CN112123355A

CN112123355A - 机器人手以及机器人

Info

Publication number: CN112123355A
Application number: CN202010554651.0A
Authority: CN
Inventors: 本脇淑雄
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2020-12-25
Also published as: US20200406475A1; JP2021003754A; JP7256705B2; DE102020115937A1; US11285619B2

Abstract

本发明提供一种机器人手以及机器人，能够使依赖于作业人员的手工作业的带盘的安装作业机器人化。该机器人手具备：一对保持部件(41、42)，其在相互对置的一对平板状的主体部之间沿径向接收带盘；以及使一对保持部件开闭的促动器，一对保持部件在盘保持位置与带拉出位置之间开闭，该盘保持位置是主体部的内表面之间的距离比带盘的一对侧板的外表面之间的距离大的位置，该带拉出位置是主体部的外表面之间的距离比一对侧板的内表面之间的距离小的位置，各保持部件具有：轨道部，其从主体部的内表面突出且沿着主体部的周缘延伸；以及切口，其设置于轨道部且形成开口部，该开口部在带拉出位置处具有比带的宽度大的宽度且能够使带穿过。

Description

机器人手以及机器人

技术领域

本发明涉及机器人手以及机器人。

背景技术

以往，在将电子部件安装于印刷基板的表面安装技术(SMT)中，使用芯片安装器(例如，参照专利文献1)。芯片安装器利用带式送料器将以固定间隔保持电子部件的带从带盘向转装头供给，利用转装头从带拾取电子部件并将其安装在基板上。

另外，已知用于握持带盘的机器人手(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-214889号公报

专利文献2：日本实开昭63-083290号公报

发明内容

发明要解决的问题

每当带盘变空时，都需要从芯片安装器卸下空的带盘，并且将未使用的带盘安装于芯片安装器。在芯片安装器中，隔开狭窄间隔而保持有多个带盘。因此，在不与周围的其他带盘以及带相干扰的情况下将未使用的带盘固定于芯片安装器的作业繁杂，由作业人员以手工作业进行。

用于解决问题的方案

本发明的一个方案是一种机器人手，所述机器人手保持带盘，所述带盘具有相互对置的一对圆形的侧板，所述机器人手具备：一对保持部件，其分别具有平板状的主体部，且在相互对置的一对所述主体部之间沿该带盘的径向接收所述带盘；以及促动器，其使该一对保持部件在所述一对主体部的对置方向上开闭，所述一对保持部件能够利用所述促动器在盘保持位置与带拉出位置之间开闭，所述盘保持位置是所述一对主体部的内表面之间的距离比所述一对侧板的外表面之间的距离大的位置，所述带拉出位置是所述一对主体部的外表面之间的距离比所述一对侧板的内表面之间的距离小的位置，所述一对保持部件中的每一个保持部件还具有：轨道部，其从所述主体部的所述侧板侧的内表面突出，并且在所述侧板的径向外侧沿着所述主体部的周缘延伸；以及切口，其设置于该轨道部，并且在所述一对保持部件配置于所述带拉出位置的状态下，形成开口部，该开口部具有比缠绕于所述带盘的带的宽度大的宽度且能够使该带穿过。

