TW201822967A - 產業用機器人及產業用機器人之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之水平多關節型產業用機器人具備：手3，其搭載搬運對象物；臂4，於其前端側可旋動地連結手3；及本體部，其將臂4之基端側可旋動地連結；且複數個關節部11～13各者由減速機24～26構成。構成複數個關節部11～13各者之複數個減速機24～26之彈簧常數隨著自臂4之基端側朝向前端側而逐漸變小。

Description

產業用機器人及產業用機器人之製造方法

本發明係關於一種具備複數個關節部之水平多關節型產業用機器人。又，本發明係關於一種該產業用機器人之製造方法。

自先前以來，已知一種搬運工件之水平多關節型機器人(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1所記載之機器人具備載置工件之手。又，該機器人具備：基台；第一臂，其基端可旋動地連結於基台；及第二臂，其基端可旋動地連結於第一臂之前端。手可旋動地連結於第二臂之前端。基台與第一臂之連結部、第一臂與第二臂之連結部、及第二臂與手之連結部為關節部。三個關節部各者由減速機構成。 先前技術文獻 專利文獻1：日本專利特開2003-291081號公報

[發明所欲解決之問題] 近年來，藉由專利文獻1所記載之機器人等水平多關節型機器人加以搬運之工件(搬運對象物)大型化，伴隨著搬運對象物之大型化，機器人亦大型化。又，近年來，於設置專利文獻1所記載之機器人等水平多關節型機器人之特定生產線上，出現了縮短產距時間之要求，從而追求機器人動作速度之高速化。本申請發明人開發出了一種相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型機器人，為了降低該機器人之成本，而對採用相對較為廉價之減速機作為構成關節部之減速機的構成進行了研究。 然而，根據本申請發明人之研究可知：由相對較為廉價之減速機構成相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型機器人之關節部的情形時，於有些機器人中，難以平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。又，根據本申請發明人之研究可知：相對較為廉價之減速機之情形時，即使為相同型號之減速機，減速機之彈簧常數之偏差亦會較大，因此，存在某關節部之共振頻率與其他關節部之振動頻率之差值較大，從而複數個關節部之共振頻率之偏差較大的情況，又，於複數個關節部之共振頻率之偏差較大之機器人中，難以平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。 因此，本發明之課題在於提供一種產業用機器人，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型產業用機器人之關節部由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成，亦能於短時間內平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。又，本發明之課題在於提供一種產業用機器人之製造方法，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型產業用機器人之關節部由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成，亦能於短時間內平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述課題，本發明之產業用機器人之特徵在於：其係具備複數個關節部之水平多關節型產業用機器人，且具備：手，其搭載搬運對象物；臂，於其前端側可旋動地連結手；及本體部，其將臂之基端側可旋動地連結；複數個關節部各者由減速機構成，構成複數個關節部各者之複數個減速機之彈簧常數隨著自臂之基端側向前端側而逐漸變小。 