CN107000213A - 连杆促动装置的操作装置 - Google Patents

Abstract

在连杆促动装置(51)的操作装置中，设置包括高度方向目标值输入部(57z)的目标值输入机构(57)，该高度方向目标值输入部(57z)可输入仅仅在沿基端侧的连杆枢毂(12)的中心轴的高度方向而变更连杆促动装置(51)的前端姿势的高度方向的移动量或高度方向的坐标位置。设置输入变换机构(58)，该输入变换机构(58)采用该已输入的值，计算通过折角(θ)和回转角(φ)而表示的连杆促动装置(51)的构成目标的前端姿势，根据该计算结果，计算上述各促动器(53)的指令动作量，将其输入到控制装置(54)中。目标值输入机构(57)为指定而输入三维正交坐标的结构，另外可进行按压操作按钮的输入。

Description

连杆促动装置的操作装置

相关申请

本发明要求申请日为2014年12月05日、申请号为JP特愿2014—247017号申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而引用。

技术领域

本发明涉及一种连杆促动装置的操作装置，本发明特别是涉及可有效地用于端部执行器设置于其前端而使用的场合的操作装置，该连杆促动装置用于产业设备这样的必须要求精密的范围广的促动范围的设备。

背景技术

在过去，作为以紧凑的结构较宽地获得前端侧的连杆枢毂的活动范围的连杆促动装置的平行连杆机构1，人们提出(比如专利文献1)下述的类型，其中，像图10、图11和图11B所示的那样，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3经由3组以上的连杆机构4，以可变更姿势的方式连接。

在这样的连杆促动装置中，对于通过3个以上的电动机而驱动两个自由度的平行连杆机构1的装置中，通过折角θ和回转角δ确定姿势。即，根据折角θ和回转角φ求出各臂旋转角(β1n、β2n、β3n)，将其定位于驱动臂的促动器上。比如，针对某连杆枢毂3的前端姿势A(θa、φa)与前端姿势B(θb、φb)，通过与各自的前端姿势相对应的各臂旋转角通过连杆枢毂与臂旋转角的关系式，作为A(β1a、β2a、β3a)、B(β1b、β2b、β3b)而求出。在这里，从前端姿势A到前端姿势B的移动，通过各臂的旋转角从β1a到β1b的移动、从β2a到β2b的移动、从β3a到β3b的移动的方式而进行。另外，在图10、图11中，对于与表示后述的本发明的实施方式的图1～图9相对应的部分，采用相同标号。

在专利文献1中，根据连杆促动装置的姿势延长上的正交坐标100，采用最小平方法的收敛运算，获得连杆枢毂3的前端姿势(折角θ、回转角φ)。由此，可进行端部执行器所作业的作业面(正交坐标平面)的任意的坐标的定位。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2013—202725号公报

发明内容

发明要解决的课题

端部执行器122所作业的被作业对象工件不仅为二维形状的工件，而且相对三维形状的工件而作业的用途也有许多。一般，端部执行器所作业的三维坐标(X、Y、Z)可容易根据CAD数据等而计算。在对三维工件进行作业的场合，最好，可通过三维的正交坐标而指定端部执行器所作业的位置。

在专利文献1的连杆促动装置的操作装置中，所指定的正交坐标为二维(X轴、Y轴)，在对三维工件进行作业的场合，必须要求根据折角和高度Z计算投影于某高度作为基准的XY平面上的X坐标、Y坐标、或采用XY轴的轻推按钮等的按压操作按钮，对各位置进行示教。

另外，同样在轻推按钮操作中，由于只能够进行XY轴的二维的操作，故在打算调整三维工件的高度方向(Z轴方向)的场合，具有操作难以凭借直觉而知晓的课题。具体来说，在沿高度方向而对立起姿势的圆筒状工件的侧面进行涂敷等的处理的场合，仅仅在上下方向而使端部执行器动作，但是即使在像这样，仅仅于高度方向而移动的场合，由于通过XY轴的二维的操作而进行输入，故操作难以知晓。

本发明提供一种连杆促动装置的操作装置，其中，仅仅于高度方向变更前端姿势的动作的输入能通过高度方向的值而直接地进行，并且仅仅于高度方向而变更的动作的指令的输入能简单地进行，此外谋求输入操作时间的缩短。

用于解决课题的技术方案

附上用于实施方式的标号，对本发明的连杆促动装置的操作装置进行说明。该连杆促动装置相对基端侧的连杆枢毂2，使前端侧的连杆枢毂3经由3组以上的连杆机构4，以可变更其姿势的方式连接。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，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6中，其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，在中间连杆部件7中，其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。在上述各连杆机构4中，通过直线而表示该连杆机构4的几何学模型呈相对上述中间连杆部件7的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。在上述3组以上的连杆机构4中的2组以上的连杆机构4中设置促动器53，该促动器53变更作为上述前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势的前端姿势，设置控制这些促动器53的控制装置54。本发明的连杆促动装置的操作装置为针对这样的连杆促动装置51，通过人为操作而输入变更上述前端姿势的目标值的操作装置55。

