工业用机器人的制作方法

专利名称：工业用机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种搬运规定搬运对象物的工业用机器人。
背景技术：
一直以来，搬运规定搬运对象物的工业用机器人得到了广泛使用。作 为这种工业用机器人，已知有一种包括装载搬运对象物的手、保持手的臂、 使臂上下运动的滚珠丝杠在内的工业用机器人(例如参照专利文献D。在该 专利文献1记载的工业用机器人中，在滚珠丝杠上连结一台电动机，滚珠 丝杠由一台电动机来驱动。
另外，虽然不是搬运搬运对象物的工业用机器人，但还已知有一种装 载机器人的主体部分的底座能沿水平方向移动的工业用机器人(例如参照 专利文献2)。该专利文献2记载的工业用机器人包括用于使底座沿水平 方向移动的齿条和小齿轮、用于驱动小齿轮旋转的一台电动机。
专利文献l:日本专利特开2006—102886号公报
专利文献2:日本专利特开平6—106487号公报
在像液晶显示器用玻璃基板等那样由工业用机器人来搬运的搬运对象 物中，有的在逐年大型化。随着这种搬运对象物的大型化，搬运大型化的 搬运对象物的工业用机器人具有大型化的倾向。另外，随着工业用机器人 的大型化，工业用机器人的成本具有增大的倾向。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使搬运大型化的搬运对象物时也能小 型化并降低成本的工业用机器人。
为了解决上述技术问题，本发明的工业用机器人的特征是，包括装载搬
4运对象物的手、与手连结的臂、以及支撑臂的支撑部件，并包括使支撑部件 上下运动的上下驱动机构、和/或、用于使支撑部件沿水平方向移动的水平驱 动机构、和/或、用于使支撑部件以将上下方向作为轴向的规定中心轴为中心 进行旋转的旋转驱动机构，上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机 构包括多个驱动用电动机。
随着搬运对象物的大型化，要求上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋 转驱动机构具有的驱动用电动机的总容量变大。因此，在用一台驱动用电动机 来驱动上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构时，需要使用体型 较大的电动机，工业用机器人可能会大型化。
在本发明的工业用机器人中，上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转 驱动机构包括多个驱动用电动机。因此，即使在要求上下驱动机构和/或水平 驱动机构和/或旋转驱动机构具有的驱动用电动机的总容量较大时，也能使用 体型较小的驱动用电动机。另外，与使用体型较大的一台驱动用电动机时相比， 使用体型较小的多个驱动用电动机时，驱动用电动机的配置自由度变大。因此， 在本发明中，即使搬运大的搬运对象物，也能实现工业用机器人的小型化。
另外，在驱动用电动机的容量超过规定容量时，驱动用电动机的价格会急 剧上升，但在本发明中，能使用容量较小的驱动用电动机，因此，即便使用多 个驱动用电动机，也能降低工业用机器人的成本。
此外，在本发明中，能使用容量较小的驱动用电动机，因此，从一台驱动 用电动机传递来的动力减小。因此，能减小朝传递驱动用电动机的动力的齿轮 等动力传递机构传递的传递动力，能简化动力传递机构的结构。另外，能抑制 动力传递机构的损伤。
在本发明中，最好上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构包 括用于使上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构停止的多个制 动机构。这样构成时，例如即使一个制动机构破损，也能利用另一个制动机构 来使上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构停止。因此，即使是 较大的搬运对象物，也能安全地搬运。另外，由于能使多个制动机构分阶段地 动作，因此能防止上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构的突然制动。因此，能防止搬运对象物从手中掉落。
在本发明中，上下驱动机构和/或水平驱动机构和/或旋转驱动机构例如包 括数目与驱动用电动机的数目相同的制动机构，多个制动机构分别与多个驱动 用电动机连结。这种情况下，能可靠地使多个驱动用电动机单独地停止。
在本发明中，最好工业用机器人包括具有多个上下驱动用电动机以作为多 个驱动用电动机的上下驱动机构。这样构成时，能实现上下驱动机构的小型化 和上下驱动机构的成本的降低。另外，能减小朝传递上下驱动用电动机的动力 的动力传递机构传递的传递动力。因此，能简化动力传递机构的结构，另外， 能抑制动力传递机构的损伤。
