的时间在规定时间以上。

这样一来，能够确保在马达的旋转停止后末端执行器的旋转方向上的扭转和振动结束所用的时间。

根据以上说明的本发明的另一实施方式，当末端执行器在三维空间内一边移动至目标位置一边旋转至目标转角位置时，能够不增加旋转时间，且能够提高末端执行器到达目标位置时的该末端执行器的转角位置精度。

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的并联机构的整体构成的立体图。

图2是表示从图1中箭头A1方向看的并联机构的图。

图3是表示末端执行器的移动轨迹的图。

图4是表示末端执行器的水平方向的速度控制图形的一例的图。

图5是表示末端执行器的目标轨迹和实际的移动轨迹的图。

图6是表示水平方向的速度控制图形的另一例的图。

图7是用于说明太阳电池的码垛堆积工序的梗概的俯视图。

图8是表示从水平方向看时末端执行器的运转图形的图。

图9是表示水平方向的移动距离为400mm时电动机的速度控制图形(垂直方向、水平方向、旋转方向)的一例的图。

图10是表示电动机的旋转方向的速度控制图形的另一例的图。

图11是表示现有的速度控制图形(垂直方向、水平方向、旋转方向)的图。

具体实施方式

以下，结合附图对本发明的优选的实施方式进行说明。此外，对于各图中的同一要素标记同一符号而省略重复的说明。

首先，结合图1和图2对实施方式中的并联机构的整体构成进行说明。图1是表示实施方式中的并联机构1的整体构成的立体图。图2是表示从图1中的箭头A1方向看到的并联机构1的图。

并联机构1在上部具有基座部2。并联机构1通过将形成于基座部2的下表面侧的平整的安装面2a固定在例如水平的天棚等上而得以支承。另外，在基座部2的下表面侧设置有三个支承部件3。各支承部件3分别支承有电动机4。电动机4被支承为马达轴的轴线C2平行于基座部2的安装面2a(即为水平)。各个支承部件3以基座部2的铅垂方向轴线C1为中心，隔开相等角度(120度)配置，各电动机4也以基座部2的铅垂方向轴线C1为中心，隔开相等角度(120度)配置(参照图2)。

在各电动机4的输出轴上，相对轴线C2同轴地固定有近似六棱柱形状的臂支承部件5。臂支承部件5通过电动机4的驱动而以轴线C2为中心进行旋转。此外，各电动机4与含有电动机驱动器的电子控制装置30相连接，电动机4的输出轴的旋转由该电子控制装置30来进行控制。

并联机构1具有三根臂本体6，各臂本体6的构成包括第一臂7和第二臂8。第一臂7是由例如碳素纤维等形成的长条状空心圆筒部件。第一臂7的基端部安装在臂支承部件5的侧面。第一臂7被固定成其轴线与上述的轴线C2正交。

在第一臂7的自由端部，连结有第二臂8的基端部，第二臂8构成为能够以第一臂7的自由端部为中心做摆动。第二臂8构成含有一对长条棒9、9，一对棒9、9被配置成在其长度方向上互为平行。棒9也是由例如碳素纤维等形成的长条的空心圆筒部件。各棒9的基端部通过一对球窝接头10、10连结在第一臂7的自由端部。此外，连结各棒9的基端部的各球窝接头10、10之间的轴线C3配置成平行于电动机4的轴线C2，故第二臂8以轴线C3为中心做摆动。

另外，在第二臂8的基端部，一个棒9与另一棒9通过连结部件11彼此连结，在第二臂8的自由端部，一个棒9与另一棒9通过连结部件12彼此连结。连结部件11和连结部件12具有例如作为施力部件的拉伸螺旋弹簧，对一对棒9、9朝互拉的方向施力。此外，尽管连结部件11和连结部件12可以是不同的结构，但从低成本化角度出发优选采用同一结构。连结部件11、12均具有防止各棒9绕平行于自身的长度方向的轴线旋转的功能。

另外，并联机构1具有用于可转动地对末端执行器13进行安装的托架14。托架14是近似正三角形的板状部件。通过三根臂本体6对该托架14进行保持，以使托架14的末端执行器部13的安装面14a(图1中托架14的下表面)平行于基座部2的安装面2a(即水平)。

