JP2012076188A - Parallel link mechanism and driving stage - Google Patents

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和広 中村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve position accuracy of a table of a parallel link mechanism.SOLUTION: The parallel link mechanism 1 is provided with: a base 2; a table 3 having six degrees of freedom for the base 2 and arranged to face the base 2 ; a plurality of connection parts 10 having an expandable rod 4 whose one end is attached to the base 2 and the other end is attached to the table 3; and a plurality of sensor parts 14 used for calculating the position of the table 3. The sensor part 14 has a wire 12 whose one end is attached to the base 2 and the other end is attached to the table 3 and a sensor 13 for measuring the length of the wire 12.

Description

本発明は、パラレルリンク機構およびこれを備えた駆動ステージに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a technique effective when applied to a parallel link mechanism and a drive stage including the parallel link mechanism.

6つのロッドがジョイントで接続されたリンク機構において、ジョイントで連結された閉リンクであるものは、6軸パラレルリンク機構と呼ばれている。特許第4519941号公報(特許文献1)には、6軸パラレルリンク機構に関する技術が記載されている。   A link mechanism in which six rods are connected by a joint, which is a closed link connected by a joint, is called a six-axis parallel link mechanism. Japanese Patent No. 4519941 (Patent Document 1) describes a technique related to a 6-axis parallel link mechanism.

また、特開平10−180674号公報(特許文献2)には、6軸パラレルリンク機構のフィードバック制御に関する技術が記載されている。特許文献2のパラレルリンク機構は、センサにより検出されたエンドエフェクタの位置および姿勢が指令値に一致するようにアクチュエータ(ロッド)をフィードバック制御するものである。これにより、エンドエフェクタの位置および姿勢を精度よく制御することができるとされている(特許文献2の明細書段落[0110])。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-180674 (Patent Document 2) describes a technique related to feedback control of a 6-axis parallel link mechanism. The parallel link mechanism of Patent Document 2 performs feedback control of an actuator (rod) so that the position and posture of an end effector detected by a sensor coincide with a command value. Thereby, it is supposed that the position and posture of the end effector can be accurately controlled (paragraph [0110] of the specification of Patent Document 2).

なお、特開平11−10575号公報(特許文献3)には、3軸パラレルリンク機構のフィードバック制御に関する技術が記載されている。特許文献3のパラレルリンク機構では、一端がエンドプレートの中央部に、他端がベースプレートの中央部に接続されたマストの軸方向移動量および二軸周りの傾動角度の検出値を取り込んだフィードバック制御が行われる。これにより、エンドエフェクタの位置精度を正確に制御することができるとされている(特許文献3の明細書段落[0015])。しかしながら、3軸パラレルリンク機構は、6軸パラレルリンク機構とは構成が異なるものであり、容易に6軸パラレルリンク機構に適用することはできない。   Japanese Patent Laid-Open No. 11-10575 (Patent Document 3) describes a technique related to feedback control of a three-axis parallel link mechanism. In the parallel link mechanism of Patent Document 3, feedback control that incorporates detected values of the amount of axial movement and the tilt angle around two axes of one end connected to the center of the end plate and the other end connected to the center of the base plate. Is done. Thereby, it is supposed that the position accuracy of the end effector can be accurately controlled (paragraph [0015] in the specification of Patent Document 3). However, the three-axis parallel link mechanism is different in configuration from the six-axis parallel link mechanism and cannot be easily applied to the six-axis parallel link mechanism.

特許第4519941号公報Japanese Patent No. 4519941 特開平10−180674号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-180674 特開平11−10575号公報JP-A-11-10575

本発明者らは、直交座標系(X軸、Y軸、Z軸)の3軸と、極座標系(θx、θy、θz)の3軸の計6軸において駆動するステージ(以下、6軸駆動ステージという。)にパラレルリンク機構の適用について検討している。この6軸駆動ステージは、例えば、顕微鏡ステージや、精密加工機などに応用することができる。   The inventors of the present invention have a stage (hereinafter referred to as 6-axis driving) driven by a total of 6 axes including 3 axes of an orthogonal coordinate system (X axis, Y axis, Z axis) and 3 axes of a polar coordinate system (θx, θy, θz). We are studying the application of a parallel link mechanism. This 6-axis drive stage can be applied to, for example, a microscope stage and a precision processing machine.

