專利名稱：并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床(/《，^/ 力二義厶機(jī)械)的控制方法 及可以執(zhí)行該方法的控制裝置，可以利用由致動器驅(qū)動的多個支柱，使 通過接頭與這些支柱連接的末端執(zhí)行器移動。
背景技術(shù)：
作為以往的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，已公知有下述專利文獻(xiàn)1記 載的方法。在該方法中，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床中，以求出加工時的切削阻力 為目的，除了由致動器主動驅(qū)動的主動軸的輸送阻力的影響外，還把在 未由致動器主動驅(qū)動的從動軸上產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)阻力和慣性項及重力項作為 參數(shù)，將干擾模型化，使用干擾觀測器同定各參數(shù)，由此提高加工精度。 在此，該方法不將全部從動軸作為對象，只對一部分進(jìn)行模型化。專利文獻(xiàn)1日本特開2006 — 11752號公報并且，作為以往的作業(yè)機(jī)床的控制裝置，已公知有下述專利文獻(xiàn)2 記載的裝置。該裝置不進(jìn)行注重于并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制，而進(jìn)行使用一 般作業(yè)機(jī)床的致動器的負(fù)荷來診斷的控制。在該控制中，在作業(yè)機(jī)床正 常時，關(guān)于致動器的負(fù)荷可以預(yù)先獲得正常時的測定數(shù)據(jù)，通過比較該 正常時的測定數(shù)據(jù)和診斷時的測定數(shù)據(jù)來進(jìn)行診斷。專利文獻(xiàn)2日本特開平5—2857S8號公報在專利文獻(xiàn)1那樣的現(xiàn)有方法中，除了主動軸的輸送阻力外，還考 慮了從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力，從這一點講在某種程度上精度提高了，但是由 于沒有考慮未成為對象的從動軸的影響，所以根據(jù)條件，誤差相應(yīng)增大。 而且在前述現(xiàn)有方法中，利用與前述主要因素的組合來同定旋轉(zhuǎn)阻力， 因此來自前述主要因素的影響和從動軸的影響混合在一起，誤差根據(jù)條 件而增大，即使想要進(jìn)行使用了從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力的實測值的補(bǔ)償，由于產(chǎn)生與前述主要因素的干涉，所以也有可能不能獲得高精度的補(bǔ)償。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明第一方面、第五方面所述發(fā)明的課題是提供一種并聯(lián) 機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法、控制裝置，可以將全部從動軸選擇為考慮對象， 通過構(gòu)建獨立于慣性和重力等影響之外的模型，進(jìn)行只單純地抽取旋轉(zhuǎn) 阻力的影響的補(bǔ)償，由此可以更加高精度地確定末端執(zhí)行器的位置和姿 態(tài)。并且，本發(fā)明第九方面、第十方面所述發(fā)明的課題是提供一種并聯(lián) 機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法、控制裝置，可以去除因旋轉(zhuǎn)阻力造成的機(jī)構(gòu)要素 的變形誤差的影響，提高機(jī)構(gòu)參數(shù)的推測精度。另一方面，即使將專利文獻(xiàn)2那樣的現(xiàn)有裝置簡單地應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床，在現(xiàn)有裝置中也只能在預(yù)先獲取的正常時測定數(shù)據(jù)的測定條件 下進(jìn)行診斷，因此診斷時的測定條件受并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的狀態(tài)的限制，而 且在該測定條件與正常時測定數(shù)據(jù)的測定條件不同的情況下，難以進(jìn)行 正確診斷，在進(jìn)行把指定的支柱或接頭作為對象的具體診斷時，未明確 獲得哪種測定條件下的正常時測定數(shù)據(jù)都可以，也難以實施針對指定支 柱或接頭的正確診斷。并且，即使能夠比較正常時的數(shù)據(jù)來進(jìn)行正常/異 常的判別，也難以指定產(chǎn)生了異常的支柱或接頭。并且，在診斷并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床時，從指定異常部位的觀點考慮，需要 控制裝置掌握各接頭的旋轉(zhuǎn)阻力的增大，但為了獲得接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值， 只能在將接頭分解后實測。因此，本發(fā)明第十一、十二方面、第十六、十七方面所述發(fā)明的課 題是提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法、控制裝置，可以容易且高精度 地獲取各接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。并且，本發(fā)明第十五方面、第二十方面所述發(fā)明的課題是提供一種 并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的診斷控制方法、診斷控制裝置，通過在診斷時使用所得 到的旋轉(zhuǎn)阻力值，可以更加準(zhǔn)確地指定異常部位。為了解決上述課題，本發(fā)明第一方面提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的致動器；通過第2萬向接頭與各 支柱連接的末端執(zhí)行器；提供致動器指令值并控制各致動器的控制單元; 和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲第1萬向接頭和/ 或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特征在于，該控制方法包括第1步 驟，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的預(yù)定的機(jī)構(gòu)參數(shù)，求出針對末端執(zhí)行器的位置 指令值和姿態(tài)指令值的各致動器指令值；第2步驟，從旋轉(zhuǎn)阻力值存儲 單元獲取第l萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值；第3步驟，使 用旋轉(zhuǎn)阻力值計算作用于各第2萬向接頭的力和力矩；第4步驟，根據(jù) 作用于各第2萬向接頭的力和力矩，求出作用于末端執(zhí)行器的合力和合 力矩；第5步驟，使用作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩計算機(jī)構(gòu)的彈 性變形量，使用該值計算致動器指令值的補(bǔ)償量；以及第6步驟，對于 在第1步驟求出的致動器指令值，加算在第5步驟求出的補(bǔ)償量以進(jìn)行 更新。本發(fā)明第二方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種以少 的計算量進(jìn)行高精度的有效補(bǔ)償?shù)目刂品椒ǖ恼n題，其特征在于，在第3 步驟中，將由支柱、第1萬向接頭、第2萬向接頭構(gòu)成的連桿視為分別 獨立的串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，計算通過各個串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻 力作用于支柱與末端執(zhí)行器的連接部的力和力矩。本發(fā)明第三方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種在第 1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時也進(jìn)行高精度補(bǔ)償?shù)目刂品椒ǖ恼n題， 其特征在于，在第3步驟中，利用線性函數(shù)使第1萬向接頭或第2萬向 接頭反轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)阻力值的變化近似。本發(fā)明第四方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種在第 l萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時也以更少的計算量有效進(jìn)行高精度補(bǔ)償 的控制方法的課題，其特征在于，在第3步驟中，對在第1萬向接頭或 第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)阻力值進(jìn)行移動平均處理。為了解決上述課題，本發(fā)明第五方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu) 機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的致動器；通過第2萬向 接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；提供致動器指令值并控制各致動器的 控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲第1 萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特征在于，所述控制裝置 具有致動器指令值計算單元，其根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的預(yù)定的機(jī)構(gòu)參數(shù)， 求出針對末端執(zhí)行器的位置指令值和姿態(tài)指令值的各致動器指令值；合 力運算單元，其使用從旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元獲取的旋轉(zhuǎn)阻力值計算作用 于各第2萬向接頭的力和力矩，根據(jù)作用于各第2萬向接頭的力和力矩， 求出作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩；補(bǔ)償量運算單元，其使用作用 于末端執(zhí)行器的合力和合力矩來計算機(jī)構(gòu)的彈性變形量，使用該值計算 致動器指令值的補(bǔ)償量；以及所述控制單元，其對于通過致動器指令值 計算單元求出的致動器指令值，加算通過補(bǔ)償量運算單元求出的補(bǔ)償量以進(jìn)行更新。本發(fā)明第六方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種以少 的計算量進(jìn)行高精度的有效補(bǔ)償?shù)目刂蒲b置的課題，其特征在于，合力 運算單元將由支柱、第1萬向接頭、第2萬向接頭構(gòu)成的連桿視為分別 獨立的串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，計算通過各個串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻 力作用于支柱與末端執(zhí)行器的連接部的力和力矩。本發(fā)明第七方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種在第 1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時也進(jìn)行高精度補(bǔ)償?shù)目刂品椒ǖ恼n題， 其特征在于，合力運算單元利用線性函數(shù)使第1萬向接頭或第2萬向接 頭反轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)阻力值的變化近似。