在托架14的各边形成有安装片15。各安装片15与各个臂本体6的自由端部(构成第二臂8的一对棒9、9的自由端)连结，从而使得托架14相对于各臂本体6以各臂本体6的自由端部为中心做摆动。具体而言，托架14的各安装片15的各端部通过各球窝接头16、16与对应的各棒9、9的自由端部连结。此外，连结一对球窝接头16、16的轴线C4(参照图2)也平行于电动机4的轴线C2。因此，托架14能够以水平的轴线C4为中心相对各臂本体6做摆动。而且，托架14以对于近似正三角形状的托架14的所有边而言，都能够以水平的轴线C4为中心做摆动的方式由三根臂本体6进行支承。

第一臂7和第二臂8的连结部上的一对球窝接头10、10之间的距离被设定成与第二臂8的各棒9和托架14的连结部上的一对球窝接头16、16之间的距离相等。因此，如上所述，构成第二臂的一对棒9在其长度方向的全长上被配置成互为平行。由于轴线C2、C3、C4都平行于基座部2的安装面2a，因此无论第一臂7、第二臂8以及托架14以各个轴线C2、C3、C4为中心怎样进行摆动，都可以维持托架14的末端执行器13的安装面14a和基座部2的安装面2a间的平行关系。

此外，根据发自电子控制装置30的指令，对固定于各电动机4的输出轴的臂支承部件5的旋转位置进行控制，从而控制各第一臂7的自由端部的位置。各第二臂8的自由端部的位置追随于受到该控制的各第一臂7的自由端部的位置，从而确定了托架14的末端执行器13的安装面14a的位置。此时，如上所述，托架14在保持着水平姿势的状态下移动。

另外，并联机构1具有在其中央处从基座部2向下延伸的转轴棒20、和用于使该转轴棒20旋转的电动机21。电动机21以其轴输出朝向铅垂下方的状态固定于基座部2上。转轴棒20的一端部，经由由自由接头(以下称作“万向接头”)22及多个齿轮的组合而构成的减速器24与电动机21的输出轴连结。另外，本实施方式中将减速器24的减速比设为5。而转轴棒20的另一端部经由万向接头23与末端执行器13连接。另外，末端执行器13和万向接头23的下方连接部，以其中心轴沿铅垂方向的方式经由轴承等旋转自如地固定于托架14上。转轴棒20通过棒20a和管筒20b(cylinder)来实现，可自由进行伸缩。这里，转轴棒20为滚珠花键，能够向管筒20b传递棒20a的旋转。由于在转轴棒20的两端部都采用万向接头22、23，因此即使托架14受三个电动机4的驱动而向上下、前后左右的规定位置移动时，也能够使转轴棒20追随并移动到该规定位置。以下，将包含转轴棒20和万向接头22、23的构成称作转轴25。

即、在电动机21和末端执行器13之间，串联连接有减速器24、万向接头22、转轴棒20(棒20a、管筒20b)、万向接头23的机械元件，电动机21的旋转驱动力，经由串联连接的这些机械元件被传递至末端执行器13。电动机21与电子控制装置30连接，电动机21的旋转受该电子控制装置30控制，从而来控制末端执行器13的转角位置。其中，本实施方式中，如后所述假定以太阳电池晶片作为工件，因此作为末端执行器13使用所谓非接触式吸盘(ベルヌイチヤツク)，该非接触吸盘能够通过从小孔中急速喷出气体所产生的负压来形成吸附力，以近似于非接触的方式把持工件。其中，工件未必要以非接触的方式来把持，例如当其为袋包装食品时，作为末端执行器13也可以使用通过吸入气体产生的负压来吸附工件的吸垫。

由上所述，电子控制装置30，通过控制三个电动机4来驱动臂本体6，使末端执行器13移动至目标位置。而且，电子控制装置30，通过控制电动机21来驱动转轴棒20，使末端执行器13旋转至目标转角位置。即，电子控制装置30作为权利要求书中记载的控制装置发挥功能。作为电子控制装置30，例如最好使用可编程控制器(PLC)或专用的控制用计算机等。电子控制装置30的构成包括：进行运算的微处理机、存储用来使微处理机进行各种处理的程序等的ROM、临时存储运算结果等各种数据的RAM等。

