CN105269557A - 连杆动作装置 - Google Patents

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Abstract

一种连杆动作装置(51)的控制装置(55),该控制装置通过角度坐标系统,进行改变前端姿势的促动器的控制,在连杆动作装置(51)中,前端侧的连杆枢毂(3)经由三组以上的连杆机构(4),以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂(2)上,通过设置于二组以上的连杆机构(4)上的促动器(53),任意地改变作为前端侧的连杆枢毂(3)相对基端侧的连杆枢毂(2)的姿势的前端姿势。操作装置(55)包括姿势指定机构(55a),该机构在正交坐标上的坐标位置,通过人为操作而指定构成目标的前端姿势;姿势获得机构(55b),该机构根据已指定的坐标位置,通过运算而获得通过角度坐标系统表示的前端姿势;姿势信息赋予机构(55c),该机构将已获得的前端姿势的信息提供给控制促动器(53)的控制装置(54)。通过形成这样的方案,可通过正交坐标系统指定构成目标的前端姿势,凭借直觉而进行学习。

Description

连杆动作装置
本发明是2013年3月14日申请的发明名称为“连杆动作装置”的第201380015207.X号发明专利申请的分案申请。
相关申请
本申请要求2012年3月23日申请的申请号为JP特愿2012-066888;2012年3月28日申请的申请号为JP特愿2012-073373;以及2012年6月27日申请的申请号为JP特愿2012-144106的申请的优先权,通过参照,其整体作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及下述的连杆动作装置,该连杆动作装置用于高速而精密地进行三维空间的复杂的加工、物品的取回等的作业的平行连杆机构、机器人关节机构等,具体来说,本发明涉及医疗器械、产业设备等的需要精密且大动作范围的连杆动作装置及其操作装置、控制方法与其控制装置。
背景技术
在专利文献1、2中提出有用于动作装置的平行连杆机构。
对于专利文献1的平行连杆机构的结构较简单,但是由于各连杆的动作角度小,故如果较大地设定运送板的动作范围,则具有连杆变长、机构整体的尺寸变大而装置大型化的问题。另外,如果增加连杆长度,则导致机构整体的刚性的降低。由此,还具有受限于装载于运送板上搭载的工具的重量,即运送板的能搬运重量也小的情况的问题。由于这些理由,其难以用于在形成紧凑的结构的同时,要求精密且大范围的的动作范围的动作的医疗器械等。
相对该情况,专利文献2的连杆动作装置为下述的结构,其中,前端侧的连杆枢毂经由三节连锁的三组以上的连杆机构,以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上,由此可在形成紧凑的结构的同时,进行精密而大范围的动作范围的动作。作为前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势的前端姿势通过规定三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构的状态而确定。“规定连杆机构的状态”指规定与连杆机构中的前端侧的连杆枢毂连接的连杆相对基端侧的连杆枢毂的旋转角的含义。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2000-94245号公报
专利文献2:US5,893,296号专利说明书
发明内容
发明要解决的课题
一般,在按照三组以上而设置三节连锁的连杆机构的连杆动作装置中,通过折角和回转角而确定上述前端姿势,根据该折角和回转角而运算上述连杆的旋转角,对旋转驱动连杆的促动器的动作进行定位。由此,在过去,在改变前端姿势时,通过输入折角和回转角而进行构成目标的前端姿势的指定。另外,折角为前端侧的连杆枢毂的中心轴相对基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度,回转角指前端侧的连杆枢毂的中心轴相对基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度。
另一方面,在于前端侧的连杆枢毂上设置末端执行器,在实际中采用连杆动作装置的场合,末端执行器所作业的被作业物的坐标位置多通过正交坐标系统而处理。由此,在折角和回转角产生的前端姿势的指定中,难以凭借直觉而对连杆动作装置进行操作。在按照比如,前端侧的连杆枢毂以某前端姿势而定位,末端执行器从其前端姿势以通过正交坐标系统所指定的移动量而移动的方式改变前端姿势的场合,操作者必须将正交坐标系统中的移动变换为通过折角和回转角而表示的角度坐标系统中的移动,以确定促动器的操作量。由此,连杆动作装置的操作很难,必须要求经验、特别的训练。
另外,在上述专利文献1,2的平行连杆机构按照安装有作业装置的一侧朝下的方式设置的场合,必须避免下述情况:润滑油等的润滑剂从设置于该平行连杆机构中的轴承、或将驱动力传递给平行连杆机构的驱动传递机构(减速部)的齿轮上掉落,该润滑剂洒溅于下方的被作业物上。作为理想方式,可提高轴承安装部、齿轮安装部的密封性,由此润滑剂不会从轴承、齿轮泄漏出来,但是在该场合,轴承安装部、齿轮安装部的尺寸增加,导致机构整体的大型化、成本的上升。另外,人们还考虑设置覆盖平行连杆机构整体的外罩,但是难以在不妨碍平行连杆机构的动作的情况下,设置这样的外罩。
此外,由于上述专利文献2的连杆动作装置经由连杆机构,改变前端侧部件相对基端侧部件的位置和姿势,故在高速地进行前端侧部件的位置和姿势的变更的场合,具有如下问题:因连杆机构的刚性,使作为直到前端侧部件的定位完成时的时间的准备时间变长。
本发明的目的在于提供一种连杆动作装置的操作装置,该连杆动作装置通过角度坐标系统而进行改变前端姿势的促动器的控制,该操作装置可通过正交坐标系统而指定构成目标的前端姿势,可凭借直觉而进行学习。
本发明的另一目的在于提供一种连杆动作装置,其具有宽的动作范围,实现高速而高精度的定位动作,即使在朝下地设置平行连杆机构的情况下,仍可防止从平行连杆机构等而掉落的润滑剂洒溅于下方的被作业物上的情况,紧凑而廉价。
本发明的还一目的在于提供一种连杆动作装置的控制方法及其控制装置,可适用于在形成紧凑的结构的同时、在较宽的动作范围内进行动作的连杆动作装置,可实现前端侧部件的高速而高精度的定位动作。
用于解决课题的技术方案
本发明的连杆动作装置的操作装置为经由促动器对连杆动作装置进行操作的操作装置,其中,前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构,以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上,上述各连杆机构为平行连杆机构,该平行连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件,该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上,该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上,并且,通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状。另外包括:上述促动器,该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中,任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势的前端姿势;控制装置,该控制装置控制该促动器。
上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势,该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度,该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度。上述操作装置包括:姿势指定机构,在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置,该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势;姿势获得机构,该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置,以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势;姿势信息赋予机构,该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置。
按照该方案,通过姿势指定机构的人为操作,借助正交坐标系统的坐标位置指定构成目标的前端姿势。姿势获得机构根据已指定的坐标位置,通过运算获得通过折角和回转角而表示的前端姿势。将该前端姿势的信息通过姿势信息赋予机构提供给控制装置。接着,控制装置采用通过折角和回转角而表示的前端姿势的信息控制促动器。由于像这样,通过正交坐标系统上的坐标位置而指定构成目标的前端姿势,故即使在被作业物的坐标位置以正交坐标系统而被处理的情况下,仍能凭借直觉而对连杆动作装置进行操作。
上述姿势获得机构可采用比如最小二乘法的收敛运算,该运算为用于获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势的运算。如果采用最小二乘法,则通过简单的运算能获得表示前端姿势的适合的折角和回转角。
上述控制装置可像下述那样,计算上述各促动器的指定动作量。即,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间所成的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述折角为θ;上述回转角为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,求出构成目标的上述前端姿势的上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角,根据该已求出的旋转角与当前的上述前端姿势的上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。按照该方法,可容易求出指令动作量,促动器的控制变简单。
另外,控制装置可像下述那样,计算上述各促动器的指定动作量。即,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间所成的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述折角为θ;上述回转角为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,制作表示上述前端姿势与上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的关系的表格,采用该表格求出构成目标的上述前端姿势的上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角,根据该已求出的旋转角与上述当前的上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。按照该方法,通过事先对前端姿势和各前端侧的端部连杆部件的旋转角的关系进行表格化处理,可缩短采用上述式的指令动作量的计算时间,可更进一步高速地进行促动器的控制。
比如,姿势指定机构通过数值输入而进行上述正交坐标系统上的坐标位置的指定。
在该场合,上述正交坐标系统上的坐标位置的指定也可为绝对坐标相对已确定的基准点的数值输入或从当前的坐标位置到构成目标的坐标位置的差值的数值输入。
另外,上述姿势指定机构也可按照对应于操作时间或操作次数而确定的操作量,以指定上述正交坐标系统上的坐标位置。在该场合,操作和坐标位置的关系容易凭借感觉而分辨。
本发明的连杆动作装置也可包括将促动器的驱动力传递给对应的连杆机构的减速部(驱动传递机构),相对上述基端侧的连杆枢毂,上述前端侧的连杆枢毂位于上述基端侧的连杆枢毂的下方,在上述平行连杆机构或上述减速部上设置润滑剂接收部件,该润滑剂接收部件接收从该平行连杆机构和减速部中的至少任意者掉落的润滑剂。
作为连杆动作装置的活动部分的平行连杆机构由两自由度机构构成,该机构由基端侧的连杆枢毂、前端侧的连杆枢毂、三组以上的连杆机构构成,在该机构中,相对基端侧的连杆枢毂,前端侧的连杆枢毂可在正交的两轴方向自由移动。换言之,形成下述的机构,在该机构中,相对基端侧的连杆枢毂,以旋转为两个自由度的方式,可自由改变前端侧的连杆枢毂的姿势。该两自由度机构紧凑,同时,扩大前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的活动范围。比如,基端侧的连杆枢毂的中心轴和前端侧的连杆枢毂的中心轴的折角最大约为±90°,可将前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的回转角设定在0°~360°的范围内。
通过在平行连杆机构或减速部上设置润滑剂接收部件,即使在按照相对基端侧的连杆枢毂,使前端侧的连杆枢毂位于下方的方式朝下地设置平行连杆机构的情况下,从平行机构机构、减速部而掉落的润滑剂仍由润滑剂接收部件接收。具体来说,从设置于平行连杆机构上的轴承、设置于减速部中的齿轮而泄漏、沿平行连杆机构传递而掉落;或从轴承、齿轮而直接地掉落的润滑剂由润滑剂接收部件接收。由此,防止润滑剂洒溅于下方的被作业物上的情况。由于润滑剂接收部件为用于仅接收从平行连杆机构或减速部而掉落的润滑剂的简单的结构,故可廉价制作。另外,由于润滑剂接收部件可仅设置于平行连杆机构或减速部的下方位置,不覆盖平行连杆机构的整体,故是紧凑的。
换言之,如果设置润滑剂接收部件,由于可允许润滑剂从平行连杆机构或减速部的齿轮而稍稍泄漏的情况,故可简化轴承安装部、齿轮安装部的密封结构。由此,可减小轴承等的尺寸,谋求机构的紧凑化,可进行平行连杆机构的高速定位。另外,可容易进行轴承安装部、齿轮安装部的润滑剂的更换,维护性优良。另外,成本降低。
在本发明的连杆动作装置中,上述润滑剂接收部件也可为盘状部件,该盘状部件包括板状部和突出部,该突出部从该板状部的外周缘向与板状部的表面交叉的一个方向突出,按照该突出部朝向该基端侧的连杆枢毂一侧的方式,将该润滑剂接收部件设置于上述前端侧的连杆枢毂上。通过在构成平行连杆机构的前端部的前端侧的连杆枢毂上设置盘状的润滑剂接收部件,可通过润滑剂接收部件接收从平行连杆机构、减速部而掉落的全部的润滑剂。由此,可有效地防止润滑剂洒溅于下方的被作业物上的情况。由于润滑剂接收部件在板状部的外周缘具有突出部,故由板状部接收的润滑剂不会从板状部的外周缘而垂落。
上述润滑剂接收部件的突出部的突出端侧也可朝向上述前端侧的连杆枢毂的中心轴而倾斜。在该场合,上述润滑剂接收部件的突出部的倾斜角度最好在上述平行连杆机构的动作范围的折角的最大值以上。上述折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴倾斜的垂直角度。在该场合,即使在设置有润滑剂接收部件的前端侧的连杆枢毂倾斜的状态的情况下,仍可防止由润滑剂接收部件接收的润滑剂越过突出部而垂落的情况。特别是,如果突出部的倾斜角度在上述折角的最大值以上,由于在平时,突出部的突出端侧保持在中心方向倾斜的状态,故可可靠地防止由润滑剂接收部件接收的润滑剂越过突出部而垂落的情况。
上述润滑剂接收部件也可具有顶板,该顶板与上述突出部的突出端连接,与板状部平行,在顶板内周部形成通孔。如果润滑剂接收部件具有顶板,由于即使在平行连杆机构的前端侧的连杆枢毂倾斜90°(平行连杆机构的最大折角)的状态的情况下,顶板仍朝向与地面相垂直的方向,故即使在润滑剂接收部件中存留大量的润滑剂的情况下,仍可确实防止润滑剂从润滑剂接收部件而垂落的情况。
