CN110857194A - 卷轴支架、带供给装置、机械手、机器人以及部件安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种简单地进行带卷轴的更换以及位置的变换的卷轴支架、带供给装置、机械手、机器人以及部件安装系统。卷轴支架(1)具备：板状的旋转板(2)；多个卷轴支承部(3)，其沿绕旋转板(2)的中心的周向均等地配置，并将带卷轴支承为能够绕该带卷轴的中心旋转；以及旋转板支承部(4)，其将旋转板(2)支承为能够绕该旋转板(2)的中心旋转。

Description

卷轴支架、带供给装置、机械手、机器人以及部件安装系统

技术领域

本发明涉及一种卷轴支架、带供给装置、机械手、机器人以及部件安装系统。

背景技术

一直以来，公知有从带卷轴向部件安装装置输送带的带供给装置(例如参照专利文献1～5)。半导体芯片那样的电子部件以固定间隔被保持于带中。带供给装置保持被上下或者前后排列的两个带卷轴。带供给装置为了不间断地向部件安装装置供给带，在下方或者前方的第一带卷轴的带用尽后接着从上方或者后方的第二带卷轴开始带的供给。

为了能够实现这样的带的连续供给，在第二带卷轴的带的供给开始后，进行带卷轴的更换以及位置的变换。即从带供给装置取下空的第一带卷轴，使第二带卷轴向前方或者下方的空出的位置移动，未使用的第三带卷轴被安装于第二带卷轴的后方或者上方的空出的位置。然后，第三带卷轴的带的始端部被放置在当前被输送的第二带上的规定位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平02-165696号公报

专利文献2：日本特开平01-104552号公报

专利文献3：日本特开2015-053309号公报

专利文献4：日本特开平10-084198号公报

专利文献5：日本特开平05-299887号公报

发明内容

发明所需解决的问题

由于上述带卷轴的更换以及位置的变换的作业繁琐，所以由操作者通过手动作业来进行。在每次带卷轴变空时会产生上述作业，对于操作者而言成为负担。

本发明正是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于，提供一种能够简单地进行带卷轴的更换以及位置的变换的卷轴支架、带供给装置、机械手、机器人以及部件安装系统。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的第一方案为一种卷轴支架，保持卷绕有带的多个带卷轴，所述卷轴支架具备：板状的旋转板；多个卷轴支承部，其沿绕该旋转板的中心的周向均等地配置，并将所述带卷轴支承为能够绕该带卷轴的中心旋转；以及旋转板支承部，其将所述旋转板支承为能够绕该旋转板的中心旋转。

根据本发明的第一方案，旋转板经由旋转板支承部而被安装于带供给装置的支架安装位置，多个带卷轴被旋转板的多个卷轴支承部支承为能够旋转。而且，被从一个带卷轴拉出的带通过带供给装置而被连续地输送。

在这种情况下，旋转板被旋转板支承部支承为能够旋转。因此，在一个带卷轴变空之后，通过仅使旋转板旋转，就能够使空的带卷轴向容易进行更换作业的位置移动。另外，通过仅使旋转板旋转，就能够同时进行多个带卷轴的位置的变换。这样，能够简单地进行带卷轴的更换以及位置的变换。

在所述第一方案中，也可以采用如下方式：所述卷轴支承部从所述旋转板向该旋转板的板厚方向突出并被插入形成于所述带卷轴的中心部的安装孔内的销状的部件。

根据该结构，使带卷轴的安装孔与卷轴支承部对位，仅使带卷轴朝向旋转板沿一个方向移动，就能够使卷轴支承部支承带卷轴。另外，仅通过使带卷轴向离开旋转板的方向沿一个方向移动，就能够从卷轴支承部取下带卷轴。

在所述第一方案中，也可以采用如下方式：还具备定位机构，所述定位机构以将所述旋转板定位于所述周向上隔开等间隔的多个规定的旋转位置的状态保持所述旋转板。

根据该结构，在带卷轴的位置的变换以外时，能够利用定位机构防止旋转板的旋转，并将带卷轴保持在固定位置。

在所述第一方案中，也可以采用如下方式：所述卷轴支承部的数量是3以上，所述旋转位置的数量与所述卷轴支承部的数量相等，多个规定的所述旋转位置也可是在所述旋转板沿铅垂方向配置的状态下，至少两个所述卷轴支承部被配置于比所述旋转板的中心靠上方且至少一个所述卷轴支承部被配置于比所述旋转板的中心靠下方的位置。