従来の6軸駆動ステージは、例えば、1軸駆動ステージを組み合わせたものであるため、サイズも大きく、またコストも高くなってしまう。これに対して、駆動機構としてパラレルリンク機構を適用することができれば、6軸駆動ステージをコンパクトで低価格で提供することができる。また、駆動ステージにパラレルリンク機構を適用することで、ステージを例えば1μm以下の高分解能、高精度で駆動できる微動ステージとすることもできる。   Since the conventional 6-axis drive stage is a combination of, for example, a 1-axis drive stage, the size is large and the cost is high. On the other hand, if a parallel link mechanism can be applied as a drive mechanism, a 6-axis drive stage can be provided compactly and at a low price. Further, by applying a parallel link mechanism to the drive stage, the stage can be a fine movement stage that can be driven with high resolution and high accuracy of, for example, 1 μm or less.

図1は、本発明者らが検討しているパラレルリンク機構101を模式的に示す側面図である。パラレルリンク機構101は、ベース2と、ベース2に対して6自由度を有し、ベース2と対向して配置されたテーブル3と、テーブル3とベース2とを連結する並列配置された複数の連結部10とを備えている。なお、このパラレルリンク機構101を駆動ステージとして備えた場合、テーブル3がステージに対応するものとなる。   FIG. 1 is a side view schematically showing a parallel link mechanism 101 studied by the present inventors. The parallel link mechanism 101 has 6 degrees of freedom with respect to the base 2, the base 2, and a plurality of parallel-arranged tables 3 that connect the table 3 and the base 2 to each other. The connection part 10 is provided. When the parallel link mechanism 101 is provided as a drive stage, the table 3 corresponds to the stage.

テーブル3が6自由度を有するように、連結部10を6本配置している。パラレルリンク機構101では、ベース2およびテーブル3を120°毎に3分割した軸A(1点鎖線)を対称に連結部10が配置されている(図3参照)。   Six connecting portions 10 are arranged so that the table 3 has six degrees of freedom. In the parallel link mechanism 101, the connection part 10 is arrange | positioned symmetrically about the axis | shaft A (one-dot chain line) which divided the base 2 and the table 3 into every 120 degrees (refer FIG. 3).

連結部10は、一端がベース2に取り付けられ、他端がテーブル3に取り付けられる伸縮可能なロッド4を有している。すなわち、連結部10は、伸縮可能なロッド4と、テーブル3に設けられ、ロッド4の一端が取り付けられる多自由度のジョイント5と、ベース2に設けられ、ロッド4の他端が取り付けられる多自由度のジョイント6とを含んでいる。ここで、ジョイント5は、テーブル3の側面に取り付けられている。また、ジョイント6は、ベース2から起立したブロックを介してベースに取り付けられている。   The connecting portion 10 has a telescopic rod 4 having one end attached to the base 2 and the other end attached to the table 3. That is, the connecting portion 10 is provided on the extendable rod 4 and the table 3, the multi-degree-of-freedom joint 5 to which one end of the rod 4 is attached, and the base 2, and the other end of the rod 4 is attached. And a joint 6 with a degree of freedom. Here, the joint 5 is attached to the side surface of the table 3. The joint 6 is attached to the base via a block that stands up from the base 2.

