CN101309782B - 机器人装置 - Google Patents

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Abstract

一种机器人装置，具有手臂部以及控制装置，所述手臂部至少包括具有对工件进行保持的工件保持部并进行往复运动的第1手臂和将该第1手臂连接并向与所述第1手臂相同的方向进行往复运动的第2手臂，所述控制装置对所述第1手臂的动作优先于所述第2手臂地进行控制，使所述手臂部从始点座标PO移动到规定的座标位置P。

Description

机器人装置
技术领域
本发明涉及机器人装置，更详细地说，涉及容易进行示范作业、且可缩短实际动作中的生产节拍时间的机器人装置。
背景技术
在液晶显示板或等离子显示板(PDP)等一般的制造工序中，为了从收纳了多块玻璃基板的箱体中取出玻璃基板或将经过TFT形成工序或配线工序之后的玻璃基板收纳在箱体中，使用了具有滑动式手臂的机器人装置。具有这种滑动式手臂的机器人装置，其直行精度优异，且能缩小收纳在箱体中的玻璃基板的间距，因此，近年来得到良好使用。
作为具有滑动式手臂的机器人装置，已知有图13(A)所示的由手臂141和底座构件142构成的单滑动机构143和图13(A)所示的由手臂144、第2手臂145和底座构件146构成的复合滑动机构147。
目前的主流是单滑动机构143，但单滑动机构143因底座构件自身的旋转动作等而具有不能使底座构件142接近箱体148附近的问题。另外，单滑动机构143要有较长的底座构件142，因此有手臂141的移动距离长且不能缩短生产节拍时间这样的问题。另外，还有会使手臂部大型化、机器人装置大型化的问题。
另一方面，图13(B)所示的复合滑动机构147其底座构件146短，容易旋转，利用2个手臂的移动动作可缩短生产节拍时间，故有能解决上述的单滑动机构143问题的优点。作为具有复合滑动机构的机器人装置，例如下述专利文献1、2提出了如下一种机器人装置，该机器人装置包括：第1移动体，该第1移动体具有使保持工件的上叉臂向规定方向往复驱动的第1驱动部，以对处于静止状态的工件进行保持、转放；第2移动体，该第2移动体具有使下叉臂向与前述相同方向往复驱动的第2驱动部；第3移动体，该第3移动体具有第3驱动部，以使第1移动体和第2移动体沿往复驱动方向往复驱动。
专利文献1：日本特开平11-238775号公报
专利文献2：日本特开2003-86659号公报
但是，具有复合滑动机构147的机器人装置，在使手臂144的前端移动到规定座标位置P的场合，若以单滑动机构的组合来操作手臂144和第2手臂145，则示范作业时的操作按钮和位置显示部等就会被分为手臂144和第2手臂145两类。因此，规定的座标位置P通过两者的无数种组合而可示范，有着使示范作业非常繁杂的问题。
例如，在使复合滑动机构147移动距离R并使复合滑动机构147到达座标位置P的场合，在图11中，使手臂144移动长度R1，使第2手臂145移动长度R2(R1＞R2)。而在图12中，手臂144的长度R1极短，使第2手臂145移动长度R2(R1＜R2)。即，即使在对相同座标位置P进行示范的场合，每次作业或每次替换作业者时，示范方法就会产生变化。因此，需要努力维持示范作业的一贯性，有着作业者负担变大的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种示范作业容易、可缩短实际动作中的生产节拍时间的机器人装置。
为实现上述目的，本发明的机器人装置具有手臂部以及控制装置，所述手臂部包括具有对工件进行保持的工件保持部并进行往复运动的第1手臂和将该第1手臂连接并向与所述第1手臂相同的方向进行往复运动的第2手臂，所述控制装置对所述第1手臂的动作优先于所述第2手臂地进行控制，使所述手臂部从始点座标PO移动到规定的座标位置P。
