專利名稱：機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人，尤其是涉及具有保持工件的手部的機器人結(jié)構(gòu)改良。
背景技術(shù)：
作為將液晶面板用的玻璃基板等(在本說明書中將這些稱為"工件")在 工件收納用箱盒中存取或進行搬運的裝置使用具有保持工件的手部的搬運用 機器人。
現(xiàn)有技術(shù)中有一種機器人，如圖5所示，在由固定的支柱構(gòu)成的固定框架 101上具有上下方向的導(dǎo)引件102，使手部103沿該導(dǎo)引件102上下移動(圖 中的符號A表示裝置的總高)。作為用于使手部103上下移動的構(gòu)成，有一種 與圖5所示不同，例如利用組裝在固定框架上的伺服電動機通過減速機驅(qū)動皮 帶輪及皮帶，由此使手部移動的結(jié)構(gòu)等(參照專利文獻l)。日本專利特開平11-123675號公報
但是，在這樣構(gòu)成的機器人中，當(dāng)需要上下方向的大的行程(在圖5中用 符號S表示)時就必須使導(dǎo)引件102上下延伸，相應(yīng)地必須增加固定框架101 的高度。這樣的話，由于裝置的總高A必然會變大，且必須得到穩(wěn)固的支撐， 所以存在整個機器人大型化、笨重化的問題。
另外，當(dāng)采用使手部103沿1個導(dǎo)引件102移動的結(jié)構(gòu)時，如果想要使工 件迅速地上下移動就只能使手部103以相應(yīng)的速度升降，從結(jié)構(gòu)上來說極限行 程速度較小，且如果使其高速動作的話相應(yīng)地零件等的壽命也會縮短。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可避免整個裝置的大型化、笨重化且可 確保手部的長的上下行程、也可實現(xiàn)手部移動速度的高速化的機器人。
為達成上述目的，本發(fā)明的機器人具有保持工件的手部，其特征在于，包 括支撐所述手部且使所述手部可上下運動的第1框架和支撐所述第1框架且使 所述第1框架可上下運動的第2框架，在所述第1框架內(nèi)在上下方向上并列排
列有使所述手部上下運動的第1滾珠絲杠和使所述第1框架相對于所述第2框 架上下運動的第2滾珠絲杠，另外還收納有直接或間接地和與所述第1滾珠絲 杠一體地旋轉(zhuǎn)的第1齒輪及與所述第2滾珠絲杠一體地旋轉(zhuǎn)的第2齒輪連結(jié)的 第1電動機，在所述第1框架的上端部配置有與所述第1、第2齒輪中的任 意一個嚙合的中間齒輪、與該中間齒輪嚙合的設(shè)于所述第1電動機上的小齒輪 以及該第1電動機。
驅(qū)動電動機時，與該電動機連結(jié)的齒輪組旋轉(zhuǎn)，隨之第1滾珠絲杠和第2 滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的第1滾珠絲杠使手部相對于第1框架相對地移動。旋轉(zhuǎn) 的第2滾珠絲杠使第1框架相對于第2框架相對地移動。結(jié)果手部以各相對速 度的合成速度上下運動，如果兩相對速度相同的話則能以通常速度的2倍速度 上下運動。另外，如果使電動機反向旋轉(zhuǎn)的話，則手部當(dāng)然能向反方向移動。
采用本發(fā)明所述的機器人的話，利用介于手部和第2框架間的第1框架、 以及收納在第l框架內(nèi)的電動機、各滾珠絲杠、齒輪這些各驅(qū)動裝置，可相對 手部進行2段的動作。因此，如果需要將手部的上下行程長度加大的話，可將 手部的相對行程長度和第1框架的相對行程長度分別各延長1/2左右即可，不 用像現(xiàn)有技術(shù)那樣只能延長支柱框架。即，相對于現(xiàn)有技術(shù)的只能加高支柱框 架，本發(fā)明只需將支柱(即第2框架)加高所需延長距離的一半左右即可，所 以支柱(第2框架)不用做成現(xiàn)有的那么高。換言之，雖然裝置高度比現(xiàn)有機 器人低卻可使手部的上下行程比現(xiàn)有機器人大。因此，可得到整個裝置的平衡 且可延長行程，可避免整個裝置的大型化、笨重化，并易于確保手部的長的上
