專利名稱：機器人搬運裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過安裝在機器人手腕上的機器人用機械手搬運工件的機器人搬運裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，用設(shè)置在機器人手腕上的機器人用機械手，搬運及定位工件。存在各種樣式的機器人用機械手，在不能插入機器人手腕的狹窄場所搬出、搬入工件的場合，或者從機器人到工件的距離很長，由此在機器人的手臂行程不足的場合等，使用具有在前端設(shè)置了把持部件的細(xì)長狀的機械手主體的機器人用機械手。
圖5是表示特開2001-30190號公報及特開2002-307342號公報上公開的現(xiàn)有技術(shù)的手臂式機器人的立體圖。如圖5所示，在機器人手臂120的前端安裝有手腕200。該手腕通過連接部320連接在機器人用機械手300上。如圖所示，機器人用機械手300的機械手主體310是配置在水平面上的細(xì)長狀的平坦構(gòu)件。并且，在機器人用機械手300的前端設(shè)置有把持部件350，該把持部件350具備多個吸附盤360。
另外，圖6是簡化表示機械手主體310的概要側(cè)視圖。如圖6所示，手腕200的軸部240如箭頭A所示能繞手臂120軸線旋轉(zhuǎn)。而且，手腕200包括能繞垂直于軸部240的軸線如箭頭B所示地旋轉(zhuǎn)的軸部250和能繞垂直于軸部250的軸線如箭頭C所示地旋轉(zhuǎn)的軸部260。因而，手腕200的軸部260相對于機械手主體310的長度方向垂直地連接。通過這些軸部240、250、260的以箭頭A、B、C所示的各個旋轉(zhuǎn)動作及使這些旋轉(zhuǎn)動作恰當(dāng)?shù)亟M合，使機器人用機械手300動作。因為機器人用機械手300的機械手主體310是細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，所以機器人用機械手300能很容易地進(jìn)入手腕200不能進(jìn)入的狹窄場所，例如沖壓機內(nèi)部等，另外機械手主體310的長度部分還能彌補手臂120的行程不足。如特開2001-30190號公報及特開2002-307342號公報公開的所示，機械手主體310由多個連桿構(gòu)成的場合也同樣。
機器人能搬運的工件由機器人的手腕可搬重量、手腕200的許用慣矩、許用慣量等限制。因此，應(yīng)該搬運的工件400(希望參照圖6)的重量在機器人的手腕可搬重量以內(nèi)的同時，機器人用機械手300的慣矩必需在機器人的手腕許用慣矩以內(nèi)。并且，在機器人用機械手300的慣矩超過許用慣矩的場合，機器人用機械手300不能旋轉(zhuǎn)，從而不能搬運工件400。
在參照圖5及圖6說明現(xiàn)有技術(shù)的機器人的場合中，在連接部320附近設(shè)定相互垂直相交的軸線X1、Y1、Z1。由圖5可知，軸線X1包含在水平面內(nèi)且平行于機械手主體310的長度方向，軸線Y1是垂直于位于同一水平面內(nèi)軸線X1的軸線，而且軸線Z1垂直于這兩條軸線X1、Y1。并且，若把這些軸線X1、Y1、Z1的轉(zhuǎn)動慣矩分別設(shè)為IX1、IY1、IZ1，則因為機器人用機械手300的機械手主體310是配置在水平面內(nèi)的細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，這些慣矩IX1、IY1、IZ1就有IZ1＞IY1＞IX1的關(guān)系成立。
即軸線Z1的轉(zhuǎn)動慣矩IZ1最大。由圖5及圖6可知，因為軸部260相對于機械手主體310垂直地連接，所以該慣矩IZ1只在由軸部260使機器人用機械手300(及工件400)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生。換言之，伴隨最大慣矩IZ1的旋轉(zhuǎn)動作只由軸部260進(jìn)行。再有，其它慣矩IX1、IY1在由軸部240、250兩者或由軸部250單獨使機器人用機械手300(及工件400)旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生。
