CN101156239B

CN101156239B - 多关节机器人

Info

Publication number: CN101156239B
Application number: CN2006800114805A
Authority: CN
Inventors: 北原康行; 改野重幸
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: CN101156239A; JP4595053B2; JP2006289555A

Abstract

一种多关节机器人(1)，在盒子中装载/卸载工件(30)，其特征在于，包括：保持工件(30)的机械手部(7)；将机械手部(7)可旋转保持的机臂部(6)；将机臂部(6)的基端侧可旋转保持、且以机臂部(6)的基端侧的移动轨迹成为与装载/卸载工件(30)的方向大致正交方向的直线的形态进行动作的连杆机构(3)；以及使机臂部(6)的前端侧与连杆机构(3)的移动一致地在装载/卸载工件(30)的方向上以直线插补的形态移动的驱动装置。

Description

多关节机器人

技术领域

本发明涉及一种在盒子中装载/卸载工件时使用的多关节机器人，尤其涉及可通过直线插补来进行稳定动作的多关节机器人。

背景技术

在盒子中装载/卸载半导体晶片等大型工件时使用的是多关节机器人，多关节机器人使多个机臂可相互旋转连接，并通过传递旋转驱动源的旋转力来进行伸缩等动作。

例如有专利文献1所记载的SCARA(Selective Compliance AssemblyRobot Arm)型机器人。这种机器人通过第一机臂及第二机臂在水平面内转动来实现机臂体(第一机臂及第二机臂)的屈伸，并通过使可旋转地被保持在第二机臂前端的机械手部相对盒子前进/后退来进行工件的装载/卸载。

若采用专利文献1所记载的SCARA型机器人，则与使用圆柱坐标型机器人时不同，具有无需走行轴(使设有多个机臂的基座在水平方向上走行的导轨等)的设置空间的优点。

专利文献1：日本专利特开2003-170384号公报

专利文献2：日本专利特开平11-138474号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述现有的SCARA型机器人中，在利用直线插补来控制第一机臂和第二机臂时(即进行使机臂上的一点直线移动的控制时)，第二机臂的角速度可能会因两个机臂重叠而急剧变化，从而导致半导体晶片的搬运不稳定。更具体的情况用图9进行说明。

图9是用于说明在现有的SCARA型机器人中利用直线插补来控制第一机臂101和第二机臂102的情况的说明图。在图9(a)中，现有的SCARA型机器人100包括：基端部104设在基座(未图示)上的第一机臂101、与第一机臂101的前端部相连的第二机臂102、以及与第二机臂102的前端部相连的机械手部103。机械手部103支撑着工件(搬运对象物)200。

现考虑为使工件200在a方向(X-Y坐标系的X轴方向)上移动而利用直线插补来控制第一机臂101和第二机臂102的场合(即进行使第二机臂102的前端部X在a方向上直线移动的控制的场合)。若以基端部104为中心使第一机臂101顺时针转动并以第一机臂101的前端部为中心使第二机臂102逆时针转动，则工件200在a方向上直线移动。

在此，若第一机臂101的有效长度定为L1₀₁，第二机臂102的有效长度定为L1₀₂(参照图9(a))，则第一机臂101与第二机臂102构成的角度为0°时的姿势成为奇异点。此外，在进行经过该奇异点附近的直线插补时，即在图9(a)所示的L走行的是接近(L1₀₁-L1₀₂)值的轨迹时，第一机臂101及第二机臂102进行如图9(a)到图9(b)所示的旋转。此后，如图9(b)、图9(c)所示，第二机臂102以第一机臂101的前端部为中心以顺时针的角速度旋转。另一方面，第一机臂101以基端部104为中心从图9(a)到图9(c)始终顺时针旋转。