采用本发明，作业者只要以机器人座标为意识进行示范作业即可，不会在每次作业或每次替换作业者时使示范方法产生变化，可减轻维持第1手臂移动长度和第2手臂移动长度一贯性的负担。另外，示范作业时的操作按钮等在机器人座标R上也有分配，故可容易进行操作。
在本发明的机器人装置中，所述控制装置最好是，设置R轴作为机器人座标系，将从所述始点座标PO至所述规定的座标位置P的距离R为R＝R1+R2(式中，R1是所述第1手臂的移动距离，R2是所述第2手臂的移动距离)定义为顺向机构解(日文：順機構解)，将从R分配为R1、R2定义为逆向机构解(日文：逆機構解)。
另外，在本发明的机器人装置中，最好所述控制装置包含示范单元，该示范单元通过第1手臂移动步骤和第2手臂移动步骤使所述手臂部从所述始点座标PO移动到所述规定座标位置P进行示范，所述第1手臂移动步骤是不使所述第2手臂动作地使所述第1手臂向所述规定座标位置P移动，而所述第2手臂移动步骤是在使所述第1手臂移动规定长度R1后使所述第2手臂移动规定长度R2。
采用本发明，由于控制装置包含上述的示范单元，故当利用所述示范单元使手臂部移动到规定座标位置P时，若将R轴设为机器人座标系，将R＝R1+R2定义为顺向机构解，将从R分配成R1、R2定义为逆向机构解，则在使第1手臂移动规定长度R1后，通过使第2手臂移动，可用包含该示范单元的控制装置专门决定至规定座标位置P的移动。由此，作业者只要注意座标位置P进行示范作业即可，不会在每次作业或每次替换作业者时使示范方法产生变化，可减轻维持R1、R2一贯性的负担。另外，由于示范作业时的操作按钮等在机器人座标R上也有分配，故可容易地进行操作。
这里，所谓示范作业，是对产业用机器人装置动作进行设定的作业，是在生产线等上由操作者直接对机器人装置进行操作并设定座标位置等的作业，另外，所谓顺向机构解是从轴空间向笛卡尔空间的变换，所谓逆向机构解是顺向机构解析的逆向变换。
在本发明的机器人装置中，最好所述示范单元具有作业者指定所述规定座标位置P的示范作业操作部。
采用本发明，只要作业者注意座标位置P进行示范作业即可，不会在每次作业或每次替换作业者时使示范方法产生变化，可减轻维持R1、R2一贯性的负担。另外，由于示范作业时的操作按钮等在机器人座标R上也有分配，故可容易地进行操作。
在本发明的机器人装置中，最好所述控制装置包含第1控制单元，该第1控制单元在至所述规定座标位置P的距离R处于所述第1手臂的规定的可移动长度L1范围内的场合仅使所述第1手臂移动，在至所述规定座标位置P的距离R超过所述第1手臂的规定的可移动长度L1的场合使移动与该可移动长度L1相同的长度R1的第1手臂的动作、以及移动从距离R减去所述移动长度R1后的长度R2的第2手臂的动作同时进行。
采用本发明，由于控制装置包含上述的第1控制单元，因此，对于规定座标位置R的R1(第1手臂的移动长度)、R2(第2手臂的移动长度)的分配，由于可通过示范单元预先由逆向机构解进行定义，且第1手臂和第2手臂同时移动所分配的长度R1、R2，故可提高生产节拍。另外，在至规定座标位置P的距离R处于第1手臂的规定的可移动长度L1范围内的场合仅第1手臂移动，故当在任意的座标位置有干涉物时，可容易地实现避开该干涉物的手臂动作。
在本发明的机器人装置中，最好所述控制装置包含第2控制单元，在指定了所述第2手臂移动长度R2L的场合，当至所述规定的座标位置P的距离R处于所述第1手臂的规定的可移动长度L1与所述第2手臂的指定移动长度R2L之和(L1+R2L)的范围内时，以所述第1手臂的移动长度R1成为R×L1/(L1+R2L)、所述第2手臂的移动长度R2成为从距离R减去所述移动长度R1后的长度(R-R1)的关系使所述第1手臂的动作和所述第2手臂的动作同时进行。