本發(fā)明第八方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了解決提供一種在第 1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時也以更少的計算量有效進(jìn)行高精度補(bǔ)償 的控制方法的課題，其特征在于，合力運算單元對在第1萬向接頭或第2 萬向接頭反轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)阻力值進(jìn)行移動平均處理。為了解決上述課題，本發(fā)明第九方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu) 機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有通過第2萬向接頭與支柱連 接的末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供致動器指令值并控制各致動器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲 第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，所述控制方法在將末端 執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時，進(jìn)行位置和/或姿態(tài)的測定或者距固定 點的距離測定，以該測定值為基礎(chǔ)，推測并校準(zhǔn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的機(jī)構(gòu)參 數(shù)，其特征在于，在利用控制單元推測計算機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第1萬 向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差。為了解決上述課題，本發(fā)明第十方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu) 機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有通過第2萬向接頭與支柱連 接的末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供致動器指令值并控制各致動 器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲 第l萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特征在于，控制單元 在將末端執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時，進(jìn)行位置和/或姿態(tài)的測定或 者距固定點的距離測定，以該測定值為基礎(chǔ)，推測并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的機(jī)構(gòu) 參數(shù)，由此進(jìn)行校準(zhǔn)，在推測計算該校準(zhǔn)涉及的機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第l 萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差。為了解決上述課題，本發(fā)明第十一方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī) 構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；分別 通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動器； 分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；和檢測各致動器的 負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，其特征在于，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷，推測 第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。為了解決上述課題，本發(fā)明第十二方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī) 構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；分別 通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動器； 分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；和檢測各致動器的 負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，其特征在于，關(guān)于通過第l萬向接頭和/或第2萬向 接頭的旋轉(zhuǎn)阻力作用于末端執(zhí)行器的內(nèi)力，將包括各第1萬向接頭、對 應(yīng)的支柱和對應(yīng)的第2萬向接頭的各個腳軸系統(tǒng)，視為串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)， 由此使用各個腳軸系統(tǒng)涉及的雅可比矩陣以及第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量表示的算式，與根據(jù)并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)關(guān)系 使用并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣以及各致動器的負(fù)荷向量表示的算式相 等，據(jù)此，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷構(gòu)成的負(fù)荷向量，求出第1萬 向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量，由此推測作為該旋轉(zhuǎn)阻力向量的構(gòu)成要素的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。為了解決上述課題，本發(fā)明第十三方面所述的發(fā)明提供一種上述補(bǔ) 償涉及的控制方法，使用上述推測涉及的旋轉(zhuǎn)阻力值。本發(fā)明第十四方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了實現(xiàn)與并聯(lián)機(jī)構(gòu) 機(jī)床的狀態(tài)對應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)的自動更新，其特征在于，控制單元對旋轉(zhuǎn) 阻力值存儲單元中的推測的旋轉(zhuǎn)阻力值的存儲進(jìn)行更新。為了解決上述課題，本發(fā)明第十五方面所述的發(fā)明的特征在于，關(guān)于所推測的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的各旋轉(zhuǎn)阻力值，在超過預(yù) 定閾值時，判定為該旋轉(zhuǎn)阻力值涉及的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭 產(chǎn)生異常。為了解決上述課題，本發(fā)明第十六方面所述的發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；分別 通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動器； 分別通過第2萬向接頭與各個支柱連接的末端執(zhí)行器；和檢測各致動器 的負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，所述控制裝置的特征在于，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢 測的負(fù)荷，推測第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。為了解決上述課題，本發(fā)明第十七方面所述的發(fā)明提供一種控制并 聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座； 分別通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動 器；分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；和檢測各致動 器的負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，所述控制裝置的特征在于，關(guān)于通過第1萬向 接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力作用于末端執(zhí)行器的內(nèi)力，將包括各 第1萬向接頭、對應(yīng)的支柱和對應(yīng)的第2萬向接頭的各個腳軸系統(tǒng)，視 為串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，由此使用各個腳軸系統(tǒng)涉及的雅可比矩陣以及第1萬 向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量表示的算式，與根據(jù)并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)關(guān)系使用并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣以及各致動器的負(fù)荷 向量表示的算式相等，據(jù)此，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷構(gòu)成的負(fù)荷向量，求出第l萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量，由此推測 作為該旋轉(zhuǎn)阻力向量的構(gòu)成要素的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。為了解決上述課題，本發(fā)明第十八方面所述的發(fā)明提供一種上述補(bǔ) 償涉及的控制裝置，使用上述推測涉及的旋轉(zhuǎn)阻力值。本發(fā)明第十九方面所述的發(fā)明除上述課題外，為了實現(xiàn)一種與并聯(lián) 機(jī)構(gòu)機(jī)床的狀態(tài)對應(yīng)的補(bǔ)償參數(shù)的自動更新，其特征在于，該控制裝置 對旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元中的推測的旋轉(zhuǎn)阻力值的存儲進(jìn)行更新。為了解決上述課題，本發(fā)明第二十方面所述的發(fā)明的特征在于，關(guān)于所推測的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的各旋轉(zhuǎn)阻力值，在超過預(yù) 定閾值時，判定為該旋轉(zhuǎn)阻力值涉及的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭 產(chǎn)生異常。根據(jù)本發(fā)明發(fā)揮以下效果，可以提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法 及控制裝置，進(jìn)行選擇性地考慮了全部從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力的影響的補(bǔ)償， 構(gòu)建獨立于慣性和重力等的影響之外的模型，進(jìn)行只單純地抽取由旋轉(zhuǎn) 阻力引起的影響的補(bǔ)償，由此可以更加高精度地確定末端執(zhí)行器的位置 和姿態(tài)。并且，根據(jù)本發(fā)明，在推測計算校準(zhǔn)涉及的機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第 1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差，因此能夠去 除由旋轉(zhuǎn)阻力引起的機(jī)構(gòu)要素的變形誤差的影響，進(jìn)一步提高機(jī)構(gòu)參數(shù) 的推測精度。


