CN103085063A

CN103085063A - 搬运机器人

Info

Publication number: CN103085063A
Application number: CN2012104247216A
Authority: CN
Inventors: 末吉智; 田中谦太郎; 草间义裕
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-05-08
Also published as: TW201336643A; JP2013094896A; JP5459292B2; KR20130047668A

Abstract

本发明提供搬运机器人，能够实现结构的简化并且能够抑制装置的制造成本及重量。搬运机器人具备用于保持搬运物的水平臂单元和一对腿部单元。一对腿部单元各具有与第1关节部连结的第1连杆以及与第2关节部连结并经由第3关节部支承水平臂单元的第2连杆。另外，搬运机器人构成为，数量比设置在一对腿部单元的关节部的总数少的驱动源被设置在任意关节部。

Description

搬运机器人

技术领域

本发明涉及搬运机器人。

背景技术

以往，公知将液晶用的玻璃基板、半导体晶片等薄板状工件搬入、搬出储藏库（stocker)等的搬运机器人。

例如，专利文献1中提出如下一种机器人：使一对腿部单元动作，从而使配置在上部的臂单元上下移动，并通过所述臂单元搬运薄板状工件。

专利文献1：日本特许第4466785号公报

然而，就现有的搬运机器人而言，致动器、马达等驱动部是以相同的结构设置的一对腿部单元，从重量、成本的削减这样的观点来看，还存在改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供一种能实现结构的简化并且能抑制装置的制造成本和重量的搬运机器人。

实施方式的一个方式的搬运机器人具备用于保持搬运物的水平臂单元和一对腿部单元。一对腿部单元各具有第1连杆，第1连杆被连结成基端侧能以第1关节部的旋转轴为中心旋转。此外，一对腿部单元各具有第2连杆，第2连杆被连结成基端侧能以设置在所述第1连杆的末端侧的第2关节部的旋转轴为中心旋转，另一方面，在第2连杆的末端侧以能经由第3关节部的旋转轴旋转的方式支承有所述水平臂单元。另外，搬运机器人中，数量比设在所述一对腿部单元的关节部的总数少的驱动源被设在任意所述关节部。

发明效果

根据本发明，能实现结构的简化并且能抑制装置的制造成本和重量。

附图说明

图1是第1实施方式的搬运机器人的说明图。

图2是第1实施方式的搬运机器人的示意立体图。

图3是第1实施方式的搬运机器人的主视示意图。

图4A是第2实施方式的搬运机器人的主视示意图之1。

图4B是第2实施方式的搬运机器人的主视示意图之2。

图5A是第3实施方式的搬运机器人的主视示意图之1。

图5B是第3实施方式的搬运机器人的主视示意图之2。

图6A是第4实施方式的搬运机器人的主视示意图之1。

图6B是第4实施方式的搬运机器人的主视示意图之2。

标号说明

10、10A、10B、10C：搬运机器人；11：基座；12：基部；12a：回转部；12b、12c：延伸部；13：主腿部单元；14：副腿部单元；15：水平臂单元；15a：上侧臂单元；15b：下侧臂单元；21：支柱；22：第1关节部；23：第1连杆；24：第2关节部；25：第2连杆；26：第3关节部；31：支柱；32：第4关节部；33：第3连杆；34：第5关节部；35：第4连杆；36：第6关节部；37：线缆；40：上侧支承部件；41：基端侧关节部；42：基端侧臂；43：末端侧关节部；44：末端侧臂；45：臂关节部；46：手部；47：臂部；50：下侧支承部件；P1：回转轴。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请公开的搬运机器人的实施方式详细地进行说明。另外，本发明并不限于以下所示的实施方式。

（第1实施方式）

首先，用图1对第1实施方式的搬运机器人10进行说明。图1是第1实施方式的搬运机器人10的说明图。另外，图1中，为了易于说明，简化示出了部分形状。另外，以下，适当采用该图右上方所示的坐标轴进行说明，以铅直朝上方向作为Z轴方向。

如图1所示，第1实施方式的搬运机器人10具备基座11、基部12、主腿部单元13、副腿部单元14和水平臂单元15。

主腿部单元13还具备支柱21、第1关节部22、第1连杆23、第2关节部24、第2连杆25和第3关节部26。另外，副腿部单元14还具备支柱31、第4关节部32、第3连杆33、第5关节部34、第4连杆35和第6关节部36。

