专利名称：机器人搬运装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过安装在机器人手腕上的机器人用机械手搬运工件的机器人搬运装置。
背景技术：
一直以来，用设置在机器人手腕上的机器人用机械手，搬运及定位工件。存在各种样式的机器人用机械手，在不能插入机器人手腕的狭窄场所搬出、搬入工件的场合，或者从机器人到工件的距离很长，由此在机器人的手臂行程不足的场合等，使用具有在前端设置了把持部件的细长状的机械手主体的机器人用机械手。
图5是表示特开2001-30190号公报及特开2002-307342号公报上公开的现有技术的手臂式机器人的立体图。如图5所示，在机器人手臂120的前端安装有手腕200。该手腕通过连接部320连接在机器人用机械手300上。如图所示，机器人用机械手300的机械手主体310是配置在水平面上的细长状的平坦构件。并且，在机器人用机械手300的前端设置有把持部件350，该把持部件350具备多个吸附盘360。
另外，图6是简化表示机械手主体310的概要侧视图。如图6所示，手腕200的轴部240如箭头A所示能绕手臂120轴线旋转。而且，手腕200包括能绕垂直于轴部240的轴线如箭头B所示地旋转的轴部250和能绕垂直于轴部250的轴线如箭头C所示地旋转的轴部260。因而，手腕200的轴部260相对于机械手主体310的长度方向垂直地连接。通过这些轴部240、250、260的以箭头A、B、C所示的各个旋转动作及使这些旋转动作恰当地组合，使机器人用机械手300动作。因为机器人用机械手300的机械手主体310是细长状的平坦构件，所以机器人用机械手300能很容易地进入手腕200不能进入的狭窄场所，例如冲压机内部等，另外机械手主体310的长度部分还能弥补手臂120的行程不足。如特开2001-30190号公报及特开2002-307342号公报公开的所示，机械手主体310由多个连杆构成的场合也同样。
机器人能搬运的工件由机器人的手腕可搬重量、手腕200的许用惯矩、许用惯量等限制。因此，应该搬运的工件400(希望参照图6)的重量在机器人的手腕可搬重量以内的同时，机器人用机械手300的惯矩必需在机器人的手腕许用惯矩以内。并且，在机器人用机械手300的惯矩超过许用惯矩的场合，机器人用机械手300不能旋转，从而不能搬运工件400。
在参照图5及图6说明现有技术的机器人的场合中，在连接部320附近设定相互垂直相交的轴线X1、Y1、Z1。由图5可知，轴线X1包含在水平面内且平行于机械手主体310的长度方向，轴线Y1是垂直于位于同一水平面内轴线X1的轴线，而且轴线Z1垂直于这两条轴线X1、Y1。并且，若把这些轴线X1、Y1、Z1的转动惯矩分别设为IX1、IY1、IZ1，则因为机器人用机械手300的机械手主体310是配置在水平面内的细长状的平坦构件，这些惯矩IX1、IY1、IZ1就有IZ1＞IY1＞IX1的关系成立。
即轴线Z1的转动惯矩IZ1最大。由图5及图6可知，因为轴部260相对于机械手主体310垂直地连接，所以该惯矩IZ1只在由轴部260使机器人用机械手300(及工件400)旋转时产生。换言之，伴随最大惯矩IZ1的旋转动作只由轴部260进行。再有，其它惯矩IX1、IY1在由轴部240、250两者或由轴部250单独使机器人用机械手300(及工件400)旋转时产生。
这样，因为惯矩IZ1比其它的惯矩IX1、IY1大，所以在通过轴部260使机器人用机械手300旋转时，惯矩IZ1超过许用惯矩的情形多。因而，机器人用机械手300不能旋转，所以易出现不能搬运工件400的情况。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而进行，目的在于提供一种超过许用惯矩的限制使机器人用机械手旋转的机器人搬运装置。
