CN112672863A - 机器人 - Google Patents

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Abstract

机器人具备：机器人臂；多层的手，其包括设置于机器人臂的末端的第1手和第2手；第1直接驱动马达，其旋转轴线规定在机器人臂的末端，将第1手能够以旋转轴线为中心旋转地连结于机器人臂的末端；以及第2直接驱动马达，其将第2手能够以旋转轴线为中心旋转地连结于第1手。

Description

机器人
技术领域
本发明涉及具备2个手的机器人。
背景技术
以往，公知有在一个机器人臂的手部安装有多层的手的机器人。专利文献1公开了这种机器人。
在专利文献1记载的基板搬运机器人具备：由相互经由关节能够旋转地连结的多个连杆而构成的机器人臂、和安装于机器人臂的末端的上手和下手。上手和下手各自具有手基部、和支承于手基部的托板部件。在上手的手基部固定中空轴状的内侧手腕轴，在下手的手基部固定中空轴状的外侧手腕轴，内侧手腕轴以同轴状插入至外侧手腕轴，内侧手腕轴和外侧手腕轴由各自独立的驱动源驱动旋转。
然而，作为机器人臂的关节的驱动方式，公知有将各关节用独立的马达直接驱动的直接驱动方式。例如，专利文献2的多关节搬运装置(水平多关节型机器人)具有相互经由关节能够旋转地连结的多个连杆、和设置于关节的多个马达。各马达具有中空型马达旋转轴线，各连杆固定在固定于中空型马达旋转轴线的内周面的中空型旋转轴线，通过该中空型旋转轴线的旋转而旋转。
上述的马达是不经由减速机构而将产生的动力向对象物直接传递的直接驱动马达。例如，在专利文献3中公开有这样的直接驱动马达。专利文献3的直接驱动马达具备产生动力的马达部、检测马达部的旋转的旋转检测器、以及保持马达部和旋转检测器的壳体。马达部具有包括线圈和支承该线圈的定子铁芯的定子、和包括永磁铁的转子。线圈经由导线与电力供给部连接。
专利文献1：日本特开2016-162936号公报
专利文献2：日本特开2007-38360号公报
专利文献3：日本特开2016-15854号公报
专利文献2的机器人在机器人臂的包括手腕关节在内的各关节设置有直接驱动马达。但是，在专利文献2中示出有在1个机器人臂安装有1个手的机器人，而没有示出如专利文献1的机器人那样在1个机器人臂安装有2个手的情况的手腕关节的具体的方式。
发明内容
本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供在1个机器人臂安装有2个手的机器人中采用了直接驱动马达的手腕关节构造。
本发明的一个方式所涉及的机器人具备：机器人臂；多层的手，其包括设置于前述机器人臂的末端的第1手和第2手；第1直接驱动马达，其旋转轴线规定在前述机器人臂的末端，将前述第1手能够以前述旋转轴线为中心旋转地连结于前述机器人臂的末端；以及第2直接驱动马达，其将前述第2手能够以前述旋转轴线为中心旋转地连结于前述第1手。
在上述机器人中，第1直接驱动马达作为第1手的手腕关节发挥功能，第1直接驱动马达和第2直接驱动马达作为第2手的手腕关节发挥功能。而且，2个直接驱动马达以共同的旋转轴线为中心使对象物(手)旋转。在这样的机器人中，例如，当保持第2手的位置，并使第1手以旋转轴线为中心旋转时，若使第1直接驱动马达和第2直接驱动马达相互在相反方向产生旋转力，则第1手从第2手受到反作用力。通过该反作用力，促进第1手的旋转。这样，能够实现在1个机器人臂安装有2个手的机器人中采用了适合的直接驱动马达的手腕关节构造。
根据本发明，能够提供在1个机器人臂安装有2个手的机器人中采用了直接驱动马达的手腕关节构造。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人的立体图。
图2是第2手(和第1手)的俯视图。
图3是表示第1手和第2手与机器人臂的连结构造的剖视图。
图4是表示机器人的控制系统的结构的框图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人1的立体图。在本实施方式中，将本发明应用于作为机器人1的一个例子的具备基板保持手的基板搬运机器人来进行说明。其中，机器人1并不限定于基板搬运机器人。
图1所示的机器人1具备基台2、支承于基台2的机器人臂4、以及安装于机器人臂4的手部的第1手14和第2手13。机器人臂4包括相连接的升降轴30、第1连杆部件31以及第2连杆部件32。
在基台2规定有穿过基台2的垂直的第1旋转轴线L1。升降轴30以沿着第1旋转轴线L1升降的方式支承于基台2。在基台2的内部设置有驱动升降轴30升降的升降驱动装置8。
在升降轴30的上端，经由第1关节41连结有第1连杆部件31的基端。通过第1关节41的动作，第1连杆部件31以第1旋转轴线L1为中心旋转。第1关节41包括直接驱动马达41a。直接驱动马达41a具有转子和定子(图示略)，转子和定子中的一方固定于第1连杆部件31，另一方固定于升降轴30。