在本发明中，最好工业用机器人包括用于将支撑部件支撑成能沿上下方向 移动的柱状部件，上下驱动机构包括固定在柱状部件上的上下驱动用齿条、 与上下驱动用齿条啮合的多个上下驱动用小齿轮。
使用齿条和小齿轮进行驱动时，在随着搬运对象物的大型化而大型化的工 业用机器人中，由于齿条的长度变长，因此需要通过接合多个齿条片来形成齿 条。因此，在齿条上会产生齿条片彼此的接缝，在该接缝部分，由于齿条片的 组装精度，形成在齿条上的齿的齿距容易出现偏差。其结果是，尽管在齿条片 的接缝处齿条的齿与小齿轮的齿本来也必须是多个啮合，结果却产生在齿条片 的接缝处例如齿条的齿与小齿轮的齿只有一个啮合的状况。
因此，在上下驱动机构包括与上下驱动用齿条啮合的多个上下驱动用小齿 轮时，即使产生在齿条片的接缝处上下驱动用齿条的齿与上下驱动用小齿轮的 齿只有一个啮合的状况，也能使其它上下驱动用小齿轮的多个齿与上下驱动用
齿条的多个齿啮合。因此，能防止位于齿条片的接缝处的上下驱动用齿条的齿 和上下驱动用小齿轮的齿产生过剩的应力。其结果是，即使简化上下驱动用齿 条和上下驱动用小齿轮的结构，也能防止上下驱动用齿条和上下驱动用小齿轮 的损伤。
在本发明中，最好上下驱动机构包括数目与上下驱动用电动机的数目相同 的上下驱动用小齿轮，多个上下驱动用小齿轮分别与多个上下驱动用电动机连 结。这样构成时，能根据各上下驱动用电动机的转速来使上下驱动用小齿轮旋
6转。因此，即使在多个上下驱动用小齿轮与上下驱动用齿条啮合时，也能防止 上下驱动用小齿轮的齿与上下驱动用齿条的齿以过大的力啮合。其结果是，能 抑制上下驱动用小齿轮和上下驱动用齿条的损伤，能用上下驱动机构使支撑部 件适当地上下运动。
在本发明中，最好上下驱动机构包括多个减速机，该多个减速机具有固定 上下驱动用小齿轮的输出轴，并与多个上下驱动用电动机分别连结。这样构成 时，通过减速机的作用，能将较大的动力传递给与上下驱动用齿条啮合的上下 驱动用小齿轮。
在本发明中，最好工业用机器人包括具有多个水平驱动用电动机以作为多 个驱动用电动机的水平驱动机构。这样构成时，能实现水平驱动机构的小型化 和水平驱动机构的成本的降低。另外，能减小朝传递水平驱动用电动机的动力 的动力传递机构的传递动力。因此，能简化动力传递机构的结构，另外，能抑 制动力传递机构的损伤。
在本发明中，最好工业用机器人包括用于对支撑部件予以支撑的主体部、 用于将主体部支撑成能沿水平方向移动的底座部件，水平驱动机构包括固定 在底座部件上的水平驱动用齿条、与水平驱动用齿条啮合的多个水平驱动用小 齿轮。
这样构成时，即使产生在齿条片的接缝处水平驱动用齿条的齿与水平驱动 用小齿轮的齿只有一个啮合的状况，也能使其它水平驱动用小齿轮的多个齿与 水平驱动用齿条的多个齿啮合。因此，能防止位于齿条片的接缝处的水平驱动 用齿条的齿和水平驱动用小齿轮的齿产生过剩的应力。其结果是，即使简化水 平驱动用齿条和水平驱动用小齿轮的结构，也能防止水平驱动用齿条和水平驱 动用小齿轮的损伤。
在本发明中，最好水平驱动机构包括数目与水平驱动用电动机的数目相同 的水平驱动用小齿轮，多个水平驱动用小齿轮分别与多个水平驱动用电动机连 结。这样构成时，能根据各水平驱动用电动机的转速来使水平驱动用小齿轮旋 转。因此，即使在多个水平驱动用小齿轮与水平驱动用齿条啮合时，也能防止 水平驱动用小齿轮的齿与水平驱动用齿条的齿以过大的力啮合。其结果是，能抑制水平驱动用小齿轮和水平驱动用齿条的损伤，能用水平驱动机构来使支撑 部件适当地沿水平方向移动。
在本发明中，最好工业用机器人包括具有多个旋转驱动用电动机以作为多
个驱动用电动机的旋转驱动机构。这样构成时，能实现旋转驱动机构的小型化 和旋转驱动机构的成本的降低。另外，能减小朝传递旋转驱动用电动机的动力 的动力传递机构传递的传递动力。因此，能简化动力传递机构的结构，另外， 能抑制动力传递机构的损伤。
如上所述，在本发明的工业用机器人中，即使在搬运大型化的搬运对象物 时，也能实现工业用机器人的小型化和工业用机器人的成本的降低。


图1是本发明的实施方式所涉及的工业用机器人的俯视图。
图2是从图1的E — E方向表示工业用机器人的图。
图3是从图1的F—F方向表示工业用机器人的图。
图4是从图1的F—F方向表示支撑部件和上下驱动机构的图。
图5是从图4的G—G方向表示支撑部件、柱状部件和上下驱动机构的图。
图6是从图4的H—H方向表示上下驱动机构的图。
图7是用于说明图2的J部的内部结构的图。
图8是从图3的K一K方向说明水平驱动机构等的结构用的图。
图9是从图8的L一L方向说明水平驱动机构的结构用的图。
图10是图1所示的绕转部件的俯视图。
图11是图10的M—M截面的剖视图。
图12是图1所示的工业用机器人的控制部及其相关部分的方框图。 (符号说明)
1机器人(工业用机器人) 2基板(搬运对象物) 3手 4臂6底座部件