在图9中，为了稳定地搬运工件200，使工件200在a方向上的搬运速度一定(在图9(a)到图9(b)和图9(b)到图9(c)中使工件200在a方向上的搬运距离(第二机臂102的前端部X的移动距离)大致相同)。注意看第一机臂101的旋转角度，在图9(a)到图9(b)中为大致90°-θ₂(θ₁定为大致0°)，在图9(b)到图9(c)中为θ₂+θ₃。在这些旋转角度中，图9(a)到图9(b)的大致90°-θ₂明显要大。即，若要在第二机臂102的前端部X经过奇异点附近时使工件200的a方向的搬运速度一定，则必须将第一机臂的基端部104作为奇异点，使第一机臂101的角速度急剧(高速)变化。这可能会导致第一机臂101和第二机臂102振动，使工件200的搬运不稳定。

此外，为了使第一机臂101的角速度急剧(高速)变化，需要特别大的驱动力(转矩)，但实现其目的需要高价的马达，结果可能会导致制造成本的上升。

就这点而言，若采用专利文献2中公开的多关节机器人，则可在工件搬运中不产生奇异点。即，该多关节机器人在相对旋转工作台的旋转中心偏心的位置上形成第一转轴，将旋转工作台作为第一机臂部，将可旋转地被保持在第一转轴上的机臂作为第二机臂部，在第二机臂部的前端将第三机臂部可旋转保持，在第三机臂部的前端将机械手部可旋转保持，并对第一机臂部、第二机臂部、第三机臂部及机械手部分别进行旋转控制，从而不产生奇异点。但是，该“分别进行旋转控制”因控制参数数目多而变得控制复杂，为了编成其控制程序需要极大的劳力。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在不使用产生大驱动力的高价马达的情况下通过简单的控制就可稳定地进行工件搬运的多关节机器人。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决如上的技术问题，本发明提供如下技术方案。

(1)、一种多关节机器人，在盒子中装载/卸载工件，其特征在于，包括：保持工件的机械手部；将所述机械手部可旋转保持的机臂部；将所述机臂部的基端侧可旋转保持、且以所述机臂部的基端侧的移动轨迹成为与所述装载/卸载的方向大致正交方向的直线的形态进行动作的连杆机构；以及使所述机臂部与所述连杆机构的移动一致地在所述装载/卸载方向上以直线插补的形态移动的驱动装置。

采用本发明，由于在多关节机器人上设置有：保持工件的机械手部、将该机械手部可旋转保持的机臂部、将该机臂部的基端侧可旋转保持且以所述机臂部的基端侧的移动轨迹成为与盒子中装载/卸载工件的方向大致正交方向的直线的形态进行动作的连杆机构、以及使机臂部(或机臂部的前端侧)与连杆机构的移动一致地在盒子中装载/卸载工件的方向上以直线插补的形态移动的驱动装置(例如马达)，因此可稳定地搬运半导体晶片等工件。即，即使是使机臂部以直线插补的形态移动的场合，通过使机臂部的基端侧移动到最佳位置，也无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动(不产生奇异点)。因此，可防止机臂部和连杆机构产生振动，进而可稳定地搬运工件。

此外，由于无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动，因此可在不使用产生大驱动力的高价马达的情况下稳定地搬运工件。再者，在专利文献2所公开的多关节机器人中需要对第一机臂部、第二机臂部、第三机臂部及机械手部分别进行旋转控制，但若采用本发明，则只要对连杆机构、机臂部及机械手部分别进行旋转控制即可，因此可减少控制参数数目(其结果是可减少为了编成控制程序的劳力)，进而可通过简单的控制来稳定地搬运工件。

此外，在现有的SCARA型机器人100(参照图9)中，若要以一定的搬运速度来搬运工件200，则需要第一机臂101的急剧的速度变动(参照图9(b)到图9(c))，由于在第一机臂101以规定的角速度以上的速度旋转时SCARA型机器人100自身可能会发生故障，因此实施了防止第一机臂101超速的处理。但是，若采用本发明的多关节机器人，则还可省去这种特殊处理，因此可对削减制造成本做出巨大贡献。

