JPH11277469A - パラレルリンク機構の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速性を損なうことなく振動の発生及び剛性
の低下を防止できるパラレルリンク機構の制御方法及び
制御装置を提供する。 【解決手段】 各アーム毎に作用する荷重を求め（Ｓ１
２８）、荷重に応じて各アームを駆動する各サーボユニ
ットの制御パラメータ（比例ゲイン、ダンピング係数）
を変更し（Ｓ１３８）、その後、指令点をサーボユニッ
ト側へ出力する（Ｓ１４０）。このため、トラベリング
プレートの移動に伴う各アームの作用荷重の変動に起因
する制御性能の低下を防止することができる。また、各
アームの作用荷重の変動に応じて最適な制御パラメータ
を用いることができるので、高精度と高速性を両立する
ことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具ユニットの装
着されるトラベリングプレートを複数のアームで駆動す
るパラレルリンク機構の制御方法及び制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】パラレルリンク機構を用いた工作機械と
して例えば、本出願人に係る特開平９−１０６６８４号
がある。このパラレルリンク機構は、図１９に示すよう
に外部に固定される基台１１１と、工具Ｔを取り付ける
トラベリングプレート１１２と、基台１１１およびトラ
ベリングプレート１１２を連結する６本のアーム１１４
とから構成されている。アーム１１４は、ロッド１１５
およびガイド１２０から構成される。このガイド１２０
には、ロッド１１５を駆動するためのモータ１２５Ｕ、
１２５ｕ、１２５Ｖ、１２５ｖ、１２５Ｗ、１２５ｗが
配設されている。該モータには、それぞれモータ位置検
出用エンコーダ１３１Ｕ、１３１ｕ、１３１Ｖ、１３１
ｖ、１３１Ｗ、１３１ｗが取り付けられている。

【０００３】該パラレルリンク機構においては、各サー
ボモータに取り付けたモータ位置検出用エンコーダから
の出力により、６軸でそれぞれ独立してフィードバック
制御を行っている。この６軸のサーボ系の制御パラメー
タ（比例ゲイン、ダンピング係数等）は、図１９中に実
線で示す原点位置で調整し、同一の値が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】パラレルリンク機構
は、図中に鎖線で示す原点位置から大幅に離れた位置へ
移動させる際に振動が発生したり、剛性が低下してい
た。この原因を、本発明者は、トラベリングプレートの
位置及び姿勢によって各軸に作用する荷重が変化するた
めであると知見した。即ち、図中で実線で示す原点位置
においては、各軸に均等に負荷が加わっているのに対し
て、鎖線で示すトラベリングプレートが移動した位置で
は、各軸に加わる荷重は大幅に異なる。このため、上記
原点位置でサーボ系の調整しても、鎖線で示す位置で
は、当該サーボ系の調整値では振動が発生し、剛性が低
下していた。ここで、パラレルリンク機構の可動範囲内
の全ての位置、姿勢で振動の発生、剛性の低下が生じな
いような、小さなゲイン或いは大きなダンピング係数を
設定することも考えられる。しかし、この場合には、速
度が大幅に低下するので、パラレルリンク機構の特徴で
ある高速性を損なうことになる。

【０００５】また、該パラレルリンク機構においては、
上述したトラベリングプレート１１２を原点位置から大
幅に離れた位置へ移動させた際に、位置精度が低下して
いた。この原因を、本発明者は、トラベリングプレート
の位置及び姿勢によって特定の軸に大きな荷重が作用
し、ロッドに撓みが生じているためであると知見した。
ここで、最も大きな荷重が作用したときでも撓み量が許
容誤差内となるような高剛性のロッドを採用することも
考えられる。しかし、剛性を必要以上に高めるとロッド
の質量増加を招き、パラレルリンクの特徴である高速性
を損なうことになる。

【０００６】一方、シリアルリンクロボットにおいて
は、負荷の変動に応じて制御方法を変える技術が存在す
るが、シリアルリンクロボットでは各軸に作用する負荷
は他の軸の影響を受けない。このため、他の軸の影響を
受けるパラレルリンク機構に、上記シリアルリンクロボ
ットの技術を転用することは不可能である。

【０００７】請求項１、３、４、５、６の発明は、上述
した課題を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは、高速性を損なうことなく振動の発生
及び剛性の低下を防止できるパラレルリンク機構の制御
方法及び制御装置を提供することにある。

【０００８】請求項２の発明は、上述した課題を解決す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、高速性を損なうことなく位置決め精度の低下を防止
できるパラレルリンク機構の制御方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１は、外部に固定される基台と、工具ユニッ
トの装着されるトラベリングプレートと、前記基台と前
記トラベリングプレートとを連結する複数のアームと、
前記複数のアームを駆動する複数のアクチュエータと、
前記各アクチュエータを駆動する複数のサーボユニット
と、前記サーボユニットへ指令を与え前記アクチュエー
タを制御する制御装置と、を備えたパラレルリンク機構
の制御方法であって、各アーム毎に作用する荷重を指令
値に基づき求めるステップと、求めた荷重に応じて前記
各アームを駆動する前記サーボユニットの制御パラメー
タを変更するステップと、を備えることを技術的特徴と
する。

【００１０】また、請求項２では、外部に固定される基
台と、工具ユニットの装着されるトラベリングプレート
と、前記基台と前記トラベリングプレートとを連結する
複数のアームと、前記複数のアームを駆動する複数のア
クチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御装
置と、を備えたパラレルリンク機構の制御方法であっ
て、各アーム毎に作用する荷重を指令値に基づき求める
ステップと、求めた荷重に応じた前記アームの変形量を
求めるステップと、前記求めた各アームの変形量に応じ
て指令値を補正するステップと、を備えることを技術的
特徴とする。

【００１１】また、請求項３では、請求項１又は２にお
いて、前記アーム毎に作用する荷重を求めるステップで
は、指令値に基づき荷重を算出することを技術的特徴と
する。

【００１２】また、請求項４では、請求項１又は２にお
いて、前記アーム毎に作用する荷重を求めるステップで
は、指令値から予め設定されたマップを検索し、荷重を
求めることを技術的特徴とする。

【００１３】上記目的を達成するため、請求項５では、
外部に固定される基台と、工具ユニットの装着されるト
ラベリングプレートと、前記基台と前記トラベリングプ
レートとを連結する複数のアームと、前記複数のアーム
を駆動する複数のアクチュエータと、前記各アクチュエ
ータを制御する複数のサーボユニットと、から成るパラ
レルリンク機構の前記サーボユニットへ指令を与え前記
アクチュエータを制御する制御装置であって、各アーム
毎に作用する荷重を指令値に基づき求める荷重取得手段
と、求めた荷重に応じて前記各アームを駆動する前記サ
ーボユニットの比例ゲインを変更するパラメータ変更手
段と、を備えることを技術的特徴とする。

