TW202218831A - 水平多關節機器人 - Google Patents

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耿星
山口陽平
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Abstract

一種機器人(10)，包含固定部(20)、第一臂(21)、第二臂(22)與作業軸部(25)。第二臂(22)比第一臂(21)更長。可從第二臂(22)朝向固定部(20)突出之作業軸部(25)的突出長度比第一臂(21)與第二臂(22)之間的距離更長。

Description

水平多關節機器人
本發明是有關於一種水平多關節機器人。
也稱為選擇順應性裝配機械手臂機器人(SCARA robot)之水平多關節機器人已在工廠等廣泛地被利用。水平多關節機器人通常包含有：第一臂，可旋動地安裝於固定部；第二臂，可旋動地安裝於第一臂；及作業軸部，設置於第二臂。
在水平多關節機器人中會使第一臂以及第二臂在水平面內動作來使作業軸部移動至所期望的位置，並使作業軸部在該位置升降/旋轉，而進行各種作業。
在例如專利文獻1以及專利文獻2中揭示有一種懸吊式的水平多關節機器人。此外，在專利文獻3中揭示有一種落地式的水平多關節機器人。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特許第5208323號說明書 專利文獻2：日本特開2005-193347號公報 專利文獻3：日本特許第4873946號說明書
發明概要 發明欲解決之課題
在如專利文獻1以及專利文獻2所揭示之懸吊式的水平多關節機器人中，第一臂與第二臂的長度為大致相同。為了防止作業軸部干涉到第一臂之情形，必須將作業軸部的一端維持在比第一臂的下表面更下方。其結果，作業軸部的垂直方向的行程(stroke)會受到限制，又，將作業軸部本身做得較長之構成會被限制。
在如專利文獻3所揭示之落地式的水平多關節機器人中，會無法使作業軸部移動至第一臂與固定部之間的旋動軸線，其結果，會產生死區(dead zone)。
因此，不會產生死區且可以將作業軸部本身確保得較長之水平多關節機器人仍備受期望。 用以解決課題之手段
根據本揭示的第1態樣，可提供一種水平多關節機器人，其為從架台或天花板懸吊之水平多關節機器人，並具備：固定部；第一臂，以圍繞第一旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述固定部；第二臂，在比前述固定部更遠處之側，以圍繞相對於前述第一旋動軸線平行之第二旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述第一臂；及作業軸部，以圍繞相對於前述第二旋動軸線平行之第三旋動軸線並可旋轉且可升降的方式安裝於前述第二臂， 前述第一旋動軸線與前述第二旋動軸線之間的第一距離設成比前述第二旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第二距離更短，可從前述第二臂朝向前述固定部突出之前述作業軸部的突出長度設成比前述第二旋動軸線中的前述第一臂與前述第二臂之間的第三距離更長。 發明效果
在第1態樣中，由於第一距離比第二距離更短，因此作業軸部可以超過第一臂的下表面的高度朝向固定部突出。從而，可以將作業軸部本身確保得較長，且可以讓作業軸部的行程變長。
本發明之目的、特徵及優點，藉由和附加圖式相關連之以下的實施形態的說明將變得更加清楚。
用以實施發明之形態
以下，參照附加圖式來說明本發明的實施形態。在所有的圖式中，對於相對應之構成要素會附上共通的參照符號。 圖1A是第一實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。圖1A所示的機器人10為水平多關節機器人，且已懸吊於廠房R的天花板C。機器人10主要包含有：應固定於天花板C之固定部20、可旋動地安裝於固定部20之第一臂21、可旋動地安裝於第一臂21之第二臂22、及設置於第二臂22之作業軸部25。
