專利名稱：工業用機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種搬運規定搬運對象物的工業用機器人。
背景技術：
一直以來，搬運規定搬運對象物的工業用機器人得到了廣泛使用。作 為這種工業用機器人，已知有一種包括裝載搬運對象物的手、保持手的臂、 使臂上下運動的滾珠絲杠在內的工業用機器人(例如參照專利文獻D。在該 專利文獻1記載的工業用機器人中，在滾珠絲杠上連結一臺電動機，滾珠 絲杠由一臺電動機來驅動。
另外，雖然不是搬運搬運對象物的工業用機器人，但還已知有一種裝 載機器人的主體部分的底座能沿水平方向移動的工業用機器人(例如參照 專利文獻2)。該專利文獻2記載的工業用機器人包括用于使底座沿水平 方向移動的齒條和小齒輪、用于驅動小齒輪旋轉的一臺電動機。
專利文獻l:日本專利特開2006—102886號公報
專利文獻2:日本專利特開平6—106487號公報
在像液晶顯示器用玻璃基板等那樣由工業用機器人來搬運的搬運對象 物中，有的在逐年大型化。隨著這種搬運對象物的大型化，搬運大型化的 搬運對象物的工業用機器人具有大型化的傾向。另外，隨著工業用機器人 的大型化，工業用機器人的成本具有增大的傾向。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種即使搬運大型化的搬運對象物時也能小 型化并降低成本的工業用機器人。
為了解決上述技術問題，本發明的工業用機器人的特征是，包括裝載搬
4運對象物的手、與手連結的臂、以及支撐臂的支撐部件，并包括使支撐部件 上下運動的上下驅動機構、和/或、用于使支撐部件沿水平方向移動的水平驅 動機構、和/或、用于使支撐部件以將上下方向作為軸向的規定中心軸為中心 進行旋轉的旋轉驅動機構，上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機 構包括多個驅動用電動機。
隨著搬運對象物的大型化，要求上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋 轉驅動機構具有的驅動用電動機的總容量變大。因此，在用一臺驅動用電動機 來驅動上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構時，需要使用體型 較大的電動機，工業用機器人可能會大型化。
在本發明的工業用機器人中，上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉 驅動機構包括多個驅動用電動機。因此，即使在要求上下驅動機構和/或水平 驅動機構和/或旋轉驅動機構具有的驅動用電動機的總容量較大時，也能使用 體型較小的驅動用電動機。另外，與使用體型較大的一臺驅動用電動機時相比， 使用體型較小的多個驅動用電動機時，驅動用電動機的配置自由度變大。因此， 在本發明中，即使搬運大的搬運對象物，也能實現工業用機器人的小型化。
另外，在驅動用電動機的容量超過規定容量時，驅動用電動機的價格會急 劇上升，但在本發明中，能使用容量較小的驅動用電動機，因此，即便使用多 個驅動用電動機，也能降低工業用機器人的成本。
此外，在本發明中，能使用容量較小的驅動用電動機，因此，從一臺驅動 用電動機傳遞來的動力減小。因此，能減小朝傳遞驅動用電動機的動力的齒輪 等動力傳遞機構傳遞的傳遞動力，能簡化動力傳遞機構的結構。另外，能抑制 動力傳遞機構的損傷。
在本發明中，最好上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構包 括用于使上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構停止的多個制 動機構。這樣構成時，例如即使一個制動機構破損，也能利用另一個制動機構 來使上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構停止。因此，即使是 較大的搬運對象物，也能安全地搬運。另外，由于能使多個制動機構分階段地 動作，因此能防止上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構的突然制動。因此，能防止搬運對象物從手中掉落。
在本發明中，上下驅動機構和/或水平驅動機構和/或旋轉驅動機構例如包 括數目與驅動用電動機的數目相同的制動機構，多個制動機構分別與多個驅動 用電動機連結。這種情況下，能可靠地使多個驅動用電動機單獨地停止。
在本發明中，最好工業用機器人包括具有多個上下驅動用電動機以作為多 個驅動用電動機的上下驅動機構。這樣構成時，能實現上下驅動機構的小型化 和上下驅動機構的成本的降低。另外，能減小朝傳遞上下驅動用電動機的動力 的動力傳遞機構傳遞的傳遞動力。因此，能簡化動力傳遞機構的結構，另外， 能抑制動力傳遞機構的損傷。