【００１４】また、請求項６では、請求項５パラレルリ
ンク機構の制御装置であって、更に、各アーム毎にばね
定数を指令値に基づき求めるばね定数取得手段を備え、
前記パラメータ変更手段が、求めたばね定数に応じて前
記各アームを駆動する前記サーボユニットのダンピング
係数を変更することを技術的特徴とする。

【００１５】請求項１の発明では、各アーム毎に作用す
る荷重を求め、荷重に応じて各アームを駆動する各サー
ボユニットの制御パラメータを変更するため、トラベリ
ングプレートの移動に伴う各アームの作用荷重の変動に
起因する制御性能の低下を防止できる。また、各アーム
の作用荷重の変動に応じて最適な制御パラメータを用い
ることができるので、高精度と高速性を両立することが
可能になる。

【００１６】請求項２の発明では、各アーム毎に作用す
る荷重を求め、求めた荷重に応じた前記アームの変形量
を求め、求めた各アームの変形量に応じて指令値を補正
するため、荷重の影響による位置決め精度の低下を防止
することができる。

【００１７】請求項３の発明では、指令値から各アーム
毎に作用する荷重を演算するため、きめ細かな制御が可
能となり、制御装置の記憶容量が少なくても制御を行う
ことができる。

【００１８】請求項４の発明では、予め設定されたマッ
プを検索して各アーム毎に作用する荷重を求めるため、
演算に要する時間を短縮できる。

【００１９】請求項５の発明では、各アーム毎に作用す
る荷重の変動に応じて、各アームを駆動するそれぞれの
サーボユニットの比例ゲインとして最適な値に設定でき
るので、高精度と高速性を両立することができる。

【００２０】請求項６の発明では、アーム毎に作用する
ばね定数（移動量に対する質量の変化量）を求め、求め
たばね定数に応じて各アームを駆動するそれぞれのサー
ボユニットのダンピング係数を変更する。即ち、アクチ
ュエータに作用する荷重の変動のみでなく、ばね定数を
加味することにより、アームの弾性をも考慮した最適な
制御が可能となる。このため、振動の発生を抑えなが
ら、動作速度を高めることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のパラレルリンク機
構の制御方法及び制御装置の実施形態について図を参照
して説明する。図１は第１実施形態のパラレルリンク機
構１０を適用した工作機械全体の構成を示した図であ
る。パラレルリンク機構１０は工作物Ｗを載置するテー
ブル５２を有した門型のフレーム５０の天井に支持柱５
１を介して取り付けられており、このパラレルリンク機
構１０に取り付けられた工具Ｔを所望の位置に移動して
工作物Ｗを加工するものである。

【００２２】次に、図２に基づきパラレルリンク機構１
０について詳細に説明をする。図２に示すようにパラレ
ルリンク機構１０は、主に、支持柱５１によって外部に
固定される基台１１と、ドリルやエンドミル等の工具Ｔ
を駆動する工具ユニットＵを載置するトラベリングプレ
ート１２と、基台１１および上記トラベリングプレート
１２を連結する６本のアーム１４とから構成されてい
る。

【００２３】基台１１は６角形状の部材であり、周囲に
３つの支持部１１ａが等間隔で設けられており、この支
持部１１ａにアーム１４が２本ずっ合計６本連結されて
いる。アーム１４はロッド１５およびガイド２０から構
成されており、６本とも同じ構成となっている。

【００２４】ガイド２０はベース２２、スライドテーブ
ル２６、ボールネジ２４およびモータ２５Ｕ、２５ｕ、
２５Ｖ、２５ｖ、２５Ｗ、２５ｗから構成されている。
該モータ２５Ｕ、２５ｕ、２５Ｖ、２５ｖ、２５Ｗ、２
５ｗには、それぞれモータ位置検出用エンコーダ３１
Ｕ、３１ｕ、３１Ｖ、３１ｖ、３１Ｗ、３１ｗが取り付
けられている。ベース２２は断面形状がコ型をした部材
であり、それぞれのベース２２は基台１１に対して所定
角度α（例えば４５度）傾斜して放射状に基台１１に固
定されている。このベース２２にはその長手方向にスラ
イドテーブル２６が摺動可能に支持されている。また、
ベース２２にはスライドテーブル２６の図略のナットと
螺合するボールネジ２４が回動可能に支持されており、
ベース２２に固定され上記ボールネジ２４に連結される
モータ２５Ｕ、２５ｕ、２５Ｖ、２５ｖ、２５Ｗ、２５
ｗ（駆動装置）を駆動することにより、ボールネジ２４
を回動し、結果としてスライドテーブル２６をベース２
２の長手方向に移動するようになっている。

【００２５】上述したスライドテーブル２６にはそれぞ
れロッド１５がボールジョイント１６（対偶）により連
結され、ボールジョイント１６を支点としてロッド１５
はスライドテーブル２６に対して３次元方向に揺動可能
となっている。また、各ロッド１５の他端はトラベリン
グプレート１２にボールジョイント１７（対偶）にて連
結され、ボールジョイント１７を支点としてロッド１５
はトラベリングプレート１２に対して３次元方向に揺動
可能となっている。

【００２６】トラベリングプレート１２は上記ロッド１
５の他端がボールジョイント１７により同一平面上に連
結されており、下部にはドリルやエンドミル等の工具Ｔ
を駆動する工具ユニットＵが取り付けられている。以上
の構成により、後述するの制御装置より動作指令を与え
ることによって、ガイド２０のモータ２５Ｕ、２５ｕ、
２５Ｖ、２５ｖ、２５Ｗ、２５ｗを個別に駆動して６本
のロッド１５をそれぞれ独立して揺動させる。すると、
この６本のロッド１５の揺動の組み合わせにより、トラ
ベリングプレート１２を６自由度制御（位置および姿勢
制御）することができる。つまり、各支持部１１ａに支
持された２本１組のアーム１４を同期して３組のアーム
１４を個別に駆動することによりトラベリングプレート
の位置を決定し、各支持部１１ａに固定された２本１組
のアーム１４のうちの各１本、即ち合計３本のアーム１
４を駆動することによりトラベリングプレート１２の姿
勢を決定することができるようになっている。そして、
トラベリングプレート１２に取り付けられた工具を所望
の位置および姿勢に移動し、工作物の加工を行うように
なっている。ここで、該トラベリングプレート１２及び
工具ユニットＵの重量は、約２００Ｋｇある。

【００２７】引き続き、図３を参照して制御装置７０の
構成について説明する。制御装置７０は、ＣＰＵ７１、
メモリ７２、インタフェイス７３、７４から構成されて
いる。メモリ７２には実加工処理を実行するためのプロ
グラムが記憶されている。インタフェイス７４には、後
述する加工データ等を入力するキーボード７６、加工デ
ータや現在のパラレルリンク機構１０の状態等を表示す
る画像表示装置（ＣＲＴ）７７、加工データを記憶する
外部記憶装置（例えばハードディスク）７３が接続され
ている。