(2)、如(1)所述的多关节机器人，其特征在于，在所述连杆机构中，位于所述多关节机器人基端侧的基座侧连杆部与位于所述机臂部侧的机臂部侧连杆部相连，所述基座侧连杆部与所述机臂部侧连杆部的长度大致相同，所述基座侧连杆部与所述机臂部侧连杆部的旋转角度比为1∶2。

采用本发明，由于所述连杆机构是通过将位于多关节机器人基端侧的基座侧连杆部与位于机臂部侧的机臂部侧连杆部连接而成，两者的长度大致相同(大致相等)，两者的旋转角度比为1∶2，因此可始终将机臂部的基端侧合适地限制在规定直线上，无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动，进而可稳定地搬运工件。

就这点而言，可通过在现有的圆柱坐标系机器人上设置使基座在水平方向上走行的走行轴来使上述连接点直线移动。但是，若设置走行轴，则不仅需要其设置空间，还需要设置可能会成为积尘部的导轨等零件，因此不适合在绝对无尘室中使用。另一方面，若采用本发明的多关节机器人，则无需设置可能会成为积尘部的导轨等零件，因此在绝对无尘室中也可适合使用。

(3)、如(1)所述的多关节机器人，其特征在于，在所述连杆机构中，位于所述多关节机器人基端侧的基座侧连杆部与位于所述机臂部侧的机臂部侧连杆部相连，所述基座侧连杆部的长度形成得比所述机臂部侧连杆部的长度大，且所述连杆机构的基座以其中心位置从所述机臂部的基端侧的移动轨迹偏离的状态进行配置。

采用本发明，在所述连杆机构中，位于机臂部侧的机臂部侧连杆部与长度大于该机臂部侧连杆部且位于多关节机器人基端侧的基座侧连杆部相连，连杆机构的基座以其中心位置从机臂部的基端侧的移动轨迹偏离的状态进行配置，因此可稳定地搬运工件。

即，即使是使机臂部以直线插补的形态移动的场合，通过使机臂部的基端侧移动到最佳位置，也无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动(不产生奇异点)。因此，可防止机臂部和连杆机构产生振动，进而可稳定地搬运工件。

此外，本发明可同时实现效率的提高和空间的节省，优点突出。详细说明的话，近年来，为了实现工件搬运的高效化，有时会在与盒子中装载/卸载工件的方向正交的方向上配置多个盒子。此时，也可简单地通过加长基座侧连杆部和机臂部侧连杆部等各部位的长度来应对。但是，若只是简单地加长各部位的长度，则各部位的旋转范围变大，结果会产生无效空间，从而无法满足近年来的节省空间的要求。尤其是多关节机器人常被设置在通常成本较高的绝对无尘室内，实际情况是想尽可能地缩短在盒子中装载/卸载工件的方向上的占用距离。因此，在本发明的多关节机器人中，通过使基座侧连杆部的长度大于机臂部侧连杆部的长度，可对应多个并排配置的各盒子来提高效率，并通过将连杆机构的基座以其中心位置从机臂部的基端侧的移动轨迹偏离的状态进行配置，可缩短在盒子中装载/卸载工件的方向上的占用距离，实现节省空间。

此外，通过使基座侧连杆部的长度大于机臂部侧连杆部的长度，例如可更加迅速地移动到多个并排配置的各盒子中的两端的盒子。再者，在多关节机器人中，为了稳定地搬运工件，要求越靠近前端重量越轻，就这点而言，在本发明的多关节机器人中，由于机臂部侧连杆部的长度小于基座侧连杆部的长度，因此有助于工件的稳定搬运。

此外，由于无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动，因此可在不使用产生大驱动力的高价马达的情况下稳定地搬运工件。再者，在专利文献2所公开的多关节机器人中需要对第一机臂部、第二机臂部、第三机臂部及机械手部分别进行旋转控制，但若采用本发明，则只要对连杆机构、机臂部及机械手部分别进行旋转控制即可，因此可减少轴数，可廉价地制作。由于控制参数数目也减少，因此可减少为了生成控制程序的劳力，进而可通过简单的控制稳定地搬运工件。