附图说明

图1是表示一个实施方式的机器人手的整体结构的立体图。

图2是从另一个方向观察图1的机器人手的图。

图3是一对保持部件的前端部的立体图。

图4是从另一个方向观察图3的一对保持部件的前端部的立体图。

图5是对由配置于带拉出位置的一对保持部件进行的带的保持动作进行说明的图。

图6是对由配置于带握持位置的一对保持部件进行的带的握持动作进行说明的图。

图7是对由机器人进行的向盘台搬运带盘的搬运动作进行说明的图。

图8是对由机器人进行的向盘台放置带盘的放置动作以及固定带的检测动作进行说明的图。

图9是对由机器人进行的固定带的握持动作进行说明的图。

图10是对由机器人进行的固定带的剥离动作进行说明的图。

图11是对由机器人进行的从带盘拉出带的拉出动作进行说明的图。

图12是对由机器人进行的从带盘拉出带的拉出动作进行说明的图。

图13是对由机器人进行的带盘的保持动作进行说明的图。

图14是对由机器人进行的带盘向芯片安装器的安装动作进行说明的图。

图15是对由机器人进行的带的始端部向ALF的固定动作进行说明的图。

图16是对由机器人进行的带的始端部向ALF的固定动作进行说明的图。

图17是对由机器人进行的从带盘拉出带的拉出动作进行说明的图。

图18是对由机器人进行的带的握持动作进行说明的图。

附图标记说明：

1：机器人手

41、42：保持部件

41a、42a：主体部

41b、42b：轨道部

43：开口部

41c、42c：突出部分

41d、42d：切口

41e、41f、42e、42f：斜面

5：促动器

6：传感器

71、72：握持爪

10：机器人

10a：机器人臂

10b：手腕凸缘

R：带盘

S：侧板

具体实施方式

以下参照附图对一个实施方式的机器人手1以及机器人10进行说明。

如图7至图14所示，机器人10用于保持以及搬运SMT(表面安装技术)用的带盘R。机器人10具备机器人臂10a和机器人手1，该机器人手1与机器人臂10a的前端连接且保持带盘R。机器人10例如是六轴垂直多关节机器人，通过机器人臂10a的关节的动作，能够三维地变更机器人手1的位置以及姿态。机器人10与控制装置(省略图示)连接，机器人臂10a以及机器人手1按照来自控制装置的控制指令进行动作。

带盘R具有一对薄且平坦的圆板状的侧板S(参照图8至图13。)。一对侧板S相互隔开间隔而对置，并且相互平行地配置。在一对侧板S之间的中心部设置有卷芯，卷芯上缠绕有长的带T。带T隔开固定间隔地保持如半导体芯片那样的电子部件。在带盘R的中心部设置有安装孔H，该安装孔H用于以能够旋转的方式支撑带盘R。在带T的始端部粘贴有用于将始端部固定于带T的其他部分的固定带T’(参照图10)。固定带T’的一个端部不具有粘接性，是从缠绕的带T浮起的状态。

如图1所示，机器人手1具备：自动工具更换器(ATC)2，其能够装卸于机器人臂10a的前端的手腕凸缘10b；基座3，其固定于ATC2；一对保持部件41、42，其保持带盘R；促动器5，其使一对保持部件41、42开闭；以及传感器6，其检测固定带T’。

另外，如图2所示，机器人手1具备：一对握持爪71、72，其握持固定带T’；以及促动器8，其使一对握持爪71、72开闭。

ATC2是圆筒状或者圆环状的部件，具有在沿着中心轴A的方向上相互对置的机器人安装面2a以及工具安装面2b。机器人安装面2a与手腕凸缘10b同轴地安装于手腕凸缘10b。在工具安装面2b上固定有基座3。基座3例如是与中心轴A正交的平板状的部件。

一对保持部件41、42经由促动器5支撑于基座3。一对保持部件41、42相互对置，将带盘R沿带盘R的径向接收在一对保持部件41、42之间。具体而言，一方的保持部件41具有主体部41a以及轨道部41b，另一方的保持部件42具有主体部42a以及轨道部42b。

主体部41a、42a是支撑侧板S的外表面的部分。主体部41a、42a是薄的平板状的部件，沿着侧板S的外表面而配置。主体部41a、42a相互隔开间隔而对置，并且相互平行地配置，具有侧板S侧的内表面、以及与侧板S相反的一侧的外表面。主体部41a、42a的外表面以及内表面的形状是具有与侧板S的半径相等或者大致相等的半径的圆的一部分。主体部41a、42a的与圆弧相反的一侧是供带盘R取出放入的出入口。主体部41a、42a的圆弧的长度为，具有与侧板S的半径相等或者大致相等的半径的半圆的圆弧的长度以下，以便能够将带盘R从出入口沿径向取出放入到主体部41a、42a之间。主体部41a、42a的与安装孔H对应的部分被切除。