上侧的两个卷轴支承部用于当前输送带的第一带卷轴、和接下来输送带的第二带卷轴。下侧的一个卷轴支承部用于空的带卷轴或者在第二带卷轴之后输送带的第三带卷轴。通过这样的配置，能够简单地进行接下来被输送的带的始端部的设置、以及空的带卷轴的更换。

本发明的第二方案是具备上述任一方案所述的卷轴支架的带供给装置。

本发明的第三方案是一种机械手，用于上述任一方案所述的卷轴支架，所述机械手具备：第一把持部，其把持所述带卷轴以及所述旋转板；以及第二把持部，其把持所述带，所述第一把持部具有能够相互开闭的细长的一对手指部件，所述第二把持部具有在前端设置有吸附口的细长的吸嘴。

带卷轴具有相互对置的一对侧板，带被卷绕于该一对侧板间的卷芯。根据本发明的第三方案，能够将细长的一对手指部件的一方插入到一对侧板间，能够利用一对手指部件抓取一方的侧板的周缘部。另外，即使在多个卷轴支架被密集地排列的状况下，也能够利用细长的一对手指部件抓取一个旋转板的周缘部。另外，能够将细长的吸嘴插入到一对侧板间，能够利用前端的吸附口吸附带的始端部。

在所述第三方案中，也可以采用如下方式：还具备视觉传感器，所述视觉传感器检测所述带卷轴、所述旋转板以及所述带的位置。

根据该结构，能够基于由视觉传感器检测出的带卷轴以及旋转板的位置，通过第一把持部准确地把持带卷轴以及旋转板。能够基于由视觉传感器检测出的带的位置，通过第二把持部准确地把持带的始端部。

本发明的第四方案是一种机器人，其具备：机器人主体，其具有机械臂；被安装于所述机械臂的前端的上述任一项所述的机械手；以及控制装置，其控制所述机器人主体以及所述机械手。

本发明的第五方案是一种部件安装系统，具备：所述带供给装置；以及部件安装装置，其从该带供给装置供给所述带，并将被保持于该带的部件安装于基板。

在所述第五方案中，也可以采用如下方式：具备所述机器人。

发明的效果

根据本发明，可实现能够简单地进行带卷轴的更换以及位置的变换这样的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的部件安装系统的整体构成图。

图2是表示本发明的一个实施方式的卷轴支架的正面的立体图。

图3是表示图2的卷轴支架的背面的立体图。

图4是表示安装有三个带卷轴的状态的图2的卷轴支架的立体图。

图5是带供给装置的局部放大图。

图6是表示本发明的一个实施方式的机械手的整体构成的立体图。

图7是说明由图6的机械手进行的带卷轴的抓取动作的图。

图8是说明由图6的机械手进行的带的吸附动作的图。

图9是说明由图6的机械手进行的带的始端部的ALF的向导入口的放置动作的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式的部件安装系统100进行说明。

如图1所示，本实施方式的部件安装系统100具备：将部件安装于基板的部件安装装置10、将保持部件的带T向部件安装装置10供给的带供给装置20、以及更换带供给装置20的带卷轴R的机器人30。

部件例如是半导体芯片那样的电子部件。部件以恒定间隔被配置在长的带T上。带卷轴R具有隔开间隔而相互对置的一对侧板S，带T被卷绕在设置于一对侧板S之间的中心部的卷芯。

部件安装装置10将基板按顺序输送至多个安装位置。从带供给装置20向各安装位置供给被带T保持的部件。部件安装装置10在各安装位置中，从带T取下部件，将部件安装于基板的规定位置。由此，向一个基板安装多个部件。