(4)、如(3)所述的多关节机器人，其特征在于，所述连杆机构的基座以其中心位置从所述机臂部的基端侧的移动轨迹向所述盒子侧、或向搬入搬出所述工件的目标位置侧偏离的状态进行配置。

采用本发明，由于所述连杆机构的基座以其中心位置从机臂部的基端侧的移动轨迹向所述盒子侧、或向搬入搬出所述工件的目标位置侧偏离的状态进行配置，因此可使在盒子或加工装置等的搬入搬出所述工件的目标位置侧装载/卸载工件的方向的占用距离缩短，同时可稳定地搬运工件。此外，可始终将机臂部的基端侧合适地限制在规定直线上，无需机臂部和连杆机构的急剧的速度变动，进而可稳定地搬运工件。

就这点而言，通过在现有的圆柱坐标系机器人上设置使基座在水平方向上走行的走行轴，可使上述连接点直线移动。但是，若设置走行轴，则不仅需要其设置空间，还需要设置可能会成为积尘部的导轨等零件，因此不适合在绝对无尘室中使用。另一方面，若采用本发明的多关节机器人，则无需可能会成为积尘部的导轨等零件，因此在绝对无尘室中也可适合使用。

发明效果

如上所述，采用本发明，可防止机臂部和连杆机构产生振动，进而可稳定地搬运工件。此外，可在不使用产生大驱动力的高价马达的情况下稳定地搬运工件。再者，由于无需进行防止机臂部和连杆机构超速的特殊处理，因此可对削减制造成本做出巨大贡献。

附图说明

图1是本发明实施形态的多关节机器人的纵剖视图。

图2是图1所示的多关节机器人的横剖视图。

图3是用于对本发明实施形态的多关节机器人的机械动作进行说明的说明图。

图4是用于对本发明实施形态的多关节机器人的另一机械动作进行说明的说明图。

图5是用于对本发明实施形态的多关节机器人的另一机械动作进行说明的说明图。

图6是本发明另一实施形态的多关节机器人的剖视图。

图7是用于对本发明另一实施形态的多关节机器人的机械动作进行说明的说明图。

图8是用于对本发明另一实施例的多关节机器人的连接点的直线性进行说明的说明图。

图9是用于说明在现有的SCARA型机器人中利用直线插补来控制第一机臂和第二机臂的情况的说明图。

(符号说明)

1、71多关节机器人

2、72基座

3、73连杆机构

4、74基座侧连杆部

5、75机臂部侧连杆部

6机臂部

7机械手部

8升降筒

具体实施方式

下面参照附图对用于实施本发明的最佳形态进行说明。

(实施形态1)

[机械结构]

图1是本发明实施形态的多关节机器人1的纵剖视图。图2是图1所示的多关节机器人1的横剖视图。具体而言，图2(a)是沿图1的A-A’线的剖视图，图2(b)是沿图1的B-B’线的剖视图。

在图1及图2中，多关节机器人1包括基座2、连杆机构3、机臂部6以及机械手部7。连杆机构3包括可相互旋转连接的相同长度的基座侧连杆部4和机臂部侧连杆部5。

基座2包括：升降马达20；利用升降马达20进行旋转、以上下方向为长度方向的导向轴21；以及被该导向轴21引导、沿上下方向升降的升降筒8。

基座侧连杆部4通过连接轴8b与升降筒8相连，被内置在升降筒8中的连杆机构马达8a可旋转地保持着。基座侧连杆部4在升降筒8的升降下可相对基座2升降。

在基座侧连杆部4中内置有基座侧滑轮4a、机臂部侧滑轮4b以及皮带4c。基座侧滑轮4a与机臂部侧滑轮4b的直径比为2∶1。机臂部侧滑轮4b与机臂部侧连杆5利用连接轴4d相连。因此，基座侧滑轮4a与机臂部侧滑轮4b的旋转角度比、即基座侧连杆部4与机臂部侧连杆部5的旋转角度比为1∶2，其结果是，连接机构3可将基座侧连杆部4的基座侧滑轮4a的中心点(固定点Y)和将机臂部侧连杆部5与机臂部6可旋转相连的连接轴5a的中心点(连接点Z)始终限制在规定直线上。

