JP5262810B2

JP5262810B2 - Parallel mechanism

Info

Publication number: JP5262810B2
Application number: JP2009035544A
Authority: JP
Inventors: 秀明中西
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: JP2010188475A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a parallel mechanism enhancing the accuracy of the rotational angular position of an end effector when the end effector reaches the target position without increasing the rotating time when the end effector is turned to the target rotational angular position while moving the end effector to the target position. SOLUTION: The parallel mechanism 1 comprises a turning shaft 25 with one end thereof connected to an output shaft of an electric motor 21 mounted on a base portion 2 and the other end connected to an end effector 13, which transmits the rotational driving force of the electric motor 21 to the end effector 13, and an electronic control device 30 for controlling the electric motor 21. The electronic control device 30 controls the electric motor 21 so that the absolute value of the angular acceleration when the end effector 13 is subjected to the rotational acceleration is larger than that when the end effector is subjected to the rotational deceleration, and the acceleration time t1 is shorter than the deceleration time t2 when the end effector 13 in a stopped state is turned to the target rotational angular position. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パラレルメカニズムに関し、特に、旋回軸を有するパラレルメカニズムに関する。 The present invention relates to a parallel mechanism, and more particularly to a parallel mechanism having a pivot axis.

従来から、支持基盤であるベース部とエンドエフェクタ（手先効果器）が取り付けられるブラケットとが複数のリンクにより並列に結合されたパラレルメカニズムが知られている（例えば、特許文献１参照）。パラレルメカニズムでは、例えば複数の電動モータが並列に配置されるとともに、各電動モータに連結された複数のリンクが最終的に一つのブラケット（エンドエフェクタ）を操るように構成されている。また、特許文献１に記載のパラレルメカニズムは、キャリア（ブラケット）上に回転可能に支持された把持器（エンドエフェクタ）と、ベース部に固定されたサーボモータとを連結する入れ子式のリンク機構（旋回軸）を有している。このリンク機構の両端はカルダン継手（自在継手）を介して接続されており、エンドエフェクタの移動に従ってリンク機構が傾いても、電動モータの回転駆動力をエンドエフェクタに伝えてエンドエフェクタが回転できるように構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel mechanism is known in which a base portion that is a support base and a bracket to which an end effector (hand effector) is attached are connected in parallel by a plurality of links (see, for example, Patent Document 1). In the parallel mechanism, for example, a plurality of electric motors are arranged in parallel, and a plurality of links connected to the respective electric motors are finally configured to operate one bracket (end effector). Further, the parallel mechanism described in Patent Document 1 is a telescopic link mechanism that connects a gripper (end effector) supported rotatably on a carrier (bracket) and a servo motor fixed to a base portion ( Swivel axis). Both ends of this link mechanism are connected via a cardan joint (universal joint) so that the end effector can rotate by transmitting the rotational driving force of the electric motor to the end effector even if the link mechanism tilts as the end effector moves. It is configured.

このような構成を有するパラレルメカニズムは、シリアルメカニズム等の関節機構と比較して、関節毎に電動モータ等を設ける必要がなく、関節に設けられている電動モータ等を振り回す必要もないため関節機構を軽量に作ることができる。また、パラレルメカニズムでは、すべての電動モータ等の力が一箇所に集約されるため出力を大きくすることができる。さらに、パラレルメカニズムは、三角錐構造を採るため非常に剛性が高い。このように、パラレルメカニズムは、軽量、高出力、高剛性という特徴を有するため、エンドエフェクタを非常に高速で動かすことができる。そのため、パラレルメカニズムは、例えば、袋包装食品や太陽電池セルなどの搬送対象物（ワーク）をつかみに行き、該搬送対象物をエンドエフェクタで把持して所定位置まで搬送するといった動作を高速で繰り返し実行することが求められるパレタイジング作業等の用途に好適に用いられる。ここで、パレタイジング作業では、例えば、向きが一定ではない状態で流れてくる矩形のワークを、向きを揃えて升目状のケースに入れてゆくといった動作が要求される場合がある。このような場合、把持したワークを搬送する途中で旋回軸、エンドエフェクタを回転させ、ワークの向き（回転角度位置）をケースの升目に合わせてケースに載置する。 The parallel mechanism having such a configuration does not need to provide an electric motor or the like for each joint as compared to a joint mechanism such as a serial mechanism, and it is not necessary to swing the electric motor or the like provided in the joint. Can be made lightweight. Further, in the parallel mechanism, since the power of all the electric motors and the like is concentrated in one place, the output can be increased. Furthermore, since the parallel mechanism has a triangular pyramid structure, it has very high rigidity. Thus, since the parallel mechanism has the characteristics of light weight, high output, and high rigidity, the end effector can be moved at a very high speed. Therefore, for example, the parallel mechanism repeats an operation of grabbing a conveyance object (work) such as a bag-wrapped food or a solar cell, holding the conveyance object with an end effector, and conveying it to a predetermined position at a high speed. It is suitably used for applications such as palletizing work that is required to be executed. Here, in the palletizing work, for example, there is a case where an operation is required in which a rectangular work flowing in a state where the orientation is not constant is placed in a grid-like case with the orientation aligned. In such a case, the turning shaft and the end effector are rotated in the middle of conveying the gripped workpiece, and the workpiece is placed on the case in accordance with the orientation (rotation angle position) of the case.

特開２００１−２７７１６４号公報JP 2001-277164 A

ここで、上述したように、特許文献１に記載のパラレルメカニズムを構成する旋回軸は、カルダン継手（自在継手）、相互にスライド可能かつ回転不能に構成された入れ子式の軸、及びカルダン継手の各機械要素が直列に接続されて構成されている。旋回軸を回転駆動すると、該旋回軸では、電動モータの回転力により、各機械要素の慣性モーメントとガタに起因する捩れが発生する。上述したように旋回軸は各機械要素が直列に接続されているため、旋回軸の先端に取り付けられているエンドエフェクタにおいては特に捩れ量が大きくなるとともに、電動モータからエンドエフェクタまで回転力が伝わるのに時間遅れが生じる。そのため、電動モータの回転が停止した後、エンドエフェクタでは目標回転角度からのオーバーシュート、及び振動が発生する。特に、ガタに起因する捩れ振動については、減衰がほとんどないため、収束するまでに時間がかかる。また、モータ回転数が一定であっても、自在軸継手の特性として、継手間の従動軸では角速度、角加速度、及びトルク変動が発生するため、継手間の従動軸の慣性モーメントが大きい場合は、エンドエフェクタの振動にも影響を及ぼす。これらの原因により、エンドエフェクタがワークを把持又は載置する際（目標位置に到達したとき）、実際の回転角度位置が目標回転角度位置から外れてしまうおそれがあった。 Here, as described above, the swivel shaft constituting the parallel mechanism described in Patent Document 1 includes a cardan joint (universal joint), a telescoping shaft configured to be slidable and non-rotatable to each other, and a cardan joint. Each machine element is connected in series. When the turning shaft is driven to rotate, the turning shaft generates torsion caused by the moment of inertia and backlash of each machine element due to the rotational force of the electric motor. As described above, since each mechanical element is connected in series to the swivel shaft, the end effector attached to the tip of the swivel shaft has a particularly large amount of twist, and a rotational force is transmitted from the electric motor to the end effector. However, there is a time delay. Therefore, after the rotation of the electric motor stops, the end effector generates overshoot and vibration from the target rotation angle. In particular, the torsional vibration caused by backlash has little attenuation and takes time to converge. Even if the motor speed is constant, the characteristics of the universal shaft joint are that the driven shaft between the joints generates angular velocity, angular acceleration, and torque fluctuations. It also affects the vibration of the end effector. For these reasons, when the end effector grips or places the workpiece (when it reaches the target position), the actual rotational angle position may deviate from the target rotational angle position.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンドエフェクタを目標位置まで移動させつつ目標回転角度位置まで回転する際に、回転時間を増大させることなく、エンドエフェクタが目標位置に到達したときの該エンドエフェクタの回転角度位置精度を向上させることが可能なパラレルメカニズムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When the end effector is rotated to the target rotation angle position while being moved to the target position, the end effector is moved to the target position without increasing the rotation time. An object of the present invention is to provide a parallel mechanism that can improve the accuracy of the rotational angle position of the end effector when reaching the position.

本発明に係るパラレルメカニズムは、複数のリンクを介して、ベース部と、エンドエフェクタが回転可能に取り付けられるブラケットとが並列に連結されたパラレルメカニズムにおいて、ベース部に取り付けられたモータと、モータの出力軸に一端が接続され、他端がエンドエフェクタに接続され、モータの回転駆動力をエンドエフェクタに伝達する旋回軸と、モータを制御する制御手段とを備え、該制御手段が、モータの角速度がゼロで停止状態にある旋回軸を目標回転角度位置まで回転する際に、モータの角速度がゼロから最大角速度となるまでに要する回転加速時間が、モータの角速度が最大角速度からゼロとなるまでに要する回転減速時間よりも短くなるようにモータを制御することを特徴とする。 A parallel mechanism according to the present invention is a parallel mechanism in which a base portion and a bracket to which an end effector is rotatably attached are connected in parallel via a plurality of links. One end is connected to the output shaft, the other end is connected to the end effector, and a turning shaft for transmitting the rotational driving force of the motor to the end effector and a control means for controlling the motor are provided, and the control means has an angular velocity of the motor. When rotating the swivel axis that is stopped with zero to the target rotation angle position, the rotational acceleration time required until the angular velocity of the motor changes from zero to the maximum angular velocity is the time until the angular velocity of the motor becomes zero from the maximum angular velocity. The motor is controlled to be shorter than the required rotational deceleration time.