另外，与电子控制装置30相连接的有作为供操作人员进行操作输入的设定装置的输入装置31。其中，作为输入装置31，适合使用触摸面板显示器或液晶显示器和键盘等。操作人员利用输入装置31，能够设定电动机4、21的控制数据。这里，作为所设定的电动机21的控制数据，例如可举出：确定了搬运把持住的工件时的电动机21的最高转速(最大角速度)的搬运转速(deg/sec)、确定了去取工件时的电动机21的最高转速(最大角速度)的返回转速(deg/sec)、确定了增大电动机21的转速(角速度)的时间的旋转加速时间(msec)、以及确定了减少电动机21的转速(角速度)的时间的旋转减速时间(msec)等。电子控制装置30使用所设定的控制数据执行存储于ROM中的程序，由此来驱动电动机4和电动机21，控制末端执行器13在三维空间内的位置(x、y、z)和转角(θ)。

接着，结合图3和图4对并联机构1的本发明的第一实施方式的动作进行说明。这里，以末端执行器13去抓取搬运对象物时的动作为例进行说明。其中，在把持住该搬运对象物之后，维持住该把持的状态将该搬运对象物搬运到规定位置的动作，与以下即将说明的动作除在动作方向相反外都相同或同样，故此处省略说明。图3是表示末端执行器13的移动轨迹(x(y)，z平面上)的图，图4是表示末端执行器13在水平方向(x、y平面上)的速度控制图形的一例的图。其中，图3及图4中，实线代表第一实施方式所涉及的并联机构1的末端执行器13的移动轨迹和速度控制图形，虚线代表现有的并联机构(加速时间＝减速时间)的末端执行器的动轨迹和速度控制图形。

图3中，A点为初始停止位置(当前位置)，F点为搬运对象物的位置(即，去抓取搬运对象物时的目标位置)。当停止于A点的末端执行器13行进至F点去抓取搬运对象物时，首先从A点到B点末端执行器13铅垂上升。其中，在该区间内，由于移动沿铅垂向上(z方向)，因此图3所示的水平方向(x、y方向)的速度控制图形中的速度为零。接着，从B点到C1点，末端执行器13一边沿水平方向加速，一边向上且向水平方向移动。之后从C1点到C2点，末端执行器13保持水平方向上的速度恒定，而向上且向水平方向移动。接着从C2点到D1点，末端执行器13以恒定的速度沿水平方向移动。之后从D1点到D2点，末端执行器13减速且沿水平方向移动。这里，在移动于C2点～D2的过程中，Z方向上的移动为零。接着，从D2点到E点(目标位置的铅垂上方的位置)，末端执行器13在水平方向上减速而向水平方向且向下移动。随后，从E点到F点，末端执行器13铅垂下降。其中，该区间内移动向下(z方向)，因此图3所示的水平方向(x、y方向)的速度控制图形中的速度也为零。由此当使末端执行器13从A点移至F点时，电子控制装置30基于预先所存储的、确定了从驱动开始的经过时间和末端执行器13的目标速度间关系的速度控制图形，对电动机4进行控制。以下，对水平方向上的移动进行更具体的说明。

首先，电子控制装置30中，读入末端执行器13的当前位置(A点)和目标位置(F点)。这里，末端执行器13的当前位置可根据各电动机4的驱动位置求出。另外，目标位置，是通过例如对安装在规定位置(坐标)的照相机所拍摄下的拍摄图像进行图像处理等，识别搬运对象物而取得的。接下来在电子控制装置30中，根据当前位置和目标位置求出到目标位置的距离，并将速度控制图形应用于所得到的距离中，设定加速时间t1、匀速时间t2、减速时间t3以及最大速度V。

这里，速度控制图形，如图4中实线所示，包括加速区域、匀速区域和减速区域，末端执行器13加速时的加速度被设定成大于减速时的减速度。且速度控制图形被设定为，末端执行器13加速的时间t1短于减速时间t3。而且，速度控制图形被设定为，从A点到F点(目标位置)所需要的时间，与末端执行器13的加速时间(t1’)和减速时间(t3’)相同的情况(参照图4中的虚线)相等。其中，例如当末端执行器13以120循环/分进行往复运动时，A点-F点间的所需时间(单程)为0.25秒。