在该操作装置55中设置包括高度方向目标值输入部57z的目标值输入机构57，该高度方向目标值输入部57z可输入高度方向的移动量或高度方向的坐标位置，以仅仅在沿上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴的高度方向而变更上述前端姿势。另外，设置输入变换机构58，该输入变换机构58采用通过该目标值输入机构57而输入的值，计算通过下述折角θ和回转角φ而表示的上述连杆促动装置的上述前端姿势，根据该计算结果计算上述各促动器53的指令动作量，将其输入到上述控制装置54中，该折角θ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴所倾斜的垂直角度，该回转角φ指相对上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂3的中心轴所倾斜的水平角度。

按照该方案，通过目标值输入机构57的人为操作，指定构成目标的前端姿势。此时，针对高度方向(Z轴方向)，通过目标值输入机构57的高度方向目标值输入部57z，进行高度方向的移动量或高度方向的坐标位置的输入，由此，指定构成目标的高度。借此，输入变换机构58采用从目标值输入机构57而输入的各值，求出通过折角θ和回转角φ而表示的前端姿势，根据该计算结果，计算上述各促动器53的指令动作量，将其输入到控制装置54中。控制装置54按照已输入的指令动作量控制各促动器53，按照形成目标的前端姿势的方式进行控制。

由于像这样，针对高度方向，通过高度方向目标值输入部57z，直接地进行移动量或高度方向的坐标范围中的输入，故与上述过去的通过二维坐标而间接地指定高度的场合相比较，不必要求操作者的换算，可简单而快速地进行指定。在打算根据当前姿势，仅仅变更高度方向的场合，仅仅通过高度方向目标值输入部57z而输入便足够。像这样，仅仅于高度方向而变更前端姿势的动作的输入通过高度方向的值而直接地进行，仅仅于高度方向而变更的动作的指令的输入简单地进行，谋求输入操作时间的缩短。

在本发明中，上述高度方向目标值输入部57z还可通过按压操作按钮85、86的操作时间或操作次数而确定的操作量，指定上述高度方向的移动量。上述按压操作按钮85、86也可为在画面上通过图像而表示的软件键，还可为从物理上说，具有实体的操作键。在该方案的场合，可对于高度方向而移动前端姿势，通过按压操作按钮85、86的操作次数、操作时间，在作为打算移动的方向的高度方向，每次以微小量而移动。由此，可进行直觉的示教，高度位置的指定的操作更进一步容易。

如果上述按压操作按钮85、86的1次的驱动(on)操作的移动量与连续按压而变换操作量的移动量通过比如移动量参数设定为适合的量，则按压操作的操作量的调整容易地进行。另外，具有上述按压操作按钮85、86称为比如“轻推(JOG)按钮”的情况。

在本发明中，上述目标值输入机构57也可包括三维正交坐标输入部57A，该三维正交坐标输入部57A输入原点位于上述基端侧的连杆枢毂2的中心轴上的三维正交坐标上的各方向的坐标位置。另外，上述“连杆枢毂的中心轴上”指连杆枢毂的无限长度的轴心上。

安装于前端侧的连杆枢毂3上的端部执行器122所作业的三维工件的三维正交坐标X、Y、Z可根据CAD数据等而容易计算。通过借助上述三维正交坐标输入部57A输入该三维正交坐标X、Y、Z，端部执行器122进行该已输入的位置的作业，轻推运送等的示教作业是不需要的。在端部执行器122的定位精度具有偏差的场合，必须要求微调整的示教，但是由于可进行大致的该定位，故示教所花费的时间可大幅度地缩短。即使在进行示教时，如果具有上述三维正交坐标的XY轴方向的按压操作按钮81～84与轴向(上述高度方向)的按压操作按钮85、86，则可进行直觉的示教。

在本发明中，也可针对采用通过上述目标值输入机构57所输入的值来计算通过上述折角θ和上述回转角φ而表示的上述连杆促动装置的上述前端姿势时，上述输入变换机构58采用最小平方法的收敛运算。按照最小平方法，表示前端姿势的适合的折角θ和回转角φ通过简单的运算而获得。

在本发明中，还可将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的旋转角以βn表示；自由旋转地与上述基端侧的端部连杆部件5连接的中间连杆部件7的连接端轴、与自由旋转地与上述前端侧的端部连杆部件6连接的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度以γ表示；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以δn表示；上述折角以θ表示；上述回转角以φ表示，那么上述输入变换机构8通过对下述式进行逆变换，

cos(θ/2)·sinβn－sin(θ/2)·sin(φ+δn)·conβn+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5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5的旋转角的差分，计算上述各促动器53的上述指令动作量。