【００２８】インタフェイス７３には、上述したサーボ
モータ２５Ｕ、２５ｕ、２５Ｖ、２５ｖ、２５Ｗ、２５
ｗを駆動するデジタルサーボユニット８１〜８６が接続
されている。各デジタルサーボユニット８１〜８６は、
ＣＰＵ７１からのサーボ調整指令に基づいて、サーボ値
を調整すると共に、ＣＰＵ７１からの指令値（目標値）
に基づいてサーボモータ２５Ｕ、２５ｕ、２５Ｖ、２５
ｖ、２５Ｗ、２５ｗをそれぞれ駆動し、各モータ位置検
出用エンコーダ３１Ｕ、３１ｕ、３１Ｖ、３１ｖ、３１
Ｗ、３１ｗからの出力によってフィードバック制御を行
う。そして、サーボモータ２５Ｕ、２５ｕ、２５Ｖ、２
５ｖ、２５Ｗ、２５ｗによって駆動されるそれぞれのス
ライドテーブル２６を所望の位置にそれぞれ移動するこ
とにより、結果として、６本のロッド１５を介して連結
されるトラベリングプレート１２を所望の位置及び姿勢
に制御するようになっている。

【００２９】このデジタルサーボユニット８１のサーボ
系の構成について、図４を参照して説明する。数値制御
装置７０からの位置指令値とエンコーダ３１Ｕからの現
在位置とが比較されて位置偏差が算出され、この位置偏
差は一方で微分器９３により微分され微分ゲインＫｄｅ
が掛けられると共に、他方で積分器９４により積分され
積分ゲインＫｉｎが掛けられる。また、位置指令は一方
でフィードフォワードループの微分器９１により微分さ
れ速度フィードフォワードゲインＫｖｆが掛けられると
共に、他方で微分器９２により２回微分され加速度フィ
ードフォワードゲインＫａｆが掛けられる。そして、こ
れらが全て加算され、９５で比例ゲインＫｐｒが掛けら
れて速度指令が得られる。この速度指令は、エンコーダ
３１Ｕからの現在位置が微分器９６で微分されダンピン
グ係数Ｋｄｕが掛けられて得られる現在速度と比較さ
れ、速度偏差が算出される。この速度偏差がアンプに入
力されてサーボモータが駆動される。ここで、後述する
ように、上記の比例ゲインＫｐｒ、ダンピング係数Ｋｄ
ｕが、ＣＰＵ７１からのサーボ調整指令に基づいて調整
されるように構成されている。

【００３０】ひき続き、第１実施形態に係るパラレルリ
ンク機構の制御装置による制御動作の概要について説明
する。図５は、パラレルリンク機構の各軸の負荷分担に
ついて示している。図中では便宜上２軸のみ示してい
る。パラレルリンクの制御装置では、図中で鎖線で示す
ようにトラベリングプレート１２が対称軸上（原点）に
位置する際には、アクチュエータＡ１、アクチュエータ
Ａ２へ均等に負荷が加わる。一方、実線で示すように偏
った位置にある場合、水平方向のつり合いからＦ１・co
s （６０°）＝Ｆ２・cos （３０°）であるので、Ｆ１
＞Ｆ２となって、アクチュエータＡ１とアクチュエータ
Ａ２とに分担される負荷（作用荷重）は異なってくる。

【００３１】一方、図中で実線で示す偏った位置にある
トラベリングプレート１２を移動させる際に、上述した
ように各アクチュエータＡ１、アクチュエータＡ２で分
担される負荷は異なっている。このため、移動量に対し
て分担される質量の変化量（以下“ばね定数”と呼ぶ）
は、各アクチュエータＡ１、アクチュエータＡ２で異な
っている。

【００３２】このため第１実施形態では、各６軸につい
て、トラベリングプレート１２の位置及び姿勢によって
変化する作用荷重とばね定数とを算出する。そして、こ
の作用荷重及びばね定数の変化に対応させて、図４を参
照して上述したサーボモータの制御系の比例ゲイン、ダ
ンピング係数を調整する。定性的には、作用荷重の増大
に対しては、比例ゲインを高めて発生する力を大きくす
る。また、ばね定数の増大に対しては、ダンピング係数
を高めて減衰力を大きくする。

【００３３】引き続き、制御装置７０によるパラレルリ
ンク機構１０の制御動作について、図８〜図１３のフロ
ーチャートを参照して説明する。ここでは、加工動作の
開始前に、上述した原点位置での作用荷重及びばね定数
を求める初期設定処理について図８を参照して説明す
る。まず、制御装置７０は、原点（直交座標系の指令
点）Ｐ0 を入力する（Ｓ１０２）。ここで、原点とは、
図２で示すパラレルリンク機構の中央位置を意味する。
次に、原点Ｐ0 を逆変換して出力座標系（アクチュエー
タ座標）の原点Ｑ0 を求める（Ｓ１０４）。

【００３４】当該逆変換について、当該処理のサブルー
チンを示す図１０を参照して説明する。先ず、直交座標
系の指令点（原点）Ｐ0 （Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ，Ａ0 ，Ｂ
0 ，Ｃ0 ）を入力する（Ｓ１５０）。次に、この直交座
標系で指定された指令点（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ，Ａ0 ，Ｂ
0 ，Ｃ0 ）を各デジタルサーボユニット８１，８２，８
３，８４，８５，８６に出力される出力座標系の指令値
（Ｕ0 ，ｕ0 ，Ｖ0 ，ｖ0 ，Ｗ0 ，ｗ0 ）に座標変換す
る（Ｓ１５２）。

【００３５】この逆変換について図６の説明図を参照し
て更に詳細に説明する。制御装置７０への指令は指令点
ＰN （ＸN ，ＹN ，ＺN ，ＡN ，ＢN ，ＣN ）の形で入
力される。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは直交座標系における位
置を表し、Ａ，Ｂ，ＣはＸ，Ｙ，Ｚ軸周りの回転を表し
ている。この直交座標系の指令値では、６軸のアーム１
５Ｕ〜１５ｗを駆動するサーボモータ２５Ｕ〜２５ｗを
制御できないため、各サーボモータを制御するための指
令値（出力座標系）へ変換する。これを逆変換と呼び、
また、出力座標系の指令値から直交座標系の指令値へ変
換することを順変換と呼ぶ。

【００３６】出力座標系では、図６中に示すように各ボ
ールネジ２４Ｕ，２４ｕ，２４Ｖ，２４ｖ，２４Ｗ，２
４ｗの端点（基台１１との交点）をそれぞれの原点Ｏ
Ｕ，Ｏｕ，ＯＶ，Ｏｖ，ＯＷ，Ｏｗとし、各ボールネジ
２４Ｕ，２４ｕ，２４Ｖ，２４ｖ，２４Ｗ，２４ｗの方
向をＵ軸、ｕ軸、Ｖ軸、ｖ軸、Ｗ軸、ｗ軸とした６軸か
ら構成され、（Ｕ，ｕ，Ｖ，ｖ，Ｗ，ｗ）と表記する。