一方向に伸縮可能なロッド4としては、例えば、ボールネジ、リニアガイドおよびモータを有するアクチュエータ4(電動シリンダ)を用いることが考えられる。このアクチュエータ4は、ボールネジを用いてモータの回転を直線運動に変換するものである。アクチュエータ4の制御は、パラレルリンク機構101あるいはパラレルリンク機構101を備えた筐体に設けられた演算処理装置で行うことができる。図1には、演算処理装置7がベース2下面に設けられた場合を示している。   As the rod 4 that can expand and contract in one direction, for example, it is conceivable to use an actuator 4 (electric cylinder) having a ball screw, a linear guide, and a motor. This actuator 4 converts the rotation of the motor into a linear motion using a ball screw. Control of the actuator 4 can be performed by the parallel link mechanism 101 or an arithmetic processing device provided in a casing provided with the parallel link mechanism 101. FIG. 1 shows a case where the arithmetic processing device 7 is provided on the lower surface of the base 2.

また、ジョイント5、6としては、例えば、鋼球を球面で保持し、多自由度で可動できる球面軸受を用いることが考えられる。球面軸受を用いた場合、アクチュエータ4の両端に鋼球が連結され、この鋼球を包み込むようにレース(受け部)が成形されている。   As the joints 5 and 6, for example, it is conceivable to use spherical bearings that hold steel balls in a spherical shape and can move with multiple degrees of freedom. When a spherical bearing is used, steel balls are connected to both ends of the actuator 4, and a race (receiving portion) is formed so as to wrap the steel balls.

このような構成のパラレルリンク機構101では、6本の連結部10によってテーブル3の位置(傾きを含めた姿勢)を定めることができる。各連結部10の長さ(アクチュエータ4の長さ)を伸縮させたとしても、アクチュエータ4の動作を停止させれば、テーブル3の位置を定めることができる。すなわち、パラレルリンク機構101は、6本のアクチュエータ4の長さを軸方向(一方向)に伸縮させる制御を行うことで、テーブル3の姿勢(位置)を自在に動かすことができるものである。これから、複数の連結部10は、パラレルリンク機構101の駆動部として機能するものでもある。   In the parallel link mechanism 101 having such a configuration, the position (attitude including tilt) of the table 3 can be determined by the six connecting portions 10. Even if the length of each connecting portion 10 (length of the actuator 4) is expanded or contracted, the position of the table 3 can be determined by stopping the operation of the actuator 4. That is, the parallel link mechanism 101 can freely move the posture (position) of the table 3 by controlling the length of the six actuators 4 to expand and contract in the axial direction (one direction). From this, the some connection part 10 functions also as a drive part of the parallel link mechanism 101. FIG.

しかしながら、本発明者らは、パラレルリンク機構101のテーブル3の位置が定まらないことを見出した。例えば、テーブル3に物体を搭載させて駆動させた場合、テーブル3に外部から加重が加わることになるので、その力が6本の各アクチュエータ4や、アクチュエータ4を連結する上下のジョイント5、6にかかることになる。このため、圧縮加重または引っ張り加重などの外因によってアクチュエータ4に変形(例えば、たわみ)またはジョイント5、6に変形(例えば、つぶれ)を発生させてしまう。したがって、ベース2とテーブル3とを連結する連結部10が変形することによって、テーブル3の位置が定まらないものと考えられる。   However, the present inventors have found that the position of the table 3 of the parallel link mechanism 101 is not fixed. For example, when an object is mounted on the table 3 and driven, a load is applied to the table 3 from the outside, and the force is applied to each of the six actuators 4 and the upper and lower joints 5 and 6 that connect the actuators 4. It will take. For this reason, the actuator 4 is deformed (for example, deflection) or the joints 5 and 6 are deformed (for example, crushed) due to external factors such as compression load or tensile load. Therefore, it is considered that the position of the table 3 is not fixed when the connecting portion 10 that connects the base 2 and the table 3 is deformed.