机臂部6通过连接轴5a与机臂部侧连杆部5的前端相连，被内置在机臂部侧连杆部5中的机臂部马达51可旋转地保持着。在图1中，为便于说明，将机臂部马达51内置在机臂部侧连杆部5中，但本发明并不限定于此，例如，可将机臂部马达51内置在机臂部6中，也可设置在其它地方。机械手部7由平行的两个上支撑框架7a和下支撑框架7b构成，上支撑框架7a及下支撑框架7b分别通过连接轴6c及连接轴6d与机臂部6的前端相连，分别被内置在机臂部6中的下支撑框架马达6a及上支撑框架马达6b可旋转地保持着。

驱动升降马达20、连杆机构马达8a、机臂部马达51、下支撑框架马达6a及上支撑框架马达6b的控制信号根据操作者输入的程序从计算机(未图示)适当地发送。

[机械动作]

图3是用于对本发明实施形态的多关节机器人1的机械动作进行说明的说明图。图3中对将工件(例如圆形的半导体晶片)30从图中下方的盒子中取出后载放到图中上方的盒子中的动作进行说明。

在图3(a)中，在机械手部7的上支撑框架7a的前端载放有工件30。由于机械手部7的下支撑框架7b在此并不使用，因此处于如图所示的折弯状态。

为了将工件30从图中下方的盒子中取出，机械手部7的上支撑框架7a在保持其朝向的同时朝y轴的正向直线移动。更具体说明的话，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心顺时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6a为中心逆时针旋转。此时，连接点Z的移动轨迹成为与卸载工件30的方向正交的方向(x轴方向)的直线。

此后，在机械手部7的上支撑框架7a朝图中的上方移动规定距离后，工件30的取出结束(图3(b))。接着，机臂部6与机械手部7的上支撑框架7a一体地以连接点Z为中心顺时针旋转规定角度，从而机械手部7的上支撑框架7a的朝向从向下逆转180°变为向上(图3(c))。在图3(b)及图3(c)中，下支撑框架7b与上支撑框架7a重叠，进行与上支撑框架7a相同的动作。

最后，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心顺时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心逆时针旋转，从而将工件30载放到图中上方的盒子中(图3(d))。在图3(d)中，与图3(a)一样，机械手部7的下支撑框架7b处于如图所示的折弯状态。

图4及图5是用于对本发明实施形态的多关节机器人1的另一机械动作进行说明的说明图。图4及图5中对利用多关节机器人1将工件(圆形的半导体晶片)30分别从图中左下及图中右下的盒子中取出后分别载放到图中左上及图中右上的盒子中的动作进行说明。

在图4(a)中，在多关节机器人1的机械手部7的上支撑框架7a的前端载放有工件30。下面与用图3(b)～图3(d)说明过的一样，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心顺时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心逆时针旋转，在工件30的取出结束后(图4(b))，机臂部6与机械手部7的上支撑框架7a一体地以连接点Z为中心逆时针旋转规定角度，机械手部7的上支撑框架7a的朝向从向下逆转180°变为向上(图4(c))。最后，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心顺时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心逆时针旋转，从而将工件30载放到图中左上的盒子中(图4(d))。

另一方面，在图5(a)中，在多关节机器人1的机械手部7的上支撑框架7a的前端载放有工件30。下面与用图3(b)～图3(d)说明过的一样，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心逆时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心顺时针旋转，在工件30的取出结束后(图5(b))，机臂部6与机械手部7的上支撑框架7a一体地以连接点Z为中心顺时针旋转规定角度，机械手部7的上支撑框架7a的朝向从向下逆转180°变为向上(图5(c))。最后，机臂部6利用机臂部马达51以连接点Z为中心逆时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心顺时针旋转，从而将工件30载放到图中右上的盒子中(图5(d))。