於本發明中，例如，臂具備：第一臂部，其基端側可旋動地連結於本體部；及第二臂部，其基端側可旋動地連結於第一臂部之前端側，並且手可旋動地連結於其前端側；本體部與第一臂部之連結部係作為關節部之第一關節部，第一臂部與第二臂部之連結部係作為關節部之第二關節部，第二臂部與手之連結部係作為關節部之第三關節部，構成第二關節部之減速機之彈簧常數小於構成第一關節部之減速機之彈簧常數，構成第三關節部之減速機之彈簧常數小於構成第二關節部之減速機之彈簧常數。 於水平多關節型產業用機器人之情形時，作用於各關節部之負載慣量隨著自臂之基端側向前端側而逐漸變小。又，於水平多關節型產業用機器人之各關節部由減速機構成之情形時，各關節部之共振頻率與減速機之彈簧常數除以作用於關節部之負載慣量(即，作用於減速機之負載慣量)所得之值的平方根成正比。於本發明之產業用機器人中，構成複數個關節部各者之複數個減速機之彈簧常數隨著自臂之基端側向前端側而逐漸變小。即，於本發明中，即使由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成各關節部，構成各關節部之各減速機之彈簧常數亦會隨著自臂之基端側向前端側而逐漸變小。 因此，於本發明中，即使由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成各關節部，亦能抑制複數個關節部之共振頻率之偏差。例如，能抑制第一關節部之共振頻率、第二關節部之共振頻率、及第三關節部之共振頻率之偏差。因而，於本發明中，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型產業用機器人之關節部由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成，亦能於短時間內平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。 於本發明中較佳為，產業用機器人具備一台馬達，該馬達使臂伸縮並使手相對於臂旋動；且馬達連結於複數個減速機，並且配置於本體部。以如上方式構成時，與馬達配置於臂之內部之情形相比，能使臂部分之重心接近本體部。因此，能使臂之伸縮動作穩定。又，與馬達配置於臂之內部之情形相比，能降低臂之剛性，因此能將臂之構造簡化。又，以如上方式構成時，與馬達配置於臂之內部之情形相比，馬達之配線之引繞變得容易。 於本發明中較佳為，構成複數個關節部各者之複數個減速機之大小隨著自臂之基端側朝向前端側而逐漸變小。以如上方式構成時，能使減速機之重量隨著自臂之基端側向前端側而逐漸減輕。因此，能使臂部分之重心接近本體部，其結果，能使臂之伸縮動作穩定。 又，為了解決上述課題，本發明之產業用機器人之製造方法之特徵在於：其係製造如下之水平多關節型產業用機器人之製造方法，該產業用機器人具備：手，其搭載搬運對象物；臂，於其前端側可旋動地連結手；及本體部，其將臂之基端側可旋動地連結；且複數個關節部各者由減速機構成；且該製造方法具備減速機選擇步驟，其以構成複數個關節部各者之複數個減速機之彈簧常數隨著自臂之基端側向前端側而逐漸變小之方式選擇減速機。 本發明之產業用機器人之製造方法具備減速機選擇步驟，該減速機選擇步驟係以構成複數個關節部各者之複數個減速機之彈簧常數隨著自臂之基端側朝向前端側而逐漸變小之方式選擇減速機。因此，於藉由本發明之製造方法製造出之產業用機器人中，構成複數個關節部各者之複數個減速機之彈簧常數隨著自臂之基端側朝向前端側而逐漸變小。 因而，於本發明中，即使由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成各關節部，亦能抑制複數個關節部之共振頻率之偏差。其結果，於本發明中，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型產業用機器人之關節部由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成，亦能於短時間內平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。 [發明之效果] 如上所述，於本發明中，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型產業用機器人之關節部由彈簧常數之偏差相對較大之減速機構成，亦能於短時間內平息使臂伸縮以使手動作時之手之振動。