在本發明中，最好工業用機器人包括用于將支撐部件支撐成能沿上下方向 移動的柱狀部件，上下驅動機構包括固定在柱狀部件上的上下驅動用齒條、 與上下驅動用齒條嚙合的多個上下驅動用小齒輪。
使用齒條和小齒輪進行驅動時，在隨著搬運對象物的大型化而大型化的工 業用機器人中，由于齒條的長度變長，因此需要通過接合多個齒條片來形成齒 條。因此，在齒條上會產生齒條片彼此的接縫，在該接縫部分，由于齒條片的 組裝精度，形成在齒條上的齒的齒距容易出現偏差。其結果是，盡管在齒條片 的接縫處齒條的齒與小齒輪的齒本來也必須是多個嚙合，結果卻產生在齒條片 的接縫處例如齒條的齒與小齒輪的齒只有一個嚙合的狀況。
因此，在上下驅動機構包括與上下驅動用齒條嚙合的多個上下驅動用小齒 輪時，即使產生在齒條片的接縫處上下驅動用齒條的齒與上下驅動用小齒輪的 齒只有一個嚙合的狀況，也能使其它上下驅動用小齒輪的多個齒與上下驅動用
齒條的多個齒嚙合。因此，能防止位于齒條片的接縫處的上下驅動用齒條的齒 和上下驅動用小齒輪的齒產生過剩的應力。其結果是，即使簡化上下驅動用齒 條和上下驅動用小齒輪的結構，也能防止上下驅動用齒條和上下驅動用小齒輪 的損傷。
在本發明中，最好上下驅動機構包括數目與上下驅動用電動機的數目相同 的上下驅動用小齒輪，多個上下驅動用小齒輪分別與多個上下驅動用電動機連 結。這樣構成時，能根據各上下驅動用電動機的轉速來使上下驅動用小齒輪旋
6轉。因此，即使在多個上下驅動用小齒輪與上下驅動用齒條嚙合時，也能防止 上下驅動用小齒輪的齒與上下驅動用齒條的齒以過大的力嚙合。其結果是，能 抑制上下驅動用小齒輪和上下驅動用齒條的損傷，能用上下驅動機構使支撐部 件適當地上下運動。
在本發明中，最好上下驅動機構包括多個減速機，該多個減速機具有固定 上下驅動用小齒輪的輸出軸，并與多個上下驅動用電動機分別連結。這樣構成 時，通過減速機的作用，能將較大的動力傳遞給與上下驅動用齒條嚙合的上下 驅動用小齒輪。
在本發明中，最好工業用機器人包括具有多個水平驅動用電動機以作為多 個驅動用電動機的水平驅動機構。這樣構成時，能實現水平驅動機構的小型化 和水平驅動機構的成本的降低。另外，能減小朝傳遞水平驅動用電動機的動力 的動力傳遞機構的傳遞動力。因此，能簡化動力傳遞機構的結構，另外，能抑 制動力傳遞機構的損傷。
在本發明中，最好工業用機器人包括用于對支撐部件予以支撐的主體部、 用于將主體部支撐成能沿水平方向移動的底座部件，水平驅動機構包括固定 在底座部件上的水平驅動用齒條、與水平驅動用齒條嚙合的多個水平驅動用小 齒輪。
這樣構成時，即使產生在齒條片的接縫處水平驅動用齒條的齒與水平驅動 用小齒輪的齒只有一個嚙合的狀況，也能使其它水平驅動用小齒輪的多個齒與 水平驅動用齒條的多個齒嚙合。因此，能防止位于齒條片的接縫處的水平驅動 用齒條的齒和水平驅動用小齒輪的齒產生過剩的應力。其結果是，即使簡化水 平驅動用齒條和水平驅動用小齒輪的結構，也能防止水平驅動用齒條和水平驅 動用小齒輪的損傷。
在本發明中，最好水平驅動機構包括數目與水平驅動用電動機的數目相同 的水平驅動用小齒輪，多個水平驅動用小齒輪分別與多個水平驅動用電動機連 結。這樣構成時，能根據各水平驅動用電動機的轉速來使水平驅動用小齒輪旋 轉。因此，即使在多個水平驅動用小齒輪與水平驅動用齒條嚙合時，也能防止 水平驅動用小齒輪的齒與水平驅動用齒條的齒以過大的力嚙合。其結果是，能抑制水平驅動用小齒輪和水平驅動用齒條的損傷，能用水平驅動機構來使支撐 部件適當地沿水平方向移動。
在本發明中，最好工業用機器人包括具有多個旋轉驅動用電動機以作為多
個驅動用電動機的旋轉驅動機構。這樣構成時，能實現旋轉驅動機構的小型化 和旋轉驅動機構的成本的降低。另外，能減小朝傳遞旋轉驅動用電動機的動力 的動力傳遞機構傳遞的傳遞動力。因此，能簡化動力傳遞機構的結構，另外， 能抑制動力傳遞機構的損傷。
如上所述，在本發明的工業用機器人中，即使在搬運大型化的搬運對象物 時，也能實現工業用機器人的小型化和工業用機器人的成本的降低。
圖1是本發明的實施方式所涉及的工業用機器人的俯視圖。
圖2是從圖1的E — E方向表示工業用機器人的圖。
圖3是從圖1的F—F方向表示工業用機器人的圖。
圖4是從圖1的F—F方向表示支撐部件和上下驅動機構的圖。
圖5是從圖4的G—G方向表示支撐部件、柱狀部件和上下驅動機構的圖。
圖6是從圖4的H—H方向表示上下驅動機構的圖。
圖7是用于說明圖2的J部的內部結構的圖。
圖8是從圖3的K一K方向說明水平驅動機構等的結構用的圖。
圖9是從圖8的L一L方向說明水平驅動機構的結構用的圖。
圖10是圖1所示的繞轉部件的俯視圖。
圖11是圖10的M—M截面的剖視圖。
圖12是圖1所示的工業用機器人的控制部及其相關部分的方框圖。 (符號說明)
1機器人(工業用機器人) 2基板(搬運對象物) 3手 4臂6底座部件