本発明に係るパラレルメカニズムによれば、モータ（すなわち旋回軸）の回転減速時間をより長く取ることができるため、旋回軸の捩れ及び振動を低減することができる。一方、加速時間が短縮されるため、旋回軸を目標回転角度位置まで回転するために要する時間の増大を抑制することができる。その結果、モータの回転時間の増大を抑えつつ、エンドエフェクタが目標位置に到達したときの該エンドエフェクタの回転角度位置精度をより向上させることが可能となる。 According to the parallel mechanism according to the present invention, the rotational deceleration time of the motor (that is, the turning shaft) can be made longer, so that twisting and vibration of the turning shaft can be reduced. On the other hand, since the acceleration time is shortened, it is possible to suppress an increase in time required for rotating the turning shaft to the target rotation angle position. As a result, it is possible to further improve the rotational angular position accuracy of the end effector when the end effector reaches the target position while suppressing an increase in the rotation time of the motor.

本発明に係るパラレルメカニズムでは、制御手段が、停止状態の旋回軸を目標回転角度位置まで回転する際に、前記モータの角速度を増大する際の角加速度、及び前記モータの角速度を減少する際の角加速度が定角加速度であり、かつ、加速する際の角加速度の絶対値が、減速する際の角加速度の絶対値よりも大きくなるようにモータを制御することが好ましい。 In the parallel mechanism according to the present invention, when the control means rotates the rotating shaft in the stopped state to the target rotational angle position, the angular acceleration when the angular velocity of the motor is increased and the angular velocity of the motor are decreased. It is preferable that the motor is controlled so that the angular acceleration is a constant angular acceleration and the absolute value of the angular acceleration when accelerating is larger than the absolute value of the angular acceleration when decelerating.

この場合、旋回軸を目標回転角度位置まで回転する際に、回転減速時の角加速度をより小さくして緩やかに減速させることにより、減速時に作用する加振力が低減されるため、旋回軸の捩れ及び振動を低減することができる。一方、回転加速時の加速度がより大きくされることにより旋回軸が目標回転角度位置まで回転するのに要する時間の増大が抑制される。その結果、回転時間を増大させることなく、エンドエフェクタが目標位置に到達したときの該エンドエフェクタの回転角度位置精度を向上させることが可能となる。 In this case, when the swing axis is rotated to the target rotational angle position, the excitation force acting at the time of deceleration is reduced by reducing the angular acceleration at the time of rotational deceleration to a gentle deceleration, so that Twist and vibration can be reduced. On the other hand, by increasing the acceleration at the time of rotational acceleration, an increase in time required for the turning axis to rotate to the target rotational angle position is suppressed. As a result, it is possible to improve the rotational angular position accuracy of the end effector when the end effector reaches the target position without increasing the rotation time.

また、上記制御手段は、エンドエフェクタが、停止状態から予め定められた所定の上昇距離以上上方に移動したときにモータの回転を開始することが好ましい。 Preferably, the control means starts the rotation of the motor when the end effector moves upward from a stop state by a predetermined ascent distance.

このようにすれば、例えば、エンドエフェクタを回転させる際に、ワークとワークを搬入若しくは搬出するケースの縁部及びその他コンベア周辺の障害物との接触を防止することができる。また、ワークの接触等を防止しつつ、ワークの回転をより早いタイミングで開始することができるため、回転停止後に回転方向の捩れ及び振動を収束させるための時間をより長く確保することが可能となる。 In this way, for example, when the end effector is rotated, it is possible to prevent contact between the workpiece and the edge of the case where the workpiece is loaded or unloaded and other obstacles around the conveyor. In addition, since the rotation of the workpiece can be started at an earlier timing while preventing contact of the workpiece and the like, it is possible to secure a longer time for converging torsion and vibration in the rotation direction after the rotation is stopped. Become.

上記制御手段は、予め定められた所定の下降距離下降する前にモータの回転を停止するようにモータを制御することが好ましい。また、上記制御手段は、モータの回転を停止してからエンドエフェクタが目標位置で停止するまでの時間が、エンドエフェクタが所定の下降距離下降して目標位置で停止するまでの時間よりも長くなるようにモータを制御することが好ましい。 Preferably, the control means controls the motor so as to stop the rotation of the motor before the predetermined lowering distance is lowered. In the control means, the time until the end effector stops at the target position after stopping the rotation of the motor is longer than the time until the end effector descends a predetermined lowering distance and stops at the target position. It is preferable to control the motor.

このようにすれば、ワークがケース等に接触することを防止するとともに、モータ停止後にエンドエフェクタの回転方向の捩れ及び振動が収まるのに要する時間を確保することが可能となる。 In this way, it is possible to prevent the workpiece from coming into contact with the case or the like, and to secure the time required for the twist and vibration in the rotational direction of the end effector to stop after the motor stops.

本発明に係るパラレルメカニズムは、ユーザの操作に基づいて制御手段に対してモータの制御データを設定する設定手段をさらに備え、該設定手段が、ユーザの操作に基づいて、モータの回転加速時間、回転減速時間、及びモータの最大角速度を設定し、制御手段が、設定手段により設定された回転加速時間、回転減速時間、及び最大角速度に基づいて、モータを制御することが好ましい。 The parallel mechanism according to the present invention further comprises setting means for setting motor control data for the control means based on a user operation, the setting means based on the user operation, the rotation acceleration time of the motor, It is preferable that the rotation deceleration time and the maximum angular velocity of the motor are set, and the control unit controls the motor based on the rotation acceleration time, the rotation deceleration time, and the maximum angular velocity set by the setting unit.

このようにすれば、モータを適切に制御することができる。また、例えばワーク、エンドエフェクタ、及び適用されるライン等の変更に対して柔軟に対応することが可能となる。 In this way, the motor can be appropriately controlled. In addition, for example, it is possible to flexibly cope with changes in workpieces, end effectors, applied lines, and the like.

本発明に係るパラレルメカニズムでは、制御手段が、旋回軸の回転角度が１８０°以下となるようにモータを制御することが好ましい。 In the parallel mechanism according to the present invention, it is preferable that the control means controls the motor so that the rotation angle of the turning shaft is 180 ° or less.

例えば、時計回りに１８０°以上回転する必要がある場合には、反時計回りに回転させれば１８０°以下で同じ回転角度位置に位置させることができる。よって、このようにすれば、回転に要する時間を低減し、回転方向の捩れ及び振動の収束時間を増大させることが可能となる。また、エンドエフェクタに接続されているエアチューブや配線などが過大に捩れることを防止できる。 For example, when it is necessary to rotate 180 ° or more in the clockwise direction, it can be positioned at the same rotation angle position at 180 ° or less by rotating counterclockwise. Therefore, if it does in this way, it will become possible to reduce the time which rotation requires and to increase the convergence time of the twist and vibration of a rotation direction. Moreover, it is possible to prevent the air tube or the wiring connected to the end effector from being excessively twisted.

本発明に係るパラレルメカニズムでは、制御手段が、モータの回転を停止してから、エンドエフェクタが目標位置で停止するまでの時間が、所定時間以上となるようにモータを制御することが好ましい。 In the parallel mechanism according to the present invention, it is preferable that the control means controls the motor so that the time from when the rotation of the motor stops until the end effector stops at the target position is equal to or longer than a predetermined time.

このようにすれば、モータの回転停止後に、エンドエフェクタの回転方向の捩れ及び振動が収まるのに要する時間を確実に確保することが可能となる。 In this way, it is possible to reliably secure the time required for the twist and vibration in the rotational direction of the end effector to subside after the motor stops rotating.

本発明によれば、エンドエフェクタを３次元空間における目標位置まで移動させつつ目標回転角度位置まで回転する際に、回転時間を増大させることなく、エンドエフェクタが目標位置に到達したときの該エンドエフェクタの回転角度位置精度を向上させることが可能となる。 According to the present invention, when rotating the end effector to the target rotation angle position while moving the end effector to the target position in the three-dimensional space, the end effector when the end effector reaches the target position without increasing the rotation time. It is possible to improve the accuracy of the rotational angle position.

実施形態に係るパラレルメカニズムの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole parallel mechanism composition concerning an embodiment. 図１中の矢印Ａ１方向から見たパラレルメカニズムを示す図である。It is a figure which shows the parallel mechanism seen from the arrow A1 direction in FIG. 太陽電池のパレタイジング工程の概要を説明するための鳥瞰図である。It is a bird's-eye view for demonstrating the outline | summary of the palletizing process of a solar cell. 水平方向より見たときのエンドエフェクタの運転パターンを示す図である。It is a figure which shows the driving | running pattern of an end effector when it sees from a horizontal direction. 水平方向の移動距離が４００ｍｍのときの電動モータの速度制御パターン（垂直方向、水平方向、回転方向）の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the speed control pattern (a vertical direction, a horizontal direction, a rotation direction) of an electric motor when the moving distance of a horizontal direction is 400 mm. 電動モータの回転方向の速度制御パターンの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the speed control pattern of the rotation direction of an electric motor. 従来の速度制御パターン（垂直方向、水平方向、回転方向）を示す図である。It is a figure which shows the conventional speed control pattern (a vertical direction, a horizontal direction, a rotation direction).