また、アクチュエータ4のボールネジのバックラッシュにより、テーブル3の位置が定まらないことも考えられる。また、ジョイント5、6として用いる球面軸受には、鋼球とレースとの間にすきまがあるためガタが発生し、テーブル3の位置が定まらないことも考えられる。なお、アクチュエータ4として、バックラッシュを低減した高性能のものを用いたとしても、バックラッシュを完全に排除することはできないものと考えられる。また、球面軸受としてガタを低減した高性能のものを用いたとしても、ガタを完全に排除することはできないものと考えられる。   It is also conceivable that the position of the table 3 is not fixed due to the backlash of the ball screw of the actuator 4. Further, it is conceivable that the spherical bearings used as the joints 5 and 6 have a gap between the steel balls and the race, and thus play occurs and the position of the table 3 is not fixed. Even if a high performance actuator with reduced backlash is used as the actuator 4, it is considered that backlash cannot be completely eliminated. Further, even if a high-performance spherical bearing with reduced backlash is used, it is considered that the backlash cannot be completely eliminated.

本発明の目的は、パラレルリンク機構のテーブルの位置精度を向上することができる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The objective of this invention is providing the technique which can improve the position accuracy of the table of a parallel link mechanism. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態におけるパラレルリンク機構は、ベースと、前記ベースに対して6自由度を有し、前記ベースと対向して配置されるテーブルと、一端が前記ベースに取り付けられ、他端が前記テーブルに取り付けられる伸縮可能なロッドを有する複数の連結部と、前記テーブルの位置の算出に用いる複数のセンサ部とを備えている。ここで、前記センサ部は、一端が前記テーブルに取り付けられ、他端が前記ベースに取り付けられるワイヤと、前記ワイヤの長さを計測するセンサとを有している。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows. A parallel link mechanism according to an embodiment of the present invention has a base, a table having six degrees of freedom with respect to the base, a table arranged opposite to the base, one end attached to the base, and the other end A plurality of connecting portions having extendable rods attached to the table; and a plurality of sensor portions used for calculating the position of the table. Here, the sensor unit includes a wire having one end attached to the table and the other end attached to the base, and a sensor for measuring the length of the wire.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。パラレルリンク機構のテーブルの位置精度を向上することができる。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows. The position accuracy of the table of the parallel link mechanism can be improved.

本発明者らが検討しているパラレルリンク機構を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the parallel link mechanism which the present inventors are examining. 本発明の一実施形態におけるパラレルリンク機構を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the parallel link mechanism in one Embodiment of this invention. 図2に示すパラレルリンク機構を模式的に示す上面図である。FIG. 3 is a top view schematically showing the parallel link mechanism shown in FIG. 2. 図2に示すパラレルリンク機構の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the parallel link mechanism shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof may be omitted.

まず、本発明の実施形態におけるパラレルリンク機構1の構成について図面を参照して説明する。図2に、パラレルリンク機構1の側面を模式的に示し、図3にその上面を模式的に示す。このパラレルリンク機構1を駆動ステージとして備えた場合、テーブル3がステージに対応するものとなる。なお、パラレルリンク機構1の基本構成は、図1を参照して説明したパラレルリンク機構101と共通なので、それらについては同一の符号を付して説明を省略する。   First, the configuration of the parallel link mechanism 1 in the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 schematically shows a side surface of the parallel link mechanism 1, and FIG. 3 schematically shows an upper surface thereof. When the parallel link mechanism 1 is provided as a drive stage, the table 3 corresponds to the stage. Since the basic configuration of the parallel link mechanism 1 is the same as that of the parallel link mechanism 101 described with reference to FIG. 1, the same reference numerals are given to the same and the description thereof is omitted.

パラレルリンク機構1は、基本構成の他に、テーブル3の位置を算出に用いる複数のセンサ部14を備えている。パラレルリンク機構1は、6軸パラレルリンク機構であり、テーブル3の位置を算出するために、センサ部14を6つ配置している。   In addition to the basic configuration, the parallel link mechanism 1 includes a plurality of sensor units 14 that use the position of the table 3 for calculation. The parallel link mechanism 1 is a six-axis parallel link mechanism, and six sensor units 14 are arranged to calculate the position of the table 3.

