TWI404611B - Robot device - Google Patents

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TWI404611B
TWI404611B TW096104290A TW96104290A TWI404611B TW I404611 B TWI404611 B TW I404611B TW 096104290 A TW096104290 A TW 096104290A TW 96104290 A TW96104290 A TW 96104290A TW I404611 B TWI404611 B TW I404611B
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Takayuki Yazawa
Yutaka Yoshizawa
Hirokazu Watanabe
Original Assignee
Nidec Sankyo Corp
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Description

機器人裝置
本發明係關於機器人裝置，更詳細而言，係關於教示作業容易且可縮短實際動作之完成時間之機器人裝置。
在液晶顯示面板及電漿顯示面板(PDP)等一般性製造步驟中，採用具有滑動型臂之機器人裝置，其用於從收納有複數枚玻璃基板之盒內取出玻璃基板，乃至用於將經過TFT形成步驟及配線步驟後之玻璃基板收納於盒內。具有如此之滑動型臂之機器人裝置因為直進精度高且可縮小收納於盒內之玻璃基板之間距，所以近年經常應用。
作為具有滑動型臂之機器人裝置，已知有如圖13(A)所示之由手臂141和基台構件142構成之單滑臂143和如圖13(B)所示之由手臂144、第2臂145和基台構件146構成之複合滑臂147。
現在之主流係單滑臂143，但單滑臂143存在因基台構件自身之旋轉動作等無法使基台構件142接近盒148附近之問題。又，因為單滑臂143需要較長之基台構件142，所以存在手臂141之移動距離長，無法縮短完成時間之問題。又，亦存在臂部大型化，機器人裝置整體大型化之問題。
另一方面，圖13(B)所示之複合滑臂147，其基台構件146短、容易旋轉，且由於可藉由2個臂之移動動作縮短完成時間，故有可解決上述單滑臂143問題之優點。作為具有複合滑臂之機器人裝置，例如在下述專利文獻1、2中提 出為保持處於靜止狀態之工件、使其移載而具備第1移動體和第2移動體，進而具備第3移動體之機器人裝置，其中，第1移動體具備使保持工件之上叉沿特定方向往復驅動之第1驅動部，第2移動體具備使下叉沿與前述相同方向往復驅動之第2驅動部，第3移動體則具備沿第1移動體和第2移動體之往復驅動方向往復驅動之第3驅動部。
[專利文獻1]日本特開平11-238775號公報
[專利文獻2]日本特開2003-86659號公報
然而，具有複合滑臂147之機器人裝置，在將手臂144之前端移動至特定座標位置P之情形下，若作為單滑臂之組合而使用手臂144和第2臂145，則教示作業時之操作按鈕及位置顯示部等被分為手臂144者和第2臂145者。因此，存在特定座標位置P可藉由兩者之無數種組合而教示，而使教示作業變得極為繁雜之難點。
例如，在將複合滑臂147移動距離R，從而使複合滑臂147到達座標位置P之情形下，在圖11中，將手臂144移動R1長度，從而使第2臂145移動長度R2(R1>R2)，但在圖12中，手臂144之長度R1極短，且第2臂145移動長度R2(R1<R2)。即，即使在教示同一座標位置之情形，每次作業或每次更換作業者，都要改變教示方法。因此，存在必須努力保持教示作業之一貫性，增大作業者負擔之難點。
