專利名稱：水平多關(guān)節(jié)型機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)業(yè)用機器人，特別涉及具有多個水平回轉(zhuǎn)的臂的 水平多關(guān)節(jié)型機器人。
背景技術(shù)：
作為產(chǎn)業(yè)用機器人，已知有將構(gòu)成其的多個臂經(jīng)由水平關(guān)節(jié)依次連
結(jié)的SCARA機器人(水平多關(guān)節(jié)型機器人)。作為一般的SCARA機 器人，對于具有兩根臂的SCARA機器人將其平面構(gòu)造的一例示出在圖 1 2中。
如圖1 2所示，該SCARA機器人具有將基端部能水平回轉(zhuǎn)地連 結(jié)在基臺5 1上的第1臂5 2 、將基端部通過水平關(guān)節(jié)連結(jié)在該第1臂 5 2的前端部的笫2臂5 3。
這樣的SCARA機器人如在圖1 3中示出其可動范圍的輪廓那樣， 通過第l臂5 2及第2臂5 3的協(xié)作，在最大半徑Rma x和最小半徑 Rm i n之間形成的可動范圍WA中，能夠使處于第2臂5 3的前端的 作業(yè)部5 3 a移動到任意的位置。即，該SCARA機器人可通過其前端 的作業(yè)部5 3 a,對配置在可動范圍WA的任意的位置的被加工物等被 對象物進行各種作業(yè)。
另一方面，在該SCARA機器人中，規(guī)定上述可動范圍WA的最大 半徑Rma x是基于最大回轉(zhuǎn)半徑Dma x確定的，所迷最大回轉(zhuǎn)半徑 Dma x由第l臂5 2的基臺旋轉(zhuǎn)軸C 1 1和連結(jié)旋轉(zhuǎn)軸C 1 2之間 的距離形成的臂長L 1 1、第2臂5 3的連結(jié)旋轉(zhuǎn)軸C 1 2和作業(yè)軸C 1 3之間的距離形成的臂長L 1 2之和構(gòu)成。此外，規(guī)定該可動范圍W A的最小半徑Rm i n是基于最小回轉(zhuǎn)半徑Dm i n確定的，所述最小 回轉(zhuǎn)半徑Dm i n由在作業(yè)部5 3 a不與第l臂5 2干涉的條件下最 能接近于基臺5 1的位置P a 、 P b (圖1 2 )和基臺旋轉(zhuǎn)軸C 1 l之 間的距離構(gòu)成。在這樣的臂構(gòu)成的情況下，原理上，在進行設(shè)定以使最
3小半徑Rm i n為臂長L 1 1與臂長L 1 2的差時，可動范圍WA的區(qū) 域最大。但是，對于第l臂5 2的臂軀體而言，需要確保用于支承第2 臂5 3等的強度及剛性用的大小，使其小型化的過程中也存在限制，所 以不容易4吏該最小半徑Rm i n變小。
鑒于此，為了使這樣的SCARA機器人的可動范圍擴大，以往提出 了例如具有專利文獻l中記載的構(gòu)成的SCARA機器人等。該專利文獻 1中記載的SCARA機器人，由能水平回轉(zhuǎn)地安裝在基臺上的第l臂、 通過水平關(guān)節(jié)而與第l臂連結(jié)的第2臂構(gòu)成，在上述構(gòu)成中，使第2臂 的長度比第l臂的長度長。即，在使第2臂和第l臂伸長為一直線時的 第2臂前端的作業(yè)部的最大回轉(zhuǎn)半徑、與使臂折疊使該作業(yè)部最接近基 臺時的該作業(yè)部的最小回轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系中，通過使最小回轉(zhuǎn)半徑相對于 最大回轉(zhuǎn)半徑的比率降低，而擴大了 SCARA機器人的可動范圍。
[專利文獻l日本專利特開2 007-16800 4號公報
作為SCARA機器人， 一般地說，當(dāng)然期望如上述那樣使可動范圍 變大，同時也期望促進小型化以及具有高響應(yīng)性和高定位精度。
但是，專利文獻l中記載的SCARA機器人確實使可動范圍擴大， 但長度相對較長的第2臂的質(zhì)量及慣性自然變大，這可能導(dǎo)致移動時的 響應(yīng)性能和定位精度的低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的實際情況而做出的，其目的在于提供能夠維持 響應(yīng)性能和定位精度并且確保其可動范圍較大的水平多關(guān)節(jié)型機器人。
本發(fā)明的水平多關(guān)節(jié)型機器人要點為，該水平多關(guān)節(jié)機器人具有 第l臂，其能夠以第l旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動地設(shè)置在基臺上；第2臂， 其能夠以與上述第l旋轉(zhuǎn)軸平行的第2旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動地設(shè)置 在上述第l臂上；主軸，其設(shè)在上述第2臂上，沿與上述第2旋轉(zhuǎn)軸平 行的方向延伸；其中，上述第2臂構(gòu)成為，上述第2旋轉(zhuǎn)軸和上述主軸 之間的距離即臂長，比將上述第l旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸以直線連結(jié) 的線的長度短，上述第l臂具有凹部，上述凹部形成為，包含與如下的 回轉(zhuǎn)軌道重合的位置，該回轉(zhuǎn)軌道是以上述第2旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心、回