主体部41a、42a在沿着圆弧的周向的一端侧即基端侧宽度较宽，在周向的另一端侧即前端侧宽度较窄。优选地，主体部41a、42a的前端部朝向前端宽度逐渐变窄。在参照的附图中，主体部41a、42a具有将月牙形的一方的尖端部分切除而成的形状。促动器5与主体部41a、42a的基端部连接。

在参照的附图中，主体部41a、42a在沿着中心轴A的方向上相对于基座3配置于与ATC2相反的一侧。另外，主体部41a、42a沿着与中心轴A平行的平面而配置，在与中心轴A正交的径向上，主体部41a、42a的基端配置于与中心轴A靠近的内侧，主体部41a、42a的前端配置于远离中心轴A的外侧。

轨道部41b、42b是支撑一对侧板S的外周面的部分。轨道部41b从主体部41a的内表面朝向主体部42a的内表面突出，轨道部42b从主体部42a的内表面朝向主体部41a的内表面突出。轨道部41b、42b沿着主体部41a、42a的圆弧的周缘在圆弧的整个长度上延伸，并且配置于从出入口插入到主体部41a、42a之间的带盘R的径向外侧。

轨道部41b、42b分别具有比主体部41a、42a的前端沿着轨道部41b、42b的长度方向(圆弧的周向)突出的突出部分41c、42c。各突出部分41c、42c的外侧的角部被进行R倒角，由此在一对保持部件41、42闭合至一对突出部分41c、42c相互接触的状态下，一对突出部分41c、42c朝向前端逐渐变细。

促动器5通过使一对保持部件41、42向该一对保持部件41、42的对置方向即打开方向以及闭合方向移动，从而使一对保持部件41、42开闭。打开方向是一对保持部件41、42相互离开的方向，闭合方向是一对保持部件41、42相互靠近的方向。促动器5例如是电动促动器，能够按照来自控制装置的控制指令，准确地控制一对保持部件41、42之间的间隔。

一对保持部件41、42通过促动器5能够在盘保持位置与带拉出位置(参照图5)之间进行开闭。

盘保持位置是在一对保持部件41、42之间保持带盘R时的一对保持部件41、42的位置。在盘保持位置处，主体部41a、42a的内表面之间的距离大于一对侧板S的外表面之间的距离，且一对轨道部41b、42b之间的间隙小于一对侧板S的外表面之间的距离。因此，能够沿径向将带盘R插入一对主体部41a、42a之间，并利用一对轨道部41b、42b阻挡带盘R的外周面。

带拉出位置是与盘保持位置相比一对保持部件41、42更闭合的位置，是从带盘R拉出带T时的一对保持部件41、42的位置。在带拉出位置处，主体部41a、42a的外表面之间的距离小于一对侧板S的内表面之间的距离。因此，能够将一对主体部41a、42a的前端部以及突出部分41c、42c插入到一对侧板S之间。

一般而言，带T以及带盘R的尺寸根据规格而定。主体部41a、42a以及轨道部41b、42b的尺寸基于带T以及带盘R的规格而设计。例如，在宽度为8mm的带T的情况下，带盘R的内表面之间的宽度是11.5mm。因此，在一个例子中，在带拉出位置处的主体部41a、42a的外表面之间的距离是10mm。

如图3至图6所示，在轨道部41b、42b的前端部分别设置有切口41d、42d。切口41d、42d在一对保持部件41、42配置于带拉出位置的状态下形成开口部43，该开口部43在主体部41a、42a的对置方向上具有比带T的宽度大的宽度且能够使带T穿过。

切口41d、42d的前端侧(一侧)的内表面41e、42e是相对于轨道部41b、42b的长度方向倾斜的斜面。斜面41e、42e从基端侧朝向前端侧向轨道部41b、42b的内侧倾斜。切口41d、42d的基端侧(另一侧)的内表面41f、42f也可以是相对于轨道部41b、42b的长度方向向与斜面41e、42e相同的方向倾斜的斜面。