下行程長度。
另外，因為手部以通常的大致2倍速度上下移動，所以從使工件高速移動 方面來說變得有利。并且，各移動機構(gòu)只需以與現(xiàn)有技術(shù)相同的速度驅(qū)動即可， 所以也沒有因為高速化而對各移動機構(gòu)施加大的負(fù)荷。
并且，在本發(fā)明的機器人中，各滾珠絲杠和電動機通過齒輪連結(jié)，可利用 1個電動機(單一電動機)驅(qū)動兩滾珠絲杠，所以可抑制電動機的增加及消耗 電流的增加。
而且，因為各動作機構(gòu)由滾珠絲杠構(gòu)成，所以例如與皮帶驅(qū)動型的現(xiàn)有機 器人相比，可進行高精度的動作，定位精度也較高。另外從耐久性、可靠性方 面來說也比有可能拉長、脫軌的帶驅(qū)動型有利。
并且，因為構(gòu)成利用設(shè)置在框架端部的齒輪箱(變速器)和滾珠絲杠的驅(qū) 動力傳遞機構(gòu)，所以與利用皮帶、小齒輪齒條等的構(gòu)成相比，可在狹小的空間 配置驅(qū)動力傳遞機構(gòu)。另外，在框架的中間部沒有造成配置結(jié)構(gòu)材料的障礙的 物品，所以可確保設(shè)置用于得到充分的剛性的結(jié)構(gòu)材料的空間。而且，即使作 為整體與相同高度(行程)的機器人相比也可節(jié)省空間。


圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明機器人的滑動機構(gòu)的一例的側(cè)視圖。
圖2是表示齒輪箱內(nèi)的齒輪組結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖3是含有圖1所示滑動機構(gòu)的機器人的側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明的其他實施例，表示設(shè)置有其他框架等的更加多段的滑動機 構(gòu)的一例。
圖5是表示構(gòu)成現(xiàn)有機器人的滑動機構(gòu)的一例的側(cè)視圖。 (元件符號說明)
1工件 2 手部
3第1框架 4 第2框架
5第1滾珠絲杠 6 第2滾珠絲杠
7第1齒輪 8 第2齒輪
9電動機 21中間齒輪
具體實施例方式
下面基于附圖所示的實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成。
圖1 圖3表示本發(fā)明的一實施例。本發(fā)明的機器人具有保持工件1 的手部2，另外本實施例的機器人包括可上下運動地支撐手部2的第1框架 3和可上下運動地支撐該第1框架3的第2框架4，在第1框架3內(nèi)在上下 方向且并列排列有使手部2上下運動的第1滾珠絲杠5和使第1框架3相 對第2框架4上下運動的第2滾珠絲杠6，另外還收納有直接或間接地和與 第1滾珠絲杠5 —體地旋轉(zhuǎn)的第1齒輪7及與第2滾珠絲杠6 —體地旋轉(zhuǎn)的第 2齒輪8連結(jié)的電動機9。
更加具體地說，在本實施例中，電動機9及齒輪組(齒輪7、 8、小齒 輪9a、中間齒輪21等)收納在齒輪箱22 (這些也稱為"驅(qū)動機構(gòu)")內(nèi)。
本實施例的機器人處理的工件1例如為液晶面板用的玻璃基板這樣的 薄且平的板狀物(參照圖3)，機器人將這樣的工件1在未圖示的基板收納 用箱盒內(nèi)存取、搬運。不過這樣的板狀物只是搬運對象的一例，當(dāng)然也可 處理板狀物以外的工件1。