以下，參照圖式，對本發明之實施形態進行說明。 (產業用機器人之概略構成) 圖1係本發明之實施形態之產業用機器人1之俯視圖。圖2係圖1所示之產業用機器人1之側視圖。圖3係用以對圖2所示之臂4及臂支持構件15之前端部的內部構造進行說明之剖視圖。 本實施形態之產業用機器人1(以下稱為「機器人1」)係用以搬運作為搬運對象物之液晶顯示器用玻璃基板2(以下稱為「基板2」)之水平多關節型機器人。該機器人1係用以搬運大型基板2之相對較為大型之機器人。又，本實施形態之機器人1之動作速度相對較快。 機器人1具備：兩個手3，其等搭載基板2；兩條臂4，於其等之前端側連結兩個手3各者；本體部5，其支持兩條臂4；及底座構件6，其支持本體部5。手3可旋動地連結於臂4之前端側。臂4之基端側可旋動地連結於本體部5。本體部5可旋動地連結於底座構件6。 臂4由第一臂部8及第二臂部9此等兩個臂部構成，且相對於本體部5伸縮。第一臂部8之基端側可旋動地連結於本體部5。第二臂部9之基端側可旋動地連結於第一臂部8之前端側。手3可旋動地連結於第二臂部9之前端側。第一臂部8及第二臂部9形成為中空狀。 本體部5與第一臂部8之連結部為作為第一關節部之關節部11，第一臂部8與第二臂部9之連結部為作為第二關節部之關節部12，第二臂部9與手3之連結部為作為第三關節部之關節部13。即，機器人1具備三個關節部11～13。 本體部5具備：兩個臂支持構件15，其等支持兩條臂4各者之基端側；升降構件16，其將兩個臂支持構件15固定，並且能夠上下移動；柱狀構件17，其將升降構件16可沿上下方向移動地支持；及回轉構件18，其供柱狀構件17之下端固定，並且可旋動地連結於底座構件6。柱狀構件17由固定於回轉構件18之第一柱部19、及將升降構件16可升降地支持之第二柱部20等兩個柱部構成。第二柱部20可升降地支持於第一柱部19。再者，柱狀構件17亦可由一個柱部構成。 臂4之基端側可旋動地連結於臂支持構件15之前端側。即，第一臂部8之基端側可旋動地連結於臂支持構件15之前端側，第一臂部8與臂支持構件15之連結部為關節部11。臂支持構件15之基端側固定於升降構件16。臂支持構件15形成為中空狀。 如圖2所示，於兩條臂4中之一條臂4中，自下側起依序配置有臂支持構件15、第一臂部8、第二臂部9及手3，於另一條臂4中，自上側起依序配置有臂支持構件15、第一臂部8、第二臂部9及手3。又，於本實施形態中，兩個手3、兩條臂4、及兩個臂支持構件15係以於上下方向上重疊之方式配置。即，本實施形態之機器人1係雙臂型機器人。 於機器人1中，第二柱部20相對於第一柱部19上下移動，升降構件16相對於第二柱部20與手3及臂4等一起上下移動。又，臂4相對於本體部5伸縮。具體而言，臂4以使手3以朝向固定方向之狀態直線狀地移動之方式伸縮。進而，回轉構件18相對於底座構件6回轉。藉由該等動作之組合，機器人1搬運基板2。 如圖3所示，本實施形態之機器人1具備：一台馬達21，其使臂4伸縮並使手3相對於臂4旋動；及動力傳遞機構22，其用以傳遞馬達21之動力。以下，對關節部11～13及動力傳遞機構22之構成進行說明。 再者，如上所述，第二柱部20能相對於第一柱部19沿上下方向移動，機器人1具備使第二柱部20升降之升降機構(圖示省略)。又，升降構件16能相對於第二柱部20沿上下方向移動，機器人1具備使升降構件16升降之升降機構(圖示省略)。進而，回轉構件18能相對於底座構件6旋動，機器人1具備使回轉構件18旋動之旋動機構(圖示省略)。 (關節部及動力傳遞機構之構成) 圖4(A)係圖3之E部之放大圖，圖4(B)係圖3之F部之放大圖，圖4(C)係圖3之G部之放大圖。 動力傳遞機構22具備：減速機24，其構成關節部11；減速機25，其構成關節部12；及減速機26，其構成關節部13。即，機器人1之三個關節部11～13各者由減速機24～26構成。又，動力傳遞機構22具備：帶輪27，其固定於馬達21之輸出軸；兩個帶輪28、29，其等固定於減速機24之輸入軸；兩個帶輪30、31，其等固定於減速機25之輸入軸；帶輪32，其固定於減速機26之輸入軸；帶33，其架設於帶輪27與帶輪28之間；帶34，其架設於帶輪29與帶輪30之間；及帶35，其架設於帶輪31與帶輪32之間。 