【００３７】この直交座標系の指令値（Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ
0 ，Ａ0 ，Ｂ0 ，Ｃ0 ）から出力座標系の指令値（Ｕ0
，ｕ0 ，Ｖ0 ，ｖ0 ，Ｗ0 ，ｗ0 ）への変換について
Ｕ軸（アーム１５Ｕ）を例に挙げて説明する。ここで、
他の出力座標系（ｕ，Ｖ，ｖ，Ｗ，ｗ）への変換処理
は、それぞれ同様の演算により行われる。

【００３８】まず、所定の角度Ｋにて基台１１に固定さ
れているＵ軸（ボールネジ２４Ｕ）の直交座標系におけ
る直線の方程式を求める。次に、第１番目の指令点、こ
こでは、原点Ｐ0 （Ｘ0 ，Ｙ0 ，Ｚ0 ，Ａ0 ，Ｂ0 ，Ｃ
0 ）にトラベリングプレート１２が移動された場合のボ
ールジョイント１７Ｕの座標ＴＵを直交座標系にて算出
し、さらに、この座標ＴＵを中心とした半径Ｒ（ロッド
１５Ｕの長さＲ）の球の方程式を求める。そして、上記
求めた直線の方程式と球の方程式から交点を算出し、こ
の交点とＵ軸の原点ＯＵとの距離を求めて、この値を出
力座標系に変換された指令値Ｕ0 とする。

【００３９】以上の演算をｕ軸、Ｖ軸、ｖ軸、Ｗ軸、ｗ
軸についてそれぞれ同様に行い、出力座標系における指
令点、ここでは原点Ｑ0 （Ｕ0 ，ｕ0 ，Ｖ0 ，ｖ0 ，Ｗ
0 ，ｗ0 ）を得る。なお、上述した出力座標系への変換
は各ボールジョイント１６Ｕが各ボールネジ２４Ｕ上を
移動する図６のモデルについて説明されているため、実
際に行われる座標変換においては、ボールネジ２４Ｕか
らボールジョイント１６Ｕまでの距離を考慮して座標変
換を行う必要がある。

【００４０】図８の初期設定処理について説明を続け
る。上述したステップ１０４の逆変換処理に続き、原点
Ｐ0 における作用荷重Ｗ0を演算する（Ｓ１０６）。こ
の処理について、当該荷重演算処理のサブルーチンを示
す図１２を参照して説明する。

【００４１】まず、直交座標（ＸＹＺ座標）系の指令値
Ｐ0 と出力座標（アクチュエータ座標）系の指令値Ｑ0
とを入力する（Ｓ１７０）。そして、各ロッド１５Ｗ〜
１５ｕの位置・姿勢を演算する（Ｓ１７２）。次に、後
述するつりあいの方程式から、各ロッドにかかる力を演
算する（Ｓ１７４）。

【００４２】この６軸の作用荷重の算出について図７を
参照して説明する。図７は、トラベリングプレート１２
と各ロッドに加わる作用荷重とを示している。先ず、工
具先端の位置・姿勢が指令されると、上記逆変換によっ
て各ロッドの位置・傾きが計算できる。次に、各ロッド
に加わる力を求める。ここで、力の方向は、ロッドの位
置・傾きにより機構的に決定されるため、力の大きさの
みを以下の計算によって求める。

【００４３】先ず、６軸の各ロッドの方向ベクトルをそ
れぞれe1、e2、e3、e4、e5、e6とし、トラベリングプレ
ート１２の中心ＯＴからロッドの結合点（ボールジョイ
ント）Ｊ１〜Ｊ６へのベクトルをR1〜R6とし、力の大き
さをf1〜f6として、トラベリングプレート１２及び工具
ユニットＵに作用する重力をＦとし、トラベリングプレ
ート１２の中心ＯＴから工具先端へのベクトルをＲ0 と
して、つり合いの方程式（数１、数２）を立てる。な
お、加工中に工具に作用する加工負荷はＦに比して極め
て小さいので無視している。

【００４４】力の並進のつり合いから次の数１が表せ
る。

【数１】f1e1+f2e2+f3e3+f4e4+f5e5+d6e6=F

【００４５】他方、ＯＴ回りのモーメントのつり合いか
ら次の数２が表せる。

【数２】f1e1XR1+f2e2XR2+f3e3XR3+f4e4XR4+f5e5XR5+d6
e6XR6=FXＲO ここで、ＡX Ｂは、ＡとＢとの外積の計算を示してい
る。

【００４６】上記数１及び数２をＸ、Ｙ、Ｚ方向にそれ
ぞれ３式に分解することで、６個の未知数を含む６個の
方程式が立つ。この方程式から各ロッドに加わる力を算
出する。引き続き、算出した力をアクチュエータ方向に
換算（角度に応じた係数を掛ける）、即ち、算出した力
を各軸に係る荷重（作用荷重）に変換することで、作用
荷重を算出する（図１２に示すＳ１７６）。

【００４７】図８の初期設定処理について説明を続け
る。上述したステップ１０６の荷重の演算処理に続き、
原点Ｑ0 におけるばね定数Ｋ0 を演算する（Ｓ１０
８）。この処理について、当該ばね定数演算処理のサブ
ルーチンを示す図１３を参照して説明する。まず、演算
対象を第１軸に初期化する（Ｓ１８０）。次に、指令点
ＱN の第i番目のサーボモータの位置に微小移動量Δを
加算した仮想点Ｑ0 ＋Δi を演算する（Ｓ１８２）。

【００４８】そして、該仮想点（出力座標系の指令値）
Ｑ0 ＋Δi を順変換して直交座標系の指令値Ｐ0 ＋Δi
に変換する（Ｓ１８４）。この順変換処理について当該
処理のサブルーチンを示す図１１を参照して説明する。

【００４９】まず、各サーボモータの位置Ｑ0 ＋Δi
（Ｕ0 ＋Δi ，ｕ0 ＋Δi 、Ｖ0 ＋Δi 、ｖ0 ＋Δi 、
Ｗ0 ＋Δi 、ｗ0 ＋Δi ）を入力し（Ｓ１６０）、図１
６を参照して上述した逆変換の際と逆の処理を行い（Ｓ
１６２）、直交座標系の値Ｐ0＋Δi （Ｘ0 ＋Δi 、Ｙ0
＋Δi 、Ｚ0 ＋Δi 、Ａ0 ＋Δi 、Ｂ0 ＋Δi 、Ｃ0＋
Δi ）を出力する（Ｓ１６４）。