這樣，因為慣矩IZ1比其它的慣矩IX1、IY1大，所以在通過軸部260使機器人用機械手300旋轉(zhuǎn)時，慣矩IZ1超過許用慣矩的情形多。因而，機器人用機械手300不能旋轉(zhuǎn)，所以易出現(xiàn)不能搬運工件400的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這種情況而進(jìn)行，目的在于提供一種超過許用慣矩的限制使機器人用機械手旋轉(zhuǎn)的機器人搬運裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)第一方案所述的方式，提供一種機器人搬運裝置，由機器人用機械手搬運工件，具備在機器人手臂的前端上，繞該手臂長度方向的第一軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第一手腕單元；在該第一手腕單元上，繞大致垂直于上述第一軸線的第二軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第二手腕單元；在該第二手腕單元上，繞大致垂直于上述第二軸線的第三軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第三手腕單元；以及連接該第三手腕單元和上述機器人用機械手的機械手主體的連接部件，配置上述機械手主體，使得上述機械手主體對鉛垂軸線的慣矩比上述機械手主體對相互垂直的二個水平軸線的各個慣矩大，上述連接部件連接上述第三手腕單元和上述機械手主體，使得上述第三手腕單元的上述第三軸線和上述機械手主體配置在水平面上，在上述第三手腕單元的上述第三軸線配置在水平面上的狀態(tài)下，繞上述鉛垂軸線變更上述機械手主體的姿勢。
即在第一方案的方式中，在第三手腕單元的第三軸線位于水平方向的狀態(tài)，繞鉛垂軸線變更機械手主體的姿勢時，機器人用機械手(及工件)的負(fù)荷用第一手腕單元及第二手腕單元兩者結(jié)合支持。因而，對鉛垂軸線的慣矩與只由第三手腕單元(軸部260)支持的現(xiàn)有技術(shù)不同由第一單元及第二單元兩者分散。因而，即使是比較重的工件，也可以超過由于現(xiàn)有技術(shù)的許用慣矩的限制，使機器人用機械手旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)第二方案的方式，提供一種機器人搬運裝置，由機器人用機械手搬運工件，具備在手臂的前端上，繞該手臂長度方向的第一軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第一手腕單元；在該第一手腕單元上，繞大致垂直于上述第一軸線的第二軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第二手腕單元；在該第二手腕單元上，繞大致垂直于上述第二軸線的第三軸線可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第三手腕單元；以及連接該第三手腕單元和上述機器人用機械手的機械手主體的連接部件，配置上述機械手主體，使得上述機械手主體對垂直于配置該機械手主體的第一面的軸線的慣矩比對包含在上述第一面內(nèi)的相互垂直的二個軸線的各個慣矩大，上述連接部件連接上述第三手腕單元和上述機械手主體，使得包含上述第三手腕單元的上述第三軸線的第二面和上述第一面相互平行，在上述第三手腕單元的上述第三軸線包含在上述第二面內(nèi)的狀態(tài)下，繞垂直于上述第一面的上述軸線變更上述機械手主體的姿勢。
即在第二方案的方式中，在第三手腕單元的第三軸線在位于第二面的狀態(tài)下，繞垂直于第一面的軸線變更機械手主體的姿勢時，機器人用機械手(及工件)的負(fù)荷由第一手腕單元及第二手腕單元兩者結(jié)合支持。因而，對該軸線的慣矩與只用第三手腕單元(軸部260)支持的現(xiàn)有技術(shù)不同由第一手腕單元及第二手腕單元兩者分散。因而，即使是比較重的工件，也可以超過由于技術(shù)的許用慣矩的限制，使機器人用機械手旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)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礎(chǔ)上，上述連接部件為L字形狀的支撐架。
即在第三方案的方式中，在L字形狀支撐架的一面支持第三手腕單元的同時，在垂直于上述一面的另一面支持機械手主體。因而，能通過比較簡易構(gòu)成的連接部件把第三手腕單元的第三軸線和上述機械手主體配置在水平面內(nèi)，或使第二面和第一面相互平行。
根據(jù)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礎(chǔ)上，上述機器人用機械手的上述機械手主體是細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，將第一沖壓機械處理過的板狀工件在維持大概水平的狀態(tài)下取出，并搬運到第二沖壓機械上。
即在第四方案的方式中，能使機器人用機械手主體很容易地進(jìn)出開放狀態(tài)的沖壓機械的比較狹窄的空間，能把工件從第一沖壓機械迅速地搬運到第二沖壓機械。
