CN114514098A

CN114514098A - 末端执行器

Info

Publication number: CN114514098A
Application number: CN202080070544.9A
Authority: CN
Inventors: 菊地毅; 河野秀行; 矶边柚香; 松山吉成
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-05-17
Also published as: JP7390532B2; JPWO2021070576A1; WO2021070576A1; US20220227599A1; US11878889B2

Abstract

用于揭去剥离纸的、能够与机械臂连接的末端执行器具备：框体，其具备引导槽，该引导槽具有开始位置S、中途位置M及结束位置E；以及旋转单元，其具备针和能够沿着所述引导槽移动的第一支承部。当将连结所述开始位置S和所述中途位置M的线段设为线段SM、将连结所述中途位置M和所述结束位置E的线段设为线段ME、将所述线段SM与使所述末端执行器放置在地面上时的水平方向之间所成的角设为θ₁、将所述线段SM与所述线段ME之间所成的角设为θ₂时，满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°。

Description

末端执行器

技术领域

本发明涉及一种末端执行器。

背景技术

在专利文献1中记载了如下方法：将粘贴在由作为多关节型机器人的双臂机器人的一个臂的手部保持在规定位置的工件的粘合片上的膜，利用该双臂机器人的另一个臂的手部从该粘合片剥离，并利用所述双臂机器人的所述一个臂的手部将所述工件粘贴装配于规定部位。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5914308号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够揭去剥离纸的末端执行器。

本发明提供一种末端执行器，其是用于揭去剥离纸的、能够与机械臂连接的末端执行器，其中，该末端执行器具备：框体，其具备引导槽，该引导槽具有开始位置S、中途位置M及结束位置E；以及旋转单元，其具备针和能够沿着所述引导槽移动的第一支承部。当将连结所述开始位置S和所述中途位置M的线段设为线段SM、将连结所述中途位置M和所述结束位置E的线段设为线段ME、将所述线段SM与使所述末端执行器放置在地面上时的水平方向之间所成的角设为θ₁、将所述线段SM与所述线段ME之间所成的角设为θ₂时，满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°。由此，能够利用末端执行器揭去剥离纸。

根据本发明，可以提供一种能够揭去剥离纸的末端执行器。

附图说明

图1是示出本发明的一个方式的末端执行器1的外观结构的立体图。

图2是图1所示的末端执行器1的分解图。

图3是图2所示的旋转单元12的剖视图。

图4是示出利用末端执行器1揭去剥离纸的工序的图(第一阶段及第二阶段)。

图5是示出利用末端执行器1揭去剥离纸的工序的图(第三阶段及第四阶段)。

图6是示出利用末端执行器1揭去剥离纸的工序的图(第五阶段及第六阶段)。

图7是示出旋转单元12的三个姿态的图，(a)是第一支承部处于开始位置S的情况，(b)是第一支承部处于中途位置M的情况，(c)是第一支承部处于结束位置E的情况。

图8是示出本发明的一实施方式的末端执行器1中的、关于引导槽111的形状的变形例的图。

具体实施方式

(完成本发明的背景)

在工厂等中使用的机器人装置通过在机械臂安装末端执行器，能够进行各种作业。例如是使用机械手作为末端执行器来拾取在工厂的生产线上流动的部件、或者组装部件等作业。该机械臂及末端执行器通常由与机械臂连接的控制装置(控制器)控制。

作为末端执行器的种类，存在具有指部并利用指部把持工件的类型、如所谓的软手那样手部的前端能够变形的类型等。

在工厂组装部件时，有时通过双面胶带等粘合片将工件彼此粘接。该粘合片在进行粘接工序之前的阶段由剥离纸保护。因此，为了进行上述的粘接工序，必须从粘合片揭去剥离纸。

在专利文献1所记载的发明中，需要使爪部的前端部进入双面胶带的缘部和与其对应的剥离纸的缘部之间的边界部分。为了使机器人装置自动地进行这样的操作，需要对机器人装置的精确控制。

因此，在本发明中，使用具备针的末端执行器，以更简便的方法揭去剥离纸。以下，对这样的本发明的末端执行器进行说明。

(末端执行器1的外观结构)