本実施形態では、ベース2およびテーブル3を120°毎に3分割した軸B(2点鎖線)を対称にセンサ部14が配置されている(図3参照)。また、6本の連結部10のそれぞれに隣接して6つのセンサ部14が配置されている。このため、連結部10の伸縮量を、その連結部10に対応するセンサ部14で計測することとなる。言い換えると、センサ部14は、ベース2とテーブル3との間の距離を所定の6箇所で計測するものでもある。パラレルリンク機構1では、このセンサ部14の計測値を参照してテーブル3の位置を算出することができる。なお、センサ部14の配置位置は、これに限るものではなく、テーブル3の位置を算出するための計測値を正確に得られる配置であれば良い。   In this embodiment, the sensor part 14 is arrange | positioned symmetrically about the axis | shaft B (two-dot chain line) which divided the base 2 and the table 3 every 120 degrees (refer FIG. 3). Further, six sensor portions 14 are arranged adjacent to each of the six connecting portions 10. For this reason, the expansion / contraction amount of the connecting part 10 is measured by the sensor part 14 corresponding to the connecting part 10. In other words, the sensor unit 14 also measures the distance between the base 2 and the table 3 at predetermined six locations. In the parallel link mechanism 1, the position of the table 3 can be calculated with reference to the measurement value of the sensor unit 14. Note that the arrangement position of the sensor unit 14 is not limited to this, and may be any arrangement that can accurately obtain the measurement value for calculating the position of the table 3.

6つのセンサ部14はそれぞれ、一端がベース2に取り付けられ、他端がテーブル3に取り付けられるワイヤ12と、ワイヤ12の長さを計測するセンサ13とを有している。ワイヤ12の一端が、ベース2に固定されたセンサ13を介してテーブル2に取り付けられている。ワイヤ12の他端が、ワイヤ固定部11で固定されてテーブル3の側面に取り付けられている。このワイヤ12は、たるまない最低限のテンションがかけられて取り付けられている。   Each of the six sensor units 14 includes a wire 12 having one end attached to the base 2 and the other end attached to the table 3, and a sensor 13 that measures the length of the wire 12. One end of the wire 12 is attached to the table 2 via a sensor 13 fixed to the base 2. The other end of the wire 12 is fixed by the wire fixing portion 11 and attached to the side surface of the table 3. The wire 12 is attached with a minimum tension that does not sag.

パラレルリンク機構1では、この6本のワイヤ12の長さを計測し、これを参照してテーブル3の位置を算出することができる。前述したように、連結部10の長さを制御することによって、テーブル3の位置を設定することができる。このテーブル3の位置は設定値となる。これに対して、センサ部14の計測値から算出することによって実際のテーブル3の位置を把握することができる。このテーブル3の位置は実測値となる。   In the parallel link mechanism 1, the length of the six wires 12 can be measured, and the position of the table 3 can be calculated by referring to the length. As described above, the position of the table 3 can be set by controlling the length of the connecting portion 10. The position of this table 3 is a set value. On the other hand, the actual position of the table 3 can be grasped by calculating from the measurement value of the sensor unit 14. The position of this table 3 is an actual measurement value.

本実施形態では、ワイヤ12の一端がベース2に取り付けられ、他端がテーブル3に取り付けられている。ワイヤ12は柔軟性を有するものであるので、取り付けられたそれぞれの端部自体が多自由度を有する軸受として機能しているものと考えられる。このため、ジョイント5、6として用いる球面軸受のようなガタがない。   In this embodiment, one end of the wire 12 is attached to the base 2 and the other end is attached to the table 3. Since the wire 12 has flexibility, it is considered that each attached end itself functions as a bearing having multiple degrees of freedom. For this reason, there is no play like a spherical bearing used as joints 5 and 6.

したがって、ワイヤ12の長さを計測することで、テーブル3の位置を正確に算出することができる。また、連結部10によって、ベース2に対してテーブル3の移動範囲が定まっているため、その範囲内では、ワイヤ12に対する引っ張り加重も小さく、ワイヤ12が伸びてしまう心配もない。   Therefore, the position of the table 3 can be accurately calculated by measuring the length of the wire 12. In addition, since the moving range of the table 3 is fixed with respect to the base 2 by the connecting portion 10, the tensile load on the wire 12 is small within the range, and there is no fear that the wire 12 extends.

