专利名称：搬运机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种搬运机器人。
背景技术：
传统上已知有搬运机器人，所述搬运机器人从储存器搬运诸如用于液晶显示器的玻璃基板或半导体晶片的薄板エ件或者将所述薄板エ件搬运到所述储存器中。作为这种搬运机器人的ー个示例，已知ー种这样的机器人，在该机器人中，ー对腿単元被操作成沿竖直方向运动，并且布置在该腿单元的上部上的水平臂单元搬运诸如薄板エ件的搬运对象(例如，參照日本专利No. 4466785)。然而，在该传统的搬运机器人中，由于腿单元被成对地使用以沿竖直方向提升所 述水平臂单元，因此难以获得简单的构造和确保足够的升降范围。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题而形成本发明，本发明的目的在于提供ー种搬运机器人，该搬运机器人具有简单的构造并且能够确保足够的升降范围。根据本发明的第一方面，提供了一种搬运机器人，该搬运机器人包括回转基座，该回转基座包括基部和延伸部，所述基部附接到基座，以绕所述回转基座的竖直轴线回转，所述延伸部沿ー个水平方向从所述基部延伸；支柱，该支柱从所述延伸部的前端部竖直地延伸；第一升降臂，该第一升降臂经由第一关节部支撑在所述支柱的前端部上、并且构造成绕第一水平轴线旋转；第二升降臂，该第二升降臂经由第二关节部支撑在所述第一升降臂的前端上、并且构造成绕与所述第一水平轴线平行的第二水平轴线旋转；以及水平臂单元，该水平臂单元包括臂部，所述臂部用于沿与所述第一水平轴线和所述第二水平轴线平行的方向移动载置搬运对象的手部，所述水平臂单元经由第三关节部支撑在所述第二升降臂的前端部上，并且构造成绕与所述第二水平轴线平行的第三水平轴线旋转，其中，所述水平臂単元中的所述臂部的一部分能够在比所述延伸部的上表面更低的位置处操作。通过上述构造，可以提供ー种具有简单的构造并且能够确保足够的升降范围的搬运机器人。
从结合附图给出的实施方式的以下描述将清楚本发明的目的和特征，在附图中图I是示出根据本发明的第一实施方式的搬运机器人的示意图；图2是示出回转基座与水平臂单元之间的位置关系的图；图3A是示意性地示出搬运机器人的前视图，在该搬运机器人中，水平臂单元布置在该搬运机器人的最上位置；图3B是示意性地示出搬运机器人的侧视图，在该搬运机器人中，水平臂单元布置在该搬运机器人的最上位置；
图3C是示意性地示出搬运机器人的内部构造的一部分的侧视图；图4A是示意性地示出搬运机器人的前视图，在该搬运机器人中，水平臂单元布置在搬运机器人的最下位置；图4B是示意性地示出搬运机器人的侧视图，在该搬运机器人中，水平臂单元布置在该搬运机器人的最下位置；图5A是示出根据本发明的第二实施方式的搬运机器人的示意图；图5B是示出根据该第二实施方式的搬运机器人的示意图；以及图6是示出根据本发明的第三实施方式的搬运机器人的示意图。
具体实施方式
在下文中，将參照附图详细地描述根据本发明的实施方式的搬运机器人。然而，应注意，本发明不限于以下所描述的实施方式。(第一实施方式)[搬运机器人的构造]首先，将參照图I描述根据本发明的第一实施方式的搬运机器人的构造。图I是示意性地示出根据第一实施方式的搬运机器人的图。在下文中，为了便于说明，通过将如图I所示的搬运机器人I的状态称作回转位置来描述搬运机器人I的每个部件之间的位置关系。在本文中，竖直方向称为Z轴。如图I所示，根据第一实施方式的搬运机器人I包括回转机构10、升降机构20和水平臂单元30。回转机构10包括基座11和回转基座12。回转基座12绕为竖直轴线的回转轴线01相对于基座11回转。随着回转基座12的旋转，升降机构20和水平臂单元30绕回转轴线01回转。回转基座12包括近似盘状的基部13，该基部13以能回转的方式附接到基座11 ；以及延伸部14，该延伸部14从基部13的一端水平延伸。延伸部14包括第一构件14a，该第一构件14a在沿Y轴的负向倾斜的同时沿X轴的正向从基部13的一端延伸；以及第ニ构件14b，该第二构件14b沿Y轴的负向从第一构件14a的前端延伸。因而，在平面图中看时，延伸部14形成为近似L形。另外，基部13的上表面形成在比延伸部14的上表面更低的位置，因此在基部13和延伸部14之间形成台阶部15。升降机构20包括支柱21，该支柱21从延伸部14的前端竖直地延伸；以及腿单元22，该腿单元22具有支撑在支柱21的前端上的基端并且在该腿单元的前端上支撑水平臂单元30。通过改变腿単元22的姿势，该升降机构20沿着平行于回转轴线01的轴线在竖直方向上升降水平臂单元30。腿単元22包括第一升降臂24和第二升降臂26。第一升降臂24的基端经由第一关节部23在支柱21的前端中连接至X轴的负向侧。这样，第一升降臂24被支撑在支柱21的前端上以便绕第一关节部23的水平关节轴线02回转。第二升降臂26的基端经由第二关节部25在第一升降臂24的前端中连接至X轴的负向侧。这样，第二升降臂26被支撑在第一升降臂24的前端上以便绕第二关节部25的平行于关节轴线02的水平关节轴线03回转。