4轉(zhuǎn)半徑為上述第2臂的臂長的回轉(zhuǎn)軌道。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，具有以第2旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心且回轉(zhuǎn)半徑為第2臂的臂長的回轉(zhuǎn)軌道的主軸能夠以進入到第1臂的偏心凹部區(qū)域的形態(tài)配置。即，主軸的可動范圍擴大了主軸相對于上述第l旋轉(zhuǎn)軸的最小回轉(zhuǎn)半徑變小的量。
此外，即使與具有沒有凹部的第l臂的以往的水平多關(guān)節(jié)型機器人相比，第l臂的臂長及第2臂的臂長也不變更，所以可將第l臂的質(zhì)量增加抑制為最小限度，并且對于第2臂而言直接使用以往的部件。結(jié)果，作為水平多關(guān)節(jié)型機器人使用這樣的偏心的第l臂，也會如以往那樣維持其響應(yīng)性能和定位精度等，所以不會不必要地導(dǎo)致大型化。
此外，本發(fā)明的水平多關(guān)節(jié)型機器人要點為，通過使上述第l臂彎曲而形成上述凹部。
才艮據(jù)這樣的構(gòu)成，上述主軸配置成進入第l臂的彎曲部的形態(tài)。由此，能夠?qū)?yīng)于第l臂的彎曲形狀進行主軸相對于彎曲部的更平滑的收納。
此外，本發(fā)聽的水平多關(guān)節(jié)型機器人要點為，上述第l臂沿其轉(zhuǎn)動方向具有上述凹部，且可配置為，在上述線和上述回轉(zhuǎn)軌道交差的點處，上述主軸的至少一部分與上述交差的點重合。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⑸鲜鲋鬏S和第l旋轉(zhuǎn)軸的距離設(shè)定為最短距離，能夠使主軸相對于上述第l旋轉(zhuǎn)軸的最小回轉(zhuǎn)半徑更小。即，能夠確保主軸的可動范圍更大。
此外，本發(fā)明的水平多關(guān)節(jié)型機器人要點為，在上述基臺上，以上述第l旋轉(zhuǎn)軸為軸心而旋轉(zhuǎn)的第1連結(jié)軸被設(shè)置成從該基臺突出的形態(tài)，在上述第2臂上，以上述第2旋轉(zhuǎn)軸為軸心而旋轉(zhuǎn)的第2連結(jié)軸被設(shè)置成從該第2臂突出的形態(tài)，在上述第l臂上，形成有與上述第l連結(jié)軸連結(jié)的基端連結(jié)部、和與上述第2連結(jié)軸連結(jié)的前端連結(jié)部，上述基端連結(jié)部形成為從上述第l臂的水平方向任一個面都能夠與上述第l連結(jié)軸連結(jié)，并且，上述前端連結(jié)部形成為，從上述第l臂的水平方向的任一個面都能夠與上述第2連結(jié)軸連結(jié)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，即使將具有上述凹部的第l臂翻轉(zhuǎn)、也能相對于
上述第l旋轉(zhuǎn)軸及第2旋轉(zhuǎn)軸相互連接，提高作為該水平多關(guān)節(jié)型機器 人的配置(構(gòu)成)的自由度。
此外，本發(fā)明的水平多關(guān)節(jié)型機器人要點為，在上述基臺上、與回 轉(zhuǎn)的上述第l臂的上述凹部干涉的位置處，設(shè)有收納配線的配線管道。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，釆取在第2旋轉(zhuǎn)軸和第l旋轉(zhuǎn)軸之間夾持上述配 線管道那樣的姿態(tài)，并且第l臂的第2旋轉(zhuǎn)軸配置在機器人的背面方向 時，能夠使機器人的可動范圍擴大到基臺的后方。由此，即使是在基臺 上的與第l臂干涉的位置設(shè)有上述配線管道的水平多關(guān)節(jié)機器人，也會 實現(xiàn)其可動范圍的適當(dāng)?shù)臄U大。


圖1是表示本實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的立體構(gòu)造的立體圖。
圖2是表示該實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的上面構(gòu)造的俯視圖。