7支撑部件 8柱状部件(主体部) 16上下驱动机构 17水平驱动机构 18旋转驱动机构
20上下驱动用电动机(驱动用电动机) 21减速机
22小齿轮(上下驱动用小齿轮)
23齿条(上下驱动用齿条)
24上下制动机构(制动机构)
40水平驱动用电动机(驱动用电动机)
42小齿轮(水平驱动用小齿轮)
43齿条(水平驱动用齿条)
44水平制动机构(制动机构)
60旋转驱动用电动机(驱动用电动机)
CL中心轴
具体实施例方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。 (工业用机器人的概略结构)
图1是本发明的实施方式所涉及的工业用机器人1的俯视图。图2是从图 1的E—E方向表示工业用机器人1的图。图3是从图1的F—F方向表示工业 用机器人l的图。
本实施方式的工业用机器人l(以下称为"机器人1")是用于搬运作为搬 运对象物的液晶显示器用玻璃基板2(下面称为"基板2")的机器人。本实施 方式的机器人1是特别适合在搬运大型基板2时使用的大 机器人，例如搬运 一边约3m的大致正方形的基板2。另外，搬运对象物并不局限于基板2，也可以是半导体晶片等。
如图1 图3所示，该机器人l包括装载基板2的两个手3、在前端侧 分别连结两个手3的两条臂4、支撑两条臂4的主体部5、将主体部5支撑成 能沿水平方向移动的底座部件6。主体部5包括支撑两条臂4的基端侧并能 上下运动的支撑部件7、用于将支撑部件7支撑成能沿上下方向移动的柱状部 件8、构成主体部5的下端部分并能相对于底座部件6水平移动的基台9、固 定柱状部件8的下端并能相对于基台9绕转的绕转部件10。另外，本实施方式 中，柱状部件8成为对支撑部件7予以支撑的主体部。
如上所述，本实施方式的机器人1是大型的机器人。例如，机器人1的高 度约7m，支撑部件7的上下方向的行程(移动最)约5m。另外，例如，手3的 水平方向的行程约5. 5m。
手3包括装载基板2用的多个爪部12。手3的基端能转动地与臂4的前 端连结。臂4具有两个关节部13，整体进行伸縮。另外，臂4的基端与支撑部 件7固定。
本实施方式中，两个手3和两条臂4配置成在上下方向上重叠。即，本实 施方式的机器人1是双臂型机器人。另外,机器人1也可以是包括一个手3和 一条臂4的单臂型机器人。
另外，机器人l包括使支撑部件7上下运动的上下驱动机构16(参照图 4)、使主体部5沿水平方向移动的水平驱动机构17(参照图7)、使绕转部件10 相对于基台9绕转的旋转驱动机构18(参照图7)。下面，说明上下驱动机构16、 水平驱动机构17和旋转驱动机构18的结构及其周边部分的结构。
(上下驱动机构及其周边部的结构)
图4是从图1的F—F方向表示支撑部件7和上下驱动机构16的图。图5 是从图4的G—G方向表示支撑部件7、柱状部件8和上下驱动机构16的图。 图6是从图4的H—H方向表示上下驱动机构16的图。
如图5所示，上下驱动机构16配置在柱状部件8的侧方(图5的柱状部件 8的下方)。该上下驱动机构16包括两台上下驱动用电动机20、与两台上下 驱动用电动机20分别连结的两个减速机21。如图4所示， 一台上下驱动用电动机20、两个减速机21和一台上下驱动用电动机20从上方起依次固定在支撑 部件7上。
另外，上下驱动机构16包括固定在两个减速机21的各输出轴上的作为 上下驱动用小齿轮的两个小齿轮(pinion)22、与两个小齿轮22啮合的作为上 下驱动用齿条的齿条23。利用这两个小齿轮22和齿条23，使支撑部件7沿上 下方向移动。此外，上下驱动机构16包括用于使上下驱动机构16停止的(即 用于使支撑部件7停止的)两个上下制动机构24。
另外，如图5所示，机器人1包括用于沿上下方向引导支撑部件7的导向 部25。导向部25由导轨26、与导轨26卡合的导向块27构成。另外，柱状部 件8形成为以上下方向为长边方向的细长的大致角柱状，支撑部件7形成为块 状。
上下驱动用电动机20包括用于对上下驱动用电动机20的旋转速度进行检 测的速度检测机构(未图示)。该速度检测机构例如由形成为圆板状的狭缝板、 以将狭缝板夹在中间的状态相对配置的发光元件和光接收元件构成。
如图6所示，在上下驱动用电动机20的输出轴上固定有带轮28。另外， 在减速机21的输入轴上固定有直径比带轮28大的带轮29。在带轮28、 29上 张设有皮带30，在上下方向上相邻配置的上下驱动用电动机20和减速机21 由该皮带30连结。
齿条23以上下方向为长边方向固定在柱状部件8上(参照图5)。如上所 述，本实施方式中，支撑部件7的上下方向的行程较长。gp，齿条23的长度 较长。因此，本实施方式中，齿条23通过接合多个齿条片而形成。另外，一 个齿条片的长度比两个小齿轮22的配置间距长。
如图6等所示，上下制动机构24以与带轮29相邻的形态安装在减速机 21的输入轴上。gp，两个上下制动机构24分别通过带轮28、 29和皮带30分 别与两台上下驱动用电动机20连结。