图1是示出本发明的一个方式的末端执行器1的外观结构的立体图。图1的(a)示出了罩13遮盖针121的前端部的状态，图1的(b)示出了罩13向上方枢转运动且针121的前端部露出的状态。末端执行器1与省略图示的多关节机械臂连接，由此对工件进行各种作业。在本例中，能够与机械臂连接的末端执行器1进行从粘合片揭去剥离纸的作业。

末端执行器1具备框体11和旋转单元12。需要说明的是，末端执行器1也可以进一步具备罩13。

框体11与机械臂所具有的致动器A的前端连接，并且大致限定末端执行器1的外形。框体11具备引导槽111。引导槽111是引导旋转单元12的动作的槽，在图示的例子中，呈“く”字形。但是，引导槽111的形状不限于“く”字形。关于该引导槽111在后详细叙述。

旋转单元12配置在框体11内。旋转单元12在其前端具备针121。旋转单元12由机械臂所具有的致动器A驱动，将针121刺入剥离纸，并使该针121与旋转单元12一起旋转，从而以上挑的方式将剥离纸抬起并从粘合片揭去。关于该旋转单元12的机构也在后详细叙述。

罩13设置于框体11的与致动器A相反一侧的端部，是以旋转单元12的针121不会无意间刺向各处的方式进行保护的安全用构件。另外，如后述那样，罩13也可以具有将被针121刺入的剥离纸从针121去除的功能。关于该罩13也在后详细叙述。

(末端执行器1的内部结构)

图2是图1所示的末端执行器1的分解图。图3是图2所示的旋转单元12的剖视图。以下，一边参照图2及图3一边对末端执行器1的内部结构进行说明。需要说明的是，关于致动器A，使用通常的致动器即可，因此省略说明。

在本例中，旋转单元12可以具备图2的右侧所示的结构。第一连接板1201和两个第二连接板1202A、1202B的一端经由第一旋转轴1203被连接为旋转自如。在第一连接板1201***有螺钉1224，该螺钉1224被拧入致动器A的前端(参照图3)。

第二连接板1202A、1202B的另一端和保持件1204经由第二旋转轴1205被连接为旋转自如。保持件1204为彼此正交的筒1204A和筒1204B接合而成的形状。其中，第二旋转轴1205在筒1204A中通过。在第二旋转轴1205的两端分别设置有管1206A、1206B和球轴承1207A、1207B。需要说明的是，第二连接板1202A、1202B和球轴承1207A、1207B经由第二旋转轴1205和管1206A、1206B连接。另外，球轴承1207A、1207B构成旋转单元12的第一支承部。

在保持件1204所具有的筒1204B***有全螺纹件1209。如图3所示，全螺纹件1209的一端由螺母1213固定，另一端由螺母1222、1223固定。即，全螺纹件1209在处于螺母1213与螺母1223之间的各构件中贯通。具体而言，全螺纹件1209在螺母1213、设置于旋转基座1212的第一孔1212A、管1208、设置于“コ”字形的销压力板1210的一端的孔1210A、螺旋弹簧1211(弹性体)、筒1204B、设置于旋转基座支撑件1218的孔1218A、螺母1220、管1221、设置于销压力板1210的另一端的孔1210B、螺母1222以及螺母1223中贯通。

管1208以覆盖全螺纹件1209的外周的一部分的方式设置。管1208的一端***设置于旋转基座1212的第一孔1212A，并由此固定(参照图3)。管1208的另一端***设置于旋转基座支撑件1218的孔1218A，并由此固定(参照图3)。管1208在设置于销压力板1210的一端的孔1210A、螺旋弹簧1211和筒1204B中贯通。螺旋弹簧1211以缠绕管1208的外侧的方式配置。螺旋弹簧1211配置在销压力板1210的孔1210A侧的一端与筒1204B之间，并在这两者之间发挥弹性力。

另外，以覆盖全螺纹件1209的外周的一部分的方式设置有管1221。管1221贯通在销压力板1210的另一端设置的孔1210B，并分别通过螺母1220将一端固定，通过螺母1222将另一端固定。