圖3是表示該實施方式的臂構(gòu)造的圖，圖3 ( a )是表示上面構(gòu)造 的俯視圖，圖3 (b)是圖3(a)的A - A線截面構(gòu)造的剖視圖，圖 3(c)是表示底面構(gòu)造的仰視圖。
圖4是表示該實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的第2臂的可動范圍 的狀態(tài)的狀態(tài)圖，圖4 ( a )是表示向逆時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖， 圖4 ( b )是表示向順時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖。
圖5是表示該實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的第l臂的可動范圍 的狀態(tài)的狀態(tài)圖，圖5(a)是表示向逆時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖， 圖5 ( b )是表示向順時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖。
圖6是表示該實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的各軸的平面軌道及 主軸的可動范圍的區(qū)域圖。
圖7是表示該實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的生產(chǎn)設(shè)備中的配置的一例的配置圖。
圖8是表示其他實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的上面構(gòu)造的俯視圖。
圖9是表示該其他實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的第2臂的可動 范圍的狀態(tài)的狀態(tài)圖，圖9 ( a )是表示向順時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的 圖，圖9(b)是表示向逆時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖。
圖1O是表示該其他實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的第l臂的可 動范圍的狀態(tài)的狀態(tài)圖，圖1 0 ( a )是表示向順時針方向回轉(zhuǎn)時的狀 態(tài)是圖，圖10(b)是表示向逆時針方向回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)的圖。
圖ll是表示該其他實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人的各軸的平面 軌道及主軸的可動范圍的區(qū)域圖。
圖12是表示以往的水平多關(guān)節(jié)型機器人的上面構(gòu)造的俯視圖。
圖13是表示以往的水平多關(guān)節(jié)型機器人的各軸的平面軌道及主軸 的可動范圍的區(qū)域圖。
附圖標記如下
1 1…基臺，1 2…作為第1連結(jié)軸的連結(jié)軸，1 3…第1臂，1 3 d… 凹部，1 4…作為第2連結(jié)軸的支承軸，15…第2臂，16…主軸，
1 7…下端部，1 9…配線管道，2 0…基臺側(cè)管道連接部，2 1 a… 基端部，2 1 b…轉(zhuǎn)向部，2 1 c…前端部，2 2…銜接部，2 3…臂 側(cè)管道連接部，3 1…基端連結(jié)部，3 2 、 3 6…側(cè)面，3 3、 3 7… 凸部，3 5…前端連結(jié)部，C1…作為第l旋轉(zhuǎn)軸的軸心，C2…作為 第2旋轉(zhuǎn)軸的軸心，C3…軸心，C V…產(chǎn)品輸送帶，M 1…第1馬達， M 2…第2馬達，M 3…第3馬達，M 4…升降馬達，P S 1 、 P S 2 、
P S 3…部件供給裝置，RB1、 RB2、 RB3…機器人。
具體實施例方式
以下按照附圖，對將本發(fā)明所涉及的水平多關(guān)節(jié)型機器人具體化了 的一實施方式進行i兌明。圖l對于水平多關(guān)節(jié)型機器人(SCARA機器人)表示了其立體構(gòu) 造，圖2對于SCARA機器人表示了其上面構(gòu)造。
如圖1所示，SCARA機器人具有在地面等上設(shè)置的作為支承體的 基臺1 1 ，在其上端部設(shè)有以第1臂1 3的基端部為旋轉(zhuǎn)體能轉(zhuǎn)動地對 其進行支承的連結(jié)軸1 2 。連結(jié)軸1 2形成為具有軸心C 1的圓柱形 狀，且在基臺1 1上被設(shè)置成能以該軸心C l為中心旋轉(zhuǎn)，在設(shè)于基臺 1 1內(nèi)的第1馬達M 1的作用下正反旋轉(zhuǎn)。即，由此，第l臂1 3以在 第1馬達Ml作用下轉(zhuǎn)動的連結(jié)軸1 2的軸心C 1為轉(zhuǎn)動中心，相對于 基臺11沿水平方向轉(zhuǎn)動。