在设定加速时间t1、匀速时间t2、减速时间t3以及最大速度V后，电子控制装置30中，基于设定了各时间的速度控制图形，求出每一控制周期的末端执行器13的目标移动位置。接着，根据求得的目标移动位置求出三个电动机4的各自目标驱动位置。之后，在每一控制周期，对各电动机4提供驱动电流来驱动各电动机4，使目标驱动位置和当前位置一致。之后，通过驱动各电动机4来驱动各臂本体6，使末端执行器13从A点移动至F点(目标位置)。

这里，以图5来表示末端执行器13从A点移至F点时的末端执行器13在目标位置附近的移动轨迹。图5是表示末端执行器13的目标轨迹和实际移动轨迹的图。图5中，单点划线是末端执行器13的目标轨迹(目标移动位置)。实线为第一实施方式的并联机构1的末端执行器13的移动轨迹。而虚线表示加速时间t1’与减速时间t3’相同时的末端执行器的移动轨迹。

如图5所示，根据第一实施方式，在停止状态的末端执行器13移动到目标位置(F点)时，通过减小减速时的减速度而得以平缓减速，从而降低了减速时作用的激振力，因此能够降低末端执行器13到达目标位置时的振动。另一方面，通过加大加速时的加速度来抑制末端执行器13到达目标位置所需时间的增加。其结果不会增加到达目标位置所需时间，且可提高到达目标位置时的末端执行器13的位置精度。

另外，根据第一实施方式，在停止状态的末端执行器13移动到目标位置(F点)时，以使得末端执行器13的加速时间t1短于减速时间t3的方式控制电动机4。从而能够获得更长的减速时间t3，因此能够充分地降低末端执行器13减速期间的振动。另一方面，由于缩短了加速时间t1，因此能够抑制到达目标位置所需的总时间的增加。其结果不会增加到达目标位置所需时间，且可提高末端执行器13到达目标位置时的位置精度。

根据第一实施方式，基于末端执行器13的当前位置、目标位置、速度控制图形来对电动机4进行控制。因此，通过测知末端执行器13的当前位置和目标位置，即可基于速度控制图形确定末端执行器13的目标移动位置、即电动机4的指令电流值。

另外，根据第一实施方式，速度控制图形被设定成：停止状态的末端执行器13到达目标位置所用时间与末端执行器13的加速时间与减速时间相同的情形相比，没有变化。因此，在停止状态下的末端执行器13移动到目标位置时，与加速时间和减速时间相同的情形相比，能够切实地防止所需时间的增加。

以上，虽然对本发明的第一实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式而可以进行种种变形。例如，速度控制图形只要设定成加速度＞减速度、加速时间＜减速时间即可，而且最大速度只要设定成不使整体的所需时间增加即可，其形状也不局限于图4所示的形状。这里，以图6来表示速度控制图形的另一例。如图6所示，速度控制图形也可以形成为去除加速区域和匀速区域间的拐点、以及匀速区域和减速区域间的拐点，而使各区域间平滑地连接的形状。另外，也可以是去掉加速区域中及/或减速区域中的直线部分、而以S字曲线连接的形状。

在第一实施方式中，虽然对水平方向的移动进行了说明，但对于铅垂方向的移动也可以同样适用本发明。即，也可以设定成末端执行器13向上上升时的加速度大于向下下降时的减速度，且加速时间短于减速时间。另外，在上述实施方式中，末端执行器13虽然沿铅垂和水平方向移动，但也可以是仅沿水平方向进行移动的构成。

下面，使用图7～9对并联机构1的第二实施方式的动作进行说明。这里，在太阳电池用晶片或太阳电池元件的码垛堆积工序中，以末端执行器13把持住太阳电池晶片后，一边对正该太阳电池晶片的转角位置、一边搬运到规定位置(箱体)的情形为例进行说明。其中，由于去抓取太阳电池晶片时的动作与以下将说明的动作间，除在动作方向相反之外均相同或同样，故而省略说明。其中，图7是用于说明太阳电池的码垛堆积工序的梗概的俯视图。图8是表示从水平方向看时的末端执行器13的运转图形的图。图9是表示末端执行器13在水平方向的移动距离为400mm时的电动机4、21在水平(x、y)方向、垂直(z)方向和旋转(θ)方向的速度控制图形的一例的图。