圖1是利用本發(fā)明的控制方法控制的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的局部透視立體圖。圖2是表示圖1中的腳軸的說明圖。圖3是本發(fā)明中致動器指令值的補(bǔ)償所涉及的控制裝置的方框圖。圖4是與本發(fā)明中致動器指令值的補(bǔ)償所涉及的控制方法相關(guān)的實 施方式的流程圖。圖5是圖1中的第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)軸至萬向接頭軸的說明圖。圖6是圖1中的第1及第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)中心位移與支柱軸向量 的關(guān)系的說明圖。圖7是在圖1所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床中，(a)不應(yīng)用本發(fā)明的情況、(b) 應(yīng)用了本發(fā)明的情況的、基于DBB法的圓度測定結(jié)果的曲線圖。圖8是表示不進(jìn)行線性近似時的第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力的轉(zhuǎn)變的 一例的曲線圖。圖9是表示由第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力造成的滾珠絲杠的變形的示 意圖。圖IO是表示進(jìn)行線性近似時的第1萬向接頭或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn) 阻力的轉(zhuǎn)變的一例的曲線圖。圖11是(a)不進(jìn)行線性近似時、(b)進(jìn)行線性近似時基于DBB法的推測誤差值的曲線圖。圖12是(a)不進(jìn)行線性近似時、(b)進(jìn)行線性近似時基于DBB法 的伺服電動機(jī)負(fù)荷的曲線圖。圖13是根據(jù)第1和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力而呈現(xiàn)于DBB軌跡 中的變形誤差量的一例的曲線圖。圖14是針對圖1所示并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的校準(zhǔn)的實施方式的流程圖。圖15是(a)不進(jìn)行圖14所示校準(zhǔn)的情況、(b)進(jìn)行圖14所示校 準(zhǔn)的情況的、基于DBB法的圓度測定結(jié)果的曲線圖。圖16是表示圖1中的第1萬向接頭的說明圖。圖17是表示圖1中的第2萬向接頭的說明圖。圖18是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)阻力值的推測所涉及的控制裝置和控制對象 的一部分的方框圖。圖19是與本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)阻力值的推測所涉及的控制方法相關(guān)的實 施方式的流程圖。圖20是與本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)阻力值的推測所涉及的控制方法相關(guān)的實施方式的流程圖。圖21是表示圖1所示并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床中的某個腳軸系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)阻力值 的測定值與本發(fā)明涉及的推測值的曲線圖。圖22 (a) (f)是表示對應(yīng)的伺服電動機(jī)的負(fù)荷的實測值與推測值的曲線圖。圖23是表示DBB軌跡的實測值與根據(jù)本發(fā)明涉及的推測值求出的 DBB軌跡的曲線圖。 符號說明l框架；2第1萬向接頭；3伺服電動機(jī)(致動器)；4滾珠絲杠(支 柱)；5第2萬向接頭；6末端執(zhí)行器；7工作臺。
具體實施方式
以下，適當(dāng)根據(jù)

本發(fā)明的實施方式涉及的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床。圖1是六自由度斯圖沃特平臺式的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的說明圖，該并聯(lián) 機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在地面上的作為基座的框架h固定在框架1上的6 個第1萬向接頭2a 2f;連接在各第1萬向接頭2a 2f上的作為致動器 的伺服電動機(jī)3a 3f;由各伺服電動機(jī)3a 3f驅(qū)動的作為支柱的滾珠絲 杠4a 4f;連接在各滾珠絲杠4a 4f的下端的第2萬向接頭5a 5f;具 有第2萬向接頭5a 5f的1個末端執(zhí)行器6;以及在末端執(zhí)行器6的對 置位置固定在框架1上的工作臺7。末端執(zhí)行器6在下表面具有刀具安裝部和刀具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。工作臺7 具有固定加工物的機(jī)構(gòu)。另外，在各伺服電動機(jī)3a 3f中安裝有未圖示 的編碼器，該編碼器用于輸出與自基準(zhǔn)狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角度或轉(zhuǎn)速對應(yīng)的數(shù) 值，編碼器輸出的信息反饋給控制單元16 (圖3)。并且，并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床l具有由第l萬向接頭2a、伺服電動機(jī)3a、滾 珠絲杠4a、第2萬向接頭5a構(gòu)成的腳軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且具有合計6組 這種相同的腳軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。以下，在各腳軸相同時，主要利用省略了 符號中的a f所表示的代表示例進(jìn)行說明。另外，圖2表示1組腳軸。第1萬向接頭2形成為使用了兩旋轉(zhuǎn)自由度的三重環(huán)的萬向接頭結(jié)構(gòu)。最外側(cè)的環(huán)固定在框架1上，并將支撐放射方向的軸的軸承包于內(nèi) 側(cè)。并且，具有軸的中間的環(huán)通過將該軸支撐在最外側(cè)環(huán)的軸承上，從 而被安裝為接頭。另外，與最外側(cè)和中間的環(huán)相同，中間與最內(nèi)側(cè)的環(huán) 被安裝為接頭。但是，最內(nèi)側(cè)的環(huán)的軸的方向與中間的環(huán)的軸的方向正 交。這樣，利用兩個接頭的組合，形成兩自由度的第1萬向接頭2。第2萬向接頭5包括三旋轉(zhuǎn)自由度的凸緣、兩根軸和桿。凸緣31 (圖 5)垂直地固定在與末端執(zhí)行器6的下表面正交的側(cè)面上。軸32 (圖5) 通過軸承安裝在凸緣31上，圍繞與末端執(zhí)行器6的側(cè)面垂直的旋轉(zhuǎn)軸旋 轉(zhuǎn)。桿33 (圖5)通過軸承安裝在軸32上，圍繞與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的旋 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。另外，桿33安裝在軸32上，內(nèi)包有圍繞自身的軸旋轉(zhuǎn)的軸 承，在該軸承上連接著滾珠絲杠4。這樣，利用3個軸承(接頭)的組合， 形成三自由度的第2萬向接頭5。并且，并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的腳軸系統(tǒng)形成閉環(huán)，另外，各腳軸系統(tǒng)如 下面所示，可以視為具有1個主動軸和5個從動軸的六自由度串聯(lián)連桿 (serial link)機(jī)構(gòu)。S卩，各腳軸系統(tǒng)具有通過伺服電動機(jī)3成為主動 軸的滾珠絲杠4;作為兩旋轉(zhuǎn)自由度的從動軸的第1萬向接頭2;和作為 三旋轉(zhuǎn)自由度的從動軸的第2萬向接頭5，整體上具有1個主動軸和5個 從動軸。圖3是并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置的方框圖?？刂蒲b置具有CPU (未 圖示)；臨時存儲CPU為了進(jìn)行控制而執(zhí)行的程序的各個步驟等的存儲 器(未圖示)；顯示各種信息的顯示部(未圖示)；接受各種輸入的輸入 部(未圖示)；存儲程序等的存儲單元(未圖示)；上述各部分與CPU的 接口 (未圖示)；各伺服電動機(jī)3 (致動器)與CPU的接口 17;每個伺 服電動機(jī)3的驅(qū)動單元(未圖示)。在存儲單元中存儲著作為程序的一部 分的接頭旋轉(zhuǎn)軸角度運算單元10、合力運算單元ll、旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單 元12、末端執(zhí)行器指令值計算單元13、補(bǔ)償量運算單元14、致動器指令 值計算單元15。圖4表示這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的控制裝置執(zhí)行的控制方法所涉及的 流程圖。首先，在作為第1步驟的步驟S1中，控制裝置的致動器指令值計算單元15根據(jù)末端執(zhí)行器6的位置和姿態(tài)的指令值Xref，計算各伺服 電動機(jī)3的指令值li。并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的機(jī)構(gòu)參數(shù)包括第1萬向接頭2的 旋轉(zhuǎn)中心位置向量Qi (i: 1 6，依次對應(yīng)于符號a f表示的部件，以后 相同)、末端執(zhí)行器6的坐標(biāo)系中的各第2萬向接頭5的旋轉(zhuǎn)中心位置向 量Ri、支柱基準(zhǔn)長度lBi。致動器指令值計算單元15根據(jù)匯總了末端執(zhí)行 器6的位置指令值(x、 y、 z)和姿態(tài)指令值(a、 b、 c)的指令值Xref (x、 y、 z、 a、 b、 c)，利用下述[算式1]求出支柱長度指令值li。這里， E是將與X^相關(guān)的平行移動和旋轉(zhuǎn)移動合成后的矩陣。算式1另外，接頭旋轉(zhuǎn)軸角度運算單元10運算各腳軸系統(tǒng)的第1、第2萬向接頭2、 5的旋轉(zhuǎn)軸角度ei。旋轉(zhuǎn)軸角度ei也表示滾珠絲杠4的長度。然后，在作為第2步驟的步驟S2中，獲取存儲在從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力 值存儲單元12中的各從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力測定值即旋轉(zhuǎn)阻力fi。在將任意 接頭從考慮對象中去掉時，把相應(yīng)fi的分量設(shè)為0。由此，可以任意選擇 要考慮的接頭。然后，為了分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的各腳軸系統(tǒng)的從動軸的影響，假 設(shè)各腳軸系統(tǒng)是前面敘述的六自由度串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，根據(jù)下述[算式2]， 使用各從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力值，計算作用于第2萬向接頭5的力和力矩(作 為第3步驟的步驟S3)。算式2fi:從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力Js:串聯(lián)連桿的雅可比矩陣Fi:作用于第2萬向接頭5 (連桿前端)的力另外，在作為第4步驟的步驟S4中，控制裝置的合力運算單元11 根據(jù)在步驟S3求出的作用于連桿前端的力和力矩，按照下面的[算式3] 求出作用于末端執(zhí)行器6的內(nèi)力的合力和合力矩(F)。