【００５０】次に、上述した作用荷重の計算を利用し、
仮想点Ｐ0 ＋Δi におけるアクチュエータ座標の作用荷
重を演算する（Ｓ１８６）。そして、該指令点Ｑ0 と仮
想点Ｑ0 ＋Δi との微小移動量からばね定数を演算する
（Ｓ１８８）。ここでは、指令点と仮想点とのアクチュ
エータ座標の変化量と、作用荷重の変化量との比を取る
ことで、即ち、座標変化（２点間の移動量）に対する作
用荷重の変化を求めることによってばね定数を算出す
る。

【００５１】そして、全ての軸について演算を終了した
かを判断し（Ｓ１９０）、終了していないときには（Ｓ
１９０がＹｅｓ）、ステップ１９２にて処理対象の軸を
インクリメントし（ここでは、第１軸から第２軸に変
え）、ステップ１８２に戻りばね定数の算出処理を続け
る。他方、全ての軸について演算を終了すると（Ｓ１９
０がＮｏ）、当該ばね定数演算処理を終了する。なお、
図１３に示すサブルーチンでは、指令点ＱN とこの指令
点に微小変位量を加算したＱN ＋Δi の２点間の移動量
に対する作用荷重の変位量を求めるようにしたが、指令
点ＱN に微小移動量を加算したＱN ＋Δi と指令点ＱN
から微小移動量を減算したＱN −Δi の２点間としても
よい。

【００５２】図８の初期設定処理について説明を続け
る。上述したステップ１０８のばね定数の演算処理に続
き、原点Ｑ0 に於ける作用荷重Ｗ0 及びばね定数Ｋ0 を
記憶して（Ｓ１１０）、当該初期設定処理を終了する。

【００５３】次に、第１実施形態のパラレルリンク機構
の制御装置７０による実際の金型加工処理について、図
９を参照して説明する。この処理においては、上記初期
設定処理により求められた原点Ｑ0 に於ける作用荷重Ｗ
0 及びばね定数Ｋ0 を用い、制御パラメータを補正しな
がら加工を行う。制御装置７０は、先ず、パラレルリン
ク機構１０による金型加工用のプログラムを入力する
（Ｓ１２０）。次に、指令点の番号を“１”に初期化し
（Ｓ１２２）、第Ｎ番目の指令点（ここでは、第１番
目）を入力する（Ｓ１２４）。引き続き、直交座標系の
指令点ＰN （ＸN 、ＹN 、ＺN 、ＡN 、ＢN 、ＣN ）を
アクチュエータ座標系ＱN （ＵN 、ｕN 、ＶN 、ｖN 、
ＷN 、ｗN ）へ図１０を参照して上述したように逆変換
する（Ｓ１２６）。そして、指令点ＰN における各軸の
作用荷重ＷN を図１２を参照して上述したように演算し
（Ｓ１２８）、また、指令点ＱN における各軸のばね定
数ＫN を図１３を参照して上述したように演算する（Ｓ
１３０）。

【００５４】その後、指令点ＰN における作用荷重ＷN
と上述した初期設定処理において記憶した原点Ｐ0 にお
ける作用荷重Ｗ0 との変動値（差分）を求める（Ｓ１３
２）。また、指令点ＰN におけるばね定数ＫN と初期設
定処理において記憶した原点Ｐ0 における作用荷重Ｋ0
との変動値（差分）を求める（Ｓ１３４）。次に、上記
ステップ１３２にて求めた作用荷重の変動値（ＷN −Ｗ
0 ）に適切な係数を掛けて該指令点ＰN に於ける最適な
比例ゲインＧN を求めると共に、求めたばね定数の変動
値（ＫN −Ｋ0 ）に適切な係数を掛けて最適なダンピン
グ係数ＤN を求める（Ｓ１３６）。即ち、上記原点にお
いて調整した比例ゲインＧ0 、ダンピング係数Ｄ0 （パ
ラメータの基準値）に対する変化量を加味した係数ａ、
ｂが予め求められており、次の数３，数４のように該パ
ラメータの基準値へ係数ａ、ｂ及び上記変動値を乗じ
て、比例ゲイン及びダンピング係数の最適値ＧN 、ＤN
を求める。

【数３】ＧN ＝Ｇ0 ×ａ（ＷN −Ｗ0 ）

【数４】ＤN ＝Ｄ0 ×ｂ（ＫN −Ｋ0 ）

【００５５】ここでは、計算により比例ゲイン及びダン
ピング係数の最適値ＧN 、ＤN を求めている。しかし、
この代わりに、予め作用荷重及びばね定数の変化量に対
する最適な比例ゲイン、ダンピング係数を実験的に求め
テーブルを作成しておいて、このテーブルから最適値を
読み出すことも可能である。

【００５６】そして、図３を参照して上述したデジタル
サーボユニット８１〜８６へ比例ゲイン及びばね定数の
最適値をサーボ調整指令として与え、図４を参照して上
述したサーボ系の比例ゲイン９５及びばね定数９６に対
して、最適な比例ゲインＧN、ダンピング係数ＤN を設
定する（Ｓ１３８）。その後、アクチュエータ座標の指
令点ＱN を各デジタルサーボユニット８１〜８６へ出力
し、サーボモータを駆動してパラレルリンク機構１０を
指令点ＰN へ移動させる（Ｓ１４０）。その後、指令値
（指令点）ＰN が最後かを判断し（Ｓ１４２）、指令値
ＰN が最後でない限り（Ｓ１４２がＮｏ）、ステップ１
４４へ移行し、指令値を１インクリメントしてステップ
１２４に戻り処理を続ける。他方、指令値ＰN が最後の
場合には（Ｓ１４２がＹｅｓ）、処理を終了する。

【００５７】この第１実施形態のパラレルリンク機構の
制御方法及び制御装置においては、各アーム毎に作用す
る荷重を求め、荷重に応じて各アームを駆動する各サー
ボユニットの制御パラメータを変更するため、トラベリ
ングプレートの移動に伴う各アームの作用荷重の変動に
起因する制御性能の低下を防止できる。即ち、各アーム
毎に作用する荷重の変動に応じて、各アームを駆動する
それぞれのサーボユニットの比例ゲインとして最適な値
に設定できるので、高精度と高速性を両立することがで
きる。更に、アーム毎に作用するばね定数（移動量に対
する質量の変化量）を求め、求めたばね定数に応じて各
アームを駆動するそれぞれのサーボユニットのダンピン
グ係数を変更する。即ち、アクチュエータに作用する荷
重の変動のみでなく、ばね定数を加味することにより、
アームの弾性をも考慮する最適な制御が可能となる。こ
のため、振動の発生を抑えながら、動作速度を高めるこ
とができる。特に、サーボ量を設定した原点位置から、
隔たった位置へ移動する際にも、発振を生じさせること
なく高速に送ることができる。