首先，参照图7并对太阳电池晶片的码垛堆积工序的梗概进行说明。在该工序中，将第一传送带100和第二传送带101以互为并行地配置，并且在该两传送带的上方设置并联机构1。第一传送带100和第二传送带101分别以规定速度从附图右侧向左侧移动。第一传送带100上运送太阳电池晶片(以下称为“工件”)130。这里，太阳电池晶片130例如是纵156×横156×厚0.2mm的矩形薄板。另一方面，在第二传送带101上运送整齐地装入有太阳电池晶片130的箱体131。这里，箱体131例如其内侧被分隔成3×6的方格状，通过并联机构1将第一传送带100上太阳电池晶片130移载入箱体131的各方格中。

 并联机构1驱动臂本体6重复执行下述动作，即：移动末端执行器13，去抓取太阳电池晶片130，并以末端执行器13把持住该太阳电池晶片130而将其搬运到箱体131的动作。而且，并联机构1在把持并搬运太阳电池晶片130时，会旋转末端执行器13而使以朝向不稳定的状态运送来的矩形太阳电池晶片130的朝向与箱体131的方格相一致，进而装入到箱体131的方格中。

进行更为详细的说明，即在第一传送带100上安装有对第一传送带100的移动量进行检测的第一编码器110。第一编码器110向电子控制装置30输出检测到的第一传送带100的移动量。另外，在第二传送带101上安装有对第二传送带101的移动量进行检测的第二编码器111。第二编码器111向电子控制装置30输出检测到的第二传送带101的移动量。并且在第一传送带100的上方，安装有例如CCD照相机等摄像装置120。摄像装置120对搬运来的太阳电池晶片130进行摄像，求出太阳电池晶片130的重心位置和朝向(角度)θ1，并向电子控制装置30输出。另外，在第二传送带101上安装有检测箱体131的前端部的光学传感器121。光学传感器121向电子控制装置30输出检测信号。

电子控制装置30基于太阳电池晶片130的重心位置和第一传送带100的移动量运算太阳电池晶片130的位置。并且电子控制装置30基于箱体131的前端部的检测信号和第二传送带101的移动量运算箱体131的位置。电子控制装置30基于求出的太阳电池晶片130的位置和箱体131的位置，使各电动机4旋转而驱动臂本体6，将太阳电池晶片130搬运到箱体131中。另外，在搬运太阳电池晶片130时，电子控制装置30基于求出的太阳电池晶片130的朝向θ，使电动机21旋转而旋转转轴(即末端执行器13)，使太阳电池晶片130的朝向与箱体131的方格一致。通过重复以上的动作，可将第一传送带100上运送的太阳电池晶片130整齐地装入到第二传送带101上运送的箱体131中。

接着，对电动机4、21的控制方法、即末端执行器13的三维空间位置(x、y、z)和转角位置(θ)的控制方法进行说明。图8中A点为初始停止位置(工件把持位置)，F点相当于箱体131的目标方格位置(即、搬运所把持的工件130时的目标位置)。当在A点临时停止且把持工件130的末端执行器13往F点搬运工件130时，首先从A点到B点，末端执行器13的水平位置不发生变化而铅垂上升(参照图9上段的垂直方向的速度控制图形)。其中，该区间内由于移动仅沿铅垂向上(z方向)，图9中段所示的水平方向(x、y方向)的速度控制图形中的速度为零。接着，从B点到C点，末端执行器13一边沿水平方向加速，一边向上且向水平方向移动。