根據(jù)各方式，能取得超過許用慣矩的限制使機器人用機械手旋轉(zhuǎn)的相同效果。
而且，根據(jù)第三方案的方式，能取得連接部件能比較簡易的效果。
而且，根據(jù)第四方案的方式，能取得能把工件迅速地從第一沖壓機械搬運到第二沖壓機械的效果。


從附圖所示的本發(fā)明的典型的實施樣式的詳細(xì)說明，可以進(jìn)一步明確本發(fā)明的這些目的、特征及優(yōu)點和其它的目的、特征及優(yōu)點。
圖1是具備基于本發(fā)明的機器人搬運裝置的機器人的立體圖。
圖2是放大表示機器人手腕周圍的放大側(cè)視圖。
圖3是簡略表示機械手主體的模式圖。
圖4是表示基于本發(fā)明的機器人的應(yīng)用例的立體圖。
圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)的手臂式機械人的立體圖。
圖6是簡略表示的現(xiàn)有技術(shù)的機械手主體的略側(cè)視圖。
符號說明10機器人，11手臂，12手臂，12a前端，20手腕，24軸部，25軸部，26軸部，30機器人用機械手，31機械手主體，31a前端，33連接部，34框架，35把持構(gòu)件，36吸附盤，39平衡錘，40工件，49、50沖壓機，60連接構(gòu)件，61一面，62另一面，IX0、IY0、IZ0慣矩，J1～J6軸線具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中同一構(gòu)件標(biāo)以同一參照符號。為了容易理解，這些附圖適當(dāng)?shù)刈兏壤?br> 圖1是具備基于本發(fā)明的機器人搬運裝置的機器人的立體圖。圖1所示的垂直多關(guān)節(jié)型機器人10中，繞軸線J1可以旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體B1設(shè)置在基座B0上。旋轉(zhuǎn)體B1連接在繞軸線J2可以旋轉(zhuǎn)的手臂11上，該手臂11連接在繞軸線J3可以旋轉(zhuǎn)的手臂12上。如圖所示，在手臂12的前端12a上，設(shè)置有機器人10的手腕20。
圖2是放大表示機器人手腕周圍的放大側(cè)視圖。該手腕20能以三自由度動作而形成。如圖2所示，手腕20的軸部24與手臂12同心繞軸線J4旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在手臂12的前端12a上。而且，手腕20具有繞垂直于軸部24的軸線J5旋轉(zhuǎn)的軸部25和繞垂直于該軸部25的軸線J6旋轉(zhuǎn)的軸部26。因而，本發(fā)明的機器人10是繞軸線J1～J6動作的六軸構(gòu)成的垂直多關(guān)節(jié)型機器人。機器人10是通過無圖示的機器人控制裝置繞軸線J1～J6動作的裝置。
而且，如圖1及圖2所示，軸部26的前端通過連接構(gòu)件60連接在機器人用機械手30的機械手主體31上。特別是由圖2可知，連接構(gòu)件60是大致L字形狀支撐架，具備相互垂直的兩個面61、62。在圖示的實施方式中，連接構(gòu)件60的一面61連接在軸部26的前端，連接構(gòu)件60的另一面62通過螺釘?shù)冗B接在機械手主體31上。如后所述，因為機器人用機械手30的機械手主體31是細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，所以若通過連接構(gòu)件60連接軸部26和機械手主體31，軸部26就大體地平行于機械手主體31的長度方向。因而，在機械手主體31配置在水平面時，手腕20的軸部26就配置在相對于該水平面平行的另一水平面上。再有，連接構(gòu)件60未必是L字形狀支撐架，也可以是能把軸部26相對于機械手主體31的長度方向平行地支持的其它的構(gòu)件。
在圖示的實施方式中，機器人用機械手30的機械手主體31是配置在水平面的細(xì)長狀的平坦構(gòu)件。把持構(gòu)件35通過連接部33設(shè)置在機械手主體31的前端31a上。把持構(gòu)件35包括連接在連接部33上的框架34，在框架34的邊緣部的多個規(guī)定位置上各自設(shè)置有吸附盤36。這些吸附盤36在圖2中能吸著以假想線表示的工件40。再有，該工件40在機器人10的手腕20可搬重量以內(nèi)。另外，在機械手主體31的基端設(shè)置有平衡錘39，由此在機器人用機械手30旋轉(zhuǎn)時平衡錘39平衡把持構(gòu)件35(及工件40)。