如图5所示，在带拉出位置处，一对轨道部41b、42b相互隔开间隙而配置。因此，如图6所示，一对保持部件41、42通过促动器5从带拉出位置进一步闭合，从而能够在开口部43沿带T的宽度方向握持带T。即，在图6的带握持位置处，开口部43的内表面与带T的两侧面接触并且握持带T。

传感器6例如具备获取二维图像的摄像机，基于二维图像内的颜色检测固定带T’。在参照的附图中，传感器6设置于从一对保持部件41、42在保持部件41、42的开闭方向上偏移的位置，并且与一对保持部件41、42的前端朝向同一侧。

一对握持爪71、72经由促动器8支撑于基座3，并且相互对置而配置。促动器8例如是气缸。促动器8使一对握持爪71、72沿该一对握持爪71、72的对置方向开闭。一对握持爪71、72在与开闭方向正交的方向上具有比一对侧板S的内表面之间的距离小的宽度，并且能够插入到一对侧板S之间。一对握持爪71、72通过促动器8闭合，由此沿固定带T’的厚度方向握持固定带T’。

在参照的附图中，一对握持爪71、72设置于一对轴91、92的前端，并且在沿着中心轴A的方向上相互对置，其中，该一对轴91、92相对于基座3朝向与ATC2相反的一侧在沿着中心轴A的方向上延伸。促动器8通过使轴91、92中的至少一个沿长度方向移动，从而使一对握持爪71、72开闭。

下面对机器人手1以及机器人10的作用进行说明。

机器人10按照来自控制装置的控制指令，执行将未使用的带盘R安装到芯片安装器的带供给装置20上的作业。如图7所示，机器人10以及集装箱C放置于自动搬运车(AGV)30。在集装箱C内容放有未使用的带盘R。在AGV30上固定有水平的盘台40。

带供给装置20具备：盘架21，其容放多个带盘R；以及带自动装载送料器(下面称为ALF)，其从带盘R向安装位置供给带T。在盘架21内隔开狭窄的间隔而排列有多个带盘R。ALF22具有相互并列的多个带搬运道，各带搬运道从开口于ALF22的正面侧的导入口22a(参照图15以及图16)延伸至芯片安装器内的安装位置。ALF22沿着各带搬运道将带T搬运至各安装位置。芯片安装器将基板依次搬运至多个安装位置，在各安装位置处，从带T取出电子部件，并且将电子部件安装于基板的预定位置。由此，在一个基板上安装多个部件。

首先，如图7至图10所示，机器人10通过机器人臂10a以及机器人手1的动作，执行从未使用的带盘R的带剥离固定带T’的作业。

即，如图7所示，将集装箱C内的一个带盘R容放并保持于盘保持位置的一对保持部件41、42之间。接下来，如图8所示，将带盘R放置于盘台40上，通过机器人手1的水平方向的移动，使得机器人手1从带盘R卸下。

接下来，如图8所示，将传感器6配置于带盘R的径向外侧，使传感器6与带T对置并且使传感器6沿着带盘R的周向移动，从而利用传感器6检测固定带T’。接下来，如图9所示，将打开的一对握持爪71、72朝向所检测出的固定带T’并插入一对侧板S内，如图10所示，通过使一对握持爪71、72闭合，从而利用一对握持爪71、72握持固定带T’。接下来，通过使一对握持爪71、72围绕轴91、92旋转，从而将固定带T’从带T的始端部剥离，并将所剥离的固定带T’扔到预定的回收箱(省略图示)。

接下来，如图11至图16所示，机器人10通过机器人臂10a以及机器人手1的动作，执行如下作业：将带盘R从盘台40搬运至带供给装置20，并将带盘R安装于盘架21的空的位置。