之后从C点到D点，末端执行器13以恒定的速度(4m/sec)沿水平方向移动。这里，在移动于C点～D期间，Z方向上的移动为零。接着，从D点到E点(目标位置的铅垂上方的位置)，末端执行器13在水平方向上减速而向水平方向且向下移动。随后，从E点到F点，末端执行器13的水平位置不发生变化地铅垂下降。其中，该区间内也仅向下(z方向)移动，因此图9所示的水平方向(x、y方向)的速度控制图形中的速度也为零。由此当使末端执行器13从A点移至F点时，电子控制装置30基于预先所存储的、确定了从驱动开始的经过时间和末端执行器13的垂直方向及水平方向的目标速度间关系的速度控制图形(参照图9的上段、中段)，对三个电动机4进行控制。

另外，当末端执行器13上升到位于工件把持位置上方50mm的B点的上方时，即超过了末端执行器13即便旋转也不会使工件130与周围接触的规定的安全高度(相当于权利要求书中记载的规定的上升距离)之际，从此刻起驱动电动机21，开始转轴25(即末端执行器13)的旋转(参照图9下段的旋转方向的速度控制图形)。例如，在使转轴25旋转180°的情况下，按照图9下段的实线所示的旋转方向的速度控制图形，使电动机21以时间t1(msec)从停止状态以等角加速度旋转加速到600(rpm、减速器24的轴转速、以下同样)，之后在时间t2(msec)过程中从600(rpm)以等角加速度旋转减速度到0(rpm)。其中，此时，在比上述的安全高度(相当于权利要求书中记载的规定的下降距离(从下降的位置到目标位置的距离)，另外，上升时的安全高度和下降时的安全高度也可以不同)更高的位置使电动机21的旋转停止，在电动机21的旋转停止后，末端执行器13下降，并直到停止在F点(目标位置)为止确保t3(msec)的时间。

以旋转减速时间t2长于旋转加速时间t1，且旋转减速时的角加速度的绝对值小于旋转加速时的角加速度的绝对值的方式进行控制，可降低旋转减速时转轴25的扭转及振动。另外，通过在从停止电动机21的旋转起到停止电动机4的旋转为止期间确保振动停止时间t3，可充分降低转轴25的扭转及振动。其中，例如在使转轴25旋转45°的情况下，按照图9下段的虚线所示的旋转方向的速度控制图形驱动电动机21。即，通过令旋转加速时的角加速度和旋转减速时的角加速度分别为与转轴25旋转180°时相同的角加速度，从而将旋转加速时间缩短为t1’，并将旋转减速时间缩短为t2’，确保了充足的振动停止时间t3’。由此，电子控制装置30，基于确定了从驱动开始的经过时间和末端执行器13的旋转方向的目标角速度间的关系的速度控制图形(参照图9的下段)，控制电动机21。以下，对旋转方向的速度控制图形的设定方法进行更加具体的说明。

首先，在电子控制装置30中，基于操作员从输入装置31中输入来的搬运旋转速度、旋转加速时间和旋转减速时间求出旋转加速时的角加速度以及旋转减速时的角加速度。这里，优选使加速时的角加速度在规定的范围内尽可能的大，使减速时的角加速度减小。角加速度的最大值可由作业人或设计者来确定，并考虑到转轴和前端所把持的工件的惯性力矩以及马达的能力(转矩等)。接着，在电子控制装置30中，从摄像装置120中读入太阳电池晶片130的朝向(角度)θ1。这里，如上所述，可以通过对摄像装置120所拍摄的拍摄图像施加图像处理等来取得太阳电池晶片130的朝向θ1。接着，在电子控制装置30中，基于预先设定的旋转加速时的角加速度和旋转减速时的角加速度和太阳电池晶片130的朝向θ1，计算出将太阳电池晶片130的朝向(角度)转过-θ1所需的旋转加速时间t1、旋转减速时间t2，并设定旋转方向的速度控制图形。具体而言，由于图9的下段的三角形的面积相当于太阳电池晶片130的旋转量-θ1，因此只要确定了旋转加速时的等角加速度、旋转减速时的等角加速度，即可确定旋转加速时间t1和旋转减速时间t2。其中，转轴25的旋转角度的最大值为180°。

这里，旋转方向的速度控制图形，如图9下段所示，包括旋转加速区域和旋转减速区域，末端执行器13的角速度在加速时的加速度被设定为大于减速时的减速度。而且，旋转方向的速度控制图形中，末端执行器13的角速度加速的旋转加速时间t1短于减速的旋转减速时间t2。而且，电动机21从停止旋转起到末端执行器13停止在目标位置(F点)的时间t3，被设定为比末端执行器13从上述安全高度下降并停止在目标位置为止的时间t4更长。