即，減速機24經由帶輪27、28及帶33而連結於馬達21，減速機25經由帶輪27～30、帶33、34及減速機24之輸入軸而連結於馬達21。又，減速機26經由帶輪27～32、帶33～35、減速機24之輸入軸及減速機25之輸入軸而連結於馬達21。 減速機24～26係中空減速機，構成減速機24～26之中心部分之減速機24～26之輸入軸為形成為圓筒狀之中空軸。又，本實施形態之減速機24～26係擺線減速機。減速機24～26係以減速機24～26之輸入軸之軸向與上下方向一致之方式配置。再者，減速機24～26亦可為擺線減速機以外之中空減速機。 減速機25之大小小於減速機24之大小。減速機26之大小小於減速機25之大小。即，構成三個關節部11～13各者之三個減速機24～26之大小隨著自臂4之基端側向前端側而逐漸變小。又，減速機25之彈簧常數小於減速機24之彈簧常數。減速機26之彈簧常數小於減速機25之彈簧常數。即，構成三個關節部11～13各者之三個減速機24～26之彈簧常數隨著自臂4之基端側向前端側而逐漸變小。 再者，由於減速機24構成本體部5與第一臂部8之連結部即關節部11，減速機25構成第一臂部8與第二臂部9之連結部即關節部12，減速機26構成第二臂部9與手3之連結部即關節部13，因此作用於減速機25之負載慣量小於作用於減速機24之負載慣量，作用於減速機26之負載慣量小於作用於減速機25之負載慣量。 馬達21安裝於臂支持構件15之前端部，並配置於臂支持構件15之前端部。即，馬達21配置於本體部5。馬達21係以馬達21之輸出軸之軸向與上下方向一致之方式配置。帶輪27、28及帶33配置於形成為中空狀之臂支持構件15之前端側之內部。 減速機24之輸出軸固定於臂支持構件15之前端部。將輸入軸及輸出軸以可旋轉之方式支持之減速機24的殼體固定於第一臂部8之基端部。帶輪28固定於減速機24之輸入軸之一端，帶輪29固定於減速機24之輸入軸之另一端。於減速機24之輸入軸之內周側配置有用以引繞圖示省略之配線或配管之圓筒狀的管狀構件38(參照圖4(C))。 減速機25之輸出軸固定於第二臂部9之基端部。將輸入軸及輸出軸以可旋轉之方式支持之減速機25的殼體固定於第一臂部8之前端部。帶輪30固定於減速機25之輸入軸之一端，帶輪31固定於減速機25之輸入軸之另一端。帶輪29、30及帶34配置於形成為中空狀之第一臂部8之內部。於減速機25之輸入軸之內周側配置有用以引繞圖示省略之配線或配管之圓筒狀的管狀構件39(參照圖4(B))。 減速機26之輸出軸固定於第二臂部9之前端部。將輸入軸及輸出軸以可旋轉之方式支持之減速機26的殼體固定於手3之基端部。帶輪31固定於減速機26之輸入軸之一端。帶輪31、32及帶35配置於形成為中空狀之第二臂部9之內部。於減速機26之輸入軸之內周側配置有用以引繞圖示省略之配線或配管之圓筒狀的管狀構件40(參照圖4(A))。 於本實施形態中，若馬達21驅動，則臂4伸縮。又，於本實施形態中，以使手3藉由馬達21之動力而於朝向固定方向之狀態下呈直線狀移動之方式，設定第一臂部8之長度、第二臂部9之長度、減速機24～26之減速比、及帶輪27～32之直徑。 (機器人之製造步驟) 如上所述，減速機24之大小大於減速機25之大小，因此一般而言減速機24之彈簧常數大於減速機25之彈簧常數。又，減速機25之大小大於減速機26之大小，因此一般而言減速機25之彈簧常數大於減速機26之彈簧常數。另一方面，本實施形態之減速機24～26係相對較為廉價之構件，減速機24～26之彈簧常數之偏差相對較大。 因此，於本實施形態中，若自為了製造複數個機器人1而準備於機器人1之生產線上的複數個減速機24、複數個減速機25、及複數個減速機26中隨機各選一台減速機24～26而製造機器人1，則於所製造出之機器人1中可能會出現減速機25之彈簧常數大於減速機24之彈簧常數或者減速機26之彈簧常數大於減速機25之彈簧常數之情況。 