這里，Ti表示從第2萬向接頭5到末端執(zhí)行器6的變換矩陣，利用下述[算式4]定義(算式3尸=加算式4Pi:從第2萬向接頭5到末端執(zhí)行器6的位置向量 Ri:從第2萬向接頭5到末端執(zhí)行器6的旋轉(zhuǎn)矩陣 A: Pi的反對稱矩陣(skew-symmetricmatrix)并且，控制裝置的補(bǔ)償量運算單元14使用在步驟S4求出的作用于 末端執(zhí)行器6的合力、合力矩F，利用本案申請人的在先申請即日本特開 2005 — 186210中記載的方法，計算各伺服電動機(jī)3的控制量的校正值， 進(jìn)行末端執(zhí)行器6的位移量的校正(步驟S5、 S6)。更具體的情況如下所 述。艮P，在作為第5步驟的步驟S5中，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的機(jī)構(gòu)參數(shù)、 末端執(zhí)行器6的位置和姿態(tài)的指令值按照公知方式確定的6行6列的雅 可比矩陣(Jacobian matrix) J，與由各支柱軸方向的荷重w;構(gòu)成的荷重 向量W和上述合力F，具有下述[算式5]的關(guān)系，因此如果求出雅可 比矩陣J的逆矩陣廠1，則成為下述[算式6]，可以求出荷重向量W，并 求出各支柱軸方向的荷重Wi。另外，荷重向量W利用下述[算式7]表 示。算式5<formula>formula see original document page 18</formula>算式6<formula>formula see original document page 18</formula>算式7<formula>formula see original document page 18</formula>另外，補(bǔ)償量運算單元14進(jìn)行將按照上面所述算出的支柱軸方向 的荷重在兩個萬向接頭2、 5中的各接頭的軸方向(萬向接頭軸的方向) 分解的運算。圖5是第2萬向接頭5的模型，與第2萬向接頭5的旋轉(zhuǎn) 軸Pa、 Pb、 Ui區(qū)別來定義被固定在末端執(zhí)行器6上的萬向接頭軸&、 Pj、 PK。其中，Ui表示支柱軸方向(滾珠絲杠4的方向)的單位向量。萬向接頭軸Pi PK在同一正交點相互正交而規(guī)定了正交坐標(biāo)系，該正交點與 旋轉(zhuǎn)軸Pa Pe的正交點相同，但在附圖中為了便于理解而錯開表示。并 且，將旋轉(zhuǎn)軸Pa與萬向接頭軸PK取為相同方向，使萬向接頭軸P;與末端執(zhí)行器6的下表面平行，使萬向接頭軸h與末端執(zhí)行器6的下表面垂直。算出的各支柱軸方向的荷重作用于第2萬向接頭5?？刂蒲b置將該 荷重在安裝有第2萬向接頭5的末端執(zhí)行器6上固定的萬向接頭軸& PK的各方向上分解。該分解根據(jù)下述[算式8]進(jìn)行。另外，萬向接頭 軸&、 Pj、 PK根據(jù)末端執(zhí)行器6的位置和姿態(tài)而變化，也因第2萬向接 頭5在末端執(zhí)行器6上的每個安裝面(每個安裝角度)而不同。算式8<formula>formula see original document page 19</formula>WPli、 WWi、 WPKi:在萬向接頭軸&、 Pj、 Pk方向分解的荷重 Pli、 P;i、 PKi:萬向接頭軸&、 Pj、 Pk的単位向量關(guān)于第1萬向接頭2，與第2萬向接頭5同樣，可以在各萬向接頭軸方向分解各支柱軸方向荷重。但是，作為萬向接頭軸，使用固定在安裝有第1萬向接頭2的框架1上的萬向接頭軸。施加給第1萬向接頭2 的荷重w/利用下述[算式9]表示。算式9然后，補(bǔ)償量運算單元14算出并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的各要素的彈性變形 量?？刂蒲b置首先推測各支柱軸方向(致動器軸方向)的各要素的彈性變形量。支柱軸方向的荷重Wi作用于各支柱軸方向的各要素。并且，控制裝置如圖5所示，在考慮了施加的荷重因各要素的位置 關(guān)系而不同的基礎(chǔ)上，利用各要素的支柱軸方向的柔量(剛性的倒數(shù))與各荷重，根據(jù)下述[算式IO]可以求出作為第3彈性變形量的各支柱 軸方向的彈性變形量Ali。這里，li'表示根據(jù)末端執(zhí)行器6的位置和姿態(tài) 的指令值確定的支柱軸長度中滾珠絲杠4占據(jù)的長度，cLOi、 cLAi、 cLBi 依次表示根據(jù)支柱軸長度而變化的滾珠絲杠4的部件的柔量；滾珠絲 杠4的部件的柔量；因滾珠絲杠4的自重引起的自身變形換算后的柔量， CMOi、 cMAi、 cMBi 依次表示不依賴于支柱軸長度的凸緣51、桿52、各種 軸承、滾珠絲杠4的螺母和第1萬向接頭2的環(huán)的柔量；各種軸承、滾珠絲杠4的螺母、第1萬向接頭2的環(huán)的柔量；各種軸承、滾珠絲杠4 的螺母、環(huán)41、 44的柔量(部分省略)。算式IOA/, = (Cio,(' + c歸)w, + (cw,/; + c纖)m^, + + c滿.—戰(zhàn)然后，控制裝置推測第2萬向接頭5的彈性變形量。第2萬向接頭 5的各要素的柔量一般分為關(guān)于要素中的各軸承的軸方向(軸向)及與其 垂直的方向(徑向)來分配。如圖5所示，如果考慮萬向接頭軸P! PK， 則軸51所涉及的軸承的軸向為萬向接頭軸Pk方向，徑向為萬向接頭軸 &、 Pj的合成方向。另外，關(guān)于軸52、桿53所涉及的軸承，不需要考慮 支柱軸方向荷重，或者只有支柱軸方向荷重起作用，因此不進(jìn)行用于算 出第1或第2萬向接頭的彈性變形量(第1或第2彈性變形量)的支柱 軸方向荷重的分解。因此，對于在萬向接頭軸& PK方向分解有關(guān)各個軸承的柔量，容 易從預(yù)定的柔量得到。并且，根據(jù)在萬向接頭軸& PK方向分解的柔量 和萬向接頭軸Pi PK方向的荷重，求出第2萬向接頭5的彈性變形量。 但是，由于第2萬向接頭5被固定在末端執(zhí)行器6上，受到因作用于第2 萬向接頭5的荷重引起的末端執(zhí)行器6的變形的影響，所以對該影響作 線性近似并加算。因此，根據(jù)下述[算式H]推測作為第2彈性變形量 的第2萬向接頭5的彈性變形量APi。這里，cPIi、 cpi、 CpKi分別表示萬向接頭軸Pi、 Pj、 Pk方向的柔量，j表示第i個滾珠絲杠4等(支柱)的相 鄰的軸序號，kpj表示作為比例常數(shù)的相鄰影響系數(shù)。算式llM = (Cw,^/,')尸"+( ,^力)尸力h,另一方面，第1萬向接頭2的彈性變形量也可以與第2萬向接頭5 同樣求出。但是，給鄰接帶來影響的是框架l。即，施加給第l萬向接頭 2中一方的荷重，給框架1中相鄰的第1萬向接頭2的安裝部分帶來影響 而使其變形。此時，對固定在框架1上的第1萬向接頭軸Qi Qk中第1 萬向接頭軸Qk方向的影響較大，其他方向可以忽視，因此在[算式ll] 中，只對萬向接頭軸Qk方向適用相鄰影響系數(shù)。然后，控制裝置把因兩個萬向接頭進(jìn)行彈性變形而引起的位移換算 到致動器軸方向。即，捕捉按照上面所述求出的第l和第2萬向接頭2、 5的彈性變形，作為各萬向接頭2、 5的旋轉(zhuǎn)中心的移動。圖6表示第1、 第2萬向接頭2、 5的旋轉(zhuǎn)中心位移的向量APi、 AQi與支柱軸向量Lj的 關(guān)系。這里，Qi、 Pi分別表示彈性變形前的第1、第2萬向接頭2、 5的 旋轉(zhuǎn)中心，Qi'、 Pi'分別表示彈性變形后的第1、第2萬向接頭2、 5 的旋轉(zhuǎn)中心，IV表示彈性變形后的支柱軸向量。根據(jù)這種關(guān)系，各萬向接頭旋轉(zhuǎn)中心的位移向量與支柱軸向量的關(guān)系可以利用下述[算式 12]表示。算式12另外，由于兩個萬向接頭2、 5的位移微小，所以可以近似于支柱軸 長度位移。即，從使旋轉(zhuǎn)中心位移向量APi、 AQi的支柱軸方向分量近似 于支柱軸長度位移Aln的觀點考慮，可以根據(jù)下述[算式13]將各萬向接 頭2、 5的位移變換為支柱軸長度位移Abi。此外，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床l中， 由于支柱軸方向(滾珠絲杠4的方向)與致動器軸方向(伺服電動機(jī)3 的軸方向)為同一方向，所以能夠以支柱軸長度位移Al;i作為換算到致動 器軸方向的位移。算式13Ac.(A/i-厶a)并且，在作為第6步驟的步驟S6中，控制裝置的控制單元16對致 動器指令值進(jìn)行更新。即，如下述[算式14]所示，從目標(biāo)指令值li減 去在步驟S5求出的各支柱長度的位移Ali、 Alp校正支柱長度指令值即 致動器指令值，并發(fā)送給接口 17。算式14
V—/, -△/,-A/力通過以該補(bǔ)償后的致動器指令值為基礎(chǔ)控制伺服電動機(jī)3，從而并 聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的彈性變形量相抵消。即，通過對最初的致動器指令值賦 予補(bǔ)償后的指令值，可以抵消與第l、第2萬向接頭2、 5相關(guān)的彈性變 形。圖7表示使用并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1測定基于Double Ball Bar (DBB:雙球規(guī))法的圓弧軌跡的圓度的結(jié)果。圖7 (a)是不使用任何補(bǔ)償?shù)那闆r， 圖7 (b)是使用本發(fā)明涉及的補(bǔ)償?shù)那闆r。在沒有補(bǔ)償時，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方 向的不同，可以看到較大的遲滯(hysteresis),并且波形在各方向也大大 變形。另一方面，在采用了本發(fā)明涉及的補(bǔ)償時，遲滯被大幅改善，并 且可以確認(rèn)到各個方向的圓度大幅提高。但是，更加具體地講，在上述控制中使用預(yù)定的旋轉(zhuǎn)阻力fi，在使 旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)時，只有旋轉(zhuǎn)阻力fi的正負(fù)變化并呈階梯性轉(zhuǎn)變(例如參 照圖8)，據(jù)此形成的變形誤差推測值也呈階梯性變化，結(jié)果，對應(yīng)于動 作方向的反轉(zhuǎn)，在基于DBB法的圓弧軌跡的變形誤差推測值中，在接頭 的反轉(zhuǎn)相位附近呈現(xiàn)階梯狀的半徑變化。并且，實際上旋轉(zhuǎn)阻力fi的值 連續(xù)變化，在DBB法的軌跡中，在反轉(zhuǎn)相位附近，推測值也連續(xù)變化， 所以在接頭反轉(zhuǎn)相位附近，推測值偏離實測值。因此，在利用控制裝置算出變形誤差推測值時，作為進(jìn)一步提高精 度的控制，存在通過調(diào)整動作方向反轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)阻力fi的值的階梯性變 化來進(jìn)行的控制。并且，該調(diào)整基于在第1萬向接頭2和/或第2萬向接 頭5的旋轉(zhuǎn)軸周圍作用于末端執(zhí)行器6的力的關(guān)系。在這些力的關(guān)系中，利用伺服電動機(jī)3的驅(qū)動力驅(qū)動末端執(zhí)行器6時的繞旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩的存在很重要。在該轉(zhuǎn)矩起作用時，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各要素的彈性變形力和第1萬向接頭2或第2萬向接頭5的旋轉(zhuǎn)阻力 的大小，第1萬向接頭2或第2萬向接頭5的動作發(fā)生變化。在此以繞 第2萬向接頭5的動作為例進(jìn)行說明。在該彈性變形力小于第2萬向接 頭5的旋轉(zhuǎn)阻力時(彈性變形力<旋轉(zhuǎn)阻力)，第2萬向接頭5不旋轉(zhuǎn)， 機(jī)構(gòu)要素伴隨末端執(zhí)行器6的移動而變形(參照圖9，箭頭G表示末端 執(zhí)行器6的移動方向，箭頭H指出其前方的由旋轉(zhuǎn)阻力形成的滾珠絲杠 的變形)。并且，在變形量積累、彈性變形力與旋轉(zhuǎn)阻力相等時(彈性變 形力=旋轉(zhuǎn)阻力)，第2萬向接頭5開始旋轉(zhuǎn)，以后在彈性變形力和旋轉(zhuǎn) 阻力平衡的狀態(tài)下轉(zhuǎn)移，直到第2萬向接頭5停止。因此，作為作用于末端執(zhí)行器6的力，在第2萬向接頭5開始旋轉(zhuǎn) 前的區(qū)域中是與滾珠絲杠4的彈性變形量成比例的彈性力，在第2萬向 接頭5開始旋轉(zhuǎn)后是恒定值的旋轉(zhuǎn)阻力。