7支撐部件 8柱狀部件(主體部) 16上下驅動機構 17水平驅動機構 18旋轉驅動機構
20上下驅動用電動機(驅動用電動機) 21減速機
22小齒輪(上下驅動用小齒輪)
23齒條(上下驅動用齒條)
24上下制動機構(制動機構)
40水平驅動用電動機(驅動用電動機)
42小齒輪(水平驅動用小齒輪)
43齒條(水平驅動用齒條)
44水平制動機構(制動機構)
60旋轉驅動用電動機(驅動用電動機)
CL中心軸
具體實施例方式
下面，根據附圖來說明本發明的實施方式。 (工業用機器人的概略結構)
圖1是本發明的實施方式所涉及的工業用機器人1的俯視圖。圖2是從圖 1的E—E方向表示工業用機器人1的圖。圖3是從圖1的F—F方向表示工業 用機器人l的圖。
本實施方式的工業用機器人l(以下稱為"機器人1")是用于搬運作為搬 運對象物的液晶顯示器用玻璃基板2(下面稱為"基板2")的機器人。本實施 方式的機器人1是特別適合在搬運大型基板2時使用的大 機器人，例如搬運 一邊約3m的大致正方形的基板2。另外，搬運對象物并不局限于基板2，也可以是半導體晶片等。
如圖1 圖3所示，該機器人l包括裝載基板2的兩個手3、在前端側 分別連結兩個手3的兩條臂4、支撐兩條臂4的主體部5、將主體部5支撐成 能沿水平方向移動的底座部件6。主體部5包括支撐兩條臂4的基端側并能 上下運動的支撐部件7、用于將支撐部件7支撐成能沿上下方向移動的柱狀部 件8、構成主體部5的下端部分并能相對于底座部件6水平移動的基臺9、固 定柱狀部件8的下端并能相對于基臺9繞轉的繞轉部件10。另外，本實施方式 中，柱狀部件8成為對支撐部件7予以支撐的主體部。
如上所述，本實施方式的機器人1是大型的機器人。例如，機器人1的高 度約7m，支撐部件7的上下方向的行程(移動最)約5m。另外，例如，手3的 水平方向的行程約5. 5m。
手3包括裝載基板2用的多個爪部12。手3的基端能轉動地與臂4的前 端連結。臂4具有兩個關節部13，整體進行伸縮。另外，臂4的基端與支撐部 件7固定。
本實施方式中，兩個手3和兩條臂4配置成在上下方向上重疊。即，本實 施方式的機器人1是雙臂型機器人。另外,機器人1也可以是包括一個手3和 一條臂4的單臂型機器人。
另外，機器人l包括使支撐部件7上下運動的上下驅動機構16(參照圖 4)、使主體部5沿水平方向移動的水平驅動機構17(參照圖7)、使繞轉部件10 相對于基臺9繞轉的旋轉驅動機構18(參照圖7)。下面，說明上下驅動機構16、 水平驅動機構17和旋轉驅動機構18的結構及其周邊部分的結構。
(上下驅動機構及其周邊部的結構)
圖4是從圖1的F—F方向表示支撐部件7和上下驅動機構16的圖。圖5 是從圖4的G—G方向表示支撐部件7、柱狀部件8和上下驅動機構16的圖。 圖6是從圖4的H—H方向表示上下驅動機構16的圖。
如圖5所示，上下驅動機構16配置在柱狀部件8的側方(圖5的柱狀部件 8的下方)。該上下驅動機構16包括兩臺上下驅動用電動機20、與兩臺上下 驅動用電動機20分別連結的兩個減速機21。如圖4所示， 一臺上下驅動用電動機20、兩個減速機21和一臺上下驅動用電動機20從上方起依次固定在支撐 部件7上。
另外，上下驅動機構16包括固定在兩個減速機21的各輸出軸上的作為 上下驅動用小齒輪的兩個小齒輪(pinion)22、與兩個小齒輪22嚙合的作為上 下驅動用齒條的齒條23。利用這兩個小齒輪22和齒條23，使支撐部件7沿上 下方向移動。此外，上下驅動機構16包括用于使上下驅動機構16停止的(即 用于使支撐部件7停止的)兩個上下制動機構24。
另外，如圖5所示，機器人1包括用于沿上下方向引導支撐部件7的導向 部25。導向部25由導軌26、與導軌26卡合的導向塊27構成。另外，柱狀部 件8形成為以上下方向為長邊方向的細長的大致角柱狀，支撐部件7形成為塊 狀。
上下驅動用電動機20包括用于對上下驅動用電動機20的旋轉速度進行檢 測的速度檢測機構(未圖示)。該速度檢測機構例如由形成為圓板狀的狹縫板、 以將狹縫板夾在中間的狀態相對配置的發光元件和光接收元件構成。
如圖6所示，在上下驅動用電動機20的輸出軸上固定有帶輪28。另外， 在減速機21的輸入軸上固定有直徑比帶輪28大的帶輪29。在帶輪28、 29上 張設有皮帶30，在上下方向上相鄰配置的上下驅動用電動機20和減速機21 由該皮帶30連結。
齒條23以上下方向為長邊方向固定在柱狀部件8上(參照圖5)。如上所 述，本實施方式中，支撐部件7的上下方向的行程較長。gp，齒條23的長度 較長。因此，本實施方式中，齒條23通過接合多個齒條片而形成。另外，一 個齒條片的長度比兩個小齒輪22的配置間距長。
如圖6等所示，上下制動機構24以與帶輪29相鄰的形態安裝在減速機 21的輸入軸上。gp，兩個上下制動機構24分別通過帶輪28、 29和皮帶30分 別與兩臺上下驅動用電動機20連結。
