專利名稱：緊固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種上緊緊固部件的緊固裝置，特別涉及一種可以更換緊固單元的緊固裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)用機(jī)械的裝配生產(chǎn)線上，為了使對依次被輸送過來的工件進(jìn)行的形狀和緊固力矩不同的各種螺紋緊固作業(yè)自動(dòng)化，提出了一種利用單一的螺母扳手就能夠進(jìn)行緊固的螺紋緊固裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
在圖4中，螺紋緊固裝置10具有基座12，在該基座12的角部，在與圖紙正交的方向設(shè)有較長的上部導(dǎo)軌14a和側(cè)部導(dǎo)軌14b，并且在該上部導(dǎo)軌14a和側(cè)部導(dǎo)軌14b之間，在箭頭X方向設(shè)有較長的齒條(rack)部件16。
在上部導(dǎo)軌14a和側(cè)部導(dǎo)軌14b上支撐著X軸工作臺(tái)18，在該X軸工作臺(tái)18的下部側(cè)，固定有伺服電機(jī)等第1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源20。在該第1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源20的旋轉(zhuǎn)軸(未圖示)上，通過齒輪系22連接著小齒輪24，該小齒輪24嚙合在齒條部件16上。在X軸工作臺(tái)18的上部，固定著一對在與箭頭X方向交叉的箭頭Y方向上延伸的導(dǎo)軌26a、26b，在該導(dǎo)軌26a、26b之間設(shè)有第2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源28，在該第2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源28上連接著滾珠絲杠30。
在導(dǎo)軌26a、26b上放置著Y軸工作臺(tái)32，在該Y軸工作臺(tái)32的下部，設(shè)有旋合在滾珠絲杠30上的未圖示的螺母部件。在該Y軸工作臺(tái)32上，在上下方向(箭頭Z方向)設(shè)有較長的一對導(dǎo)軌34a、34b和滾珠絲杠36，該滾珠絲杠36連接第3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源38。在該引導(dǎo)導(dǎo)軌34a、34b上支撐著Z軸工作臺(tái)40，該Z軸工作臺(tái)40在滾珠絲杠36的旋轉(zhuǎn)作用下自由升降。
在Z軸工作臺(tái)40上，設(shè)有螺母扳手部42和套筒部更換裝置46。上述更換裝置46用于有選擇地且自動(dòng)地在該螺母扳手部42上裝卸緊固用套筒部44a、或收納于規(guī)定位置的44b、44c(未圖示)。
在支撐框架上安裝有工件按壓夾具120和工件定位確認(rèn)傳感器122，在該工件按壓夾具120和工件定位確認(rèn)傳感器122的下方配設(shè)有工件輸送裝置124。工件W以放置在托盤126上的狀態(tài)并通過該工件輸送裝置124依次被輸送。
下面，說明相關(guān)動(dòng)作。工件W以在前道工序被設(shè)置了多個(gè)螺釘?shù)臓顟B(tài)，通過工件輸送裝置124被輸送，并且停止在規(guī)定的螺紋緊固位置。并且，通過工件按壓夾具120和工件定位確認(rèn)傳感器122，將工件W定位保持在規(guī)定位置之后，有選擇地驅(qū)動(dòng)構(gòu)成螺紋緊固裝置10的第1～第3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源20、28和38。