该上下制动机构24是所谓的无励磁动作型的制动器，包括收纳有线圈 的壳体、固定在壳体上的侧板、配置成能相对于壳体沿轴向移动的电枢、配置 在侧板与电枢之间并固定在减速机21的输入轴上的制动盘、将电枢朝着制动
11盘施力的压縮螺旋弹簧。上下制动机构24中，在线圈成为通电状态时，电枢 被壳体吸引，制动盘被释放。另外，在停止对线圈通电时，压縮螺旋弹簧的作 用力使制动盘夹在电枢与侧板之间，对减速机21进行紧急制动。另外， 一个 上下制动机构24具有足够使包括基板2、手3、臂4和支撑部件7等在内的沿 上下方向移动的部分停止的制动力。
导轨26以上下方向为长边方向固定在柱状部件8上(参照图5)。本实施 方式中，两条导轨26固定在柱状部件8上。具体而言，导轨26分别固定在与 图5的左右方向平行的两个柱状部件8的安装面上。另外，配置在图5下侧的 导轨26以与齿条23相邻的形态固定。
导向块27固定在支撑部件7上。具体而言，导向块27固定在支撑都材7 的、与臂4的固定面(图5的右端面)正交的面上，导向块27从图5的上下方 向的外侧与导轨26卡合。
另外，本实施方式中，如图5所示，在柱状部件8上固定有盖部件31。 该盖部件31配置成从图5的上下覆盖导轨26。
(水平驱动机构及其周边部的结构)
图7是用于说明图2的J部的内部结构的图。图8是从图3的K一K方向 说明水平驱动机构17等的结构用的图。图9是从图8的L一L方向说明水平驱 动机构17的结构用的图。
如图7所示，水平驱动机构17配置在图7中基台9的左端侧。该水平驱 动机构17包括两台水平驱动用电动机40。如图8所示，两台水平驱动用电动 机40配置成在图8的左右方向上相邻。另外，两台水平驱动用电动机40分别 固定在两个支架52，这两个支架52固定在基台9上。在两个支架52各自上， 如图8、图9所示，转轴53通过轴承54能旋转地得到保持。两根转轴53配置 成在图8的左右方向上相邻。
另外，水平驱动机构17包括固定在两根转轴53各自的下端的作为水平 驱动用小齿轮的两个小齿轮42、与两个小齿轮42啮合的作为水平驱动用齿条 的齿条43。利用这两个小齿轮42和齿条43,使基台9沿水平方向移动。此外， 水平驱动机构17包括用于使水平驱动机构17停止的(即用于使基台9停止的)
12两个水平制动机构44。
另外，机器人1包括沿水平方向引导基台9用的导向部45。导向部45由 导轨46、与导轨46卡合的导向块47构成。另外，如图7、图8所示，底座部 件6包括细长的两条轨道状部件51。该轨道状部件51以在图7的左右方向上 空开规定间隔的状态平行地配置。
水平驱动用电动机40包括用于对水平驱动用电动机40的旋转速度进行检 测的速度检测机构(未图示)。该速度检测机构例如由形成为圆板状的狭缝板、 以将狭缝板夹在中间的状态相对配置的发光组件和光接收组件构成。
如图9所示，在水平驱动用电动机40的输出轴上固定有带轮48。另外， 在转轴53的上端侧固定有直径比带轮48大的带轮49。在带轮48、 49上张设 有皮带50，在图8的上下方向上相邻配置的水平驱动用电动机40与转轴53 由该皮带50连结。
如图8所示，齿条43固定在轨道状部件51的上表面上。本实施方式中， 基台9的移动量较大，因此，齿条43的长度较长。因此，齿条43通过接合多 个齿条片而形成。
如图9所示，水平制动机构44以与带轮48相邻的形态安装在水平驱动用 电动机40的输出轴上。该水平制动机构44与上下制动机构24同样是所谓的 无励磁动作型的制动器，与上下制动机构24同样地构成。B卩，水平制动机构 44中，在线圈成为通电状态时，电枢被壳体吸引，制动盘被释放。另外，在停 止对线圈通电时，压縮螺旋弹簧的作用力使制动盘夹在电枢与侧板之间，对水 平驱动用电动机40进行紧急制动。
如图8所示，导轨46固定在轨道状部件51的上表面上。本实施方式中， 导轨46固定在两条轨道状部件51的各上表面上。另外，配置在图8的上侧的 导轨46固定成与齿条43相邻。如图7所示，导向块47固定在图7的左右方 向的基台9的两端部。该导向块47从上侧与导轨46卡合。
(旋转驱动机构及其周边部分的结构)
图IO是图1所示的绕转部件10的俯视图。图11是图IO的M—M截面的 剖视图。如图IO、图11所示，旋转驱动机构18配置在作为绕转部件10的绕转中 心的中心轴CL的四周。该旋转驱动机构18包括两台旋转驱动用电动机60。如 图10所示，两台旋转驱动用电动机60相对于中心轴CL呈点对称配置，固定 在绕转部件10的中心部。另外，旋转驱动机构18包括固定在绕转部件10的 中心部的减速机61。此外，旋转驱动机构18包括用于使旋转驱动机构18停止 的(即用于使绕转部件10停止的)一个旋转制动机构64。另外，绕转部件10 是细长的块状部件，在一端侧(图10的左端侧)固定有柱状部件8的下端。