如图1所示，基部12由能够回转地安装在基座11上的回转部12a和从回转部12a的两端沿水平方向延伸的延伸部12b、12c构成，基部12相对于基座11以铅直的回转轴P1为中心回转。而且，随着基部12的回转，主腿部单元13、副腿部单元14以及水平臂单元15以回转轴P1为中心回转。

此外，搬运机器人10通过驱动预定的关节部使水平臂单元15升降，使设置有把持工件的手部的水平臂单元15朝Y轴的正负方向移动。另外，搬运机器人10使手部朝X轴的正负方向直线移动。

通过如上述那样进行动作，搬运机器人10进行工件的把持和移载。另外，在后面利用图2对搬运机器人10、水平臂单元15的形状的详细情况进行描述。

此外，就现有的搬运机器人而言，在通过2个腿部单元支承水平臂单元的情况下，形成以2个腿部单元对称的方式内置致动器、马达等驱动源的结构。

具体而言，在现有的搬运机器人为图1所示那样的搬运机器人的情况下，形成为如下结构：驱动源在各腿部单元13、14各设2个，即在第1关节部22、第2关节部24、第4关节部32以及第5关节部34共计4个部位进行设置。

但是，现有的搬运机器人从重量、成本的削减的观点来看还存在改善的余地。因此，第1实施方式的搬运机器人10形成为具备用于进行水平臂单元15的定位的最小限度的驱动源的结构。

具体而言，搬运机器人10在第1关节部22、第2关节部24以及第6关节部36的3个轴端部分别设置驱动源，以所述3个关节部的旋转轴作为驱动轴。另一方面，第3关节部26、第4关节部32以及第5关节部34的旋转轴作为自由轴被轴支承成能够旋转自如。

另外，在图1中，将各关节部中的作为驱动轴的位置用黑圈示出，将作为自由轴的位置用白圈示出。搬运机器人10通过驱动3个驱动轴来进行水平臂单元15的Y坐标及Z坐标的定位。

另外，主腿部单元13支撑水平臂单元15的重量，副腿部单元14为了进行水平臂单元15的定位而被朝向水平臂单元15支承。

因此，第1实施方式的搬运机器人10中，副腿部单元14形成为比主腿部单元13细的结构。由此，搬运机器人10能够实现轻量化。

另外，现有的搬运机器人中，与设在2个腿部单元的驱动源和水平臂单元连接的线缆沿各腿部单元的侧面布线。因此，存在下述情况：所述线缆与连结于各关节部的连杆或水平臂单元等发生干涉而影响搬运机器人的动作。

因此，第1实施方式的搬运机器人10中，将来自在2个腿部单元13、14设置的驱动源和水平臂单元15的线缆37内包于副腿部单元14。

这样，第1实施方式的搬运机器人10中，能够实现结构的简化并且能够抑制装置所涉及的制造成本及重量。

接下来，用图2对第1实施方式的搬运机器人10、水平臂单元15的形状的详细情况进行说明。图2是第1实施方式的搬运机器人10的示意立体图。如图2所示，搬运机器人10具备基座11、基部12、主腿部单元13、副腿部单元14和水平臂单元15。

基部12能够旋转地安装在基座11，相对于基座11以垂直的回转轴P1为中心回转。而且，随着基部12的回转，主腿部单元13、副腿部单元14以及水平臂单元15以回转轴P1为中心回转。

支柱21、31从基部12的各末端部分别铅直朝上地立起设置。形成主腿部单元13的第1连杆23的基端部经由第1关节部22且在X轴的负方向侧与支柱21的末端部连结。由此，第1连杆23能以第1关节部22的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在支柱21的末端部。

第2连杆25的基端部经由第2关节部24且在X轴的负方向侧与第1连杆23的末端部连结。由此，第2连杆25能以第2关节部24的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在第1连杆23的末端部。

形成副腿部单元14的第3连杆33的基端部经由第4关节部32且在X轴的负方向侧与支柱31的末端部连结。由此，第3连杆33能以第4关节部32的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在支柱31的末端部。

第4连杆35的基端部经由第5关节部34且在X轴的负方向侧与第3连杆33的末端部连结。由此，第4连杆35能以第5关节部34的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在第3连杆33的末端部。

水平臂单元15经由第3关节部26与第2连杆25的末端部连结。由此，水平臂单元15能以第3关节部26的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在第2连杆25的末端部。