在第1连杆部件31的末端，经由第2关节42连结有第2连杆部件32的基端。在第1连杆部件31的末端规定有垂直的第2旋转轴线L2。通过第2关节42的动作，第2连杆部件32以第2旋转轴线L2为中心旋转。第2关节42包括直接驱动马达42a。直接驱动马达42a具有转子和定子(图示略)，转子和定子中的一方固定于第2连杆部件32，另一方固定于第1连杆部件31。在第2连杆部件32的末端规定有垂直的第3旋转轴线L3。
图2是第2手13(和第1手14)的俯视图，图3是表示第1手14和第2手13与机器人臂4的连结构造的剖视图。第2手13和第1手14具有实质相同的构造，因此对第2手13的构造详细地进行说明，省略对第1手14的构造的说明。
如图2和图3所示，第2手13具有由中空部件构成的手基部19。在手基部19的内部设置有升降气缸21。在升降气缸21的活塞21a的末端连接有升降部件23。在升降部件23连接有保持基板S的托板部件25的基端部。在托板部件25的末端部的上表面设置有与基板S的边缘部抵接的一对把持爪27。在托板部件25的基端部的上表面设置有支承基板S的底面的一对垫28。
另外，在手基部19的内部设置有挤压气缸29。在向手基部19的外部突出的挤压气缸29的活塞29a的末端，设置有用于挤压基板S而与把持爪27一起夹持基板S的推杆26。升降气缸21和挤压气缸29受机器人控制器12的控制而相互独立地动作。
如图3所示，第1手14的手基部19经由第1手腕关节43而与第2连杆部件32的末端连结。通过第1手腕关节43的动作，第1手14以第3旋转轴线L3为中心旋转。第2手13的手基部19经由第2手腕关节44而与第1手14的基端连结。通过第2手腕关节44的动作，第2手13以第3旋转轴线L3为中心旋转。即，第2手13和第1手14具有共同的旋转轴线。
第1手腕关节43和第2手腕关节44包括直接驱动马达43a、44a。第1手腕关节43的直接驱动马达43a具有转子522和定子521，转子522和定子521中的一方固定于第1手14，另一方固定于第2连杆部件32。另外，第2手腕关节44的直接驱动马达44a具有转子522和定子521，转子522和定子521中的一方固定于第2手13，另一方固定于第1手14。
第1关节41、第2关节42、第1手腕关节43、以及第2手腕关节44各自所包括的直接驱动马达41a、42a、43a、以及44a具有实质相同的构造。因此，对设置在第2手腕关节44的直接驱动马达44a详细地进行说明，省略对设置在第1关节41、第2关节42、以及第1手腕关节43的直接驱动马达41a、42a、以及43a的详细的说明。
设置在第2手腕关节44的直接驱动马达44a具备产生用于使对象物旋转的动力的马达部52、检测马达部52的旋转的旋转检测器53、保持马达部52和旋转检测器53的壳体54、以及与马达部52连接的导线50。
马达部52具有隔着间隙对置的定子521和转子522。转子522相对于定子521以第3旋转轴线L3为中心旋转。定子521具有定子铁芯525、和支承于定子铁芯525的线圈526。转子522包括在第3旋转轴线L3的周围以等间隔配置的多个永磁铁。
定子521与第2壳体部件542连接。转子22与第1壳体部件541连接。在第1壳体部件541与第2壳体部件542之间配置轴承55。通过轴承55，第1壳体部件541被支承为相对于第2壳体部件542能够以第3旋转轴线L3为中心旋转。
直接驱动马达44a的动作由机器人控制器12控制。机器人控制器12基于旋转检测器53的检测结果，使转子522旋转目标角度。关于直接驱动马达44a的构造的以上的详细的说明，参照日本特开2016-15854号公报进行引用。
直接驱动马达44a通过设置于其周围的迷宫式密封件6密封。在图3所示的例子中，以包围直接驱动马达44a的周围的方式，在第2手13的下表面设置有第1密封部件61，在第1手14的下表面设置有第2密封部件62。第1密封部件61和第2密封部件62组合成迷宫状，而构成迷宫式密封件6。在第1手14与第2连杆部件32之间也设置有相同的迷宫式密封件6。
图4是表示机器人1的控制系统的结构的框图。如图4所示，机器人控制器12是所谓的计算机，具备处理器121、和易失性和非易失性的存储器122。存储器122可以由各种RAM、ROM、闪存、以及硬盘等实现。在存储器122存储由处理器121执行的各种控制程序。另外，在存储器122存储由处理器121读出的各种数据。
在机器人控制器12电连接有包括升降驱动装置8、第1关节41的直接驱动马达41a、第2关节42的直接驱动马达42a、第1手腕关节43的直接驱动马达43a、第2手腕关节44的直接驱动马达44a、以及第1手14和第2手13各自的挤压气缸29和升降气缸21在内的驱动部。这些驱动部由机器人控制器12控制动作。此外，升降驱动装置8的电动马达(图示略)、和直接驱动马达41a、42a、43a、44a由从机器人控制器12接收到控制信号的马达驱动器123来驱动和控制。