在本发明的连杆动作装置中,还可形成下述的结构,该结构包括基座部件和固定部件,在该基座部件上设置有上述基端侧的连杆枢毂和上述促动器,该固定部件支承于该基座部件上,与基座部件平行,并在固定部件内周部形成有通孔,上述润滑剂接收部件包括板状部和可伸缩的连接部,该板状部固定于上述前端侧的连杆枢毂上,该连接部覆盖该板状部和上述固定部件之间的全周,将它们两者相互连接。如果采用该结构,可通过连接部覆盖固定部件和润滑剂接收部件的板状部之间的全周。由此,由于相对平行连杆机构中的固定部件,前端侧的部分由润滑剂接收部件而在较宽范围内被覆盖,故可在动作时,从平行连杆机构、减速部而飞散的润滑剂均可由润滑剂接收部件接收。由于连接部是可伸缩的,故即使在前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势变化的情况下,仍对应于此,润滑剂接收部件的连接部可发生变形。
上述润滑剂接收部件的连接部也可呈蛇腹状,该连接部以压缩成比没有作用外力的自然状态小的程度的状态,组装于上述板状部和上述固定部件上,或上述润滑剂接收部件的连接部也可由片状的弹性材料形成。在任意的场合,在润滑剂接收部件的连接部可在具有可伸缩的功能的同时,通过连接部覆盖固定部件和润滑剂接收部件的板状部之间的全周。
上述固定部件可在其外周部具有向上述基座部件侧突出的突出部。在该场合,即使在润滑剂掉落于固定部件上的情况下,由于该润滑剂不会落到固定部件的外侧,故可防止润滑剂洒溅于被作业物上的情况。
也可在本发明中包括基座部件,在该基座部件上设置有上述基端侧的连杆枢毂和上述促动器,上述润滑剂接收部件为盘状部件,该盘状部件包括板状部和突出部,该突出部从该板状部的外周缘向与板状部的表面交叉的一个方向突出,该润滑剂接收部件按照上述板状部覆盖上述减速部的下方、上述突出部朝向基座部件一侧的方式,设置于上述基座部件或上述减速部的固定部上。通过设置这样的润滑剂接收部件,可防止润滑剂从减速部而掉落的情况。由此,可简化设置于减速部中的齿轮的密封结构。
本发明的连杆动作装置的控制方法为上述连杆动作装置的控制上述促动器的动作的控制方法,其中,通过同步控制来控制上述各促动器的动作,进行将上述前端侧的连杆枢毂变换为任意的姿势的姿势控制,该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时完成动作的方式进行控制,将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。另外,在这里所说的共振频率指装载物设置于前端侧的连杆枢毂上的状态下的共振频率。
由于通过进行同时控制,全部的促动器同时地完成动作,故从动作完成时的各连杆机构到前端侧的连杆枢毂上所作用的力的平衡良好,前端侧的连杆枢毂的准备的时间变短。另外,准备的时间为从促动器的动作完成,到前端侧的连杆枢毂完全静止的时间。
另外,由于前端侧的连杆枢毂在于共振频率的约半个周期后以抵消加速的方向振动,故如果促动器的减速时间设定在连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,则在进行周期性地加速的步进加速的场合,步进加速后的前端侧的连杆枢毂的振动变小。其结果是,即使在高速动作时,促动器的动作完成后的前端侧的连杆枢毂的振动变小,可使前端侧的连杆枢毂进行高速而高精度的定位动作。由于如果前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的位置改变的同时,姿势也变化,故定位动作为与姿势变更动作相同的意思。
在本发明的控制方法中,也可将上述减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。正弦波为最大振幅的为0.75个周期和1.25个周期。于是,为了避免处于减速结束后以最大振幅而振动的状态的情况,减速时间为连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期。
在本发明的控制方法中,还可将上述全部的促动器的加速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。由于前端侧的连杆枢毂在共振频率的约半个周期后抵消加速的方向振动,故如果促动器的加速时间设定在连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,则在进行周期性地加速的步进加速的场合,步进加速后的前端侧的连杆枢毂的振动变小。其结果是,在启动时发生的前端侧的连杆枢毂的振动变小,可使前端侧的连杆枢毂进行高速而高精度的定位动作。
在本发明的控制方法中,还可将上述加速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。正弦波为最大振幅的为0.75个周期和1.25个周期。于是,为了避免处于减速结束后,以最大振幅而振动的状态的情况,加速时间为连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期。
在本发明的控制方法中,上述姿势控制也可根据构成目标的上述前端侧的连杆枢毂的姿势,针对上述各促动器确定指令动作量,上述同步控制根据上述全部的促动器的的指令动作量的比率设定各促动器的动作速度。
在连杆动作装置的姿势控制时,由于各促动器的指令动作量不同,故如果通过该比率设定指令速度,则同步控制可容易进行。
上述各促动器的指令动作量可像下述这样而求出。即,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以可旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴、与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。按照该方法,可容易求出指令动作量,姿势控制简单。
另外,上述各促动器的指令动作量可像下述这样而求出。即,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以可旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间所成的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ,cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,制作表示上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势与上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的关系的表格,采用该表格,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。
按照该方法,通过事先对前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势、与各基端侧的端部连杆部件的旋转角的关系进行表格化处理,可缩短采用上述式的指令动作量的计算时间,可更进一步高速地进行姿势的控制。
对于上述各促动器的动作速度,在设定下述参数的场合,即,该动作速度为Vn;基座速度为V;上述基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角为βn’,还可采用下述式而进行计算:
(数学式1)
V n = V ( β n ′ - β n ) ( β 1 ′ - β 1 ) 2 + ( β 2 ′ - β 2 ) 2 + ( β 3 ′ - β 3 ) 2 (n=1、2或3)
通过采用上述式,基座速度V为各促动器的动作速度Vn的合成速度,可按照无论在什么样的状况的情况下,基端侧的连杆枢毂的移动速度以基本一定的方式进行控制。
另外,对于上述各促动器的动作速度,在设定下述参数的场合,即,该动作速度为Vn;最高速度为Vmax;上述基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角为βn’;(βn’-βn)的最大值为Δβmax,也可采用下述式而进行计算:
Vn=Vmax(β'nn)/Δβmax
在该场合,可在平时以最高速度对至少一个促动器进行定位驱动,可按照基端侧的连杆枢毂的移动速度为最大的方式进行控制。
在本发明的控制方法中,还可在上述三组以上的连杆机构的全部中设置促动器,该促动器任意地改变上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势,通过冗余控制对各促动器进行控制。通过进行冗余控制,无论前端侧的连杆枢毂为怎样的姿势,仍可使各促动器的驱动平衡良好,另外可缩短前端侧的连杆枢毂的准备的时间。此外,由于可按照抑制促动器和其周边部分的晃动、连杆机构的晃动的方式进行控制,故可抑制停止促动器后的晃动造成的前端侧的连杆枢毂的振动,准备的时间短。
在本发明的控制方法中,还可在上述前端侧的连杆枢毂上设置检测上述连杆动作装置所具有的共振频率检测用传感器,根据该信号,通过共振频率测定器计算共振频率,根据该计算结果更新上述促动器的加速时间和减速时间的设定值。由于即使在前端负荷、连杆动作装置的刚性变化的情况下,仍可容易更新加速时间和减速时间,无论在怎样的状况下,停止促动器后的前端侧的连杆枢毂的振动变小,可进行高速而高精度的定位动作。
共振频率检测用传感器可采用加速度传感器,并且上述共振频率测定器可采用FFT分析器。加速度传感器是小型的,容易设置,FFT分析器可容易设定加速时间和减速时间。
本发明的连杆动作装置的控制装置为连杆动作装置的控制上述促动器的动作的控制装置,其中,设置同步及姿势控制机构,该同步及姿势控制机构通过同步控制来控制上述各促动器的动作,进行将上述前端侧的连杆枢毂变更到任意的姿势的姿势控制,该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制,该同步及姿势控制机构将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
由于通过进行同时控制,全部的促动器同时地完成动作,故从动作完成时的各连杆机构到前端侧的连杆枢毂上所作用的力的平衡良好,前端侧的连杆枢毂的准备的时间短。
此外,由于前端侧的连杆枢毂在于共振频率的约半个周期后于抵消加速的方向振动,故如果促动器的减速时间设定在连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,则在进行周期性地加速的步进加速的场合,步进加速后的前端侧的连杆枢毂的振动变小。其结果是,即使在高速动作时,促动器的动作完成后的前端侧的连杆枢毂的振动变小,可使前端侧的连杆枢毂进行高速而高精度的定位动作。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是,权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明,会更清楚地理解本发明。但是,实施形式和附图用于单纯的图示和说明,不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中,多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。
图1为具有本发明的操作装置的连杆动作装置的第1实施方式的省略了一部分的主视图;
图2为表示该连杆动作装置的平行连杆机构的一个状态的省略了一部分的主视图;
图3为表示该连杆动作装置的平行连杆机构的不同状态的省略了一部分的主视图;
图4为以三维方式表示连杆动作装置的平行连杆机构的立体图;
图5为通过直线表示该连杆动作装置的一个连杆机构的图;
图6为该连杆动作装置的平行连杆机构的部分剖视图;
图7为求出折角的最小二乘法的收敛运算的流程图;
图8为表示操作装置的操作部的一个例子的图;
图9为表示操作装置的操作部的不同例子的图;
图10为表示具有该连杆动作装置的作业装置的外观结构的图;
图11为具有本发明的操作装置的连杆动作装置的第2实施方式的省略了一部分的主视图;
图12为该连杆动作装置的平行连杆机构的部分剖视图;
图13为图12的部分放大图;
图14为具有本发明的第3实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图15为具有本发明的第4实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图16为具有本发明的第5实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图17为具有本发明的第6实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图18为具有本发明的第7实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图19为具有本发明的第8实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图20为基端侧的连杆枢毂和基端侧的端部连杆部件的旋转对偶部的剖视图;
图21为基端侧的端部连杆部件和中间连杆部件的旋转对偶部的剖视图;
图22为本发明的第9实施方式的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图23为表示该连杆动作装置的平行连杆机构的一个状态的省略了一部分的主视图;
图24为该平行连杆机构的基端侧的连杆枢毂等的水平剖视图;
图25为该连杆动作装置的水平剖视图;
图26为基端侧的连杆枢毂和基端侧的端部连杆部件的旋转对偶部的剖视图;
图27为基端侧的端部连杆部件和中间连杆部件的旋转对偶部的剖视图;
图28为采用本发明的控制方法的连杆动作装置的第10实施方式的省略了一部分的主视图;
图29为表示该连杆动作装置的基端侧的端部连杆部件的旋转角的图;
图30为表示控制参数的时间和速度的关系的曲线图;
图31为表示加减速时间一定的场合的加减速度与准备的时间的关系的曲线图;
图32为表示指令速度一定的场合的加减速度与准备的时间的关系的曲线图;
图33为表示指令速度一定的场合的加减速度时间与准备的时间的关系的曲线图;
图34为表示进行共振频率的一个周期量的步进加速的场合的前端侧的连杆枢毂的振动的振幅的曲线图;
图35为采用本发明的第11实施方式的控制方法的连杆动作装置的省略了一部分的主视图;
图36为该连杆动作装置的平行连杆机构的部分剖视图;
图37为采用本发明的第12实施方式的控制方法的连杆动作装置的省略了一部分的主视图。
具体实施方式
参照图1~6,对具有本发明的操作装置的连杆动作装置的第1实施方式进行说明。像图1所示的那样,该连杆动作装置51包括:平行连杆机构1;使平行连杆机构1动作的多个(其数量与后述的连杆机构4相同)的促动器53;控制这些促动器53的控制装置54;将操作指令输入到该控制装置54中的操作装置55。在本例子中,控制装置54和操作装置55均设置于控制器56中,但是,控制装置54也可独立于控制器56而设置。在本例子中,平行连杆机构1以悬吊状态而设置于基座部件52上。
对平行连杆机构1进行说明。图2和图3为分别表示平行连杆机构1的各自不同的状态的主视图,在该平行连杆机构1中,经由三组连杆机构4将前端侧的连杆枢毂3以可变更姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上。在图2和图3中,仅仅示出1组连杆机构4。
图4为以三维方式表示平行连杆机构1的立体图。各连杆机构4由基端侧的端部连杆部件5、前端侧的端部连杆部件6、与中间连杆部件7构成,构成由四个旋转对偶形成的三节连锁机构。旋转对偶与其周边部作为旋转对偶部T1~T4而表示。基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6呈L状,其基端分别以可旋转的方式连接于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上。在中间连杆部件7的两端,分别以可旋转的方式连接有基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的前端。