因此，於本實施形態之機器人1之製造步驟中包含減速機選擇步驟，於該減速機選擇步驟中，以使減速機25之彈簧常數小於減速機24之彈簧常數、且減速機26之彈簧常數小於減速機25之彈簧常數(即，使構成三個關節部11～13各者之三個減速機24～26之彈簧常數隨著自臂4之基端側向前端側而逐漸變小)之方式，自複數個減速機24、複數個減速機25、及複數個減速機26中各選一台減速機24～26。 即，於減速機選擇步驟中，以使減速機25之彈簧常數小於減速機24之彈簧常數、且減速機26之彈簧常數小於減速機25之彈簧常數之方式，自複數個減速機24、複數個減速機25、及複數個減速機26中各篩選一台減速機24～26並加以組合。於機器人1之製造步驟中，藉由減速機選擇步驟選出之減速機24～26被組裝至一台機器人1中。 (本實施形態之主要效果) 如以上所說明般，於本實施形態中，機器人1之製造步驟中包含減速機選擇步驟，於該減速機選擇步驟中，以使減速機25之彈簧常數小於減速機24之彈簧常數、且減速機26之彈簧常數小於減速機25之彈簧常數之方式，自複數個減速機24、複數個減速機25、及複數個減速機26中各選一台減速機24～26；從而，於所製造出之機器人1中，減速機25之彈簧常數小於減速機24之彈簧常數，減速機26之彈簧常數小於減速機25之彈簧常數。 又，於本實施形態中，作用於減速機25之負載慣量小於作用於減速機24之負載慣量，作用於減速機26之負載慣量小於作用於減速機25之負載慣量。又，關節部11之共振頻率與減速機24之彈簧常數除以作用於減速機24之負載慣量所得之值的平方根成正比，關節部12之共振頻率與減速機25之彈簧常數除以作用於減速機25之負載慣量所得之值的平方根成正比，關節部13之共振頻率與減速機26之彈簧常數除以作用於減速機26之負載慣量所得之值的平方根成正比。 因此，於本實施形態中，即使由彈簧常數之偏差相對較大之減速機24～26構成各關節部11～13，亦能抑制關節部11之共振頻率、關節部12之共振頻率、及關節部13之共振頻率之偏差。其結果，於本實施形態中，即使相對較為大型且動作速度相對較快之水平多關節型機器人1之關節部11～13由彈簧常數之偏差相對較大之減速機24～26構成，亦能於短時間內平息使臂4伸縮以使手3動作時之手3之振動。 於本實施形態中，使臂4伸縮並使手3相對於臂4旋動之馬達21配置於臂支持構件15之前端部。因此，於本實施形態中，與馬達21配置於臂4之內部之情形相比，能使臂4之重心接近臂支持構件15。又，於本實施形態中，減速機25之大小小於減速機24之大小，減速機26之大小小於減速機25之大小。因此，於本實施形態中，能使減速機24～26之重量隨著自臂4之基端側向前端側而逐漸減輕，從而使臂4之重心接近臂支持構件15。因而，於本實施形態中，能使臂4之伸縮動作穩定。 又，於本實施形態中，由於馬達21配置於臂支持構件15之前端部，因此與馬達21配置於臂4之內部之情形相比，馬達21之配線之引繞變得容易。又，由於馬達21配置於臂支持構件15之前端部，因此與馬達21配置於臂4之內部之情形相比，能降低臂4之剛性，其結果，能使臂4之構造簡化。 (其他實施形態) 上述實施形態係本發明之較佳實施形態之一例，但並不限定於此，可於不改變本發明主旨之範圍內施以各種變化。 於上述實施形態中，馬達21亦可配置於臂4之內部。又，於上述實施形態中，使臂4伸縮之馬達與使手3相對於臂4旋動之馬達亦可分開設置。又，於上述實施形態中，減速機24與減速機25亦可為相同之大小，減速機25與減速機26亦可為相同之大小。又，減速機24、減速機25及減速機26亦可為相同之大小。 於上述實施形態中，臂4亦可由三個以上臂部構成。於該情形時，四個以上關節部各者由減速機構成，並且構成四個以上關節部各者之四個以上減速機之彈簧常數隨著自臂4之基端側向前端側而逐漸變小。 於上述實施形態中，機器人1係具備兩個手3及兩個臂4之所謂雙臂型機器人，但機器人1亦可為具備一個手3及一個臂4之單臂型機器人。又，於上述實施形態中，由機器人1搬運之搬運對象物係基板2，但由機器人1搬運之搬運對象物亦可為基板2以外之半導體晶片等。