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、図１及び図２を併せて用いて、実施形態に係るパラレルメカニズムの全体構成について説明する。図１は、実施形態に係るパラレルメカニズム１の全体構成を示す斜視図である。また、図２は、図１中の矢印Ａ１方向から見たパラレルメカニズム１を示す図である。 First, the overall configuration of the parallel mechanism according to the embodiment will be described using FIG. 1 and FIG. 2 together. FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a parallel mechanism 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the parallel mechanism 1 viewed from the direction of the arrow A1 in FIG.

パラレルメカニズム１は、上部にベース部２を有している。パラレルメカニズム１は、ベース部２の下面側に形成された平らな取付面２ａが例えば水平な天井等に固定されることによって支持される。一方、ベース部２の下面側には、３つの支持部材３が設けられている。各支持部材３には、それぞれ電動モータ４が支持されている。電動モータ４は、モータ軸の軸線Ｃ２がベース部２の取付面２ａに対して平行（すなわち水平）となるように支持されている。それぞれの支持部材３は、ベース部２の鉛直方向軸線Ｃ１を中心として等しい角度（１２０度）を開けて配置されており、各電動モータ４もまた、ベース部２の鉛直方向軸線Ｃ１を中心として等しい角度（１２０度）を開けて配置される（図２参照）。 The parallel mechanism 1 has a base portion 2 at the top. The parallel mechanism 1 is supported by fixing a flat mounting surface 2a formed on the lower surface side of the base portion 2 to, for example, a horizontal ceiling. On the other hand, three support members 3 are provided on the lower surface side of the base portion 2. Each support member 3 supports an electric motor 4. The electric motor 4 is supported so that the axis C2 of the motor shaft is parallel (that is, horizontal) to the mounting surface 2a of the base portion 2. Each support member 3 is arranged at an equal angle (120 degrees) around the vertical axis C1 of the base portion 2, and each electric motor 4 is also centered on the vertical axis C1 of the base portion 2. They are arranged at an equal angle (120 degrees) (see FIG. 2).

各電動モータ４の出力軸には、軸線Ｃ２に対して同軸に略六角柱形状のアーム支持部材５が固定されている。アーム支持部材５は、電動モータ４が駆動されることにより軸線Ｃ２を中心として回転する。なお、各電動モータ４は、モータドライバを含む電子制御装置３０に接続されており、電動モータ４の出力軸の回転がこの電子制御装置３０によって制御される。 A substantially hexagonal columnar arm support member 5 is fixed to the output shaft of each electric motor 4 coaxially with the axis C2. The arm support member 5 rotates about the axis C2 when the electric motor 4 is driven. Each electric motor 4 is connected to an electronic control device 30 including a motor driver, and the rotation of the output shaft of the electric motor 4 is controlled by the electronic control device 30.

パラレルメカニズム１は、３本のアーム本体６を有しており、各アーム本体６は、第１アーム７及び第２アーム８を含んで構成される。第１アーム７は、例えばカーボンファイバー等で形成された長尺の中空円筒部材である。第１アーム７の基端部は、アーム支持部材５の側面に取り付けられている。第１アーム７は、その軸線が上述した軸線Ｃ２と直交するように固定される。 The parallel mechanism 1 has three arm bodies 6, and each arm body 6 includes a first arm 7 and a second arm 8. The first arm 7 is a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber. The base end portion of the first arm 7 is attached to the side surface of the arm support member 5. The first arm 7 is fixed so that the axis thereof is orthogonal to the axis C2 described above.

第１アーム７の遊端部には、第２アーム８の基端部が連結され、第２アーム８が、第１アーム７の遊端部を中心として揺動できるように構成されている。第２アーム８は、一対の長尺のロッド９，９を含んで構成されており、一対のロッド９，９は、その長手方向において互いに平行となるように配置されている。ロッド９も、例えばカーボンファイバー等で形成された長尺の中空円筒部材である。各ロッド９の基端部は、第１アーム７の遊端部に、一対のボールジョイント１０，１０によって連結されている。なお、各ロッド９の基端部における各ボールジョイント１０，１０間を結ぶ軸線Ｃ３が、電動モータ４の軸線Ｃ２に対して平行となるため、第２アーム８は軸線Ｃ３を中心として揺動する。 The free end portion of the first arm 7 is connected to the proximal end portion of the second arm 8 so that the second arm 8 can swing around the free end portion of the first arm 7. The 2nd arm 8 is comprised including a pair of elongate rods 9 and 9, and a pair of rods 9 and 9 are arrange | positioned so that it may mutually become parallel in the longitudinal direction. The rod 9 is also a long hollow cylindrical member formed of, for example, carbon fiber. The base end portion of each rod 9 is connected to the free end portion of the first arm 7 by a pair of ball joints 10 and 10. Since the axis C3 connecting the ball joints 10 and 10 at the base end portion of each rod 9 is parallel to the axis C2 of the electric motor 4, the second arm 8 swings about the axis C3. .

また、第２アーム８の基端部において一方のロッド９と他方のロッド９とが連結部材１１で互いに連結されており、第２アーム８の遊端部において一方のロッド９と他方のロッド９とが連結部材１２で互いに連結されている。連結部材１１、及び連結部材１２は、例えば、付勢部材としての引張コイルバネを有しており、一対のロッド９，９を互いに引き合う方向に付勢する。なお、連結部材１１と連結部材１２とは、異なる構造であっても構わないが同一構造であることが低コストの観点から好ましい。いずれの連結部材１１，１２も、各ロッド９が自身の長手方向に平行な軸線まわりに回転することを防止する機能を有する。 One rod 9 and the other rod 9 are connected to each other by a connecting member 11 at the base end portion of the second arm 8, and one rod 9 and the other rod 9 are connected to each other at the free end portion of the second arm 8. Are connected to each other by a connecting member 12. The connecting member 11 and the connecting member 12 have, for example, a tension coil spring as an urging member, and urge the pair of rods 9 and 9 in a direction in which they are attracted to each other. The connecting member 11 and the connecting member 12 may have different structures, but the same structure is preferable from the viewpoint of low cost. Each of the connecting members 11 and 12 has a function of preventing each rod 9 from rotating around an axis parallel to the longitudinal direction of the rod 9.

また、パラレルメカニズム１は、エンドエフェクタ１３を回動可能に取り付けるためのブラケット１４を有している。ブラケット１４は、略正三角形状をした板状部材である。このブラケット１４は、３本のアーム本体６によって、ブラケット１４のエンドエフェクタ１３の取付面１４ａ（図１におけるブラケット１４の下面）がベース部２の取付面２ａと平行（すなわち水平）になるように保持される。 Moreover, the parallel mechanism 1 has the bracket 14 for attaching the end effector 13 so that rotation is possible. The bracket 14 is a plate-like member having a substantially equilateral triangular shape. The bracket 14 has three arm bodies 6 so that the mounting surface 14a of the end effector 13 of the bracket 14 (the lower surface of the bracket 14 in FIG. 1) is parallel (that is, horizontal) to the mounting surface 2a of the base portion 2. Retained.

ブラケット１４の各辺には取付片１５が形成されている。各取付片１５がそれぞれのアーム本体６の遊端部（第２アーム８を構成する一対のロッド９，９の遊端部）に連結されることで、ブラケット１４は、各アーム本体６に対して、各アーム本体６の遊端部を中心として揺動する。詳しくは、ブラケット１４の各取付片１５の各端部が、対応する各ロッド９，９の遊端部に各ボールジョイント１６，１６によって連結される。なお、一対のボールジョイント１６，１６を結ぶ軸線Ｃ４（図２参照）も、電動モータ４の軸線Ｃ２に対して平行となる。このため、ブラケット１４は、水平な軸線Ｃ４を中心として各アーム本体６に対して揺動することができる。そして、略正三角形状のブラケット１４のすべての辺において、水平な軸線Ｃ４を中心として揺動できるように、ブラケット１４が３本のアーム本体６によって支持されている。 A mounting piece 15 is formed on each side of the bracket 14. Each mounting piece 15 is connected to the free end portion of each arm body 6 (the free end portions of the pair of rods 9, 9 constituting the second arm 8), so that the bracket 14 is attached to each arm body 6. Thus, it swings around the free end of each arm body 6. Specifically, each end of each mounting piece 15 of the bracket 14 is connected to the free end of each corresponding rod 9, 9 by each ball joint 16, 16. An axis C4 (see FIG. 2) connecting the pair of ball joints 16 and 16 is also parallel to the axis C2 of the electric motor 4. For this reason, the bracket 14 can swing with respect to each arm body 6 around the horizontal axis C4. The bracket 14 is supported by the three arm bodies 6 so that it can swing around the horizontal axis C4 on all sides of the substantially equilateral triangular bracket 14.