本發明係為解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種教示作業容易且可縮短實際動作之完成時間之機器人裝 置。
用於解決上述問題之本發明之機器人裝置，其具備至少由具有保持工件之工件保持部並往復運動之第1臂和聯結該第1臂並於與前述第1臂同一方向往復運動之第2臂構成之臂部；及優先於前述第2臂而控制前述第1臂之動作，從而使前述臂部自起始點座標P0移動至特定座標位置P之控制裝置。
根據本發明，作業者只要考慮機器人座標而實施教示作業即可，不必在每次作業或每次更換作業者時都改變教示方法，可減輕保持第1臂之移動長度和第2臂之移動長度之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標，故可容易地操作。
在本發明之機器人裝置中，前述控制裝置宜設置R軸作為機器人座標系，並將自前述起始點座標P0至前述特定座標位置P之距離R定義為R=R1+R2(其中，R1為前述第1臂之移動距離，R2為前述第2臂之移動距離)之順向運動解，將自R向R1、R2之分派作為逆向運動解定義。
又，在本發明之機器人裝置中，前述控制裝置宜包含藉由不使前述第2臂動作而使前述第1臂向前述特定座標位置P移動之第1臂移動步驟和在將前述第1臂移動特定長度R1後使前述第2臂移動特定長度R2之第2臂移動步驟，使前述臂部自前述起始點座標P0移動至前述特定座標位置P而實 施教示之教示機構。
根據本發明，因為控制裝置包含上述教示機構，所以在藉由上述教示機構使臂部移動至特定座標位置P時，若作為機器人座標系設置R軸，以R=R1+R2定義順向運動解，將自R向R1、R2之分派定義為逆向運動解，則至特定座標位置P之移動，可在將第1臂移動特定長度R1之後再移動第2臂而進行，藉此可利用包含該教示機構之控制裝置特意決定。藉此，作業者只要考慮座標位置P而實施教示作業即可，不必在每次作業或每次更換作業者時均改變教示方法，可減輕保持R1和R2之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標R，故可容易地操作。
此處，所謂教示作業係指設定產業用機器人之動作之作業，又指操作者在生產線等直接操作機器人而設定座標位置等之作業，又，所謂順向運動解係指自軸空間向笛卡兒空間之轉換，所謂逆向運動解係指其逆轉換。
在本發明之機器人裝置中，前述教示機構宜具備由作業者指定前述特定座標位置P之教示作業操作部。
根據本發明，作業者只要考慮座標位置P而實施教示作業即可，不必在每次作業或每次更換作業者時均改變教示方法，可減輕保持R1和R2之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標R，故可容易地操作。
在本發明之機器人裝置中，前述控制裝置宜包含同時進 行第1臂之動作和第2臂之動作之第1控制機構，其中，第1臂之動作在至前述特定座標位置P之距離R為前述第1臂之特定可移動長度L1之範圍內之情形下僅移動前述第1臂，而在至前述特定座標位置P之距離R超過前述第1臂之特定可移動長度L1之情形下則移動與該可移動長度L1相同長度R1；第2臂之動作移動自距離R中扣除前述移動長度R1後之長度R2。
根據本發明，因為控制裝置包含上述第1控制機構，所以對特定座標位置R之R1(第1臂之移動長度)、R2(第2臂之移動長度)之分派藉由教示機構預先定義為逆向運動解，且第1臂和第2臂可同時移動被分派之長度R1、R2，所以可提高動作效率(Tact up)。又，在至特定座標位置P之距離R為第1臂之特定可移動長度L1範圍內之情形下，僅移動第1臂，所以在任意之座標位置上存在有干擾物之情形下，可容易地實現迴避該干擾物之臂動作。