該上下制動機構24是所謂的無勵磁動作型的制動器，包括收納有線圈 的殼體、固定在殼體上的側板、配置成能相對于殼體沿軸向移動的電樞、配置 在側板與電樞之間并固定在減速機21的輸入軸上的制動盤、將電樞朝著制動
11盤施力的壓縮螺旋彈簧。上下制動機構24中，在線圈成為通電狀態時，電樞 被殼體吸引，制動盤被釋放。另外，在停止對線圈通電時，壓縮螺旋彈簧的作 用力使制動盤夾在電樞與側板之間，對減速機21進行緊急制動。另外， 一個 上下制動機構24具有足夠使包括基板2、手3、臂4和支撐部件7等在內的沿 上下方向移動的部分停止的制動力。
導軌26以上下方向為長邊方向固定在柱狀部件8上(參照圖5)。本實施 方式中，兩條導軌26固定在柱狀部件8上。具體而言，導軌26分別固定在與 圖5的左右方向平行的兩個柱狀部件8的安裝面上。另外，配置在圖5下側的 導軌26以與齒條23相鄰的形態固定。
導向塊27固定在支撐部件7上。具體而言，導向塊27固定在支撐都材7 的、與臂4的固定面(圖5的右端面)正交的面上，導向塊27從圖5的上下方 向的外側與導軌26卡合。
另外，本實施方式中，如圖5所示，在柱狀部件8上固定有蓋部件31。 該蓋部件31配置成從圖5的上下覆蓋導軌26。
(水平驅動機構及其周邊部的結構)
圖7是用于說明圖2的J部的內部結構的圖。圖8是從圖3的K一K方向 說明水平驅動機構17等的結構用的圖。圖9是從圖8的L一L方向說明水平驅 動機構17的結構用的圖。
如圖7所示，水平驅動機構17配置在圖7中基臺9的左端側。該水平驅 動機構17包括兩臺水平驅動用電動機40。如圖8所示，兩臺水平驅動用電動 機40配置成在圖8的左右方向上相鄰。另外，兩臺水平驅動用電動機40分別 固定在兩個支架52，這兩個支架52固定在基臺9上。在兩個支架52各自上， 如圖8、圖9所示，轉軸53通過軸承54能旋轉地得到保持。兩根轉軸53配置 成在圖8的左右方向上相鄰。
另外，水平驅動機構17包括固定在兩根轉軸53各自的下端的作為水平 驅動用小齒輪的兩個小齒輪42、與兩個小齒輪42嚙合的作為水平驅動用齒條 的齒條43。利用這兩個小齒輪42和齒條43,使基臺9沿水平方向移動。此外， 水平驅動機構17包括用于使水平驅動機構17停止的(即用于使基臺9停止的)
12兩個水平制動機構44。
另外，機器人1包括沿水平方向引導基臺9用的導向部45。導向部45由 導軌46、與導軌46卡合的導向塊47構成。另外，如圖7、圖8所示，底座部 件6包括細長的兩條軌道狀部件51。該軌道狀部件51以在圖7的左右方向上 空開規定間隔的狀態平行地配置。
水平驅動用電動機40包括用于對水平驅動用電動機40的旋轉速度進行檢 測的速度檢測機構(未圖示)。該速度檢測機構例如由形成為圓板狀的狹縫板、 以將狹縫板夾在中間的狀態相對配置的發光組件和光接收組件構成。
如圖9所示，在水平驅動用電動機40的輸出軸上固定有帶輪48。另外， 在轉軸53的上端側固定有直徑比帶輪48大的帶輪49。在帶輪48、 49上張設 有皮帶50，在圖8的上下方向上相鄰配置的水平驅動用電動機40與轉軸53 由該皮帶50連結。
如圖8所示，齒條43固定在軌道狀部件51的上表面上。本實施方式中， 基臺9的移動量較大，因此，齒條43的長度較長。因此，齒條43通過接合多 個齒條片而形成。
如圖9所示，水平制動機構44以與帶輪48相鄰的形態安裝在水平驅動用 電動機40的輸出軸上。該水平制動機構44與上下制動機構24同樣是所謂的 無勵磁動作型的制動器，與上下制動機構24同樣地構成。B卩，水平制動機構 44中，在線圈成為通電狀態時，電樞被殼體吸引，制動盤被釋放。另外，在停 止對線圈通電時，壓縮螺旋彈簧的作用力使制動盤夾在電樞與側板之間，對水 平驅動用電動機40進行緊急制動。
如圖8所示，導軌46固定在軌道狀部件51的上表面上。本實施方式中， 導軌46固定在兩條軌道狀部件51的各上表面上。另外，配置在圖8的上側的 導軌46固定成與齒條43相鄰。如圖7所示，導向塊47固定在圖7的左右方 向的基臺9的兩端部。該導向塊47從上側與導軌46卡合。
(旋轉驅動機構及其周邊部分的結構)
圖IO是圖1所示的繞轉部件10的俯視圖。圖11是圖IO的M—M截面的 剖視圖。如圖IO、圖11所示，旋轉驅動機構18配置在作為繞轉部件10的繞轉中 心的中心軸CL的四周。該旋轉驅動機構18包括兩臺旋轉驅動用電動機60。如 圖10所示，兩臺旋轉驅動用電動機60相對于中心軸CL呈點對稱配置，固定 在繞轉部件10的中心部。另外，旋轉驅動機構18包括固定在繞轉部件10的 中心部的減速機61。此外，旋轉驅動機構18包括用于使旋轉驅動機構18停止 的(即用于使繞轉部件10停止的)一個旋轉制動機構64。另外，繞轉部件10 是細長的塊狀部件，在一端側(圖10的左端側)固定有柱狀部件8的下端。