按照该方案，可容易地求出指令动作量，促动器53的控制容易。

此外，在本发明中，还可将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的旋转角以βn表示；自由旋转地与上述基端侧的端部连杆部件5连接的中间连杆部件7的连接端轴、与自由旋转地与上述前端侧的端部连杆部件6连接的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度以γ表示；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以δn表示；上述折角以θ表示；上述回转角以φ表示，那么上述输入变换机构58通过对下述式进行逆变换：

cos(θ/2)·sinβn－sin(θ/2)·sin(φ+δn)·conβn+sin(γ/2)＝0

由此，事先制作表示上述前端姿势和上述各基端侧的端部连杆部件5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5的旋转角，根据该已求出的旋转角与当前的上述各基端侧的端部连杆部件5的旋转角的差分，计算上述各促动器53的指令动作量。

按照该方案，可通过事先对前端姿势和基端侧的连杆枢毂2的各旋转角的关系进行表格化处理，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53的控制。

在本发明中，还可在上述目标值输入机构57像上述那样具有三维正交坐标输入部57A的场合，上述目标值输入机构57的上述三维正交坐标输入部57A的三维正交坐标位置的指定为数值输入。三维正交坐标位置的指定不但可为数值输入，还可为按压操作输入部57B等的输入，但是，还可像上述那样，端部执行器122所作业的三维工件的三维正交坐标X、Y、Z可根据CAD数据等而容易计算。由此，在输入操作的简化、效率化的方面，最好，上述三维正交坐标位置的指定通过数值输入而进行。

还可在像这样，三维正交坐标位置的指定为数值输入的场合，上述目标值输入机构57以相对事先确定的基准点的绝对坐标，以数值输入三维正交坐标位置的指定，该三维正交坐标位置基于上述三维正交坐标输入部57A得到。如果要以相对事先确定的基准点的绝对坐标，由数值输入而进行三维坐标位置的指定，则在知晓构成目标的前端姿势的绝对坐标的坐标位置的场合，输入容易。

此外，在三维正交坐标位置的指定为数值输入的场合，通过以数值输入差分来进行上述目标值输入机构57的上述三维正交坐标输入部57A所进行的三维正交坐标位置的指定，该差分为从当前的坐标位置到构成目标的坐标位置之间的差分。在要通过差分的数值输入而进行三维正交位置的指定的场合，在从当前的前端姿势进行稍稍的移动的这样的场合，输入容易通过凭借直觉而进行。

在本发明中，上述目标值变换机构58还可通过事先确定的变换式，将从上述目标值输入机构57所提供的上述前端姿势的信息变换为上述促动器53的动作量，将其输入到上述控制机构54中。从上述目标值输入机构57而进行的输入为前端姿势的三维正交坐标位置的坐标位置、移动量，但是，前端姿势的三维正交坐标位置与促动器53的动作量具有通过连杆动作装置的结构而确定的关系。由此，如果要通过事先确定的变换式，变换为促动器53的动作量，则通过从目标值输入机构57的输入，输入三维正交坐标等，进行促动器53的正确的控制。

技术方案和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，各技术方案的2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，不应用于限制本发明的范围。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应部分。

图1为表示本发明的一个实施方式的连杆促动装置的操作装置的平行连杆机构的立体图和操作系统、控制系统的构思方案的说明图；

图2A为该连杆促动装置的操作装置中的X坐标、Y坐标的轻推输入操作画面的说明图；

图2B为该连杆促动装置的操作装置中的Z坐标的轻推输入操作画面的说明图；

图3为该连杆促动装置中的平行连杆机构的立体图；

图4为该连杆促动装置中的平行连杆机构的部分省略主视图；

图5A为该连杆促动装置的动作说明图；

图5B为该连杆促动装置的动作说明图，其表示不同于图5A的状态；

图6为通过直线而表示该连杆促动装置的1个连杆机构的示意图；

图7为该连杆促动装置的平行连杆机构的部分剖视图；

图8为求出该连杆促动装置的操作装置中的折角的计算的流程图；

图9为采用该连杆促动装置的作业设备的1个例子的主视图；

图10为过去的连杆促动装置中的平行连杆机构的立体图；

图11A为该平行连杆机构的动作说明图；

图11B为该平行连杆机构的动作说明图，其表示不同图 11A的状态。

具体实施方式

根据图1～图9，对本发明的一个实施方式的连杆促动装置的操作装置进行说明。图1表示具有该操作装置的连杆促动装置。该连杆促动装置51包括平行连杆机构1；任意地变更该平行连杆机构1的前端姿势的多个(其数量与后述的连杆机构4相同)促动器53；控制这些控制促动器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。控制装置54和操作装置55既可设置于共同的外壳上，构成1个控制器(在图中未示出)，也可分别地离开地设置。平行连杆机构1在悬吊的状态设置于基座部件52上。

对平行连杆机构1进行说明。图5A、图5B为表示平行连杆机构1的分别不同的状态的主视图。在该平行连杆机构1中，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3经由3组的连杆机构4，以可变更姿势的方式连接。在图5A、图5B中，仅仅示出1组连杆机构4。在前端侧的连杆枢毂3上，比如像图9所示的那样，设置端部执行器122。