旋转驱动用电动机60包括用于对旋转驱动用电动机60的旋转速度进行检 测的速度检测机构(未图示)。该速度检测机构例如由形成为圆板状的狭缝板、 以将狭缝板夹在中间的状态相对配置的发光组件和光接收组件构成。
如图11所示，在旋转驱动用电动机60的输出轴上固定有输出齿轮68, 两个输出齿轮68与减速机61的输入齿轮69啮合。利用这两个输出齿轮68和 包括输入齿轮69的减速机61，使绕转部件10相对于基台9绕转。g卩，在绕转 部件10的中心部固定有减速机61的输出侧，在通过减速机61传递的旋转驱 动用电动机60的动力的作用下，绕转部件10相对于基台9旋转。
如图11所示，旋转制动机构64固定在转轴73的上端，转轴73通过轴承 74能旋转地保持在绕转部件10的中心部上。在转轴73的下端固定有与减速机 61的输入齿轮69啮合的齿轮70。另外，如图10所示，旋转制动机构64配置 在以中心轴CL为中心相对旋转驱动用电动机60转过90°的位置上。
该旋转制动机构64与上下制动机构24同样是所谓的无励磁动作型的制动 器，与上下制动机构24同样地构成。即，旋转制动机构64中，在线圈成为通 电状态时，电枢被壳体吸引，制动盘被释放。另外，在停止对线圈通电时，压 縮螺旋弹簧的作用力使制动盘夹在电枢与侧板之间，对输入齿轮69进行紧急 制动。
(控制部的结构)
图12是图1所示的工业用机器人1的控制部80及其相关部分的方框图。 另外，在图12中，图示了与上下驱动机构16、水平驱动机构17和旋转驱动机 构18的控制相关的控制部80的结构。如图12所示，作为与上下驱动机构16、水平驱动机构17和旋转驱动机 构18的控制相关的结构，控制部80包括控制两台上下驱动用电动机20的 上下电动机控制部81、控制两台水平驱动用电动机40的水平电动机控制部82、 控制两台旋转驱动用电动机60的旋转电动机控制部83、控制两个上下制动机 构24的上下制动器控制部84、控制两个水平制动机构44的水平制动器控制部 85、控制一个旋转制动机构64的旋转制动器控制部86。另外，在控制部80 连接着控制指令部87。
上下电动机控制部81通过速度控制和转矩控制来控制两台上下驱动用电 动机20中的一台上下驱动用电动机20，并通过转矩控制来控制另一台上下驱 动用电动机20。 g卩，上下电动机控制部81针对一个上下驱动用电动机20进行 基于来自该上下驱动用电动机20的速度检测机构的输出的反馈控制和控制该 上下驱动用电动机20的电流值的转矩控制，针对另一台上下驱动用电动机20， 在不进行基于来自该上下驱动用电动机20的速度检测机构的输出的反馈控制 的情况下进行控制该上下驱动用电动机20的电流值的转矩控制。
水平电动机控制部82通过速度控制和转矩控制来控制两台水平驱动用电 动机40中的一台水平驱动用电动机40。另外，在另一台水平驱动用电动机40 的停止前，与一个水平驱动用电动机40—样，水平电动机控制部82通过速度 控制和转矩控制来控制另一台水平驱动用电动机40，但在并非另一台水平驱动 用电动机40的停止前时，水平电动机控制部82通过转矩控制来控制另一台水 平驱动用电动机40。 g卩，在并非另一台水平驱动用电动机40的停止前时，水 平电动机控制部82针对另一台水平驱动用电动机40，在不进行基于来自该水 平驱动用电动机40的速度检测机构的输出的反馈控制的情况下进行转矩控制。
同样地，旋转电动机控制部83通过速度控制和转矩控制来控制两台旋转 驱动用电动机60中的一台旋转驱动用电动机60。另外，在另一台旋转驱动用 电动机60的停止前，与一台旋转驱动用电动机60—样，旋转电动机控制部83 通过速度控制和转矩控制来控制另一台旋转驱动用电动机60，但在并非另一台 旋转驱动用电动机60的停止前时，旋转电动机控制部83通过转矩控制来控制 另一台旋转驱动用电动机60。在上下制动器控制部84从控制指令部87得到支撑部件7的停止信号的输 入时，使两个上下制动机构24分阶段地动作。g卩，在从控制指令部87得到支 撑部件7的停止信号的输入时，上下制动器控制部84使两个上下制动机构24 动作，以使一个上下制动机构24的动作开始时刻与另一个上下制动机构24的 动作开始时刻不同(错开)。具体而言，上下制动器控制部84使两个上下制动 机构24动作，以使另一个上下制动机构24的动作开始时刻迟于一个上下制动 机构24的动作开始时刻。更具体而言，上下制动器控制部84停止对两个上下 制动机构24的线圈的通电，以使对另一个上下制动机构24的线圈的通电的停 止时刻迟于对一个上下制动机构24的线圈的通电的停止时刻。
同样地，在水平制动器控制部85从控制指令部87得到基台9的停止信号 的输入时，使两个水平制动机构44分阶段地动作。g卩，在从控制指令部87得 到基台9的停止信号的输入时，水平制动器控制部85使两个水平制动机构44 动作，以使一个水平制动机构44的动作开始时刻与另一个水平制动机构44的 动作开始时刻不同。具体而言，水平制动器控制部85使两个水平制动机构44 动作，以使另一个水平制动机构44的动作开始时刻迟于一个水平制动机构44 的动作开始时刻。另外，在水平制动器控制部85从控制指令部87得到基台9 的停止信号的输入时，也可使两个水平制动机构44同时动作。