水平臂单元30经由第三关节部27在第二升降臂26的前端中连接至X轴的负向侦U。这样，水平臂单元30被支撑在第二升降臂26的前端上，从而绕第三关节部27的平行于关节轴线03的水平关节轴线04回转。这样，在根据第一实施方式中的搬运机器人I中，水平臂单元30由一个腿单元22支撑。因而，与水平臂单元30由两个以上的升降臂单元支撑的传统搬运机器人相比，该搬运机器人能具有简单的构造。在本文中，关节轴线02与第一水平轴线相对应，关节轴线03与第二水平轴线相对应，关节轴线04与第三水平轴线相对应。水平臂单元30包括下侧臂单元31a和上侧臂单元31b。下侧臂单元31a包括手部33a，在该手部33a上载置作为搬运对象的薄板エ件W ;臂部32a，该臂部32a用于在其前端上支撑手部33a ;以及下侧支撑构件34a。在该水平臂单元30中，通过臂部32a的伸縮，具有エ件W的手部33a相对于支柱21在回转轴线01侧上沿平行于关节轴线03的方向移动。
臂部32a包括基端侧臂35a和前端侧臂36a。下侧支撑构件34a被支撑在第二升降臂26的前端上以便绕第三关节部27的关节轴线04回转。基端侧臂35a的基端支撑在下侧支撑构件34a上。前端侧臂36a的基端以可旋转的方式支撑在基端侧臂35a的前端上。手部33a以可旋转的方式支撑在前端侧臂36a的前端上。此外，当基端侧臂35a和前端侧臂36a旋转时，手部33a沿X轴方向直线移动。在搬运机器人I处于如图I所示的回转位置的情况下，手部33a的移动方向和臂部32a的延伸方向被称为X轴方向。如从以下将详细地描述的图3A清楚的是，将臂部32a的基端侧臂35a和前端侧臂36a连接的肘关节部81a被构造成相对于作为回转基座12的回转中心的回转轴线01来说在回转基座12的延伸部14的相反侧操作。即，臂部32a的折叠方向相对于回转基座12的回转中心与延伸部14的方向相反。另外，如可从图3A所示的X轴方向所看的，基端侧臂35a的基端关节部80a由下侧支撑构件34a支撑在基部13的上方。因而，如可沿图3A所示的X轴方向所看的，第三关节部27在从回转轴线01朝向Y轴的负向侧偏离的位置处支撑下侧支撑构件34a。此外，在本实施方式的搬运机器人I中，如图I所示，在下侧支撑构件34a的前端部的上表面上形成台阶部38，使得前端侧的高度降低。基端侧臂35a以可旋转的方式支撑在台阶部38的下段的上表面上。同时，如上所述，基部13的上表面形成在比延伸部14的上表面更低的位置，因此在基部13和延伸部14之间形成台阶部15。这样，在搬运机器人I中，下侧臂单元31a的肘关节部81a构造成使得其能够在回转基座12的延伸部14的相反侧操作。此外，台阶部15形成在回转基座12的延伸部14处。因而，如图2所示，搬运机器人I被构造成使得水平臂单元30的臂部32a的一部分在比延伸部14的上表面更低的位置处操作，以搬运エ件W。更具体地，当水平臂单元30下降吋，至少基端侧臂35a能被下降至台阶部15的高度范围Zl内的位置，并且水平臂单元30能够下降到至少防止手部33a的下表面接触延伸部14的上表面所需要的程度。图2示出了诸如以上所提及的ー种状态，并且示出了如沿X轴方向所看的当水平臂单元30处于最下位置时回转基座12与水平臂单元30之间的位置关系。S卩，即使水平臂単元30处于最下位置，至少基端侧臂35a也能够在由台阶部15限定的高度范围Zl内绕基端关节部80a回转并且同时处于基部13的上表面上方的位置上。因而，即使水平臂单元30处于最下位置，臂部32a的运动也不与之干渉。此外，如图3A所示，由于沿Y轴方向肘关节部81a距回转轴线01的距离减小，因此可以阻止机器人的运动范围不必要地变大。此外，如从图2清楚的，由于台阶部38形成在下侧支撑构件34a处并且基端侧臂35a以可旋转的方式支撑在台阶部38的下段的上表面上，因此无须进ー步下降第三关节部27和下侧支撑构件34a。鉴于此，可以缩短第一升降臂24和第二升降臂26的所需要的长度。同时，水平臂单元30的上侧臂单元31b在图2中未被示出。臂部32a处于折叠状态。在本文中，折叠状态是指基端侧臂35a和前端侧臂36a两者均沿Y轴方向布置并且当沿Z轴方向观看时彼此重叠。 这样，在该搬运机器人I中，臂部32a的折叠方向相对于回转基座12的回转中心与延伸部14的方向相对，并且台阶部15形成在回转基座12处。因而，可以降下水平臂单元30，直到基端侧臂35a的位置落入台阶部15的高度范围Zl内为止。鉴于此，由于水平臂単元30的最下位置能够被降低，因此可以可靠地确保该水平臂单元30的升降范围。同时，在日本专利No. 4466785中公开的传统搬运机器人中，ー对相反的腿単元支撑水平臂単元。因而，与本实施方式的延伸部14对应的部分沿腿単元的相反方向(这些方向对应于图3A中的Y轴的相反的正向和负向)延伸。