图3为以三维方式表示平行连杆机构1的立体图。另外，图3的平行连杆机构1与图10的平行连杆机构1相同。各连杆机构4构成3节连锁的连杆机构，该3节连锁的连杆机构通过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，通过4个旋转运动副形成。基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6呈L状，其基端分别以自由旋转的方式与基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3连接。在中间连杆部件7的两端，分别以自由旋转的方式连接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，3组的连杆机构4中的球面连杆中心PA、PB(图5A)一致，另外，距该球面连杆中心PA、PB的距离d也相同。基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6和中间连杆部件7的各旋转运动副的中心轴既可具有某交叉角γ，还可平行。

3组的连杆机构4从几何学上呈同一形状。从几何学上呈同一形状指下述的形状，其中，对于通过直线而表示各连杆部件5、6、7的几何学模型，即通过各旋转运动副、将这些旋转运动副之间连接的直线而表示的模型，相对中间连杆部件7的中间部的基端侧部分和前端侧部分是对称的。图6为通过直线而表示一组的连杆机构4的图。

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的位置关系相对中间连杆部件7的中心线C，是旋转对称的。图5A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5B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取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仍没有变化。

通过基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3与3组的连杆机构4，构成两自由度机构，在该两自由度机构中，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3于正交的2个轴方向而自由移动。换言之，该机构为相对基端侧的连杆枢毂2，使前端侧的连杆枢毂3的旋转以两个自由度进行自由姿势变更的机构。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、与中间连杆部件7的中心线C的交点P为中心，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3变更姿势。

该两自由度机构在紧凑的同时，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，可使基端侧的连杆枢毂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(图3)的最大值(最大折角)约为±90°。另外，可将相对基端侧的连杆枢毂2的前端侧的连杆枢毂3的回转角φ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，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，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，在全部满足下述的条件1～3时，如果相对中间连杆部件7的对称面，中间连杆部件7和前端连杆部件5、6的角度位置关系在基端侧和前端侧处相同，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相同地动作。

(条件1)各连杆机构4的端部连杆部件5、6的轴部件13(图7)的角度、长度相等。

(条件2)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。

(条件3)在中间连杆部件7中，在基端侧和前端侧形状相同。

比如，在基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3上，在与相应的中心轴QA、QB相同的轴上设置旋转轴，在从基端侧向前端侧进行旋转传递的场合，基端侧和前端侧构成形成相同旋转角，构成等速地旋转的等速接头。进行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，共用基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3的几何学形状的连杆机构4按照多个而设置于圆周上，由此，多个连杆机构4位于没有矛盾地运动的位置，中间连杆部件7限于仅仅等速二等分上的运动。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。

基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3为环形形状，其中，在其中间部，贯通孔10(图7)沿轴向而形成，外形呈球面状。贯通孔10的中心与基端侧和前端侧的连杆枢毂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的外周面的圆周方向的等间隔的位置，分别自由旋转地连接基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6。

图7为表示基端侧的连杆枢毂2和基端侧的连杆部件5的旋转运动副、与基端侧的连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副的剖视图。在基端侧的连杆枢毂2中，使上述轴向的贯通孔10和外周侧连通的径向的连通孔11形成于圆周方向的3个部位，通过设置于各连通孔11的内部的2个轴承12，轴部件13被自由旋转地支承。轴部件13的外侧端部相对基端侧的连杆枢毂2而突出，在该突出端部形成螺纹部13a。在轴部件13的突出端部连接基端侧的端部连杆部件5，其通过将螺母14紧固于螺纹部13a中而固定。

上述轴承12为比如深槽滚珠轴承等的滚动轴承，其外圈(在图中未示出)与上述连通孔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。外圈通过止动圈15而防止抽出。另外，在内圈和基端侧的端部连杆部件5之间介设间隔件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传递给内圈，对轴承12施加规定的预压力。

接着，对基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副进行说明。在形成于中间连杆部件7的两端的连通孔18中，设置2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被自由旋转地支承。轴承19经由间隔件21，通过螺母22而被紧固。

上述轴承19为比如深槽滚珠轴承等的滚动轴承，其外圈(在图中未示出)与上述连通孔18的内周嵌合，其内圈(在图中未示出)与上述轴部20的外周嵌合。外圈通过止动圈23而防止抽出。螺接于轴部20的前端螺纹部20a的螺母22的紧固力经由间隔件21，传递给内圈，对轴承19施加规定的预压力。

以上，对基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副进行了说明，但是，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转运动副、以及前端侧的端部连接部件6和中间连杆部件7的旋转运动副也为相同的结构(图示省略)。

像这样，形成在各连杆机构4中的4个旋转运动副，即基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转运动副、前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转运动副、基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转运动副、与前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转运动副中，设置轴承12、19的结构。由此，可抑制各旋转运动副的摩擦阻力，谋求旋转阻力的减轻，可确保顺畅的动力传递，并且可提高耐久性。