为了实现上述目的，根据第一方案所述的方式，提供一种机器人搬运装置，由机器人用机械手搬运工件，具备在机器人手臂的前端上，绕该手臂长度方向的第一轴线可以旋转地设置的第一手腕单元；在该第一手腕单元上，绕大致垂直于上述第一轴线的第二轴线可以旋转地设置的第二手腕单元；在该第二手腕单元上，绕大致垂直于上述第二轴线的第三轴线可以旋转地设置的第三手腕单元；以及连接该第三手腕单元和上述机器人用机械手的机械手主体的连接部件，配置上述机械手主体，使得上述机械手主体对铅垂轴线的惯矩比上述机械手主体对相互垂直的二个水平轴线的各个惯矩大，上述连接部件连接上述第三手腕单元和上述机械手主体，使得上述第三手腕单元的上述第三轴线和上述机械手主体配置在水平面上，在上述第三手腕单元的上述第三轴线配置在水平面上的状态下，绕上述铅垂轴线变更上述机械手主体的姿势。
即在第一方案的方式中，在第三手腕单元的第三轴线位于水平方向的状态，绕铅垂轴线变更机械手主体的姿势时，机器人用机械手(及工件)的负荷用第一手腕单元及第二手腕单元两者结合支持。因而，对铅垂轴线的惯矩与只由第三手腕单元(轴部260)支持的现有技术不同由第一单元及第二单元两者分散。因而，即使是比较重的工件，也可以超过由于现有技术的许用惯矩的限制，使机器人用机械手旋转。
根据第二方案的方式，提供一种机器人搬运装置，由机器人用机械手搬运工件，具备在手臂的前端上，绕该手臂长度方向的第一轴线可以旋转地设置的第一手腕单元；在该第一手腕单元上，绕大致垂直于上述第一轴线的第二轴线可以旋转地设置的第二手腕单元；在该第二手腕单元上，绕大致垂直于上述第二轴线的第三轴线可以旋转地设置的第三手腕单元；以及连接该第三手腕单元和上述机器人用机械手的机械手主体的连接部件，配置上述机械手主体，使得上述机械手主体对垂直于配置该机械手主体的第一面的轴线的惯矩比对包含在上述第一面内的相互垂直的二个轴线的各个惯矩大，上述连接部件连接上述第三手腕单元和上述机械手主体，使得包含上述第三手腕单元的上述第三轴线的第二面和上述第一面相互平行，在上述第三手腕单元的上述第三轴线包含在上述第二面内的状态下，绕垂直于上述第一面的上述轴线变更上述机械手主体的姿势。
即在第二方案的方式中，在第三手腕单元的第三轴线在位于第二面的状态下，绕垂直于第一面的轴线变更机械手主体的姿势时，机器人用机械手(及工件)的负荷由第一手腕单元及第二手腕单元两者结合支持。因而，对该轴线的惯矩与只用第三手腕单元(轴部260)支持的现有技术不同由第一手腕单元及第二手腕单元两者分散。因而，即使是比较重的工件，也可以超过由于技术的许用惯矩的限制，使机器人用机械手旋转。
根据第三方案的方式，在第一方案的方式和第二方案的方式的基础上，上述连接部件为L字形状的支撑架。
即在第三方案的方式中，在L字形状支撑架的一面支持第三手腕单元的同时，在垂直于上述一面的另一面支持机械手主体。因而，能通过比较简易构成的连接部件把第三手腕单元的第三轴线和上述机械手主体配置在水平面内，或使第二面和第一面相互平行。
根据第四方案的方式，在第一方案的方式至第三方案的方式的基础上，上述机器人用机械手的上述机械手主体是细长状的平坦构件，将第一冲压机械处理过的板状工件在维持大概水平的状态下取出，并搬运到第二冲压机械上。
即在第四方案的方式中，能使机器人用机械手主体很容易地进出开放状态的冲压机械的比较狭窄的空间，能把工件从第一冲压机械迅速地搬运到第二冲压机械。
根据各方式，能取得超过许用惯矩的限制使机器人用机械手旋转的相同效果。
而且，根据第三方案的方式，能取得连接部件能比较简易的效果。