(本实施方式的主要效果)
如以上说明，本实施方式中，上下驱动机构16包括两台上下驱动用电动 机20。因此，为了搬运大型的基板2，即使要求上下驱动机构16具有的上下 驱动用电动机20的总容量变大时，也能使用体型较小的上下驱动用电动机20。 例如，在要求上下驱动机构16具有的上下驱动用电动机20的总容量为10kW 时，不是使用体型较大的10kW的上下驱动用电动机，而是能使用体型较小的 5kW的上下驱动用电动机20。另外，与使用体型较大的一台上下驱动用电动机 时相比，在使用体型较小的两台上下驱动用电动机20时，上下驱动用电动机 20的配置自由度变大。因此，本实施方式中，即使搬运大的基板2，也能实现 机器人1的小型化。
另外，在上下驱动用电动机20的容量超过规定容量时，上下驱动用电动机20的价格会急剧上升，但本实施方式中，能使用容量较小的上下驱动用电 动机20，因此，即便使用两台上下驱动用电动机20，也能降低机器人l的成 本。
此外，本实施方式中，能使用容量较小的上下驱动用电动机20，从一台 上下驱动用电动机20传递来的动力减小。因此，能减小朝传递上下驱动用电 动机20的动力的减速机21、小齿轮22和齿条23等动力传递机构传递的传递 动力，能简化减速机21、小齿轮22和齿条23等动力传递机构的结构。另外， 能抑制减速机2、小齿轮22和齿条23等动力传递机构的损伤。
本实施方式中，上下驱动机构16包括两个上下制动机构24。因此，例如 即使一个上下制动机构24破损，也能利用另一个上下制动机构24来使上下驱 动机构16停止。g卩，能使支撑部件7停止，防止手3和臂4的掉落。因此， 即使是较大的基板2，也能安全地搬运。另外，即使在维护时拆下一个上下制 动机构24，也能用另一个上下制动机构24使支撑部件7停止在规定位置上。 因此，上下驱动机构16的维护变得容易。
另外，本实施方式中，使两个上下制动机构24分阶段地动作，因此，能 防止上下驱动机构16的突然制动。因此，能防止因支撑部件7急停而可能引 起的、基板2从手3的掉落。
本实施方式中，两个上下制动机构24分别通过带轮28、 29和皮带30与 两台上下驱动用电动机20分别连结。因此，利用上下制动机构20，能分开且 可靠地使两台上下驱动用电动机20停止。
本实施方式中，上下驱动机构16包括与齿条23啮合的两个小齿轮22。 因此，即使由于像本实施方式那样齿条23通过接合多个齿条片形成，而产生 在齿条片彼此的接缝处齿条23的齿的齿距偏差、在齿条片的接缝处齿条23的 齿与一个小齿轮22的齿只有一个啮合的状况，也能使另一个小齿轮22的多个 齿与齿条23的多个齿啮合。因此，本实施方式中，能防止位于齿条片的接缝 处的齿条23的齿和小齿轮22的齿产生过剩的应力。其结果是，即使简化齿条 23和小齿轮22的结构，也能防止齿条23和小齿轮22的损伤。特别是在上下 驱动机构16的情况下，由于基板2、手3、臂4和支撑部件7等所产生的重力的影响，位于齿条片的接缝处的齿条23的齿和小齿轮22的齿产生过剩应力的 可能性较大，但本实施方式中能防止该过剩应力的产生。
本实施方式中，两个小齿轮22分别通过减速机21等与两台上下驱动用电 动机20分别连结。另外，本实施方式中，上下电动机控制部81通过速度控制 和转矩控制来控制两台上下驱动用电动机20中的一个上下驱动用电动机20， 并通过转矩控制来控制另一台上下驱动用电动机20。因此，即使在两个小齿轮 22与齿条23啮合时，也能防止两个小齿轮22的齿与齿条23的齿以过大的力 啮合。其结果是，能抑制小齿轮22和齿条23的损伤，用上下驱动机构16使 支撑部件7适当地上下运动。
本实施方式中，小齿轮22固定在与上下驱动用电动机20连结的减速机 21的输出轴上。因此，通过减速机21的作用，能将较大的动力传递给与齿条 23啮合的小齿轮22。
本实施方式中，水平驱动机构17包括两台水平驱动用电动机40。因此， 与上下驱动机构16 —样，即使在要求水平驱动机构17具有的水平驱动用电动 机40的总容量变大时，也能使用体型较小的水平驱动用电动机40，另外，水 平驱动用电动机40的配置自由度变大。因此，在本实施方式中，即使搬运大 的基板2，也能实现机器人1的小型化。
另外，本实施方式中，能使用容量较小的水平驱动用电动机40，因此， 即便使用两台水平驱动用电动机40，也能降低机器人l的成本。此外，本实施 方式中，能使用容量较小的水平驱动用电动机40，因此，从一台水平驱动用电 动机40传递来的动力减小。因此，能减小朝传递水平驱动用电动机40的动力 的小齿轮42和齿条43等动力传递机构传递的传递动力，能简化传递水平驱动 用电动机40的动力的动力传递机构的结构。另外，能抑制传递水平驱动用电 动机40的动力的动力传递机构的损伤。