圖3是簡略表示機械手主體31的模式圖，為了容易理解在圖3中省略把持構(gòu)件35、工件40及平衡錘39等。如前所述，機器人用機械手30的機械手主體31是配置在水平面的細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，在圖3中機械手主體31作為長方體描述。并且，在連接構(gòu)件60(在圖3中沒表示)附近相互垂直相交的軸線X0、Y0、Z0如圖所示地設(shè)定。軸線X0包含在水平面內(nèi)并相對于機械手主體31的長度方向平行，軸線Y0是位于同一水平面的垂直于軸線X0的軸線，而且軸線Z0垂直于軸線X0、Y0。
另外，把機械手主體31的Z0方向的邊設(shè)為邊a、Y0方向的邊設(shè)為邊b及X0方向的邊設(shè)為邊c(a＜b《c＝。這里，對這些軸線X0、Y0、Z0的各自的慣矩IX0、IY0、IZ0分別用以下的公式(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是對應(yīng)機械手主體31及把持構(gòu)件35(和工件40)的重量確定的常數(shù)。并且，機械手主體31的各邊a、b、c存在a＜b《c的關(guān)系。因而，上述公式(1)～公式(3)表示的慣矩IX0、IY0、IZ0存在IX0《IY0＜IZ0的關(guān)系，繞軸線Z1的慣矩IZ1最大。
然而，參照圖5及圖6說明的現(xiàn)有技術(shù)的機器人的機械手主體310在位于水平面內(nèi)時因為軸部260成為鉛垂方向，所以伴隨最大慣矩IZ1(對應(yīng)IZ0)的旋轉(zhuǎn)動作只由軸部260進(jìn)行。其結(jié)果，在該慣矩IZ1超過許用慣矩的場合，產(chǎn)生機器人用機械手300不能繞Z1軸旋轉(zhuǎn)的情況。
對此，在基于本發(fā)明的機器人10中，因為通過大致L字形狀的連接構(gòu)件60連接軸部26和機械手主體31，所以在機器人用機械手30的機械手主體31位于水平面內(nèi)時，軸部26也大概地朝向水平方向。因此，由圖1及圖2可知，伴有慣矩IZ0的繞Z0旋轉(zhuǎn)的機器人用機械手30的旋轉(zhuǎn)動作由軸部24及軸部25兩者結(jié)合進(jìn)行。因而，在本發(fā)明中，機器人用機械手30(及工件40)的負(fù)荷及慣矩成為由這些軸部24、25分散的狀態(tài)。即，在機器人用機械手30旋轉(zhuǎn)時，由于軸部24及軸部25是結(jié)合地支持機器人用機械手30(及工件40)的構(gòu)成，即使超過現(xiàn)有技術(shù)的場合的許用慣矩的限制、伴有比較重的工件40的場合，也能使機器人用機械手30旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果為可以搬運比較重的工件40。
再有，在基于本發(fā)明的機器人10中，繞軸線X0旋轉(zhuǎn)的機器人用機械手30的旋轉(zhuǎn)動作只由軸部26進(jìn)行，繞軸線Y0旋轉(zhuǎn)的機器人用機械手30的旋轉(zhuǎn)動作只由軸部25進(jìn)行或由軸部24和軸部25結(jié)合進(jìn)行。因為對這些軸線X0、Y0的慣矩IX0、IY0比對軸線Z0的慣矩IZ0小，所以在不能繞軸線Z0旋轉(zhuǎn)前，不會不能繞軸線X0、Y0旋轉(zhuǎn)。
而且，在參照

的實施方式中，機器人用機械手30的機械手主體31是配置在水平面上的細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，但即使是使用慣矩IZ0比慣矩IX0、IY0大的其它的形狀的機械手主體31的場合，也能適用本發(fā)明。
圖4是表示基于本發(fā)明的機器人的應(yīng)用例的立體圖。在圖4中，表示具備上模41和下模42的沖壓機械49。沖壓機械49的上模41沿四個支柱45滑動，由此沖壓機械49是開放的。另外，與沖壓機械49相同，具備沿支柱55滑動的上模51和下模52的沖壓機械59配置在沖壓機械49的旁邊。如圖4所示，基于本發(fā)明的機器人10配置在沖壓機械49和沖壓機械59之間。
因為機器人10的機器人用機械手30的機械手主體31是細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，所以機器人用機械手30很容易在上模41和下模42之間的比較狹窄的空間或從該空間進(jìn)退，另外只機械手主體31的長度部分還可以彌補手臂12的行程不足。接著，上模41和下模42之間的板狀工件40通過吸附盤36(希望參照圖1等)吸附從沖壓機械49取出。其后，該板狀工件40向下一工序的沖壓機械59迅速搬運，配置在沖壓機械59的上模51和下模52之間。
在機器人10這樣使用的場合，即使在從上模41和下模42之間取出的板狀工件40比較重的場合，因為能超越現(xiàn)有技術(shù)的場合的許用慣矩搬運板狀工件，所以是特別有利的。
采用典型的實施方式說明了本發(fā)明，但可以理解只要不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠進(jìn)行上述的變更及各種其它的變更、省略、追加。