如以上说明的那样，本实施方式所涉及的机器人1具备：机器人臂4；多层的手，其包括设置于机器人臂4的末端的第1手14和第2手13；第1直接驱动马达43a，旋转轴线(第3旋转轴线L3)规定在机器人臂4的末端，将第1手14能够以旋转轴线为中心旋转地连结于机器人臂4的前端；以及第2直接驱动马达44a，将第2手13能够以旋转轴线为中心旋转地连结于第1手14。
在上述机器人1中，第1直接驱动马达43a作为第1手14的手腕关节(第1手腕关节43)发挥功能，第1直接驱动马达43a和第2直接驱动马达44a作为第2手13的手腕关节(第2手腕关节44)发挥功能。而且，2个直接驱动马达43a、44a以共同的旋转轴线(第3旋转轴线L3)为中心使对象物(手13、14)旋转。在这样的机器人1中，例如，当保持第2手13的位置，并使第1手14以第3旋转轴线L3为中心旋转时，若使第1直接驱动马达43a和第2直接驱动马达44a相互在相反的方向产生旋转力，则第1手14从第2手13受到反作用力。通过该反作用力，促进第1手14的旋转。这样，实现在1个机器人臂4安装有2个手13、14的机器人1中采用了适合的直接驱动马达43a、44a的手腕关节构造。
在上述机器人1中，也可以如本实施方式所示，机器人臂4的末端和第1手14的基端向旋转轴线的延伸方向分离，在它们之间设置第1直接驱动马达43a，第1手14的基端和第2手13的基端向旋转轴线的延伸方向分离，在它们之间设置第2直接驱动马达44a。
通过这样在手13、14、连杆部件31、32的外部安装直接驱动马达43a、44a，机器人1的组装、维护变得容易。
另外，在上述机器人1中，也可以如本实施方式所示，还具备将第1直接驱动马达43a和第2直接驱动马达44a中的至少一方的周围密封的迷宫式密封件6。
由此，能够不阻碍由直接驱动马达43a、44a对对象物进行的旋转将直接驱动马达43a、44a密封。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的思想的范围内，将上述实施方式的具体的构造和/或功能的细节如以下那样变更的方式也能够包括在本发明。
例如，上述实施方式所涉及的机器人1具有水平多关节型机器人臂4，但机器人臂4并不限定于此，也可以采用垂直多关节型机器人臂、直动型机器人臂等公知的机器人臂。
另外，例如，在上述实施方式所涉及的机器人1中，多层的手13、14在上下方向上排列并具有垂直的旋转轴线，但多层的手13、14也可以在水平方向排列并具有水平的旋转轴线。
附图标记说明
1…机器人；2…基台；4…机器人臂；6…迷宫式密封件；8…升降驱动装置；12…机器人控制器；13…第2手；14…第1手；19…手基部；21…升降气缸；21a…活塞；23…升降部件；25…托板部件；27…把持爪；26…推杆；28…垫；29…挤压气缸；29a…活塞；30…升降轴；31…第1连杆部件；32…第2连杆部件；41…第1关节；42…第2关节；43…第1手腕关节；44…第2手腕关节；41a、42a、43a、44a…直接驱动马达；50…导线；52…马达部；53…旋转检测器；54…壳体；55…轴承；61…第1密封部件；62…第2密封部件；121…处理器；122…存储器；521…定子；522…转子；525…定子铁芯；526…线圈；541…第1壳体；542…第2壳体；L1…第1旋转轴线；L2…第2旋转轴线；L3…第3旋转轴线；S…基板。

Claims (4)

1.一种机器人，其特征在于，具备：
机器人臂；
多层的手，其包括设置于所述机器人臂的末端的第1手和第2手；
第1直接驱动马达，其旋转轴线规定在所述机器人臂的末端，将所述第1手能够以所述旋转轴线为中心旋转地连结于所述机器人臂的末端；以及
第2直接驱动马达，其将所述第2手能够以所述旋转轴线为中心旋转地连结于所述第1手。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，
所述机器人臂的末端和所述第1手的基端向所述旋转轴线的延伸方向分离，并在它们之间设置有第1直接驱动马达，
所述第1手的基端和所述第2手的基端向所述旋转轴线的延伸方向分离，并在它们之间设置有第2直接驱动马达。
3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，
还具备将所述第1直接驱动马达和第2直接驱动马达中的至少一方的周围密封的迷宫式密封件。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的机器人，其特征在于，
所述第1直接驱动马达具有第1转子和第1定子，所述第2直接驱动马达具有第2转子和第2定子，
所述第1转子和所述第1定子中的一方固定于所述机器人臂的末端，另一方固定于所述第1手，
所述第2转子和所述第2定子中的一方固定于所述第1手，另一方固定于所述第2手。
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