而且，根据第四方案的方式，能取得能把工件迅速地从第一冲压机械搬运到第二冲压机械的效果。
从附图所示的本发明的典型的实施样式的详细说明，可以进一步明确本发明的这些目的、特征及优点和其它的目的、特征及优点。
图1是具备基于本发明的机器人搬运装置的机器人的立体图。
图2是放大表示机器人手腕周围的放大侧视图。
图3是简略表示机械手主体的模式图。
图4是表示基于本发明的机器人的应用例的立体图。
图5是表示现有技术的手臂式机械人的立体图。
图6是简略表示的现有技术的机械手主体的略侧视图。
符号说明10机器人，11手臂，12手臂，12a前端，20手腕，24轴部，25轴部，26轴部，30机器人用机械手，31机械手主体，31a前端，33连接部，34框架，35把持构件，36吸附盘，39平衡锤，40工件，49、50冲压机，60连接构件，61一面，62另一面，IX0、IY0、IZ0惯矩，J1～J6轴线具体实施方式
以下，参照
本发明的实施方式。在以下的附图中同一构件标以同一参照符号。为了容易理解，这些附图适当地变更比例。
图1是具备基于本发明的机器人搬运装置的机器人的立体图。图1所示的垂直多关节型机器人10中，绕轴线J1可以旋转的旋转体B1设置在基座B0上。旋转体B1连接在绕轴线J2可以旋转的手臂11上，该手臂11连接在绕轴线J3可以旋转的手臂12上。如图所示，在手臂12的前端12a上，设置有机器人10的手腕20。
图2是放大表示机器人手腕周围的放大侧视图。该手腕20能以三自由度动作而形成。如图2所示，手腕20的轴部24与手臂12同心绕轴线J4旋转地设置在手臂12的前端12a上。而且，手腕20具有绕垂直于轴部24的轴线J5旋转的轴部25和绕垂直于该轴部25的轴线J6旋转的轴部26。因而，本发明的机器人10是绕轴线J1～J6动作的六轴构成的垂直多关节型机器人。机器人10是通过无图示的机器人控制装置绕轴线J1～J6动作的装置。
而且，如图1及图2所示，轴部26的前端通过连接构件60连接在机器人用机械手30的机械手主体31上。特别是由图2可知，连接构件60是大致L字形状支撑架，具备相互垂直的两个面61、62。在图示的实施方式中，连接构件60的一面61连接在轴部26的前端，连接构件60的另一面62通过螺钉等连接在机械手主体31上。如后所述，因为机器人用机械手30的机械手主体31是细长状的平坦构件，所以若通过连接构件60连接轴部26和机械手主体31，轴部26就大体地平行于机械手主体31的长度方向。因而，在机械手主体31配置在水平面时，手腕20的轴部26就配置在相对于该水平面平行的另一水平面上。再有，连接构件60未必是L字形状支撑架，也可以是能把轴部26相对于机械手主体31的长度方向平行地支持的其它的构件。
在图示的实施方式中，机器人用机械手30的机械手主体31是配置在水平面的细长状的平坦构件。把持构件35通过连接部33设置在机械手主体31的前端31a上。把持构件35包括连接在连接部33上的框架34，在框架34的边缘部的多个规定位置上各自设置有吸附盘36。这些吸附盘36在图2中能吸着以假想线表示的工件40。再有，该工件40在机器人10的手腕20可搬重量以内。另外，在机械手主体31的基端设置有平衡锤39，由此在机器人用机械手30旋转时平衡锤39平衡把持构件35(及工件40)。
图3是简略表示机械手主体31的模式图，为了容易理解在图3中省略把持构件35、工件40及平衡锤39等。如前所述，机器人用机械手30的机械手主体31是配置在水平面的细长状的平坦构件，在图3中机械手主体31作为长方体描述。并且，在连接构件60(在图3中没表示)附近相互垂直相交的轴线X0、Y0、Z0如图所示地设定。轴线X0包含在水平面内并相对于机械手主体31的长度方向平行，轴线Y0是位于同一水平面的垂直于轴线X0的轴线，而且轴线Z0垂直于轴线X0、Y0。