權(quán)利要求
1.一種機器人搬運裝置(10)，由機器人用機械手(30)搬運工件(40)，具備在機器人手臂(12)的前端(12a)上，繞該手臂長度方向的第一軸線(J4)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第一手腕單元(24)；在該第一手腕單元(24)上，繞大致垂直于上述第一軸線(J4)的第二軸線(J5)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第二手腕單元(25)；在該第二手腕單元(25)上，繞大致垂直于上述第二軸線(J5)的第三軸線(J6)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第三手腕單元(26)；以及連接該第三手腕單元(26)和上述機器人用機械手(30)的機械手主體(31)的連接部件(60)，其特征在于，配置上述機械手主體(31)，使得上述機械手主體(31)對鉛垂軸線的慣矩比上述機械手主體(31)對相互垂直的二個水平軸線的各個慣矩大，上述連接部件(60)連接上述第三手腕單元(26)和上述機械手主體(31)，使得上述第三手腕單元(26)的上述第三軸線(J6)和上述機械手主體(31)配置在水平面上，在上述第三手腕單元(26)的上述第三軸線(J6)配置在水平面上的狀態(tài)下，繞上述鉛垂軸線變更上述機械手主體(31)的姿勢。
2.一種機器人搬運裝置(10)，由機器人用機械手(30)搬運工件(40)，具備在手臂(12)的前端(12a)上，繞該手臂長度方向的第一軸線(J4)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第一手腕單元(24)；在該第一手腕單元(24)上，繞大致垂直于上述第一軸線(J4)的第二軸線(J5)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第二手腕單元(25)；在該第二手腕單元(25)上，繞大致垂直于上述第二軸線(J5)的第三軸線(J6)可以旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的第三手腕單元(26)；以及連接該第三手腕單元(26)和上述機器人用機械手(30)的機械手主體(31)的連接部件(60)，其特征在于，配置上述機械手主體(31)，使得上述機械手主體(31)對垂直于配置該機械手主體(31)的第一面的軸線的慣矩比對包含在上述第一面內(nèi)的相互垂直的二個軸線的各個慣矩大，上述連接部件(60)連接上述第三手腕單元(26)和上述機械手主體(31)，使得包含上述第三手腕單元(26)的上述第三軸線(J6)的第二面和上述第一面相互平行，在上述第三手腕單元(26)的上述第三軸線(J6)包含在上述第二面內(nèi)的狀態(tài)下，繞垂直于上述第一面的上述軸線變更上述機械手主體(31)的姿勢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機器人搬運裝置，其特征在于，上述連接部件(60)為L字形狀的支撐架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的機器人搬運裝置，其特征在于，上述機器人用機械手(30)的上述機械手主體(31)是細(xì)長狀的平坦構(gòu)件，將在第一沖壓機械(49)處理過的板狀工件(40)在維持大致水平的狀態(tài)下取出，并搬運到第二沖壓機械(59)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用機器人用機械手搬運工件的機器人搬運裝置，具備機器人手臂前端的第一手腕單元、與第一手腕單元垂直的第二手腕單元、與第二手腕單元垂直的第三手腕單元和連接第三手腕單元和機器人用機械手的機械手主體的連接部件，機械手主體配置成使機械手主體對鉛垂軸線的慣矩比機械手主體對相互垂直的二個水平軸線的慣矩的各個大，連接部件連接第三手腕單元和機械手主體，使得第三手腕單元的第三軸線和機械手主體配置在水平面內(nèi)，在第三手腕單元的第三軸線配置在水平面內(nèi)的狀態(tài)下，機械手主體的姿勢繞鉛垂軸線變更。由此，能超越許用慣矩的限制使機器人用機械手旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B25J17/02GK1836851SQ20061005803
公開日2006年9月27日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者針木和夫, 小田勝, 落石好紀(jì), 上田哲士 申請人:發(fā)那科株式會社