第１アーム７と第２アーム８との連結部における一対のボールジョイント１０，１０間の距離と、第２アーム８の各ロッド９とブラケット１４との連結部における一対のボールジョイント１６，１６間の距離とは等しく設定されている。そのため、上述したように、第２アームを構成する一対のロッド９は、その長手方向の全長において互いに平行に配置される。軸線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のいずれもが、ベース部２の取付面２ａに平行であるから、第１アーム７、第２アーム８及びブラケット１４がそれぞれ軸線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を中心にどのように揺動したとしても、ブラケット１４のエンドエフェクタ１３の取付面１４ａとベース部２の取付面２ａとの平行関係が維持される。 The distance between the pair of ball joints 10 and 10 at the connection portion between the first arm 7 and the second arm 8 and the distance between the pair of ball joints 16 and 16 at the connection portion between each rod 9 and the bracket 14 of the second arm 8. Is set equal to the distance. Therefore, as described above, the pair of rods 9 constituting the second arm are arranged in parallel with each other over the entire length in the longitudinal direction. Since all of the axes C2, C3, and C4 are parallel to the mounting surface 2a of the base portion 2, how the first arm 7, the second arm 8, and the bracket 14 are centered on the axes C2, C3, and C4, respectively. Even if it swings, the parallel relationship between the mounting surface 14a of the end effector 13 of the bracket 14 and the mounting surface 2a of the base portion 2 is maintained.

そして、電子制御装置３０からの指令に応じて、各電動モータ４の出力軸に固定されたアーム支持部材５の回転位置が制御されることで、各第１アーム７の遊端部の位置が制御される。この制御された各第１アーム７の遊端部の位置に、各第２アーム８の遊端部の位置が追従し、その結果、ブラケット１４のエンドエフェクタ１３の取付面１４ａの位置が決まる。このとき、上述したように、ブラケット１４は、水平姿勢を維持したまま移動する。 And according to the instruction | command from the electronic control apparatus 30, the position of the free end part of each 1st arm 7 is controlled by controlling the rotation position of the arm support member 5 fixed to the output shaft of each electric motor 4. Be controlled. The position of the free end of each second arm 8 follows the position of the controlled free end of each first arm 7, and as a result, the position of the mounting surface 14 a of the end effector 13 of the bracket 14 is determined. At this time, as described above, the bracket 14 moves while maintaining the horizontal posture.

また、パラレルメカニズム１は、その中央にベース部２から下方に延びる旋回軸ロッド２０と、この旋回軸ロッド２０を回転するための電動モータ２１とを有する。電動モータ２１は、その軸出力を鉛直下方に向けた状態でベース部２に固定されている。旋回軸ロッド２０の一端部は、自在継手（以下「ユニバーサルジョイント」という）２２、及び、複数のギヤの組み合わせにより構成された減速機２４を介して電動モータ２１の出力軸に連結されている。なお、本実施形態では減速機２４の減速比を５とした。一方、旋回軸ロッド２０の他端部は、ユニバーサルジョイント２３を介してエンドエフェクタ１３に接続されている。さらに、エンドエフェクタ１３及びユニバーサルジョイント２３の下方接続部は、その中心軸が鉛直方向となるようにベアリング等を介してブラケット１４に回転自在に固定されている。旋回軸ロッド２０は、ロッド２０ａとシリンダ２０ｂとにより実現され、伸縮自在に構成されている。ここで、旋回軸ロッド２０はボールスプラインであり、ロッド２０ａの回転をシリンダ２０ｂに伝達することが可能である。また、旋回軸ロッド２０の両端部にユニバーサルジョイント２２，２３が採用されているため、ブラケット１４が３つの電動モータ４の駆動により上下、前後左右の所定の位置に移動したとしても、旋回軸ロッド２０は、その所定位置に追従して移動することができる。なお、以下、旋回軸ロッド２０、及びユニバーサルジョイント２２，２３を含む構成を旋回軸２５という。 Further, the parallel mechanism 1 has a pivot shaft rod 20 extending downward from the base portion 2 at the center thereof, and an electric motor 21 for rotating the pivot shaft rod 20. The electric motor 21 is fixed to the base portion 2 with its shaft output directed vertically downward. One end of the swivel rod 20 is connected to the output shaft of the electric motor 21 via a universal joint (hereinafter referred to as “universal joint”) 22 and a speed reducer 24 constituted by a combination of a plurality of gears. In this embodiment, the reduction ratio of the reduction gear 24 is set to 5. On the other hand, the other end of the pivot rod 20 is connected to the end effector 13 via the universal joint 23. Further, the lower connection portions of the end effector 13 and the universal joint 23 are rotatably fixed to the bracket 14 via bearings or the like so that the central axes thereof are in the vertical direction. The turning shaft rod 20 is realized by a rod 20a and a cylinder 20b, and is configured to be extendable. Here, the turning shaft rod 20 is a ball spline and can transmit the rotation of the rod 20a to the cylinder 20b. In addition, since the universal joints 22 and 23 are employed at both ends of the swivel rod 20, even if the bracket 14 is moved to predetermined positions in the vertical and forward / backward / left / right directions by driving the three electric motors 4, the swivel rod 20 can move following the predetermined position. Hereinafter, the configuration including the swivel rod 20 and the universal joints 22 and 23 is referred to as a swivel shaft 25.

すなわち、電動モータ２１とエンドエフェクタ１３との間では、減速機２４、ユニバーサルジョイント２２、旋回軸ロッド２０（ロッド２０ａ，シリンダ２０ｂ）、ユニバーサルジョイント２３の機械要素が直列に接続されており、電動モータ２１の回転駆動力は、直列に接続されたこれらの機械要素を介して、エンドエフェクタ１３に伝達される。電動モータ２１は、電子制御装置３０に接続されており、電動モータ２１の回転がこの電子制御装置３０により制御されることにより、エンドエフェクタ１３の回転角度位置が制御される。なお、本実施形態では、後述するようにワークとして太陽電池ウェハーを想定していることから、エンドエフェクタ１３として、エアを小孔から急速に噴出することで生じる負圧により吸着力を発生し、ワークを非接触に近い形で把持することができる所謂ベルヌイチャックを用いた。なお、ワークが、非接触で把持する必要のない、例えば袋包装食品である場合には、エンドエフェクタ１３としてエアを吸い込むことで生じる負圧によりワークを吸着する吸着パッドを用いてもよい。 That is, between the electric motor 21 and the end effector 13, mechanical elements of the speed reducer 24, the universal joint 22, the turning shaft rod 20 (rod 20a, cylinder 20b), and the universal joint 23 are connected in series. The rotational driving force 21 is transmitted to the end effector 13 through these mechanical elements connected in series. The electric motor 21 is connected to the electronic control device 30, and the rotation angle position of the end effector 13 is controlled by controlling the rotation of the electric motor 21 by the electronic control device 30. In the present embodiment, since a solar cell wafer is assumed as a work as will be described later, as the end effector 13, an adsorption force is generated by a negative pressure generated by rapidly ejecting air from a small hole, A so-called Bernoulli chuck capable of gripping the workpiece in a non-contact manner was used. In addition, when the workpiece does not need to be gripped in a non-contact manner, for example, it is a packaged food, an adsorption pad that adsorbs the workpiece by negative pressure generated by sucking air may be used as the end effector 13.

上述したように、電子制御装置３０は、３つの電動モータ４を制御することによってアーム本体６を駆動し、エンドエフェクタ１３を目標位置まで動かす。また、電子制御装置３０は、電動モータ２１を制御することによって旋回軸ロッド２０を駆動し、エンドエフェクタ１３を目標回転角度位置まで回転する。すなわち、電子制御装置３０は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。電子制御装置３０としては、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又は専用の制御用コンピュータ等が好適に用いられる。電子制御装置３０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ等により構成されている。 As described above, the electronic control unit 30 drives the arm body 6 by controlling the three electric motors 4 and moves the end effector 13 to the target position. Further, the electronic control unit 30 drives the turning shaft rod 20 by controlling the electric motor 21 and rotates the end effector 13 to the target rotation angle position. That is, the electronic control unit 30 functions as a control unit described in the claims. As the electronic control device 30, for example, a programmable logic controller (PLC) or a dedicated control computer is preferably used. The electronic control unit 30 is configured by a microprocessor that performs calculations, a ROM that stores a program for causing the microprocessor to execute each process, a RAM that temporarily stores various data such as calculation results, and the like.