【００５８】更に、第１実施形態のパラレルリンク機構
の制御方法及び制御装置おいては、指令値から各アーム
毎に作用荷重を演算によって求めているため、きめ細か
な制御が可能となり、メモリ７２の記憶容量が少なくて
も制御を行うことができる。

【００５９】引き続き、本発明の第２実施形態に係るパ
ラレルリンク機構の制御方法及び制御装置について、図
１４〜図１６を参照して説明する。この第２実施形態の
パラレルリンク機構の機械的構成は、図２を参照して上
述した第１実施形態と同様である。但し、第１実施形態
においては、制御装置７０が指令値（指令点）から各ア
ーム毎に作用荷重を演算したのに対して、第２実施形態
では、予めパラレルリンク機構の各位置及び姿勢に於け
る制御パラメータを値をテーブル（マップ）として保持
しておき、該テーブルを検索することで制御パラメータ
を求めれるようにする。即ち、図１６に示すようにパラ
レルリンク機構１０にて送り得る工具Ｔの先端位置を６
×６×６のブロックに分割し、各ブロック毎に最適な制
御パラメータを求めテーブルを作成してある。

【００６０】この第２実施形態のパラレルリンク機構の
制御方法及び制御装置におけるテーブルの作成処理につ
いて、図１５を参照して説明する。制御装置７０は、先
ず、マップ測定用の走査プログラムを入力する（Ｓ２３
０）。このマップ測定用の走査プログラムは、図１６に
示した６×６×６のブロックのそれぞれへの移動指令
と、各ブロックでの適当な数の姿勢変更指令からなる。
次に、指令点の番号を“１”に初期化し（Ｓ２３２）、
第Ｎ番目の指令点｛ここでは、第１番目、例えば、図１
６中のブロック（ｌ１、ｍ１、ｎ１）中の指令点｝を入
力する（Ｓ２３４）。次に、直交座標系の指令点ＰN
（ＸN 、ＹN 、ＺN 、ＡN 、ＢN 、ＣN ）をアクチュエ
ータ座標系ＱN （ＵN 、ｕN 、ＶN 、ｖN、ＷN 、ｗN
）に図１０を参照して上述したしたように逆変換する
（Ｓ２３６）。そして、指令点ＰN における各軸の作用
荷重ＷN を図１２を参照して上述したようにも演算し
（Ｓ２３８）、また、指令点ＱN における各軸のばね定
数ＫN を図１３を参照して上述したように演算する（Ｓ
２４０）。

【００６１】その後、指令点ＰN における作用荷重ＷN
と第１実施形態と同様に行った初期設定において記憶し
た原点Ｐ0 における作用荷重Ｗ0 との変動値（差分）を
求める（Ｓ２４２）。また、指令点ＰN におけるばね定
数ＫN と原点Ｐ0 におけるばね定数Ｋ0 との変動値（差
分）を求める（Ｓ２４４）。次に、求めた作用荷重の変
動値（ＷN −Ｗ0 ）に適切な係数を掛けて該指令点ＰN
に於ける最適な比例ゲインＧN を求めると共に、求めた
ばね定数の変動値（ＫN −Ｋ0 ）に適切な係数を掛けて
該指令点ＰN に於ける最適なダンピング係数ＤN を求め
る（Ｓ２４６）。ここでは、更に、最適な速度フィード
フォアードゲイン、加速度フィードフォアードゲイン、
微分ゲイン及び積分ゲインの値を求める。そして、当該
指定点ＰN の位置（ブロック（ｌ１、ｍ１、ｎ１））及
び当該姿勢における最適な比例ゲインＧN 、ダンピング
係数ＤN 、速度フィードフォアードゲイン、加速度フィ
ードフォアードゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインを記
憶、即ち、当該指定点ＰNの位置（ブロック（ｌ１、ｍ
１、ｎ１））及び当該姿勢に対応するマップの値を保持
する（Ｓ２４８）。その後、指令値（指令点）ＰN が最
後かを判断し（Ｓ２５０）、指令値ＰN が最後でない限
り（Ｓ２５０がＮｏ）、ステップ２５２へ移行し、指令
値を１インクリメントしてステップ２３４に戻り処理を
続ける。他方、指令値ＰN が最後の場合には（Ｓ２５０
がＹｅｓ）、処理を終了する。

【００６２】次に、上述した処理により作成したマップ
を用いる第２実施形態のパラレルリンク機構の制御装置
７０による実際の金型加工処理について、図１４を参照
して説明する。制御装置７０は、先ず、パラレルリンク
機構１０による金型加工用のプログラムを入力する（Ｓ
２１０）。次に、指令点の番号を“１”に初期化し（Ｓ
２１２）、第Ｎ番目の指令点（ここでは、第１番目）を
入力する（Ｓ２１４）。そして、直交座標系の指令点Ｐ
N に対応する最適な比例ゲインＧN 、ダンピング係数Ｄ
N 、速度フィードフォアードゲイン、加速度フィードフ
ォアードゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインをマップを
検索することにより読み込む（Ｓ２１６）。例えば、指
令点ＰN が、図１６を参照して上述したブロック（ｌ
１、ｍ１、ｎ１）で当該姿勢に相当するなら、当該位置
・姿勢にて求められた比例ゲインＧN 、ダンピング係数
ＤN 、速度フィードフォアードゲイン、加速度フィード
フォアードゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインを読み込
む。その後、各デジタルサーボユニット８１〜８６へ比
例ゲイン、ダンピング係数、速度フィードフォアードゲ
イン、加速度フィードフォアードゲイン、微分ゲイン及
び積分ゲインの値をサーボ調整指令として与え、図４を
参照して上述したサーボ系の比例ゲイン９５、ダンピン
グ係数９６、速度フィードフォアードゲイン９１、加速
度フィードフォアードゲイン９２、微分ゲイン９３及び
積分ゲイン９４の値を調整する（Ｓ２１８）。その後、
直交座標系の指令点ＰN （ＸN 、ＹN 、ＺN 、ＡN 、Ｂ
N 、ＣN ）をアクチュエータ座標系ＱN （ＵN 、ｕN 、
ＶN 、ｖN 、ＷN 、ｗN ）へ逆変換し（Ｓ２２０）、ア
クチュエータ座標の指令点ＱN を各デジタルサーボユニ
ット８１〜８６へ出力し、サーボモータを駆動してパラ
レルリンク機構１０を指令点ＰN へ移動させる。その
後、指令値（指令点）ＰN が最後かを判断し（Ｓ２２
４）、指令値ＰN が最後でない限り（Ｓ２２４がＮ
ｏ）、ステップ２２６へ移行し、指令値を１インクリメ
ントしてステップ２１４に戻り処理を続ける。他方、指
令値ＰN が最後の場合には（Ｓ２２４がＹｅｓ）、処理
を終了する。ここで、テーブルの作成時においては、走
査プログラムの位置指令は図１６に示した各ブロックの
中心位置とし、実際の加工処理においては、移動指令が
当該ブロック内であるときは全て、ブロックの中心で求
めた制御パラメータを用いるようにすることもできる
し、走査プログラムの位置指令を図１６に示した各ブロ
ックの頂点、すなわち格子点とし、実際の加工処理にお
いては、移動指令が２つ（あるいはそれ以上）格子点の
間の位置であるときは、その２つ（あるいはそれ以上）
の格子点で求めた各制御パラメータの値を補間して求め
るようにすることもできる。