在第1臂1 3的前端部，連結(jié)有以第2臂1 5的基端部為旋轉(zhuǎn)體能 轉(zhuǎn)動地對其進行支承的支承軸1 4 。支承軸1 4被設(shè)置成能相對于第2 臂l 5以軸心C 2為中心轉(zhuǎn)動，與配設(shè)于第2臂1 5的基端部處的第2 馬達M2驅(qū)動連結(jié)，在該第2馬達M2作用下正反旋轉(zhuǎn)。由此，第2臂 1 5在第2馬達M2的反力作用下以軸心C 2為轉(zhuǎn)動中心，相對于第1 臂1 3沿水平方向轉(zhuǎn)動。
另外，在本實施方式中，如圖2所示，第1臂13中，將其基端部 的軸心C 1與前端部的軸心C 2之間的距離設(shè)為臂長L 1 ,軸心C 2相 對于軸心C 1具有臂長L l的回轉(zhuǎn)半徑而回轉(zhuǎn)。此外，第l臂l 3形成 為相對于連結(jié)軸心C 1和軸心C 2的中心線偏心的形狀。即，第l臂l 3在圖中形成為縱長方向中央附近的右側(cè)面向右側(cè)膨脹的形狀，且形成
1 3 d，即，相對于上述中心線偏心。換言之，第l臂l 3形成為所謂 的向右側(cè)彎曲的形狀。
圖3是表示第l臂l 3的構(gòu)造的圖，圖3 ( a )是表示上面構(gòu)造的 圖，圖3 ( b )是表示圖3(a)的A-A線截面構(gòu)造的圖，圖3 ( c ) 是表示下面構(gòu)造的圖。圖3 ( a )中，關(guān)于第l臂1 3 ，在其基端部貫 通形成為，使被連結(jié)軸l2連結(jié)固定的基端連結(jié)部31的中心與軸心C l一致的形狀，在其前端部貫通形成為，使被支承軸l 4連結(jié)固定的前 端連結(jié)部3 5的中心與軸心C 2—致的形狀。
圖3 ( b )中，基端連結(jié)部3 1在其厚度方向中央形成有向軸心C
81方向突出凸部3 3 ，插通于基端連結(jié)部3 1的連結(jié)軸1 2被該凸部3 3承接住，并且使螺釘穿過貫通形成于凸部3 3的側(cè)面3 2的螺釘孔中 等而連結(jié)固定。這樣的基端連結(jié)部3 1如圖3 ( a )及圖3 ( c )所示， 由于在第l臂l 3的任一個面上都為同樣的構(gòu)造，所以也可將連結(jié)軸l 2相對于第l臂l 3的任一個面連結(jié)固定。另外，在連結(jié)軸1 2的上端， 以與第l臂的上面相同高度的形狀安裝用于防止異物等進入基端連結(jié) 部3 1的蓋。
此外，前端連結(jié)部3 5在其厚度方向中央形成有向軸心C 2方向突 出的凸部3 7 ，插通于前端連結(jié)部3 5的支承軸1 4被該凸部3 7承接 住，并且使螺釘穿過貫通形成于凸部3 7的側(cè)面3 6的螺釘孔等而連結(jié) 固定。這樣的前端連結(jié)部3 5如圖3 ( a )及圖3 ( c )所示，由于在 第l臂1 3的任一個面上也為同樣的構(gòu)造，所以也可將支承軸1 4相對 于第l臂1 3的任一個面連結(jié)固定。另外，在支承軸1 4的下端，以與 第l臂的下面相同高度的形狀安裝用于防止異物等進入前端連結(jié)部3 5的蓋。
由此，對于第l臂l 3而言，無論其哪一個面為上面時，都能夠安 裝連結(jié)軸l 2及支承軸1 4。在本實施方式中，第l臂l 3形成為向右 側(cè)彎曲的形狀，所以通過改變設(shè)為其上面的朝向，也可將水平方向上的 彎曲的朝向設(shè)在左側(cè)，若使用這樣的第l臂l 3，則僅通過使其上下面 翻轉(zhuǎn)就可將彎曲的朝向設(shè)在右側(cè)或左側(cè)。
主軸l 6可作為旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)地，并且能沿上下方向移動地支承在第 2臂1 5的前端部。主軸1 6通過裝備于第2臂1 5內(nèi)的第3馬達M 3 的正反旋轉(zhuǎn)而以自己的軸心C 3為轉(zhuǎn)動中心正反旋轉(zhuǎn)，并且，通過裝備 于第2臂1 5內(nèi)的升降馬達M 4的正反旋轉(zhuǎn)而沿上下方向升降移動。在 主軸l 6的下端部1 7，安裝有對被搬送物進行把持的機械手等工具， 利用其升降移動而上下動作的工具對被對象物進行各種作業(yè)。
另外，在本實施方式中，第2臂1 5形成為，基端部的軸心C2和 主軸1 6的軸心C 3之間的距離比上述臂長L 1短的長度的臂長L 2 ， 且軸心C 3相對于軸心C 2具有臂長L 2的回轉(zhuǎn)半徑而回轉(zhuǎn)。
由此，主軸1 6的軸心C 3相對于連結(jié)軸1 2的軸心C 1的回轉(zhuǎn)半