基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6为球面连杆结构,三组的连杆机构4中的球面连杆中心PA、PB(图2、图3)一致,另外距该球面连杆中心PA、PB的距离d也相同。端部连杆部件5、6与中间连杆部件7的各旋转对偶的中心轴既可具有某交叉角γ(图4),也可以是平行的。
即,三组的连杆机构4从几何学方面说为同一形状。从几何学方面说为同一形状指通过直线表示各连杆部件5、6、7的几何学模型,即,通过各旋转对偶部T1~T4、与将这些旋转对偶部T1~T4之间连接的直线表示的模型为中间连杆部件7的相对中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图5为通过直线表示一组连杆机构4的示意图。
像图5所示的那样,本实施方式的连杆机构4为旋转对称型,基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的位置关系为相对中间连杆部件7的中心线C而旋转对称的位置结构。图2表示基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB位于同一线上的状态,图3表示相对基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB具有规定的动作角的状态。即使在各连杆机构4的姿势变化的情况下,基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之间的距离d仍不改变。
通过基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3与三组的连杆机构4构成相对基端侧的连杆枢毂2,使前端侧的连杆枢毂3可在相垂直的两轴方向移动的两自由度机构。换言之,形成相对基端侧的连杆枢毂2,使前端侧的连杆枢毂3以旋转为两个自由度的方式进行姿势可变更的机构。该两自由度机构以基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA、前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB、以及中间连杆部件7的中心线C的交点P为中心,相对基端侧的连杆枢毂2使前端侧的连杆枢毂3改变姿势。
该两自由度机构在整体紧凑的同时,使前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的活动范围扩大。比如,像图4所示的那样,基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB的折角θ的最大值(最大折角)可约为±90°。另外,前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的回转角φ可设定在0°~360°的范围内。折角θ为相对基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,使前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度,回转角φ为相对基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,使前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的水平角度。
在该平行连杆机构1中,各连杆机构4的端部连杆部件5、6的轴部件13(图6)的角度与长度大致相等,并且基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6的几何学的形状相等,而且同样对于中间连杆部件7,在基端侧和前端侧,形状相等,此时,如果相对中间连杆部件7的对称面,中间连杆部件7和端部连杆部件5、6的角度位置关系在基端侧和前端侧的两者中是相同的,则从几何学的对称性来说,基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6以相同的方式运动。比如,分别在基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3上,按照与相应的中心轴QA、QB同轴的方式设置旋转轴,在从基端侧向前端侧而进行旋转传递的场合,形成基端侧和前端侧按照相同的旋转角等速地旋转的等速万向节。将该等速旋转时的中间连杆部件7的对称面称为等速二等分面。
由此,通过将共同具有基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3的相同的几何学形状的连杆机构4按照多个而设置于圆周上,多个连杆机构4位于没有矛盾而动作的位置,中间连杆部件7限于仅在等速二等分面上的运动。由此,即使在基端侧和前端侧取任意的动作角的情况下,基端侧和前端侧仍进行等速旋转。
像在后面说明的图6所示的那样,基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3呈在其中心部,通孔10沿轴向而形成,外形为球面状的环形状。通孔10的中心像图4所示的那样,与连杆枢毂2、3的中心轴QA、QB一致,在该基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3中的外周面的圆周方向等间隔开的位置,分别以可旋转的方式连接有基端侧的端部连杆5和前端侧的端部连杆6。
图6为表示基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆5的旋转对偶部T1、与基端侧的端部连杆5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2的剖视图。在基端侧的连杆枢毂2中,在圆周方向的三个部位,形成在半径方向的内侧下陷的凹部11,通过设置于各凹部11的内部的两个轴承12,分别以可旋转的方式支承有轴部件13。轴部件13的外侧端部从基端侧的连杆枢毂2而突出,在其突出螺纹部13a上连接有基端侧的端部连杆部件5,该基端侧的端部连杆部件5通过螺母14而紧固。
上述轴承12为比如深槽球轴承等的滚动轴承,其外圈(图中未示出)与上述凹部11的内周嵌合,其内圈(图中未示出)与上述轴部件13的外周嵌合。通过止动圈15而防止外圈的抽出。另外,在内圈与基端侧的端部连杆部件5之间介设有间隔件16,螺母14的紧固力经由基端侧的端部连杆部件5和间隔件16而传递给内圈,对轴承12施加规定的预压。
在基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2中,在形成于中间连杆部件7的两端上的连通孔18中设置两个轴承19,通过这些轴承19,基端侧的端部连杆部件5的前端的轴部20以可旋转的方式被支承。轴承19经由间隔件21,通过螺母22而紧固。
上述轴承19为比如深槽球轴承等的滚动轴承,其外圈(图中未示出)与上述连通孔18的内周嵌合,其内圈(图中未示出)与上述轴部件20的外周嵌合。通过止动圈23而防止外圈的抽出。与轴部20的前端螺纹部20a螺接的螺母22的紧固力经由间隔件21而传递给内圈,对轴承19施加规定的预压。
以上对基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2进行了说明,而前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4、与前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3也为相同的结构(图示省略)。
像这样,通过形成于各连杆机构4的四个旋转对偶部T1~T4,即基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1、前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶T4、基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2、与前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3中设置轴承12、19的结构,可抑制各旋转对偶T1~T4的摩擦阻力,谋求旋转阻力的减轻,可确保平滑的动力传递,并且耐久性可提高。
在设置有该轴承12、19的结构中,通过对轴承12、19施加预压,可在没有径向间隙和推力(thrust)间隙的情况下,抑制旋转对偶部的晃动,没有基端侧的连杆枢毂2侧和前端侧的连杆枢毂3侧之间的旋转相位差,可维持等速性,并且可抑制振动、异常声音的发生。特别是,通过消除上述轴承12、19的轴承间隙,可减少在输入输出之间产生的齿隙。
通过在基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3中以埋设状态而设置轴承12,可不增加平行连杆机构1整体的外形,而扩大基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3的外形。由此,用于将基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3安装于其它的部件上的安装空间的确保容易。
在图1中,平行连杆机构1处于基端侧的连杆枢毂2固定于基座部件52的底面上,前端侧的连杆枢毂3处于垂下的状态。在基座部件52的顶面上,由旋转促动器构成的促动器53按照其数量与连杆机构4相同的数量,即三个而设置。促动器53的输出轴53a按照贯穿基座部件52的方式向下方突出,安装于其输出轴53a上的伞齿轮57和安装于基端侧的连杆枢毂2的轴部件13(图6)上的扇形的伞齿轮58啮合。通过上述伞齿轮57和伞齿轮58,构成齿轮式的减速部73。
如果使促动器53旋转,则该旋转经由一对伞齿轮57、58而传递给轴部件13,相对基端侧的连杆枢毂2的基端侧的端部连杆部件5的角度改变。通过控制各促动器53的动作量,在各连杆机构4中调整基端侧的端部连杆部件5的角度,从而确定前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势(在下面称为“前端姿势”)。各促动器53的动作根据操作装置55的操作指令,通过控制装置54而进行控制。
操作装置55具有姿势指定机构55a、姿势获得机构55b和姿势信息赋予机构55c。姿势指定机构55a为通过人为操作而指定构成目标的前端姿势的机构,在二维的正交坐标系统上的坐标位置指定前端姿势。正交坐标系统像图4所示的那样,为XY正交坐标系统100,其与基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA的延长轴QA’正交,原点O固定于上述延长轴QA’上的任意的位置。构成目标的前端姿势通过作为前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB与XY正交坐标系统100相交叉的点的坐标的目标坐标T(X,Y)而表示。关于目标坐标T的指定方法,将在后面进行说明。
姿势获得机构55b为下述的机构,该机构将通过由姿势指定机构55a指定的XY正交坐标系统100的坐标位置表示的前端姿势变换为通过由角度坐标系统的折角θ和回转角φ表示的前端姿势的机构。对变换的原理进行说明。
XY正交坐标系统100的原点O和目标坐标T的距离r采用式1而求出。
(数学公式2)
r = X 2 + Y 2 ... ( 1 )
另外,角度坐标系统的原点O和目标坐标T的距离r’采用式2而求出。
r’=h’×tanθ…(式2)
在这里,h’像图4所示的那样,为从作为前端侧的连杆枢毂3的姿势变更的旋转中心的交点P到目标坐标T的高度。球面连杆中心PA、PB之间的距离由d表示;从基端侧的连杆枢毂2的球面连杆中心PA到目标坐标T的高度由h表示的场合,h’由式3而求出。通过将借助式3而求出的h’代入式2中,求出角度坐标系统的原点O和目标坐标T的距离r’。另外,d和h为通过借助平行连杆机构1的尺寸、装载连杆动作装置51的装置的尺寸而确定的固定值。
(数学公式3)
h ′ = ( h = d 2 × c o s ( θ 2 ) ) ... ( 3 )
对像这样而求出的XY坐标系统100的原点O和目标坐标T的距离r、与角度坐标系统的原点O和目标坐标T的距离r’进行比较,探索差最小的折角θ。折角θ的探索比如,像图4所示的那样,采用最小二乘法的收敛运算而进行。
dr=(r-r')2…(式4)
最小二乘法的收敛运算按照图7的流程图所示的顺序而进行。首先,在步骤S1,进行式1的距离r的计算、与比较值A的初始值的设定。比较值A为与dr的比较值,将充分地大于通过探索过程中计算的dr的值的值作为初始值而设定。
接着,在步骤S2,θ=0°,在步骤S3,计算r2、dr。另外,在步骤S4,如果dr小于A,则将dr代入A中,将此时的θ代入Ansθ中,如果dr大于A,则A和Ans为原值。另外,在步骤S5,将θ与预定的角度范围的最大值Ma×θ进行比较,在小的场合,于步骤S6,θ=θ+Δθ,加上某确定的值。
反复进行上述步骤S3、S4、S6的操作,直至θ为某设定的角度范围的最大值Ma×θ。接着,在步骤S7,最终而获得的Ansθ为所求解的折角θ。
采用通过上述探索而获得的折角θ,求出回转角φ。此时,在θ=0的场合,φ=0,在θ≠0的场合
(数学公式4)
φ = tan - 1 ( Y X ) ... ( 6 )
借助通过图7的流程图所示的操作而求出的折角θ、以及通过式5或式6的计算而求出的回转角φ,规定构成目标的前端姿势。如果像上述那样,通过最小二乘法的收敛运算,以当前的坐标位置为基准,按照从其近边起的顺序探索而求出折角θ,则可减少运算次数。
姿势信息赋予机构55c将通过姿势获得机构55b而获得的前端姿势的信息,即折角θ和回转角φ提供给控制装置54。
控制装置54为计算机的数值控制式,对应于从操作装置55的姿势信息赋予机构55c提供的前端姿势的信息,求出构成各基端侧的端部连杆部件5的目标的旋转角βn(图4),按照通过姿势检测机构59(图1)而检测的实际的旋转角βn为构成目标的旋转角βn的方式,对各促动器53进行反馈控制。
旋转角βn通过比如对下述的式7进行逆变换的方式而求出。逆变换指根据折角θ和回转角φ,计算旋转角βn的变换。折角θ和回转角φ与旋转角βn之间具有相互关系,可根据一者的值,导出另一者的值。
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0(式7)
n=1、2或3
在这里,γ(图4)为以可旋转的方式连接于基端侧的端部连杆部件5上的中间连杆部件7的连接端轴、与以可旋转的方式连接于前端侧的端部连杆部件6上的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度。δn(图4中的δ1、δ2、δ3)为相对构成基准的基端侧的端部连杆部件5的各基端侧的端部连杆部件5的圆周方向的间隔角。
也可针对每个指令对式7进行逆变换,求出旋转角βn,但是还可在事先,像表1那样,制作表示前端位置姿势和旋转角βn的关系的表格。如果进行表格化处理,如果具有前端姿势变更的指令,则可马上采用表格,求出构成目标的旋转角βn。由此,可更进一步高速地进行促动器53的控制。另外,在预先登记指令方式,按照登记顺序而动作的场合,可通过像表2那样,在方式登记时,登记表示前端位置姿势和旋转角βn的关系的表,节约表格的存储区域。
(表1)
(表2)
图8表示操作装置55的操作部的一个例子。该操作部为通过数值输入而指定坐标位置的方式,包括分别显示当前的坐标位置的X坐标值和Y坐标值的当前值显示部101、102;分别显示目标的X坐标值和Y坐标值的目标值显示部103、104;在目标值显示部103、104中输入目标的X坐标值和Y坐标值的由10键等构成的数值输入按钮105;动作实现按钮106。XY正交坐标系统上的坐标位置的指定也可为以数值方式输入相对已确定的基准点(比如原点O)的绝对坐标的方式,与从当前的坐标位置到构成目标的坐标位置的差分的方式中的任意方式。