在本發明之機器人裝置中，前述控制裝置宜包含同時進行第1臂之動作和第2臂之動作之第2控制機構，其動作關係為：在已指定前述第2臂之移動長度R2L 之情形，在至前述特定座標位置P之距離R為前述第1臂之特定可移動長度L1與前述第2臂之指定移動長度R2L 之和(L1+R2L )之範圍內之情形下，前述第1臂之移動長度R1為R×L1/(L1+R2L )，前述第2臂之移動長度R2為自距離R中扣除前述移動長度R1後之長度(R-R1)。
根據本發明，因為控制裝置包含上述第2控制機構，所 以與上述第1控制機構同樣，對特定座標位置R之R1(第1臂之移動長度)、R2(第2臂之移動長度)之分派藉由教示機構預先定義為逆向運動解，且第1臂和第2臂同時移動該被分派之長度R1、R2，所以可提高動作效率。特別是該第2控制機構可同時使兩臂移動上述公式所規定之長度R1、R2，所以可更加縮短動作時間。
前述起始點座標P0宜為縮短前述臂後之臂座標位置，前述特定座標位置P宜為前述工件載置於臂或/及自臂移載之位置。
根據本發明之機器人裝置，作業者只要考慮機器人座標R而實施教示作業即可，不必在每次作業或每次更換作業者時均改變教示方法，可減輕保持第1臂移動長度R1和第2臂移動長度R2之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標，故可容易地操作。
以下，基於圖式詳述本發明之機器人裝置。另，以下係以圖式為例施以說明，但本發明之技術範圍並不僅限於該記載及圖示例。
圖1係顯示本發明之機器人裝置之一例之立體圖。如圖1所示，本發明之機器人裝置1係具有滑動型之臂部2之機器人裝置，該臂部2至少由具有保持工件之工件保持部10並往復運動之第1臂11，和聯結該第1臂11並與第1臂11同一方向往復運動之第2臂12構成。在本發明中，臂部2由可往 復運動之2個臂構成，但亦可由同方向往復運動之3個以上之臂構成。進行往復運動之2個以上臂與基台構件13相聯結。因而，圖1所示之臂部2由第1臂11、第2臂12和基台構件13構成。
臂部2可上下移動之同時，還可在平視下向右旋轉和向左旋轉。如此之臂部2之動作係在上下動構件14向垂直方向移動之同時向水平方向旋動，從而可實施上下動作及旋轉動作。又，上下動構件14與基台15聯結，該基台15可在軌道構件4上滑動而移動至相鄰之盒(未圖示)等。
在本發明之機器人裝置1，在第2臂12內設有可使第1臂11滑動之滑動機構。在基台構件13內設有可使第2臂12滑動之滑動機構。在基台15內，雖然未圖示，但設有可經由上下動構件14旋轉臂部2之旋動機構。此外，在基台15內，雖然未圖示，但設有可使上下動構件14上下移動之上下動機構。
此處，第2臂12所收納之滑動機構未圖示，例如可例示包含向第2臂12之長向方向延伸之軌道、在該軌道上滑動且與第1臂11聯結之滑塊、配置於第2臂12之長向方向兩端之滑輪、架設於該滑輪之間且固定於前述滑塊上之皮帶者。並且，藉由馬達等旋轉該滑輪，從而可使第1臂11滑動。另，在基台構件13內，亦可收納同樣之滑動機構，使第2臂12滑動。
又，收納上下動構件14之上下動機構亦未圖示，但可例示為例如組合複數個上下動構件14者。並且，該上下動構 件14藉由驅動構成上下動機構之馬達等，可使臂部2上下移動。又，臂部2之旋動機構設置於基台15內，其上下動構件14藉由驅動構成旋動機構之馬達等，可使臂部2旋動。