9徑，在使第l臂l 3和第2臂1 5伸長呈一直線時，為作為臂長L l和臂長L 2的和的最大回轉(zhuǎn)半徑D 1m a x 。另一方面，在該軸心C 3以進入到第1臂1 3的凹部1 3 d的形狀配置在左臨界點P R a時，該軸心C 3的回轉(zhuǎn)半徑為最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n,即、該左臨界點P R a和軸心C l之間的距離。此時，在第l臂1 3的凹部1 3 d的水平方向的最深部形成在距軸心C 2為臂長L 2的位置處時，軸心C 3最接近中心線，作為最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n也成為更接近其能夠獲取的最短的長度(- L 1 - L 2 )的值。另外，第l臂l 3的膨脹方向上，軸心C3配置在右臨界點PRb。
設(shè)于第2臂1 5內(nèi)的各馬達M 2 ~ M 4的控制信號或者監(jiān)視器信號的各信號線經(jīng)由柔性的配線管道l 9集中在基臺1 1內(nèi)，與上述第1馬達M1的信號線一起連接在控制裝置(圖示略)的各對應(yīng)的端子上。另外，圖2中，為了^更于i兌明，省略了配線管道l 9的一部分。
配線管道1 9具有基臺側(cè)管道連接部2 0和臂側(cè)管道連接部2 3 ，所述基臺側(cè)管道連接部2 0設(shè)置在從軸心C l向基臺1 1的后方側(cè)R水平方向離開長度L 5 ( = L 1 - L 2 )的位置，所述臂側(cè)管道連接部
2 3在第2臂1 5上部以軸心C 2為中心而設(shè)置，且配線管道l 9構(gòu)成為將所述基臺側(cè)管道連接部2 0與所述臂側(cè)管道連接部2 3連結(jié)的形式。即，配線管道l 9具有基端部2 1 a，其固定在基臺側(cè)管道連接部
2 O，且向上方延伸；轉(zhuǎn)向部2 1 b，其從基端部2 1 a向連結(jié)軸1 2的軸心C l的方向延伸；前端部2 1 c,其從轉(zhuǎn)向部2 1 b向上方延伸,且具有與連結(jié)軸l 2的軸心C l相同的線上的管道中心線。即，基端部2
1 a相對于基臺側(cè)管道連接部2 O被固定而不旋轉(zhuǎn)，所以經(jīng)由轉(zhuǎn)向部2
1 b支承在基端部2 1 a上的前端部2 1 c形成為，其管道中心線始終配置在與連結(jié)軸l2的軸心C1相同的線上。
在前端部2 1 c和臂側(cè)管道連接部2 3之間架設(shè)有銜接部2 2 ，該銜接部2 2形成為，前端部2 1 c側(cè)的端部相對于前端部2 1 c被連結(jié)成能夠以軸心C l為旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，臂側(cè)管道連接部2 3側(cè)的端部相對于該臂側(cè)管道連接部2 3被連結(jié)成能夠以軸心C 2為旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動。即，在第l臂l 3相對于基臺1 l沿水平方向旋轉(zhuǎn)時，處于與軸心C 1相同的線上的前端部2 1 c的管道中心線、和成為臂側(cè)管道連接部2 3的中心的軸心C 2之間的距離被恒定地保持為臂長L 1。由此，架設(shè)在前端部2 1 c和臂側(cè)管道連接部2 3之間的銜接部2 2的兩端部的距離不會偏離臂長L l變化。銜接部2 2由于其兩端部的距離不變化，所以與第l臂l 3的水平旋轉(zhuǎn)無關(guān)，其形狀保持為一定，從而抑制了在形狀變形那樣的情況下產(chǎn)生的部件的疲勞和磨耗，提高了耐久性。
在本實施方式中，基臺側(cè)管道連接部2 0形成為，距軸心C l的長度L 5與第l臂l 3的凹部1 3 d最深部距軸心C l的距離一致，在第l臂1 3的凹部1 3 d接近時，第l臂1 3的中心線最接近。由此，即便在第1臂1 3配置在基臺側(cè)管道連接部2 0與其移動平面干涉的位置情況下，也可使前端部的軸心C 2和與其連結(jié)的第2臂1 5配置在基臺側(cè)管道連接部2 0的后方側(cè)R。
接著，對該水平多關(guān)節(jié)型機器人的主軸1 6的可動范圍進行說明。
主軸1 6相對于軸心C 2具有例如從逆時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖4(a ))到順時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖4 ( b ))為止的范圍的可動范圍。此外，保持主軸1 6的軸心C 2相對于軸心C 1，具有例如從逆時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖5 ( a ))到順時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖5 ( b ))為止的范圍的可動范圍。