在设置该轴承12、19的结构中，通过对轴承12、19施加预压，消除径向间隙和推力间隙，可抑制旋转运动副的晃动。其结果是，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会消失，可维持等速性，并且可抑制振动、异常声音的发生。特别是，通过使上述轴承12、19的轴承间隙为负间隙，可减少在输入输出之间产生的齿隙(backlash)。

可通过以埋设状态将轴承12设置于基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3中，增加平行连杆机构1整体的外形，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，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变容易。

在图4中，在平行连杆机构1中，基端侧的连杆枢毂2固定于基座部件52的下面，前端侧的连杆枢毂3处于垂下的状态。在基座部件52的上面，以与连杆机构4相同的数量，即3个而设置促动器53，促动器53由电动机或其它的旋转促动器构成。促动器53的输出轴53a贯穿基座部件52，向下方突出，在该输出轴53a上安装锥齿轮57。该锥齿轮57与安装于基端侧的连杆枢毂2的轴部件13上的扇形的锥齿轮58啮合。

如果使促动器53旋转，则该旋转经由一对锥齿轮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。控制各促动器53的动作量，针对每个连杆机构4调整基端侧的端部连杆部件5的角度，由此，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的动作根据图1的操作装置55的操作指令，通过控制装置54而控制。

在图1中，操作装置55由比如面板型计算机构成，在该图中，在操作装置55的右侧，示出液晶显示器等的可显示图像的显示器56。显示器56兼作触摸面板形式的输入装置。操作装置55包括输入前端位置的目标位置的目标值输入机构57，与输入变换机构58。另外，输入变换机构58也可设置于构成目标值输入机构57的计算机中，还设置于比如构成控制装置54的计算机中。

目标值输入机构57为指定三维正交坐标而输入的结构，包括分别输入各轴(X轴、Y轴、Z轴)的目标值的横向目标值输入部57x、纵向目标值输入部57y和高度方向目标值输入部57z。目标值输入机构57可选择三维正交坐标输入部57A与按压操作输入部57B的2种的输入形式，进行操作，该三维正交坐标输入部57A通过数值输入各轴的坐标位置，该按压操作输入部57B通过按压操作按钮(轻推按钮)81～86(图2A、图2B)的按压时间或操作次数而进行指定。该三维正交坐标输入部57A和按压操作输入部57B中的X轴的输入部统称为横向目标值输入部57x，Y轴的输入部统称为纵向目标值输入部57y，Z轴的输入部统称为高度方向目标值输入部57z。

三维正交坐标输入部57A中的各轴的输入部通过下述方式输入目标的坐标位置，该方式为：在显示器56的画面G上显示称为输入框的目标值显示部62、数字键等的数值输入按钮65，借助数值输入按钮65的画面触摸的操作，指定显示于目标值显示部62中的数值。对于数值输入，也可代替数值输入按钮65的输入，而从硬件键等的输入装置(在图中未示出)输入目标的坐标位置。

在画面G上，与各数值输入按钮62并列，通过三维正交坐标输入部57A的显示输出机构(在图中未示出)，显示通过坐标位置的数值而表示各轴的当前位置的当前位置显示部63、与表示属于哪个轴向的“X坐标”等的导向显示63a。三维正交坐标为原点位于基端侧的连杆枢毂2的中心轴上的任意的三维正交坐标，其Z轴方向称为高度方向。

在画面G中，显示动作执行按钮64，如果通过画面触摸等而对该动作执行按钮64进行打开操作，则通过三维正交坐标输入部57A而输入的各输入值通过输入变换机构58变换为各促动器53的指令动作量，该指令动作量输入到控制装置54中。在画面G中，除了这些内容以外，还显示变更表示画面上的位置的光标(在图中未示出)的位置的箭头按钮、画面切换按钮(均在图中没有示出)等。

控制装置54按照以指定动作量而移动的方式驱动各促动器53。控制装置54采用设置于各促动器53上的旋转角传感器等的位置检测器(在图中未示出)的检测信号，对各促动器53进行反馈控制。

另外，在本实施方式中，目标值输入机构57的三维正交坐标输入部57A为输入三维正交坐标上的相对事先确定的基准点(比如原点O)的绝对坐标的方式，但是，也可为数值输入当前的坐标位置与作为目标的坐标位置之间的差分。另外，目标值输入机构57不但可为进行图1的画面G所示的坐标位置的输入的输入形式，还可将画面G的显示内容像图2A、图2B那样切换，切换到按压操作按钮81～86的输入形式。关于该按压操作按钮的输入，将在后面描述。

在图1中，输入变换机构58采用通过目标值输入机构57而输入的值，计算通过折角θ和回转角φ而表示的连杆促动装置51的姿势，根据该计算结果，计算各促动器53的指令动作量，将其输入到控制装置54中。连杆促动装置51的姿势指平行连杆机构1的姿势。折角θ指相对基端侧的连杆轮毂2的中心轴QA(图3)，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，前端侧的连杆枢毂3的中心轴QB倾斜的水平角度。