具體而言，是第一臂21的近位端以圍繞第一旋動軸線A1並可旋動的方式支撐於固定部20。此外，第一臂21的遠位端以圍繞相對於第一旋動軸線A1平行之第二旋動軸線A2並可旋動的方式支撐於第二臂22之近位端。從而，在機器人10為懸吊的情況下，第二臂22會位於第一臂21的下方。從而，第一臂21的旋動面與第二臂22的旋動面會成為在上下方向上錯開，而不會有相互干涉之情形。
此外，作業軸部25是安裝於第二臂22的遠位端。作業軸部25是以圍繞相對於第二旋動軸線A2平行之第三旋動軸線A3並可旋轉且可升降的方式被安裝。在機器人10已被懸吊的情況下，應安裝於作業軸部25的遠位端之端接器(end effector)(容後敘述)，會在第二臂22的下方進行預定的作業。
用於驅動第一臂21之第一馬達以及第一減速機是配置在固定部20內。同樣地，用於驅動第二臂22之第二馬達及第二減速機是配置在第一臂21的預定場所。此外，使作業軸部25升降以及旋轉之第三馬達是配置在第二臂22的預定場所。
再者，這些第一馬達~第三馬達以及第一減速機、第二減速機亦可設置在機器人10的其他場所。例如，亦可將第二馬達及/或第二減速機配置在設置於第一臂21與第二臂22之間的結合部23(容後敘述)內。由於機器人10的基本的構成是習知的，因此省略詳細的說明。
如圖1A所示，第一旋動軸線A1與第二旋動軸線A2之間的第二距離L1，比第二旋動軸線A2與第三旋動軸線A3之間的第一距離L2更短。換言之，第二臂22比第一臂21更長。
此外，作業軸部25的近位端從第二臂22的上表面朝向固定部21突出。並且，作業軸部25的突出長度比第二旋動軸線A2中的第一臂21與第二臂22之間的第三距離L3更長。
在圖1A中是將機器人10的第一臂21與第二臂22配置成互相朝相反方向延伸。即使在那樣的情況下，由於第二臂22比第一臂21更長，因此從第二臂22朝向固定部20突出之作業軸部25的突出部分不會干涉到第一臂21。換言之，在本實施形態中，可以採用突出部分的突出長度比第三距離L3更長之作業軸部25。如此，因為可採用較長的作業軸部25，所以作業軸部25的行程也會變長，而可以擴大機器人10的可動範圍。
圖1B是其他的實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。在圖1B中，在作業軸部25的遠位端，可旋動地安裝有偏位(offset)構件26的近位端。偏位構件26相對於作業軸部25以及第三旋動軸線A3垂直地延伸。換言之，偏位構件26在第二臂22的下表面側相對於第二臂22平行地延伸。此外，於偏位構件26的遠位端安裝有端接器27。
如圖1B所示，將第一臂21與第二臂22配置成互相朝相反方向延伸時的第一旋動軸線A1與第三旋動軸線A3之間的距離設為第四距離L4。在圖1B中，偏位構件26的長度是第四距離L4以上。
在像這樣的構成中，若將第一臂21與第二臂22配置成互相朝相反方向延伸時，偏位構件26的遠位端會形成為在第二臂22的下表面側到達第一旋動軸線A1。從而，可使端接器27到達第一旋動軸線A1上。從而，在本實施形態中，可以防止在第一旋動軸線A1周圍產生死區之情形。
圖2是第一實施形態的變形例中的水平多關節機器人的側面圖。於圖2中，在第一臂21與第二臂22之間設置有結合部23。結合部23亦可與第一臂21或第二臂22的任一者一體化。結合部23對於緩和從固定部20通過第一臂21而延伸之線條體(未圖示)的扭轉是有利的。
在圖2中，第二旋動軸線A2中的第一臂21與第二臂22之間的第三距離L3a大致相當於結合部23的高度。在像這樣的情況下，從第二臂22突出之作業軸部25的突出長度可以設為L3a以上，從而可以採用更長的作業軸部25。藉此，可以更加擴大機器人的可動範圍。又，後述之其他的實施形態中的機器人10亦可具有同樣的結合部23，即便是該種情況也包含在本揭示的範圍中。
圖3是第二實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。在圖3中，與前述之機器人同樣的機器人10的固定部20是固定於廠房R的地板部L。從而，在圖3的狀態中，第二臂22是位於第一臂21的上方。
與前述之實施形態同樣，第二臂22比第一臂21更長。從而，可採用超過第一臂21的上表面而朝下方延伸之更長的作業軸部25。藉此，可以擴大機器人10的可動範圍。