手部2用于保持上述工件1且進行搬運，在本申請中雖未圖示但例如 為多個支撐棒平行并列的叉子形狀，將工件1從下側(cè)舉起并予以保持(參 照圖3)。另夕卜，介于手部2和第1框架3之間有第1臂10及第2臂11 (參 照圖3)。這些第1臂10及第2臂11用于使手部2平行移動或改變其朝向， 第2臂11相對第1框架3可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，第1臂10可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在該第2 臂11的前端部。在該第2臂11的前端部可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置上述手部2 (參照圖 3)。再者，由這些手部2、第1臂10、第2臂11構(gòu)成的搬送臂也可僅設(shè) 置一個，也可根據(jù)需要設(shè)置多個。例如，圖3所示的機器人具有2個一組 的搬送臂，可同時搬運2個工件1。
第2框架4可以說是作為支柱發(fā)揮作用的部件，固定在相對機器人的 底座12可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的框架27上(參照圖3)。在該第2框架4上設(shè)置有例如由上下2處的引導(dǎo)部件構(gòu)成的導(dǎo)引件13 (參照圖1)。該導(dǎo)引件13支 撐設(shè)置在第1框架3上的上下延伸的被導(dǎo)引部16，在上下方向引導(dǎo)該第1 框架3。另外在第2框架4上安裝有擰在第2滾珠絲杠6上的螺母部件(下 面稱為"第2螺母部件")15。介于該第2螺母部件15和第2滾珠絲杠6 之間雖沒有特別圖示但有多個鋼球。由于有這些鋼球，所以第2螺母部件 15和第2滾珠絲杠6之間為點接觸，第2滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)時的摩擦極小。 這樣的滾珠絲杠機構(gòu)以小的旋轉(zhuǎn)力即可旋轉(zhuǎn)，利用螺母的調(diào)整可使誤差消 失從而精度較高，可作為搬送時要求精度的輸送裝置使用。
第l框架3是由上述第2框架4支撐、可上下運動的部件(參照圖1)。 具體地說，如上所述將設(shè)置在其側(cè)部的被導(dǎo)引部16由第2框架4的導(dǎo)引件 13支撐，僅可上下移動。另外，在與該被導(dǎo)引部16相反的面(有手部2 側(cè)的面)上設(shè)置有同樣上下延伸的導(dǎo)引部17。該導(dǎo)引部17 —邊支撐與導(dǎo)引 部17相卡合的被導(dǎo)引部件18—邊僅在上下方向進行引導(dǎo)(參照圖1)。如 果像本實施例這樣存在第1臂10和第2臂11的話，被導(dǎo)引部件18則設(shè)置 在第2臂11的支撐體28上(如果沒有第1臂10、第2臂11則直接設(shè)置在 手部2上)，可使搬送臂(由手部2、第1臂10、第2臂11構(gòu)成)僅可上 下移動。
另外，在第1框架3內(nèi)將第1滾珠絲杠5和第2滾珠絲杠6兩者均以 軸向作為鉛直的狀態(tài)并列地排列。另外，為了使第1滾珠絲杠5和第2滾 珠絲杠6旋轉(zhuǎn)而在該第1框架3內(nèi)收納有電動機9 (參照圖1)。
第1滾珠絲杠5是作為使手部2相對于第1框架3相對地進行上下的 輸送機構(gòu)作用的絲杠，在第1框架3內(nèi)通過軸承19等以可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)支撐 (參照圖1)。在該第1滾珠絲杠5的上端附近安裝有第1齒輪7并成為一 體(參照圖2)。電動機9的旋轉(zhuǎn)通過該第1齒輪7傳遞到第1滾珠絲杠5。 另外，在第1滾珠絲杠5的中途為與螺母部件(下面稱為"第1螺母部件") 14嚙合的狀態(tài)。與上述的第2螺母部件15相同，介于該第1螺母部件14 和第1滾珠絲杠5之間有多個鋼球。由于有這些鋼球，所以第1滾珠絲杠5 旋轉(zhuǎn)時的摩擦極小。第1螺母部件14和被導(dǎo)引部件18相同，如果像本實