图8表示通过输入变换机构58，从三维正交坐标(XYZ平面坐标)计算前端侧的连杆枢毂3的姿势(折角θ、回转角φ)的计算流程图与计算式。该图的计算通过最小平方法的收敛运算而进行。像该图的式(1)所示的那样，如果高度Z上的平面的原点O’与目标坐标T(x、y、z)之间的距离为r，则r根据目标坐标的T的x、y坐标而求出。

(数学公式1)

另外，如果通过连杆球面中心间距d、基准平面与基端侧连杆球面中心之间的高度h、与目标坐标T的高度z而表示，从基端侧的连杆枢毂2的旋转中心到目标坐标T的高度h’像下述式(2)那样表示：

(数学公式2)

在这里的d和h指根据连杆尺寸和装置尺寸而确定的固定值。另外，采用上述式(2)，原点O’和目标坐标T的距离像式(3)所示的那样，根据与θ有关的式，作为r’而求出。于是，像式(4)所示的那样，通过探索r(根据目标坐标T的x、y而计算)与r’(根据折角θ而计算)的差为最小的折角θ，获得折角θ。

即，作为下述的(3)、(4)推算dr为最小的θ。

(数学公式3)

r’＝h’×tanθ……(3)

dr＝(r－r’)……(4)

θ的范围在0°～90°的范围内，根据连杆的样式，最大角变化。

对图8的计算流程图进行说明。首先，根据式(1)，求出r(步骤S1)。接着，作为计算流程的初始设定，对当前的反复次数j进行零点复位，设定推算折角θ时的初始设定值θ’，与探索的反复次数N。比如，θ’设定为最大折角的一半值。对于反复次数N，其值越大，最终获得的折角θ的精度越好，但是计算流程的处理时间变长。根据折角θ的精度，所允许的处理时间的关系，确定最佳的N。

接着，θ＝θ’(步骤S2)，根据式(2)、(3)、(4)，计算h’、r’、dr。另外，在这里，θ’＝θ’/2(步骤S3)。

然后，在步骤S4，进行dr的判断。如果0＜dr，则θ＝θ+θ’(步骤S5)，如果O＞dr，则θ＝θ－θ’(步骤S6)。然后，则以j＝j+1的方式递增(步骤S7)。另外，如果O＝dr，则作为解Ansθ，θ＝θ(步骤S9)。

在步骤S8，在没有达到设定当前的反复次数j的反复次数N时，返回到步骤S3。使该流程反复，直至到反复次数N，最后获得的Ansθ为求出的折角θ。在求出折角θ后，像式(5)、(6)所示的那样，求出回转角。

(数学公式4)

在θ＝0时，φ＝0……(5)

在θ≠0时，

通过像这样求出的折角θ和回转角φ，规定构成目标的前端姿势。像本实施方式那样，如果通过最小平方法的收敛运算，以当前的坐标位置为基准，从其近边依次而推算，求出折角θ，则可减少运算次数。

图1的输入变换机构58根据像上述那样而求出的折角θ和回转角φ，求出使各促动器53动作的构成目标的旋转角βn(n：1～3)。另外，旋转角βn在表示与图3相同的平行连杆机构1的图10中示出。旋转角βn通过比如，对下述的式(7)进行逆变换的方式求出。逆变换为根据折角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，可从其中一者的值，导出另一者的值。

cos(θ/2)·sinβn－sin(θ/2)·sin(φ+δn)·conβn+sin(γ/2)＝0……(7)

其中，n＝1、2、3

在这里，γ(图1、图3)指自由旋转地与基端侧的端部连杆部件5连接的中间连杆部件7的连接端轴、与自由旋转地与前端侧的端部连杆部件6连接的中间连杆部件7的连接端轴之间的角度。δn指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。

还可针对各指令，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。如果形成表格，则在具有前端姿势指令时，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，在预先登记指令模式(pattern)，按照登记顺序而动作的场合，像表2那样，在模式(pattern)登记时登记表示前端位置姿势和旋转角βn的关系的表格，由此可节约表格的存储区域。

表1

表2

图2A、图2B表示进行通过按压操作按钮81～86移动到规定位置的操作画面的例子。图2A为用于通过图1的横向目标值输入部57x和纵向输入部57y的按压操作输入部57B的部分，于Y轴方向而移动的轻推操作画面，在画面G中，显示按压操作按钮81～84，与分别表示当前的坐标位置的X坐标位置和Y坐标位置的当前位置显示部67、68。

图2B为用于通过图1的高度方向目标值输入部57z，于Z轴方向(高度方向)的轻推操作画面，在画面G中，显示按压操作按钮85、86，与表示当前的坐标位置中的Z坐标位置的当前位置显示部69。各按压操作按钮81～86均为通过操作时间或操作次数，操作量变化的操作机构。具体来说，对于这些按压操作按钮81～86，通过连续按压(连续进行画面触摸)，操作量连续增加，如果为极短时间的按压操作(画面触摸)，则1次的操作的操作量一定，反复地操作，使操作次数增加，由此操作量增加。