鉴于此，在传统搬运机器人中，与本实施方式的搬运机器人I相反，基侧侧臂35a不能下降至比延伸部14的上表面更低的位置，因此导致升降范围不足。此外，如图I所示，上侧臂单元31b包括手部33b，在该手部33b上安装作为搬运对象的薄板エ件(未示出)；臂部32b，该臂部32b用于在其前端上支撑手部33b ;以及上侧支撑构件34b。在本文中，手部33b与第二手部相对应，臂部32b与第二臂部相对应。臂部32b包括基端侧臂35b和前端侧臂36b。上侧支撑构件34b的基端与下侧支撑构件34a的基端连接并且绕第三关节部27的关节轴线04以可回转的方式支撑。基端侧臂35b的基端以可旋转的方式支撑在上侧支撑构件34b上。前端侧臂36b的基端以可旋转的方式支撑在基端侧臂35b的前端上。手部33b以可旋转的方式支撑在前端侧臂36b的前端上。此外，当基端侧臂35b和前端侧臂36b旋转时，手部33b沿X轴方向直线移动。在搬运机器人I处于如图I所示的回转位置的情况下，手部33b的移动方向和臂部32b的延伸方向被称为X轴方向。如从以下将详细地描述的图3A清楚的，将臂部32b的基端侧臂35b和前端侧臂36b连接的肘关节部81b如沿X轴方向所看的相对于回转基座12的回转中心与臂部32a的肘关节部81a相对地被布置在延伸部14的ー侧。S卩，臂部32b的折叠方向指向延伸部14侦U。如上所述，为了进一歩降低下侧臂单元31a的最下位置，肘关节部81a如沿X轴方向所看的相对于回转轴线01设置在Y轴方向的正向侧。同时，在该实施方式中，臂部32b的肘关节部81b如沿X轴方向所看的相对于回转轴线01设置在Y轴的负向侧。因此，作用在腿単元22的第一关节部23上的力矩能够被大規模地减小。同时，尽管在该实施方式中水平臂单元30例如由下侧臂单元31a和上侧臂单元31b构成，但也可以在无上侧臂单元31b的情况下构造水平臂单元30。
[搬运机器人的操作]例如，第一实施方式的搬运机器人I被构造成将エ件W取出存储器(未示出)并且将エ件W搬运到搬运位置(未示出)。尽管在该实施方式中将说明由手部33a执行搬运动作，但应注意，搬运动作类似地能由手部33b执行。而且，例如，エ件W被从供安装搬运机器人I的エ厂的天花板附近的位置至地板附近的位置被规则地堆叠在储存器内。首先，搬运机器人I使升降机构20升起或降下水平臂单元30，以将手部33a竖直地定位在待被取出储存器的エ件的略下方。接着，搬运机器人I驱动臂部32a，以沿水平方向直线移动手部33a、将手部33a引入存储エ件W的储存器中、然后使升降机构20升起水平臂单元30。因此，将エ件W安装在手部33a上。接着，搬运机器人I使臂部32a收缩，以沿水平方向从储存器缩回具有エ件W的手部33a。然后，搬运机器人I使回转机构10回转升降机构20和水平臂单元30，从而将手部 33a的前端朝向エ件W的搬运位置指引。接着，搬运机器人I使臂部32a伸展，以沿水平方向直线移动手部33a，然后将手部33a引至搬运位置的上方。搬运机器人I使升降机构20降下水平臂单元30。因此，手部33a的位置下降并且将エ件W安装在搬运位置上。[搬运机器人I的详细构造]在下文中，将详细地描述第一实施方式的搬运机器人I的构造。图3A是示意性地示出搬运机器人I的前视图，在该搬运机器人中，水平臂单元30布置在该搬运机器人的最上位置；图3B是示意性地示出搬运机器人I的侧视图，在该搬运机器人中，水平臂单元30布置在该搬运机器人的最上位置。在下文中，将描述这样的示例，在该示例中，在搬运机器人I的回转位置固定的情况下臂部32a和32b沿X轴方向直线移动手部33a和33b。首先，将说明回转机构10。如图3A所示，回转机构10的回转基座12包括以可回转的方式附接到基座11的基部13和从基部13的一端水平地延伸的延伸部14。在该回转基座12中，为了通过减小基部13的厚度而将基部13的上表面形成在比延伸部14的上表面更低的位置，而将回转马达16布置在延伸部14内。回转马达16的驱动カ经由皮带(未示出)传递至基部13内的减速器17。减速器17的输出轴固定至基座
11。因而，当减速器17被驱动吋，回转基座12绕回转轴线01回转。尽管在该实施方式中回转马达16布置在延伸部14内，但也可以将回转马达16布置在基部13中，从而通过研究回转马达16在基部13内的布置或形状而将基部13的上表面布置在比延伸部14的上表面更低的位置。此外，基部13和延伸部14的形状不限于图I中所示的形状，而是可以使用其它形状，只要基部13的上表面被布置在比延伸部14的上表面更低的位置即可。另外，基部13可以具有供臂部33a在伸缩时在其上方经过的区域。而且，延伸部14包括供手部33a和エ件W的至少一部分在其上方经过的区域但不包括供臂部33a在伸缩时在其上方经过的区域。如以上所提及的，升降机构20包括从延伸部14的前端竖直地延伸的支柱21和支撑在支柱21的前端上的腿単元22。此外，腿単元22包括第一升降臂24和第二升降臂26。如图3B所示的沿Y轴方向所看的，腿単元22位于水平臂单元30和支柱21之间，并且连接水平臂单元30和支柱21。