如果采用数值输入按钮105,输入目标的X坐标值和Y坐标值,则该值显示于目标值显示部103、104中。不但如此,而且根据已输入的X坐标值和Y坐标值,从前端侧的连杆枢毂3到被作业物(在图中未示出)的作业面的距离、平行连杆机构1的各部分的尺寸等的参数,计算构成目标的前端姿势的折角θ和回转角φ。另外,根据该前端姿势,计算各促动器53的动作量。如果按压动作实现按钮106,则驱动各促动器53,按照形成已输入的X坐标值和Y坐标值的方式改变前端姿势。像这样,由于在XY正交坐标系统100上的坐标位置,进行构成目标的前端姿势的指定,故即使在通过正交坐标系统而对被作业物的坐标位置进行处理,仍可凭借直觉而对连杆动作装置51(图1)进行操作。
图9表示操作装置55的操作部的不同的例子。该操作部为通过操作量而指定坐标位置的方式,包括分别表示当前的坐标位置的X坐标值和Y坐标值的当前值显示部101、102;对前端姿势进行变更操作的按压操作按钮107~110。如果按压按压操作按钮107,则将姿势变更到X坐标值变大的一侧,如果按压按压操作按钮108,则将姿势变更到X坐标值变小的一侧,如果按压按压操作按钮109,则将姿势变更到Y坐标值变大的一侧,如果按压按压操作按钮110,则将姿势变更到Y坐标值变小的一侧。
姿势变更的程度根据按压按压操作按钮107~110的时间或按压次数而改变。另外,在本例子中,各按压操作按钮107~110由姿势变更低速地进行的低速按钮107a、108a、109a、110a、与姿势变更高速地进行的高速按钮107b、108b、109b、110b构成,在低速和高速的两个阶段中进行。
在该操作装置55的场合,形成下述的系统,其中,通过按压操作按钮107~110的操作,依次改变X坐标值和Y坐标值,每次,计算构成目标的折角θ和回转角φ,确定与此相对应的促动器53的动作量。即,仅在按压按压操作按钮107~110的期间,前端姿势连续变更。由此,容易通过感觉而分辨操作和坐标位置的关系。
与上述操作装置55相组合而采用的控制装置54将从操作装置55的姿势指定机构55c提供的前端姿势的信息通过已确定的变换式,变换为促动器53的动作量,按照仅按照该动作量而使促动器53动作的方式进行控制。具体来说,如果从姿势指定机构55c,将通过折角θ和回转角φ而表示的前端姿势提供给控制装置54,则控制装置54采用上述式7,对上述折角θ和回转角φ进行逆变换,由此,求出各基端侧的端部连杆部件5的旋转角βn,采用该求出的旋转角βn,对式8进行运算,计算各促动器53的动作量Rn。
Rn=βn×k;(n=1、2或3)…(式8)
在这里,k表示根据附设于促动器53上的减速器(在图中未示出)的减速比而确定的系数。如果像这样,将前端姿势的信息通过变换式变换为促动器53的动作量,则容易进行促动器53的控制。
也可不分阶段地改变促动器53的动作量、前端姿势的变更速度,而任意地改变每当按压操作按钮107~110的一次操作的促动器53的动作量、前端姿势的变更速度。另外,还可像本例子那样,不通过多个按压操作按钮107~110而进行操作,而通过摇杆这样的一个操作机构而进行操作。
图10表示具有上述连杆动作装置51的作业装置120。在该作业装置120中,在构成作业室121的天花板的基座部件52上固定有基端侧的连杆枢毂2,平行连杆机构1在悬吊状态被设置,在该平行连杆机构1的前端侧的连杆枢毂3上装载末部执行器122。末部执行器122为比如涂装器。
在末部执行器122的下方,设置有沿XY轴方向而移动被作业物W的移动机构123。移动机构123包括固定而设置于底面上的沿X轴方向而较长的X轴轨124;可沿该X轴轨124而进退,沿Y轴方向而较长的Y轴轨125;可沿该Y轴轨125而进退,在其顶面上放置被作业物的作业台126。Y轴轨125和作业台126分别通过在图中未示出的驱动源的驱动,在X轴方向和Y轴方向移动。
在末部执行器122为涂敷装置的场合,在X轴方向和Y轴方向借助移动机构123而使作业台126进退,由此,使被作业物W的涂敷部位位于涂敷装置的涂料喷射口122a的前端。另外,通过改变连杆动作装置51的前端姿势,改变末部执行器122的朝向,按照在平时,上述涂料喷射口122a朝向被作业物W的涂敷面的方式进行调整。
下面对本发明的第2~第12实施方式进行说明。在以下的说明中,对于与通过借助各实施方式在先说明的实施方式而描述的事项相对应的部分,采用同一标号,省略重复的说明。在仅说明方案的一部分的场合,方案的其它的部分与在先说明的实施方式相同。不仅可以有在实施方式中具体说明的部分的组合,而且如果特别是在组合中没有妨碍,则也可部分地将实施方式之间组合。
图11~图13表示连杆动作装置的第2实施方式。该连杆动作装置61像图11所示的那样,平行连杆机构1在悬吊状态设置于基座部件62上。即,在平行连杆机构1中,基端侧的连杆枢毂2经由基端安装部件64,固定于上述基座部件62上,在前端侧的连杆枢毂3上装载安装有各种器具等的前端安装部件63。
像图12和图13所示的那样,在平行连杆机构1中,轴承31为外圈旋转型,该轴承31分别以可旋转的方式将端部连杆部件5、6支承于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上。如果以基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1为例子而进行说明,则在基端侧的连杆枢毂2的圆周方向的三个部位形成轴部32,在该轴部32的外周上嵌合有两个轴承31的内圈(图中未示出),在形成于基端侧的端部连杆部件5中的连通孔33的内周,嵌合有轴承31的外圈(图中未示出)。轴承31为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承,即使在螺母34的紧固的情况下,仍在赋予规定的预压量的状态下进行固定。前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4也为上述同样的结构。
另外,在设置于基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2上的轴承36中,在形成于基端侧的端部连杆部件5的前端上的连通孔37的内周嵌合有外圈(图中未示出),在与中间连杆部件7一体的轴部38的外周嵌合有内圈(图中未示出)。轴承36为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承,即使在螺母39的紧固的情况下,仍在赋予规定的预压量的状态下进行固定。前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3也为上述同样的结构。
在平行连杆机构1的三组的连杆机构4的全部中,设置有促动器70与减速机构71,该促动器70使基端侧的端部连杆部件5旋转,任意地改变前端位置姿势,该减速机构71将该促动器70的动作量经过减速而传递给基端侧的端部连杆部件5。促动器70为旋转促动器,更具体地说,为带有减速器70a的伺服电动机,通过电动机固定部件72而固定于基座部件62上。减速机构71由促动器70的减速器70a与齿轮式的减速部73A构成。
齿轮式的减速部73A由小齿轮76和大齿轮77构成,该小齿轮76经由联轴节75,以可旋转传递的方式连接于促动器70的输出轴70b上,该大齿轮77固定于基端侧的端部连杆部件5上,与上述小齿轮76啮合。在图示例子中,小齿轮76和大齿轮77为平齿轮,大齿轮77为仅在扇形的周面上形成有齿的扇形齿轮。大齿轮77的节圆半径大于小齿轮76,促动器70的输出轴70b的旋转按照减速为围绕基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1的旋转轴O1的旋转的方式传递给基端侧的端部连杆部件5。其减速比为10以上。
大齿轮77的节圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长度L的1/2以上。上述臂长度L为从下述点P1到下述点P3的距离,该点P1指基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1的中心轴O1的轴向中心点,该点P3指基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2的中心轴O2的轴向中心点P2投影于:与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶轴O1相垂直且穿过该轴向中心点P1的平面上的点。在该实施方式的场合,大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L以上。由此,有利于获得高的减速比。
小齿轮76包括在与大齿轮77啮合的齿部76a的两侧突出的轴部76b,该两个轴部76b通过设置在设于基座62上的旋转支承部件79上的两个轴承80,分别以可旋转的方式被支承。轴承80为比如深槽球轴承、角接触球轴承等的球轴承。轴承80除了像图示的例子,按照多排的方式将球轴承排列以外,也可采用滚柱轴承、滑动轴承。形成下述的结构,其中,在多排轴承80的各外圈(图中未示出)之间,设置接缝(图中未示出),通过将与轴部76b啮合的螺母81紧固,对轴承80施加预压。轴承80的外圈被旋转支承部件79压入。
在本实施方式的场合,大齿轮77为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件,通过螺栓等的连接件82而可装卸地安装于基端侧的端部连杆部件5上。大齿轮77也可与基端侧的端部连杆部件5形成一体。
促动器70的旋转轴心O3和小齿轮76的旋转轴心O4位于相同轴上。这些旋转轴心O3、O4与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶轴O1平行,并且相对基座62的高度相同。
该连杆动作装置61也在控制器86的内部,设置控制促动器70的控制装置84、与将操作指令输入到该控制装置84中的操作装置85。控制装置84和操作装置85为与上述实施方式的类型相同的结构,获得上述同样的作用、效果。操作装置85与上述第1实施方式相同,具有姿势指定机构55a、姿势获得机构55b与姿势信息赋予机构55c,但是省略它们的图示。
在该连杆动作装置61中,通过在三组的连杆机构4的全部中设置促动器70和减速机构71,可按照抑制平行连杆机构1、减速机构71的晃动的方式进行控制,前端侧的连杆枢毂3的定位精度提高,并且可实现连杆动作装置61本身的刚性的提高。
另外,减速机构71的齿轮式的减速部73A由小齿轮76和大齿轮77组合而成,获得10以上的高的减速比。如果减速比高,由于编码器等的定位分辨率高,故前端侧的连杆枢毂3的定位分辨率提高。另外,可采用低输出的促动器70。在本实施方式中,采用带有减速器70a的促动器70,但是如果齿轮式的减速部73A的减速比高,则也可采用没有减速器的促动器70,可使促动器70小型化。
通过使大齿轮77的节圆半径在基端侧的端部连杆部件5的臂长度L的1/2以上,前端负荷造成的基端侧的端部连杆部件5的弯矩变小。由此,不按照必要程度以上的程度而提高连杆动作装置61整体的刚性,并且谋求基端侧的端部连杆部件5的重量的减轻。比如,可将基端侧的端部连杆部件5从不锈钢(SUS)变更为铝。另外,由于大齿轮77的节圆半径较大,故大齿轮77的齿部的面压减少,连杆动作装置61整体的刚性变高。另外,如果大齿轮77的节圆半径在上述臂长度L的1/2以上,由于大齿轮77为充分地大于设置于基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1中的轴承31的外径,故可在大齿轮77的齿部和轴承31之间形成空间,容易设置大齿轮77。
特别是在该第2实施方式的场合,由于大齿轮77的节圆半径大于上述臂长度L,故大齿轮77的节圆半径进一步增加,上述作用、效果更进一步显著。此外,可将小齿轮76设置于连杆机构4的外径侧。其结果是,可容易确保小齿轮76的设置空间,设计的自由度增加。另外,小齿轮76和其它的部件的妨碍难以产生,连杆动作装置61的活动范围扩大。
由于小齿轮76和大齿轮77分别为平齿轮,故容易制作,旋转的传递效率也高。由于小齿轮76在轴向两侧通过轴承80而支承,故小齿轮76的支承刚性高。由此,前端负荷造成的基端侧的端部连杆部件5的角度保持刚性高,进而连杆动作装置61的刚性、定位精度提高。此外,由于促动器70的旋转轴心O3、小齿轮76的旋转轴心O4与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶T1的中心轴O1位于同一平面上,故整体的平衡良好,装配性良好。
由于大齿轮77可相对基端侧的端部连杆部件5而装卸,故齿轮式的减速部73A的减速比、前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的动作范围等的规格参数的变更容易,连杆动作装置61的批量生产性提高。即,可仅通过改变大齿轮77,便将该连杆动作装置61用于各种用途。另外,维修性良好。比如,在齿轮式的减速部73A产生障碍的场合,可通过仅更换该减速部73A而进行应对。
引用图14与在前述的第1实施方式中采用的图2~图6,对本发明的第3实施方式的连杆动作装置进行说明。另外,对于与第1实施方式相同或相应的结构部分,采用同一标号,省略其具体的说明,对不同的结构进行说明。与表示第1实施方式的图1的不同之处在图14所示的该连杆动作装置51包括接收从平行连杆机构1和减速部73落下的润滑剂的润滑剂接收部件200。
上述润滑剂接收部件200为盘状部件,该盘状部件包括板状部201和突出部202,该突出部202从该板状部201的外周缘向与板状部201的表面交叉的一个方向突出,按照该突出部202朝向基端侧的连杆枢毂2的一侧的方式,将板状部201的中间部固定而设置于前端侧的连杆枢毂3的前端面上。板状部201的前端侧在连杆枢毂3上的固定通过比如螺栓(图中未示出)而进行。由于该润滑剂接收部件200为简单的结构,故可低价格地制作。另外,润滑剂接收部件200可仅设置平行连杆机构1和减速部73的下方位置,由于没有覆盖平行连杆机构1的整体,故是紧凑的。
通过设置润滑剂接收部件200,即使在像图14那样,按照前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2位于下方的方式使平行连杆机构1朝下设置的情况下,从平行连杆机构1的轴承12、19或减速部73的伞齿轮57、58而泄漏,沿平行连杆机构1传递而掉落或从齿轮部、轴承部而直接落下的润滑剂接收于润滑剂接收部件200中。由于润滑剂接收部件200呈盘状,其在板状部201的外周缘具有突出部202,故即使在伴随前端侧的连杆枢毂3的姿势变化,润滑剂接收部件200倾斜的情况下,已接收的润滑剂不从板状部201的外周缘而垂落。由此,防止润滑剂洒溅在下方的被作业物(图中未示出)上的情况。
换言之,如果设置润滑剂接收部件200,由于可允许从轴承12、19或伞齿轮57、58稍稍地漏出润滑剂,故可简化轴承12、19或伞齿轮57、58的密封结构。由此,可减小轴承12、19的尺寸,谋求机构的紧凑化,可进行平行连杆机构1的高速定位。另外,可容易进行轴承12、19或伞齿轮57、58的润滑剂的更换,维修性优良。另外,成本也会降低。
在上述第3实施方式的场合,由于于前端侧的连杆枢毂3上设置润滑剂接纳部件200,故对应于该连杆枢毂3的姿势的变化而润滑剂接收部件200运动,故在平行连杆机构1的折角θ(图4)大的场合,润滑剂接收部件200不位于伞齿轮57、58或一部分的轴承12、19的正下方,从伞齿轮57、58或轴承12、19而掉落的润滑剂不由润滑剂接收部件200接收。于是,本实施方式的结构有效地适用于平行连杆机构1的折角在±45°以下而使用的场合。