具有以上驅動機構之本發明之機器人裝置1，具有優先第1臂11之動作而使臂部2移動至特定座標位置P之控制裝置。控制裝置係用於驅動上述驅動機構之裝置，特別是本發明之特徵在於該控制裝置包含教示機構，其藉由不使第2臂12動作而使第1臂11朝向工件側移動之第1臂移動步驟和在將第1臂11移動特定長度R1後使第2臂12移動特定長度R2之第2臂移動步驟，將前述臂部2移動至前述特定座標位置P而教示。此處，所謂教示作業係指設定產業用機器人之動作的作業，亦為操作者在生產線等直接操作機器人而設定座標位置等之作業，又，所謂順向運動解，係指自軸空間向笛卡兒空間轉換者，所謂逆向運動解，係指其逆轉換者。另，例如進行教示作業之操作部設於機器人控制器之教示操作盒等終端裝置。
即，上述教示機構之特徵在於：在第1臂移動步驟和第2臂移動步驟執行將臂部2移動至任意座標位置P而教示者。圖2至圖5係教示機構之說明圖。
圖2係第1臂11和第2臂12均未動作之初期狀態時之形態。在初期狀態，第1臂11之前端位於原點位置之座標位置P0。
圖3係使第1臂11自圖2所示狀態移動長度R1，使其前端 到達座標位置P1時之形態。此時之移動長度R1為第1臂11可移動長度L1以下。本發明之教示機構在圖3所示之R≦L1之情形下，具有不使第2臂12動作而僅使第1臂11朝向工件側移動之第1移動步驟。圖中之R表示自座標位置P0至特定座標位置P(例如圖3中為P1)之距離。
圖4係使第1臂11自圖3所示之狀態移動可移動長度L1，進而使第2臂移動長度R2，從而使其前端到達座標位置P2時之形態。此時之移動距離R係第1臂11之可移動長度L1加上第2臂12之特定長度R2之距離。本發明之教示機構在圖4所示之R>L1之情形下，具有將第1臂11移動特定長度R1(=L1)之後，使第2臂12移動特定長度R2之第2臂移動步驟。
圖5係從圖4所示之狀態進一步將第2臂12移動可移動長度L2，並使其前端到達座標位置P3時之形態。此時之移動距離R係第1臂11之可移動長度L1加上第2臂12之可移動長度L2之距離，又係可移動範圍內中之最大移動距離。
如此，因為本發明之機器人裝置1具有控制裝置，該控制裝置包含上述教示機構，所以在藉由上述教示機構將臂部2移動至特定座標位置P時，若作為機器人座標系設置R軸，以R=R1+R2定義順向運動解，將自R向R1、R2之分派定義為逆向運動解，則至特定座標位置P之移動在將第1臂11移動特定長度R1之後再移動第2臂12而進行，從而可利用包含該教示機構之控制裝置特意決定。藉此，作業者僅考慮座標位置P而進行教示作業即可，不必在每次作業或 每次更換作業者時均改變教示方法，可減輕保持R1和R2之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標，故可容易地操作。
其次，說明包含控制裝置之第1控制機構。本發明之機器人裝置所具有之控制裝置包含第1控制機構。圖6係顯示在從圖2至圖5之教示機構中教示之後的第1控制機構之流程圖。
如圖6所示，該第1控制機構在至特定座標位置P之距離R為第1臂11之特定可移動長度L1範圍內之情形(R≦L1)下，僅移動第1臂11，成為R=R1。另一方面，在至特定座標位置P之距離R超過第1臂11之特定可移動長度L1之情形(R>L1)下，同時進行移動與可移動長度L1相同長度R1之第1臂11之動作(R1=L1)和移動自距離R扣除移動長度R1之長度R2之第2臂12之動作(R2=R-R1)。
該第1控制步驟在R>L1之情形下，因為同時使第1臂11和第2臂12移動兩臂被分派之長度R1、R2，所以可提高動作效率。另一方面，因為在至特定座標位置P之距離R為第1臂11之特定可移動長度L1範圍內之情形下，僅移動第1臂11，所以在任意之座標位置上存在有干擾物之情形下，可容易地實現迴避該干擾物之臂動作。另，對特定座標位置R之R1(第1臂之移動長度)、R2(第2臂之移動長度)之分派，藉由教示機構預先定義為逆向運動解。