【００６３】この第２実施形態のパラレルリンク機構の
制御方法及び制御装置においては、第１実施形態の効果
に加えて、予め設定されたマップを検索して各アーム毎
の制御パラメータを求めるため、演算に要する時間を短
縮することができる。また、演算を行わないため、多く
の制御パラメータ（比例ゲイン、ダンピング係数、速度
フィードフォアードゲイン、加速度フィードフォアード
ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲイン）を調整することが
可能となる。

【００６４】引き続き、本発明の第３実施形態に係るパ
ラレルリンク機構の制御方法及び制御装置について図１
７を参照して説明する。上述した第１、第２実施形態に
おいては、作用荷重に基づき制御パラメータを補正し
た。これに対して、第３実施形態では、作用荷重に基づ
き指令点を補正する。即ち、図５を参照して上述したよ
うに、パラレルリンク機構１０のロッド１５は、作用荷
重により撓み、この撓みによって指令点の位置精度が低
下する。このため、第３実施形態のパラレルリンク機構
の制御装置は、該撓み（変形）による位置ずれを見越し
て指令点を補正する。

【００６５】この第３実施形態の制御装置による実際の
金型加工処理について、図１７を参照して説明する。制
御装置７０は、先ず、パラレルリンク機構１０による金
型加工用のプログラムを入力し、指令点の番号を“１”
に初期化し（Ｓ３１０）、第Ｎ番目の指令点（ここで
は、第１番目）を入力する（Ｓ３１２）。次に、直交座
標系の指令点ＰN （ＸN 、ＹN 、ＺN 、ＡN 、ＢN 、Ｃ
N ）をアクチュエータ座標系ＱN （ＵN、ｕN 、ＶN 、
ｖN 、ＷN 、ｗN ）へ逆変換する（Ｓ３１４）。そし
て、指令点ＰN における各軸の作用荷重ＷN を演算する
（Ｓ３１６）。

【００６６】その後、作用荷重ＷN とアームの剛性（ロ
ッド等の材質、太さ等により決定される）とから、各ア
ームの撓み量（誤差）δ1-6 を演算する（Ｓ３１８）。
そして、指令点ＱN を各アームの撓み量δ1-6 を加味し
て順変換して実際の位置・姿勢ＰN+δ、即ち、上記指令
点ＰN に基づきパラレルリンク機構を駆動した際の工具
位置及び姿勢を演算する（Ｓ３２０）。ここで、図６を
参照して上述したように順変換する際には、基台１１に
固定されるボールネジ１４の所定角度Ｋやロッド１５の
長さＲの他、基台１１に対するボールネジ１４の取付位
置によるオフセット値、トラベリングプレート１２に対
するロッド１５の取付位置によるオフセット値等を補正
するための補正量として機構パラメータが設定されてお
り、この機構パラメータを、撓み量δ1-6 で補正した状
態で順変換を行う。例えば、撓み量δ1-6 がロッド１５
の伸びのみである場合、順変換処理に用いる上記機構パ
ラメータ中のロッドの長さＲに該伸び（撓み量δ1-6 ）
を加算した値を用いて順変換処理を行うことで、実際の
位置・姿勢を求める。

【００６７】そして、指令点ＰN と実際の位置・姿勢Ｐ
N+δとの差（位置指令誤差）から補正指令点Ｐ’N を演
算する（Ｓ３２２）。ここでは、位置指令誤差（ΔＸ、
ΔＹ、ΔＺ、ΔＡ、ΔＢ、ΔＣ）を次の数５から求め
る。

【数５】（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、ΔＡ、ΔＢ、ΔＣ）＝Ｐ
N （ＸN 、ＹN 、ＺN 、ＡN 、ＢN 、ＣN ）−ＰN+δ
（ＸN+δ、ＹN+δ、ＺN+δ、ＡN+δ、ＢN+δ、ＣN+δ）

【００６８】そして、次の数６から補正指令点Ｐ’N+δ
を求める。

【数６】Ｐ’＝（ＸN ＋ΔＸ、ＹN ＋ΔＹ、ＺN ＋Δ
Ｚ、ＡN ＋ΔＡ、ＢN ＋ΔＢ、ＣN ＋ΔＣ）

【００６９】引き続き、直交座標系の補正指令点Ｐ’N
の逆変換処理を行い、アクチュエータ座標の補正指令点
Ｑ’N を算出する（Ｓ３２４）。そして、算出したアク
チュエータ座標の補正指令点Ｑ’N を各デジタルサーボ
ユニット８１〜８６へ出力し、サーボモータを駆動して
パラレルリンク機構１０を補正指令点Ｐ’N へ移動させ
る。その後、指令値（指令点）Ｐ’N が最後かを判断し
（Ｓ３２８）、指令値Ｐ’N が最後でない限り（Ｓ３２
８がＮｏ）、ステップ３３０へ移行し、指令値を１イン
クリメントしてステップ３１２に戻り加工処理を続け
る。他方、指令値ＰN が最後の場合には（Ｓ３２８がＹ
ｅｓ）、処理を終了する。

【００７０】この第３実施形態のパラレルリンク機構の
制御方法及び制御装置においては、、パラレルリンクの
自重に起因する位置・姿勢の誤差を補正することができ
るため、荷重の影響による位置決め精度の低下を防止す
ることが可能となる。

【００７１】引き続き、本発明の第４実施形態に係るパ
ラレルリンク機構の制御方法及び制御装置について説明
する。この第４実施形態のパラレルリンク機構での制御
は、上述した第３実施形態と同様である。但し、第３実
施形態においては、制御装置７０が指令値（指令点）か
ら各アーム毎に変形量を演算したのに対して、第４実施
形態では、予め、パラレルリンク機構の各位置及び姿勢
に於ける変形量を値をテーブル（マップ）として保持し
ておき、該テーブルを検索することで変形量を求める。
即ち、図１６を参照して上述した第２実施形態と同様
に、パラレルリンク機構１０にて送り得る工具Ｔの先端
位置を６×６×６のブロックに分割し、各ブロック毎に
変形量をテーブルとして作成してある。