如果像图15所示的第4实施方式的连杆动作装置51那样,润滑剂接收部件200的突出部202呈突出端侧朝向前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB而倾斜的形状,即使在前端侧的连杆枢毂3以较大程度倾斜的情况下,仍可防止润滑剂从润滑剂接收部件200而垂落的情况。在该场合,润滑剂接收部件200的突出部202的倾斜角度最好在平行连杆机构1的动作范围的折角θ的最大值(最大折角)θmax以上。如果像上述那样确定突出部202的倾斜角度,由于在平时处于突出部202的突出端侧向中心方向倾斜的状态,故能可靠地防止润滑剂越过突出部202而垂落的情况。
另外,如果像图16所示的第5实施方式的连杆动作装置51那样,润滑剂接收部件200也为下述的结构,其具有顶板203,该顶板203与突出部202的突出端连接,与板状部201平行,在内周部形成通孔203a。如果润滑剂接收部件200具有顶板203,由于即使在平行连杆机构1的前端侧的连杆枢毂3倾斜90°(最大折角)的状态的情况下,顶板203朝向与地面相垂直的方向,故即使在于润滑剂接收部件200中存留大量的润滑剂的情况下,仍可确实防止润滑剂从润滑剂接收部件200垂落的情况下。
图17表示第6实施方式。该连杆动作装置51具有环状的固定部件205,该固定部件205经由支柱204而支承于基座部件52上,与基座部件52平行,在内周部形成通孔205a。在固定部件205的外周端,形成有向基座部件52侧突出的突出部206,在内周端形成向与基座部件52相反的一侧突出的内周立缘部207,润滑剂接收部件200由板状部201与可伸缩的连接部208构成,该板状部201固定于前端侧的连杆枢毂3上,该连接部208覆盖该板状部201和固定部件205之间的全周,将两者相互连接。具体来说,连接部208由片状的弹性部件形成,其两端分别嵌合而设置于板状部201的外周面和固定部件205的内周立缘部207的外周面上。连接部208可通过固定带等固定于板状部201的外周面和固定部件205的内周立缘部207的外周面上。
如果采用该方案,由于平行连杆机构1中的固定部件205的前端侧的部分通过润滑剂接收部件200而在较宽的范围内覆盖,故可在动作时,从平行连杆机构1或减速部73而飞散的润滑剂也可由润滑剂接收部件200接收。由于在固定部件205的外周端上设置突出部206,故即使在润滑剂掉落于固定部件205上的情况下,该润滑剂仍不掉落于固定部件205的外侧,可防止润滑剂溅落于被作业物上的情况。由于连接部208可伸缩,故即使在前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势变化的情况下,仍可对应于此,润滑剂接收部件200的连接部208会产生变形。
像图18所示的第7实施方式那样,润滑剂接收部件200的连接部208A也可为覆盖板状部201和固定部件205之间的全周的蛇腹状的形状。在该场合,连接部208A在压缩于比没有作用外力的自然状态小的状态,组装于板状部201和固定部件205上。同样在该场合,与上述相同,即使在前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势变化的情况下,仍可对应于此,润滑剂接收部件200的连接部208A变形。
图19表示第8实施方式。在该连杆动作装置51中,设置有润滑剂接收部件210,该润滑剂接收部件210接收从减速部73的伞齿轮57、58而掉落的润滑剂。润滑剂接收部件210为盘状的部件,该部件包括板状部211和突出部212,板状部211位于减速部73的正下方,该突出部212从该板状部211的外周缘向基座部件52一侧突出,经由与突出部212的一部分连接的安装部213,借助螺栓(在图中未示出)等安装于基座部件52上。润滑剂接收部件210通过比如金属板等制作。
通过设置这样的润滑剂接收部件210,可防止从减速部73掉落的润滑剂洒溅于被作业物上的情况。其中,无法防止从平行连杆机构1而掉落的润滑剂洒溅于被作业物上的情况。由此,像虚线所示的那样,最好并用图14、图15、图16的润滑剂接收部件200。或者,也可使轴承12、19(图6)为带有密封件的轴承,使轴承安装部具有密封功能。
具有密封功能的轴承安装部的结构的一个例子在下面给出。图20表示基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1。上述两个轴承12为角接触球轴承,比如以背面组合方式设置。轴部件13的内端部分构成台阶部13c,该台阶部13c的外径大于嵌合于轴承12的内圈12a的内周的部分13b,该台阶部13c的台阶面13d与内侧的轴承12的内圈12a的端面接触,由此在轴向将内圈12a定位。另外,在外侧的轴承12的内圈12a和基端侧的端部连杆部件5之间设置间隔件16,该间隔件16的两端与它们接触。于是,通过将上述螺母14紧固,经由基端侧的端部连杆部件5和间隔件16,将内圈12a按压于上述台阶面13d上,紧固而固定内圈12a,并且对轴承12施加预压。
基端侧的连杆枢毂2中的上述通孔11的周边部分构成环状内面形成部87。在图示例子中,环状内面形成部87构成基端侧的连杆枢毂2的一部分,但是环状内面形成部87也可为独立于基端侧的连杆枢毂2的部件。另外,在图示例子中,作为轴部的轴部件13为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件,但是轴部也可与基端侧的端部连杆部件5一体地设置。
环状内面形成部87的一部分为其内径小于嵌合于轴承12的外圈12b的外周的部分,即外圈嵌合部87a的台阶部87b,该台阶部87b的台阶面87c与内侧的轴承12的外圈12b的端面接触,由此在轴向对外圈12b进行定位。另外,外侧的轴承12的外圈12b通过安装于环状内面形成部87上的止动圈17而防止被抽出。
上述轴部件13的台阶部13c的外周面和上述环状内面形成部87的台阶部87b的内周面经由稍稍的间隙90A以非接触地面对。由此,轴部件13的台阶部13c和环状内面形成部87的台阶部87b在可相互旋转的同时,构成密封结构88,该密封结构88限制轴承12的内部和外部之间的润滑剂等的出入。即,通过使间隙90A变窄,防止轴承12的内部的润滑剂泄漏到外部的情况或防止异物从外部侵入轴承12的内部的情况。上述间隙90A越窄,密封效果越高。
上述间隔件16的端部连杆部件5侧部分作为避开上述防止抽出圈17而向外径侧延伸的凸缘状部16a而形成,该凸缘状部16a的外周面和作为环状内面形成部87的一部分的外端部87d经由稍稍的间隙90B以非接触地面对。由此,间隔件16的凸缘状部16a和环状内面形成部87的外端部87d可相互旋转,并且构成密封结构89,该密封结构89具有上述相同的密封功能。上述间隙90B越窄,密封效果越高。
像这样,在连杆枢毂2(3)和端部连杆部件5(6)的旋转对偶部T1(T4)中,在轴承12的轴向一侧,通过轴部件13和环状内面形成部87构成密封结构88,该轴部件13设置于作为旋转对偶部的一个对偶结构部件的端部连杆部件5(6)上,该环状内面形成部87设置于作为另一对偶结构部件的端部连杆部件2(3)上,并且在轴向另一侧,通过嵌合于上述轴部件13的外周的间隔件16和上述环状内面形成部87,构成密封结构89。
连杆枢毂2(3)和端部连杆部件5(6)为构成平行连杆机构1的部件。另外,间隔件16为下述的部件,该部件在通过螺母14而紧固固定轴承12的内圈12a的场合,按照对内圈12a均匀地施加荷载的方式,一般设置于内圈12a和螺母14之间。像这样,通过仅由必不可少的部件而构成密封结构88、89,不必设置由单独的部件构成的密封件,可抑制轴承12的宽度。由此,连杆机构4的部件之间的干涉难以产生,作业范围宽。另外,由于轴承12周边的尺寸小,故可实现平行连杆机构1的整体的重量的减轻、紧凑化。
因组装性等的问题,难以仅通过轴部件13和环状内面形成部87而在轴承12的两端构成密封结构,但是通过并用间隔件16和环状内面形成部87的密封结构,可容易在轴承12的两端构成密封结构88、89。
更具体地说,上述密封结构88由作为轴部件13的一部分的台阶部13c的外周面、与作为环状内面形成部87的一部分的台阶部87b的内周面之间的间隙90A构成。轴部件13的台阶部13c用于内圈12a的定位。环状内面形成部87的台阶部87b用于外圈12b的定位。由于两个台阶部13c、87b为相互接近的距离,故不设置单独的部件,可容易构成间隙90A的密封结构88。
另外,上述密封结构89由作为间隔件16的一部分的凸缘状部16a的外周面、与作为环状内面形成部87的一部分的外端部87d的内周面之间的间隙90B构成。间隔件16用于内圈12a的紧固固定,环状内面形成部87的外端部87d用于止动圈17的保持。通过在间隔件16上设置凸缘状部16a,使凸缘状部16a的外周面和环状内面形成部87的外端部87d的内周面的距离接近,不设置单独的部件,可容易构成间隙90B的密封结构89。
图21表示基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2。上述两个轴承19为角接触球轴承,比如以背面组合方式设置。轴部件25的基端部分构成台阶部25c,该台阶部25c的外径大于嵌合于轴承19的内圈19a的内周的部分25b,该台阶部25c的台阶面25d与基端侧的轴承19的内圈19a的端面接触,由此在轴向将内圈19a定位。另外,前端侧的轴承19的内圈19a与上述间隔件26接触。于是,通过将上述螺母27紧固,经由间隔件26将内圈19a按压于上述台阶面25d上,紧固而固定内圈19a,并且对轴承19施加预压。
中间连杆部件7中的上述通孔23的周边部分构成环状内面形成部28。在图示例子中,环状内面形成部28构成中间连杆部件7的一部分,但是环状内面形成部28也可为独立于中间连杆部件7的部件。另外,在图示例子中,轴部25与基端侧的端部连杆部件5一体地设置,但是轴部25也可为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件。
环状内面形成部28的一部分为台阶部28b,该台阶部28b的内径小于嵌合于轴承19的外圈19b的外周的部分,即外圈嵌合部28a,该台阶部28b的台阶面28c与基端侧内侧的轴承19的外圈19b的端面接触,由此在轴向对外圈19b进行定位。另外,前端侧的轴承19的外圈19b通过安装于环状内面形成部28上的止动圈29而防止抽出。
上述轴部25的台阶部25c的外周面和上述环状内面形成部28的台阶部28b的内周面经由稍稍的间隙97,非接触地面对。由此,轴部25的台阶部25c和环状内面形成部28的台阶部28b在可相互旋转的同时,构成密封结构95,该密封结构95限制轴承19的内部和外部之间的润滑剂等的出入。即,通过使间隙97变窄,防止轴承19的内部的润滑剂泄漏到外部的情况,防止异物从外部侵入轴承19的内部的情况。上述间隙97越窄,密封效果越高。
上述间隔件26的轴向前端侧部分作为避开上述防止抽出圈29而向外径侧延伸的凸缘状部26a而形成,该凸缘状部26a的外周面和作为环状内面形成部28的一部分的外端部28d经由稍稍的间隙98,非接触地面对。由此,间隔件26的凸缘状部26a和环状内面形成部28的外端部28d可相互旋转,构成密封结构96,该密封结构96具有上述相同的密封功能。上述间隙98越窄,密封效果越高。
像这样,在端部连杆部件5(6)和中间连杆部件7的旋转对偶部T2(T3)中,在轴承19的轴向一侧,通过轴部25和环状内面形成部28,构成密封结构95,该轴部25设置于作为旋转对偶部中的一个对偶结构部件的端部连杆部件5(6)上,该环状内面形成部28设置于作为另一对偶结构部件的中间连杆部件7上,并且在轴向另一侧,通过嵌合于上述轴部25的外周的间隔件26和上述环状内面形成部28,构成密封结构96。
与上述同样,通过仅仅由必不可少的部件,构成密封结构95、96,不必设置由单独的部件构成的密封件,可抑制轴承19的宽度。由此,连杆机构4的部件之间的干涉难以产生,作业范围变宽。另外,由于轴承19周边的尺寸小,故可实现平行连杆机构1的整体的重量的减轻、紧凑化。
因组装性等的问题,难以仅通过轴部25和环状内面形成部28,在轴承19的两端构成密封结构,但是通过并用间隔件26和环状内面形成部28的密封结构,可容易在轴承19的两端构成密封结构95、96。
更具体地说,上述密封结构95由作为轴部件25的一部分的台阶部25c的外周面、与作为环状内面形成部28的一部分的台阶部28b的内周面之间的间隙97构成。轴部25的台阶部25c用于内圈19a的定位,环状内面形成部28的台阶部28b用于外圈19b的定位。由于两个台阶部25c、28b为相互接近的距离,故不设置单独的部件,可容易构成间隙97的密封结构95。
另外,上述密封结构96由作为间隔件26的一部分的凸缘状部26a的外周面、与作为环状内面形成部28的一部分的外端部28d的内周面之间的间隙98构成。间隔件26用于内圈19a的紧固固定,环状内面形成部28的外端部28d用于止动圈29的保持。通过在间隔件26上设置凸缘状部26a,使凸缘状部26a的外周面和环状内面形成部28的外端部28d的内周面的距离接近,不设置单独的部件,可容易构成间隙98的密封结构96。
图22~图25所示的第9实施方式表示与上述实施方式相比较,平行连杆机构的结构不同的连杆动作装置。像图22所示的那样,该连杆动作装置61也与上述连杆动作装置51相同,包括水平状的基座部件62;经由间隔件62a而朝下设置于基座部件62上的平行连杆机构1;使平行连杆机构1动作的多个促动器70;将各促动器70的驱动力传递给平行连杆机构1的减速部73A;控制这些促动器70的控制装置65。另外,在基座部件62上,形成嵌入有减速部73A的后述大齿轮77的开口62b。此外,连杆动作装置61具有接收从平行连杆机构1和减速部73A而掉落的润滑剂的润滑剂接收部件200。图示例子的润滑剂接收部件200与图14所示的类型相同,但是也可为图15或图16所示的类型。
在该连杆动作装置61的平行连杆机构1中,轴承12(图24)为外圈旋转型,该轴承12分别以可旋转的方式将端部连杆部件5、6支承于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上。伴随该情况,与图2、图3的平行连杆机构1相比较,各部分的形状稍有不同,但是基本的结构相同。于是,对于作为基本相同的结构的部位,省略对其的说明,在图中采用同一标号。另外,图23表示基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB位于同一线上的状态。
以基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆5的旋转对偶部T1、与基端侧的端部连杆5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2为例子,对与图2、图3的平行连杆机构1的不同之处进行说明。像图24所示的那样,在旋转对偶部T1中,在基端侧的连杆枢毂2的圆周方向的三个部位形成轴部35,在这些轴部35的外周,经由并列设置的两个轴承12,以可旋转的方式支承基端侧的端部连杆5。两个轴承12设置于形成在基端侧的端部连杆部件5中的连通孔134内部,经由间隔件136,通过螺接于轴部35的前端螺纹部35a的螺母137,紧固而固定。
另外,旋转对偶部T2为下述结构,其中,在基端侧的端部连杆部件5的连通孔44内部,设置两个轴承19,通过这些轴承19,以可旋转的方式支承中间连杆部件7的轴部45。轴部19经由间隔件46,通过螺接于轴部45的前端螺纹部45a的螺母47,紧固而固定。
像图25和作为其部分放大图的第2实施方式所引用的图13所示的那样,该连杆动作装置61的促动器70为旋转促动器,更具体地说,为带有减速器70a的伺服电动机,通过电动机固定部件72而固定于基座部件62上。减速器73A由齿轮式的减速机构构成。在本实施方式中,促动器70和减速器73A设置于平行连杆机构1的三组的连杆机构4的全部中,但是,如果设置于三组的连杆机构4中的至少二组中,可规定平行连杆机构1的动作。
在本实施方式中,润滑剂接收部件200采用与图14所示的类型相同的类型。由此,润滑剂接收部件200接收从平行连杆机构1的轴承12、19以及减速器73A的大小齿轮77、76与轴承80而掉落的润滑剂,可防止洒溅于下方的被作业物(图中未示出)上的情况。作为润滑剂接收部件200,也可采用与图15或图16所示的类型。另外,设置仅接收从减速器73A而掉落的润滑剂的润滑剂接收部件(图中未示出),平行连杆机构1的轴承12、19也可为带有密封件的轴承,或轴承安装部具有密封功能的结构。