旋轉驅動用電動機60包括用于對旋轉驅動用電動機60的旋轉速度進行檢 測的速度檢測機構(未圖示)。該速度檢測機構例如由形成為圓板狀的狹縫板、 以將狹縫板夾在中間的狀態相對配置的發光組件和光接收組件構成。
如圖11所示，在旋轉驅動用電動機60的輸出軸上固定有輸出齒輪68, 兩個輸出齒輪68與減速機61的輸入齒輪69嚙合。利用這兩個輸出齒輪68和 包括輸入齒輪69的減速機61，使繞轉部件10相對于基臺9繞轉。g卩，在繞轉 部件10的中心部固定有減速機61的輸出側，在通過減速機61傳遞的旋轉驅 動用電動機60的動力的作用下，繞轉部件10相對于基臺9旋轉。
如圖11所示，旋轉制動機構64固定在轉軸73的上端，轉軸73通過軸承 74能旋轉地保持在繞轉部件10的中心部上。在轉軸73的下端固定有與減速機 61的輸入齒輪69嚙合的齒輪70。另外，如圖10所示，旋轉制動機構64配置 在以中心軸CL為中心相對旋轉驅動用電動機60轉過90°的位置上。
該旋轉制動機構64與上下制動機構24同樣是所謂的無勵磁動作型的制動 器，與上下制動機構24同樣地構成。即，旋轉制動機構64中，在線圈成為通 電狀態時，電樞被殼體吸引，制動盤被釋放。另外，在停止對線圈通電時，壓 縮螺旋彈簧的作用力使制動盤夾在電樞與側板之間，對輸入齒輪69進行緊急 制動。
(控制部的結構)
圖12是圖1所示的工業用機器人1的控制部80及其相關部分的方框圖。 另外，在圖12中，圖示了與上下驅動機構16、水平驅動機構17和旋轉驅動機 構18的控制相關的控制部80的結構。如圖12所示，作為與上下驅動機構16、水平驅動機構17和旋轉驅動機 構18的控制相關的結構，控制部80包括控制兩臺上下驅動用電動機20的 上下電動機控制部81、控制兩臺水平驅動用電動機40的水平電動機控制部82、 控制兩臺旋轉驅動用電動機60的旋轉電動機控制部83、控制兩個上下制動機 構24的上下制動器控制部84、控制兩個水平制動機構44的水平制動器控制部 85、控制一個旋轉制動機構64的旋轉制動器控制部86。另外，在控制部80 連接著控制指令部87。
上下電動機控制部81通過速度控制和轉矩控制來控制兩臺上下驅動用電 動機20中的一臺上下驅動用電動機20，并通過轉矩控制來控制另一臺上下驅 動用電動機20。 g卩，上下電動機控制部81針對一個上下驅動用電動機20進行 基于來自該上下驅動用電動機20的速度檢測機構的輸出的反饋控制和控制該 上下驅動用電動機20的電流值的轉矩控制，針對另一臺上下驅動用電動機20， 在不進行基于來自該上下驅動用電動機20的速度檢測機構的輸出的反饋控制 的情況下進行控制該上下驅動用電動機20的電流值的轉矩控制。
水平電動機控制部82通過速度控制和轉矩控制來控制兩臺水平驅動用電 動機40中的一臺水平驅動用電動機40。另外，在另一臺水平驅動用電動機40 的停止前，與一個水平驅動用電動機40—樣，水平電動機控制部82通過速度 控制和轉矩控制來控制另一臺水平驅動用電動機40，但在并非另一臺水平驅動 用電動機40的停止前時，水平電動機控制部82通過轉矩控制來控制另一臺水 平驅動用電動機40。 g卩，在并非另一臺水平驅動用電動機40的停止前時，水 平電動機控制部82針對另一臺水平驅動用電動機40，在不進行基于來自該水 平驅動用電動機40的速度檢測機構的輸出的反饋控制的情況下進行轉矩控制。
同樣地，旋轉電動機控制部83通過速度控制和轉矩控制來控制兩臺旋轉 驅動用電動機60中的一臺旋轉驅動用電動機60。另外，在另一臺旋轉驅動用 電動機60的停止前，與一臺旋轉驅動用電動機60—樣，旋轉電動機控制部83 通過速度控制和轉矩控制來控制另一臺旋轉驅動用電動機60，但在并非另一臺 旋轉驅動用電動機60的停止前時，旋轉電動機控制部83通過轉矩控制來控制 另一臺旋轉驅動用電動機60。在上下制動器控制部84從控制指令部87得到支撐部件7的停止信號的輸 入時，使兩個上下制動機構24分階段地動作。g卩，在從控制指令部87得到支 撐部件7的停止信號的輸入時，上下制動器控制部84使兩個上下制動機構24 動作，以使一個上下制動機構24的動作開始時刻與另一個上下制動機構24的 動作開始時刻不同(錯開)。具體而言，上下制動器控制部84使兩個上下制動 機構24動作，以使另一個上下制動機構24的動作開始時刻遲于一個上下制動 機構24的動作開始時刻。更具體而言，上下制動器控制部84停止對兩個上下 制動機構24的線圈的通電，以使對另一個上下制動機構24的線圈的通電的停 止時刻遲于對一個上下制動機構24的線圈的通電的停止時刻。
同樣地，在水平制動器控制部85從控制指令部87得到基臺9的停止信號 的輸入時，使兩個水平制動機構44分階段地動作。g卩，在從控制指令部87得 到基臺9的停止信號的輸入時，水平制動器控制部85使兩個水平制動機構44 動作，以使一個水平制動機構44的動作開始時刻與另一個水平制動機構44的 動作開始時刻不同。具體而言，水平制動器控制部85使兩個水平制動機構44 動作，以使另一個水平制動機構44的動作開始時刻遲于一個水平制動機構44 的動作開始時刻。另外，在水平制動器控制部85從控制指令部87得到基臺9 的停止信號的輸入時，也可使兩個水平制動機構44同時動作。