S卩，支柱21、第一升降臂24、第二升降臂26和水平臂单元30沿X轴的负向顺序地连接。如图3B所示,支柱21向上延伸，并且具有前端,马达容纳部61从该前端形成为沿与第一升降臂24的支撑侧相対的方向突出。第一关节部23的马达41的一部分容纳在马达容纳部61中。同时，減速器容纳部62形成为从第一升降臂24的支撑侧突出。而且，第一关节部23的减速器42容纳在减速器容纳部62中。马达41的输出轴联接到減速器42的输入轴，并且減速器42的输出轴固定至第一升降臂24的基端部。这样，第一升降臂24的基端部借助具有水平旋转轴线的第一关节部23以可旋转的方式支撑在支柱21上。而且，当第一关节部23的马达41被驱动时，第一升降臂24相对于支柱21的姿势被改变。如图3B所示，支撑在支柱21上的第一升降臂24在沿X轴的负向倾斜的同时从该 支柱21的基端延伸，并且马达容纳部63形成为沿与第二升降臂26的支撑侧相対的方向突出。第二关节部25的马达43的一部分容纳在马达容纳部63中。同时，减速器容纳部64形成为从第二升降臂26的支撑侧突出。而且，第二关节部25的減速器44容纳在減速器容纳部64中。马达43的输出轴联接到減速器44的输入轴，并且減速器44的输出轴固定至第二升降臂26的基端部。这样，第二升降臂26的基端部借助具有水平旋转轴线的第二关节部25以可旋转的方式支撑在第一升降臂24上。而且，当第二关节部25的马达43被驱动吋，第二升降臂26相对于第一升降臂24的姿势被改变。第二升降臂26从其基端沿预定方向延伸，并且在其前端中容纳第三关节部27的减速器46。同时，第三关节部27的马达45a容纳在水平臂单元30的下侧支撑构件34a中。马达45a的输出轴联接至減速器46的输入轴，并且减速器46的输出轴固定至水平臂单元30。这样，水平臂单元30借助具有水平旋转轴线的第三关节部27以可旋转的方式支撑在第二升降臂26上。而且，当第三关节部27的马达45a被驱动时，水平臂单元30相对于第ニ升降臂26的姿势被改变。搬运机器人I使设置在每个关节部23、25和27上的马达41、43和45a以合适的方式旋转，因此水平臂单元30能够在其被保持在水平姿势的情况下被提升。此外，在该实施方式中，如图3A所示的沿X轴向所看的，执行水平臂单元30的升降操作，使得水平臂单元30的臂部32a和32b的基端沿着回转轴线01竖直地移动。此外，当手部33a和33b的载置エ件W的安装面和储存器的载置エ件W的安装面沿滚动(rolling)方向彼此倾斜时,通过驱动第三关节部27的马达45a,手部33a和33b能够从水平方向傾斜。在本文中，滚动方向是指绕33a和33b的移动方向的轴线的旋转方向。另外，当手部33a和33b的沿伸縮方向的轴线和至储存器或者目标搬运位置的エ件W引入方向的轴线沿偏航(yawing)方向彼此倾斜时,通过驱动回转马达16可以消除该傾斜。在本文中，偏航方向是指绕升降机构20的竖直移动方向的旋转方向。另外，当エ件W在储存器中的安装位置沿左右方向相对于手部33a和33b的伸缩方向横向偏移时，通过在手部33a和33b保持在水平的状态下驱动设置在关节部23、25和27上的马达41、43和45a，可以校正手部相对于伸缩方向的轴线沿左右方向的位置。现在，參照图3A至3C，将详细地描述用于向设置在每个关节部23、25和27上的马达41、43和45a供应驱动电流或从每个马达41、43和45a的编码器发送信号的线缆71至73的配线布置。图3C是示意性地示出搬运机器人I的内部构造的一部分的侧剖视图。在搬运机器人I中，如图3B所示，在支柱21的中间部分中在X轴的正向侧形成开ロ 39a，以用于配置线缆71至73。此外，在第一升降臂24的中央部中在X轴的负向侧形成开ロ 39b，并且在该升降臂24的中央部中在X轴的正向侧形成开ロ 39c。如图3C所示，线缆71至73经由回转基座12插入支柱21中。插入支柱21中的线缆71至73中的一条线缆71连接至马达41。同时，如图3C所示，其余的线缆72和73从支柱21的开ロ 39a引出并且被插入筒状保护构件51中。如图3B所示，筒状保护构件51沿着支柱21的前端外周和第一升降臂24的基端外周布置。此外，筒状保护构件51在第一升降臂24的基端中沿Y轴的负向侧布置，以不阻碍第一升降臂24的旋转。如图3C所示，筒状保护构件51的終端位于第一升降臂24的开ロ 39b中，并且插入筒状保护构件51中的线缆72和73经由开ロ 39b插入第一升降臂24中。 插入第一升降臂24中的线缆72和73中的线缆72连接至马达43。在本文中，线缆73从第一升降臂24的开ロ 39c引出并被插入筒状保护构件52中。筒状保护构件52沿着第二升降臂26布置并且固定到下侧支撑构件34a。而且，延伸至X轴的正向侧的支撑构件50固定到第二升降臂26。此外，筒状保护构件52的中间部由支撑构件50支撑。插入筒状保护构件52中的线缆73插入水平臂单元30的下侧支撑构件34a中。