带供给装置20具备：保持多个带卷轴R的卷轴支架1、安装有多个卷轴支架1的放置台11、以及被配置于放置台11上的带自动装载进给器(以下，称为ALF)12。

如图2以及图3所示，卷轴支架1具备：薄的圆板状的旋转板2、被固定于旋转板2的多个卷轴支承部3、将旋转板2支承为能够旋转的旋转板支承部4以及对旋转板2进行定位的定位机构5。

卷轴支架1具有上下方向以及前后方向。上下方向以及前后方向是相互正交的旋转板2的径向。

在参照的附图中，示出了在一个旋转板2固定有三个卷轴支承部3，一个卷轴支架1保持三个带卷轴R的例子。因此，在以下的说明中，对各卷轴支架1保持三个带卷轴R的情况进行说明。但是，卷轴支承部3的数量也可仅有两个或者四个以上。

三个卷轴支承部3是被固定于旋转板2的一侧的面的销状的部件，并从旋转板2的一侧的面向旋转板2的板厚方向突出。在带卷轴R的中心部形成有沿宽度方向(一对侧板S的对置方向)贯穿的安装孔H。卷轴支承部3的外径比安装孔H的内径小。通过被插入到安装孔H内的卷轴支承部3而使带卷轴R被支承为能够绕该带卷轴R的中心沿周向旋转。

三个卷轴支承部3沿绕旋转板2的中心的周向均等地配置。图4中示出了安装有三个带卷轴R的状态的卷轴支架1。三个卷轴支承部3被固定于旋转板2的周缘部，由此，三个带卷轴R被三个卷轴支承部3支承且不相互干涉。

各卷轴支承部3也可遍及全长地具有恒定的直径。图2以及图4的卷轴支承部3在与旋转板2相反的一侧的端部具有头部3a。头部3a具有比卷轴支承部3的其它部分大的直径，与其它部分相比向径向外侧突出。在带卷轴R被卷轴支承部3支承的状态下，带卷轴R的安装孔H的上侧的边缘部沿水平方向钩挂于头部3a。由此，防止由振动等引起的带卷轴R从卷轴支承部3脱落。

旋转板支承部4具有：被安装于旋转板2的中心部的安装部6、以及从安装部6与旋转板2平行地延伸的一对杆7a、7b。

安装部6将旋转板2支承为能够绕该旋转板2的中心沿周向旋转。

一对杆7a、7b相互平行。一对杆7a、7b从安装部6朝向前方延伸，与旋转板2相比向径向外侧突出。在各杆7a、7b的前端设置有用于将各杆7a、7b安装于放置台11的钩8a、8b。各钩8a、8b例如由呈钩状弯曲的各杆7a、7b的前端部形成。将一对钩8a、8b从上方钩挂于放置台11的一对水平的杆15a、15b或者16a、16b(后述)，由此能够使旋转板2的上下方向与铅垂上下方向一致，能够以旋转板2的前侧与放置台11对置的姿势将旋转板2安装于放置台11。

定位机构5例如是被设置于安装部6的卡扣机构。定位机构5将卷轴支架1定位沿绕旋转板2的中心的周向空开等间隔的三个规定的旋转位置，将卷轴支架1保持在三个规定的旋转位置。因此，卷轴支架1以120°单位进行旋转。

如图4所示，通过卷轴支架1的旋转而使三个带卷轴R按顺序在供给位置P1、待机位置P2以及更换位置P3之间移动。供给位置P1以及待机位置P2被配置于比旋转板2的中心靠上侧，更换位置P3被配置于比旋转板2的中心靠下侧。另外，待机位置P2被配置于供给位置P1的后侧。在供给位置P1配置有通过带供给装置20输送带T的带卷轴R。在待机位置P2配置接下来被输送的未使用的带卷轴R。在更换位置P3配置有空的带卷轴R或者下下次被输送的未使用的带卷轴R。