作為將這些可動范圍組合形成的主軸1 6的可動范圍，如圖6所示，在由最大回轉(zhuǎn)半徑D 1m a x形成的最大半徑Rm ax和由最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n形成的最小半徑Rm i n之間形成為可動范圍WA1。此時，通過使主軸l 6進入到凹部1 3 d，最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n為接近最短的長度(=L 1 - L 2 )的值，所以與以往的最小回轉(zhuǎn)半徑Dm i n (參照圖1 2 )相比，擴大接近軸心C 1的部分處的可動范圍?？蓜臃秶鶺A1中，由單點劃線CL區(qū)劃的可動范圍WA 1 a表示通過將主軸1 6配置在中心線或其左側(cè)而能夠到達的區(qū)域，可動范圍WA 1 b表示必須將主軸l 6配置在比中心線靠右側(cè)才能到達的區(qū)域。
一般地在進行主軸l 6的位置控制的情況下，若設(shè)為連結(jié)各臂l3,15的軸心C2相對于第l臂13的中心線僅向一方向回轉(zhuǎn)那樣的形狀(單腕類)，則各軸心C 1、 C 2相對于主軸1 6的配置位置應(yīng)獲取的角度僅特定為一個，容易進行控制。即，SCARA機器人相對于主軸1 6的配置位置的姿勢確定為一個，對于與其他裝置之間產(chǎn)生的干涉
ii等也容易掌握。另一方面，在軸心C 2相對于第l臂l 3的中心線向兩 方向回轉(zhuǎn)的情況下，相對于主軸1 6的配置位置產(chǎn)生要求兩個姿勢的區(qū) 域，其位置控制變復(fù)雜，并且也難以掌握與其他裝置之間產(chǎn)生的干涉等。 因此，作為SCARA機器人，因控制的容易性等原因，進行單腕類的動 作的情況利用價值較高，現(xiàn)實上進行移動控制以便僅在伴隨著單腕類的 動作的移動范圍內(nèi)進行作業(yè)的情況較多。
在本實施方式中，在軸心C2相對于第1臂1 3的中心線僅向左側(cè) 回轉(zhuǎn)(右腕類)時，主軸1 6動作的區(qū)域為可動范圍WA 1 a ，該右腕 類時的可動范圍WA1a成為相對于基臺l1集中在正面?zhèn)菷和左側(cè) 的形狀。即，右側(cè)的區(qū)域相對于基臺l l減少相當(dāng)于第l臂l 3彎曲的 量，但取而代之，基臺1 1的左側(cè)及后方側(cè)R的區(qū)域增加。這樣的右腕 類的可動范圍WA 1 a的分布對于配置于組裝線上的SCARA機器人較
多要求的將從一地點取得的部件在一地點組裝的一點供給一點組裝的 形態(tài)的組裝動作而言，是非常有效的。
例如，如圖7所示，在由多個SCARA機器人構(gòu)成的機器人RB 1 ~ RB 3以產(chǎn)品輸送帶CV為正面?zhèn)菷依次橫向排列的情況下，在它們的 可動范圍WA 1中，與其他機器人的可動范圍重復(fù)的區(qū)域以及處于該區(qū) 域的前端的區(qū)域，與具有以往的可動范圍WA (參照圖1 3 )那樣的情 況相比減少。特別是在機器人R B 1 ~ R B 3中，對于利用價值較高的 右腕類的可動范圍WA 1 a ，其大部分不與其他機器人的可動范圍WA 1 a重復(fù)，各機器人RB 1 ~RB 3的位置控制的自由度很高。另外， 與圖l 2所示那樣的以往的SCARA機器人相比，以往的SCARA機器 人的臂長L 1 1為臂長L 1 ，該機器人的臂長L 1 2為臂長L 2 。
進而，若與以往的可動范圍WA相比，該可動范圍WA1的區(qū)域?qū)?度(-Rmax-Rmin)較寬，所以，作為產(chǎn)品輸送帶C V，也可 使其輸送帶幅CVw變寬，能夠搬運更大型的產(chǎn)品等。此外，對于從各 機器人R B 1 ~ R B 3的左側(cè)方朝各機器人R B 1 ~ R B 3供給部件 的部件供給裝置P S 1 ~ P S 3 ，也可使其裝置寬度P S 1 w ~ P S 3 w變寬，并且能夠使一次供給的部件的數(shù)量增加相當(dāng)于可動范圍WA向 后方側(cè)R擴大的量等。
以上說明那樣，根據(jù)本實施方式的水平多關(guān)節(jié)型機器人，得到以下
12列述那樣的效果。
(1 )具有以軸心C 2為轉(zhuǎn)動中心、回轉(zhuǎn)半徑為第2臂1 5的臂長 L2的回轉(zhuǎn)軌道的主軸l 6，能夠以進入到第l臂的偏心的凹部1 3 d 的形態(tài)，配置到接近中心軸的位置。由此，主軸l 6的可動范圍WA1 擴大了主軸1 6相對于軸心C 1的最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n變小的量。
(2 )也可將第1臂的臂長L l及第2臂的臂長L 2設(shè)為與具有不 偏心的以往的第1臂的SCARA機器人的各自的臂長相同的長度。由此， 第l臂l3的質(zhì)量增加被抑制為最小限度，并且對于第2臂15而言可 直接使用以往的部件。結(jié)果，即使作為水平多關(guān)節(jié)型機器人使用這樣的 偏心的第l臂l 3 ，也能如以往那樣維持其響應(yīng)性能和定位精度等，所 以不會不必要地導(dǎo)致大型化。