配置在下侧支撑构件34a内的线缆73包括连接至马达45a的线缆和连接至水平臂单元30的手部33a和33b的线缆。插入下侧支撑构件34a中的线缆73在下侧支撑构件34a中分支，使得一部分线缆连接至马达45a。线缆73的其余部分经由基端侧臂35a和前端侧臂36a连接至手部33a。此外，线缆73的另一部分经由上侧支撑构件34b、基端侧臂35b和前端侧臂36b连接至手部33b。例如，连接到手部33a和33b的线缆包括用于吸附エ件W的空气管道或连接至用于检测吸附的传感器的传感器线。如上所提及的，第一升降臂24在沿X轴的负向倾斜的同时向上延伸。因而，如图3A所示，可以防止配备有线缆的筒状保护构件51和52与第二关节部25干渉。S卩，即使第一升降臂24相对于第二升降臂26旋转，图3B中所示的空间90也使得可以防止筒状保护构件51与第一升降臂24和第二升降臂26干渉。类似地，即使第一升降臂24或第二升降臂26相对于支柱21旋转，图3B中所示的空间91也使得可以防止筒状保护构件52与支柱21或第二升降臂26干渉。S卩，线缆能够在支柱21和第二升降臂26之间被适当地操纵。从以下将描述的图4B将容易理解该效果。通常，通过将线缆插入穿过分别形成在支柱21、第一升降臂24、第二升降臂26和每个关节部23、25和27中的中空孔能够容易地操纵筒状保护构件51或52。然而，通过如在该实施方式中的那样操纵线缆，每个关节部23、25和27的构造能够被简化，因此能够容易地检查和更换线缆。此外，尽管在该实施方式中搬运机器人I外部的线缆72和73由筒状保护构件51和52保护，但本发明不限于该构造。例如，当线缆72和73由耐用材料制成时，能够将线缆72和73引出搬运机器人I，而不使用筒状保护构件51和52。接着，将详细地说明水平臂单元30。如图3A所示，水平臂单元30包括下侧臂单元31a和上侧臂支撑单元31b。臂单元31a和31b均分别包括臂部32a和32b、手部33a和33b、下侧支撑构件34a和上侧支撑构件34b。此外，上侧支撑构件34b与第二臂支撑部对应。臂部32a和32b分别包括基端侧臂35a和35b以及前端侧臂36a和36b。基端侧臂35a和35b的基端部借助基端关节部80a和80b分别连接至下侧支撑构件34a的前端部和上侧支撑构件34b的前端部，从而绕平行于回转轴线01的轴线旋转。前端侧臂36a和36b的基端部借助肘关节部81a和81b分别连接至基端侧臂35a和35b的前端部,从而绕平行于回转轴线01的轴线旋转。另外，手部33a和33b的基端部借助前端关节部82a和82b分别连接至前端侧臂36a和36b的前端部，从而绕平行于回转轴线01的轴线旋转。在该实施方式的搬运机器人I中，如图3A所示的沿X轴方向所看的，基端关节部80a和80b的回转轴线和前端关节部82a和82b的回转轴线与回转轴线01 —致。然而，这 些轴线之间的操作关系不限于该关系。即，在不脱离本发明的范围的情况下这些轴线可以彼此偏离。下侧支撑构件34a容纳马达45a。当马达45a被驱动时,基端关节部80a、肘关节部81a和前端关节部82a旋转。类似地，上侧支撑构件34b容纳马达45b。当马达45被驱动时，基端关节部80b、肘关节部81b和前端关节部82b旋转。具体地，马达45a在下侧支撑构件34a内被设置在第三关节部27和基端关节部80a之间。马达45a的驱动カ经由正时皮带被传递到基端关节部80a、肘关节部81a和前端关节部82a。为此，基端侧臂35a相对于下侧支撑构件34a旋转，前端侧臂36a相对于基端侧臂35a旋转，并且前端侧臂36a的前端沿X轴方向直线移动。因此，附接到前端侧臂36a的前端部的手部33a沿X轴方向移动。此外，通过相对于前端侧臂36a旋转手部33a，恒定地保持手部33a的取向。同吋，马达45b设置在上侧支撑构件34b的前端部。马达45b的驱动カ经由正时皮带被传递到基端关节部80b、肘关节部81b和前端关节部82b。鉴于此,基端侧臂35b相对于上侧支撑构件34b旋转,前端侧臂36b相对于基端侧臂35b旋转,并且前端侧臂36b的前端沿X轴方向直线移动。因此，附接至前端侧臂36b的前端部的手部33b沿X轴方向移动。此外，通过相对于前端侧臂36b旋转手部33b，恒定地保持手部33b的取向。通过以该方式使用正时皮帯，能够实现水平臂单元30的重量的减轻，因此作用在升降机构20上的カ矩能够减小。不是使用正时皮带驱动多个关节部，每个马达均可以设置到每个关节部。具体地，每个马达可以设置在基端关节部80a和80b、肘关节部81a和81b以及前端关节部82a和82b上，从而每个马达驱动对应的关节部。此外，在水平臂单元30中，下侧支撑构件34a的基端连接到上侧支撑构件34b的基端，使得下侧支撑构件34a的前端和上侧支撑构件34b的前端指向相同的方向，并且在竖直方向上彼此相对并且在其间具有一定间隔。因此，上侧臂单元31b由下侧臂单元31a支撑。