また、電子制御装置３０には、オペレータによる操作入力を受け付ける設定手段としての入力装置３１が接続されている。なお、入力装置３１としては、例えば、タッチパネルディスプレイ、又は、液晶ディスプレイとキーボード等が好適に用いられる。オペレータは、入力装置３１を用いて、電動モータ４，２１の制御データを設定することができる。ここで、設定される電動モータ２１の制御データとしては、例えば、把持したワークを搬送するときの電動モータ２１の最高回転速度（最大角速度）を定める搬送回転速度（ｄｅｇ／ｓｅｃ）、ワークを取りに行くときの電動モータ２１の最高回転速度（最大角速度）を定める戻り回転速度（ｄｅｇ／ｓｅｃ）、電動モータ２１の回転速度（角速度）を増大する時間を定める回転加速時間（ｍｓｅｃ）、及び、電動モータ２１の回転速度（角速度）を減少する時間を定める回転減速時間（ｍｓｅｃ）等が挙げられる。電子制御装置３０は、設定された制御データを用いてＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、電動モータ４及び電動モータ２１を駆動して、エンドエフェクタ１３の３次元空間における位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び回転角度（θ）を制御する。 The electronic control device 30 is connected to an input device 31 as setting means for receiving an operation input by an operator. As the input device 31, for example, a touch panel display or a liquid crystal display and a keyboard are preferably used. The operator can set control data for the electric motors 4 and 21 using the input device 31. Here, as the control data of the electric motor 21 to be set, for example, a workpiece rotation speed (deg / sec) that determines the maximum rotation speed (maximum angular velocity) of the electric motor 21 when the gripped workpiece is conveyed, and the workpiece are taken. Return rotational speed (deg / sec) for determining the maximum rotational speed (maximum angular speed) of the electric motor 21 when going to, rotational acceleration time (msec) for determining the time for increasing the rotational speed (angular speed) of the electric motor 21, and Examples include a rotational deceleration time (msec) that determines a time period during which the rotational speed (angular speed) of the electric motor 21 is reduced. The electronic control unit 30 uses the set control data to execute a program stored in the ROM, thereby driving the electric motor 4 and the electric motor 21 to position the end effector 13 in the three-dimensional space (x , Y, z) and the rotation angle (θ).

次に、図３〜５を用いて、パラレルメカニズム１の動作について説明する。ここでは、太陽電池用ウェハー又は太陽電池セルのパレタイジング工程において、エンドエフェクタ１３が、太陽電池ウェハーを把持した後に、該太陽電池ウェハーの回転角度位置を合わせつつ、所定位置（ケース）まで搬送する場合を例にして説明する。なお、太陽電池ウェハーをつかみに行くときの動作は、以下に説明する動作と動作方向が逆になること以外は同一又は同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、図３は、太陽電池のパレタイジング工程の概要を説明するための鳥瞰図である。図４は、水平方向より見たときのエンドエフェクタ１３の運転パターンを示す図である。図５は、エンドエフェクタ１３の水平方向の移動距離が４００ｍｍの場合の、電動モータ４，２１の水平（ｘ，ｙ）方向、垂直（ｚ）方向、及び回転（θ）方向の速度制御パターンの一例を示す図である。 Next, the operation of the parallel mechanism 1 will be described with reference to FIGS. Here, in the palletizing process of the solar cell wafer or solar cell, after the end effector 13 grips the solar cell wafer, the end effector 13 conveys the solar cell wafer to a predetermined position (case) while adjusting the rotation angle position of the solar cell wafer. Will be described as an example. In addition, since the operation | movement when going to hold | grip a solar cell wafer is the same as that of the operation | movement demonstrated below, or an operation | movement direction becomes reverse, it abbreviate | omits description here. In addition, FIG. 3 is a bird's-eye view for demonstrating the outline | summary of the palletizing process of a solar cell. FIG. 4 is a diagram showing an operation pattern of the end effector 13 when viewed from the horizontal direction. FIG. 5 shows speed control patterns in the horizontal (x, y) direction, vertical (z) direction, and rotational (θ) direction of the electric motors 4 and 21 when the horizontal movement distance of the end effector 13 is 400 mm. It is a figure which shows an example.

まず、図３を参照しつつ、太陽電池ウェハーのパレタイジング工程の概要について説明する。この工程では、第１コンベア１００、及び第２コンベア１０１が互いに並行して配置されるとともに、これら２本のコンベアの上方にパラレルメカニズム１が設置されている。第１コンベア１００及び第２コンベア１０１それぞれは、図面右側から左側へ所定の速度で移動している。第１コンベア１００には太陽電池ウェハー（以下「ワーク」ともいう）１３０が乗って流れている。ここで、太陽電池ウェハー１３０は、例えば、縦１５６×横１５６×厚さ０．２ｍｍの矩形の薄板である。一方、第２コンベア１０１には太陽電池ウェハー１３０が揃えて入れられるケース１３１が乗って流れている。ここで、ケース１３１は、例えば、その内側が３×６の升目状に仕切られたものであり、パラレルメカニズム１により、第１コンベア１００上の太陽電池ウェハー１３０がケース１３１の各升目に移載される。 First, an outline of a palletizing process for a solar cell wafer will be described with reference to FIG. In this step, the first conveyor 100 and the second conveyor 101 are arranged in parallel to each other, and the parallel mechanism 1 is installed above the two conveyors. Each of the first conveyor 100 and the second conveyor 101 moves from the right side of the drawing to the left side at a predetermined speed. A solar cell wafer (hereinafter, also referred to as “work”) 130 rides on the first conveyor 100. Here, the solar cell wafer 130 is, for example, a rectangular thin plate of length 156 × width 156 × thickness 0.2 mm. On the other hand, a case 131 into which the solar cell wafers 130 are put together is flowing on the second conveyor 101. Here, the case 131 is, for example, the inside of which is partitioned in a 3 × 6 grid shape, and the solar cell wafer 130 on the first conveyor 100 is transferred to each grid of the case 131 by the parallel mechanism 1. Is done.

パラレルメカニズム１は、アーム本体６を駆動してエンドエフェクタ１３を動かし、太陽電池ウェハー１３０をつかみに行き、該太陽電池ウェハー１３０をエンドエフェクタ１３で把持してはケース１３１まで搬送するといった動作を繰り返し実行する。また、パラレルメカニズム１は、向きが一定ではない状態で流れてくる矩形の太陽電池ウェハー１３０の向きを、該太陽電池ウェハー１３０を把持して搬送するときにエンドエフェクタ１３を回転させてケース１３１の升目に合わせ、ケース１３１の升目に入れる。 The parallel mechanism 1 repeats the operations of driving the arm body 6 to move the end effector 13, going to grab the solar cell wafer 130, holding the solar cell wafer 130 with the end effector 13, and transporting it to the case 131. Run. The parallel mechanism 1 also rotates the end effector 13 to rotate the end effector 13 when holding the solar cell wafer 130 and transporting the direction of the rectangular solar cell wafer 130 flowing in a non-constant direction. Place it in the grid of the case 131 according to the grid.

より詳細に説明すると、第１コンベア１００には、第１コンベア１００の移動量を検出する第１エンコーダ１１０が取り付けられている。第１エンコーダ１１０は、検出された第１コンベア１００の移動量を電子制御装置３０に出力する。一方、第２コンベア１０１には、第２コンベア１０１の移動量を検出する第２エンコーダ１１１が取り付けられている。第２エンコーダ１１１は、検出された第２コンベア１０１の移動量を電子制御装置３０に出力する。また、第１コンベア１００の上方には、例えばＣＣＤカメラ等の撮像装置１２０が取り付けられている。撮像装置１２０は、流れてくる太陽電池ウェハー１３０を撮像して、太陽電池ウェハー１３０の重心位置と向き（角度）θ１を求め、電子制御装置３０に出力する。さらに、第２コンベア１０１には、ケース１３１の先端部を検出する光学センサ１２１が取り付けられている。光学センサ１２１は、検出信号を電子制御装置３０に出力する。 More specifically, a first encoder 110 that detects the amount of movement of the first conveyor 100 is attached to the first conveyor 100. The first encoder 110 outputs the detected amount of movement of the first conveyor 100 to the electronic control unit 30. On the other hand, a second encoder 111 that detects the amount of movement of the second conveyor 101 is attached to the second conveyor 101. The second encoder 111 outputs the detected movement amount of the second conveyor 101 to the electronic control unit 30. Further, an imaging device 120 such as a CCD camera is attached above the first conveyor 100. The imaging device 120 images the flowing solar cell wafer 130, obtains the gravity center position and orientation (angle) θ 1 of the solar cell wafer 130, and outputs it to the electronic control device 30. Furthermore, an optical sensor 121 that detects the tip of the case 131 is attached to the second conveyor 101. The optical sensor 121 outputs a detection signal to the electronic control device 30.

電子制御装置３０は、太陽電池ウェハー１３０の重心位置と第１コンベア１００の移動量とに基づいて太陽電池ウェハー１３０の位置を演算する。また、電子制御装置３０は、ケース１３１の先端部の検出信号と第２コンベア１０１の移動量とに基づいてケース１３１の位置を演算する。電子制御装置３０は、求められた太陽電池ウェハー１３０の位置とケース１３１の位置とに基づいて、各電動モータ４を回転してアーム本体６を駆動して太陽電池ウェハー１３０をケース１３１に搬送する。また、太陽電池ウェハー１３０を搬送しているときに、電子制御装置３０は、求められた太陽電池ウェハー１３０の向きθに基づいて、電動モータ２１を回転して旋回軸（すなわちエンドエフェクタ１３）を回転し、太陽電池ウェハー１３０の向きをケース１３１の升目に合わせる。以上の動作が繰り返して実行されることにより、第１コンベア１００の上を流れる太陽電池ウェハー１３０が、第２コンベア１０１の上を流れるケース１３１に揃えて入れられる。 The electronic control unit 30 calculates the position of the solar cell wafer 130 based on the position of the center of gravity of the solar cell wafer 130 and the amount of movement of the first conveyor 100. Further, the electronic control unit 30 calculates the position of the case 131 based on the detection signal at the tip of the case 131 and the movement amount of the second conveyor 101. Based on the obtained position of the solar cell wafer 130 and the position of the case 131, the electronic control unit 30 rotates each electric motor 4 to drive the arm body 6 to convey the solar cell wafer 130 to the case 131. . Further, when the solar cell wafer 130 is being transported, the electronic control unit 30 rotates the electric motor 21 based on the obtained orientation θ of the solar cell wafer 130 so that the turning shaft (that is, the end effector 13) is rotated. Rotate and align the orientation of the solar cell wafer 130 with the grid of the case 131. By repeating the above operation, the solar cell wafers 130 flowing on the first conveyor 100 are put in the case 131 flowing on the second conveyor 101.