(3)主軸l6能夠以進入到作為第l臂l3的彎曲部的凹部13 d的形態(tài)配置到接近中心軸的位置，所以可將主軸l 6平滑地收納在第 l臂l3的彎曲形狀中。
(4 )在取得在軸心C 2和軸心C l之間夾持配線管道l 9 (基臺 側(cè)管道連接部2 0 )那樣的姿態(tài)，并且將第1臂1 3的軸心C 2配置在 相當(dāng)于SCARA機器人的后方側(cè)R的背面方向時，能夠使SCARA機器 人的可動范圍WA l擴大到基臺1 1的后方側(cè)R。由此，即使是對于在 基臺1l上的與第l臂l3干涉的位置設(shè)有配線管道19(基臺側(cè)管道 連接部2 0 )的SCARA機器人，也會實現(xiàn)其可動范圍的適當(dāng)?shù)臄U大。
另外，上述實施方式例如也可通過以下那樣的形態(tài)實施。
.在上述實施方式中，主軸1 6配置在第l臂1 3的最凹陷的部分， 但并不限于此，主軸也可不配置在第l臂的最凹陷的部分。只要在稍稍 凹陷的位置配置，主軸l 6的可動范圍就會擴大。由此，第l臂的形狀 的自由度提高。
'此外，基臺側(cè)管道連接部2 0也配置在第l臂l 3的最凹陷的部 分，但并不限于此，基臺側(cè)管道連接部也可不配置在第l臂的最凹陷的 部分。只要在稍稍凹陷的位置配置，第l臂的可動范圍就會擴大。由此 第1臂的形狀的自由度也提高。.在上述實施方式中，在貫通形成于第l臂l 3的基端連結(jié)部3 1 上，插通連結(jié)軸1 2 ，在前端連結(jié)部3 5上插通支承軸1 4 ，利用螺釘 等穿過螺釘孔而連結(jié)固定。但是并不限于此，連結(jié)軸或支承軸向第l臂 的連結(jié)固定不管是可以是任何一種形態(tài)。例如也可以通過上下貫通第1 臂那樣的螺栓與連結(jié)軸和支承軸連結(jié)，也可以以在具有槽的基端連結(jié)部 和前端連結(jié)部中插入連結(jié)軸和支承軸的形式進行連結(jié)。由此，第l臂的 構(gòu)造的自由提高。
在上述實施方式中，在第1臂1 3的任一個面上可進行連結(jié)軸1 2及支承軸1 4的連結(jié)，但是并不限于此，也可以是連結(jié)軸l 2及支承 軸1 4分別僅可與第1臂1 3的任意一個面連結(jié)。這樣，第1臂的加工 等容易進行。
在上述實施方式中，主軸1 6不能移動到與中心線重合的位置， 但是并不限于此，也可將主軸移動到與中心線重合的位置。若主軸接近 中心線則最小回轉(zhuǎn)半徑變小，主軸的可動范圍變大。由此，作為SCARA 機器人，可實現(xiàn)可動范圍的擴大，能夠確?？蓜臃秶蟆?br> .在上述實施方式中，第l臂l 3的整體形狀是向右側(cè)彎曲的形狀， 但是并不限于此，作為第l臂的形狀，只要是在與主軸的回轉(zhuǎn)軌道重合 的部分，主軸接近于第l臂的中心線的形態(tài)，則可以是任何形狀。例如， 可以是僅與主軸的回轉(zhuǎn)軌道重合的部分以凸狀沿水平方向突出那樣的 形狀，可以是使這樣的部分的水平方向的寬度變薄而僅有向水平方向的 凹陷那樣的形狀。由此，第l臂的形狀的自由度提高。
-在上述實施方式中，第l臂l 3以向右側(cè)膨脹的形狀彎曲，但是 第l臂也可以以向左側(cè)膨脹的形狀彎曲。例如，如圖8所示，SCARA 機器人具有最大回轉(zhuǎn)半徑D 2 m a x和最小回轉(zhuǎn)半徑D 2 m i n ，但只 要臂長L 1和臂長L 2相同，它們的值就分別與上述實施方式的最大回 轉(zhuǎn)半徑D 1m a x和最小回轉(zhuǎn)半徑D 1m i n相同。此時，由于第l臂 13的彎曲方向的朝向不同，所以主軸16具有相對于軸心C2例如從 順時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖9 ( a ))到逆時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖9 ( b )) 為止的范圍的可動范圍。此外，保持主軸l 6的軸心C2具有相對于軸 心C l例如從順時針旋轉(zhuǎn)時的位置(圖1 0 ( a ))到逆時針旋轉(zhuǎn)時的 位置(圖1 0 ( b ))為止的范圍的可動范圍。作為由這些可動范圍的