施例這樣存在第1臂10和第2臂11的話，則設(shè)置在第2臂11的支撐體28 上，如果沒有第1臂10、第2臂11的話則直接設(shè)置在手部2上。當(dāng)?shù)? 滾珠絲杠5旋轉(zhuǎn)時，第1螺母部件14上下運動，可使搬送臂(由手部2、 第1臂10、第2臂11構(gòu)成)上下移動(參照圖1、圖3)。
第2滾珠絲杠6是作為用于使第1框架3上下的輸送機構(gòu)作用的絲杠， 在第1框架3內(nèi)通過軸承20等以可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)支撐(參照圖1)。在該第 2滾珠絲杠6的上端附近安裝有第2齒輪8并成為一體(參照圖2)。電動 機9的旋轉(zhuǎn)通過該第2齒輪8傳遞到第2滾珠絲杠6。另外，在第2滾珠絲 杠6的中途如上所述為與第2螺母部件15嚙合的狀態(tài)。因為該第2螺母部 件15固定在第2框架4上，所以當(dāng)?shù)?滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)時，第1框架3與 該第2滾珠絲杠6—起上下運動。再者，在本實施例中，作為第2滾珠絲 杠6使用與第1滾珠絲杠5相同的絲杠，如果第1滾珠絲杠5是右旋螺紋 的話，第2滾珠絲杠6也為右旋螺紋。這樣兩者使用相同的絲杠，從降低 成本方面來說有利。
電動機9直接或間接地與第1齒輪7及第2齒輪8連結(jié)，通過這些齒 輪7、 8使第l滾珠絲杠5和第2滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)。例如在本實施例中，使 用與大齒輪21a和小齒輪21b同軸且成為一體的中間齒輪21傳遞動力(參 照圖2)。即，在齒輪箱內(nèi)22內(nèi)設(shè)置中間齒輪21，使電動機9的小齒輪9a 與該中間齒輪21的大齒輪21a嚙合，另外，使小齒輪21b與第l齒輪7嚙 合(參照圖2)。第2齒輪8僅與第l齒輪7嚙合。在這樣的齒輪組中，動 力這樣傳遞電動機9—小齒輪9a—中間齒輪21 —第1齒輪7—第2齒輪8。 在此，因為第1齒輪7和第2齒輪8直接嚙合，所以本實施例的第l滾珠 絲杠5和第2滾珠絲杠6總是互相反向旋轉(zhuǎn)。再者，在圖2中，第l滾珠 絲杠5和第2滾珠絲杠6是右旋螺紋，手部2和第1框架3 —起上升時的 各部件的旋轉(zhuǎn)方向用箭頭表示。
另外，如圖所示，設(shè)置有由排氣風(fēng)扇和吸收塵土等的過濾器構(gòu)成的排 氣裝置29(參照圖1、圖4)。因為本實施例的排氣裝置29如圖所示內(nèi)置 在鉛直延伸的第1框架3的底部，所以可以說是位于直的結(jié)構(gòu)物的正下方，
能有效集塵的裝置，并且也是沒有占用多余空間的集塵裝置。
如上所述，在本實施例的機器人中，采用了用1個驅(qū)動裝置(電動機
9)使2個軸(第1滾珠絲杠5和第2滾珠絲杠6)同時且反向地旋轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu)，所以可總是同時進行第1框架3的升降動作及手部2的相對的升降動 作。即，在具有2段滑動機構(gòu)同時動作的結(jié)構(gòu)的本實施例的機器人中，手 部2能以通常的2倍速度升降(上下運動)，并且也可確保手部2的絕對 行程(在圖1中用符號S表示)是通常的2倍長度。這樣，通過在分割框 架的同時一并設(shè)置與分割數(shù)量相同的滑動機構(gòu)，從而例如即使在需要長的 行程時，也可不單純延長框架，從裝置的小型化、輕量化上說有效。
并且，在相對移動的部件(在本實施例中為第1框架3)上設(shè)置導(dǎo)引 件(導(dǎo)引部17)，因為導(dǎo)引件位置可以不是承載支柱的框架上，所以也有 可將導(dǎo)引件伸長到比框架上表面低的位置的優(yōu)點。即，在現(xiàn)有裝置中因為 僅在支柱框架上設(shè)置導(dǎo)引件，所以存在手部不能下降到足夠低位置的情況， 但是如果采用本實施例的機器人則可使手部2下降到足夠低位置(參照圖 1、圖5)。結(jié)果是可將工件l搬運到比以往低的位置，所以工件收納用箱