采用本发明，由于控制装置包含上述的第2控制单元，故与所述第1控制单元相同，由于对于规定的座标位置R的R1(第1手臂的移动长度)、R2(第2手臂的移动长度)的分配，可利用示范单元预先由逆向机构解进行定义，且第1手臂和第2手臂同时移动所分配的长度R1、R2，故可提高生产节拍。尤其，该第2控制单元同时使两手臂移动上述公式规定的长度R1、R2，故可进一步缩短动作时间。
所述始点座标PO是将所述手臂缩短后的手臂的座标位置，所述规定的座标位置P，最好是所述工件放置在手臂上或/及从手臂转放的位置。
采用本发明的机器人装置，作业者只要以机器人座标R为意识进行示范作业即可，不会在每次作业或每次替换作业者时使示范方法产生变化，可减轻维持第1手臂移动长度R1和第2手臂移动长度R2一贯性的负担。另外，示范作业时的操作按钮等在机器人座标上也有分配，故可容易进行操作。
附图说明
图1是表示本发明的机器人装置一个例子的立体图。
图2是表示第1手臂和第2手臂都不动作的初始状态时的机器人装置一形态的立体图。
图3是表示从图2所示的状态使第1手臂移动长度R1、使其前端到达座标位置P1时的机器人装置一形态的立体图。
图4是表示从图3所示的状态使第1手臂移动了可移动长度L1后再使第2手臂移动长度R2、使其前端到达座标位置P2时的机器人装置一形态的立体图。
图5是表示从图4所示的状态进一步使第2手臂移动了可移动长度L2、使其前端到达座标位置P3时的机器人装置一形态的立体图。
图6是由图2至图5的示范单元进行示范后的、表示第1控制单元的流程图。
图7是由图2至图5的示范单元进行示范后的、表示第2控制单元的流程图。
图8是用第2控制单元进行动作的手臂部形态的一个例子。
图9是用第2控制单元进行动作的手臂形态的另一个例子。
图10是表示具有2个手臂部的双臂式机器人装置一例子的立体图。
图11是用于说明以往的示范方法复杂性的示图。
图12是用于说明以往的示范方法复杂性的示图。
图13是表示具有滑动式手臂的机器人装置例子的模式图。
符号说明
1是机器人装置
2是手臂部
4是轨道构件
10是工件保持部
11是第1手臂
12是第2手臂
13是底座构件
14是上下移动构件
15是基座
30是箱体
31是玻璃基板
PO、P1、P2、P3、P4是座标位置
R是手臂的移动距离
R1是第1手臂的移动长度
R2是第2手臂的移动长度
L1是第1手臂的可移动长度
L2是第1手臂的可移动长度
R2L是指定移动长度
具体实施方式
下面，根据附图详细描述本发明的机器人装置。下面是对例示附图进行说明，但本发明的技术范围不限定于该记载和图示例子。
图1是表示本发明的机器人装置一个例子的立体图。本发明的机器人装置1如图1所示，是具有滑动式手臂部2的机器人装置，该手臂部2至少包括：具有对工件进行保持的工件保持部10并进行往复运动的第1手臂11；将第1手臂11连接、向与第1手臂11相同的方向进行往复运动的第2手臂12。在本发明中，手臂部2由可往复运动的2个手臂构成，但也可由向相同方向进行往复运动的3个以上的手臂构成。往复运动的2个以上的手臂与底座构件13连接。因此，图1所示的手臂部2由第1手臂11、第2手臂12和底座构件13构成。
手臂部2可上下移动，同时，俯视看可绕右、绕左进行旋转。这种手臂部2的动作通过上下移动构件14向铅垂方向移动和水平方向转动，从而可进行上下动作和旋转动作。另外，上下移动构件14与基座15连接，该基座15在导轨构件4上滑动并可向相邻的箱体(未图示)等移动。