14組合形成的主軸l6的可動范圍，如圖11所示在由最大回轉(zhuǎn)半徑D2 m a x形成的最大半徑Rm a x和由最小回轉(zhuǎn)半徑D 2 m i n形成的 最小半徑Rmi n之間，形成為可動范圍WA2 。此時由于主軸1 6也 在右臨界點P L b進入到凹部而最小回轉(zhuǎn)半徑D 2m i n成為接近最 短的長度(=L 1 - L 2 )的值，所以接近軸心C 1的部分的可動范圍 擴大。在可動范圍WA 2中，由單點劃線C L區(qū)劃的可動范圍WA 2 b 表示主軸1 6通過配置在中心線或其右側(cè)(左腕類)而能夠到達的區(qū)域， 可動范圍WA2 a表示主軸l 6必須配置在比中心線靠左側(cè)才能到達 的區(qū)域。此時左腕類的可動范圍WA 2 b相對于基臺1 1集中在正面?zhèn)?F和右側(cè)，由于位置控制的容易性等而使利用價值提高。此外，作為該 SCARA機器人的配置(構(gòu)成)的自由度也提高。
權(quán)利要求
1、一種水平多關(guān)節(jié)型機器人，其特征在于，具有第1臂，其以第1旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心能夠轉(zhuǎn)動地設(shè)置在基臺上；第2臂，其以與上述第1旋轉(zhuǎn)軸平行的第2旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心能夠轉(zhuǎn)動地設(shè)置在上述第1臂上；主軸，其設(shè)在上述第2臂上，沿與上述第2旋轉(zhuǎn)軸平行的方向延伸，上述第2臂構(gòu)成為，上述第2旋轉(zhuǎn)軸和上述主軸之間的距離即臂長，比將上述第1旋轉(zhuǎn)軸和上述第2旋轉(zhuǎn)軸以直線連結(jié)的線的長度短，上述第1臂具有凹部，上述凹部形成為，包含有與如下的回轉(zhuǎn)軌道重合的位置，該回轉(zhuǎn)軌道是以上述第2旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)動中心、回轉(zhuǎn)半徑為上述第2臂的臂長的回轉(zhuǎn)軌道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水平多關(guān)節(jié)型機器人，其特征在于，通過使上述第l臂彎曲而形成上述凹部。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平多關(guān)節(jié)型機器人，其特征在于，上述第l臂沿其轉(zhuǎn)動方向具有上述凹部，且可配置為，在上述線和上述回轉(zhuǎn)軌道交差的點處，上述主軸的至少一部分與上述交差的點重合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l ~ 3中任一項所述的水平多關(guān)節(jié)型機器人，其特征在于，在上述基臺上，以上述第l旋轉(zhuǎn)軸為軸心而旋轉(zhuǎn)的第l連結(jié)軸被設(shè)置成從該基臺突出的形態(tài)，在上述第2臂上，以上述第2旋轉(zhuǎn)軸為軸心而旋轉(zhuǎn)的第2連結(jié)軸被設(shè)置成從該第2臂突出的形態(tài)，在上述第l臂上，形成有與上述第l連結(jié)軸連結(jié)的基端連結(jié)部、和與上述第2連結(jié)軸連結(jié)的前端連結(jié)部，上述基端連結(jié)部形成為從上述第l臂的水平方向上的任一個面都能夠與上述第1連結(jié)軸連結(jié)，并且，上述前端連結(jié)部形成為，從上述第l臂的水平方向上的任一個面都能夠與上述第2連結(jié)軸連結(jié)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~4中任一項所述的水平多關(guān)節(jié)型機器人，其特征在于，在上述基臺上、且在與回轉(zhuǎn)的上述第l臂的上述凹部干涉的位置處，設(shè)有收納配線的配線管道。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可維持響應(yīng)性能和定位精度并確保其可動范圍較大的水平多關(guān)節(jié)型機器人。在SCARA機器人中，在基臺(11)上設(shè)置可轉(zhuǎn)動地支承第1臂(13)的基端部的連結(jié)軸(12)，以其軸心(C1)為中心在第1馬達(M1)作用下正反旋轉(zhuǎn)。在第1臂(13)的前端部，連結(jié)有支承第2臂(15)的基端部的支承軸(14)，以其軸心(C2)為中心在第2馬達(M2)作用下正反旋轉(zhuǎn)。在第2臂(15)上于前端部設(shè)有具有軸心(C3)的主軸(16)。第1臂(13)在左側(cè)面形成有向右側(cè)凹陷的形狀的凹部(13d)，即，形成為向右側(cè)彎曲的形狀。軸心(C2)和軸心(C3)之間的距離比軸心(C1)和軸心(C2)之間的距離短，所以可以配置成主軸(16)進入凹部(13d)中的形狀。
文檔編號B25J9/06GK101664925SQ20091016683
公開日2010年3月10日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者克里斯托夫·邁爾霍夫, 大野政俊 申請人:精工愛普生株式會社