因此，作用于動作方向反轉(zhuǎn)后 的末端執(zhí)行器6的轉(zhuǎn)矩的推移，例如，如相對于圖8所示的圖IO那樣， 反轉(zhuǎn)后馬上呈線性推移，然后成為恒定值。因此，關(guān)于利用控制裝置進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)阻力fi的值的變化的調(diào)整，可 以列舉利用線性函數(shù)使剛剛反轉(zhuǎn)后的旋轉(zhuǎn)阻力fi的變化近似的情況。并 且，關(guān)于該線性函數(shù)，把機(jī)構(gòu)要素的彈性系數(shù)作為參數(shù)，作為具體示例， 形成為具有對應(yīng)于滾珠絲杠4的彈性系數(shù)的傾斜。圖11 (a)表示使旋轉(zhuǎn)阻力fi的值按照圖8所示那樣呈階梯狀不連續(xù) 地轉(zhuǎn)變時的DBB軌跡的推測誤差，圖11 (b)表示按照圖IO所示那樣進(jìn) 行線性近似時通過控制裝置算出的DBB軌跡的推測誤差。由此可知，在 線性近似的情況下，推測誤差變小，實測值與推測值的一致程度較高。 并且，圖12 (a)表示使旋轉(zhuǎn)阻力fi的值按照圖8所示那樣呈階梯狀不連 續(xù)地轉(zhuǎn)變時的伺服電動機(jī)3的負(fù)荷，圖12 (b)表示按照圖IO所示那樣 進(jìn)行線性近似時的伺服電動機(jī)3的負(fù)荷。由此可知，在進(jìn)行線性近似的 情況下，特別是在反轉(zhuǎn)動作附近，推測值更接近實測值。因此，在伴隨 動作方向反轉(zhuǎn)的過渡區(qū)域中，也可確認(rèn)到通過對旋轉(zhuǎn)阻力fi的變化進(jìn)行線性近似，可以提高推測值的精度。另外，有關(guān)旋轉(zhuǎn)阻力fi的變化向線性函數(shù)的近似，控制裝置以反轉(zhuǎn) 相位為基準(zhǔn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)阻力fi是從正變?yōu)樨?fù)還是與其相反的變化，分情 況切換線性函數(shù)，或者如果對圖8所示狀態(tài)進(jìn)行移動平均處理，則可以 獲得與圖10相同的波形，鑒于此可以代替機(jī)構(gòu)要素的彈性系數(shù)，而把移 動平均點數(shù)作為參數(shù)。尤其與前者相比，后者不需要分情況等特殊處理 即可實現(xiàn)相當(dāng)于圖IO的轉(zhuǎn)變，所以能夠保持精度并進(jìn)一步降低處理量。下面，舉例說明接頭的旋轉(zhuǎn)阻力對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)(calibration)的 影響。根據(jù)以上所述可知，以第1萬向接頭2和/或第2萬向接頭5的旋 轉(zhuǎn)阻力fi為起因，即使末端執(zhí)行器6處于相同位置、相同姿態(tài)，例如圖 13所示，變形誤差也有可能因動作方向而變化。因此，如果不考慮第1 萬向接頭2和/或第2萬向接頭5的旋轉(zhuǎn)阻力fi即進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床1的 校準(zhǔn)，則導(dǎo)致校準(zhǔn)結(jié)果因校準(zhǔn)時的動作方向而變化，在算出作為校準(zhǔn)目 標(biāo)的機(jī)構(gòu)參數(shù)的推測值時，精度出現(xiàn)偏差或者比較差。因此，按照圖14 所示，利用控制裝置進(jìn)行考慮第1萬向接頭2和/或第2萬向接頭5的旋 轉(zhuǎn)阻力fi的校準(zhǔn)，由此可以排除因該旋轉(zhuǎn)阻力造成的干擾影響，提高校 準(zhǔn)精度。艮P，控制裝置首先進(jìn)行與普通校準(zhǔn)相同的校準(zhǔn)用測定條件的設(shè)定(步 驟Sll)。例如，測定位置、姿態(tài)、動作方向(這里，形成為逆時針方向 即CCW方向，但相反的情況也可以同以下那樣考慮)。然后，控制裝置根據(jù)上述支柱軸長度位移Ali、 Mji，求出第l萬向接 頭2和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力fi涉及的半徑誤差量Arfi (步驟S12)。 即，控制裝置按照校準(zhǔn)的測定條件，求出各個測定點的支柱軸長度位移 △li、 Alp根據(jù)這些關(guān)系求出各個測定點的半徑誤差量Arfi。然后，控制裝 置實施基于上述測定條件的測定(步驟S13)。并且，控制裝置按照下面所述從測定結(jié)果中去除變形涉及的半徑誤 差量Arfi，修正測定結(jié)果(步驟S14)。 g卩，如果如下述[算式15]那樣 表示n個機(jī)構(gòu)參數(shù)，則DBB軌跡的測定中的兩個球的中心間距離n的關(guān) 系一般如下述[算式16]所示，如果對其進(jìn)行線性近似，則成為下述[算式17]。在該[算式17]中，由于未加算因第l萬向接頭2和/或第2萬 向接頭5的旋轉(zhuǎn)阻力引起的誤差分量，所以如果設(shè)定將其加算后的等式， 則如下述[算式18]所示，可以根據(jù)[算式18]表示更準(zhǔn)確的半徑誤差 An。因此，控制裝置將在步驟S12中求出的半徑誤差量Aifi代入該[算式 18]，由此可以得到去除了半徑誤差量Arfi后的測定結(jié)果。算式15<formula>formula see original document page 25</formula>算式16<formula>formula see original document page 25</formula>g:正運動學(xué)函數(shù) Xi:第i個測定點的指令值 ri:第i個測定點的測定值算式17<formula>formula see original document page 25</formula>算式18<formula>formula see original document page 25</formula>Arfl:第i個測定點的基于旋轉(zhuǎn)阻力的半徑誤差量然后，控制裝置繼續(xù)關(guān)于機(jī)構(gòu)參數(shù)Apj求解[算式18]，由此得到去 除了基于旋轉(zhuǎn)阻力fi的半徑誤差量Arfi的影響的機(jī)構(gòu)參數(shù)Apj，再據(jù)此進(jìn)行 不會受到旋轉(zhuǎn)阻力fi的影響的校準(zhǔn)(步驟S15)。在DBB軌跡的測定點數(shù) 為m點時，得到m個[算式18]的聯(lián)立方程式，該聯(lián)立方程式可以表述 為下述[算式19]所示的矩陣。[算式19]可以按照下述[算式20]所 示那樣利用最小二乘法求解，由此控制裝置可以得到去除了旋轉(zhuǎn)阻力fi 的影響的機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差A(yù)P。算式19<formula>formula see original document page 26</formula>其中，<formula>formula see original document page 26</formula>AP:機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差算式20<formula>formula see original document page 26</formula>圖15 (a)表示沒有去除基于旋轉(zhuǎn)阻力fi的半徑誤差量Arfi的影響而 進(jìn)行校準(zhǔn)后的DBB軌跡的測定結(jié)果，圖15 (b)表示按照上面所述去除 基于旋轉(zhuǎn)阻力fi的半徑誤差量Arfi的影響而進(jìn)行校準(zhǔn)后的DBB軌跡的測 定結(jié)果。在圖15 (a)中，能夠看到誤差因測定方向不同從而產(chǎn)生偏差的 情況，在圖15 (b)中，能夠看得這種偏差較小，DBB軌跡的圓度提高。 并且，在圖15 (a)中，在包含基于旋轉(zhuǎn)阻力fi的半徑誤差量Arfi的狀態(tài) 下進(jìn)行校準(zhǔn)，半徑誤差量Affi也被同定為機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差A(yù)P，因此總體上圓 度誤差較大，但在圖15 (b)中，圓度誤差的絕對值也降低，可以確認(rèn)到 總體上圓度提高。在此，將上述校準(zhǔn)的至少一部分總結(jié)如下。即， 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床 的校準(zhǔn)方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有通過第2萬向接頭與支柱連接的 末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供致動器指令值并控制各個致動器 的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲第l 萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，所述校準(zhǔn)方法在將并聯(lián)機(jī)構(gòu) 機(jī)床的末端執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時，進(jìn)行位置和/或姿態(tài)的測定 或者進(jìn)行距固定點的距離測定，以該測定值為基礎(chǔ)推測并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的 機(jī)構(gòu)參數(shù)并對其進(jìn)行校準(zhǔn)，所述校準(zhǔn)方法的特征在于，在利用控制單元 推測計算機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差。并且，提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有-通過第2萬向接頭與支柱連接的末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供 致動器指令值并控制各個致動器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元， 其設(shè)于控制單元中，可以存儲第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻 力值，其特征在于，控制單元在將末端執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時， 進(jìn)行位置和/或姿態(tài)的測定或者進(jìn)行距固定點的距離測定，以該測定值為 基礎(chǔ)推測并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的機(jī)構(gòu)參數(shù)并對其進(jìn)行校準(zhǔn)，在推測計算該校準(zhǔn) 涉及的機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力 引起的變形誤差。下面，說明適合用于與上述致動器指令值的補(bǔ)償相關(guān)的控制的旋轉(zhuǎn) 阻力fi的推測。在此，雖然已在前面敘述了第1萬向接頭2和第2萬向接頭5，但 要重新說明。圖16是第1萬向接頭2的說明圖，第1萬向接頭2是使用 了雙重環(huán)的萬向接頭結(jié)構(gòu)。外側(cè)的環(huán)41通過放射方向的軸42旋轉(zhuǎn)自如 地支撐在框架l上。并且，具有與軸42正交的軸43的內(nèi)側(cè)的環(huán)44將其 軸支撐在外側(cè)的環(huán)41的軸承45上，從而被安裝成接頭。這樣，利用兩 個接頭的組合，形成兩自由度的第1萬向接頭2，第1萬向接頭2由相互 正交的兩個從動旋轉(zhuǎn)軸60、 61構(gòu)成。圖17是第2萬向接頭5的說明圖，第2萬向接頭5包括凸緣51和 軸52。凸緣51被垂直地固定在與末端執(zhí)行器6 (在圖17中沒有示出， 但在該圖中配置在右后方)的下表面正交的側(cè)面上，圍繞從動旋轉(zhuǎn)軸64 旋轉(zhuǎn)。軸52通過軸承53安裝在凸緣51上，圍繞與末端執(zhí)行器6的側(cè)面 平行的從動旋轉(zhuǎn)軸63旋轉(zhuǎn)。另一方面，在軸52中的軸承53相反側(cè)的端 部，設(shè)有圍繞與軸52的軸相同的從動旋轉(zhuǎn)軸62旋轉(zhuǎn)的軸承54，滾珠絲 杠4(在圖17中沒有示出)裝入該軸承54。