在本发明的机器人装置1中，在第2手臂12内设置可使第1手臂11滑动的滑动机构。在动作构件13内设置可使第2手臂12滑动的滑动机构。在基座15内设置可通过上下移动构件14而使手臂部2回转的转动机构(未图示)。此外，在基座15内设置可使上下移动构件14上下移动的上下移动机构(未图示)。
这里，收纳第2手臂12的滑动机构未作图示，但可例示其结构具有：向第2手臂12的长度方向延伸的轨道；在该轨道上进行滑动并与第1手臂11连接的滑块；配置在第2手臂12的长度方向两端上的皮带轮；架设在该皮带轮之间并固定在所述滑块上的皮带。并且，通过用电动机等使该皮带旋转，可使第1手臂11滑动。在底座构件13内也可收纳同样的滑动机构，可使第2手臂12滑动。
另外，收纳上下移动构件14的上下移动机构也未图示，但可例示使多个上下移动构件组合的组合结构。并且，该上下移动构件14通过驱动构成上下移动机构的电动机等，可使手臂部2上下移动。另外，手臂部2的转动机构设在基座15内，该上下移动构件14通过驱动构成转动机构的电动机等，可使手臂部2转动。
具有上述那种驱动机构的本发明的机器人装置1具有使手臂部2优先于第1手臂11的动作地移动到规定的座标位置P的控制装置。控制装置是用于驱动上述驱动机构的装置，尤其，本发明的特征是，该控制装置包含通过第1手臂移动步骤和第2手臂移动步骤使所述手臂部2移动到所述规定的座标位置P进行示范的示范单元，所述第1手臂移动步骤是，不使第2手臂12动作而使第1手臂11向工件侧移动，而所述第2手臂移动步骤是，在使第1手臂11移动规定的长度R1后使第2手臂12移动规定的长度R2。这里，所谓示范作业是设定产业用机器人装置动作的作业，是操作者在生产线等上直接操作机器人装置并设定座标位置等的作业，另外，所谓顺向机构解是从轴空间向笛卡尔空间的变换，所谓逆向机构解是顺向机构解的逆向变换。另外，例如将进行示范作业的操作部设在机器人控制器的示范操作吊架等末端设备上。
即，所述示范单元有如下特征：由第1手臂移动步骤和第2手臂移动步骤来执行使手臂部2移动到任意的座标位置P进行示范。图2～图5是示范单元的说明图。
图2是第1手臂11和第2手臂12都不动作的初始状态时的形态。在初始状态下，第1手臂11的前端处于原点位置即座标位置PO。
图3是从图2所示的形态使第1手臂移动长度R1、使其前端到达座标位置P1时的形态。此时的移动长度R1是第1手臂11的可移动长度L1以下。本发明的示范单元具有第1手臂移动步骤，在图3所示的R≤L1的场合，不使第2手臂12动作而仅使第1手臂11向工件侧移动。图中的R表示从座标位置PO至规定的座标位置P(例如图3中为P1)的距离。
图4是从图3所示的状态使第1手臂11移动了可移动长度L1后再使第2手臂12移动长度R2、使其前端到达座标位置P2时的形态。此时的移动距离R是将第1手臂11的可移动长度L1和第2手臂12的移动规定长度R2相加后的距离。本发明的示范单元具有第2手臂移动步骤，在图4所示的R＞L1的场合，在使第1手臂11移动规定长度R1(＝L1)后，使第2手臂12移动规定的长度R2。
图5是从图4所示的状态进一步使第2手臂12移动了可移动长度L2、使其前端到达座标位置P3时的形态。此时的移动距离R是将第1手臂11的可移动长度L1和第2手臂12可移动长度L2相加后的距离，是在可移动范围内的最大移动距离。
如此，本发明的机器人装置1具有控制装置，该控制装置包含所述的示范单元，因此当利用所述示范单元使手臂部2移动到规定的座标位置P时，若将R轴设为机器人座标系，将R＝R1+R2定义为顺向机构解，将从R分配成R1、R2定义为逆向机构解，则至规定座标位置P的移动可通过使第1手臂11移动规定长度R1后使第2手臂12移动而由包含该示范单元的控制装置专门决定。由此，只要操作者注意座标位置P进行示范作业即可，示范方法不会每次作业或每次替换作业者而产生变化，可减轻维持R1、R2一贯性的负担。另外，示范作业时的操作按钮等在机器人座标上也有分配，故可容易地进行操作。