本实施方式中，水平驱动机构17包括两个水平制动机构44。因此，例如， 即使一个水平制动机构44破损，也能利用另一个水平制动机构44使水平驱动 机构17停止。g卩，能使主体部5停止。因此，即使是较大的基板2也能安全 地搬运。另外，本实施方式中，使两个水平制动机构44分阶段地动作，因此，能防止水平驱动机构17的突然制动。因此，能防止因主体部5急停而可能引 起的、基板2从手3掉落。
本实施方式中，两个水平制动机构44分别与两台水平驱动用电动机40 的各输出轴连结。因此，利用水平制动机构40，能分开且可靠地使两台水平驱 动用电动机40停止。
本实施方式中，水平驱动机构17包括与齿条43啮合的两个小齿轮42。 因此，即使因像本实施方式那样齿条43通过接合多个齿条片形成，而产生在 齿条片彼此的接缝处齿条43的齿的齿距偏差、在齿条片的接缝处齿条43的齿 与一个小齿轮42的齿只有一个啮合的状况，也能使另一个小齿轮42的多个齿 与齿条43的多个齿啮合。因此，能防止位于齿条片的接缝处的齿条43的齿和 小齿轮42的齿产生过剩的应力，即使简化齿条43和小齿轮42的结构，也能 防止齿条43和小齿轮42的损伤。另外，在水平驱动机构17的情况下，在水 平驱动用电动机40刚刚启动后和即将停止前的加减速时，位于齿条片的接缝 处的齿条23的齿和小齿轮22的齿产生过剩应力的可能性较高。
本实施方式中，两个小齿轮42分别通过带轮48、 49和皮带50与两台水 平驱动用电动机40的各输出轴连结。另外，本实施方式中，水平电动机控制 部82通过速度控制和转矩控制来控制两台水平驱动用电动机40中的一个水平 驱动用电动机40，并通过转矩控制来控制另一台水平驱动用电动机40。因此， 即使在两个小齿轮42与齿条43啮合时，也能防止小齿轮42的齿与齿条43的 齿以过大的力啮合。其结果是，能抑制小齿轮42和齿条43的损伤，能用水平 驱动机构17使主体部5适当地水平移动。
本实施方式中，旋转驱动机构18包括两台旋转驱动用电动机60。因此， 与上下驱动机构16 —样，即使在要求旋转驱动机构18具有的旋转驱动用电动 机60的总容量变大时，也能使用体型较小的旋转驱动用电动机60，另外，旋 转驱动用电动机60的配置自由度变大。因此，本实施方式中，即使搬运大的 基板2，也能实现机器人1的小型化。
另外，本实施方式中，能使用容量较小的旋转驱动用电动机60，因此， 即便使用两台旋转驱动用电动机60，也能降低机器人l的成本。此外，本实施方式中，能使用容量较小的旋转驱动用电动机60，因此，从一台旋转驱动用电 动机60传递来的动力减小。因此，能减小朝传递旋转驱动用电动机60的动力 的输出齿轮68和减速机61等动力传递机构传递的传递动力，能简化传递旋转 驱动用电动机60的动力的动力传递机构的结构。另外，能抑制传递旋转驱动 用电动机60的动力的动力传递机构的损伤。
本实施方式中，旋转电动机控制部83通过速度控制和转矩控制来控制两 台旋转驱动用电动机60中的一台旋转驱动用电动机60，并通过转矩控制来控 制另一台旋转驱动用电动机60。因此，即使在两个输出齿轮68与减速机61 的输入齿轮69啮合时，也能防止输出齿轮68的齿与输入齿轮69的齿以过大 的力啮合。其结果是，能抑制输入齿轮68和输出齿轮69的损伤，能用旋转驱 动机构18使绕转部件10适当地绕转。
(其它实施方式)
上述实施方式是本发明的较为理想的实施方式的一例，但并不局限于此， 可在不变更本发明主旨的范围内进行各种变形实施。
上述实施方式中，上下驱动机构16、水平驱动机构17和旋转驱动机构18 包括两台驱动用电动机20、 40、 60。除此之外，例如，上下驱动机构16、水 平驱动机构17和/或旋转驱动机构18也可包括三台以上的驱动用电动机20、 40、 60。
另外，上述实施方式中，上下驱动机构16、水平驱动机构17和旋转驱动 机构18均包括两台驱动用电动机20、 40、 60，但只要上下驱动机构16、水平 驱动机构17和旋转驱动机构18中的至少一个驱动机构包括两台驱动用电动机 20、 40、 60，其它驱动机构包括的驱动用电动机20、 40、 60也可以是一台。
上述实施方式中，上下制动机构24安装在减速机21的输入轴上。除此之 外，例如，上下制动机构24也可安装在上下驱动用电动机20的输出轴或减速 机21的输出轴上。另外，也可通过将以上下方向为长边方向的细长的板状制 动板固定在柱状部件8上，并将与支撑部件7 —起上下运动的侧板和电枢以夹 着该制动板的状态配置，来构成上下制动机构。g卩，上下制动机构也可不与上 下驱动用电动机20连结。在水平驱动用电动机40的输出轴上，但水 平制动机构44也可安装在旋转轴53上。另外，也可通过将以水平方向为长边 方向的细长的板状制动板固定在轨道状部件51上，并将与基台9 一起水平移 动的侧板和电枢以夹着该制动板的状态配置，来构成水平制动机构。即，水平 制动机构也可不与水平驱动用电动机40连结。