在设定了旋转方向的速度控制图形后，电子控制装置30中，基于所设定的旋转方向的速度控制图形，求出每一控制周期的末端执行器13的目标转角位置。接着，根据求得的目标转角位置求出电动机21的目标驱动位置。之后，在每一控制周期对电动机21提供驱动电流来驱动电动机21，以便从当前位置移动到目标驱动位置。之后，通过驱动电动机21来驱动转轴25，使末端执行器13转过角度θ。

根据第二实施方式，例如，如图11的下段示出的现有的旋转方向的速度控制图形所示，与电动机21的加速时间t1”和减速时间t2”相等，且加速时的角加速度和减速时的角加速度相等的情形相比，进一步缩短加速时间t1并延长减速时间t2。而且，进一步加大加速时的角加速度的绝对值、且减小减速时的角加速度的绝对值。因此，能够减小旋转临近停止前的惯性力，降低末端执行器13的旋转振动。另外，由于进一步缩短了加速时间，因此能够抑制转轴25旋转到目标转角位置所需的总时间的增加。其结果，无需增加工件的搬运、旋转时间，即可进一步提高末端执行器13到达目标位置时的末端执行器13的转角位置精度。

根据第二实施方式，将电动机21的旋转开始时刻设定在末端执行器13刚超过规定的安全高度之后，从而在例如使末端执行器13旋转时，能够避免工件与箱体边缘部接触。而且能够进一步延长电动机21的旋转停止后末端执行器13到达目标位置的时间t3。即，在旋转停止后能够确保用于停止旋转方向的扭转和振动所用时间更长。

另外，根据第二实施方式，以使从电动机21旋转停止起到末端执行器13停止于目标位置为止的时间t3比末端执行器13从安全高度下降并停止在目标位置为止的时间t4长的方式进行控制。从而可防止工件的接触等，并且可确保从电动机21旋转停止起到末端执行器13的旋转方向上的扭转和振动结束所用的时间。

根据第二实施方式，基于使用者的操作来设定马达的旋转加速时间、旋转减速时间和马达的最大角速度，电子控制装置30基于设定的旋转加速时间、旋转减速时间和最大角速度来控制电动机21。由此能够适宜地控制电动机21。另外，能够弹性地应对工件、末端执行器13和所应用的生产线等的变更。

另外，根据第二实施方式，电子控制装置30以使转轴25的转角在180°以下的方式控制电动机21。这里，例如在需要顺时针旋转180°以上的情形下，通过逆时针旋转180°以下也可旋转到同一转角位置。由此，根据本实施方式，能够降低旋转所需的时间、增加扭转和振动的停止时间。

以上，虽然对第二实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式而可以进行种种变形。例如，旋转方向的速度控制图形只要设定成加速时的角加速度(绝对值)＞减速时的角加速度(绝对值)、加速时间＜减速时间即可，其形状也不局限于图9下段所示的形状。这里，以图10来表示旋转方向的速度控制图形的另一例。如图10所示，旋转方向的速度控制图形也可以形成为去除加速区域和匀速区域间的拐点，而使各区域间平滑地连接的形状。

另外，也可以消除加速区域中和/或减速区域中的直线部分，而以S字曲线或同样的坡缓的图形来减小旋转开始时、停止时以及从加速切换为减速时的角速度变动。

在第二实施方式中，虽然优先设定了电动机21的加速时间t1和减速时间t2，但也可以将确保了加速时间t1和规定的停止时间(振动停止时间)t3的剩余时间作为减速时间t2。这样一来，能够切实地确保末端执行器13在旋转方向的扭转和振动结束所用的时间。另一方面，由于只要延长减速时间t2就能够进一步缩短振动结束所用时间，因此也可以构成为将减速时的角加速度与振动结束所用时间之间的相关关系以图表的形式预先存储在电子控制装置30的存储器中，而以确保加速时间t1、在安全高度之上开始、结束旋转为条件，来适宜地设定减速时的速度图形。