放置台11具有：支承ALF12的水平的上框13、支承上框13的一对腿14、以及被固定于一对腿14的两对杆(支架安装位置)15a、15b；16a、16b。

一对腿14被固定于上框13的宽度方向的两端部。

两对杆15a、15b、16a、16b被设置于放置台11的正面侧。各杆15a、15b、16a、16b在一对腿14之间水平延伸，各杆15a、15b、16a、16b的两端被固定于腿14。杆15a、15b相互平行，杆15a、15b间的铅垂方向的间隔与杆7a、7b的间隔大致相等。同样地，杆16a、16b相互平行，杆16a、16b间的铅垂方向的间隔与杆7a、7b的间隔大致相等。图5中示出了被安装于两对杆15a、15b、16a、16b的多个卷轴支架1的配置。上方的杆15a、15b的卷轴支架1与下方的杆16a、16b的卷轴支架1在水平方向上交替地排列。

ALF12在内部具有相互排列的多个带输送路径，将带T沿着各带输送路径输送至部件安装装置10的各安装位置。带输送路径从在ALF12的正面侧开口的导入口12a延伸至安装位置。

ALF12通过无拼接方式，在当前被输送的第一带T1用尽后自动地开始第二带T2的输送。具体而言，在各带输送路径的上游部的停止位置设置有限位器，所述限位器在当前被输送的第一带T1的终端通过之前，使接下来被输送的第二带T2的始端部停止。第二带T2的始端部从导入口12a被插入到停止位置，并被放置在第一带T1上。将第二带T2的始端部放置在停止位置的作业如后所述，通过机器人30来进行。限位器被固定于第一带T1的上方，允许第一带T1的输送并且卡定第二带T2的始端部的输送方向的移动。若第一带T1的终端通过停止位置，则第二带T2的始端部在重力的作用下向下方移动从而限位器的卡定被解除，进而沿着带输送路径开始第二带T2的输送。

机器人30具备：机器人主体31、被安装于机器人主体31的机械手32以及控制机器人主体31的控制装置33。

如图1所示，机器人主体31以及两个容器C1、C2被载置于自动输送车(AGV)40。在一方的容器C1中收纳有未使用的带卷轴R。另一方的容器C2是用于收纳从卷轴支架1回收的空的带卷轴R的容器。

机器人主体31例如是六轴的垂直多关节机器人。机器人主体31具备具有多个关节的机械臂，机械手32被安装于机械臂的前端的手腕法兰盘31a。机器人主体31能够通过关节的动作来三维地改变手腕法兰盘31a以及机械手32的位置以及姿势。

如图6所示，机械手32具备：能够相对于手腕法兰盘31a进行装卸的装卸部35、用于把持带卷轴R以及旋转板2的第一把持部36、用于把持带T的第二把持部37以及视觉传感器38。装卸部35、把持部36、37以及视觉传感器38分别被固定于固定部件39。

装卸部35例如是由能够相互装卸的机器人侧板以及工具侧板构成的自动工具更换器。机器人侧板被配置于手腕法兰盘31a，工具侧板被固定于固定部件39。图6仅示出了工具侧板。

第一把持部36是具有能够相互开闭的一对手指部件36a的卡盘手部。一对手指部件36a是细长笔直的棒状，并沿开闭方向排列。各手指部件36a的直径是带卷轴R的一对侧板S间的间隔以下。因此，能够将一方的手指部件36a的前端部插入一对侧板S间，能够利用一对手指部件36a抓取一方的侧板S的周缘部。另外，如图5所示，在卷轴支架1被密集地排列的状态下，能够利用一对手指部件36a抓取旋转板2的周缘部。

第二把持部37是在前端设置有吸附口37a的吸嘴，在吸附口37a吸附带T。吸嘴37具有细长的形状。吸嘴37的直径是带卷轴R的一对侧板S间的间隔以下。因此，能够将吸嘴37的前端部插入到一对侧板S间，能够利用吸附口37a吸附被卷绕的带T的始端部。

在装卸部35被安装于手腕法兰盘31a的状态下，装卸部35的中心轴A与手腕法兰盘31a的中心轴一致。

第一把持部36沿与中心轴A交叉的方向延伸，在图6的例子中，沿与中心轴A垂直的方向延伸。因此，如图7所示，在使手腕法兰盘31a朝向下方的状态下，能够使第一把持部36在水平方向或者大致水平方向上接近侧板S以及旋转板2，能够利用第一把持部36抓取侧板S以及旋转板2的正面侧的周缘部。