此外，在作業軸部25的遠位端，可旋動地安裝有和前述之實施形態同樣的偏位構件26之近位端。並且，偏位構件26的長度是在將第一臂21與第二臂22配置成互相朝相反方向延伸時之第一旋動軸線A1與第三旋動軸線A3之間的第四距離L4以上。因此，可使安裝於偏位構件26的遠位端之端接器27在第二臂22的上方到達第一旋動軸線A1。從而，可以防止死區的產生。
圖4A是第三實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。圖4A所示之機器人10已懸吊於架台40。架台40包含有從地板部L垂直地延伸之支柱(column)41、與從支柱41朝水平方向延伸之樑(beam)42。並且，機器人10的固定部20是固定於樑42的遠位側下表面。又，圖4B是第三實施形態中的其他的水平多關節機器人的側面圖。圖4B所示的機器人10是懸吊於從壁部W延伸之樑狀的其他的架台45的遠位側下表面。
理應很清楚的是，即便在圖4A以及圖4B所示之情況下，仍然可得到和前述之實施形態同樣的效果。再者，在將機器人10懸吊成固定部20的側面安裝於樑42或架台45的端面之情況下，也是同樣。
圖5是另外的其他實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。圖5所示之偏位構件26具備有端接器27、及驅動端接器27之驅動部28，例如伺服馬達。驅動部28亦可設置於端接器27的相反側，又，亦可內置在端接器27。藉由具備那樣的驅動部28，端接器27可以進行追加的動作，例如螺絲鎖緊動作。
圖6是以往技術中的水平多關節機器人的側面圖。圖6所示的懸吊式水平多關節機器人10’包含有：固定部20’；第一臂21’，以圍繞第一旋動軸線A1’並可旋動的方式支撐於固定部；第二臂22’，以圍繞第二旋動軸線A2’並可旋動的方式支撐於第一臂21’；及作業軸部25’，以圍繞第三旋動軸線A3’並可旋動且可升降的方式安裝。
在圖6中，第一臂21’與第二臂22’的長度是互相相等。換言之，和第二旋動軸線A2’之間的第二距離L1’、第二旋動軸線A2’與第三旋動軸線A3’之間的第一距離L2’、與第一旋動軸線A1’是互相相等。因此，作業軸部25’的長度是因應於結合部23’的高度而決定，作業軸部25’無法超過第一臂21’的下表面。亦即，有無法將作業軸部25’確保得較長之問題。又，在未存在結合部23’的情況下，作業軸部25’的長度會進一步受到限制。
此外，圖7是以往技術中的水平多關節機器人的側面圖。圖7所示之落地式水平多關節機器人10”包含有：固定部20”；第一臂21”，以圍繞第一旋動軸線A1”並可旋動的方式支撐於固定部；第二臂22”，以圍繞第二旋動軸線A2”並可旋動的方式支撐於第一臂21”；及作業軸部25”，以圍繞第三旋動軸線A3”並可旋動且可升降的方式安裝。
在圖7中，作業軸部25”並未具備有偏位構件。因此，即使是在圖示的狀態下，設置於作業軸部25”之端接器27”仍然無法移動至第一旋動軸線A1”附近，而有存在死區之問題。
相對於此，在本揭示中，可如前述地在不會產生死區之情形下，將作業軸部本身確保得較長。再者，適當組合前述之實施形態之作法包含在本揭示的範圍中。
本揭示之態樣 根據第1態樣，可提供一種水平多關節機器人(10)，其為從架台(40、45)或天花板(C)懸吊之水平多關節機器人，並具備：固定部(20)；第一臂(21)，以圍繞第一旋動軸線(A1)並可旋動的方式支撐於前述固定部；第二臂(22)，在比前述固定部更遠處之側，以圍繞相對於前述第一旋動軸線平行之第二旋動軸線(A2)並可旋動的方式支撐於前述第一臂；及作業軸部(25)，以圍繞相對於前述第二旋動軸線平行之第三旋動軸線(A3)並可旋轉且可升降的方式安裝於前述第二臂， 前述第一旋動軸線與前述第二旋動軸線之間的第一距離(L1)設成比前述第二旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第二距離(L2)更短，可從前述第二臂朝向前述固定部突出之前述作業軸部的突出長度設成比前述第二旋動軸線中的前述第一臂與前述第二臂之間的第三距離(L3)更長。 