即，如图11所示，基于由传感器6检测出的固定带T’的位置，将带拉出位置的一对保持部件41、42的前端部插入一对侧板S之间，从而使带T的始端部从主体部41a、42a的径向外侧朝向径向内侧穿过开口部43。此时，通过机器人手1的动作，使开口部43朝向带T的始端部沿与带T的缠绕方向相反的方向移动，从而能够利用斜面41e、41f、42e、42f将带T的始端部向带盘R的径向外方向拉起并且使带T的始端部容易地穿过开口部43。带T的始端部沿着斜面41e、42e朝向一对保持部件41、42的前端侧前进。接着，如图12所示，通过使开口部43沿与带T的缠绕方向相反的方向进一步移动，从而将带T从带盘R拉出。

接下来，如图13所示，将一对保持部件41、42从带拉出位置打开到盘保持位置，使一对保持部件41、42朝向带盘R沿水平方向移动，在带T穿过了开口部43的状态下，将带盘R容放并保持在一对保持部件41、42内。接下来，如图14所示，以一对保持部件41、42容放带盘R的下端部的方式，将一对保持部件41、42以及带盘R沿竖直方向配置，并使带盘R移动到盘架21的空的位置附近。接下来，通过使机器人手1朝向前方移动，并且使带盘R从一对保持部件41、42内向空的位置滚动并落下，从而将带盘R安装到空的位置。

接下来，通过将一对保持部件41、42闭合至带握持位置，从而在一对保持部件41、42的开口部43处沿宽度方向握持带T。接下来，如图15所示，使机器人手1移动至ALF22的导入口22a的附近，通过机器人手1的移动，将带T插入导入口22a。接下来，如图16所示，打开一对保持部件41、42，从而释放带T。

这样，机器人手1的一对保持部件41、42，通过在薄的平板状的主体部41a、42a之间沿径向接收带盘R来保持带盘R。即，能够利用比带盘R稍厚的一对保持部件41、42来保持以及搬运带盘R。通过这种薄型的一对保持部件41、42，能够在不与周围的其他带盘R以及带T相干扰的情况下将未使用的带盘R安装于盘架21，并且能够使以往不得不依赖于作业人员的手工作业的带盘R的安装作业机器人化。

另外，通过在机器人手1上设置检测固定带T’的传感器6、以及握持固定带T’的握持爪71、72，能够使检测带盘R的固定带T’并剥离固定带T’的作业机器人化。

另外，由于利用设置于主体部41a、42a的内表面的轨道部41b、42b支撑带盘R的外周面，因此不论机器人手1的移动以及姿态的变化如何，带盘R均不会从一对保持部件41、42落下，而稳定地保持于一对保持部件41、42之间。由此，能够高速地进行带盘R的操作。

另外，平板状的主体部41a、42a以较大的面积轻轻地支撑带盘R的侧板S。即，在利用一对保持部件41、42保持带盘R的状态下，从保持部件41、42施加于带盘R的各位置的力较小即可。由此，不会对带T上的电子部件施加力，能够利用保持部件41、42保持以及搬运带盘R。

另外，通过将能够使带T穿过以及握持带T的开口部43设置于轨道部41b、42b，从而除了带盘R的操作以外，还能够进行带T的操作。由此，也能够使将带T从带盘R拉出或者固定于ALF22的导入口22a的作业机器人化。尤其，通过将开口部43设置于轨道部41b、42b的前端部，使得一对保持部件41、42能够在宽度狭窄的前端部握持带T。由此，便于在狭小的空间中进行带T的操作。

如图17以及图18所示，在ALF22为带拼接方式的情况下，机器人10也可以执行将带T的终端部安装于拼接装置的作业。拼接方式是在芯片安装器的安装位置将另一个带T的始端部与供给中的带T的终端部连接的方式。在该情况下，如图18所示，一对保持部件41、42被促动器5闭合，由此在轨道部41b、42b的前端部之间沿厚度方向轻轻地握持带T。

如图17所示，机器人10通过机器人手1的移动，拉拽握持于一对保持部件41、42的带T，并且从盘架21内的带盘R拉出剩余的带T。接下来，机器人10将所拉出的带T的终端部安装于拼接装置的预定位置。