另外，把机械手主体31的Z0方向的边设为边a、Y0方向的边设为边b及X0方向的边设为边c(a＜b《c＝。这里，对这些轴线X0、Y0、Z0的各自的惯矩IX0、IY0、IZ0分别用以下的公式(1)～公式(3)表示。
IX0＝(a2+b2)M/12 (1)IY0＝(a2+4c2)M/12(2)IZ0＝(b2+4c2)M/12(3)再有，M是对应机械手主体31及把持构件35(和工件40)的重量确定的常数。并且，机械手主体31的各边a、b、c存在a＜b《c的关系。因而，上述公式(1)～公式(3)表示的惯矩IX0、IY0、IZ0存在IX0《IY0＜IZ0的关系，绕轴线Z1的惯矩IZ1最大。
然而，参照图5及图6说明的现有技术的机器人的机械手主体310在位于水平面内时因为轴部260成为铅垂方向，所以伴随最大惯矩IZ1(对应IZ0)的旋转动作只由轴部260进行。其结果，在该惯矩IZ1超过许用惯矩的场合，产生机器人用机械手300不能绕Z1轴旋转的情况。
对此，在基于本发明的机器人10中，因为通过大致L字形状的连接构件60连接轴部26和机械手主体31，所以在机器人用机械手30的机械手主体31位于水平面内时，轴部26也大概地朝向水平方向。因此，由图1及图2可知，伴有惯矩IZ0的绕Z0旋转的机器人用机械手30的旋转动作由轴部24及轴部25两者结合进行。因而，在本发明中，机器人用机械手30(及工件40)的负荷及惯矩成为由这些轴部24、25分散的状态。即，在机器人用机械手30旋转时，由于轴部24及轴部25是结合地支持机器人用机械手30(及工件40)的构成，即使超过现有技术的场合的许用惯矩的限制、伴有比较重的工件40的场合，也能使机器人用机械手30旋转，其结果为可以搬运比较重的工件40。
再有，在基于本发明的机器人10中，绕轴线X0旋转的机器人用机械手30的旋转动作只由轴部26进行，绕轴线Y0旋转的机器人用机械手30的旋转动作只由轴部25进行或由轴部24和轴部25结合进行。因为对这些轴线X0、Y0的惯矩IX0、IY0比对轴线Z0的惯矩IZ0小，所以在不能绕轴线Z0旋转前，不会不能绕轴线X0、Y0旋转。
而且，在参照
的实施方式中，机器人用机械手30的机械手主体31是配置在水平面上的细长状的平坦构件，但即使是使用惯矩IZ0比惯矩IX0、IY0大的其它的形状的机械手主体31的场合，也能适用本发明。
图4是表示基于本发明的机器人的应用例的立体图。在图4中，表示具备上模41和下模42的冲压机械49。冲压机械49的上模41沿四个支柱45滑动，由此冲压机械49是开放的。另外，与冲压机械49相同，具备沿支柱55滑动的上模51和下模52的冲压机械59配置在冲压机械49的旁边。如图4所示，基于本发明的机器人10配置在冲压机械49和冲压机械59之间。
因为机器人10的机器人用机械手30的机械手主体31是细长状的平坦构件，所以机器人用机械手30很容易在上模41和下模42之间的比较狭窄的空间或从该空间进退，另外只机械手主体31的长度部分还可以弥补手臂12的行程不足。接着，上模41和下模42之间的板状工件40通过吸附盘36(希望参照图1等)吸附从冲压机械49取出。其后，该板状工件40向下一工序的冲压机械59迅速搬运，配置在冲压机械59的上模51和下模52之间。
在机器人10这样使用的场合，即使在从上模41和下模42之间取出的板状工件40比较重的场合，因为能超越现有技术的场合的许用惯矩搬运板状工件，所以是特别有利的。
采用典型的实施方式说明了本发明，但可以理解只要不超出本发明的保护范围，本领域的技术人员能够进行上述的变更及各种其它的变更、省略、追加。