根據第2態樣，其在第1態樣中，更具備偏位構件(26)，前述偏位構件(26)以在前述作業軸部的遠位端可旋動的方式支撐於前述作業軸部，從前述第三旋動軸線垂直地延伸之前述偏位構件的長度設成前述第一臂與前述第二臂互相朝相反方向延伸時的前述第一旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第四距離(L4)以上。 根據第3態樣，其在第1或第2態樣中，更具備配置於前述第一臂與前述第二臂之間的結合部(23)。 根據第4態樣，其在第1至第3中的任一個態樣中，更具備：端接器(27)，安裝於前述偏位構件的遠位端；及驅動部(28)，安裝於該端接器且驅動該端接器。 根據第5態樣，可提供一種水平多關節機器人(10)，具備：固定部(20)；第一臂(21)，以圍繞第一旋動軸線(A1)並可旋動的方式支撐於前述固定部；第二臂(22)，在比前述固定部更遠處之側，以圍繞相對於前述第一旋動軸線平行之第二旋動軸線(A2)並可旋動的方式支撐於前述第一臂；及作業軸部(25)，以圍繞相對於前述第二旋動軸線平行之第三旋動軸線(A3)並可旋轉且可升降的方式安裝於前述第二臂， 前述第一旋動軸線與前述第二旋動軸線之間的第一距離(L1)設成比前述第二旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第二距離(L2)更短，可從前述第二臂朝向前述固定部突出之前述作業軸部的突出長度設成比前述第二旋動軸線中的前述第一臂與前述第二臂之間的第三距離(L3)更長， 前述水平多關節機器人更具備在前述作業軸部的遠位端以可旋動的方式支撐於前述作業軸部之偏位構件(26)，從前述第三旋動軸線垂直地延伸之前述偏位構件的長度設成在前述第一臂與前述第二臂互相朝相反方向延伸時的前述第一旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第四距離(L4)以上。 根據第6態樣，其在第5態樣中，更具備配置於前述第一臂與前述第二臂之間的結合部(23)。 根據第7態樣，其在第5或第6態樣中，更具備：端接器(27)，安裝於前述偏位構件的遠位端；及驅動部(28)，安裝於該端接器且驅動該端接器。 根據第8態樣，其在第5至第7中的任一個態樣中，前述機器人是從架台(40、45)或天花板(C)懸吊。 根據第9態樣，其在第5至第7中的任一個態樣中，前述機器人是設置在地板部(L)。
態樣之效果 在第1態樣中，由於第一距離比第二距離更短，因此作業軸部可以超過第一臂的下表面的高度朝向固定部突出。從而，可以將作業軸部本身確保得較長，且可以讓作業軸部的行程變長。 在第5態樣中，由於第一距離比第二距離更短，因此作業軸部可以超過第一臂的下表面的高度朝向固定部突出。從而，可以將作業軸部本身確保得較長，且可以讓作業軸部的行程變長。此外，由於偏位構件為第四距離以上，因此可讓端接器到達第一旋動軸線上。因此，可以防止在第一旋動軸線周圍產生死區之情形。
以上，雖然已說明了本發明的實施形態，但是所屬技術領域中具有通常知識者應可理解的是，可在不脫離後述之申請專利範圍的揭示範圍的情形下進行各種修正以及變更。
10:機器人 20,20’,20”:固定部 21,21’,21”:第一臂 22,22’,22”:第二臂 23,23’,23”:結合部 25,25’,25”:作業軸部 26:偏位構件 27,27’,27”:端接器 28:驅動部 40,45:架台 41:支柱 42:樑 A1,A1’,A1”:第一旋動軸線 A2,A2’,A2”:第二旋動軸線 A3,A3’,A3”:第三旋動軸線 C:天花板 L:地板部 L1,L1’,L1”:第一距離 L2,L2’,L2”:第二距離 L3,L3’,L3”,L3a:第三距離 L4,L4’,L4”:第四距離 R:廠房 W:壁部