本実施形態におけるパラレルリンク機構1は、ベース2とテーブル3とを連結する連結部10が外因により変形した場合であっても、ベース2とテーブル3とに連結されたワイヤ12を有するセンサ部14によって、実際のテーブル3の位置を把握することができる。また、実際のテーブル3の位置を把握することができれば、パラレルリンク機構1のテーブル3の位置を補正することができるので、テーブル3の位置精度を向上することができる。   The parallel link mechanism 1 in the present embodiment includes a sensor unit 14 having a wire 12 coupled to the base 2 and the table 3 even when the coupling unit 10 that couples the base 2 and the table 3 is deformed due to an external cause. Thus, the actual position of the table 3 can be grasped. Further, if the actual position of the table 3 can be grasped, the position of the table 3 of the parallel link mechanism 1 can be corrected, so that the position accuracy of the table 3 can be improved.

また、本実施形態では、ワイヤ12およびセンサ13として、ベース2に固定して取り付けられたワイヤ式のリニアエンコーダを用いている。このワイヤ式のリニアエンコーダは、ワイヤがドラムに巻かれており、ワイヤを引き出した時のドラムの回転量をロータリーエンコーダで検出し、ワイヤの引き出し量を計測するものである。   In the present embodiment, as the wire 12 and the sensor 13, a wire type linear encoder fixedly attached to the base 2 is used. In this wire type linear encoder, a wire is wound around a drum, the amount of rotation of the drum when the wire is pulled out is detected by a rotary encoder, and the amount of wire drawn is measured.

リニアエンコーダ(センサ13)側をワイヤ12の一端として、リニアエンコーダから延出したワイヤ12の他端をテーブル3に取り付けている。ワイヤ式のリニアエンコーダは、ワイヤ12を引っ張りながら巻き取る機構を有し、ワイヤ12の長さを計測するセンサ13を備えている。この巻き取る機構によって、ワイヤ12には、たるまない最低限度のテンションがかかるようになっている。なお、巻き取る機構は、ワイヤ12を巻き取ることの他に引き出すこともできる。   The linear encoder (sensor 13) side is one end of the wire 12, and the other end of the wire 12 extending from the linear encoder is attached to the table 3. The wire-type linear encoder has a mechanism for winding the wire 12 while pulling it, and includes a sensor 13 for measuring the length of the wire 12. With this winding mechanism, the wire 12 is subjected to a minimum tension that does not sag. The winding mechanism can be pulled out in addition to winding the wire 12.

ワイヤ式のリニアエンコーダを用いることで、直接ワイヤ12の長さ、すなわち、テーブル3に固定したワイヤ固定部11からベース2に固定されたワイヤ式のリニアスケール(センサ13)までの距離を正確に計測することができる。このように、ワイヤ12の長さを正確に計測することは、パラレルリンク機構1のテーブル3の位置精度を向上する上で重要な要因である。   By using the wire type linear encoder, the length of the wire 12 directly, that is, the distance from the wire fixing part 11 fixed to the table 3 to the wire type linear scale (sensor 13) fixed to the base 2 can be accurately determined. It can be measured. Thus, accurately measuring the length of the wire 12 is an important factor in improving the positional accuracy of the table 3 of the parallel link mechanism 1.

次に、パラレルリンク機構1の制御動作について図面を参照して説明する。図4にパラレルリンク機構1の制御動作の流れを示す。パラレルリンク機構1は、センサ部14を備えることで、ロッド4(アクチュエータ4)の長さから定まるテーブル3の位置に対して、センサ部14の計測値から算出したテーブル3の位置を比較するフィードバック制御を行うことができる。   Next, the control operation of the parallel link mechanism 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a flow of control operation of the parallel link mechanism 1. The parallel link mechanism 1 includes the sensor unit 14 so that the position of the table 3 calculated from the measured value of the sensor unit 14 is compared with the position of the table 3 determined from the length of the rod 4 (actuator 4). Control can be performed.