接着，对包含控制装置的第1控制单元进行说明。本发明的机器人装置1所具有的控制装置包含第1控制单元。图6是由图2至图5的示范单元进行示范后的、表示第1控制单元的流程图。
如图6所示，该第1控制单元，在至规定的座标位置P的距离R处于第1手臂11的可移动规定长度L1范围内的场合(R≤L1)仅使第1手臂11移动，成为R＝R1。另一方面，在至规定座标位置P的距离R超过第1手臂11的规定的可移动长度L1场合(R＞L1)，就可同时进行与可移动长度L1相同的长度R1的第1手臂11的移动动作(R1＝L1)和从距离R减去移动长度R1后的长度R2的第2手臂12的移动动作(R2＝R-R1)。
该第1控制单元在R＞L1的场合，同时使第1手臂11和第2手臂12移动分配于两手臂的长度R1、R2，由此，可提高生产节拍。另一方面，在至规定座标位置P的距离R处于第1手臂11的规定的可移动长度L1范围内的场合仅第1手臂11移动，因此，当在任意的座标位置有干涉物时，可容易实现避开该干涉物的动作。对于规定座标位置R的R1(第1手臂的移动长度)和R2(第2手臂的移动长度)的分配，通过示范单元预先由逆向机构解进行定义。
接着，对包含控制装置的控制单元进行说明。本发明的机器人装置1所具有的控制装置，也可包括第1控制单元和第2控制单元，以代替上述的第1控制单元。图7是由图2至图5的示范单元进行示范后的、表示第2控制单元的流程图。另外，图8及图9是利用第2控制单元进行动作的手臂部形态的例子。
如图7所示，该第2控制单元即使是在第2手臂12的移动长度RL被指定且至规定的座标位置P的距离R处于第1手臂11的规定的可移动长度L1范围内的场合(R≤L1)，也不是只使第1手臂移动而是使两手臂同时移动。
即，在该第2控制单元中，在至规定座标位置P的距离R处于第1手臂11的规定的可移动长度L1与第2手臂12的指定移动长度RL之和(L1+R2L)范围内的场合(R≤L1+R2L)，如图7及图8所示，第1手臂11的移动长度R1成为“R×L1/(L1+R2L)”，第2手臂12的移动长度R2成为“R-R1”，两手臂同时动作。另一方面，在至规定座标位置P的距离R处于超过第1手臂11的规定的可移动长度L1与第2手臂12的指定移动长度R2L之和(L1+R2L)范围的场合(R＞L1+R2L)，如图7及图9所示，第1手臂11的移动长度R1与第1手臂11的规定的可移动长度L1相同，第2手臂12的移动长度R2成为“R-R1”，两手臂同时移动。R2L是第1手臂11成为了可移动长度L1时初始到达的移动长度的数值，“L1/(L1+R2L)”是由R向R1的分配比(R1ratio)。
并且，当将该第2控制单元与上述第1控制单元进行对比时，在上述第1控制单元中，例如往往在向整个行程的中间点附近移动的场合，第1手臂11必须进行近似于整个行程的动作，故第1手臂11的动作时间是律速，作业时间变长。另一方面，在第2控制单元中，由于可使第1手臂11和第2手臂12同时动作到指定移动长度R2L的位置，故可缩短动作时间。此外，R2＞R2L时，R1＝L1，可避免干涉。
如上所述，该第2控制单元在R＞L1+R2L的场合，由于使第1手臂和第2手臂同时移动所分配的长度R1、R2，故可提高生产节拍。对于规定座标位置R的R1(第1手臂的移动长度)和R2(第2手臂的移动长度)的分配通过示范单元预先由逆向机构解进行定义。