在X、Y轴的操作画面G(图2A)和Z轴的操作画面G(图2B)中的任意者中，上述按压操作按钮81～86针对各轴方向的移动方向的正反的每个朝向而分别设置。具体来说，作为于相同轴方向、相同方向的移动的输入用途，设置低速按钮81a～86a、与高速按钮81b～86b，姿势变更的指令的输入在低速(操作量的增加速度为低速)和高速(操作量的增加速度为高速)的2个阶段进行。另外，分别表示各低速按钮81a～86a和高速按钮81b～86b中的1次的短时间的场合的移动量的单位移动量显示71、72设置于画面G中。在该画面G中，各按压操作按钮81～86的显示部表示X、Y、Z中的哪个坐标，或通过箭头、X、Y、Z的字符等而进行与正反的哪个方向相对应等的导向的显示。

如果通过图2A、图2B所示的按压操作按钮81～86输入移动量，则图1的目标值输入机构57的按压操作输入部57B以该已输入的移动量(操作量)，使与当前的坐标位置相加的坐标位置作为目标的坐标位置，将其提供给输入变换机构58。输入变换机构58与上述相同，求出折角θ和回转角φ的前端姿势，对各促动器53的指令动作量进行运算。

具体来说，针对高度方向(Z轴)，目标值输入机构57在对按压操作按钮85进行操作时，按照式(8)在对按压操作按钮86进行操作时，按照式(9)，进行连杆枢毂的相对目标坐标T的高度h’的计算。

(数学公式5)

(8)式的变量Z在向上的低速按钮85a的下压的场合，为显示于图2B的移动量显示部71中的值，在向上的高速按钮85b的下压的场合，为显示于移动量显示部72中的值，针对每个设定操作时间而反复进行计算。

(9)式的变量Z值在向下的低速按钮86a的下压的场合，为显示于图2B的移动量显示部71中的值，在向下的高速按钮86b的下压的场合，为显示于移动量显示部72中的值，针对每个设定操作时间而反复进行计算。

像这样，在图2A、图2B的按压操作按钮81～86的操作的场合，通过按压操作按钮81～86的操作，逐次地变更X、Y、Z，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，仅仅在按压按压操作按钮81～86的期间，前端姿势连续变更。由此，操作和坐标位置的关系容易凭借感觉而知晓。

另外，图2A、图2B的按压操作按钮81～86也可为操纵杆这样的操作机构。

对本实施方式的作用、效果进行说明。指定位于连杆促动装置51的姿势延长上的范围内的任意的三维正交坐标，根据该三维正交坐标，通过运算以自动地计算连杆枢毂3的姿势(折角θ、回转角φ)，进行定位。在该场合，追加高度方向(Z方向)的按压操作按钮(轻推按钮)85、86与其移动量参数，根据当前值和其Z轴方向按压操作按钮85、86的操作的移动量，通过运算来计算连杆枢毂3的姿势(折角θ、回转角φ)，进行定位。在按压操作按钮85、86的下压中，通过反复进行该定位动作，实现Z轴方向的轻推功能。

端部执行器122(图9)所作业的三维工件的三维正交坐标X、Y、Z可根据CAD数据等容易计算。通过登记该三维正交坐标X、Y、Z，端部执行器122向该已登记的位置进行作业，轻推运送操作的示教作业是不需要的。在端部执行器122的定位精度具有误差的场合，微调整的示教是必要的，但是由于可进行大致的定位，故示教花费的时间可大幅度地缩短。同样在进行示教时，通过XY轴方向的按压操作按钮81～84与Z轴方向的按压操作按钮85、86，可进行直觉的示教。

图9表示具有上述连杆促动装置51的作业装置。在该作业设备120中，构成作业室121的顶面部的基座部件52上固定基端侧的连杆枢毂2，连杆机构主体1以悬吊状态设置。在该连杆机构主体1的前端侧的连杆枢毂3上装载端部执行器122。端部执行器122为比如涂敷机。

在端部执行器122的下方，设置于XY轴方向使被作业物W移动的移动机构123。移动机构123包括：X轴轨124，该X轴轨124固定而设置于底板面上，沿X轴方向较长；Y轴轨125，该Y轴轨125沿该X轴轨124而自由进退，沿Y轴方向较长；作业台126，该作业台126沿该Y轴轨125而自由进退，于其顶面上装载被作业物。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轴方向而移动。

在端部执行器122为涂敷机的场合，通过于X轴和Y轴方向使移动机构123的作业台126进退，使被作业物W的涂敷部位位于涂敷机的涂料喷射口122a的前端。另外，通过变更连杆促动装置51的前端姿势，改变端部执行器122的朝向，由此经常地，上述涂料喷射口122a以朝向被作业物W的涂敷面的方式调整。