在第1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源20被驅(qū)動(dòng)時(shí)，小齒輪24通過齒輪系22而旋轉(zhuǎn)，在該小齒輪24和齒條部件16的作用下，X軸工作臺(tái)18移動(dòng)。并且，在第2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源28被驅(qū)動(dòng)時(shí)，滾珠絲杠30旋轉(zhuǎn)，Y軸工作臺(tái)32在箭頭Y方向上移動(dòng)。另外，在第3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源38被驅(qū)動(dòng)時(shí)，Z軸工作臺(tái)40通過滾珠絲杠36在箭頭Z方向上移動(dòng)。由此，可以使設(shè)在工件W上的螺釘嵌合到設(shè)于套筒部44a的卡合孔中，上述套筒部44a被安裝在螺母扳手部42上。
從而，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源55被驅(qū)動(dòng)而使螺母扳手部42的旋轉(zhuǎn)軸56旋轉(zhuǎn)時(shí)，套筒部44a旋轉(zhuǎn)。所以，工件W的螺釘被緊固，在其緊固力矩達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，通過力矩檢測器(未圖示)等使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源55的驅(qū)動(dòng)停止。
專利文獻(xiàn)1日本專利第2588677號(hào)(第2-5頁、圖3)由于現(xiàn)有的螺紋緊固裝置沒有螺釘?shù)陌殉謾C(jī)構(gòu)，因此需要預(yù)先把螺釘設(shè)置在工件W上。此外，由于套筒部可以到達(dá)的范圍狹小，所以只能緊固工件W的一個(gè)側(cè)面，為了緊固相反的側(cè)面和上面，需要利用某種方法改變工件W的朝向，因此現(xiàn)有的螺紋緊固裝置作業(yè)效率不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這些問題而提出的，其目的在于，提供一種螺紋緊固裝置，該螺紋緊固裝置具有如下特征具有把持螺釘?shù)墓δ?，并且可以自由裝卸與螺栓尺寸對應(yīng)的緊固單元；通過與可以在任意位置狀態(tài)下進(jìn)行緊固動(dòng)作的機(jī)器人操縱裝置組合，使得作業(yè)范圍較廣。
為了解決上述問題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下。
本發(fā)明的第一方面，緊固裝置具有螺母扳手和緊固單元，上述緊固單元由上述螺母扳手驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并緊固緊固部件，并且上述緊固單元可以裝卸，可以利用單一的上述螺母扳手緊固多個(gè)不同種類的緊固部件，其特征在于，具有使上述緊固單元在旋轉(zhuǎn)軸方向作直線移動(dòng)的第1驅(qū)動(dòng)單元；把持上述緊固部件的夾具；使上述夾具動(dòng)作的第2驅(qū)動(dòng)單元；裝卸上述緊固單元的第3驅(qū)動(dòng)單元。
本發(fā)明的第二方面的特征在于，緊固裝置安裝在工業(yè)用機(jī)器人的臂前端。
本發(fā)明的第三方面的特征在于，上述夾具利用兩個(gè)可動(dòng)爪構(gòu)成，通過上述可動(dòng)爪的開閉動(dòng)作，把持緊固部件。
本發(fā)明的第四方面的特征在于，第1驅(qū)動(dòng)單元是氣缸。
本發(fā)明的第五方面的特征在于，第2驅(qū)動(dòng)單元是氣缸。
本發(fā)明的第六方面的特征在于，上述緊固部件是內(nèi)六角螺栓。
本發(fā)明的第一、第三～第六方面可以提供一種緊固裝置，其具有夾具并能夠裝卸緊固單元，因此可以適用于難以保持定位的內(nèi)六角螺栓等各種類型、尺寸的螺栓。
此外，第二方面可以提供一種緊固裝置，其安裝在工業(yè)用機(jī)器人的臂前端，因此可以使在較廣的作業(yè)范圍內(nèi)的緊固作業(yè)自動(dòng)化，并且僅通過修改緊固位置的示教點(diǎn)，即可靈活對應(yīng)。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的緊固裝置的橫剖面圖和縱剖面圖。
圖2是表示第2托架221和第2氣缸220的接合狀態(tài)的說明圖。
圖3是表示分離的前端工具的剖面圖。
圖4是現(xiàn)有的緊固裝置的側(cè)視圖。