(本實施方式的主要效果)
如以上說明，本實施方式中，上下驅動機構16包括兩臺上下驅動用電動 機20。因此，為了搬運大型的基板2，即使要求上下驅動機構16具有的上下 驅動用電動機20的總容量變大時，也能使用體型較小的上下驅動用電動機20。 例如，在要求上下驅動機構16具有的上下驅動用電動機20的總容量為10kW 時，不是使用體型較大的10kW的上下驅動用電動機，而是能使用體型較小的 5kW的上下驅動用電動機20。另外，與使用體型較大的一臺上下驅動用電動機 時相比，在使用體型較小的兩臺上下驅動用電動機20時，上下驅動用電動機 20的配置自由度變大。因此，本實施方式中，即使搬運大的基板2，也能實現 機器人1的小型化。
另外，在上下驅動用電動機20的容量超過規定容量時，上下驅動用電動機20的價格會急劇上升，但本實施方式中，能使用容量較小的上下驅動用電 動機20，因此，即便使用兩臺上下驅動用電動機20，也能降低機器人l的成 本。
此外，本實施方式中，能使用容量較小的上下驅動用電動機20，從一臺 上下驅動用電動機20傳遞來的動力減小。因此，能減小朝傳遞上下驅動用電 動機20的動力的減速機21、小齒輪22和齒條23等動力傳遞機構傳遞的傳遞 動力，能簡化減速機21、小齒輪22和齒條23等動力傳遞機構的結構。另外， 能抑制減速機2、小齒輪22和齒條23等動力傳遞機構的損傷。
本實施方式中，上下驅動機構16包括兩個上下制動機構24。因此，例如 即使一個上下制動機構24破損，也能利用另一個上下制動機構24來使上下驅 動機構16停止。g卩，能使支撐部件7停止，防止手3和臂4的掉落。因此， 即使是較大的基板2，也能安全地搬運。另外，即使在維護時拆下一個上下制 動機構24，也能用另一個上下制動機構24使支撐部件7停止在規定位置上。 因此，上下驅動機構16的維護變得容易。
另外，本實施方式中，使兩個上下制動機構24分階段地動作，因此，能 防止上下驅動機構16的突然制動。因此，能防止因支撐部件7急停而可能引 起的、基板2從手3的掉落。
本實施方式中，兩個上下制動機構24分別通過帶輪28、 29和皮帶30與 兩臺上下驅動用電動機20分別連結。因此，利用上下制動機構20，能分開且 可靠地使兩臺上下驅動用電動機20停止。
本實施方式中，上下驅動機構16包括與齒條23嚙合的兩個小齒輪22。 因此，即使由于像本實施方式那樣齒條23通過接合多個齒條片形成，而產生 在齒條片彼此的接縫處齒條23的齒的齒距偏差、在齒條片的接縫處齒條23的 齒與一個小齒輪22的齒只有一個嚙合的狀況，也能使另一個小齒輪22的多個 齒與齒條23的多個齒嚙合。因此，本實施方式中，能防止位于齒條片的接縫 處的齒條23的齒和小齒輪22的齒產生過剩的應力。其結果是，即使簡化齒條 23和小齒輪22的結構，也能防止齒條23和小齒輪22的損傷。特別是在上下 驅動機構16的情況下，由于基板2、手3、臂4和支撐部件7等所產生的重力的影響，位于齒條片的接縫處的齒條23的齒和小齒輪22的齒產生過剩應力的 可能性較大，但本實施方式中能防止該過剩應力的產生。
本實施方式中，兩個小齒輪22分別通過減速機21等與兩臺上下驅動用電 動機20分別連結。另外，本實施方式中，上下電動機控制部81通過速度控制 和轉矩控制來控制兩臺上下驅動用電動機20中的一個上下驅動用電動機20， 并通過轉矩控制來控制另一臺上下驅動用電動機20。因此，即使在兩個小齒輪 22與齒條23嚙合時，也能防止兩個小齒輪22的齒與齒條23的齒以過大的力 嚙合。其結果是，能抑制小齒輪22和齒條23的損傷，用上下驅動機構16使 支撐部件7適當地上下運動。
本實施方式中，小齒輪22固定在與上下驅動用電動機20連結的減速機 21的輸出軸上。因此，通過減速機21的作用，能將較大的動力傳遞給與齒條 23嚙合的小齒輪22。
本實施方式中，水平驅動機構17包括兩臺水平驅動用電動機40。因此， 與上下驅動機構16 —樣，即使在要求水平驅動機構17具有的水平驅動用電動 機40的總容量變大時，也能使用體型較小的水平驅動用電動機40，另外，水 平驅動用電動機40的配置自由度變大。因此，在本實施方式中，即使搬運大 的基板2，也能實現機器人1的小型化。
另外，本實施方式中，能使用容量較小的水平驅動用電動機40，因此， 即便使用兩臺水平驅動用電動機40，也能降低機器人l的成本。此外，本實施 方式中，能使用容量較小的水平驅動用電動機40，因此，從一臺水平驅動用電 動機40傳遞來的動力減小。因此，能減小朝傳遞水平驅動用電動機40的動力 的小齒輪42和齒條43等動力傳遞機構傳遞的傳遞動力，能簡化傳遞水平驅動 用電動機40的動力的動力傳遞機構的結構。另外，能抑制傳遞水平驅動用電 動機40的動力的動力傳遞機構的損傷。