続いて、電動モータ４，２１の制御方法、すなわちエンドエフェクタ１３の３次元空間位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び回転角度位置（θ）の制御方法について説明する。図４中、Ａ点は初期停止位置（ワーク把持位置）であり、Ｆ点はケース１３１の目的の升目の位置（すなわち、把持したワーク１３０を搬送するときの目標位置）に相当する。Ａ点で一時停止し、ワーク１３０を把持したエンドエフェクタ１３が、Ｆ点までワーク１３０を搬送する場合、まず、Ａ点からＢ点まで、エンドエフェクタ１３が水平位置を変えずに鉛直上方に持ち上げられる（図５上段の垂直方向の速度制御パターン参照）。なお、この区間は、鉛直上方（ｚ方向）のみへの移動であるので、図５中段に示される水平方向（ｘ，ｙ方向）の速度制御パターンにおける速度はゼロになっている。次に、Ｂ点からＣ点まで、エンドエフェクタ１３が水平方向に加速されながら上方向かつ水平方向に動かされる。 Next, a method for controlling the electric motors 4 and 21, that is, a method for controlling the three-dimensional space position (x, y, z) and the rotation angle position (θ) of the end effector 13 will be described. In FIG. 4, point A is the initial stop position (work gripping position), and point F corresponds to the position of the target cell of the case 131 (that is, the target position when the gripped work 130 is transported). When the end effector 13 that pauses at point A and grips the workpiece 130 transports the workpiece 130 to point F, first, the end effector 13 lifts vertically upward from point A to point B without changing the horizontal position. (See the vertical speed control pattern in the upper part of FIG. 5). Since this section moves only vertically upward (z direction), the speed in the speed control pattern in the horizontal direction (x, y direction) shown in the middle of FIG. 5 is zero. Next, from the point B to the point C, the end effector 13 is moved upward and horizontally while being accelerated in the horizontal direction.

次に、Ｃ点からＤ点まで、エンドエフェクタ１３が一定の速度（４ｍ／ｓｅｃ）で水平方向に動かされる。ここで、Ｃ点〜Ｄ点を移動する間、ｚ方向への移動はゼロとなっている。そして、Ｄ点からＥ点（目標位置の鉛直上方の位置）まで、エンドエフェクタ１３が水平方向に減速されながら水平方向かつ下方向に動かされる。その後、Ｅ点からＦ点まで、エンドエフェクタ１３が水平位置を変えずに鉛直下方に下ろされる。なお、この区間も、下方向（ｚ方向）のみへの移動であるので、図５に示される水平方向（ｘ，ｙ方向）の速度制御パターンにおける速度はゼロになっている。このようにエンドエフェクタ１３をＡ点からＦ点まで動かす場合、電子制御装置３０は、予め記憶されている、駆動開始からの経過時間とエンドエフェクタ１３の垂直方向及び水平方向の目標速度との関係を定めた速度制御パターン（図５の上段、中段参照）に基づいて、３つの電動モータ４を制御する。 Next, from the point C to the point D, the end effector 13 is moved in the horizontal direction at a constant speed (4 m / sec). Here, while moving from point C to point D, the movement in the z direction is zero. Then, the end effector 13 is moved horizontally and downward while being decelerated in the horizontal direction from point D to point E (a position vertically above the target position). Thereafter, from the point E to the point F, the end effector 13 is lowered vertically without changing the horizontal position. Since this section also moves only in the downward direction (z direction), the speed in the speed control pattern in the horizontal direction (x, y direction) shown in FIG. 5 is zero. When the end effector 13 is moved from point A to point F in this manner, the electronic control unit 30 stores the relationship between the elapsed time from the start of driving and the target speed in the vertical and horizontal directions of the end effector 13 stored in advance. The three electric motors 4 are controlled based on the speed control pattern (see the upper and middle stages in FIG. 5).

一方、エンドエフェクタ１３が、ワーク把持位置から５０ｍｍ上方に位置するＢ点よりも上に上昇したとき、すなわちエンドエフェクタ１３を回転させたとしてもワーク１３０が周囲と接触しない所定の安全高さ（特許請求の範囲に記載の所定の上昇距離に相当）を越えたときから、電動モータ２１が駆動され、旋回軸２５（すなわちエンドエフェクタ１３）の回転が開始される（図５下段の回転方向の速度制御パターン参照）。例えば、旋回軸２５を１８０°回転する場合には、図５下段の実線で示される回転方向の速度制御パターンに従い、電動モータ２１をｔ１（ｍｓｅｃ）で停止状態から６００（ｒｐｍ、減速機２４の軸回転数、以下同様）まで等角加速度で回転加速した後、ｔ２（ｍｓｅｃ）間で６００（ｒｐｍ）から０（ｒｐｍ）まで等角加速度で回転減速させる。なお、その際に、上述した安全高さ（特許請求の範囲に記載の所定の下降距離（下降した位置から目標位置までの距離）に相当、なお、上昇時の安全高さと下降時の安全高さとは異なっていてもよい）よりも高い位置で電動モータ２１の回転を停止し、電動モータ２１の回転停止後、エンドエフェクタ１３が下降してＦ点（目標位置）で停止するまでｔ３（ｍｓｅｃ）の時間を確保する。 On the other hand, when the end effector 13 rises above a point B positioned 50 mm above the workpiece gripping position, that is, even when the end effector 13 is rotated, the workpiece 130 does not come into contact with the surroundings (patented) The electric motor 21 is driven and the rotation of the turning shaft 25 (that is, the end effector 13) is started (corresponding to the predetermined ascent distance described in the claims) (the rotational speed in the lower stage of FIG. 5). Control pattern). For example, when the turning shaft 25 is rotated 180 °, the electric motor 21 is stopped from the stop state at 600 t (msec) according to the speed control pattern in the rotational direction indicated by the solid line in the lower part of FIG. After accelerating the rotation at a constant angular acceleration to the shaft rotational speed (the same applies hereinafter), the rotation is decelerated at a constant angular acceleration from 600 (rpm) to 0 (rpm) for t2 (msec). At that time, the above-mentioned safety height (corresponding to the predetermined lowering distance (the distance from the lowered position to the target position) described in the claims), the safety height when ascending and the safety height when descending The rotation of the electric motor 21 is stopped at a position higher than (may be different from the above), and after the rotation of the electric motor 21 stops, the end effector 13 descends and stops at the point F (target position) t3 (msec) ).

回転加速時間ｔ１よりも回転減速時間ｔ２を長く取り、回転加速時の角加速度の絶対値よりも回転減速時の角加速度の絶対値が小さくなるように制御することにより、回転減速時の旋回軸２５の捩れ及び振動が低減される。さらに、電動モータ２１の回転を停止してから電動モータ４の回転を停止するまでの間に振動収束時間ｔ３を確保することにより、旋回軸２５の捩れ及び振動が充分低減される。なお、例えば、旋回軸２５を４５°回転する場合には、図５下段の破線で示される回転方向の速度制御パターンに従って電動モータ２１が駆動される。すなわち、回転加速時の角加速度及び回転減速時の角加速度それぞれは旋回軸２５を１８０°回転する場合と同一の角加速度で、回転加速時間がｔ１’に、また回転減速時間がｔ２’に短縮され、十分な振動収束時間ｔ３’が確保される。このように、電子制御装置３０は、駆動開始からの経過時間とエンドエフェクタ１３の回転方向の目標角速度との関係を定めた速度制御パターン（図５の下段参照）に基づいて、電動モータ２１を制御する。以下、回転方向の速度制御パターンの設定方法について、より具体的に説明する。 The turning axis at the time of rotational deceleration is controlled by taking the rotational deceleration time t2 longer than the rotational acceleration time t1 and controlling the absolute value of the angular acceleration at the time of rotational deceleration to be smaller than the absolute value of the angular acceleration at the time of rotational acceleration. 25 twists and vibrations are reduced. Furthermore, by ensuring the vibration convergence time t3 between the stop of the rotation of the electric motor 21 and the stop of the rotation of the electric motor 4, the twist and vibration of the turning shaft 25 are sufficiently reduced. For example, when the turning shaft 25 is rotated by 45 °, the electric motor 21 is driven according to the rotational speed control pattern indicated by the broken line in the lower part of FIG. That is, the angular acceleration at the time of rotational acceleration and the angular acceleration at the time of rotational deceleration are the same angular acceleration as when the turning shaft 25 is rotated 180 °, and the rotational acceleration time is shortened to t1 ′ and the rotational deceleration time is shortened to t2 ′. Thus, a sufficient vibration convergence time t3 ′ is ensured. As described above, the electronic control unit 30 controls the electric motor 21 based on the speed control pattern (see the lower part of FIG. 5) that defines the relationship between the elapsed time from the start of driving and the target angular speed in the rotational direction of the end effector 13. Control. Hereinafter, the setting method of the speed control pattern in the rotation direction will be described more specifically.