在下面给出具有密封功能的轴承安装部的结构的一个例子。图26表示基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1。上述两个轴承12为角接触球轴承,比如,以背面组合方式设置。轴部35的基端部分构成台阶部35c,该台阶部35c的外径大于嵌合于轴承12的内圈12a的内周的部分35b,该台阶部35c的台阶面35d与基端侧的轴承12的内圈12a的端面接触,由此在轴向将内圈12a定位。另外,前端侧的轴承12的内圈12a与上述间隔件136接触。于是,通过将上述螺母137紧固,经由间隔件136,将内圈12a按压于上述台阶面35d上,紧固而固定内圈12a,并且对轴承12施加预压。
基端侧的端部连杆部件5中的上述连通孔134的周边部分构成环状内面形成部99。在图示例子中,环状内面形成部99构成基端侧的端部连杆部件5的一部分,但是环状内面形成部99也可为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件。另外,在图示例子中,轴部35与基端侧的连杆枢毂2一体地设置,但是轴部35也可为独立于基端侧的连杆枢毂2的部件。
环状内面形成部99的一部分为台阶部99b,该台阶部99b的内径小于嵌合于轴承12的外圈12b的外周的部分,即外圈嵌合部99a,该台阶部99b的台阶面99c与基端侧的轴承12的外圈12b的端面接触,由此在轴向对外圈12b进行定位。另外,在基端侧的端部连杆部件5上,具有环状的凸缘状部99d,该凸缘状部99d从部件5的侧面突出,其基端构成外圈嵌合部99a的一部分,在外圈12b嵌合于外圈嵌合部99a中的状态,将上述凸缘状部99d敛缝于内径侧,由此,对外圈12b进行紧固嵌合,另外,作为凸缘状部99d中的相对外圈12b而突出的部分的前端部99da的基端卡合于外圈12b的端面,由此,在上述台阶部99b和敛缝部分之间,在轴向防止抽出的状态下将外圈12b定位。
上述轴部35的台阶部35c的外周面和上述环状内面形成部99的台阶部99b的内周面经由稍稍的间隙40以非接触地面对。由此,轴部35的台阶部35c和环状内面形成部99的台阶部99b在可相互旋转的同时,构成密封结构41,该密封结构41限制轴承12的内部和外部之间的润滑剂等的出入。即,通过使间隙40变窄,防止轴承12的内部的润滑剂泄漏到外部的情况,防止异物从外部侵入轴承12的内部的情况。上述间隙40越窄,密封效果越高。
上述间隔件136的轴向前端侧部分作为避开与外圈12a的接触,而向外径侧延伸的凸缘状部136a而形成,该凸缘状部136a的外周面和作为环状内面形成部99的一部分的上述前端部99da的内周面经由稍稍的间隙42以非接触地面对。由此,间隔件136的凸缘状部136a和环状内面形成部99的前端部99da可相互旋转,并且构成密封结构43,该密封结构43具有上述相同的密封功能。上述间隙42越窄,密封效果越高。
图27表示基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2。上述两个轴承19为角接触球轴承,比如,以背面组合方式设置。轴部45的基端部分构成台阶部45c,该台阶部45c的外径大于嵌合于轴承19的内圈19a的内周的部分45b,该台阶部45c具有两级的台阶45ca、45cb,第1级的台阶45ca的台阶面45d与基端侧的轴承19的内圈19a的端面接触,由此在轴向将内圈19a定位。第2级的台阶45cb也可为另外的部件。比如,也可使第2级的台阶45cb为环部件,其内周面嵌合于第1级的台阶45ca的外周面而固定。另外,前端侧的轴承19的内圈19a与上述间隔件46接触。于是,通过将上述螺母47紧固,经由间隔件46,将内圈19a按压于上述台阶面45d上,紧固而固定内圈19a,并且对轴承19施加预压。
基端侧的端部连杆部件5中的上述连通孔44的周边部分构成环状内面形成部48。在图示例子中,环状内面形成部48构成基端侧的端部连杆部件5的一部分,但是环状内面形成部48也可为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件。另外,在图示例子中,轴部45与中间连杆部件7一体地设置,但是轴部45也可为独立于中间连杆部件7的部件。
环状内面形成部48的一部分为台阶部48b,该台阶部48b内径小于嵌合于轴承19的外圈19b的外周上的部分,即外圈嵌合部48a,该台阶部48b的台阶面48c与前端侧的轴承19的外圈19b的端面接触,由此在轴向对外圈19b进行定位。另外,在基端侧的端部连杆部件5上具有环状的凸缘状部48d,该凸缘状部48d从该部件5的侧面而突出,基端成为外圈嵌合部48a的一部分,在外圈19b嵌合于外圈嵌合部48a上的状态,将上述凸缘状部48d敛缝于内径侧,由此,对外圈19b进行紧固嵌合,另外,作为从凸缘状部48d的外圈19b而突出的部分的前端部48da的基端卡合于外圈19b的端面,由此,在上述台阶部48b和敛缝部分之间,在轴向防止抽出的状态下将外圈19b定位。
上述轴部45的台阶部45c的外周面和上述环状内面形成部48的前端部48da的内周面经由稍稍的间隙50而非接触地面对。由此,轴部45的台阶部45c和环状内面形成部48的前端部48da在可相互旋转的同时,构成密封结构151,该密封结构151限制轴承19的内部和外部之间的润滑剂等的出入。即,通过使间隙50变窄,防止轴承19的内部的润滑剂泄漏到外部的情况、防止异物从外部侵入轴承19的内部的情况。上述间隙50越窄,密封效果越高。
上述间隔件46的外周面与环状内面形成部48的台阶部48b的内周面经由稍稍的间隙152而以非接触地面对。由此,间隔件46和环状内面形成部48的台阶部48b可相互旋转,并且构成密封结构153,该密封结构153具有上述相同的密封功能。上述间隙152越窄,密封效果越高。
以上对基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转对偶部T1、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转对偶部T2进行了说明。前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转对偶部T4为与旋转对偶部T1相同的结构,前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转对偶部T3为与旋转对偶部T2相同的结构,虽然其具体的说明省略。像这样,通过形成于各连杆机构4中的四个旋转对偶部T1~T4上设置轴承12、19的结构,获得与上述实施方式的场合相同的作用、效果。
根据图28~图29,对采用本发明的控制方法的连杆动作装置的第10实施方式进行说明。像图28所示的那样,连杆动作装置51包括:平行连杆机构1;支承该平行连杆机构1的基座64;使平行连杆机构1动作的多个(其数量与后述连杆机构4相同)的促动器53;与控制这些促动器53的控制装置54。在本例子中,控制装置54设置于控制器56的内部,但是,控制装置54也可独立于控制器56而设置。
在图28中,基座64为纵向较长的部件,在其顶面上固定有平行连杆机构1的基端侧的连杆枢毂2。在基座64的顶部的外周上,设置有凸缘状的基座部件52,在该基座部件52上以垂下状态安装有上述促动器53。促动器53的数量与连杆机构4的数量相同,为三个。促动器53由旋转促动器构成,安装于其输出轴上的伞齿轮57和安装于基端侧的连杆枢毂2的轴部件13(图6)上的扇形的伞齿轮58啮合。
该连杆动作装置51对控制器56而进行操作,旋转驱动各促动器53,由此,使平行连杆机构1动作。具体来说,如果促动器53旋转驱动,则该旋转经由一对伞齿轮57、58传递给轴部件13,基端侧的端部连杆部件5相对基端侧的连杆枢毂2的角度改变。由此,前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的位置和姿势(在下面称为“前端位置姿势”)确定。在这里,采用伞齿轮57、58,改变基端侧的端部连杆部件5的角度,但是也可为其它的机构(比如,平齿轮、蜗轮机构)。
用于使平行连杆机构1动作的促动器53的旋转驱动根据设置于控制器56上的指令操作器(图中未示出)的指令,通过控制装置54而进行自动控制。控制装置54为计算机的数值控制式,具有同步、姿势控制机构54a。同步、姿势控制机构54a进行同步控制和姿势控制,在同步控制中,按照三个促动器53的全部同时地开始动作,同时完成动作的方式进行控制,在该姿势控制中,控制每个促动器53的动作,将上述前端侧的连杆枢毂3变更到任意的姿势。
姿势控制像下述那样而进行。首先,对应于已指令的前端位置姿势,求出各基端侧的端部连杆部件5的旋转角βn(图29)。在这里说的旋转角βn为与已指令的前端位置姿势相对应的各基端侧的端部连杆部件5的旋转角(相对水平面的角度)。
由于求出旋转角βn(β1、β2、β3),故针对各促动器53(531、532、533)确定控制参数。各促动器53(531、532、533)的控制参数为比如像图30那样的波形。即,从旋转开始,到t1时加速,从t1到t2时,维持指令速度Vn(V1、V2、V3),然后减速,在t3时停止旋转。在促动器531的场合,通过影线表示的范围的面积表示促动器531的动作量,即,基端侧的端部连杆部件5的旋转角β1。对于其它的促动器532、533,均是同样的。由图可知,按照下述方式进行控制,该方式为:通过同步控制,各促动器53(531、532、533)同时地开始动作,同时完成动作,并且在加速时间和减速时间在各促动器53(531、532、533)中均相同。
如果比如,上述指令速度Vn(V1、V2、V3)通过当前的旋转角βn(β1、β2、β3)和指令姿势的βn’(β1’、β2’、β3’)的差值的比率而定义,构成指令速度Vn的基准的基座速度为V,则指令速度Vn通过式9而表示。
(数学式5)
V n = V ( β n ′ - β n ) ( β 1 ′ - β 1 ) 2 + ( β 2 ′ - β 2 ) 2 + ( β 3 ′ - β 3 ) 2 (n=1、2或3)…(式9)
在该场合,按照下述方式进行控制,该方式为:基座速度V构成各促动器53的指令速度Vn的合成速度,无论在什么样的状况下,基端侧的连杆部件5的移动速度基本是一定的。
另外,在指令速度Vn为最高速度为Vmax、当前的旋转角βn和指令姿势的旋转角βn’的差值(βn’-βn)的最大值为Δβmax的场合,也可采用由式10表示的关系式进行计算。
Vn=Vmax(β'nn)/Δβmax;(n=1、2或3)…(式10)
在该场合,即使在经常可以最高速度而驱动至少一个促动器53,可按照基端侧的连杆部件5的旋转速度为最大的方式进行控制。
通过像这样设定三个促动器53的指令速度Vn,可进行三个促动器53的同步控制。基座速度V、最高速度Vmax可通过前端侧的连杆枢毂3的准备的时间而调整。准备的时间指从促动器53的动作完成,到前端侧的连杆枢毂3完全静止的时间。从促动器53开始旋转到指令速度Vn的加速度,与从指令速度Vn到停止旋转的减速度通过图30中的直线的斜率而表示,分别由加速时间和指令速度Vn、以及减速时间和指令时间Vn而确定。
各促动器53的加速时间和减速时间(“加减速时间”)设定在连杆动作装置51所具有的共振频率的一个周期附近。具体来说,最好,设定在连杆动作装置51所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。下面对其理由进行说明。另外,在这里所说的共振频率指在前端侧的连杆枢毂3上设置装载物的状态下的共振频率。
图31为加减速时间一定,通过基座速度V(或指令速度Vn)而改变加减速度的场合的加减速度和准备的时间的关系的曲线图。另外,图32为表示指令速度V(或指令速度Vn)一定,通过加减速时间而改变加减速度的场合的加减速度时间与准备的时间的关系的曲线图。像图31那样,一般来说,加减速度越小,准备的时间越短,但是在图32中呈现到某加减速度时,准备的时间短,然后,准备的时间一定或变长的倾向。准备的时间的倾向变化的拐点像图33所示的那样,在连杆动作装置51所具有的共振频率的一个周期附近出现。
图34为表示进行针对共振频率的一个周期量而加速的步进加速的场合的前端侧的连杆枢毂3的振动的振幅。由于前端侧的连杆枢毂3在半周期后抵消加速的方向振动,故视为步进加速后的前端侧的连杆枢毂3的振动变小。由此,如果将加减速时间设定在其附近(0.8~1.2周期),则可缩短准备的时间。另外,正弦波为最大振幅的为0.75个周期和1.25个周期。于是,为了避免处于在加速结束后、减速结束后,以最大振幅而振动的状态的情况,加减速时间为连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期。
特别是最好,可将加减速时间设定在连杆动作装置51所具有的共振频率的0.9~1.1个周期(±10%)的范围内。如果在上述范围内设定加减速时间,则加减速结束时的振幅小于共振频率的最大振幅的1/2,剩余的能量小。其结果是,即使在高速动作时,促动器完成动作后的前端侧的连杆枢毂的振动变小,另外,可进行前端侧的连杆枢毂的高速而高精度的定位动作,并且可缩短进一步的准备的时间。
如果该连杆动作装置51的平行连杆机构1为具有三组的由四个旋转对偶部构成的三节连锁的连杆机构4的结构,在三组的连杆机构4中的至少二组中设置促动器53,则可确定前端位置姿势。但是,在该连杆动作装置51中,在三组全部的连杆机构4中设置促动器53,通过冗余控制,控制各促动器53的旋转。由此,无论在什么样的前端位置姿势,均可使各促动器53的驱动转矩的平衡良好,另外可缩短前端侧的连杆枢毂3的准备的时间。另外,由于可按照抑制促动器53和其周边部分的晃动、连杆机构4的晃动的方式进行控制,故可抑制停止促动器53后的晃动造成的前端侧的连杆枢毂3的振动,准备的时间短。
图35和图36表示采用本发明的第11实施方式的控制方法的连杆动作装置61。在该连杆动作装置61中,经由平行连杆机构1,在相对基端侧的基座62的前端侧,以可姿势变更的方式连接安装有各种器具等的前端安装部件63。在基座62与平行连杆机构1的基端侧的连杆枢毂2之间介设有间隔件67。
像图36所示的那样,该连杆动作装置61根据设置于控制器86上的指令操作器(图中未示出)的指令,通过控制装置84而进行自动控制。控制装置84具有同步及姿势控制机构84a,通过该同步及姿势控制机构84a,进行同步控制和姿势控制,在该同步控制中,按照三个促动器70的全部同时地开始动作,同时完成动作的方式进行控制,在该姿势控制中,控制每个促动器70的动作,将上述前端侧的连杆枢毂3变更到任意的姿势。由此,获得上述同样的作用、效果。
通过图37对本发明的第12实施方式进行说明。图37表示通过不同于上述控制方法的控制方法,控制促动器的连杆动作装置。在该连杆动作装置91中,平行连杆机构1为与上述连杆动作装置61的类型相同的结构,但是,也可采用与上述连杆动作装置51的类型相同的结构。该控制方法可适用于任意的场合。
在该控制方法中,在前端侧的连杆枢毂3中,设置检测连杆动作装置91所具有的共振频率的共振频率检测用传感器92。共振频率检测用传感器92的输出可伴随前端位置姿势的变化而改变,采用比如加速度传感器。加速度传感器是小型的,容易设置的。此外,也可采用倾斜角传感器。还有,在连杆动作装置91的基端侧设置共振频率测定器93,该共振频率测定器93根据共振频率检测用传感器92的信号,计算共振频率。共振频率测定器93采用比如FFT分析器。可容易在FFT分析器中设定加速时间和减速时间。共振频率检测用传感器92和共振频率测定器93通过柔性的缆线94而连接。
按照该控制方法,通过共振频率测定器93,根据共振频率检测用传感器92的信号计算共振频率,根据该计算结果,改变促动器(图中未示出)的加减速时间的设定值。由此,即使在前端负荷、连杆动作装置91的刚性改变的情况下,可容易更新加速时间和减速时间。比如,同样在改变前端侧的连杆枢毂3的装载物或改变安装位置的场合,可最佳地设定加速时间和减速时间。由此,无论在什么样的状况下,均可减小使促动器停止后的前端侧的连杆枢毂3的振动,可进行高速而高精度的定位动作。