从盘架21内的多个带盘R拉出的带T隔开狭窄的间隔而排列。根据本实施方式，能够将设置于一对保持部件41、42的前端的较细的突出部分41c、42c容易地插入狭窄的间隙，并且能够在突出部分41c、42c处握持目标带T。

另外，由于主体部41a、42a是部分圆形，因此通过使主体部41a、42a围绕其中心旋转，不使主体部41a、42a移动就能够变更主体部41a、42a的姿态。因此，如图18所示，通过在同一位置处的保持部件41、42的旋转，不会对周围的带T产生影响，能够将目标带T插入并握持在突出部分41c、42c之间。

在上述实施方式中，检测固定带T’的传感器6设置于机器人手1，但取而代之，与机器人手1分开的传感器6也可以配置于盘台40的周围。

在上述实施方式中，主体部41a、42a具有圆的一部分的形状，但取而代之，也可以是矩形等其他形状。另外，也可以根据主体部41a、42a的形状来相应变更轨道部41b、42b的形状。

在上述实施方式中，开口部43设置于轨道部41b、42b的前端部，但取而代之，开口部43也可以设置于轨道部41b、42b的其他位置。例如，开口部43也可以设置于轨道部41b、42b的长度方向的中央部。

Claims

1.一种机器人手，所述机器人手保持带盘，所述带盘具有相互对置的一对圆形的侧板，其特征在于，

所述机器人手具备：

一对保持部件，其分别具有平板状的主体部，且在相互对置的一对所述主体部之间沿该带盘的径向接收所述带盘；以及

促动器，其使该一对保持部件在所述一对主体部的对置方向上开闭，

所述一对保持部件能够利用所述促动器在盘保持位置与带拉出位置之间开闭，所述盘保持位置是所述一对主体部的内表面之间的距离比所述一对侧板的外表面之间的距离大的位置，所述带拉出位置是所述一对主体部的外表面之间的距离比所述一对侧板的内表面之间的距离小的位置，

所述一对保持部件中的每一个保持部件还具有：

轨道部，其从所述主体部的所述侧板侧的内表面突出，并且在所述侧板的径向外侧沿着所述主体部的周缘延伸；以及

切口，其设置于该轨道部，并且在所述一对保持部件配置于所述带拉出位置的状态下，形成开口部，该开口部具有比缠绕于所述带盘的带的宽度大的宽度且能够使该带穿过。

2.根据权利要求1所述的机器人手，其特征在于，

所述轨道部的长度方向的一侧的所述切口的内表面，是相对于所述轨道部的长度方向倾斜的斜面。

3.根据权利要求2所述的机器人手，其特征在于，

所述一对保持部件在所述轨道部的长度方向的另一侧与所述促动器连接，

所述斜面从所述轨道部的所述另一侧朝向所述一侧，向所述轨道部的内侧倾斜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述一对保持部件通过被所述促动器从所述带拉出位置进一步闭合，能够在所述开口部处沿所述带的宽度方向握持所述带。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述主体部的形状是具有与所述带盘的半径大致相等的半径的圆的一部分，

所述轨道部沿着所述主体部的圆弧延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述一对保持部件通过被所述促动器闭合，能够将所述带握持在一对所述轨道部之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的机器人手，其特征在于，

各所述轨道部具有从所述主体部向所述轨道部的长度方向突出的突出部分，

在所述一对保持部件闭合的状态下，一对所述突出部分的前端部朝向前端逐渐变细。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述开口部设置于一对所述轨道部的前端部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述机器人手具备传感器，所述传感器检测粘贴于所述带的始端部的固定带。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的机器人手，其特征在于，

所述机器人手具备一对握持爪，所述一对握持爪能够插入到所述一对侧板之间且沿该固定带的厚度方向握持粘贴于所述带的始端部的固定带。

11.一种机器人，其特征在于，具备：

机器人臂；以及

权利要求1至10中任一项所述的机器人手，其与该机器人臂的前端连接。