下面，說明包含控制裝置之第2控制機構。本發明之機器人裝置1所具有之控制裝置亦可為取代上述第1控制機 構，或與第1控制機構一起包含第2控制機構者。圖7係顯示在從圖2至圖5之教示機構中教示後之第2控制機構之流程圖。又，圖8及圖9係藉由第2控制機構而動作之臂部之形態之例。
如圖7所示，該第2控制步驟即使在已指定第2臂12之移動長度R2L ，且至特定座標位置P之距離R在第1臂11之特定可移動長度L1範圍內之情形(R≦L1)，亦係非僅移動第1臂，而使兩臂同時動作之情形。
即，在該第2控制機構中，在至特定座標位置P之距離R在第1臂11之特定可移動長度L1和第2臂12之指定移動長度R2L 之和(L1+R2L )範圍內之情形(R≦L1+R2L )下，如圖7及圖8所示，第1臂11之移動長度R1為"R×L1/(L1+R2L )"，第2臂12之移動長度R2為"R-R1"，使兩臂同時動作。另一方面，在至特定座標位置P之距離R超過第1臂11之特定可移動長度L1和第2臂12之指定移動長度R2L 之和(L1+R2L )之範圍之情形(R>L1+R2L )下，如圖7及圖9所示，第1臂11之移動長度R1與第1臂11之特定可移動長度L1相同，第2臂12之移動長度R2為"R-R1"，使兩臂同時動作。另，R2L 為在第1臂11達到可移動長度L1時才到達之移動長度值，''L1/(L1+R2L )"為自R向R1之分配比(R1ratio )。
並且，在將該第2控制機構與上述第1控制機構做對比時，在上述第1控制機構中，例如大多向全行程之中間點附近移動之情形下，由於第1臂11一定會做接近全行程之動作，故第1臂11之動作時間將成為律速，作業時間變 長。另一方面，在第2控制機構中，因為在到達指定移動長度R2L 之位置之前，可使第1臂11和第2臂12同時動作，所以可縮短動作時間。再者，在R2>R2L 時為R1=L1，可迴避干擾。
如上所述，該第2控制機構在R>L1+R2L 之情形下，可使第1臂和第2臂同時移動所分派之長度R1、R2，所以可提高動作效率。另，對特定座標位置R之R1(第1臂之移動長度)、R2(第2臂之移動長度)之分派可藉由教示機構預先以逆向運動解定義。
如此之本發明之機器人裝置1係適用於液晶顯示面板或電漿顯示面板(PDP)等一般性製造製程者，如圖1所示，又係具有用於從收納有複數片玻璃基板31之盒30內取出玻璃基板，乃至用於將經過TFT形成步驟或配線步驟以後之玻璃基板收納於盒30之滑動型臂之機器人裝置。如此之機器人裝置1，其直進精度優異，且可縮小收納於盒30內之玻璃基板31之間距。
又，如圖10所示，本發明之機器人裝置1亦可為具有2個臂部之雙臂型者。在圖10中，符號102為臂部，符號111A、111B為第1臂，符號112A、112B為第2臂。
如上所述，本發明之機器人裝置，只要作業者僅考慮機器人座標R而進行教示作業即可，不必在每次作業或每次更換作業者時均改變教示方法，可減輕保持第1臂之移動長度R1和第2臂之移動長度R2之一貫性之負擔。又，由於教示作業時之操作按鈕等亦分派給機器人座標，故可容易 地操作。
1‧‧‧機器人裝置
2、102‧‧‧臂部
4‧‧‧軌道構件
10‧‧‧工件保持部
11、111A、111B‧‧‧第1臂
12、112A、112B、145‧‧‧第2臂
13、142、146‧‧‧基台構件
14‧‧‧上下動構件
15‧‧‧基台
30、148‧‧‧盒
31‧‧‧玻璃基板
141、144‧‧‧手臂
143‧‧‧單滑臂
147‧‧‧複合滑臂
P、P0、P1、P2、P3、P4‧‧‧座標位置
R‧‧‧臂之移動距離
R1‧‧‧第1臂之移動長度
R2‧‧‧第2臂之移動長度
L1‧‧‧第1臂之可移動長度
L2‧‧‧第2臂之可移動長度
R2L ‧‧‧指定移動長度