上侧支撑构件34在从其基端沿Y轴负方向倾斜的同时向上延伸，然后沿Y轴的正向延伸，以大致形成如从侧视图所看的J形。因此，在确保在折叠状态下手部33b的容纳空间的情况下，上侧支撑构件34b沿Y轴方向的长度能够减小。此外，水平臂单元30的中心能够靠近回转轴线Ol定位。另外，当臂部32a和32b处于折叠状态下时，臂部32a的肘关节部81a布置在臂部32b的肘关节部81b的相反侧，如沿X轴方向所看的，所述X轴方向是臂部32a和32b伸缩的方向。即，臂部32a的折叠方向与臂部32b的折叠方向相反，并且臂部32b的折叠方向指向支柱21。鉴于此，腿单元22作用在第一关节部23上的カ矩能够减小。接着，将说明在水平臂单元30布置在最下位置的状态下的第一实施方式的搬运机器人I。图4A是示意性地示出将水平臂单元30布置在搬运机器人I的最下位置的该搬运机器人的前视图，图4B是示意性地示出将水平臂单元30布置在搬运机器人I的最下位置的该搬运机器人的侧视图。如上所提及的，图3A和图3B示出搬运机器人处于水平臂单元30借助升降机构20抬高至最上位置的状态。从该状态开始，水平臂单元30借助升降机构20下降至最下位置。此时，搬运机器人I的状态在图4A和图4B中示出。 当水平臂单元30处于如图4A所示的最下位置时，臂部32b的基端侧臂35a下降至落入台阶部15的高度范围Zl内的位置，并且在该位置中，手部33a布置在延伸部14的上表面的上方。在第一实施方式的搬运机器人I中，基部13的上表面形成在比延伸部14的上表面更低的位置，因此臂部32a的基端侧臂35a能够被进一歩降低。同吋，由于手部33a允许被定位在比延伸部14的上表面高的位置，因此延伸部14不阻碍手部33a的运动。S卩，臂部32a的基端侧臂35a的下表面在基部13的上表面与延伸部14的上表面之间的高度范围内并且在基部13的上表面的上方旋转。而且，当然，臂部32a旋转直到基端侧臂35a平行于X轴为止。即，臂部32a从折叠状态仅在±90°的范围内绕基端关节部80a旋转。因而，水平臂单元30的最下位置能够被进一歩降低，因此能够确保水平臂单元30的宽的升降范围。此外，当水平臂单元30位于最下位置时，第一升降臂24的前端定位成基本与支柱21重叠，如沿X轴方向所看的。因此，可以限制搬运机器人I的沿Y轴方向的操作范围。因而，可以防止搬运机器人I的操作范围变宽。另外，当水平臂单元30位于如图4A所示的最下位置时，如沿X轴方向所看的，水平臂单元30的下侧支撑构件34a定位成基本与回转基座的延伸部14重叠，并且水平臂单元30的上侧支撑构件34b的一部分定位成基本与支柱21重叠。因此，可以限制搬运机器人I的沿Y轴方向的操作范围。因而，可以防止搬运机器人I的操作范围变宽。此外，当水平臂单元30位于如图4A所示的最下位置时，第二升降臂26具有从其基端朝向前端向下倾斜的姿势。这样，由第一升降臂24和第二长降臂26形成的角度形成为钝角。結果，当水平臂单元30处于最下位置时，与由第一升降臂24和第二升降臂26形成的角度小于直角的情况相比，可以缩短第一长降臂24和/或第二升降臂26的长度。结果，可以可靠地确保升降机构20的升降范围，同时降低作用在支撑水平臂单元30的腿単元22上的カ矩。此外，为了防止水平臂单元30定位在回转基座12的基部13上，基部13的沿X轴负方向的长度被限制。因而，如图4B所示，水平臂单元30的下侧支撑构件34a能够被进一步降低至比基部13的上表面更低的位置，因此可以可靠地确保水平臂单元30的升降范围。另外，如图3A和图4A所示，在水平臂单元30中，下侧支撑构件34a连接到相对于回转轴线01在支柱21侧的上侧支撑构件34b。結果，与下侧支撑构件34a连接到相对于回转轴线01来说在支柱21的相反侧上的侧支撑构件34b的情况相比，水平臂单元30的中心能够更靠近第三关节部27定位。结果，可以可靠地确保升降机构20的升降范围，同时减小作用在腿单元22上的カ矩。此外，当水平臂单元30位于最下位置时，第二升降臂26能够倾斜，使得手部33a的至少一部分位于第二升降臂26中的倾斜部的上表面29的高度范围内。因此，第二升降臂26的前端能够进一歩向下傾斜，并且可以进ー步缩短第一升降臂24和/或第二升降臂26的长度。此外，在搬运机器人I中，当水平臂单元30位于最下位置吋，由筒状构件52保护的线缆73位于支柱21与第一升降臂24之间以及位于支柱21与第二升降臂26之间(參见图4B)。 具体地，在搬运机器人I中，支柱21设置有沿X轴负向突出的減速器容纳部62，并且第一升降臂24在沿X轴负向倾斜的同时延伸。如图3B所示，減速器容纳部62和第一升降臂24在支柱21和水平臂单元30之间限定空间90、91。从支柱21的开ロ 39a引出并且由筒状构件51保护的线缆72、73和从第一升降臂24的开ロ 39c引出并且由筒状构件52保护的线缆73布置在这些空间90、91中。因此，支柱21与第一升降臂24之间的空间和支柱21与第二升降臂26之间的空间能够被有效地利用，以配置线缆72、73。