本實施方式中，水平驅動機構17包括兩個水平制動機構44。因此，例如， 即使一個水平制動機構44破損，也能利用另一個水平制動機構44使水平驅動 機構17停止。g卩，能使主體部5停止。因此，即使是較大的基板2也能安全 地搬運。另外，本實施方式中，使兩個水平制動機構44分階段地動作，因此，能防止水平驅動機構17的突然制動。因此，能防止因主體部5急停而可能引 起的、基板2從手3掉落。
本實施方式中，兩個水平制動機構44分別與兩臺水平驅動用電動機40 的各輸出軸連結。因此，利用水平制動機構40，能分開且可靠地使兩臺水平驅 動用電動機40停止。
本實施方式中，水平驅動機構17包括與齒條43嚙合的兩個小齒輪42。 因此，即使因像本實施方式那樣齒條43通過接合多個齒條片形成，而產生在 齒條片彼此的接縫處齒條43的齒的齒距偏差、在齒條片的接縫處齒條43的齒 與一個小齒輪42的齒只有一個嚙合的狀況，也能使另一個小齒輪42的多個齒 與齒條43的多個齒嚙合。因此，能防止位于齒條片的接縫處的齒條43的齒和 小齒輪42的齒產生過剩的應力，即使簡化齒條43和小齒輪42的結構，也能 防止齒條43和小齒輪42的損傷。另外，在水平驅動機構17的情況下，在水 平驅動用電動機40剛剛啟動后和即將停止前的加減速時，位于齒條片的接縫 處的齒條23的齒和小齒輪22的齒產生過剩應力的可能性較高。
本實施方式中，兩個小齒輪42分別通過帶輪48、 49和皮帶50與兩臺水 平驅動用電動機40的各輸出軸連結。另外，本實施方式中，水平電動機控制 部82通過速度控制和轉矩控制來控制兩臺水平驅動用電動機40中的一個水平 驅動用電動機40，并通過轉矩控制來控制另一臺水平驅動用電動機40。因此， 即使在兩個小齒輪42與齒條43嚙合時，也能防止小齒輪42的齒與齒條43的 齒以過大的力嚙合。其結果是，能抑制小齒輪42和齒條43的損傷，能用水平 驅動機構17使主體部5適當地水平移動。
本實施方式中，旋轉驅動機構18包括兩臺旋轉驅動用電動機60。因此， 與上下驅動機構16 —樣，即使在要求旋轉驅動機構18具有的旋轉驅動用電動 機60的總容量變大時，也能使用體型較小的旋轉驅動用電動機60，另外，旋 轉驅動用電動機60的配置自由度變大。因此，本實施方式中，即使搬運大的 基板2，也能實現機器人1的小型化。
另外，本實施方式中，能使用容量較小的旋轉驅動用電動機60，因此， 即便使用兩臺旋轉驅動用電動機60，也能降低機器人l的成本。此外，本實施方式中，能使用容量較小的旋轉驅動用電動機60，因此，從一臺旋轉驅動用電 動機60傳遞來的動力減小。因此，能減小朝傳遞旋轉驅動用電動機60的動力 的輸出齒輪68和減速機61等動力傳遞機構傳遞的傳遞動力，能簡化傳遞旋轉 驅動用電動機60的動力的動力傳遞機構的結構。另外，能抑制傳遞旋轉驅動 用電動機60的動力的動力傳遞機構的損傷。
本實施方式中，旋轉電動機控制部83通過速度控制和轉矩控制來控制兩 臺旋轉驅動用電動機60中的一臺旋轉驅動用電動機60，并通過轉矩控制來控 制另一臺旋轉驅動用電動機60。因此，即使在兩個輸出齒輪68與減速機61 的輸入齒輪69嚙合時，也能防止輸出齒輪68的齒與輸入齒輪69的齒以過大 的力嚙合。其結果是，能抑制輸入齒輪68和輸出齒輪69的損傷，能用旋轉驅 動機構18使繞轉部件10適當地繞轉。
(其它實施方式)
上述實施方式是本發明的較為理想的實施方式的一例，但并不局限于此， 可在不變更本發明主旨的范圍內進行各種變形實施。
上述實施方式中，上下驅動機構16、水平驅動機構17和旋轉驅動機構18 包括兩臺驅動用電動機20、 40、 60。除此之外，例如，上下驅動機構16、水 平驅動機構17和/或旋轉驅動機構18也可包括三臺以上的驅動用電動機20、 40、 60。
另外，上述實施方式中，上下驅動機構16、水平驅動機構17和旋轉驅動 機構18均包括兩臺驅動用電動機20、 40、 60，但只要上下驅動機構16、水平 驅動機構17和旋轉驅動機構18中的至少一個驅動機構包括兩臺驅動用電動機 20、 40、 60，其它驅動機構包括的驅動用電動機20、 40、 60也可以是一臺。
上述實施方式中，上下制動機構24安裝在減速機21的輸入軸上。除此之 外，例如，上下制動機構24也可安裝在上下驅動用電動機20的輸出軸或減速 機21的輸出軸上。另外，也可通過將以上下方向為長邊方向的細長的板狀制 動板固定在柱狀部件8上，并將與支撐部件7 —起上下運動的側板和電樞以夾 著該制動板的狀態配置，來構成上下制動機構。g卩，上下制動機構也可不與上 下驅動用電動機20連結。在水平驅動用電動機40的輸出軸上，但水 平制動機構44也可安裝在旋轉軸53上。另外，也可通過將以水平方向為長邊 方向的細長的板狀制動板固定在軌道狀部件51上，并將與基臺9 一起水平移 動的側板和電樞以夾著該制動板的狀態配置，來構成水平制動機構。即，水平 制動機構也可不與水平驅動用電動機40連結。