另外，水平臂单元15经由第6关节部36与第4连杆35的末端部连结。由此，水平臂单元15能以第6关节部36的与X轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在第4连杆35的末端部。

此外，搬运机器人10中，在第1关节部22、第2关节部24以及第6关节部36的轴端部设置致动器、马达等驱动源（未图示），将所述3个关节部的旋转轴作为驱动轴。

搬运机器人10驱动所述3个驱动轴以使第1连杆23、第2连杆25的姿势变化。由此，搬运机器人10能够进行水平臂单元15的定位。

另外，与水平臂单元15连接的线缆（未图示）被内包于副腿部单元14。由此，搬运机器人10能够在线缆不与其他部件缠绕的情况下使水平臂单元15顺畅地动作。另外，与水平臂单元15连接的线缆为例如用于吸附工件的空气用的配管或与用于检测吸附的传感器连接的传感器线。

水平臂单元15具备上侧臂单元15a和下侧臂单元15b。下侧臂单元15b具备的下侧支承部件50将一侧以能绕第3关节部26的关节轴旋转的方式支承在第2连杆25的末端部，将另一侧以能绕第6关节部36的关节轴旋转的方式支承在第4连杆35的末端部。

另外，由于上侧臂单元15a和下侧臂单元15b形成为相同的结构，因此，此处仅对上侧臂单元15a进行说明。上侧臂单元15a具备：用于载置作为被搬运对象物的工件的手部46；以末端部支承该手部46的臂部47；以及上侧支承部件40。

臂部47具备基端侧臂42和末端侧臂44。基端侧臂42能够以基端侧关节部41的与Z轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在上侧支承部件40。

末端侧臂44能够以末端侧关节部43的与Z轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在基端侧臂42的末端部。手部46能够以臂关节部45的与Z轴平行的旋转轴为中心旋转地支承在末端侧臂44的末端部。

另外，通过这些基端侧臂42和末端侧臂44进行旋转动作，由此使臂部47伸缩，从而使手部46沿与第3关节部26的旋转轴平行的方向直线移动。例如，在搬运机器人10的回转位置为图2所示的状态的情况下，X轴的正负方向为手部46的移动方向以及臂部47的伸缩方向。

另外，此处，利用上侧臂单元15a和下侧臂单元15b构成了水平臂单元15，但也可以是仅由上侧臂单元15a或下侧臂单元15b构成的水平臂单元15。

接下来，用图3对第1实施方式的搬运机器人10的水平臂单元15位于最下方位置时的形状的详细情况进行说明。图3是第1实施方式的搬运机器人10的主视示意图。

搬运机器人10中，以第1关节部22、第2关节部24以及第6关节部36的旋转轴为驱动轴，以第3关节部26、第4关节部32以及第5关节部34的旋转轴为自由轴。

因此，如图3所示，搬运机器人10通过驱动第1关节部22的驱动轴来使第1连杆23的姿势变化，通过驱动第2关节部24的驱动轴驱动来使第2连杆25的姿势变化。

此外，搬运机器人10通过驱动第6关节部36的驱动轴驱动来使第4连杆35的姿势变化，从而能够使水平臂单元15下降到最下方位置。

另外，此处，搬运机器人10使设在水平臂单元15的手部46的下表面下降到不与基部12的上表面接触的程度。由此，搬运机器人10能够在不与2个腿部单元13、14发生干涉的情况下移动水平臂单元15。

此外，副腿部单元14并不对刚性作出贡献，因此形成为比主腿部单元13细的结构。因此，即使水平臂单元15处于最下方位置，但由于第3连杆33、第4连杆35不与水平臂单元15发生干涉，因此也不会影响水平臂单元15的动作。

如上所述，第1实施方式中，搬运机器人使支承水平臂单元的2个腿部单元形成为非对称的结构。具体而言，在第1实施方式的搬运机器人中，在主腿部单元设置2个驱动源，在副腿部单元设置1个驱动源。

另外，在第1实施方式的搬运机器人中，使副腿部单元比主腿部单元细，并将线缆等内包于副腿部单元。由此，第1实施方式的搬运机器人能够实现结构的简化并且能够抑制装置的制造成本及重量。