這樣，利用3個軸承(接頭) 的組合，形成三自由度的第2萬向接頭5，第2萬向接頭5由相互正交的 兩個從動旋轉(zhuǎn)軸63、 64、和圍繞從動旋轉(zhuǎn)軸63擺動的從動旋轉(zhuǎn)軸62構(gòu) 成。這樣，并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的各腳軸系統(tǒng)具有5個從動旋轉(zhuǎn)軸60 64，并 且腳軸系統(tǒng)存在6組，因此并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床總體上存在30個從動旋轉(zhuǎn)軸。 以下關(guān)于第1萬向接頭2和第2萬向接頭5的各接頭，除特別提及時之 外，不相互區(qū)分而都稱為從動接頭。圖18是表示并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置和作為控制對象的一部分的 機(jī)床系統(tǒng)的指定要素的方框圖。控制裝置使用NC裝置構(gòu)成，包括軌道 生成單元20、補(bǔ)償參數(shù)存儲單元21、控制量運算單元22、接頭阻力值推 測單元26、接頭阻力值履歷存儲單元27和狀態(tài)診斷單元28。另外，這 些單元中的前四個包含于精度補(bǔ)償部中，后兩個包含于狀態(tài)診斷部中。 并且，在各個單元中使用NC裝置的程序。控制裝置在軌道生成單元20中生成末端執(zhí)行器6的運動軌跡。并且， 控制裝置在控制量運算單元22中通過求解并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆運動學(xué)計算，求 出各個伺服電動機(jī)3的指令值。控制裝置將這些指令值提供給屬于機(jī)床 系統(tǒng)的伺服控制器23，伺服控制器23根據(jù)指令值驅(qū)動對應(yīng)的伺服電動機(jī) 3。并且，伺服電動機(jī)3設(shè)有檢測驅(qū)動時的負(fù)荷(驅(qū)動動力值)的負(fù)荷檢 測器25，這些負(fù)荷可以由控制裝置的接頭阻力值推測單元26掌握并存儲。另一方面，按照后面所述，通過接頭阻力值推測單元26，以由軌道 生成單元20生成的運動軌跡和由負(fù)荷檢測器25測定的伺服電動機(jī)3的 負(fù)荷測定值為基礎(chǔ)，算出各從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。這樣得到的旋轉(zhuǎn)阻力值由于用作補(bǔ)償末端執(zhí)行器6的動作誤差時的 新的參數(shù)，所以用于更新補(bǔ)償參數(shù)存儲單元21的內(nèi)容。另外，關(guān)于把旋 轉(zhuǎn)阻力作為參數(shù)的誤差推測方法或動作的補(bǔ)償，可以適用上面說明的方 法。并且，旋轉(zhuǎn)阻力值也被用于追加接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27的內(nèi) 容?？刂蒲b置在狀態(tài)診斷單元28中參照接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27， 掌握旋轉(zhuǎn)阻力值及其變化，由此實施并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的狀態(tài)診斷。在控制裝置的狀態(tài)診斷單元28中預(yù)先存儲有各從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻 力值的閾值、和旋轉(zhuǎn)阻力值的變化量的閾值。作為這些閾值，設(shè)定表示 正常狀態(tài)(級別(level) 1)與狀態(tài)(級別2)的界限的閾值、以及表示該級別2與狀態(tài)(級別3)的界限的閾值，狀態(tài)(級別2)指雖然開始向 從動接頭施加大的負(fù)荷或者開始出現(xiàn)急劇變化，但通過利用控制裝置補(bǔ) 償誤差可以保持精度的狀態(tài)，狀態(tài)(級別3)指向從動接頭施加過大負(fù)荷 或者產(chǎn)生過大的負(fù)荷變化的狀態(tài)。圖19和圖20表示這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置執(zhí)行的控制方法的 流程圖。首先，控制裝置的接頭阻力值推測單元26按照下面那樣推測從 動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值(圖19的步驟S21)。艮P，如上面所述，為了分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的各腳軸系統(tǒng)的從動軸的 影響，把各腳軸系統(tǒng)假設(shè)為六自由度的串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，按照前述[算式2]， 可以使用各從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值表示作用于第2萬向接頭5的力和力 矩。另一方面，作用于末端執(zhí)行器6的內(nèi)力的合力及合力矩(F),可以 使用作用于連桿前端的力或力矩按照前述[算式3]進(jìn)行表述。這里，Ti 表示從第2萬向接頭5到末端執(zhí)行器6的變換矩陣，利用前述[算式4] 定義。并且，可以從[算式2]和[算式3]導(dǎo)出下面的[算式21]。另一 方面，根據(jù)并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)關(guān)系，下面[算式22]的關(guān)系成立。 因此，可以從[算式21]和[算式2]得到[算式23]的關(guān)系式。算式21算式22JPi:并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的雅可比(Jacobi)矩陣 T:各個伺服電動機(jī)3的負(fù)荷向量算式23另外，若將[算式23]用矩陣表示，則得到下述[算式24]。并且，考慮到該[算式24]對各個測定點都成立，將這些關(guān)系式聯(lián)立，可以表 述為下述[算式25]。其中，n表示測定點數(shù)。把[算式25]右邊的第1 項設(shè)為J，使用J的偽逆矩陣J+，可以利用下述[算式26]以最小二乘 近似的方式求出旋轉(zhuǎn)阻力向量f。算式24<formula>formula see original document page 30</formula>算式25V<formula>formula see original document page 30</formula>算式26<formula>formula see original document page 30</formula>實際上驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床測定的伺服電動機(jī)3的負(fù)荷中，除基于各 從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力的分量外，還包含基于自重的分量、基于慣性力的 分量等。因此，為了正確推測各從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力，需要從根據(jù)[算 式26]得到的旋轉(zhuǎn)阻力向量f僅抽出基于旋轉(zhuǎn)阻力的分量。但是，通過 在測定時使并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床低速動作，可以使慣性力的影響非常微小，所 以將基于慣性力的分量視為沒有，不考慮去除。另一方面，關(guān)于基于自重的分量，該分量只依賴于末端執(zhí)行器6的 位置和姿態(tài)，不依賴于動作方向。因此，無論使末端執(zhí)行器6在CCW方 向(繞逆時針的方向)移動，還是使其在CW方向(繞順時針的方向) 移動，如果在同一軌跡上的相同位置、姿態(tài)之間比較，則施加基于相同 自重的負(fù)荷。因此，通過對這兩個方向測定伺服電動機(jī)3的負(fù)荷，并對 各個測定結(jié)果獲取差分，可以消除基于自重的分量。即，假設(shè)對[算式 25]考慮這種差分，則得到下述[算式27],與[算式25]相同，對該[算式27]求解f，則得到[算式28]。根據(jù)該[算式28]，可以對各腳 軸系統(tǒng)進(jìn)行表示從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力的旋轉(zhuǎn)阻力向量f的同定。在此，在 將任意接頭從同定對象中去除的情況下，從[算式27]右邊的第2項中 去除對應(yīng)的分量，并且從[算式27]右邊的第1項中去除對應(yīng)的列向量， 由此構(gòu)成矩陣即可。這樣，可以任意選擇同定對象的接頭。算式27<formula>formula see original document page 31</formula>算式28<formula>formula see original document page 31</formula>控制裝置的接頭阻力值推測單元26通過以上處理，首先根據(jù)測定條 件算出各測定點的矩陣J (圖20的步驟S31)。然后，接頭阻力值推測單 元26測定CCW方向、CW方向的伺服電動機(jī)3 (致動器)的負(fù)荷(步 驟S32)。然后，接頭阻力值推測單元26對這些測定結(jié)果獲取差分(步驟 S33)。并且，接頭阻力值推測單元26根據(jù)預(yù)先存儲為可以進(jìn)行相當(dāng)于[算 式28]的計算的程序，使用該差分和矩陣J求解[算式28](步驟S34)。 這樣，在圖19的步驟S21，接頭阻力值推測單元26根據(jù)伺服電動機(jī)3 的負(fù)荷推測從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力。并且，控制裝置在步驟S22，比較存儲在狀態(tài)診斷單元28中的與旋 轉(zhuǎn)阻力值相關(guān)的級別1、 2的閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值的級別1的閾值)、和保 存在接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27中的旋轉(zhuǎn)阻力值。其結(jié)果是，如果旋 轉(zhuǎn)阻力值在該閾值以下(旋轉(zhuǎn)阻力值《旋轉(zhuǎn)阻力值的級別1的閾值)，控 >制裝置使處理轉(zhuǎn)入步驟S26。另一方面，如果旋轉(zhuǎn)阻力值超過該閾值(旋 轉(zhuǎn)阻力值〉旋轉(zhuǎn)阻力值的級別1的閾值)，則控制裝置判定為該旋轉(zhuǎn)阻力 值涉及的從動接頭產(chǎn)生異常，使處理轉(zhuǎn)入步驟S23?？刂蒲b置在步驟S23 ，比較存儲在狀態(tài)診斷單元28中的與旋轉(zhuǎn)阻力 值相關(guān)的級別2、 3的閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值的級別2的閾值)、和保存在接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27中的旋轉(zhuǎn)阻力值。其結(jié)果是，如果旋轉(zhuǎn)阻力值在該閾值以下(旋轉(zhuǎn)阻力值《旋轉(zhuǎn)阻力值的級別2的閾值)，則控制裝 置使處理轉(zhuǎn)入步驟S24，并顯示旋轉(zhuǎn)阻力值大于正常值的警告和產(chǎn)生這種 旋轉(zhuǎn)阻力值的從動接頭或者其所屬的腳軸系統(tǒng)的類別。另一方面，如果 旋轉(zhuǎn)阻力值超過該閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值〉旋轉(zhuǎn)阻力值的級別2的閾值)，則 控制裝置使處理轉(zhuǎn)入步驟S25，使并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的動作停止。另外，控制 裝置在該動作停止時進(jìn)行該情況的顯示。另一方面，控制裝置在步驟S26，比較存儲在狀態(tài)診斷單元28中的 與旋轉(zhuǎn)阻力值的變化(增加部分)相關(guān)的級別l、 2的閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值 增加部分的級別1的閾值)、和根據(jù)接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27中的 旋轉(zhuǎn)阻力值履歷掌握的旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分。