圖1係顯示本發明之機器人裝置之一例之立體圖。
圖2係顯示第1臂和第2臂均未動作之初期狀態時之機器人裝置之一形態之立體圖。
圖3係顯示自圖2所示之狀態使第1臂移動長度R1，從而使其前端到達座標位置P1時之機器人裝置之一形態之立體圖。
圖4係顯示自圖3所示之狀態使第1臂移動可移動長度L1，進而使第2臂移動長度R2，從而使其前端到達座標位置P2時之機器人裝置之一形態之立體圖。
圖5係顯示自圖4所示之狀態進而使第2臂移動可移動長度L2，從而使其前端到達座標位置P3時之機器人裝置之一形態之立體圖。
圖6係顯示以自圖2至圖5之教示機構教示後之第1控制機構之流程圖。
圖7係顯示以自圖2至圖5之教示機構教示後之第2控制機構之流程圖。
圖8係藉由第2控制機構動作之臂部之形態之一例。
圖9係藉由第2控制機構動作之臂部之形態之另一例。
圖10係顯示具有2個臂部之雙臂型機器人裝置之一例之立體圖。
圖11係用於說明先前之教示方法之繁雜性之圖。
圖12係用於說明先前之教示方法之繁雜性之圖。
圖13(A)、(B)係顯示具有滑動型臂之機器人裝置之例之模式圖。
2‧‧‧臂部
11‧‧‧第1臂
12‧‧‧第2臂
P2‧‧‧座標位置
R‧‧‧臂之移動距離
R1‧‧‧第1臂之移動長度
R2‧‧‧第2臂之移動長度

Claims (7)

  1. 一種機器人裝置，其具備至少由具有保持工件之工件保持部並往復運動之第1臂和聯結該第1臂並於與前述第1臂同一方向往復運動之第2臂所構成之臂部；驅動前述第1臂之第1馬達；驅動前述第2臂之第2馬達；及控制前述第1馬達與第2馬達以使前述第1臂之動作優先於前述第2臂，而使前述臂部自起始點座標P0移動至特定座標位置P之控制裝置。
  2. 如請求項1之機器人裝置，其中前述控制裝置設有R軸作為機器人座標系，並將自前述起始點座標P0至前述特定座標位置P之距離R定義為R=R1+R2(其中，R1為前述第1臂之移動距離，R2為前述第2臂之移動距離)之順向運動解，又將自R向R1、R2之分派定義作為逆向運動解。
  3. 如請求項1或2之機器人裝置，其中前述控制裝置包含，藉由不使前述第2臂動作而使前述第1臂向前述特定座標P移動之第1臂移動步驟，和在將前述第1臂移動特定長度R1後使前述第2臂移動特定長度R2之第2臂移動步驟，使前述臂部自前述起始點座標P0移動至前述特定座標位置P而教示之教示機構。
  4. 如請求項3之機器人裝置，其中前述教示機構具備作業者指定前述特定座標位置P之教示作業操作部。
  5. 如請求項1之機器人裝置，其中包含同時進行第1臂之動作和第2臂之動作之第1控制機構，其第1臂之動作係在至前述特定座標位置P之距離R為前述第1臂之特定可移 動長度L1範圍內之情形下，僅移動前述第1臂，而在至前述特定座標位置P之距離R超過前述第1臂之特定可移動長度L1之情形下，移動與該可移動長度L1相同長度R1；第2臂之動作係移動自距離R中扣除前述移動長度R1後之長度R2。
  6. 如請求項1之機器人裝置，其中前述控制裝置包含同時進行第1臂之動作和第2臂之動作之第2控制機構，其動作關係為：在已指定前述第2臂之移動長度R2L 之情形下，在至前述特定座標位置P之距離R為前述第1臂之特定可移動長度L1和前述第2臂之指定移動長度R2L 之和(L1+R2L )之範圍內之情形下，前述第1臂之移動長度R1成為R×L1/(L1+R2L )，前述第2臂之移動長度R2為自距離R中扣除前述移動長度R1後之長度。
  7. 如請求項1之機器人裝置，其中前述起始點座標P0係完全縮短前述臂後之臂座標位置，前述特定座標位置P係前述工件載置於臂或/及自臂移載之位置。
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