此外，上述第1实施方式的搬运机器人10中，在第1关节部22、第2关节部24以及第6关节部36设置了驱动源，但并不限于此。因此，在以下所示的第2实施方式中，对与第1实施方式的搬运机器人10不同的结构的搬运机器人进行说明。

（第2实施方式）

图4A以及图4B是第2实施方式的搬运机器人10A的主视示意图之1及之2。在第2实施方式的搬运机器人10A中，设置驱动源的位置与第1实施方式不同。

另外，就搬运机器人10A的结构而言，除了设置驱动源的位置不同以外，其余与图1及图2一样，因此，此处省略对结构的说明。

首先，如图4A所示，搬运机器人10A在第1关节部22、第2关节部24以及第5关节部34的轴端部分别设置驱动源，将所述3个关节部的旋转轴作为驱动轴。另一方面，第3关节部26、第4关节部32以及第6关节部36的旋转轴作为自由轴被轴支承成能够旋转自如。

另外，图4A中，将各关节部中的作为驱动轴的位置用黑圈示出，将作为自由轴的位置用白圈示出。搬运机器人10A通过驱动所述3个驱动轴来进行水平臂单元15的Y坐标以及Z坐标的定位。

第5关节部34的驱动轴的动力通过驱动所述驱动轴，沿与连结第4关节部32和第6关节部36的线垂直的方向发生作用。其结果是，第5关节部34的驱动轴朝Z轴的正负方向产生力。

此外，如图4B所示，在第4关节部32及第6关节部36的高度的相同的情况下，所述2个关节部32、36产生的力的方向（该图的箭头）成为水平方向（Y轴的正负方向）。

因此，第5关节部34的驱动轴无法朝Z轴的正负方向产生力，其结果是，水平臂单元15无法升降。

因此，搬运机器人10A通过第1关节部22及第2关节部24的驱动轴的动力进行控制，以使第4关节部32以及第6关节部36的高度不相同。由此，搬运机器人10A能够使水平臂单元15平滑地升降。

如上所述，第2实施方式中，搬运机器人使支承水平臂单元的2个腿部单元形成为非对称的结构。具体而言，第2实施方式的搬运机器人中，与第1实施方式一样，在主腿部单元设置2个驱动源，在副腿部单元设置1个驱动源。由此，第2实施方式的搬运机器人能够实现结构的简化并且能够抑制装置的制造成本及重量。

（第3实施方式）

接下来，用图5A以及图5B对第3实施方式的搬运机器人10B进行说明。图5A以及图5B是第3实施方式的搬运机器人10B的主视示意图之1及之2。

在第3实施方式的搬运机器人10B中，设置驱动源的位置与第1实施方式以及第2实施方式不同。另外，就搬运机器人10B的结构而言，除了设置驱动源的位置不同以外，其余与图1以及图2一样，因此，此处省略对结构的说明。

首先，如图5A所示，搬运机器人10B在第1关节部22、第2关节部24以及第4关节部32的轴端部分别设置驱动源，将所述3个关节部的旋转轴作为驱动轴。另一方面，第3关节部26、第5关节部34以及第6关节部36的旋转轴作为自由轴被轴支承成能够旋转自如。

另外，图5A中，将各关节部中的作为驱动轴的位置用黑圈示出，将作为自由轴的位置用白圈示出。搬运机器人10B通过驱动所述3个驱动轴来进行水平臂单元15的定位。

接下来，如图5B所示，在水平臂单元15位于最下方位置的情况下，为了使第6关节部36上升，搬运机器人10B需要对第6关节部36从Y轴的正方向以及Y轴的负方向施力。

此时，若将水平方向（Y轴的正负方向）与第4连杆35之间的角度设为θ1，则所述角度θ1越大，可使从Y轴的正方向对第6关节部36施加的力越小。因此，搬运机器人10B使第4连杆35下降到斜线所示的基座11与第4连杆35不会发生干涉的程度。

由此，搬运机器人10B能够在将驱动轴的负荷抑制在最小限度的同时平滑地使水平臂单元15上升。

如上所述，第3实施方式中，搬运机器人使支承水平臂单元的2个腿部单元形成为非对称的结构。具体而言，第3实施方式的搬运机器人中，与第1实施方式以及第2实施方式一样，在主腿部单元设置2个驱动源，在副腿部单元设置1个驱动源。由此，第3实施方式的搬运机器人能够实现结构的简化并且能够抑制装置的制造成本及重量。