加速时间和减速时间的更新既可在电源接通时进行,也可每隔一定周期进行,还可人为地在任意的时刻而进行。另外,在正常动作时,共振频率检测用传感器92在平时监视共振频率,与加速时间和减速时间的设定值进行比较,在产生偏差的场合,也可自动地更新加速时间和减速时间的设定值。
上述第3~第9实施方式包括不以下述的前题条件为必要条件的下述的形态1~10,该前题条件指:促动器53的控制装置54通过折角θ和回转角φ而规定上述前端姿势,该折角θ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度,该回转角φ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的水平角度;
上述操作装置55包括:
姿势指定机构55a,该姿势指定机构55a在原点O位于上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA的延长轴上,与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置,通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势;
姿势获得机构55b,该姿势获得机构55b根据通过姿势指定机构55a而指定的坐标位置,获得通过折角θ和回转角φ而表示的上述前端姿势;
姿势信息赋予机构55c,该姿势信息赋予机构55c将通过该姿势获得机构55b而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置54。
(形态1)
一种连杆动作装置51,其中,将前端侧的连杆枢毂3经由三组以上的连杆机构4,以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上,上述各连杆机构4由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件7构成,该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以可旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上,该中间连杆部件7的两端分别以可旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上,在上述各连杆机构4中,通过直线而表示该连杆机构的几何模型包括:平行连杆机构1,该平行连杆机构1为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件7中的中间部的呈对称的形状;促动器53,该促动器53驱动该平行连杆机构1的上述三组以上的连杆机构4中的二组以上的连杆机构4,任意地改变上述前端侧的连杆枢毂3相对上述基端侧的连杆枢毂2的姿势;驱动传递机构,该驱动传递机构将该促动器53的驱动力传递给相应的连杆机构4,
其中,与上述基端侧的连杆枢毂2相比较,上述前端侧的连杆枢毂3位于下方,在上述平行连杆机构1或上述驱动传递机构73上,设置有润滑剂接收部件200,该润滑剂接收部件200接收从该平行连杆机构1和驱动传递机构73中的至少任意者掉落的润滑剂。
作为连杆动作装置的活动部分的平行连杆机构1由两自由度机构构成,该机构由基端侧的连杆枢毂2、前端侧的连杆枢毂3、三组以上的连杆机构4构成,在该机构中,相对基端侧的连杆枢毂2,前端侧的连杆枢毂3可在正交的两轴方向移动。换言之,形成下述的机构,在该机构中,相对基端侧的连杆枢毂2,以旋转为两个自由度的方式,可改变前端侧的连杆枢毂3的姿势。该两自由度机构紧凑,同时,扩大前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的活动范围。比如,基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA和前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB的折角θ最大,约为±90°,可将前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的回转角φ设定在0°~360°的范围内。
通过在平行连杆机构1或驱动传递机构中设置润滑剂接收部件200,按照前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2而位于下方的方式朝下地设置平行连杆机构1,即使在该情况下,从平行机构机构1、驱动传递机构73而掉落的润滑剂由润滑剂接收部件200接收。具体来说,从设置于平行连杆机构1上的轴承12、19或设置于驱动传递机构73中的齿轮57、58而泄漏,沿平行连杆机构1传递而掉落,或从轴承12、19、或齿轮57、58而直接地掉落的润滑剂由润滑剂接收部件200接收。由此,防止润滑剂洒溅于下方的被作业物上的情况。由于润滑剂接收部件200为用于仅接收从平行连杆机构1或驱动传递机构73而掉落的润滑剂的简单的结构,故可低价格地制作。另外,由于润滑剂接收部件200可仅设置于平行连杆机构1或驱动传递机构73的下方位置,不覆盖平行连杆机构1的整体,故是紧凑的。
换言之,如果设置润滑剂接收部件200,由于可允许润滑剂从平行连杆机构12、19或驱动传递机构73的齿轮57、58而稍稍泄漏的情况,故可简化轴承安装部、齿轮安装部的密封结构。由此,可减小轴承等的尺寸,谋求机构的紧凑化,可进行平行连杆机构1的高速定位。另外,可容易进行轴承安装部、齿轮安装部的润滑剂的更换,维护性优良。另外,成本会降低。
(形态2)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态1,上述润滑剂接收部件200为盘状的部件,该部件包括板状部201与突出部202,该突出部202从该板状部201的外周缘向与板状部201的表面交叉的一个方向突出,上述突出部202按照朝向上述基端侧的连杆枢毂2一侧的方式设置于上述前端侧的连杆枢毂3上。
(形态3)
一种连杆动作装置,其中,针对形态2,上述润滑剂接收部件200的突出部202的突出端侧朝向上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB而倾斜。
(形态4)
一种动作装置,其中,针对形态3,在相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA,上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的垂直角度为折角θ的场合,上述润滑剂接收部件200的突出部202的倾角大于上述平行连杆机构1的动作范围的上述折角的最大值θmax。
(形态5)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态2,上述润滑剂接收部件200具有顶板203,该顶板203与上述突出部202的突出端连接,与上述板状部201平行,在内周部形成通孔。
(形态6)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态1,包括基座部件52和固定部件205,在该基座部件52上,设置有上述基端侧的连杆枢毂2和上述促动器53,该固定部件205支承于该基座部件52上,与基座部件52平行,在内周部形成有通孔,该润滑剂接收部件200包括板状部201和可伸缩的连接部207,该板状部201固定于上述前端侧的连杆枢毂2上,该连接部207覆盖该板状部201和上述固定部件205之间的全周,将它们两者相互连接。
(形态7)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态6,上述润滑剂接收部件200的连接部207呈蛇腹状,该连接部207以压缩成比没有作用外力的自然状态小的程度的状态,组装于上述板状部201和上述固定部件205上。
(形态8)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态6,上述润滑剂接收部件200的连接部207由片状的弹性材料形成。
(形态9)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态6~8中的任何一项,上述固定部件205在其外周部具有向上述基座部件52侧突出的突出部206。
(形态10)
一种连杆动作装置51,其中,针对形态1,具有基座部件52,在该基座部件52上形成有上述基端侧的连杆枢毂2和上述促动器53,上述润滑剂接收部件200为盘状的部件,该部件包括板状部201和突出部206,该突出部206从该板状部201的外周缘向与板状部201的表面交叉的一个方向突出,按照该板状部201覆盖上述驱动传递机构73的下方,上述突出部206朝向上述基座部件52一侧的方式,设置于上述基座部件52或上述驱动传递机构73的固定部上。
另外,上述第10~12实施方式也包括不以上述前提条件为必要条件的下述的形态11~23。
(形态11)
一种连杆动作装置51的控制方法,该方法为连杆动作装置中的控制促动器53的动作的方法,在该连杆动作装置中,将前端侧的连杆枢毂3经由三组以上的连杆机构4,以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上,上述各连杆机构4由基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6与中间连杆部件7构成,该基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的一端分别以可旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上,该中间连杆部件7的两端分别以可旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的另一端上,在上述各连杆机构4中,通过直线而表示该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件7中的中间部成对称的形状,在上述三组以上的连杆机构4中的二组以上的连杆机构4上,具有任意地改变上述前端侧的连杆枢毂3相对上述基端侧的连杆枢毂2的姿势的促动器53;
通过同步控制,控制上述各促动器53的动作,该同步控制按照上述促动器53的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制,进行将上述前端侧的连杆3变更到任意的姿势的姿势控制,将上述全部的促动器53的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
由于通过进行同时控制,全部的促动器53同时地完成动作,故从动作完成时的各连杆机构4作用于前端侧的连杆枢毂3上的力的平衡良好,前端侧的连杆枢毂3的准备的时间变短。另外,准备的时间为从促动器53的动作完成到前端侧的连杆枢毂3完全静止的时间。
另外,由于前端侧的连杆枢毂3在共振频率的约半个周期后抵消加速的方向振动,故如果促动器53的减速时间设定在连杆动作装置所具有的共振频率的一个周期附近,则在进行周期性地加速的步进加速的场合,步进加速后的前端侧的连杆枢毂3的振动变小。其结果是,即使在高速动作时,促动器53的动作完成后的前端侧的连杆枢毂3的振动变小,可使前端侧的连杆枢毂3进行高速而高精度的定位动作。由于如果前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的位置改变,则同时地姿势也变化,故定位动作为与姿势变更动作相同的意思。
(形态12)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态11,将上述减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。
(形态13)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态11或12,将上述全部的促动器53的加速时间设定在上述连杆动作装置51所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
(形态14)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态13,将上述加速时间设定在上述连杆动作装置51所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。
(形态15)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态11~14中的任何一项,上述姿势控制根据构成目标的上述前端侧的连杆枢毂3的姿势,针对上述各促动器53确定指令动作量,上述同步控制根据上述全部的促动器53的的指令动作量的比率,设定各促动器53的动作速度。
(形态16)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态15,在下述场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件5相对上述基端侧的连杆枢毂2的旋转角为βn;以可旋转的方式连接于该基端侧的端部连杆部件5上的中间连杆部件7的连接端轴与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件6上的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件5相对构成基准的基端侧的端部连杆部件5的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴QB相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴QA所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴QB相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴QA所倾斜的水平角度为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件5的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件5的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。
(形态17)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态15,在下述场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件5相对上述基端侧的连杆枢毂2的旋转角为βn;以可旋转的方式连接于该基端侧的端部连杆部件5上的中间连杆部件7的连接端轴与以可旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件6上的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件5相对构成基准的基端侧的端部连杆部件5的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB相对基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴QA所倾斜的水平角度为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,制作表格,该表格表示前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势与上述各基端侧的端部连杆部件5的旋转角的关系,采用该表格,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件5的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件5的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。