1‧‧‧機器人(產業用機器人)

2‧‧‧基板(玻璃基板、搬運對象物)

3‧‧‧手

4‧‧‧臂

5‧‧‧本體部

6‧‧‧底座構件

8‧‧‧第一臂部

9‧‧‧第二臂部

11‧‧‧關節部(第一關節部)

12‧‧‧關節部(第二關節部)

13‧‧‧關節部(第三關節部)

15‧‧‧臂支持構件

16‧‧‧升降構件

17‧‧‧柱狀構件

18‧‧‧回轉構件

19‧‧‧第一柱部

20‧‧‧第二柱部

21‧‧‧馬達

22‧‧‧動力傳遞機構

24～26‧‧‧減速機

27～32‧‧‧帶輪

33～35‧‧‧帶

38～40‧‧‧管狀構件

圖1係本發明之實施形態之產業用機器人之俯視圖。 圖2係圖1所示之產業用機器人之側視圖。 圖3係用以對圖2所示之臂及臂支持構件之前端部的內部構造進行說明之剖視圖。 圖4(A)係圖3之E部之放大圖，圖4(B)係圖3之F部之放大圖，圖4(C)係圖3之G部之放大圖。

Claims (6)

1. 一種產業用機器人，其特徵在於：其係具備複數個關節部之水平多關節型產業用機器人，且具備： 手，其搭載搬運對象物；臂，於其前端側可旋動地連結上述手；及本體部，其將上述臂之基端側可旋動地連結； 複數個上述關節部各者由減速機構成， 構成複數個上述關節部各者之複數個上述減速機之彈簧常數隨著自上述臂之基端側向前端側而逐漸變小。
2. 如請求項1之產業用機器人，其中 上述臂具備：第一臂部，其基端側可旋動地連結於上述本體部；及第二臂部，其基端側可旋動地連結於上述第一臂部之前端側，並且上述手可旋動地連結於其前端側； 上述本體部與上述第一臂部之連結部係作為上述關節部之第一關節部，上述第一臂部與上述第二臂部之連結部係作為上述關節部之第二關節部，上述第二臂部與上述手之連結部係作為上述關節部之第三關節部， 構成上述第二關節部之上述減速機之彈簧常數小於構成上述第一關節部之上述減速機之彈簧常數，構成上述第三關節部之上述減速機之彈簧常數小於構成上述第二關節部之上述減速機之彈簧常數。
3. 如請求項1或2之產業用機器人，其中具備一台馬達，該馬達使上述臂伸縮並使上述手相對於上述臂旋動；且 上述馬達連結於複數個上述減速機，並且配置於上述本體部。
4. 如請求項1或2之產業用機器人，其中 構成複數個上述關節部各者之複數個上述減速機之大小隨著自上述臂之基端側朝向前端側而逐漸變小。
5. 如請求項3之產業用機器人，其中 構成複數個上述關節部各者之複數個上述減速機之大小隨著自上述臂之基端側朝向前端側而逐漸變小。
6. 一種產業用機器人之製造方法，其特徵在於：其係製造如下之水平多關節型產業用機器人之製造方法，該產業用機器人具備：手，其搭載搬運對象物；臂，於其前端側可旋動地連結上述手；及本體部，其將上述臂之基端側可旋動地連結；且複數個關節部各者由減速機構成；且 該製造方法具備減速機選擇步驟，其以構成複數個上述關節部各者之複數個上述減速機之彈簧常數隨著自上述臂之基端側向前端側而逐漸變小之方式選擇上述減速機。