上面用图4及图5对多关节机器人1的另一机械动作进行了说明，通过使连接点Z在X线上移动，例如可将工件30从图中左下的盒子搬运到图中右上的盒子中。更具体而言，在多关节机器人1为图4(b)的形态时，使连接点Z朝X轴的正向直线移动、并使机臂部6以连接点Z为中心旋转、使机械手部7以连接轴6c为中心旋转即可。其结果是，图4(b)形态的多关节机器人1变为图5(c)的形态。这样，通过使多关节机器人1的形态按图4(a)→图4(b)→图5(c)→图5(d)的流程变形，可将工件30从图中左下的盒子搬运到图中右下的盒子中。

这样，根据图3～图5可知，即使是利用直线插补来控制机臂部6和连杆机构3(基座侧连杆部4和机臂部侧连杆部5)的场合，通过使机臂部6的连接点Z移动到最佳位置，也无需机臂部6和连杆机构3的急剧的速度变动(不产生奇异点)。即，在图4(a)到图4(b)的直线插补、图4(c)到图4(d)的直线插补、图5(a)到图5(d)的直线插补、图5(c)到图5(d)的直线插补、图3(a)到图3(b)的直线插补、图3(c)到图3(d)的直线插补中，不会产生现有的多关节机器人具有的奇异点。因此，可防止机臂部6和连杆机构3产生振动，进而可稳定地搬运工件30。

此外，根据图3～图5，通过对基座侧连杆部4、机臂部6、机械手部7分别进行旋转控制(换言之，通过不对连杆机构3中的机臂部侧连杆机构5进行旋转控制)，可用简单的控制稳定地搬运工件。

(实施形态2)

下面参照附图对本发明的另一实施形态进行说明。在本实施形态中，对与上述实施形态相同的构成标记相同的符号。

[机械结构]

图6是本发明另一实施形态的多关节机器人71的剖视图。具体而言，图6(a)是多关节机器人71的俯视剖视图，图6(b)是多关节机器人71的纵剖视图。

在图6(a)及图6(b)中，多关节机器人71包括基座2、连杆机构73、机臂部6以及机械手部7。连杆机构73包括可相互旋转连接的基座侧连杆部74和机臂部侧连杆部75。

基座2具有在升降马达(未图示)的旋转下沿上下方向升降的升降筒8。升降筒8在将图中的上下方向作为长度方向的导向轴(未图示)的引导下进行升降。

基座侧连杆部74通过连接轴8b与升降筒8相连，被内置在升降筒8中的连杆机构马达8a可旋转地保持着。基座侧连杆部74在升降筒8的升降下可相对基座2升降。

在基座侧连杆部74中内置有基座侧滑轮74a、机臂部侧滑轮74b以及皮带74c。机臂部侧滑轮74b与机臂部侧连杆部75利用连接轴74d相连。因此，通过适当调节基座侧滑轮74a与机臂部侧滑轮74b的旋转角度比、即基座侧连杆部74与机臂部侧连杆部75的旋转角度比，连杆机构73可将机臂部侧连杆部75与机臂部6可旋转相连的连接轴75a的中心点(连接点Z)的移动轨迹限制在规定直线上。

机臂部6通过连接轴75a与机臂部侧连杆部75的前端相连，被内置在机臂部侧连杆部75中的机臂部马达751可旋转地保持着。在图6中，为便于说明，将机臂部马达751内置在机臂部侧连杆部75中，但本发明并不限定于此，例如可将机臂部马达751内置在机臂部6中，也可设置在其它任何地方。

机械手部7由平行的两个上支撑框架7a和下支撑框架7b构成，上支撑框架7a及下支撑框架7b分别通过连接轴6c及连接轴6d与机臂部6的前端相连，分别被内置在机臂部6中的下支撑框架马达6a及上支撑框架马达6b可旋转地保持着。