在设置于旋转基座1212的第二孔1212B中***有阶梯销1214。该阶梯销1214作为旋转单元12的针121发挥功能。在阶梯销1214的后端，销的直径减小。将该阶梯销1214的直径减小的部分称为肩部1214A。

另外，两根管1216A、1216B的一端***旋转基座1212。两根管1216A、1216B的另一端分别***设置于旋转基座支撑件1218的两个孔1218C、1218D。另外，内六角螺栓1219A、1219B通过该孔1218C、1218D分别***管1216A、1216B中。

管1215设置在旋转基座1212与旋转基座支撑件1218之间。在管1215中***有前述的阶梯销1214。阶梯销1214的肩部1214A与设置于旋转基座支撑件1218的圆筒状的承接部1218B抵接(参照图3)。

小径的螺旋弹簧1217配置在旋转基座支撑件1218和销压力板1210的孔1210B的端之间。在该螺旋弹簧1217中***有阶梯销1214的后端的直径减小的部分。

例如，具有上述那样结构的旋转单元12被收容在框体11中(参照图2)。在框体11的两侧设置有引导槽111，在图示的例子中，球轴承1207A、1207B被安装为与引导槽111协同动作。

框体11在其下部具备孔112A、112B。在孔112A与孔112B之间存在空间，在旋转单元12的筒1212C配置于该空间的状态下，小径杆R贯通孔112A、筒1212C及孔112B。这样，旋转单元12和框体11通过小径杆R被连接为能够相互旋转。该筒1212C是旋转单元12的第二支承部。由图2及图3明显可知，作为第二支承部的筒1212C设置于比作为第一支承部的球轴承1207A、1207B靠近针121(阶梯销1214)的前端的一侧。

另外，虽然不是必须，但在框体11安装有罩13。在框体11的下部的两侧设置有孔113A、113B，在设置于罩13的两翼的支点部13A、13B与孔113A、113B对位的状态下，旋转轴13C贯通孔113A、支点部13A、支点部13B及孔113B。通过设为这样的结构，罩13相对于框体11枢转运动自如。

(利用末端执行器1揭去剥离纸的工序)

图4～图6是示出利用末端执行器1揭去剥离纸的工序的图。图4中示出了第一阶段及第二阶段，图5中示出了第三阶段及第四阶段，图6中示出了第五阶段及第六阶段。以下，除了参照图4～图6之外，根据需要也参照前述的图2及图3对揭去剥离纸的工序进行说明。需要说明的是，对于末端执行器1的各构成要素中的与揭去剥离纸的工序没有直接关系的构成要素，有时省略附图标记。

图4的左侧所示的第一阶段表示要利用末端执行器1从粘合片T揭去剥离纸的剥离开始时。需要说明的是，在本例中，粘合片T放置于作业用的地面(包括工厂的生产线的载置台的上表面等)。

在剥离开始时，末端执行器1处于从地面浮起的状态。另外，罩13位于隐藏针121的位置，确保安全。另外，前面叙述了球轴承1207A、1207B构成旋转单元12的第一支承部的情况，第一支承部处于引导槽111的开始位置S。需要说明的是，将图示的“く”字形的引导槽111的开始位置设为S，结束位置设为E，中途位置设为M。在该图中，中途位置M是槽的角度改变的位置。

接着，在图4的右侧所示的第二阶段中，通过使省略图示的机械臂移动，与机械臂连接的末端执行器1下降，与地面接触。在此，罩13以***支点部13A、13B的旋转轴13C为轴进行枢转运动(参照图2)。另外，在罩13的下部设置有凸部132。当末端执行器1下降时，该凸部132最先与地面接触，因此在末端执行器1进一步下降的情况下，罩13向图4的顺时针方向枢转运动，以使罩13的与支点部13A、13B相反的一侧的端部抬起。通过该枢转运动，隐藏在罩13的内侧的针121露出。即，罩13从针121的前端部离开。