標(biāo)號(hào)說明201螺母扳手；202基座； 203主管；204傳動(dòng)軸； 205套筒； 206接頭；207緊固頭(bit)； 208夾具； 220第2氣缸；221第2托架； 230第1氣缸；232第1托架；233滑動(dòng)器； 235軸承； 236第2套管；237鋼球；238第1套管；239鋼球；304連接管； 305夾具托架； 306旋轉(zhuǎn)軸；307連桿；330第3氣缸；331第3托架；335前端工具座； 336空隙槽具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
(實(shí)施例1)圖1(a)是緊固裝置的橫剖面圖，表示驅(qū)動(dòng)第1氣缸230伸長，使緊固頭207(緊固單元)向裝置前端側(cè)移動(dòng)，且表示夾具208張開的狀態(tài)。圖1(b)是緊固裝置的縱剖面圖，表示驅(qū)動(dòng)第1氣缸230收縮，以使緊固頭207后退，且使夾具208閉合的狀態(tài)。
該緊固裝置具有用于緊固螺釘?shù)木o固頭207的旋轉(zhuǎn)、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；用于把持螺母的夾具208的開閉機(jī)構(gòu)；和裝置前端部的裝卸機(jī)構(gòu)。以下，說明各結(jié)構(gòu)。
首先，說明緊固頭207的旋轉(zhuǎn)、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。在圖中，201表示螺母扳手，其利用未圖示的螺栓被固定在基座202上，基座202安裝在具有多種自由度的工業(yè)用機(jī)器人的臂前端(未圖示)。203表示主管，固定在基座202上。204表示傳動(dòng)軸，其被連接在螺母扳手201的輸出軸上，并同軸地貫穿主管203。傳動(dòng)軸204接合在套筒205上傳遞旋轉(zhuǎn)力矩，套筒205由多邊柱或花鍵構(gòu)成，以便可以在軸向滑動(dòng)并直線移動(dòng)。
套筒205通過軸承235接合在滑動(dòng)器233上，滑動(dòng)器233被固定在第1托架232上，上述第1托架232貫穿被設(shè)置在主管203外周上的切槽。第1托架232與從固定于基座202上的第1氣缸230(第1驅(qū)動(dòng)單元)延伸的活塞桿相固定，通過使第1氣缸230進(jìn)行伸縮動(dòng)作，可以使套筒205在旋轉(zhuǎn)過程中也能夠沿軸向直線移動(dòng)。此外，套筒205形成為一端的內(nèi)徑與傳動(dòng)軸204嵌合的多邊形斷面或花鍵，另一端形成為與接頭206嵌合的圓筒內(nèi)徑。在與接頭206嵌合部分的套筒205的外圓周上，具有用于保持鋼球239的貫通孔。貫通孔部的圓筒壁厚小于鋼球239的外徑。因此，配置在貫通孔內(nèi)的鋼球239一定在圓筒的內(nèi)壁或外壁側(cè)突出。在接頭206的與套筒205的嵌合部的圓筒外周上，設(shè)有曲率與鋼球239的外徑相同的圓槽，該圓槽的位置配置成與套筒205的上述貫通孔一致。圓槽的深度形成為與上述鋼球239的突出尺寸相等。另外，第1套管238受到壓縮螺旋彈簧(未圖示)施加的向旋轉(zhuǎn)軸前端方向的推力，通常約束鋼球239向外周側(cè)突出。即，向內(nèi)徑側(cè)突出的鋼球239被收納在套簡205的該圓槽中，從而接頭206與套筒205被接合。207表示用于緊固螺栓(未圖示)的緊固頭，其被接合在套筒205上。
下面，說明夾具208的開閉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。在圖中，335表示前端工具座，其借助鋼球237與第2套管236的作用接合在主管203上使用。此外，在前端固定有夾具托架305。208是由兩個(gè)可動(dòng)爪構(gòu)成的夾具，各可動(dòng)爪可以以設(shè)置在夾具托架305上的旋轉(zhuǎn)軸306為中心旋轉(zhuǎn)。可動(dòng)爪的內(nèi)側(cè)形成為圓筒(袋)狀，以便在閉合夾具208時(shí)不與內(nèi)六角螺栓的頭部干涉。220是第2氣缸(第2驅(qū)動(dòng)單元)，其被固定在主管203上。221是第2托架，第2氣缸220的活塞桿以被卡在設(shè)于第2托架221上的切口部中的狀態(tài)接合、且可以裝卸。