第二把持部37沿与中心轴A平行的方向朝向与装卸部35相反的一侧延伸。因此，如图8所示，在使手腕法兰盘31a朝向下方的状态下，能够使第二把持部37从上侧沿铅垂方向或者大致铅垂方向接近带T，能够利用第二把持部37从上侧容易地吸附带T。

视觉传感器38根据控制装置33的控制，拍摄作为把持部36、37的把持对象的带卷轴R、卷轴支架1、或者带T的始端部。由视觉传感器38取得的图像被发送至控制装置33。

控制装置33控制机器人主体31、机械手32以及AGV40，使机器人主体31、机械手32以及AGV40执行带卷轴R的更换作业。

另外，控制装置33使视觉传感器38取得把持部36、37的把持对象的图像，检测图像内的把持对象的位置，基于检测出的把持对象的位置来修正把持部36、37相对于把持对象的位置。

控制装置33具备：CPU那样的处理器、以及具有RAM、ROM以及非易失性存储器等的存储部。在存储部存储有卷轴更换程序。处理器根据卷轴更换程序生成用于使机器人主体31、机械手32以及AGV40动作的控制信号，并将控制信号发送至机器人主体31、机械手32以及AGV40。由此，可实现由机器人主体31、机械手32以及AGV40进行的带卷轴R的更换作业以及把持部36、37的位置的修正。

接下来，对部件安装系统100的作用进行说明。

在部件安装装置10进行部件向基板的安装作业的期间，带供给装置20输送从多个卷轴支架1的供给位置P1的带卷轴R拉出的带T，向部件安装装置10的多个安装位置连续供给带T。

控制装置33在当前被输送的带T中的任意一者临近结束时，使机器人主体31、机械手32以及AGV40执行该带T的带卷轴R的更换作业。

例如控制装置33基于从部件安装装置10发送的带用尽预告信号，识别哪个位置的带T临近结束。部件安装装置10保持各带卷轴R所保持的部件的数量的信息。部件安装装置10对来自各带卷轴R的部件的供给数量进行计算，在供给数量达到规定的数量时向控制装置33发送带用尽预告信号。

控制装置33使AGV40移动，在安装有更换对象的带卷轴R的卷轴支架1前配置机器人主体31。若供给位置P1的更换对象的带卷轴R的带T用尽，则自动地开始待机位置P2的带卷轴R的带T的带供给装置20的输送。在待机位置P2的带T的输送开始后，控制装置33使机器人主体31以及机械手32执行带卷轴R的位置的变换、接下来被供给的带T的始端部的设置以及空的带卷轴R的更换。

首先，通过第一把持部36抓取旋转板2，通过机器人主体31的动作使机械手32以及旋转板2绕旋转板2的中心旋转120°。由此，使开始带T的输送的带卷轴R从待机位置P2移动至供给位置P1，使空的带卷轴R从供给位置P1移动至更换位置P3，使未使用的带卷轴R从更换位置P3移动至待机位置P2。

接下来，如图8所示，利用第二把持部37吸附待机位置P2的带T的始端部。接下来，如图9所示，利用机器人主体31的动作，使被第二把持部37吸附的带T的始端部在带供给装置20的导入口12a内插入到停止位置，并从第二把持部37释放带T的始端部。

接下来，利用第一把持部36抓取更换位置P3的空的带卷轴R的一方的侧板S，通过机器人主体31的动作，使机械手32朝向远离旋转板2的方向沿水平方向移动规定量。由此，从卷轴支架1取下空的带卷轴R。接下来，通过机器人主体31以及第一把持部36的动作，将空的带卷轴R收纳于容器C2内，从容器C1取出未使用的带卷轴R。接下来，通过机器人主体31的动作，使被第一把持部36抓取的未使用的带卷轴R的安装孔H与更换位置P3的卷轴支承部3对位，使机械手32朝向旋转板2沿水平方向移动规定量。由此，未使用的带卷轴R被安装于卷轴支承部3。