这种本发明的机器人装置1在液晶显示板或等离子显示板(PDP)等一般的制造工序中最适合使用，如图1所示，它是一种用于从收纳了多块玻璃基板31的箱体30中取出玻璃基板乃至用于将经TFT形成工序和配线工序后的玻璃基板收纳于箱体30的、具有滑动式手臂的机器人装置。这种机器人装置1在直行精度方面优异，且可缩小收纳于箱体30中的玻璃基板31的间距。
如图10所示，本发明的机器人装置1也可是具有2个手臂部的双手臂式的结构。图10中，符号102是手臂部，符号111A、111B是第1手臂，符号112A、112B是第2手臂。
如上述说明，本发明的机器人装置，作业者只需以机器人座标R为意识进行示范作业即可，示范方法不会每次作业或每次替换作业者而产生变化，可减轻维持第1手臂的移动长度R1和第2手臂的移动长度R2的一贯性的负担。另外，示范作业时的操作按钮等在机器人座标上也有分配，故可容易地进行操作。

Claims (5)

1.一种机器人装置，其特征在于，具有：
手臂部，该手臂部至少包括具有对工件进行保持的工件保持部并进行往复运动的第1手臂和将该第1手臂连接并向与所述第1手臂相同的方向进行往复运动的第2手臂；
驱动所述第1手臂的第1电动机；
驱动所述第2手臂的第2电动机；以及
控制装置，该控制装置对所述第1手臂的动作优先于所述第2手臂地进行控制，使所述手臂部从始点座标PO移动到规定的座标位置P，
所述控制装置是，设置R轴作为机器人座标系，将从所述始点座标PO至所述规定的座标位置P的距离R为R＝R1+R2定义为顺向机构解，将从R分配为R1、R2定义为逆向机构解，其中，R1是所述第1手臂的移动距离，R2是所述第2手臂的移动距离，
所述控制装置包含示范单元，该示范单元通过第1手臂移动步骤和第2手臂移动步骤使所述手臂部从所述始点座标PO移动到所述规定座标位置P进行示范，所述第1手臂移动步骤是不使所述第2手臂动作地使所述第1手臂向所述规定座标位置P移动，而所述第2手臂移动步骤是在使所述第1手臂移动该第1手臂的移动距离R1后使所述第2手臂移动该第2手臂的移动距离R2。
2.如权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述示范单元具有作业者指定所述规定座标位置P的示范作业操作部。
3.如权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述控制装置包含第1控制单元，该第1控制单元在至所述规定座标位置P的距离R处于所述第1手臂的可移动长度L1范围内的场合仅使所述第1手臂移动，在至所述规定座标位置P的距离R超过所述第1手臂的所述可移动长度L1的场合使移动与该可移动长度L1相同的长度R1的第1手臂的动作、以及移动从距离R减去所述移动长度R1后的长度R2的第2手臂的动作同时进行。
4.如权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述控制装置包含第2控制单元，在指定了所述第2手臂移动长度R2L的场合，当至所述规定的座标位置P的距离R处于所述第1手臂的可移动长度L1与所述第2手臂的指定移动长度R2L之和(L1+R2L)的范围内时，以所述第1手臂的移动长度R1成为R×L1/(L1+R2L)、所述第2手臂的移动长度R2成为从距离R减去所述移动长度R1后的长度(R-R1)的关系使所述第1手臂的动作和所述第2手臂的动作同时进行。
5.如权利要求1至4中任一项所述的机器人装置，其特征在于，所述始点座标PO是将所述手臂缩短后的手臂的座标位置，所述规定的座标位置P是所述工件放置在手臂上的位置及从手臂转放的位置中的任一者。
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