盒可延長到更低位置從而增加收納量。
再者，因為收納有電動機9及齒輪組(齒輪7、 8、小齒輪9a、中間齒 輪21等)的齒輪箱22 (將這些稱為"驅(qū)動機構(gòu)")配置在第1框架3的上 端部，所以在進行機器人(其中也包括驅(qū)動機構(gòu))的維護作業(yè)時，如果使 第1框架3向低位置移動的話，具有驅(qū)動機構(gòu)的位置對作業(yè)者來說易于進 行維護作業(yè)的優(yōu)點。尤其是當(dāng)?shù)?框架3位于最下端位置時，因為作業(yè)中 該第1框架3不會繼續(xù)下降(落下)，從而可相應(yīng)安全地進行維護作業(yè)。 再者，因為第1框架3的下端側(cè)為空閑的空間，所以在該空間可設(shè)置由排 氣風(fēng)扇等構(gòu)成的排氣裝置29，通過設(shè)置這樣的排氣裝置29，從而可用于要 求在清潔環(huán)境下作業(yè)的液晶等的玻璃基板的搬送。
再者，上述實施例是本發(fā)明的較佳實施例，但是本發(fā)明并不限于此， 在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可作各種變形加以實施。例如，在本實施例 中，設(shè)置2段滑動機構(gòu)(即，第l框架3相對第2框架4上下運動的機構(gòu)
和手部2相對第1框架3相對地上下運動的機構(gòu)這2個滑動機構(gòu))的同時， 用l個驅(qū)動裝置(電動機9)使該兩滑動機構(gòu)同時動作，但是這不過是一個 例子，也可為3段滑動機構(gòu)。即，例如也可如圖4所示的機器人那樣，設(shè) 置介于第l框架3和第2框架4之間的可上下運動的第3框架23，通過由 第3滾珠絲杠24、第3螺母部件25、未圖示的齒輪、另外一個電動機26 等構(gòu)成的滑動機構(gòu)使該第3框架23相對地上下運動(參照圖4)。這樣將 框架進一步分割并相應(yīng)地多設(shè)置滑動機構(gòu)的話，則可抑制縮小時的裝置總高 A，也可獲得更大的行程長度。
另外，在本實施例中，設(shè)置了由電動機9及齒輪組(齒輪7、 8、小齒輪 9a、中間齒輪21等)構(gòu)成的齒輪箱22 (將這些稱為"驅(qū)動機構(gòu)")，但是 也可不將這些第l齒輪7、第2齒輪8、中間齒輪21、電動機9及該電動機 9的小齒輪9a等收納在齒輪箱22中，而是例如配置在第1框架3的上端部。 即使不收納在齒輪箱22中而配置在第1框架3的上端部的情況，在進行機 器人(其中也包括驅(qū)動機構(gòu))的維護作業(yè)時，如果使第1框架3向低位置 移動的話，也有驅(qū)動機構(gòu)的位置對作業(yè)者來說易于進行維護作業(yè)的優(yōu)點。 尤其是當(dāng)?shù)趌框架3位于最下端位置時，因為作業(yè)中該第1框架3不會繼 續(xù)下降(落下)，從而可相應(yīng)安全地進行維護作業(yè)。再者，因為第1框架3 的下端側(cè)為空閑的空間，所以在該空間可設(shè)置由排氣風(fēng)扇等構(gòu)成的排氣裝 置29，通過設(shè)置這樣的排氣裝置29，從而可用于要求在清潔環(huán)境下作業(yè)的
液晶等的玻璃基板的搬送。
另外，在圖4所示的3段式機器人中，為了確保行程最大，在第2框 架(固定框架)4的全長上配置導(dǎo)引部30，可導(dǎo)引第3框架23的被導(dǎo)引部 件31 (參照圖4)。再者，如果沒有必要確保使用第2框架(固定框架)4 全長的行程時，也可在成為空閑的空間的第2框架(固定框架)4的下部配 置驅(qū)動部。不過，電動機26等驅(qū)動部的配置位置并不限于此，例如也可配 置在該第2框架4的上端側(cè)。此時，可使第l框架3及第2框架4移動到 總高的最低的最下端位置并打開設(shè)置在第3框架(中間框架)23上側(cè)的蓋 子等進行維護作業(yè)，另外作業(yè)中框架也不會與第1框架3的齒輪箱22同時