权利要求
1.一种机器人搬运装置(10)，由机器人用机械手(30)搬运工件(40)，具备在机器人手臂(12)的前端(12a)上，绕该手臂长度方向的第一轴线(J4)可以旋转地设置的第一手腕单元(24)；在该第一手腕单元(24)上，绕大致垂直于上述第一轴线(J4)的第二轴线(J5)可以旋转地设置的第二手腕单元(25)；在该第二手腕单元(25)上，绕大致垂直于上述第二轴线(J5)的第三轴线(J6)可以旋转地设置的第三手腕单元(26)；以及连接该第三手腕单元(26)和上述机器人用机械手(30)的机械手主体(31)的连接部件(60)，其特征在于，配置上述机械手主体(31)，使得上述机械手主体(31)对铅垂轴线的惯矩比上述机械手主体(31)对相互垂直的二个水平轴线的各个惯矩大，上述连接部件(60)连接上述第三手腕单元(26)和上述机械手主体(31)，使得上述第三手腕单元(26)的上述第三轴线(J6)和上述机械手主体(31)配置在水平面上，在上述第三手腕单元(26)的上述第三轴线(J6)配置在水平面上的状态下，绕上述铅垂轴线变更上述机械手主体(31)的姿势。
2.一种机器人搬运装置(10)，由机器人用机械手(30)搬运工件(40)，具备在手臂(12)的前端(12a)上，绕该手臂长度方向的第一轴线(J4)可以旋转地设置的第一手腕单元(24)；在该第一手腕单元(24)上，绕大致垂直于上述第一轴线(J4)的第二轴线(J5)可以旋转地设置的第二手腕单元(25)；在该第二手腕单元(25)上，绕大致垂直于上述第二轴线(J5)的第三轴线(J6)可以旋转地设置的第三手腕单元(26)；以及连接该第三手腕单元(26)和上述机器人用机械手(30)的机械手主体(31)的连接部件(60)，其特征在于，配置上述机械手主体(31)，使得上述机械手主体(31)对垂直于配置该机械手主体(31)的第一面的轴线的惯矩比对包含在上述第一面内的相互垂直的二个轴线的各个惯矩大，上述连接部件(60)连接上述第三手腕单元(26)和上述机械手主体(31)，使得包含上述第三手腕单元(26)的上述第三轴线(J6)的第二面和上述第一面相互平行，在上述第三手腕单元(26)的上述第三轴线(J6)包含在上述第二面内的状态下，绕垂直于上述第一面的上述轴线变更上述机械手主体(31)的姿势。
3.根据权利要求1或2所述的机器人搬运装置，其特征在于，上述连接部件(60)为L字形状的支撑架。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机器人搬运装置，其特征在于，上述机器人用机械手(30)的上述机械手主体(31)是细长状的平坦构件，将在第一冲压机械(49)处理过的板状工件(40)在维持大致水平的状态下取出，并搬运到第二冲压机械(59)上。
全文摘要
本发明提供一种用机器人用机械手搬运工件的机器人搬运装置，具备机器人手臂前端的第一手腕单元、与第一手腕单元垂直的第二手腕单元、与第二手腕单元垂直的第三手腕单元和连接第三手腕单元和机器人用机械手的机械手主体的连接部件，机械手主体配置成使机械手主体对铅垂轴线的惯矩比机械手主体对相互垂直的二个水平轴线的惯矩的各个大，连接部件连接第三手腕单元和机械手主体，使得第三手腕单元的第三轴线和机械手主体配置在水平面内，在第三手腕单元的第三轴线配置在水平面内的状态下，机械手主体的姿势绕铅垂轴线变更。由此，能超越许用惯矩的限制使机器人用机械手旋转。
文档编号B25J17/02GK1836851SQ20061005803
公开日2006年9月27日 申请日期2006年2月28日 优先权日2005年3月25日
发明者针木和夫, 小田胜, 落石好纪, 上田哲士 申请人:发那科株式会社