其結(jié)果是，如果旋轉(zhuǎn)阻力 值增加部分在該閾值以下(旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分《旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分 的級別l的閾值)，則控制裝置使處理轉(zhuǎn)入步驟S28，視為診斷結(jié)果無異 常，繼續(xù)正常動作。另一方面，如果旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分超過該閾值(旋 轉(zhuǎn)阻力值增加部分〉旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分的級別1的閾值)，則控制裝置 判定為該旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分涉及的從動接頭產(chǎn)生異常，使處理轉(zhuǎn)入步 驟S27?？刂蒲b置在步驟S27，比較存儲在狀態(tài)診斷單元28中的與旋轉(zhuǎn)阻力 值增加部分相關(guān)的級別2、 3的閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分的級別2的閾 值)、和參照接頭旋轉(zhuǎn)阻力履歷存儲單元27得到的旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分。 其結(jié)果是，如果旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分在該閾值以下(旋轉(zhuǎn)阻力值增加部 分《旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分的級別2的閾值)，則控制裝置使處理轉(zhuǎn)入步驟 S29，并顯示旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分大于正常值的警告、和產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)阻 力值增加部分的從動接頭或者其所屬的腳軸系統(tǒng)的類別。另一方面，如 果旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分超過該閾值(旋轉(zhuǎn)阻力值增加部分〉旋轉(zhuǎn)阻力值 增加部分的級別2的閾值)，則控制裝置使處理轉(zhuǎn)入步驟S30，使并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的動作停止。另外，控制裝置在該動作停止時進(jìn)行該情況的顯示。 在以上所述的控制裝置或控制方法中，根據(jù)作為致動器的伺服電動 機(jī)3涉及的負(fù)荷，利用[算式28]的關(guān)系求出從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，因此能夠容易進(jìn)行高精度的推測。圖21是表示對于一個腳軸系統(tǒng)(第1萬向接頭2a 第2萬向接頭 5a)，比較各從動接頭(圖21中的11 15)的基于[算式28]的旋轉(zhuǎn)阻 力值的推測值(圖21中的黑柱)、與旋轉(zhuǎn)阻力值的實測值(圖21中的白 柱)的曲線圖。由此，可以確認(rèn)到基于[算式ll]的精度良好的推測。并且，圖22 (a) (f)是表示對于各腳軸系統(tǒng)(第1萬向接頭2a 第2萬向接頭5a涉及的腳軸系統(tǒng)表示為(a)，其他依次相同)，比較各 個方向的伺服電動機(jī)3的負(fù)荷的差分Ti、 CCW-Ti、 CW的波形(相對[算 式ll]的輸入波形，圖22中的淺色線)、和從根據(jù)[算式28]推測的各 從動接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值得到的負(fù)荷的推測值波形(圖22中的實線)的曲 線圖。這里，各曲線圖的縱軸表示對應(yīng)的伺服電動機(jī)3的負(fù)荷，橫軸表 示DBB (Double Ball Bar)相位角(單位deg.、度)。由此得知輸入波形 與推測結(jié)果的一致程度較高。并且，在以上敘述的控制裝置或控制方法中，使用這樣推測的旋轉(zhuǎn) 阻力值，判定該旋轉(zhuǎn)阻力值是否超過閾值，在旋轉(zhuǎn)阻力值超過閾值時， 判定為該旋轉(zhuǎn)阻力值涉及的從動接頭異常，因此在判定異常時使并聯(lián)機(jī) 構(gòu)機(jī)床的動作停止，可以防止在從動接頭中由于產(chǎn)生過大的旋轉(zhuǎn)阻力及 變化而產(chǎn)生破損、變形和功能異常等，也可以在產(chǎn)生過大的旋轉(zhuǎn)阻力或 變化之前的異常判定時顯示該情況，以提醒作業(yè)者注意。并且，可以使用在以上敘述的控制裝置或控制方法中推測的旋轉(zhuǎn)阻 力值，如上述那樣推測并補(bǔ)償機(jī)構(gòu)變形誤差。由于能夠如上所述那樣高 精度地推測旋轉(zhuǎn)阻力值，所以其補(bǔ)償精度也良好，而且按照上面所述推 測的旋轉(zhuǎn)阻力值可以在計算量較小的狀態(tài)下根據(jù)致動器負(fù)荷算出，因此 容易執(zhí)行該補(bǔ)償。圖23表示比較根據(jù)此時的旋轉(zhuǎn)阻力值推測結(jié)果推測的 DBB軌跡(CCW方向)、與DBB軌跡(CCW方向)的實測值的曲線圖。 從該曲線圖中確認(rèn)到變形誤差補(bǔ)償?shù)牧己镁?。另外，根?jù)本發(fā)明控制的機(jī)床不限于空間六自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)作業(yè) 機(jī)床。其自由度不限于六自由度，可以是六自由度以上或以下的自由度。 并且，萬向接頭不限于一旋轉(zhuǎn)自由度接頭的組合，也可以是球面接頭等其他結(jié)構(gòu)。另外，機(jī)床不限于具有刀具的作業(yè)機(jī)床，也可以是機(jī)器人、 產(chǎn)業(yè)機(jī)械、娛樂設(shè)備、建筑機(jī)械等。并且，在根據(jù)作用于末端執(zhí)行器的合力求出致動器指令值的補(bǔ)償量時，也可以不采用日本特開2005 —186210記載的方法，而使用機(jī)構(gòu)要素 的柔量求出機(jī)構(gòu)的彈性變形量，加算得到的彈性變形量進(jìn)行逆機(jī)構(gòu)變換， 直接求出補(bǔ)償后的致動器指令值。
權(quán)利要求
1. 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的致動器；通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；提供致動器指令值并控制各致動器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制單元中，可以存儲第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特征在于，該控制方法包括第1步驟，根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的預(yù)定的機(jī)構(gòu)參數(shù)，求出針對末端執(zhí)行器的位置指令值和姿態(tài)指令值的各致動器指令值；第2步驟，從旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元獲取第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值；第3步驟，使用旋轉(zhuǎn)阻力值計算作用于各第2萬向接頭的力和力矩；第4步驟，根據(jù)作用于各第2萬向接頭的力和力矩，求出作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩；第5步驟，使用作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩來計算機(jī)構(gòu)的彈性變形量，使用該值計算致動器指令值的補(bǔ)償量；第6步驟，對于在第1步驟求出的致動器指令值，加算在第5步驟求出的補(bǔ)償量以進(jìn)行更新。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，其特征在于， 在第3步驟中，將由支柱、第1萬向接頭、第2萬向接頭構(gòu)成的連桿視為分別獨立的串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，計算通過各串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的萬向接頭 的旋轉(zhuǎn)阻力作用于支柱與末端執(zhí)行器的連接部的力和力矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，其特征在于，在第3步驟中，利用線性函數(shù)使第1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn) 時的旋轉(zhuǎn)阻力值的變化近似。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，其特征在于，在第3步驟中，對在第1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)阻力值進(jìn)行移動平均處理。
5. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在 外部的基座；通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的 致動器；通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；提供致動器指 令值并控制各致動器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制 單元中，可以存儲第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特 征在于，所述控制裝置具有致動器指令值計算單元，其根據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的預(yù)定的機(jī)構(gòu)參數(shù)， 求出針對末端執(zhí)行器的位置指令值和姿態(tài)指令值的各致動器指令值；合力運算單元，其使用從旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元獲取的旋轉(zhuǎn)阻力值計 算作用于各第2萬向接頭的力和力矩，根據(jù)作用于各第2萬向接頭的力 和力矩，求出作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩；補(bǔ)償量運算單元，其使用作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩計算機(jī) 構(gòu)的彈性變形量，使用該值計算致動器指令值的補(bǔ)償量；以及所述控制單元，其對于通過致動器指令值計算單元求出的致動器指 令值，加算通過補(bǔ)償量計算單元求出的補(bǔ)償量以進(jìn)行更新。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，其特征在于， 合力運算單元將由支柱、第1萬向接頭、第2萬向接頭構(gòu)成的連桿視為分別獨立的串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，計算通過各個串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的萬向接頭 的旋轉(zhuǎn)阻力作用于支柱與末端執(zhí)行器的連接部的力和力矩。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，其特征在于，合力運算單元利用線性函數(shù)使第1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)阻力值的變化近似。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，其特征在于，合力運算單元對在第1萬向接頭或第2萬向接頭反轉(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) 軸的旋轉(zhuǎn)阻力值進(jìn)行移動平均處理。