まず、6軸のパラメータを入力としてテーブル3の位置指令(S1)を受けた演算処理装置7は、各アクチュエータ4の伸縮量(移動量)を算出する(S2)。6軸のパラメータからテーブル3の位置が定まるので、この位置となるように、アクチュエータ4の長さ(伸縮量)を算出する。   First, the arithmetic processing unit 7 that receives the position command (S1) of the table 3 with the six-axis parameters as inputs calculates the expansion / contraction amount (movement amount) of each actuator 4 (S2). Since the position of the table 3 is determined from the six-axis parameters, the length (expansion / contraction amount) of the actuator 4 is calculated so as to be at this position.

続いて、演算処理装置7は、算出された伸縮量を出力し、各アクチュエータ4を駆動する(S3)。アクチュエータ4の伸縮によって、テーブル3の姿勢が変化することになるが、この変化をワイヤ12の長さをセンサ13(リニアエンコーダ)で計測する。この計測値からテーブル3の位置を演算処理装置7によって取得する(S4)。   Subsequently, the arithmetic processing unit 7 outputs the calculated amount of expansion / contraction and drives each actuator 4 (S3). The posture of the table 3 changes due to the expansion and contraction of the actuator 4, and this change is measured by the sensor 13 (linear encoder). The position of the table 3 is acquired from the measured value by the arithmetic processing unit 7 (S4).

ここで、位置指令したテーブル3の位置と、実際のテーブル3の位置とを比較する(S5)。具体的には、位置指令した6軸の各パラメータと、実際のテーブル3の位置から算出した6軸の各パラメータとを比較する。指令した位置と、実際の位置とがずれていた場合には、指令した位置となるように、その差分だけテーブル3の位置を補正する。このようにして、アクチュエータ4の長さから定まるテーブル3の位置に対して、センサ部14の計測値から算出したテーブル3の位置を比較するフィードバック制御を行う。   Here, the position of the table 3 that has been commanded is compared with the actual position of the table 3 (S5). Specifically, the 6-axis parameters for which the position is commanded are compared with the 6-axis parameters calculated from the actual position of the table 3. If the commanded position is different from the actual position, the position of the table 3 is corrected by the difference so that the commanded position is obtained. In this way, feedback control is performed in which the position of the table 3 calculated from the measurement value of the sensor unit 14 is compared with the position of the table 3 determined from the length of the actuator 4.

一般に、閉リンクの運動学は、反復処理(フィードバック制御)によって、解析できることが知られている。本実施形態では、センサ部14を設け、ベース2とテーブル3と間の距離を6箇所計測することで、ベース2に対するテーブル3の正確な位置を演算により導くことができる。すなわち、センサ部14を備えたパラレルリンク機構1では、テーブル3の位置精度を向上することができる。   It is generally known that closed link kinematics can be analyzed by iterative processing (feedback control). In the present embodiment, the accurate position of the table 3 relative to the base 2 can be derived by calculation by providing the sensor unit 14 and measuring six distances between the base 2 and the table 3. That is, in the parallel link mechanism 1 including the sensor unit 14, the position accuracy of the table 3 can be improved.

なお、特許文献2の技術は、フィードバック制御用のセンサとして、アクチュエータと軸受のユニットの中に距離センサと角度センサを埋め込むものである。このため、センサの外部での誤差要因(例えば軸受の変形やガタ)については補正することができるものではない。これに対して、パラレルリンク機構1では、ロッド4やジョイント5、6の変形の影響を受けない別の構成であるセンサ部14の計測値からテーブル3の座標を取得し、テーブル3の姿勢を補正することができるものである。したがって、本発明は、特許文献2の技術より、テーブル3の位置精度を向上することができるものである。   In the technique of Patent Document 2, a distance sensor and an angle sensor are embedded in an actuator and bearing unit as a feedback control sensor. For this reason, an error factor outside the sensor (for example, deformation or backlash of the bearing) cannot be corrected. On the other hand, in the parallel link mechanism 1, the coordinates of the table 3 are acquired from the measurement values of the sensor unit 14 which is another configuration that is not affected by the deformation of the rod 4 and the joints 5 and 6, and the posture of the table 3 is changed. It can be corrected. Therefore, according to the present invention, the positional accuracy of the table 3 can be improved as compared with the technique of Patent Document 2.