【００７２】このマップを用いる第４実施形態のパラレ
ルリンク機構の制御装置７０による実際の金型加工処理
について、図１８を参照して説明する。制御装置７０
は、先ず、パラレルリンク機構１０による金型加工用の
プログラムを入力し、指令点の番号を“１”に初期化し
（Ｓ４１０）、第Ｎ番目の指令点（ここでは、第１番
目）を入力する（Ｓ４１２）。次に、直交座標系の指令
点ＰN に対応する各アームの変形量δN を上記マップか
ら読み込む（Ｓ４１４）。以降のステップ４１６〜４３
０の処理は、図１７を参照して上述した第３実施形態の
ステップ３１６〜３３０の処理と同様であるため、説明
を省略する。

【００７３】この第４実施形態のパラレルリンク機構の
制御方法及び制御装置においては、第３実施形態の効果
に加えて、予め設定されたマップを検索して各アーム毎
の変形量を求めるため、演算に要する時間を短縮するこ
とができる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１の発明では、各アーム毎に作用
する荷重を求め、荷重に応じて各アームを駆動する各サ
ーボユニットの制御パラメータを変更するため、トラベ
リングプレートの移動に伴う各アームの作用荷重の変動
に起因する制御性能の低下を防止できる。また、各アー
ムの作用荷重の変動に応じて最適な制御パラメータを用
いることができるので、高精度と高速性を両立すること
が可能になる。

【００７５】請求項２の発明では、各アーム毎に作用す
る荷重を求め、求めた荷重に応じた上記アームの変形量
を求め、求めた各アームの変形量に応じて指令値を補正
するため、荷重の影響による位置決め精度の低下を防止
することができる。

【００７６】請求項３の発明では、指令値から各アーム
毎に作用する荷重を演算するため、きめ細かな制御が可
能となり、制御装置の記憶容量が少なくても制御を行う
ことができる。

【００７７】請求項４の発明では、予め設定されたマッ
プを検索して各アーム毎に作用する荷重を求めるため、
演算に要する時間を短縮できる。

【００７８】請求項５の発明では、各アーム毎に作用す
る荷重の変動に応じて、各アームを駆動するそれぞれの
サーボユニットの比例ゲインとして最適な値に設定でき
るので、高精度と高速性を両立することができる。

【００７９】請求項６の発明では、アクチュエータに作
用する荷重の変動のみでなく、ばね定数を加味すること
により、アームの弾性をも考慮する最適な制御が可能と
なる。このため、振動の発生を抑えながら、動作速度を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置により制
御されるパラレルリンク機構の機械的構成を示す斜視図
である。

【図２】図１に示すパラレルリンク機構の機械的構成を
示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図４】図３に示すデジタルサーボユニットの制御系を
示すブロック図である。

【図５】パラレルリンク機構の各軸の負荷分担について
示す説明図である。

【図６】パラレルリンク機構の逆変換処理を示す説明図
である。

【図７】トラベリングプレートと各ロッドに加わる作用
荷重を示す説明図である。

【図８】第１実施形態の制御装置の初期設定処理を示す
フローチャートである。

【図９】第１実施形態の制御装置の主処理を示すフロー
チャートである。

【図１０】逆変換処理のサブルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図１１】順変換処理のサブルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図１２】荷重演算処理のサブルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図１３】ばね定数演算処理のサブルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図１４】第２実施形態の制御装置の主処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１５】第２実施形態の制御装置のマップ作成処理を
示すフローチャートである。

【図１６】第２実施形態のパラレルリンク機構の説明図
である。

【図１７】第３実施形態の制御装置の主処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１８】第４実施形態の制御装置の主処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１９】従来技術に係るパラレルリンク機構を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０ パラレルリンク機構 １４ アーム １５ ロッド ２０ ガイド ２５Ｕ〜２５ｗ サーボモータ ３１Ｕ〜３１ｗ モータ位置検出用エンコーダ ７０ 制御装置 ７２ メモリ ７３ 外部記憶装置 ７４ ＣＰＵ ７６ 入力装置 ７７ ＣＲＴ ８１Ｕ〜８１ｕ デジタルサーボユニット（サーボユニ
ット） Ｔ 工具 Ｕ 工具ユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部に固定される基台と、工具ユニット
   の装着されるトラベリングプレートと、前記基台と前記
   トラベリングプレートとを連結する複数のアームと、前
   記複数のアームを駆動する複数のアクチュエータと、前
   記各アクチュエータを駆動する複数のサーボユニット
   と、前記サーボユニットへ指令を与え前記アクチュエー
   タを制御する制御装置と、を備えたパラレルリンク機構
   の制御方法であって、 各アーム毎に作用する荷重を指令値に基づき求めるステ
   ップと、 求めた荷重に応じて前記各アームを駆動する前記サーボ
   ユニットの制御パラメータを変更するステップと、を備
   えることを特徴とするパラレルリンク機構の制御方法。
2. 【請求項２】 外部に固定される基台と、工具ユニット
   の装着されるトラベリングプレートと、前記基台と前記
   トラベリングプレートとを連結する複数のアームと、前
   記複数のアームを駆動する複数のアクチュエータと、前
   記アクチュエータを制御する制御装置と、を備えたパラ
   レルリンク機構の制御方法であって、 各アーム毎に作用する荷重を指令値に基づき求めるステ
   ップと、 求めた荷重に応じた前記アームの変形量を求めるステッ
   プと、 前記求めた各アームの変形量に応じて指令値を補正する
   ステップと、を備えることを特徴とするパラレルリンク
   機構の制御方法。
3. 【請求項３】 前記アーム毎に作用する荷重を求めるス
   テップでは、指令値に基づき荷重を算出することを特徴
   とする請求項１又は２に記載のパラレルリンク機構の制
   御方法。
4. 【請求項４】 前記アーム毎に作用する荷重を求めるス
   テップでは、指令値から予め設定されたマップを検索
   し、荷重を求めることを特徴とする請求項１又は２に記
   載のパラレルリンク機構の制御方法。
5. 【請求項５】 外部に固定される基台と、工具ユニット
   の装着されるトラベリングプレートと、前記基台と前記
   トラベリングプレートとを連結する複数のアームと、前
   記複数のアームを駆動する複数のアクチュエータと、前
   記各アクチュエータを制御する複数のサーボユニット
   と、から成るパラレルリンク機構の前記サーボユニット
   へ指令を与え前記アクチュエータを制御する制御装置で
   あって、 各アーム毎に作用する荷重を指令値に基づき求める荷重
   取得手段と、 求めた荷重に応じて前記各アームを駆動する前記サーボ
   ユニットの比例ゲインを変更するパラメータ変更手段
   と、を備えることを特徴とするパラレルリンク機構の制
   御装置。
6. 【請求項６】 請求項５のパラレルリンク機構の制御装
   置であって、更に、 各アーム毎にばね定数を指令値に基づき求めるばね定数
   取得手段を備え、 前記パラメータ変更手段が、求めたばね定数に応じて前
   記各アームを駆動する前記サーボユニットのダンピング
   係数を変更することを特徴とするパラレルリンク機構の
   制御装置。