上述實施方式中，上下驅動機構16包括兩個上下制動機構24，但上下驅 動機構16也可包括三個以上的上下制動機構24。同樣地，水平驅動機構17 也可包括三個以上的水平制動機構44。另外，只要上下驅動機構16和水平驅 動機構17中的一方包括兩個制動機構24、 44，則另一個驅動機構包括的制動 機構24、 44也可以是一個。另外，上述實施方式中，旋轉驅動機構18包括一 個旋轉制動機構64，但旋轉驅動機構18也可包括兩個以上的旋轉制動機構64。
上述實施方式中，利用兩個小齒輪22和齒條23，使支撐部件7沿上下方 向移動。除此之外，例如也可通過滾珠絲杠和與該滾珠絲杠螺合的多個螺母部 件，使支撐部件7沿上下方向移動。另外，也可利用規定的連桿機構，使支撐 部件7沿上下方向移動。同樣地，上述實施方式中，利用兩個小齒輪42和齒 條43使基臺9沿水平方向移動，但也可利用滾珠絲杠和與該滾珠絲杠螺合的 多個螺母部件，使基臺9沿水平方向移動。
上述實施方式中，機器人1包括上下驅動機構16、水平驅動機構17、旋 轉驅動機構18。除此之外，例如，機器人1也可僅包括從上下驅動機構16、 水平驅動機構17和旋轉驅動機構18中任意選出的兩個或一個驅動機構。
權利要求
1.一種工業用機器人，其特征在于，包括裝載搬運對象物的手、與所述手連結的臂、支撐所述臂的支撐部件，并包括使所述支撐部件上下運動的上下驅動機構、和/或、用于使所述支撐部件沿水平方向移動的水平驅動機構、和/或、用于使所述支撐部件以將上下方向作為軸向的規定中心軸為中心進行旋轉的旋轉驅動機構，所述上下驅動機構、所述水平驅動機構、所述旋轉驅動機構中的至少一個驅動機構包括多個驅動用電動機。
2. 如權利要求l所述的工業用機器人，其特征在于，所述上下驅動機 構和/或所述水平驅動機構和/或所述旋轉驅動機構包括用于使所述上下驅 動機構和/或所述水平驅動機構和/或所述旋轉驅動機構停止的多個制動機 構。
3. 如權利要求2所述的工業用機器人，其特征在于，所述上下驅動機構和/或所述水平驅動機構和/或所述旋轉驅動機構包 括數目與所述驅動用電動機的數目相同的所述制動機構，多個所述制動機構分別與多個所述驅動用電動機連結。
4. 如權利要求3所述的工業用機器人，其特征在于，包括具有多個上 下驅動用電動機以作為多個所述驅動用電動機的所述上下驅動機構。
5. 如權利要求4所述的工業用機器人，其特征在于，包括用于將所述支撐部件支撐成能沿上下方向移動的柱狀部件，所述上下驅動機構包括固定在所述柱狀部件上的上下驅動用齒條、 與所述上下驅動用齒條嚙合的多個上下驅動用小齒輪。
6. 如權利要求5所述的工業用機器人，其特征在于，所述上下驅動機構包括數目與所述上下驅動用電動機的數目相同的所 述上下驅動用小齒輪，多個所述上下驅動用小齒輪分別與多個所述上下驅動用電動機連結。
7. 如權利要求5所述的工業用機器人，其特征在于，所述上下驅動機 構包括多個減速機，該多個減速機具有固定所述上下驅動用小齒輪的輸出 軸，并與多個所述上下驅動用電動機分別連結。
8. 如權利要求3所述的工業用機器人，其特征在于，包括具有多個水 平驅動用電動機以作為多個所述驅動用電動機的所述水平驅動機構。
9. 如權利要求8所述的工業用機器人，其特征在于，包括用于支撐 所述支撐部件的主體部、用于將所述主體部支撐成能沿水平方向移動的底 座部件，所述水平驅動機構包括固定在所述底座部件上的水平驅動用齒條、與所述水平驅動用齒條嚙合的多個水平驅動用小齒輪。
10. 如權利要求9所述的工業用機器人，其特征在于， 所述水平驅動機構包括數目與所述水平驅動用電動機的數目相同的所述水平驅動用小齒輪，多個所述水平驅動用小齒輪分別與多個所述水平驅動用電動機連結。
11. 如權利要求l、 4、 8中任一項所述的工業用機器人，其特征在于， 包括具有多個旋轉驅動用電動機以作為多個所述驅動用電動機的所述旋轉驅動機構。
12. 如權利要求1所述的工業用機器人，其特征在于，所述上下驅動 機構、所述水平驅動機構、所述旋轉驅動機構中的至少一個驅動機構包括 驅動用齒條、與所述驅動用齒條嚙合的多個驅動用小齒輪。
全文摘要
一種工業用機器人，即使在搬運大型化的搬運對象物時，也能小型化并降低成本。工業用機器人包括裝載搬運對象物的手、前端側與手連結的臂、支撐臂的基端側的支撐部件(7)。另外，工業用機器人包括使支撐部件(7)上下運動的上下驅動機構(16)。該上下驅動機構(16)包括多個驅動用電動機(20)。
文檔編號B25J9/08GK101633167SQ20091016053
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月22日 優先權日2008年7月22日
發明者小山淳之介, 矢澤隆之 申請人:日本電產三協株式會社