(形态18)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态15~17中的任何一项,对于上述各促动器53的动作速度,在下述场合,采用下述式而进行计算:该动作速度为Vn;基座速度为V;上述基端侧的端部连杆部件5的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件5的目标的旋转角为βn’,
(数学式6)
V n = V ( β n ′ - β n ) ( β 1 ′ - β 1 ) 2 + ( β 2 ′ - β 2 ) 2 + ( β 3 ′ - β 3 ) 2 (n=1、2或3)
(形态19)
一种连杆动作装置的控制方法,其中,针对形态15~17中的任何一项,对于上述各促动器53的动作速度,在下述的场合,采用下述式而进行计算:该动作速度为Vn;最高速度为Vmax;上述基端侧的端部连杆部件5的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件5的目标的旋转角为βn’;(βn’-βn)的最大值为Δβmax,
Vn=Vmax(β'nn)/Δβmax
(形态20)
一种连杆动作装置的控制方法,其中,针对形态11~19中的任何一项,在上述三组以上的连杆机构4的全部中,设置促动器53,该促动器53任意地改变前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势,通过冗余控制,对各促动器53进行控制。
(形态21)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态11~20中的任何一项,在上述前端侧的连杆枢毂3上,设置检测上述连杆动作装置51所具有的共振频率的共振频率检测用传感器92,根据该信号,通过共振频率测定器93计算共振频率,根据该计算结果,更新上述促动器53的加速时间和减速时间的设定值。
(形态22)
一种连杆动作装置51的控制方法,其中,针对形态21,共振频率检测用传感器92采用加速度传感器,并且上述共振频率测定器93采用FFT分析器。
(形态23)
一种连杆动作装置51的控制装置,该控制装置为连杆动作装置51中的控制上述促动器53的动作的装置,在连杆动作装置51中,将前端侧的连杆枢毂3经由三组以上的连杆机构4,以可改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂2上,上述各连杆机构4由基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6与中间连杆部件7构成,该基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的一端分别以可旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3上,该中间连杆部件7的两端分别以可旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的另一端上,在上述各连杆机构4中,通过直线而表示该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件7中的中间部成对称的形状,在上述三组以上的连杆机构4中的二组以上的连杆机构4上,设置任意地改变上述前端侧的连杆枢毂3相对上述基端侧的连杆枢毂2的姿势的促动器53,其特征在于,设置同步及姿势控制机构54a,该同步及姿势控制机构54a通过同步控制,控制上述各促动器53的动作,该同步控制按照上述促动器53的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制,进行将上述前端侧的连杆枢毂3变更到任意的姿势的姿势控制,将上述全部的促动器53的减速时间设定在上述连杆动作装置51所具有的共振频率的一个周期附近,进行上述同步控制、姿势控制。
如上所述,参照附图,对优选的实施形式进行了说明,但是,如果是本领域的技术人员,在阅读了本申请说明书后,会在显然的范围内,容易想到各种变更和修改方式。于是,对于这样的变更和修改方式,应被解释为根据权利要求书而确定的发明的范围内。
标号的说明:
标号1表示平行连杆机构;
标号2表示基端侧的连杆枢毂;
标号3表示前端侧的连杆枢毂;
标号4表示连杆机构;
标号5表示基端侧的端部连杆部件;
标号6表示前端侧的端部连杆部件;
标号7表示中间连杆部件;
标号51、61表示连杆动作装置;
标号52、62表示基座部件;
标号53、70表示促动器;
标号54、84表示控制装置;
标号54a、84a表示同步及姿势控制机构;
标号55、85表示操作装置;
标号55a表示姿势指定机构;
标号55b表示姿势获得机构;
标号55c表示姿势信息赋予机构;
标号92表示共振频率检测传感器;
标号93表示共振频率测定器;
标号100表示正交座标系统;
标号200、210表示润滑剂接收部件;
标号O表示原点;
标号QA表示基端侧的连杆枢毂的中心轴;
标号QA’表示延长轴;
标号QB表示前端侧的连杆枢毂的中心轴;
符号θ表示折角;
符号φ表示回转角。

Claims (13)

1.一种连杆动作装置的控制方法,该方法为连杆动作装置的控制促动器的动作的方法,
上述连杆动作装置为平行连杆机构,该平行连杆机构中,
前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构,以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上;
上述各连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件,该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上,该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上;
并且,通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状,
另外包括:
上述促动器,该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中,任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势;
控制装置,该控制装置控制该促动器,
上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势,该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度,该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度,
上述操作装置包括:
姿势指定机构,在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置,该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势;
姿势获得机构,该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置,以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势;
姿势信息赋予机构,该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置,
通过同步控制来控制上述各促动器的动作,进行将上述前端侧的连杆枢毂变更到任意的姿势的姿势控制,该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制,
将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的1个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
2.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法,其中,将上述减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。
3.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法,其中,将上述全部的促动器的加速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的1个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
4.根据权利要求3所述的连杆动作装置的控制方法,其中,将上述加速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的0.8~1.2个周期的范围内。
5.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法,其中,上述姿势控制根据构成目标的上述前端侧的连杆枢毂的姿势,针对上述各促动器确定指令动作量,上述同步控制根据上述全部的促动器的的指令动作量的比率设定各促动器的动作速度。
6.根据权利要求5所述的连杆动作装置的控制方法,其中,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以能旋转的方式连接于上述基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。
7.根据权利要求5所述的连杆动作装置的控制方法,其中,在设定下述参数的场合,对下述式进行逆变换:上述基端侧的端部连杆部件相对上述基端侧的连杆枢毂的旋转角为βn;以能旋转的方式连接于该基端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴与以能旋转的方式连接于上述前端侧的端部连杆部件上的中间连杆部件的连接端轴之间的角度为γ;各基端侧的端部连杆部件相对构成基准的基端侧的端部连杆部件的圆周方向的间隔角为δn;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度为θ;上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度为φ,
cos(θ/2)sinβn-sin(θ/2)sin(φ+δn)cosβn+sin(γ/2)=0
由此,制作表示上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势与上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的关系的表格,采用该表格,求出构成上述姿势控制的上述各基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角,根据构成该目标的旋转角与上述各基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角的差值,计算上述各促动器的指令动作量。
8.根据权利要求5所述的连杆动作装置的控制方法,其中,对于上述各促动器的动作速度,在设定下述参数的场合,采用下述式而进行计算:该动作速度为Vn;基座速度为V;上述基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角为βn’,
V n = V ( β n ′ - β n ) ( β 1 ′ - β 1 ) 2 + ( β 2 ′ - β 2 ) 2 + ( β 3 ′ - β 3 ) 2 n=1、2或3。
9.根据权利要求5所述的连杆动作装置的控制方法,其中,对于上述各促动器的动作速度,在设定下述参数的场合,采用下述式而进行计算:该动作速度为Vn;最高速度为Vmax;上述基端侧的端部连杆部件的当前的旋转角为βn;构成上述姿势控制中的上述基端侧的端部连杆部件的目标的旋转角为βn’;(βn’-βn)的最大值为Δβmax,
Vn=Vmax(β'nn)/Δβmax
10.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法,其中,在上述三组以上的连杆机构的全部中设置促动器,该促动器任意地改变上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势,通过冗余控制对上述各促动器进行控制。
11.根据权利要求1所述的连杆动作装置的控制方法,其中,在上述前端侧的连杆枢毂上设置检测上述连杆动作装置所具有的共振频率的共振频率检测用传感器,根据该信号,通过共振频率测定器计算共振频率,根据该计算结果更新上述促动器的加速时间和减速时间的设定值。
12.根据权利要求11所述的连杆动作装置的控制方法,其中,上述共振频率检测用传感器采用加速度传感器,并且上述共振频率测定器采用FFT分析器。
13.一种连杆动作装置的控制装置,该控制装置控制连杆动作装置的促动器的动作,
上述连杆动作装置为平行连杆机构,该平行连杆机构中,
前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构,以能改变姿势的方式连接于基端侧的连杆枢毂上;
上述各连杆机构具有基端侧和前端侧的端部连杆部件以及中间连杆部件,该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别以能旋转的方式连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上,该中间连杆部件的两端分别以能旋转的方式连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端上;
并且,通过直线而表示的该连杆机构的几何模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部成对称的形状,
另外包括:
上述促动器,该促动器设置于上述平行连杆机构中的上述三组以上的连杆机构中的二组以上的连杆机构中,任意地改变作为上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势;
控制装置,该控制装置控制该促动器,
上述控制装置通过折角和回转角规定上述前端姿势,该折角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度,该回转角为上述前端侧的连杆枢毂的中心轴相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度,
上述操作装置包括:
姿势指定机构,在原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的延长轴上、且与上述中心轴的延长轴正交的二维的正交坐标系统上的坐标位置,该姿势指定机构通过人为操作而指定构成目标的上述前端姿势;
姿势获得机构,该姿势获得机构根据通过该姿势指定机构而指定的坐标位置,以运算获得通过上述折角和回转角而表示的上述前端姿势;
姿势信息赋予机构,该姿势信息赋予机构将通过该姿势获得机构而获得的上述前端姿势的信息提供给上述控制装置,
在该控制装置中设置同步及姿势控制机构,该同步及姿势控制机构通过同步控制来控制上述各促动器的动作,进行将上述前端侧的连杆枢毂变更到任意的姿势的姿势控制,该同步控制按照上述促动器的全部同时地开始动作、同时地完成动作的方式进行控制,该同步及姿势控制机构将上述全部的促动器的减速时间设定在上述连杆动作装置所具有的共振频率的1个周期附近,进行上述同步控制和姿势控制。
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