接着，在图5的左侧所示的第三阶段中，致动器A将第一连接板1201朝下按压(结合参照图3)。这样，第一旋转轴1203和第二连接板1202A、1202B的一端被按下。在此，作为第一支承部的球轴承1207A、1207B以能够沿着引导槽111移动的方式嵌入。因此，第二连接板1202A、1202B的另一端与作为第一支承部的球轴承1207A、1207B一起沿着引导槽111从引导槽111的开始位置S向中途位置M移动。需要说明的是，比较第二阶段和第三阶段可知，第二连接板1202A、1202B是相应于由致动器A施加的按压而摆动的摆动连杆。

结合参照图2及图3。在作为第一支承部的球轴承1207A、1207B从开始位置S向中途位置M移动时，被筒1204B按压的螺旋弹簧1211按压销压力板1210的一端(1210A侧)。这样，与其联动地，销压力板1210的另一端(1210B侧)按压阶梯销1214，从而阶梯销1214的前端突出。即，针121突出，并轻轻地刺入放置于地面的粘合片T的表面的剥离纸。由于是以上那样的机构，因此螺旋弹簧1211具有对针121相对于剥离纸的加压进行调整的功能。反之，在不需要对针121相对于剥离纸的加压进行调整的情况下，则不需要螺旋弹簧1211。在该情况下，可以例如代替螺旋弹簧1211而配置不具有弹性力的管等，根据作为第一支承部的球轴承1207A、1207B的移动进行结构变更而成为针121简单地突出的结构。需要说明的是，关于图5的左侧所示的所成的角度α，在对图5的右侧所示的第四阶段进行说明时一并说明。

接着，在图5的右侧所示的第四阶段中，致动器A将第一连接板1201进一步朝下按压(结合参照图3)。这样，第一旋转轴1203和第二连接板1202A、1202B的一端被进一步按下。在此，球轴承1207A、1207B以能够沿着引导槽111移动的方式嵌入。因此，第二连接板1202A、1202B的另一端与作为第一支承部的球轴承1207A、1207B一起沿着引导槽111从引导槽111的中途位置M向结束位置E移动。

在此，已经说明了球轴承1207A、1207B构成旋转单元12的第一支承部、以及筒1212C是旋转单元12的第二支承部。筒1212C(及孔112B)在第三阶段、第四阶段中均处于与放置有粘合片T的地面接触的位置。即，旋转单元12中的第二支承部即使从第三阶段转移到第四阶段，位置也几乎不变。另一方面，构成第一支承部的球轴承1207A、1207B沿着引导槽111从中途位置M被按下到结束位置E。由此，连结第一支承部和第二支承部的线段以更接近地面的方式倾倒。即，连结第一支承部和第二支承部的线段与地面所成的角度α随着从第三阶段向第四阶段转移而变小。其结果是，旋转单元12本身随着从第三阶段向第四阶段转移，以更接近地面的方式倾倒。这样，针121相对于地面的角度也逐渐变小。

通过使针121相对于地面的角度逐渐变小，在第三阶段轻轻刺入剥离纸的针121以上挑的方式将该剥离纸的一部分抬起并从粘合片T揭去(图5的右侧的状态)。从粘合片T逐渐揭去的剥离纸P如图5的右侧所示。

需要说明的是，在图5的右侧的状态中，针121的前端已经不接地，因此使螺旋弹簧1211(参照图2及图3)保持收缩的力不起作用。换言之，成为压缩螺旋弹簧1211的力释放的状态。因此，螺旋弹簧1211成为伸长的状态。这样，与螺旋弹簧1211联动，针121的前端进一步突出。

接着，在图6的左侧所示的第五阶段中，操作连接末端执行器1的机械臂，在将剥离纸P钩挂于针121的状态下使末端执行器1上升。这样，剥离纸P的整体被从粘合片T揭去。

接着，在图6的右侧所示的第六阶段中，罩13向图中的逆时针方向枢转运动，由此罩13的底面碰到剥离纸，被针121刺入的剥离纸P开始被从针121去除。

接着，返回图4的左侧所示的第一阶段。在第一阶段中，剥离纸P已经被去除。并且，由于致动器A返回初始状态，因此旋转单元12也返回图4的左侧所示的初始状态。

如以上那样，通过使用本发明的一实施方式的末端执行器1，能够简单地将剥离纸从粘合片揭去。由于以将针121刺入剥离纸并上挑的方式揭去，因此在机械臂及末端执行器1的操作中不要求高精度。