9. 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有通過第2 萬向接頭與支柱連接的末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供致動器指 令值并控制各致動器的控制單元；和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制 單元中，可以存儲第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，所述控制方法在將末端執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時，進(jìn)行位置 和/或姿態(tài)的測定或者距固定點的距離測定，以該測定值為基礎(chǔ)，推測并 校準(zhǔn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的機(jī)構(gòu)參數(shù)，其特征在于，在利用控制單元推測計算機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第1萬向接頭和/或第 2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差。
10. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有通過第 2萬向接頭與支柱連接的末端執(zhí)行器；驅(qū)動支柱的致動器；提供致動器指 令值并控制各致動器的控制單元;和旋轉(zhuǎn)阻力值存儲單元，其設(shè)于控制 單元中，可以存儲第l萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，其特 征在于，控制單元在將末端執(zhí)行器定位于多個位置和姿態(tài)時，進(jìn)行位置和/或姿態(tài)的測定或者距固定點的距離測定，以該測定值為基礎(chǔ)，推測并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的機(jī)構(gòu)參數(shù)由此進(jìn)行校準(zhǔn)， 在推測計算該校準(zhǔn)涉及的機(jī)構(gòu)參數(shù)時，加算由第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力引起的變形誤差。
11. 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在 外部的基座；分別通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支 柱的各個致動器；分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器； 和檢測各致動器的負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，其特征在于，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷，推測第1萬向接頭和/或第2萬向接 頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。
12. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在 外部的基座；分別通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動器；分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器； 和檢測各致動器的負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，其特征在于，關(guān)于通過第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力作用于末端執(zhí) 行器的內(nèi)力，將包括各第1萬向接頭、對應(yīng)的支柱和對應(yīng)的第2萬向接頭的各個 腳軸系統(tǒng)，視為串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，由此使用各腳軸系統(tǒng)涉及的雅可比矩陣 以及第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量表示的算式，與根 據(jù)并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)關(guān)系使用并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣以及各致 動器的負(fù)荷向量表示的算式相等，據(jù)此，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷構(gòu)成的負(fù)荷向量，求出第1萬 向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量，由此推測作為該旋轉(zhuǎn)阻力向量的構(gòu)成要素的第1萬向接頭和/或第2 萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。
13. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，其特征在于，在權(quán)利要求1 4任一項所述的控制方法中，使用根據(jù)權(quán)利要求11 或權(quán)利要求12的控制方法推測的旋轉(zhuǎn)阻力值。
14. 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法，其特征在于，在權(quán)利要求13所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法中，控制單元對旋轉(zhuǎn) 阻力值存儲單元中的推測的旋轉(zhuǎn)阻力值的存儲進(jìn)行更新。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11 14中的任一項所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方 法，其特征在于，關(guān)于所推測的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的各旋轉(zhuǎn)阻力值，在 超過預(yù)定閾值時，判定為該旋轉(zhuǎn)阻力值涉及的第1萬向接頭和/或第2萬 向接頭產(chǎn)生異常。
16. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在 外部的基座；分別通過第1萬向接頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支 柱的各個致動器；分別通過第2萬向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器； 和檢測各致動器的負(fù)荷的負(fù)荷檢測器，其特征在于，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷，推測第1萬向接頭和域第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。
17. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，所述控制裝置對致動器進(jìn)行控 制，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床具有固定在外部的基座；分別通過第1萬向接 頭與基座連接的多個支柱；驅(qū)動各支柱的各個致動器；分別通過第2萬 向接頭與各支柱連接的末端執(zhí)行器；和檢測各致動器的負(fù)荷的負(fù)荷檢測 器，其特征在于，關(guān)于通過第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力作用于末端執(zhí) 行器的內(nèi)力，將包括各第1萬向接頭、對應(yīng)的支柱和對應(yīng)的第2萬向接頭的各個 腳軸系統(tǒng)，視為串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)，由此使用各個腳軸系統(tǒng)涉及的雅可比矩 陣以及第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量表示的算式，與 根據(jù)并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)關(guān)系使用并聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)韻雅可比矩陣以及各 致動器的負(fù)荷向量表示的算式相等，據(jù)此，根據(jù)由負(fù)荷檢測器檢測的負(fù)荷構(gòu)成的負(fù)荷向量，求出第1萬 向接頭和/或第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力向量，由此推測作為該旋轉(zhuǎn)阻力向量的構(gòu)成要素的第1萬向接頭和/或第2 萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值。
18. —種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，其特征在于，在權(quán)利要求6 8任一項所述的控制裝置中，使用根據(jù)權(quán)利要求16 或權(quán)利要求17的控制裝置推測的旋轉(zhuǎn)阻力值。
19. 一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置，其特征在于，在權(quán)利要求18所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝置中，該控制裝置對旋 轉(zhuǎn)阻力值存儲單元中的推測的旋轉(zhuǎn)阻力值的存儲進(jìn)行更新。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15 19中的任一項所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制裝 置，其特征在于，關(guān)于所推測的第1萬向接頭和/或第2萬向接頭的各旋轉(zhuǎn)阻力值，在 超過預(yù)定閾值時，判定該旋轉(zhuǎn)阻力值涉及的第1萬向接頭和/或第2萬向 接頭產(chǎn)生異常。
全文摘要
本發(fā)明提供一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的控制方法及控制裝置，進(jìn)行考慮了全部從動軸的旋轉(zhuǎn)阻力的影響的補(bǔ)償，由此可以高精度地確定末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。首先在第1步驟(S1)，求出針對末端執(zhí)行器的位置指令值和姿態(tài)指令值的各致動器指令值。然后在第2步驟(S2)，獲取第1和第2萬向接頭的旋轉(zhuǎn)阻力值，在第3步驟(S3)，使用旋轉(zhuǎn)阻力值計算作用于各第2萬向接頭的力和力矩，在第4步驟，根據(jù)這些力和力矩求出作用于末端執(zhí)行器的合力和合力矩。然后在第5步驟，使用這些合力和合力矩計算機(jī)構(gòu)的彈性變形量，使用該值計算致動器指令值的補(bǔ)償量。然后在第6步驟，對于在第1步驟求出的致動器指令值，加算在第5步驟求出的補(bǔ)償量以進(jìn)行更新。
文檔編號G05B19/404GK101226386SQ20071014033
公開日2008年7月23日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者上野浩, 松下哲也 申請人:大隈株式會社