圖2是表示第2托架221和第2氣缸220的接合狀態(tài)的俯視圖。如圖所示，通過使活塞桿繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，可以解除第2托架221和第2氣缸220的接合。304是連接管，其被固定在第2托架221上。連接管304構(gòu)成為可以相對于主管203在軸向上滑動(dòng)、且可以作直線移動(dòng)。此外，在連接管304的前端，接合有分別可以旋轉(zhuǎn)的一組連桿307，連桿307的另一端可以旋轉(zhuǎn)地接合在可動(dòng)爪的一端上。
最后，說明前端工具的裝卸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。該緊固裝置的裝置前端部(以下稱為“前端工具”)是可以分離的。圖3表示分離后的前端工具。
在圖1中，330是第3氣缸(第3驅(qū)動(dòng)單元)，活塞桿接合在第3托架331上。236是第2套管，其通過第3托架331接合在第3氣缸330的活塞桿上。即，第2套管借助第3氣缸的驅(qū)動(dòng)，在軸向作直線移動(dòng)。237是鋼球，其被收納在設(shè)于主管203上的保持孔中。通過第2套管236沿軸向的移動(dòng)，來限制所保持的鋼球237向外周側(cè)飛出。即，第2套管236被按下時(shí)，鋼球237受到約束而向內(nèi)徑側(cè)突出。另一方面，第2套管236被提起時(shí)，鋼球237成為自由狀態(tài)，不向內(nèi)徑側(cè)突出。在進(jìn)行螺紋緊固作業(yè)時(shí)，使第3氣缸伸長，形成將第2套管236按下的狀態(tài)，所以鋼球237成為向內(nèi)徑側(cè)突出的狀態(tài)。從而，鋼球237嵌合在設(shè)于前端工具座335的圓槽中，前端工具座335接合在主管203上。
本發(fā)明與專利文獻(xiàn)1最大區(qū)別點(diǎn)在于，具有用于把持螺釘?shù)膴A具208。
以下，說明具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的緊固裝置的動(dòng)作。首先，說明緊固頭207的旋轉(zhuǎn)、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
當(dāng)?shù)?氣缸活塞桿伸縮時(shí)，伸縮動(dòng)作通過第1托架232、滑動(dòng)器233傳遞給套筒205。然后，傳遞給套筒205的伸縮動(dòng)作，再通過接頭206傳遞給緊固頭207。另一方面，在螺母扳手201的輸出軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)被傳遞給傳動(dòng)軸204，再通過套筒205、接頭206傳遞給緊固頭207，使被把持在夾具208上的螺釘旋轉(zhuǎn)。即，配合第1氣缸活塞桿的伸縮動(dòng)作，緊固頭進(jìn)行伸縮動(dòng)作，并且通過螺母扳手201可以以所期望的力矩緊固螺釘。
下面，說明夾具208開閉機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
首先，第2氣缸220活塞桿伸縮時(shí)，伸縮動(dòng)作通過第2托架221傳遞給連接管304。然后，傳遞給連接管304的伸縮動(dòng)作再通過連桿307傳遞給可動(dòng)爪，所以可動(dòng)爪以旋轉(zhuǎn)軸306為中心旋轉(zhuǎn)，結(jié)果，夾具208進(jìn)行開閉。即，配合氣缸220的伸縮動(dòng)作，夾具208進(jìn)行開閉動(dòng)作，可以把持及釋放螺釘。
下面，說明基于上述緊固頭207的旋轉(zhuǎn)、直線驅(qū)動(dòng)和夾具208的開閉組合動(dòng)作的緊固作業(yè)。
緊固作業(yè)是按以下順序進(jìn)行的。
(1)通過使第2氣缸220的活塞桿伸長，使夾具208張開。
(2)使第2氣缸220的活塞桿收縮，使夾具208閉合，把持預(yù)先通過送料器整齊排列的螺釘。
(3)將所把持的螺釘向工件的螺釘插入部移動(dòng)。本發(fā)明的緊固裝置是被安裝在機(jī)器人的臂前端，所以能夠進(jìn)行比現(xiàn)有范圍廣的緊固作業(yè)。