如上面所述，在参照附图的同时，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，在阅读本说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修正方式。于是，这样的变更和修正方式应被解释为属于根据权利要求书确定的本发明的范围内。

标号的说明：

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表示连杆促动装置；

标号53表示促动器；

标号54表示控制装置；

标号56表示显示装置；

标号57表示目标值输入机构；

标号57A表示三维正交坐标输入部；

标号57B表示按压操作输入部；

标号57x表示横向目标输入部；

标号57y表示纵向目标输入部；

标号57z表示高度方向目标输入部；

标号58表示输入变换机构；

标号62表示目标值显示部；

标号65表示数值输入按钮；

标号81～86表示按压操作按钮；

符号O表示原点；

符号OA表示基端侧的连杆枢毂的中心轴；

符号OA’表示延长轴；

符号OB表示基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 (10)

1.一种连杆促动装置的操作装置，在该连杆促动装置中，相对基端侧的连杆枢毂，使前端侧的连杆枢毂经由3组以上的连杆机构以能变更其姿势的方式连接，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件构成，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件中，其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，该在中间连杆部件中，其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，在上述各连杆机构中，通过直线而表示该连杆机构的几何学模型呈相对上述中间连杆部件的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状，在上述3组以上的连杆机构中的2组以上的连杆机构中设置促动器，该促动器变更作为上述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，设置控制这些促动器的控制装置，该操作装置通过人为操作而输入变更上述前端姿势的目标值，

设置包括高度方向目标值输入部的目标值输入机构，该高度方向目标值输入部能输入高度方向的移动量或高度方向的坐标位置，以仅仅在沿上述基端侧的连杆枢毂的中心轴的高度方向而变更上述前端姿势；

设置输入变换机构，该输入变换机构采用通过该目标值输入机构而输入的值，计算通过下述折角和回转角而表示的上述连杆促动装置的上述前端姿势，根据该计算结果计算上述各促动器的指令动作量，将其输入到上述控制装置中，该折角指相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的垂直角度，该回转角指相对上述基端侧的连杆枢毂的中心轴，上述前端侧的连杆枢毂的中心轴所倾斜的水平角度。

2.根据权利要求1所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述高度方向目标值输入部通过按压操作按钮的操作时间或操作次数而确定的操作量，指定上述高度方向的移动量。

3.根据权利要求1或2所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述目标值输入机构包括三维正交坐标输入部，该三维正交坐标输入部输入原点位于上述基端侧的连杆枢毂的中心轴上的三维正交坐标上的各方向的坐标位置。

4.根据权利要求1～3中的任何一项所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，在采用上述目标值输入机构所输入的值来计算通过上述折角和上述回转角而表示的上述连杆促动上的上述前端姿势时，上述输入变换机构采用最小平方法的收敛运算。

5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，将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以βn表示；自由旋转地与上述基端侧的端部连杆部件连接的中间连杆部件的连接端轴、与自由旋转地与上述前端侧的端部连杆部件连接的中间连杆部件的连接端轴之间的角度以γ表示；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以δn表示；上述折角以θ表示；上述回转角以φ表示，那么上述输入变换机构通过对下述式进行逆变换，

cos(θ/2)·sinβn－sin(θ/2)·sin(φ+δn)·conβn+sin(γ/2)＝0

由此，求出构成目标的上述前端姿势中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分，计算上述各促动器的上述指令动作量。

6.根据权利要求1～4中的任何一项所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，将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以βn表示；自由旋转地与上述基端侧的端部连杆部件连接的中间连杆部件的连接端轴、与自由旋转地与上述前端侧的端部连杆部件连接的中间连杆部件的连接端轴之间的角度以γ表示；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以δn表示；上述折角以θ表示；上述回转角以φ表示，那么，上述输入变换机构通过对下述式进行逆变换，

cos(θ/2)·sinβn－sin(θ/2)·sin(φ+δn)·conβn+sin(γ/2)＝0

由此，事先制作表示上述前端姿势和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当前的上述各基端侧的端部连杆部件的旋转角的差分，计算上述各促动器的指令动作量。

7.根据权利要求3所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述目标值输入机构的上述三维正交坐标输入部的三维正交坐标位置的指定为数值输入。

8.根据权利要求7所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述目标值输入机构以相对事先确定的基准点的绝对坐标，以数值输入：上述目标值输入机构的上述三维正交坐标输入部所进行的三维正交坐标位置的指定。

9.根据权利要求7所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述目标值输入机构通过以数值输入差分来进行上述目标值输入机构的上述三维正交坐标输入部所进行的三维正交坐标位置的指定，该差分为从当前的坐标位置到构成目标的坐标位置之间的差分。

10.根据权利要求1～9中的任何一项所述的连杆促动装置的操作装置，其特征在于，上述输入变换机构通过事先确定的变换式将从上述目标值输入机构提供的上述前端姿势的信息变换为上述促动器的动作量，将其输入到上述控制装置中。