图7是示出旋转单元12的三个姿态的图，图7的(a)示出了第一支承部处于开始位置S的情况，图7的(b)示出了第一支承部处于中途位置M的情况，图7的(c)示出了第一支承部处于结束位置E的情况。需要说明的是，图7的(a)相当于图4所示的第二阶段，图7的(b)相当于图5所示的第三阶段，图7的(c)相当于图5所示的第四阶段。另外，关于罩13省略图示。

如已经说明那样，图7示出了第一支承部沿着“く”字形的引导槽111移动，从而针121在中途位置M处突出，并且针121在结束位置E处以横卧的方式倾斜的情况。

(变形例1：线段ME的角度)

图8是示出本发明的一实施方式的末端执行器1的、关于引导槽111的形状的变形例的图。如图8的(a)所示，引导槽111具有开始位置S、中途位置M和结束位置E。将连结开始位置S和中途位置M的线段设为线段SM。另外，将连结中途位置M和结束位置E的线段设为线段ME。将线段SM与使末端执行器1放置在地面上时的水平方向之间所成的角设为θ₁。将线段SM与线段ME之间所成的角设为θ₂。此时，在图1～图7所示的末端执行器1中，以线段ME相对于地面垂直下降的方式、即θ₂＝θ₁+90°的方式，决定开始位置S、中途位置M及结束位置E，并沿着线段SM及线段ME形成引导槽111。这样，在第一支承部沿线段SM移动时，起到使旋转单元12中的针121突出的效果，在第一支承部沿线段ME移动时，针121以接近地面的方式倾倒，起到上挑剥离纸的效果，因此是优选的。

但是，线段ME的角度不限于上述的角度。例如，如图8的(b)所示，可以以满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°的方式确定角度θ₁、θ₂，并基于这些角度确定开始位置S、中途位置M及结束位置E，从而沿着线段SM及线段ME形成引导槽111。

(变形例2：曲线状的引导槽)

另外，在上述的末端执行器1中，引导槽111的形状沿着将线段SM和线段ME这两个直线接合而成的轨迹形成。但是，也可以沿着曲线的轨迹来确定引导槽111的形状。

例如，如图8的(c)所示，考虑在曲线上存在拐点M’的情况。拐点是连续的曲线上的点，是指在该点处曲线从凹向凸或者相反地变化的点。将拐点M’设为中途位置，并基于原来的曲线所包含的三个点(开始位置S、拐点M’、结束位置E)，画出直线状的线段SM’及线段M’E，基于这两个线段，以与上述同样的方式确定角度θ₁及角度θ₂。在角度θ₁、θ₂满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°的不等式的情况下，可以沿着原来的曲线确定引导槽111的形状。

另外，如图8的(d)所示，在曲线上没有拐点的情况下，也可以将曲线上的任意点确定为中途位置N。然后，基于作为直线的线段SN及线段NE来确定角度θ₁、θ₂。在角度θ₁、θ₂满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°的不等式的情况下，可以沿着原来的曲线确定引导槽111的形状。

如以上那样，可以还具备相应于由致动器A施加的按压而摆动的摆动连杆1202，摆动连杆1202与第一支承部(球轴承1207A、1207B)连接。由此，摆动连杆承受由致动器A施加的按压的力，并将该力向第一支承部传递。因此，第一支承部沿着引导槽111适当地移动。

另外，旋转单元12也可以具备用于对针121相对于剥离纸的加压进行调整的螺旋弹簧1211(弹性体)。由此，能够以使针121不将剥离纸连同粘合片T一起刺穿的方式调整按压。

另外，引导槽111也可以呈“く”字形的形状。由此，首先，使针121突出而刺入剥离纸，接着，用针121将剥离纸上挑，从而能够从粘合片T揭去剥离纸。

另外，引导槽111具有开始位置S、中途位置M和结束位置E，在将连结开始位置S和中途位置M的线段设为线段SM、将连结中途位置M和结束位置E的线段设为线段ME、将线段SM与使末端执行器1放置在地面上时的水平方向之间所成的角设为θ₁、将线段SM与线段ME之间所成的角设为θ₂时，满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°。另外，更特定而言，满足θ₁+45°＜θ₂＜θ₁+135°，进一步特定而言，满足θ₂＝θ₁+90°。由此，在第一支承部从中途位置M向结束位置E移动的期间，能够适当地限定旋转单元12及旋转单元12所具有的针121的动作。