まず、電子制御装置３０では、オペレータにより入力装置３１から入力された搬送回転速度、回転加速時間、及び回転減速時間に基づいて、回転加速時の角加速度、及び回転減速時の角加速度が求められる。ここで、加速時の角加速度を所定の範囲内で可能な限り大きくする一方、減速時の角加速度を小さくすることが好ましい。角加速度の最大値は、旋回軸と手先で把持するワークの慣性モーメント、及びモータの能力（トルク等）を考慮して作業者又は設計者によって決定される。次に、電子制御装置３０では、撮像装置１２０から太陽電池ウェハー１３０の向き（角度）θ１が読み込まれる。ここで、太陽電池ウェハー１３０の向きθ１は、上述したように、撮像装置１２０で撮像された撮像画像に対して画像処理等を施すことによって取得することができる。続いて、電子制御装置３０では、予め設定された回転加速時の角加速度及び回転減速時の角加速度と太陽電池ウェハー１３０の向きθ１とに基づいて、太陽電池ウェハー１３０の向き（角度）を−θ１だけ回転させるために必要とされる回転加速時間ｔ１、回転減速時間ｔ２が算出され、回転方向の速度制御パターンが設定される。具体的には、図５の下段の三角形の面積が太陽電池ウェハー１３０の回転量−θ１に相当するので、回転加速時の等角加速度、回転減速時の等角加速度が定まれば、回転加速時間ｔ１、回転減速時間ｔ２が定まる。なお、旋回軸２５の回転角度の最大値は１８０°である。 First, the electronic control device 30 obtains angular acceleration during rotation acceleration and angular acceleration during rotation deceleration based on the conveyance rotation speed, rotation acceleration time, and rotation deceleration time input from the input device 31 by the operator. . Here, it is preferable to increase the angular acceleration during acceleration as much as possible within a predetermined range, while decreasing the angular acceleration during deceleration. The maximum value of the angular acceleration is determined by the operator or the designer in consideration of the moment of inertia of the work gripped by the swing axis and the hand and the ability of the motor (torque, etc.). Next, in the electronic control unit 30, the orientation (angle) θ 1 of the solar cell wafer 130 is read from the imaging device 120. Here, the orientation θ1 of the solar cell wafer 130 can be acquired by performing image processing or the like on the captured image captured by the imaging device 120 as described above. Subsequently, the electronic control unit 30 sets the orientation (angle) of the solar cell wafer 130 based on the preset angular acceleration at the time of rotational acceleration and angular acceleration at the time of rotational deceleration and the orientation θ1 of the solar cell wafer 130 − A rotation acceleration time t1 and a rotation deceleration time t2 required for rotating by θ1 are calculated, and a speed control pattern in the rotation direction is set. Specifically, since the area of the lower triangle in FIG. 5 corresponds to the rotation amount −θ1 of the solar cell wafer 130, if the equiangular acceleration at the time of rotation acceleration and the equiangular acceleration at the time of rotation deceleration are determined, the rotation acceleration Time t1 and rotation deceleration time t2 are determined. The maximum value of the rotation angle of the turning shaft 25 is 180 °.

ここで、回転方向の速度制御パターンは、図５の下段に示されているように、回転加速領域、及び回転減速領域を含み、エンドエフェクタ１３の角速度を加速する際の加速度が、減速する際の減速度よりも大きくなるように設定される。また、回転方向速度制御パターンは、エンドエフェクタ１３の角速度を加速する回転加速時間ｔ１が、減速する回転減速時間ｔ２よりも短くなるように設定される。また、電動モータ２１の回転を停止してからエンドエフェクタ１３が目標位置（Ｆ点）で停止するまでの時間ｔ３が、エンドエフェクタ１３が上述した安全高さから下降して目標位置で停止するまでの時間ｔ４よりも長くなるように設定される。 Here, the speed control pattern in the rotation direction includes a rotation acceleration area and a rotation deceleration area as shown in the lower part of FIG. 5, and the acceleration when accelerating the angular velocity of the end effector 13 is reduced. It is set to be larger than the deceleration of. The rotational direction speed control pattern is set so that the rotational acceleration time t1 for accelerating the angular speed of the end effector 13 is shorter than the rotational deceleration time t2 for decelerating. Also, the time t3 from when the rotation of the electric motor 21 stops until the end effector 13 stops at the target position (point F) is until the end effector 13 descends from the above-described safe height and stops at the target position. It is set to be longer than the time t4.

回転方向の速度制御パターンが設定された後、電子制御装置３０では、設定された回転方向の速度制御パターンに基づいて、制御周期毎にエンドエフェクタ１３の目標回転角度位置が求められる。続いて、得られた目標回転角度位置に応じて電動モータ２１の目標駆動位置が求められる。そして、制御周期毎に、電動モータ２１に対して現在位置から目標駆動位置に移動するように駆動電流が供給され、電動モータ２１が駆動される。そして、電動モータ２１が駆動されることにより、旋回軸２５が駆動され、エンドエフェクタ１３が角度θだけ回転される。 After the speed control pattern in the rotation direction is set, the electronic control unit 30 obtains the target rotation angle position of the end effector 13 for each control cycle based on the set speed control pattern in the rotation direction. Subsequently, the target drive position of the electric motor 21 is obtained according to the obtained target rotation angle position. In each control cycle, a drive current is supplied to the electric motor 21 so as to move from the current position to the target drive position, and the electric motor 21 is driven. When the electric motor 21 is driven, the turning shaft 25 is driven, and the end effector 13 is rotated by an angle θ.

本実施形態によれば、例えば、図７の下段に示される従来の回転方向の速度制御パターンのように、電動モータ２１の加速時間ｔ１”と減速時間ｔ２”とが等しく、かつ、加速時の角加速度と減速時の角加速度とが等しい場合と比較して、加速時間ｔ１がより短くされるとともに、減速時間ｔ２がより長くされる。また、加速時の角加速度の絶対値がより大きくされるとともに、減速時の角加速度の絶対値がより小さくされる。そのため、回転停止直前の慣性力が小さくなり、エンドエフェクタ１３の回転振動を低減することができる。一方、加速時間がより短縮されるため、旋回軸２５を目標回転角度位置まで回転するまでに要するトータルの時間の増大を抑制することができる。その結果、ワークの搬送・回転時間を増大させることなく、エンドエフェクタ１３が目標位置に到達したときのエンドエフェクタ１３の回転角度位置精度をより向上させることが可能となる。 According to the present embodiment, for example, the acceleration time t1 ″ and the deceleration time t2 ″ of the electric motor 21 are equal to each other as in the conventional rotational speed control pattern shown in the lower part of FIG. Compared to the case where the angular acceleration is equal to the angular acceleration during deceleration, the acceleration time t1 is made shorter and the deceleration time t2 is made longer. Further, the absolute value of the angular acceleration at the time of acceleration is made larger, and the absolute value of the angular acceleration at the time of deceleration is made smaller. Therefore, the inertial force immediately before stopping the rotation is reduced, and the rotational vibration of the end effector 13 can be reduced. On the other hand, since the acceleration time is further shortened, an increase in the total time required to rotate the turning shaft 25 to the target rotation angle position can be suppressed. As a result, it is possible to further improve the rotational angular position accuracy of the end effector 13 when the end effector 13 reaches the target position without increasing the work conveyance / rotation time.

本実施形態によれば、電動モータ２１の回転開始タイミングを、エンドエフェクタ１３が所定の安全高さを越えた直後とすることで、例えば、エンドエフェクタ１３を回転させる際に、ワークとケース縁部との接触を防止することができる。また、電動モータ２１の回転停止からエンドエフェクタ１３が目標位置に到達するまでの時間ｔ３をより長く確保できる。すなわち、回転停止後に回転方向の捩れ及び振動を収束させるための時間をより長く確保することが可能となる。 According to the present embodiment, the rotation start timing of the electric motor 21 is set immediately after the end effector 13 exceeds a predetermined safety height. For example, when the end effector 13 is rotated, the workpiece and the case edge portion are rotated. Can be prevented. Further, it is possible to secure a longer time t3 from when the electric motor 21 stops rotating until the end effector 13 reaches the target position. That is, it is possible to secure a longer time for converging torsion and vibration in the rotational direction after the rotation is stopped.