意外地下降，從而可相應(yīng)安全地進行維護作業(yè)。另外，當(dāng)然下端可設(shè)置排 氣機構(gòu)等。
另外，在圖4所示的機器人中，因為第3框架23呈圍繞第2框架4的 樣態(tài)，所以能以最小的空間得到大的封閉截面的框架，可增大第3框架(中 間框架)23的剛性。另外，追加第3框架23引起的空間增加部分通過將被 導(dǎo)引部(相當(dāng)于圖1中符號16)埋入第2框架4，則對第3框架23的板厚 不用直接增加導(dǎo)引件的厚度即可解決，也可實現(xiàn)小型化。
再者，第3框架23也可為大致中空的形狀，但是因為沒有限制配置空 間那樣的驅(qū)動力傳遞機構(gòu)，所以可根據(jù)需要確保所期望的剛性并不與第2 框架4干涉地簡單構(gòu)成適當(dāng)?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)。
因為2段式時沒有限制配置空間那樣的驅(qū)動力傳遞機構(gòu)，即使為3段 式時配置最小的驅(qū)動力傳遞機構(gòu)即可，所以第2框架4可簡單地確保充分 支撐手部2、第l框架3等上段部載荷的剛性。
權(quán)利要求
1、一種機器人，具有保持工件的手部，其特征在于，包括支撐所述手部且使所述手部可上下運動的第1框架和支撐所述第1框架且使所述第1框架可上下運動的第2框架，在所述第1框架內(nèi)在上下方向上并列排列有使所述手部上下運動的第1滾珠絲杠和使所述第1框架相對于所述第2框架上下運動的第2滾珠絲杠，另外還收納有直接或間接地和與所述第1滾珠絲杠一體地旋轉(zhuǎn)的第1齒輪及與所述第2滾珠絲杠一體地旋轉(zhuǎn)的第2齒輪連結(jié)的第1電動機，在所述第1框架的上端部配置有與所述第1、第2齒輪中的任意一個嚙合的中間齒輪、與該中間齒輪嚙合的設(shè)于所述第1電動機上的小齒輪以及該第1電動機。
2、 如權(quán)利要求l所述的機器人，其特征在于，在所述第l框架的底部設(shè) 有排氣裝置。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的機器人，其特征在于，所述第l框架是鉛直 延伸的直的中空框架。
4、 如權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于，還包括介于所述第1框架 和所述第2框架之間的可上下運動的第3框架、以及使該第3框架相對地上下 運動的第3滾珠絲杠及第2電動機。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種可避免整個裝置的大型化、笨重化且可確保手部的長的上下行程、也可實現(xiàn)手部移動速度的高速化的機器人。本發(fā)明的機器人包括可上下運動地支撐手部(2)的第1框架(3)和可上下運動地支撐該第1框架(3)的第2框架(4)，在第1框架(3)內(nèi)在上下方向且并列排列有使手部(2)上下運動的第1滾珠絲杠(5)和使第1框架(3)相對于第2框架(4)上下運動的第2滾珠絲杠(6)，另外還收納有直接或間接地和與第1滾珠絲杠(5)一體地旋轉(zhuǎn)的第1齒輪及與第2滾珠絲杠(6)一體地旋轉(zhuǎn)的第2齒輪連結(jié)的電動機(9)。
文檔編號B65G49/06GK101108484SQ200710142218
公開日2008年1月23日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月6日
發(fā)明者矢澤隆之, 竹內(nèi)靖典, 荒川洋 申請人:株式會社三協(xié)精機制作所