圖1A是第一實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。 圖1B是其他實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。 圖2是第一實施形態的變形例中的水平多關節機器人的側面圖。 圖3是第二實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。 圖4A是第三實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。 圖4B是第三實施形態中的其他的水平多關節機器人的側面圖。 圖5是另外的其他實施形態中的水平多關節機器人的側面圖。 圖6是以往技術中的水平多關節機器人的側面圖。 圖7是以往技術中的其他的水平多關節機器人的側面圖。
10:機器人
20:固定部
21:第一臂
22:第二臂
25:作業軸部
26:偏位構件
27:端接器
A1:第一旋動軸線
A2:第二旋動軸線
A3:第三旋動軸線
C:天花板
L1:第一距離
L2:第二距離
L3:第三距離
L4:第四距離
R:廠房

Claims (9)

  1. 一種水平多關節機器人，從架台或天花板懸吊，其具備： 固定部； 第一臂，以圍繞第一旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述固定部； 第二臂，在比前述固定部更遠處之側，以圍繞相對於前述第一旋動軸線平行之第二旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述第一臂；及 作業軸部，以圍繞相對於前述第二旋動軸線平行之第三旋動軸線並可旋轉且可升降的方式安裝於前述第二臂， 前述第一旋動軸線與前述第二旋動軸線之間的第一距離設成比前述第二旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第二距離更短， 可從前述第二臂朝向前述固定部突出之前述作業軸部的突出長度設成比前述第二旋動軸線中的前述第一臂與前述第二臂之間的第三距離更長。
  2. 如請求項1之水平多關節機器人，其更具備偏位構件，前述偏位構件以在前述作業軸部的遠位端並可旋動的方式支撐於前述作業軸部， 從前述第三旋動軸線垂直地延伸之前述偏位構件的長度設成前述第一臂與前述第二臂互相朝相反方向延伸時的前述第一旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第四距離以上。
  3. 如請求項1或2之水平多關節機器人，其更具備配置於前述第一臂與前述第二臂之間的結合部。
  4. 如請求項1至3中任一項之水平多關節機器人，其更具備： 端接器，安裝於前述偏位構件的遠位端；及 驅動部，安裝於該端接器且驅動該端接器。
  5. 一種水平多關節機器人，具備： 固定部； 第一臂，以圍繞第一旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述固定部； 第二臂，在比前述固定部更遠處之側，以圍繞相對於前述第一旋動軸線平行之第二旋動軸線並可旋動的方式支撐於前述第一臂；及 作業軸部，以圍繞相對於前述第二旋動軸線平行之第三旋動軸線並可旋轉且可升降的方式安裝於前述第二臂， 前述第一旋動軸線與前述第二旋動軸線之間的第一距離設成比前述第二旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第二距離更短， 可從前述第二臂朝向前述固定部突出之前述作業軸部的突出長度設成比前述第二旋動軸線中的前述第一臂與前述第二臂之間的第三距離更長， 前述水平多關節機器人更具備在前述作業軸部的遠位端以可旋動的方式支撐於前述作業軸部之偏位構件， 從前述第三旋動軸線垂直地延伸之前述偏位構件的長度設成前述第一臂與前述第二臂互相朝相反方向延伸時的前述第一旋動軸線與前述第三旋動軸線之間的第四距離以上。
  6. 如請求項5之水平多關節機器人，其更具備配置於前述第一臂與前述第二臂之間的結合部。
  7. 如請求項5或6之水平多關節機器人，其更具備： 端接器，安裝於前述偏位構件的遠位端；及 驅動部，安裝於該端接器且驅動該端接器。
  8. 如請求項5至7中任一項之水平多關節機器人，其中前述機器人是從架台或天花板懸吊。
  9. 如請求項5至7中任一項之水平多關節機器人，其中前述機器人是設置於地板部。
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