また、本実施形態によれば、電動モータ２１の回転を停止してからエンドエフェクタ１３が目標位置で停止するまでの時間ｔ３が、エンドエフェクタ１３が安全高さから下降して目標位置で停止するまでの時間ｔ４よりも長くなるように制御される。そのため、ワークの接触等を防止するとともに、電動モータ２１の回転停止からエンドエフェクタ１３の回転方向の捩れ及び振動が収まるのに要する時間を確保することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the time t3 from when the rotation of the electric motor 21 stops until the end effector 13 stops at the target position, the end effector 13 descends from the safe height and stops at the target position. It is controlled to be longer than the time t4 until. Therefore, it is possible to prevent the contact of the workpiece and the like and to secure the time required for the twist and vibration in the rotational direction of the end effector 13 to be settled after the electric motor 21 stops rotating.

本実施形態によれば、ユーザの操作に基づいて、モータの回転加速時間、回転減速時間、及びモータの最大角速度が設定され、電子制御装置３０が、設定された回転加速時間、回転減速時間、及び最大角速度に基づいて、電動モータ２１を制御する。よって、電動モータ２１を適切に制御することができる。また、例えばワーク、エンドエフェクタ１３、及び適用されるライン等の変更に対して柔軟に対応することが可能となる。 According to the present embodiment, the rotation acceleration time, the rotation deceleration time, and the maximum angular velocity of the motor are set based on the user's operation, and the electronic control unit 30 sets the set rotation acceleration time, rotation deceleration time, The electric motor 21 is controlled based on the maximum angular velocity. Therefore, the electric motor 21 can be appropriately controlled. Further, for example, it is possible to flexibly cope with changes in the workpiece, the end effector 13, and the applied line.

また、本実施形態によれば、電子制御装置３０が、旋回軸２５の回転角度が１８０°以下となるように電動モータ２１を制御する。ここで、例えば、時計回りに１８０°以上回転する必要がある場合には、反時計回りに回転させれば１８０°以下で同じ回転角度位置に回転させることができる。よって、本実施形態によれば、回転に要する時間を低減し、捩れ及び振動の収束時間を増大させることが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the electronic control device 30 controls the electric motor 21 so that the rotation angle of the turning shaft 25 is 180 ° or less. Here, for example, when it is necessary to rotate 180 ° or more clockwise, it can be rotated to the same rotation angle position at 180 ° or less by rotating counterclockwise. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the time required for rotation and increase the convergence time of torsion and vibration.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、回転方向の速度制御パターンは、加速時の角加速度（絶対値）＞減速時の角加速度（絶対値）、かつ、加速時間＜減速時間となるように設定されていればよく、その形状は、図５の下段に示された形状には限定されない。ここで、回転方向の速度制御パターンの他の例を図６に示す。図６に示されるように、回転方向の速度制御パターンは、加速領域と定速領域との間の変曲点を無くし、各領域間を滑らかに繋ぐような形状としてもよい。また、加速領域中及び／又は減速領域中の直線部分を無くし、Ｓ字カーブ又は同様のなだらかなパターンとして回転開始時、停止時及び加速から減速に切り替わる時の角速度変動を小さくしてもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the rotational speed control pattern may be set so that angular acceleration during acceleration (absolute value)> angular acceleration during deceleration (absolute value) and acceleration time <deceleration time. Is not limited to the shape shown in the lower part of FIG. Here, another example of the speed control pattern in the rotation direction is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the speed control pattern in the rotation direction may have a shape that eliminates the inflection point between the acceleration region and the constant speed region and smoothly connects the regions. Further, the linear portion in the acceleration region and / or the deceleration region may be eliminated, and the angular velocity fluctuation at the time of starting rotation, stopping, and switching from acceleration to deceleration may be reduced as an S-shaped curve or a similar gentle pattern.

上記実施形態では、電動モータ２１の加速時間ｔ１及び減速時間ｔ２が優先的に設定されたが、加速時間ｔ１及び所定の停止時間（振動収束時間）ｔ３を確保した残りの時間を減速時間ｔ２として設定してもよい。このようにすれば、エンドエフェクタ１３の回転方向の捩れ及び振動が収まるのに要する時間を確実に確保することができる。一方、減速時間ｔ２を長く取れば、振動収束に要する時間をより短くできるため、減速時の角加速度と振動収束で要する時間との相関をテーブルとして予め電子制御装置３０のメモリに記憶させておき、加速時間ｔ１の確保と、安全高さ以上で回転を開始・終了することを条件に、減速時の速度パターンを適切に設定する構成としてもよい。 In the above embodiment, the acceleration time t1 and the deceleration time t2 of the electric motor 21 are preferentially set, but the remaining time after securing the acceleration time t1 and the predetermined stop time (vibration convergence time) t3 is set as the deceleration time t2. It may be set. In this way, the time required for the end effector 13 to be twisted and vibrated in the rotational direction can be ensured. On the other hand, if the deceleration time t2 is increased, the time required for vibration convergence can be shortened. Therefore, the correlation between the angular acceleration during deceleration and the time required for vibration convergence is stored in advance in the memory of the electronic control unit 30 as a table. The speed pattern at the time of deceleration may be appropriately set on condition that the acceleration time t1 is ensured and the rotation is started / finished at a safe height or more.

上記実施形態では、パラレルメカニズム１を太陽電池ウェハー１３０のパレタイジング工程に適用した場合を例として説明したが、本発明に係るパラレルメカニズム１の適用範囲は、太陽電池ウェハー１３０のパレタイジング工程には限られない。例えば、コンベア上を流れる袋包装食品を段ボールケース内に移載する工程においても、本発明は好適に用いられる。また、パレタイジング工程のコンベアの構成等は、上記実施形態に限られるものではなく、コンベア１００，１０１が上下に交差して走行するレイアウトであっても良い。 In the above embodiment, the case where the parallel mechanism 1 is applied to the palletizing process of the solar cell wafer 130 has been described as an example. However, the application range of the parallel mechanism 1 according to the present invention is limited to the palletizing process of the solar cell wafer 130. Absent. For example, the present invention is also preferably used in the process of transferring the packaged food flowing on the conveyor into a cardboard case. Moreover, the structure of the conveyor of a palletizing process is not restricted to the said embodiment, The layout which the conveyors 100 and 101 cross | intersect up and down may be sufficient.

１パラレルメカニズム
２ベース部
３支持部材
４電動モータ
５アーム支持部材
６アーム本体
７第１アーム
８第２アーム
９ロッド
１０，１６ボールジョイント
１１，１２連結部材
１３エンドエフェクタ
１４ブラケット
１５取付片
２０旋回軸ロッド
２１電動モータ
２２，２３ユニバーサルジョイント
２４減速機
２５旋回軸
３０電子制御装置
３１入力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Parallel mechanism 2 Base part 3 Support member 4 Electric motor 5 Arm support member 6 Arm main body 7 1st arm 8 2nd arm 9 Rod 10, 16 Ball joint 11, 12 Connecting member 13 End effector 14 Bracket 15 Mounting piece 20 Rotating shaft Rod 21 Electric motor 22, 23 Universal joint 24 Reducer 25 Rotating shaft 30 Electronic controller 31 Input device

Claims

In a parallel mechanism in which a base portion and a bracket to which an end effector is rotatably attached are connected in parallel via a plurality of links,
A motor attached to the base part;
One end connected to the output shaft of the motor, the other end connected to the end effector, and a turning shaft for transmitting the rotational driving force of the motor to the end effector;
Control means for controlling the motor,
The control means, when rotating the rotating shaft in a stopped state with an angular velocity of the motor of zero, the rotational acceleration time required for the angular velocity of the motor to reach the maximum angular velocity from zero, A parallel mechanism characterized in that the motor is controlled so that the angular velocity of the motor is shorter than the rotational deceleration time required until the angular velocity of the motor becomes zero from the maximum angular velocity.

The control means has a constant angular acceleration for increasing the angular velocity of the motor and an angular acceleration for decreasing the angular velocity of the motor when the rotational axis of the stopped state is rotationally driven to the target rotational angular position. 2. The parallel mechanism according to claim 1, wherein the motor is controlled such that the absolute value of the angular acceleration when accelerating is larger than the absolute value of the angular acceleration when decelerating. 3. .

3. The parallel mechanism according to claim 1, wherein the control unit starts the rotation of the motor when the end effector moves upward by a predetermined ascent distance from a stopped state. 4. .

4. The parallel according to claim 1, wherein the control unit controls the motor so as to stop the rotation of the motor before the predetermined lowering distance is lowered. 5. mechanism.

The control means is configured such that the time from when the rotation of the motor stops until the end effector stops at the target position is less than the time until the end effector descends the predetermined lowering distance and stops at the target position. The parallel mechanism according to claim 4, wherein the motor is controlled to be longer.

Further comprising setting means for setting control data of the motor to the control means based on a user operation;
The setting means sets the rotation acceleration time, the rotation deceleration time, and the maximum angular velocity of the motor based on a user operation,
The said control means controls the said motor based on the said rotation acceleration time set by the said setting means, the said rotation deceleration time, and the said maximum angular velocity, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Parallel mechanism as described in

The parallel mechanism according to claim 1, wherein the control unit controls the motor so that a rotation angle of the turning shaft is 180 ° or less.

6. The control unit according to claim 5, wherein the control unit controls the motor so that a time from when the rotation of the motor stops until the end effector stops at the target position is equal to or longer than a predetermined time. The described parallel mechanism.