（第4实施方式）

接下来，用图6A以及图6B对第4实施方式的搬运机器人10C进行说明。图6A以及图6B是第4实施方式的搬运机器人10C的主视示意图之1及之2。

第4实施方式的搬运机器人10C中，在仅将驱动源设置于主腿部单元13这一点上与第1实施方式、第2实施方式以及第3实施方式不同。另外，就搬运机器人10C的结构而言，除了设置驱动源的位置不同以外，其余与图1以及图2相同，因此，此处省略对结构的说明。

首先，如图6A所示，搬运机器人10C仅在主腿部单元13具备的关节部（即第1关节部22、第2关节部24以及第3关节部26）的轴端部分别设置驱动源，将所述3个关节部的旋转轴作为驱动轴。另一方面，副腿部单元14具备的第4关节部32、第5关节部34以及第6关节部36的旋转轴作为自由轴被轴支承成能够旋转自如。

另外，图6A中，将各关节部中的作为驱动轴的位置用黑圈示出，将作为自由轴的位置用白圈示出。搬运机器人10C通过驱动所述3个驱动轴来进行水平臂单元15的定位。

此处，如上所述，副腿部单元14侧的3个关节部32、34、36的旋转轴为自由轴。因此，在搬运机器人10C升降水平臂单元15时，如图6A所示，可能会使第5关节部34朝副腿部单元14的外侧（Y轴的正方向）弯曲。

因此，如图6B所示，若将第3连杆33与第4连杆35的外侧（Y轴的正方向）之间的角度设为θ2，则搬运机器人10C具备预定的部件（未图示），以免θ2大于180°。

例如，搬运机器人10C可在第3连杆33和第4连杆35之间具备防止完全伸开用的弹簧。由此，即使仅在主腿部单元13设置驱动源的情况下，搬运机器人10C也能够在使水平臂单元15升降时保持水平臂单元15水平。

如上所述，第4实施方式中，搬运机器人仅在主腿部单元设置驱动源，使支承水平臂单元的2个腿部单元形成为非对称的结构。由此，第4实施方式的搬运机器人能够实现结构的简化并且能够抑制装置的制造成本及重量。

本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果和变形例。因此，本发明更广泛的方式并不限于以上表示且描述的特定的详细情况及代表性的实施方式。因此，能够在不脱离附上的权利要求书以及其等同物所定义的总的发明构思或范围的情况下进行各种变更。

Claims

1.一种搬运机器人，其特征在于，

所述搬运机器人具备：

水平臂单元，其用于保持搬运物；和

一对腿部单元，所述一对腿部单元各具有第1连杆和第2连杆，所述第1连杆被连结成基端侧能以第1关节部的旋转轴为中心旋转，所述第2连杆被连结成基端侧能以设置在所述第1连杆的末端侧的第2关节部的旋转轴为中心旋转，另一方面，在所述第2连杆的末端侧以能经由第3关节部的旋转轴旋转的方式支承所述水平臂单元，

数量比设在所述一对腿部单元的关节部的总数少的驱动源被设在任意所述关节部。

2.根据权利要求1所述的搬运机器人，其特征在于，

所述一对腿部单元作为主腿部单元和副腿部单元而设置，设置在所述主腿部单元的所述驱动源的数量比设置在所述副腿部单元的所述驱动源的数量多。

3.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，

所述主腿部单元在所述第1关节部以及所述第2关节部设置所述驱动源，

所述副腿部单元在所述第3关节部设置所述驱动源。

4.根据权利要求2或3所述的搬运机器人，其特征在于，

与所述水平臂单元连接的线缆被内包于所述副腿部单元。

5.根据权利要求2、3或4所述的搬运机器人，其特征在于，

所述主腿部单元形成得比所述副腿部单元粗。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的搬运机器人，其特征在于，

设置有所述副腿部单元的一侧的基部的上表面形成在比设置有所述主腿部单元的一侧的所述基部的上表面低的位置，从而形成台阶，

所述水平臂单元能够下降到所述水平臂单元中的下侧臂的一部分处于所述台阶的范围内为止。

7.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，

所述副腿部单元在所述第2关节部设置所述驱动源。

8.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，

所述副腿部单元在所述第1关节部设置所述驱动源。

9.根据权利要求2所述的搬运机器人，其特征在于，

所述主腿部单元在所述第1关节部、所述第2关节部以及所述第3关节部设置所述驱动源。