驱动未图示的升降马达、连杆机构马达8a、机臂部马达751、下支撑框架马达6a及上支撑框架马达6b的控制信号根据操作者输入的程序从计算机(未图示)适当地发送。

[机械动作]

图7是用于对本发明另一实施形态的多关节机器人71的机械动作进行说明的说明图。图7中对将工件(例如圆形的半导体晶片)30从盒子40a中取出后载放到图中右方的隔开3P距离的盒子40d中的动作进行说明。图7中表示的是将工件30从盒子40a中取出的情况(图中左侧的多关节机器人71)和将工件30载放到盒子40d中前的情况(图中右侧的多关节机器人71’)。在此，盒子40a～40d为搬入搬出工件30的目标位置，只要能定义这种搬入搬出位置，除了盒子外，也可以是加工装置等。

在图7中，基座侧连杆部74的长度定为L1，机臂部侧连杆部75的长度定为L2，机臂部6的长度定为L3，四个盒子40a～40d的间隔分别定为P。基座侧连杆部74的机臂侧(参照图6)的半径定为R₁。此外，在多关节机器人71中，作为可相对盒子40a～40d进行装载/卸载的区域，最大是将大致2×(L1+L2)作为实用区域。

图7中，在图中左侧的多关节机器人71的上支撑框架7a的前端载放有工件30。由于机械手部7的下支撑框架7b在此并不使用，因此处于图示的折弯状态。

为了将工件30从盒子40a中取出，机械手部7的上支撑框架7a在保持其朝向的同时朝y轴的正向直线移动。更具体说明的话，机臂部6利用机臂部马达751(参照图6)以连接点Z为中心右转(顺时针旋转)，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心左转(逆时针旋转)。此时，连接点Z的移动轨迹成为与卸载工件30的方向正交的方向(x轴的正向)的直线。在机械手部7的上支撑框架7a朝y轴的正向移动规定距离后，工件30从盒子40a中取出结束。

下面考虑将该工件30装载到盒子40d中。首先使连接点Z朝x轴的正向直线移动。此时，使机臂部6以连接点Z为中心旋转，使机械手部7以连接轴6c为中心旋转，同时使连接点Z直线移动。其结果是，可将上支撑框架7a移动至盒子40d跟前(参照图中右侧的多关节机器人71’)。在图中右侧的多关节机器人71’中，下支撑框架7b与上支撑框架7a重叠。

此后，在机臂部6中，机臂部6利用机臂部马达751以连接点Z为中心顺时针旋转，机械手部7的上支撑框架7a利用上支撑框架马达6b以连接轴6c为中心逆时针旋转，从而使机械手部7的上支撑框架7a进入盒子40d内。此时，连接点Z的移动轨迹成为与装载工件30的方向正交的方向(x轴的负向)的直线。在机械手部7的上支撑框架7a朝y轴的负向移动了规定距离后，工件30被载放到盒子40d中。

这样，根据图7可知，即使是利用直线插补来控制机臂部6和连杆机构73(基座侧连杆部74和机臂部侧连杆部75)的场合，通过使机臂部6的连接点Z移动到最佳位置，也无需机臂部6和连杆机构73的急剧的速度变动(不产生奇异点)。在将工件30从盒子40a中取出时的直线插补、将工件30载放到盒子40d中时的直线插补中，不会产生现有的多关节机器人具有的奇异点。因此，可防止机臂部6和连杆机构73产生振动，进而可稳定地搬运工件30。