(4)使第1氣缸230的活塞桿伸長，使緊固頭207伸展到所把持的螺釘處。
(5)通過使第2氣缸220的活塞桿伸長，使夾具208張開。
(6)第1氣缸230的伸長力作用于緊固頭207，所以上述緊固頭207在按壓螺釘?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行前進(jìn)，直到螺釘前端到達(dá)絲錐(tap)部為止。
(7)驅(qū)動(dòng)螺母扳手201，以所期望的力矩緊固螺釘。
最后，說明前端工具的分離動(dòng)作。
前端工具的分離動(dòng)作按下順序進(jìn)行。
(1)第1套管238受到未圖示的壓縮螺旋彈簧(未圖示)施加的向旋轉(zhuǎn)軸的前端方向的推力，如果以與壓縮卷簧的按壓力相反的方式把第1套管238的前端部向支撐架(未圖示)按壓，則鋼球就退向套管238的空隙槽336中，接頭206的接合被解除。
(2)使第3氣缸330收縮，提起第2套管236，由此鋼球237失去約束力，前端工具座335的接合被解除。
(3)借助機(jī)器人的動(dòng)作，使緊固裝置(螺母扳手側(cè))繞旋轉(zhuǎn)軸(圖2的箭頭方向)旋轉(zhuǎn)，則第2氣缸活塞桿從第2托架221脫出，前端工具完全被分離。
另外，關(guān)于前端工具的安裝，是按照與上述順序相反的步驟進(jìn)行。
如上所述，由于能夠把持難以保持定位的內(nèi)六角螺栓，并通過裝卸前端工具可以更換緊固頭，因此能夠提供與螺栓的類型、尺寸無關(guān)的緊固裝置。此外，螺紋緊固裝置能夠安裝在機(jī)器人的臂前端，所以能夠使作業(yè)范圍較廣的緊固作業(yè)自動(dòng)化。
通過變更夾具208的把持部形狀和緊固頭207，在緊固螺栓等所有緊固部件的情況下都可以適用。
權(quán)利要求
1.一種緊固裝置，具有螺母扳手和緊固單元，上述緊固單元由上述螺母扳手驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并緊固緊固部件，并且上述緊固單元可以裝卸，可以利用單一的上述螺母扳手緊固多個(gè)不同種類的緊固部件，其特征在于，具有使上述緊固單元在旋轉(zhuǎn)軸方向作直線移動(dòng)的第1驅(qū)動(dòng)單元；把持上述緊固部件的夾具；使上述夾具動(dòng)作的第2驅(qū)動(dòng)單元；裝卸上述緊固單元的第3驅(qū)動(dòng)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固裝置，其特征在于，其被安裝在工業(yè)用機(jī)器人的臂前端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緊固裝置，其特征在于，上述夾具由兩個(gè)可動(dòng)爪構(gòu)成，并通過上述可動(dòng)爪的開閉動(dòng)作來把持緊固部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固裝置，其特征在于，第1驅(qū)動(dòng)單元是氣缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固裝置，其特征在于，第2驅(qū)動(dòng)單元是氣缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固裝置，其特征在于，所述緊固部件是內(nèi)六角螺栓。
全文摘要
提供一種螺紋緊固裝置，其具有把持內(nèi)六角螺栓的夾具，并且與對應(yīng)螺栓尺寸的套筒卡合可自由裝卸，通過與工業(yè)用機(jī)器人組合，可以使作業(yè)范圍更廣。該緊固裝置，可以裝卸緊固部件的緊固單元，可以利用單一的螺母扳手緊固多個(gè)不同類型的緊固部件，其具有使上述緊固單元在上述緊固單元的旋轉(zhuǎn)軸方向作直線移動(dòng)的第1驅(qū)動(dòng)單元；把持上述緊固部件的夾具；驅(qū)動(dòng)上述夾具的第2驅(qū)動(dòng)單元。
文檔編號(hào)B23P19/06GK1754650SQ20051010587
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者渡邊真祐 申請人:株式會(huì)社安川電機(jī)