另外，由于第一升降臂24在沿X轴的负向倾斜的同时延伸，因此由筒状构件51保护的线缆72、73相对于第一升降臂24的前端定位在X轴的正向侧。因此，在升降期间可以防止线缆72、73与水平臂单元30接触。此外，在搬运机器人I中，如从平面图所看的，延伸部14形成为近似L形，并且延伸部14的前端相对于回转轴线01沿X轴的正向偏移。在本文中，支柱21、第一升降臂24、第二升降臂26和水平臂单元30沿X轴的负向顺序地布置。因此，搬运机器人I的中心能够靠近回转轴线01定位。如上所提及的，由于水平臂单元30由以上的搬运机器人I中的一个腿单元22支撑，因此能够简化该搬运机器人的构造。此外，在搬运机器人I中，臂部32a的肘关节部81a相对于回转基座12的回转中心来说在延伸部14的相反侧操作。而且，基部13的上表面形成在比延伸部14的上表面更低的位置，从而在回转基座12上形成台阶部15。鉴于此，手部33a位于比延伸部14的上表面高的位置，并且能够降下水平臂单元30，直到臂部32a的基端侧臂35a落入台阶部15的高度范围内为止。因而，可以将水平臂单元30下降到更低的位置。(第二实施方式)接着，将通过參照
第二实施方式的搬运机器人。第二实施方式的搬运机器人与第一实施方式的搬运机器人的区别在于水平臂单元的构造。图5A是示出水平臂单元布置在第二实施方式的搬运机器人IA的最上位置的该搬运机器人的示意图，图5B是示出水平臂单元布置在第二实施方式的搬运机器人IA的最下位置的该搬运机器人的示意图。此外，相同或类似的元件将标以与第一实施方式相同的附图标记，并且省略对其重复说明。图5A和图5B表示其中臂部132a和132b处于折叠状态下的搬运机器人。如图5A和图5B所示，搬运机器人IA包括水平臂单元130，该水平臂单元130具有下侧臂单元131a和上侧臂单元131b。臂单元131a和131b均分别包括臂部132a和132b、手部133a和133b、下侧支撑构件134a和上侧支撑构件134b。下侧臂单元131a的构造与下侧臂单元31a的构造类似。然而，上侧臂单元131b的构造与上侧臂单元31b的较大区别在于，手部133b的肘关节部181b布置成与手部33b的肘关节部81b相反。具体地，如沿X轴方向所看的，手部133b连接至上侧臂单元131b，与手部133a的肘关节部181a—祥，使得手部133b的肘关节部181b相对于回转基座12的回转中心位于延伸部14的相反侧上。即，手部133b的折叠方向与手部133a的折叠方向相同。通过这种构造，无须将臂部132b以可伸展的方式容纳在下侧支撑构件134a和上侧支撑构件134b之间的空间中。因而，与第一实施方式的搬运机器人I相比，下侧支撑构 件134a和上侧支撑构件134b之间的空间能够被减小。结果，与第一实施方式的搬运机器人I相比，在第二实施方式的搬运机器人IA中，该搬运机器人IA的总高度(沿Z轴方向)能够降低，而不改变升降操作的范围。此外，用于伸缩臂部132b的马达145b不是布置在上侧支撑构件134b的前端部中，而是布置在上侧支撑构件134b的中央部中。因此，可以防止马达在臂部132b伸缩期间被该臂部干渉，并且作用在第一关节部23和支柱21上的カ矩能够减小。(第三实施方式)接着，将通过參照
第三实施方式的搬运机器人。第三实施方式的搬运机器人与第一实施方式的搬运机器人I和第二实施方式的搬运机器人IA的区别在于还设置有行进机构210。图6是示出根据第三实施方式的搬运机器人IB的构造的图。根据第三实施方式的搬运机器人IB包括机器人主体200和行进机构210。机器人主体200的构造除了基座的构造之外与搬运机器人I的构造相同。行进机构210设置有凹状沟槽211，该凹状沟槽211沿Y轴方向布置。沿Y轴方向在凹状沟槽211中布置齿条212。同时，在机器人主体200的基座201中设置行进马达202和小齿轮203。小齿轮203与行进机构210的齿条212啮合，使得小齿轮203借助行进机构202旋转。因而，当行进马达202被驱动吋，小齿轮203旋转并且机器人主体200沿着Y轴方向(齿条212的布置方向)移动，所述Y轴为行进轴线。此外，进ー步设置有直线引导件(未示出)，并且机器人主体200由齿条和小齿轮驱动并且在由直线引导件引导的同时行迸。在本文中，尽管在本前述说明中使用了将齿条和小齿轮作为机器人主体200的行进机构210的实施例，但机器人主体200的行进机构210不限于该构造。例如，不是使用齿条和小齿轮，可以将带轮和皮带用作行进机构。尽管在第三实施方式中示意性地说明了具有根据第一实施方式的搬运机器人I的水平臂单元30的机器人主体200，但本实施方式不限于此。例如，可以使用具有第二实施方式的机器人主体IA的水平臂单元130的机器人主体200。本领域技术人员能够得出其它效果或变型。尽管本发明已相对于优选实施方式被示出并描述，但本领域技术人员应理解，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。例如，尽管在前述的说明中搬运机器人包括两个手部和两个臂部，但手部和臂部的数量不限于两个。例如，搬运机器人可以包括臂部32a、手部33a和下侧支撑构件34a，但不包括臂部32b、手部33b和上侧支撑构件34b。此外，尽管将诸如用于液晶显示器的玻璃 基板或半导体晶片的薄板エ件作为搬运对象被示意性地说明，但搬运对象不限于此。