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、前記実施形態では、パラレルリンク機構1のテーブル3の駆動部として、複数の連結部10を構成するアクチュエータ(例えば、電動シリンダ)を適用した場合について説明したが、どのような駆動部であっても良い。駆動部とは別構成の複数のセンサ部14を適用することで、パラレルリンク機構1のテーブル3の位置精度を向上することができるからである。   For example, in the above-described embodiment, the case where an actuator (for example, an electric cylinder) constituting the plurality of connecting portions 10 is applied as the driving portion of the table 3 of the parallel link mechanism 1 has been described. May be. This is because the position accuracy of the table 3 of the parallel link mechanism 1 can be improved by applying a plurality of sensor units 14 having a different configuration from the drive unit.

1、101 パラレルリンク機構(駆動ステージ)
2 ベース
3 テーブル(ステージ)
4 ロッド(アクチュエータ)
5、6 ジョイント
7 演算処理装置
10 連結部
11 ワイヤ固定部
12 ワイヤ
13 センサ(リニアエンコーダ)
14 センサ部
1, 101 Parallel link mechanism (drive stage)
2 base 3 table (stage)
4 Rod (actuator)
5, 6 Joint 7 Arithmetic processing device 10 Connecting portion 11 Wire fixing portion 12 Wire 13 Sensor (linear encoder)
14 Sensor part

Claims (4)

ベースと、
前記ベースに対して6自由度を有し、前記ベースと対向して配置されるテーブルと、
一端が前記ベースに取り付けられ、他端が前記テーブルに取り付けられる伸縮可能なロッドを有する複数の連結部と、
前記テーブルの位置の算出に用いる複数のセンサ部と
を備えたパラレルリンク機構であって、
前記センサ部は、一端が前記ベースに取り付けられ、他端が前記テーブルに取り付けられるワイヤと、前記ワイヤの長さを計測するセンサとを有していることを特徴とするパラレルリンク機構。
Base and
A table having six degrees of freedom with respect to the base and disposed opposite the base;
A plurality of connecting portions having extendable rods having one end attached to the base and the other end attached to the table;
A parallel link mechanism comprising a plurality of sensor units used for calculating the position of the table,
The sensor unit includes a wire having one end attached to the base and the other end attached to the table, and a sensor for measuring the length of the wire.
請求項1記載のパラレルリンク機構において、
前記ロッドの長さから定まる前記テーブルの位置に対して、前記センサ部の計測値から算出した前記テーブルの位置を比較するフィードバック制御を行うことを特徴とするパラレルリンク機構。
The parallel link mechanism according to claim 1, wherein
A parallel link mechanism that performs feedback control for comparing the position of the table calculated from the measurement value of the sensor unit with respect to the position of the table determined from the length of the rod.
請求項1または2記載のパラレルリンク機構において、
前記センサ部は、前記ベースに取り付けられたリニアエンコーダであり、
前記ワイヤは、前記リニアエンコーダから延出し、一端が前記テーブルに取り付けられていることを特徴とするパラレルリンク機構。
The parallel link mechanism according to claim 1 or 2,
The sensor unit is a linear encoder attached to the base,
The parallel link mechanism, wherein the wire extends from the linear encoder and has one end attached to the table.
請求項1、2または3記載のパラレルリンク機構を備えることを特徴とする駆動ステージ。   A drive stage comprising the parallel link mechanism according to claim 1, 2 or 3.
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