另外，也可以是，旋转单元12还具备第二支承部(筒1212C)，第二支承部设置于比第一支承部靠近针121的前端的一侧。由此，以设置于靠近针121的前端的一侧的第二支承部为支点，第一支承部沿着引导槽111移动，从而旋转单元12旋转，能够用针121以上挑的方式揭去剥离纸。

另外，还具备保护针121的罩13，通过罩13相对于框体11进行枢转运动，从而去除被揭去的剥离纸。由此，罩13除了在安全方面的功能之外，还能够具有去除被揭去的剥离纸的功能。

以上，参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述例，这是不言而喻的。本领域技术人员显然能够在技术方案所记载的范畴内想到各种变更例、修正例、置换例、附加例、删除例、等同例，并理解这些内容当然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明的主旨的范围内，也可以将上述各种实施方式中的各构成要素任意组合。

产业上的可利用性

本发明作为能够揭去剥离纸的末端执行器是有用的。

附图标记说明：

1 末端执行器

11 框体

111 引导槽

112A 孔

112B 孔

113A 孔

113B 孔

12 旋转单元

121 针

132 凸部

1201 第一连接板

1202 摆动连杆

1202A 第二连接板

1202B 第二连接板

1203 第一旋转轴

1204 保持件

1204A 筒

1204B 筒

1205 第二旋转轴

1206A 管

1206B 管

1207A 球轴承

1207B 球轴承

1208 管

1209 全螺纹件

1210 销压力板

1210A 孔

1210B 孔

1211 螺旋弹簧

1212 旋转基座

1212A 第一孔

1212B 第二孔

1212C 筒

1213 螺母

1214 阶梯销

1214A 肩部

1215 管

1216A 管

1216B 管

1217 螺旋弹簧

1218 旋转基座支撑件

1218A 孔

1218B 承接部

1218C 孔

1218D 孔

1219A 螺栓

1219B 螺栓

1220 螺母

1221 管

1222 螺母

1223 螺母

1224 螺钉

13 罩

13A 支点部

13B 支点部

13C 旋转轴

A 致动器

E 结束位置

M、N 中途位置

M’ 拐点

P 剥离纸

R 小径杆

S 开始位置

T 粘合片。

Claims

1.一种末端执行器，其是用于揭去剥离纸的、能够与机械臂连接的末端执行器，其中，

所述末端执行器具备：

框体，其具备引导槽，该引导槽具有开始位置S、中途位置M及结束位置E；以及

旋转单元，其具备针和能够沿着所述引导槽移动的第一支承部，

当将连结所述开始位置S和所述中途位置M的线段设为线段SM、

将连结所述中途位置M和所述结束位置E的线段设为线段ME、

将所述线段SM与使所述末端执行器放置在地面上时的水平方向之间所成的角设为θ₁、

将所述线段SM与所述线段ME之间所成的角设为θ₂时，

满足θ₁＜θ₂＜θ₁+180°。

2.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，

所述末端执行器满足θ₂＝θ₁+90°。

3.根据权利要求1或2所述的末端执行器，其中，

所述末端执行器进一步具备相应于由致动器施加的按压而摆动的摆动连杆，

所述摆动连杆与所述第一支承部连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的末端执行器，其中，

所述旋转单元具备弹性体，所述弹性体用于对所述针相对于所述剥离纸的加压进行调整。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的末端执行器，其中，

所述引导槽呈“く”字形的形状。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的末端执行器，其中，

所述旋转单元进一步具备第二支承部，

所述第二支承部设置于比所述第一支承部靠近所述针的前端的一侧。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的末端执行器，其中，

所述末端执行器进一步具备保护所述针的罩，

所述罩相对于所述框体进行枢转运动，由此去除被揭去的所述剥离纸。