权利要求
1.一种搬运机器人，该搬运机器人包括 回转基座，该回转基座包括基部和延伸部，所述基部附接到一基座以绕竖直轴线回转，所述延伸部沿一个水平方向从所述基部延伸； 支柱，该支柱从所述延伸部的前端部竖直地延伸； 第一升降臂，该第一升降臂经由第一关节部支撑在所述支柱的前端部上，并且构造成绕第一水平轴线旋转； 第二升降臂，该第二升降臂经由第二关节部支撑在所述第一升降臂的前端上，并且构造成绕与所述第一水平轴线平行的第二水平轴线旋转；以及 水平臂单元，该水平臂单元包括臂部，所述臂部用于沿与所述第一水平轴线和所述第二水平轴线平行的方向移动用于载置搬运对象的手部，所述水平臂单元经由第三关节部支撑在所述第二升降臂的前端部上，并且构造成绕与所述第二水平轴线平行的第三水平轴线旋转； 其中，所述水平臂单元中的所述臂部的一部分能够在比所述延伸部的上表面更低的位置操作。
2.根据权利要求I所述的搬运机器人，其中，所述臂部构造成相对于所述支柱在所述竖直轴线那一侧沿平行于所述第一水平轴线和所述第二水平轴线的方向移动所述手部。
3.根据权利要求I所述的搬运机器人，其中，所述水平臂单元的所述臂部布置成使得将所述臂部的多个臂彼此连接的肘关节部相对于所述回转基座回转所绕的中心轴线来说在所述延伸部的相反侧操作； 所述回转基座中的所述基部的上表面形成在比所述延伸部的上表面更低的位置，从而形成台阶部；并且 所述水平臂单元能够下降，直到所述手部位于所述延伸部的上表面上方的位置并且所述臂部的基端侧臂落入所述台阶部的高度范围内为止。
4.根据权利要求3所述的搬运机器人，其中，当所述臂部的所述基端侧臂落入所述台阶部的高度范围内时，当沿所述臂部的移动方向观看时所述第一升降臂的前端定位成与所述支柱重叠。
5.根据权利要求3或4所述的搬运机器人，其中，当所述臂部的所述基端侧臂落入所述台阶部的高度范围内时，所述第二升降臂具有从该第二升降臂的基端朝向该第二升降臂的前端向下倾斜的姿势。
6.根据权利要求I至4中任一项所述的搬运机器人，其中，所述水平臂单元包括 下侧臂单元，该下侧臂单元具有所述臂部、所述手部和臂支撑部，所述臂支撑部将所述臂部支撑在该臂支撑部的前端部上；以及 上侧臂单元，该上侧臂单元具有第二手部、第二臂部和第二臂支撑部，搬运对象载置在所述第二手部上，所述第二臂部构造成借助多个臂沿与所述第一水平轴线和所述第二水平轴线平行的方向移动所述第二手部，所述第二臂支撑部将所述第二臂部支撑在该第二臂支撑部的前端部上，所述第二臂支撑部的基端支撑在所述臂支撑部的基端部上；并且 其中，所述第二臂部布置成使得将所述臂部的臂彼此连接的肘关节部和将所述第二臂部的臂彼此连接的肘关节部相对于所述回转基座的所述回转中心沿彼此相对的方向定位。
7.根据权利要求I至4中任一项所述的搬运机器人，其中，所述水平臂单元包括下侧臂单元，该下侧臂单元具有所述臂部、所述手部和臂支撑部，所述臂支撑部将所述臂部支撑在该臂支撑部的前端部上；以及 上侧臂单元，该上侧臂单元具有第二手部、第二臂部和第二臂支撑部，搬运对象载置在所述第二手部上，所述第二臂部构造成借助多个臂沿与所述第一水平轴线和所述第二水平轴线平行的方向移动所述第二手部，所述第二臂支撑部将所述第二臂部支撑在该第二臂支撑部的前端部上，所述第二臂支撑部的基端支撑在所述臂支撑部的基端上，并且 其中，所述第二臂部布置成使得将所述臂部的臂彼此连接的所述肘关节部和将所述第二臂部的臂彼此连接的肘关节部相对于所述回转基座的所述回转中心沿彼此相同的方向定位。
8.根据权利要求I至4中任一项所述的搬运机器人，该搬运机器人还包括连接至所述水平臂单元的线缆； 其中，当所述臂部的所述基端侧臂落入所述台阶部的高度范围内时，所述线缆的一部分位于所述支柱和所述第一升降臂之间并位于所述支柱和所述第二升降臂之间。
9.根据权利要求I至4中任一项所述的搬运机器人，其中，该搬运机器人还包括用于沿水平方向移动所述基座的行进机构。
全文摘要
本发明涉及一种搬运机器人，该搬运机器人包括回转基座、支柱、第一升降臂、第二升降臂和水平臂单元。所述回转基座包括基部和延伸部，所述基部绕竖直轴线回转，所述延伸部沿一个水平方向从所述基部延伸。所述支柱从所述延伸部的前端竖直地延伸。所述第一升降臂和所述第二升降臂被设置成绕水平轴线旋转。所述水平臂单元支撑在所述第二升降臂的所述前端部上，以绕水平轴线旋转。
文档编号B25J9/06GK102825598SQ20121008040
公开日2012年12月19日 申请日期2012年3月23日 优先权日2011年6月17日
发明者田中谦太郎, 津久田浩二, 末吉智 申请人:株式会社安川电机