如图7所示，使基座侧连杆部74的长度L1大于机臂部侧连杆部75的长度L2，并将连杆机构73的基座2配置成如下状态：其中心位置从机臂部的基端侧(连接点Z)的移动轨迹向将(载放在盒子40a～40d中的)工件30侧工件、即盒子40a～40d或加工装置等的工件30搬入搬出的目标位置侧偏离了A距离。因此，例如在本实施形态中，可通过使多关节机器人71对应四个并排的四连盒来实现效率的提高，并可通过缩短在盒子40a～40d中装载/卸载工件30的方向(y轴方向)的占用距离来实现节省空间。连杆机构73的基座2的中心位置向盒子或加工装置等的工件30搬入搬出的目标位置侧偏离的距离A可通过配置多关节机器人71的工序而设定在使空间变得最佳的位置。例如，在图7中，在与盒子40a～40d对置的图中的上侧排列配置有加工装置或其它盒子的场合，也可将A朝着箭头Y的方向偏离。即，在盒子40a～40d及上侧的加工装置或其它盒子之间搬运工件30的场合，连杆机构73的基座72的中心位置无论向图中的上方还是下方偏离均可获得同样的节省空间效果。此外，根据需要，A也可以为零。

由于L1＞L2，因此可从盒子40a迅速地移动至盒子40d，可提高时间效率，且机臂部侧连杆部75的重量小于基座侧连杆部74，因此可防止振动，可实现工件搬运的稳定化。

根据图7，通过对基座侧连杆部74、机臂部6、机械手部7分别进行旋转控制(换言之，通过不对连杆机构73中的机臂部侧连杆机构75进行旋转控制)，可用简单的控制稳定地搬运工件。在本实施形态中表示的是四个并排的四连盒，但并不限定于此，可以是四个以上，也可以是三个以下。

[实施例]

图8是用于对本发明另一实施例的多关节机器人71的连接点Z的直线性进行说明的说明图。具体而言，图8(a)是多关节机器人71的俯视图，图8(b)表示的是使连接点Z向x轴正向移动后的y轴方向的误差。

在图8(a)中，所述实用区域2×(L1+L2)为大致±670mm。因此，若该实用区域内的误差足够小，多关节机器人71就可实用。

根据图8(b)，在X坐标为100mm以下的场合几乎不产生误差，但在X坐标大于100mm时会产生一定误差。但是，在实用区域大致-670～670mm时，该误差最大为大致3mm左右，这从实用观点出发可以忽略。因此，可以说多关节机器人71具有实用性。此外，上述大致-670～670mm为一例，可根据实用的盒子配置和在盒子中装载/卸载工件的方向的空间进行变更。

工业上的可利用性

本发明的多关节机器人作为可在不使用产生大驱动力的高价马达的情况下通过简单的控制来稳定地搬运半导体晶片等工件的机器人是有用的。

此外，本发明的多关节机器人作为可稳定地搬运半导体晶片等工件并可实现设置场所的节省空间的机器人是有用的。

Claims

1.一种多关节机器人，在盒子中装载/卸载工件，其特征在于，包括：

保持工件的机械手部；

将所述机械手部可旋转保持的机臂部；

将所述机臂部的基端侧可旋转保持、且以所述机臂部的基端侧的移动轨迹成为与装载/卸载工件的方向正交方向的直线的形态进行动作的连杆机构；以及

使所述机臂部的前端侧与所述连杆机构的移动一致地在装载/卸载工件的方向上以直线插补的形态移动的驱动装置。

2.如权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，

在所述连杆机构中，位于所述多关节机器人基端侧的基座侧连杆部与位于所述机臂部侧的机臂部侧连杆部相连，

所述基座侧连杆部与所述机臂部侧连杆部的长度相同，

所述基座侧连杆部与所述机臂部侧连杆部的旋转角度比为1∶2。

3.如权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，

所述基座侧连杆部的长度形成得比所述机臂部侧连杆部的长度大，且所述连杆机构的基座以其中心位置从所述机臂部的基端侧的移动轨迹偏离的状态进行配置。

4.如权利要求3所述的多关节机器人，其特征在于，所述连杆机构的基座以其中心位置从所述机臂部的基端侧的移动轨迹向所述盒子侧、或向搬入搬出所述工件的目标位置侧偏离的状态进行配置。