也可在带T的始端部向停止位置设置前进行空的带卷轴R的更换。

在这种情况下，根据本实施方式，被旋转板2保持的三个带卷轴R通过旋转板2的旋转按顺序反复向三个位置P1、P2、P3移动。因此，三个带卷轴R的位置的变换仅通过使旋转板2旋转120°的简单操作即可实现。另外，空的带卷轴R从旋转板2的取下以及未使用的带卷轴R向旋转板2的安装仅通过使带卷轴R沿水平方向移动的简单操作即可实现。并且，通过将空的带卷轴R配置于从外侧容易接近的更换位置P3，由此带卷轴R的取下以及安装的作业变得更容易。

这样，通过简化以往必须依赖操作者的手动作业的带卷轴R的位置的变换以及更换的繁琐作业，由此还能够使机器人30容易地执行带卷轴R的位置的变换以及更换。由此，具有能够使带卷轴R的位置的变换以及更换的作业自动化，能够减少操作者的负担这样的优点。

在本实施方式中，虽由机器人30进行带卷轴R的更换作业，但也可取而代之，由操作者来进行带卷轴R的更换作业。

如上所述，根据本实施方式的卷轴支架1，与以往相比简化了带卷轴R的位置的变换以及更换的作业。因此，操作者能够简单地进行带卷轴R的位置的变换以及更换，能够减少操作者的负担。

附图标记

1：卷轴支架

2：旋转板

3：卷轴支承部

4：旋转板支承部

5：定位机构

10：部件安装装置

20：带供给装置

30：机器人

31：机器人主体

32：机械手

33：控制装置

36：第一把持部

36a：手指部件

37：第二把持部、吸嘴

37a：吸附口

38：视觉传感器

100：部件安装系统

R：带卷轴

T、T1、T2：带

H：安装孔

Claims (10)

1.一种卷轴支架，保持卷绕有带的多个带卷轴，其特征在于，具备：

板状的旋转板；

多个卷轴支承部，其沿绕所述旋转板的中心的周向均等地配置，并将所述带卷轴支承为能够绕所述带卷轴的中心旋转；以及

旋转板支承部，其将所述旋转板支承为能够绕所述旋转板的中心旋转。

2.根据权利要求1所述的卷轴支架，其特征在于，

所述卷轴支承部是从所述旋转板向所述旋转板的板厚方向突出并被插入形成于所述带卷轴的中心部的安装孔内的销状的部件。

3.根据权利要求1或2所述的卷轴支架，其特征在于，还具备：

定位机构，所述定位机构以将所述旋转板定位于所述周向上隔开等间隔的多个规定的旋转位置的状态保持所述旋转板。

4.根据权利要求3所述的卷轴支架，其特征在于，

所述卷轴支承部的数量是3以上，所述旋转位置的数量与所述卷轴支承部的数量相等，

多个规定的所述旋转位置是在所述旋转板沿铅垂方向配置的状态下，至少两个所述卷轴支承部被配置于比所述旋转板的中心靠上方且至少一个所述卷轴支承部被配置于比所述旋转板的中心靠下方的位置。

5.一种带供给装置，其特征在于，具备：

权利要求1至4中任一项所述的卷轴支架。

6.一种机械手，用于权利要求1至4中任一项所述的卷轴支架，其特征在于，具备：

第一把持部，其把持所述带卷轴以及所述旋转板；以及

第二把持部，其把持所述带，

所述第一把持部具有能够相互开闭的细长的一对手指部件，

所述第二把持部具有在前端设置有吸附口的细长的吸嘴。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，还具备：

视觉传感器，所述视觉传感器检测所述带卷轴、所述旋转板以及所述带的位置。

8.一种机器人，其特征在于，具备：

机器人主体，其具有机械臂；

被安装于所述机械臂的前端的权利要求6或者权利要求7所述的机械手；以及

控制装置，其控制所述机器人主体以及所述机械手。

9.一种部件安装系统，其特征在于，具备：

权利要求5所述的带供给装置；以及

部件安装装置，其从所述带供给装置供给所述带，并将被保持于所述带的部件安装于基板。

10.根据权利要求9所述的部件安装系统，其特征在于，还具备：

权利要求8所述的机器人。

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