在第二实施方式中，虽然以将并联机构1应用到太阳电池晶片130的码垛堆积工序的情形为例进行了说明，但本发明中的并联机构1的适用范围并不局限于太阳电池晶片130的码垛堆积工序。例如在将运送在传送带上的袋包装食品移载入瓦楞板纸箱内的工序中，也适合使用本发明。而且，码垛堆积工序的传送带的构成等，也不局限于上述实施方式，还可以是传送带100、101以上下交叉的方式行走的布局。

虽然参照优选实施方式描述了本发明，但是可以以多种方法改进本发明，并且可以推知与上面提出和描述的实施方式不同的多种实施方式，这对本技术领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，后附权利要求书意在涵盖本发明的所有落入本发明主旨和范围内的改进方案。

Claims (13)

1.一种并联机构，通过多个臂将安装在基座部的多个促动器和安装有末端执行器的托架并列地连结在一起，该并联机构包括对上述促动器进行控制的控制装置，其特征在于，

上述控制装置控制上述促动器，从而在停止状态的上述末端执行器移动至目标位置时，使上述末端执行器加速时的加速度大于减速时的减速度。

2.根据权利要求1所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置控制上述促动器，从而在停止状态的上述末端执行器移动至目标位置时，使上述末端执行器加速的时间短于减速的时间。

3.根据权利要求1所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置预先存储有确定了从驱动开始算起的经过时间和上述末端执行器的目标速度之间关系的速度控制图形，并基于上述末端执行器的当前位置、上述目标位置和上述速度控制图形来控制上述促动器。

4.根据权利要求3所述的并联机构，其特征在于，

上述速度控制图形被设定为，停止状态下的上述末端执行器到达上述目标位置所用的时间与上述末端执行器加速的时间和减速的时间相同时的情形相比，没有变化。

5.根据权利要求4所述的并联机构，其特征在于，

上述促动器是电动机。

6.一种并联机构，经由多个连杆将基座部和可旋转地安装有末端执行器的托架并列地连结在一起，该并联机构包括：安装在上述基座部的马达；一端连接上述马达的输出轴而另一端连接上述末端执行器且将上述马达的旋转驱动力传递给上述末端执行器的转轴；以及控制上述马达的控制装置，其特征在于，

上述控制装置控制上述马达，从而在上述马达的角速度为零且处于停止状态的上述转轴旋转至目标转角位置时，使得上述马达的角速度从零达到最大角速度所用的旋转加速时间，比上述马达的角速度从上述最大角速度到零所用的旋转减速时间短。

7.根据权利要求6所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置控制上述马达，从而在停止状态下的上述转轴被旋转驱动至目标转角位置时，使得上述马达的角速度增加时的角加速度、和上述马达的角速度减少时的角加速度为定角加速度，而且加速时的角加速度的绝对值比减速时的角加速度的绝对值大。

8.根据权利要求6所述的并联机构，其特征在于，

在上述末端执行器从停止状态向上方移动了预先确定的规定的上升距离以上时，上述控制装置开始上述马达的旋转。

9.根据权利要求6所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置控制上述马达，从而在上述末端执行器下降预先确定的规定的下降距离前，停止上述马达的旋转。

10.根据权利要求9所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置控制上述马达，从而使从上述马达旋转停止起到上述末端执行器停止在目标位置所用的时间，比上述末端执行器下降上述规定的下降距离并停止在上述目标位置所用的时间长。

11.根据权利要求1所述的并联机构，其特征在于，

还具备基于使用者的操作来对上述控制装置设定上述马达的控制数据的设定装置，

上述设定装置基于使用者的操作，设定上述马达的上述旋转加速时间、上述旋转减速时间以及上述马达的最大角速度，

上述控制装置，基于由上述设定装置设定的上述旋转加速时间、上述旋转减速时间和上述最大角速度来控制上述马达。

12.根据权利要求6所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置以使上述转轴的转角在180°以下的方式控制上述马达。

13.根据权利要求10所述的并联机构，其特征在于，

上述控制装置控制上述马达，使从上述马达的旋转停止起到上述末端执行器停止在目标位置所用的时间在规定时间以上。

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