上述实施方式中，上下驱动机构16包括两个上下制动机构24，但上下驱 动机构16也可包括三个以上的上下制动机构24。同样地，水平驱动机构17 也可包括三个以上的水平制动机构44。另外，只要上下驱动机构16和水平驱 动机构17中的一方包括两个制动机构24、 44，则另一个驱动机构包括的制动 机构24、 44也可以是一个。另外，上述实施方式中，旋转驱动机构18包括一 个旋转制动机构64，但旋转驱动机构18也可包括两个以上的旋转制动机构64。
上述实施方式中，利用两个小齿轮22和齿条23，使支撑部件7沿上下方 向移动。除此之外，例如也可通过滚珠丝杠和与该滚珠丝杠螺合的多个螺母部 件，使支撑部件7沿上下方向移动。另外，也可利用规定的连杆机构，使支撑 部件7沿上下方向移动。同样地，上述实施方式中，利用两个小齿轮42和齿 条43使基台9沿水平方向移动，但也可利用滚珠丝杠和与该滚珠丝杠螺合的 多个螺母部件，使基台9沿水平方向移动。
上述实施方式中，机器人1包括上下驱动机构16、水平驱动机构17、旋 转驱动机构18。除此之外，例如，机器人1也可仅包括从上下驱动机构16、 水平驱动机构17和旋转驱动机构18中任意选出的两个或一个驱动机构。
权利要求
1.一种工业用机器人，其特征在于，包括装载搬运对象物的手、与所述手连结的臂、支撑所述臂的支撑部件，并包括使所述支撑部件上下运动的上下驱动机构、和/或、用于使所述支撑部件沿水平方向移动的水平驱动机构、和/或、用于使所述支撑部件以将上下方向作为轴向的规定中心轴为中心进行旋转的旋转驱动机构，所述上下驱动机构、所述水平驱动机构、所述旋转驱动机构中的至少一个驱动机构包括多个驱动用电动机。
2. 如权利要求l所述的工业用机器人，其特征在于，所述上下驱动机 构和/或所述水平驱动机构和/或所述旋转驱动机构包括用于使所述上下驱 动机构和/或所述水平驱动机构和/或所述旋转驱动机构停止的多个制动机 构。
3. 如权利要求2所述的工业用机器人，其特征在于，所述上下驱动机构和/或所述水平驱动机构和/或所述旋转驱动机构包 括数目与所述驱动用电动机的数目相同的所述制动机构，多个所述制动机构分别与多个所述驱动用电动机连结。
4. 如权利要求3所述的工业用机器人，其特征在于，包括具有多个上 下驱动用电动机以作为多个所述驱动用电动机的所述上下驱动机构。
5. 如权利要求4所述的工业用机器人，其特征在于，包括用于将所述支撑部件支撑成能沿上下方向移动的柱状部件，所述上下驱动机构包括固定在所述柱状部件上的上下驱动用齿条、 与所述上下驱动用齿条啮合的多个上下驱动用小齿轮。
6. 如权利要求5所述的工业用机器人，其特征在于，所述上下驱动机构包括数目与所述上下驱动用电动机的数目相同的所 述上下驱动用小齿轮，多个所述上下驱动用小齿轮分别与多个所述上下驱动用电动机连结。
7. 如权利要求5所述的工业用机器人，其特征在于，所述上下驱动机 构包括多个减速机，该多个减速机具有固定所述上下驱动用小齿轮的输出 轴，并与多个所述上下驱动用电动机分别连结。
8. 如权利要求3所述的工业用机器人，其特征在于，包括具有多个水 平驱动用电动机以作为多个所述驱动用电动机的所述水平驱动机构。
9. 如权利要求8所述的工业用机器人，其特征在于，包括用于支撑 所述支撑部件的主体部、用于将所述主体部支撑成能沿水平方向移动的底 座部件，所述水平驱动机构包括固定在所述底座部件上的水平驱动用齿条、与所述水平驱动用齿条啮合的多个水平驱动用小齿轮。
10. 如权利要求9所述的工业用机器人，其特征在于， 所述水平驱动机构包括数目与所述水平驱动用电动机的数目相同的所述水平驱动用小齿轮，多个所述水平驱动用小齿轮分别与多个所述水平驱动用电动机连结。
11. 如权利要求l、 4、 8中任一项所述的工业用机器人，其特征在于， 包括具有多个旋转驱动用电动机以作为多个所述驱动用电动机的所述旋转驱动机构。
12. 如权利要求1所述的工业用机器人，其特征在于，所述上下驱动 机构、所述水平驱动机构、所述旋转驱动机构中的至少一个驱动机构包括 驱动用齿条、与所述驱动用齿条啮合的多个驱动用小齿轮。
全文摘要
一种工业用机器人，即使在搬运大型化的搬运对象物时，也能小型化并降低成本。工业用机器人包括装载搬运对象物的手、前端侧与手连结的臂、支撑臂的基端侧的支撑部件(7)。另外，工业用机器人包括使支撑部件(7)上下运动的上下驱动机构(16)。该上下驱动机构(16)包括多个驱动用电动机(20)。
文档编号B25J9/08GK101633167SQ20091016053
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者小山淳之介, 矢泽隆之 申请人:日本电产三协株式会社