CN1754650B

CN1754650B - 紧固装置

Info

Publication number: CN1754650B
Application number: CN 200510105873
Authority: CN
Inventors: 渡边真祐
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: CN1754650A; JP4557146B2; JP2006095624A

Abstract

提供一种螺纹紧固装置，其具有把持内六角螺栓的夹具，并且与对应螺栓尺寸的套筒卡合可自由装卸，通过与工业用机器人组合，可以使作业范围更广。该紧固装置，可以装卸紧固部件的紧固单元，可以利用单一的螺母扳手紧固多个不同类型的紧固部件，其具有：使上述紧固单元在上述紧固单元的旋转轴方向作直线移动的第1驱动单元；把持上述紧固部件的夹具；驱动上述夹具的第2驱动单元。

Description

紧固装置

技术领域

本发明涉及一种上紧紧固部件的紧固装置，特别涉及一种可以更换紧固单元的紧固装置。

背景技术

在工业用机械的装配生产线上，为了使对依次被输送过来的工件进行的形状和紧固力矩不同的各种螺纹紧固作业自动化，提出了一种利用单一的螺母扳手就能够进行紧固的螺纹紧固装置(例如，参照专利文献1)。

在图4中，螺纹紧固装置10具有基座12，在该基座12的角部，在与图纸正交的方向设有较长的上部导轨14a和侧部导轨14b，并且在该上部导轨14a和侧部导轨14b之间，在箭头X方向设有较长的齿条(rack)部件16。

在上部导轨14a和侧部导轨14b上支撑着X轴工作台18，在该X轴工作台18的下部侧，固定有伺服电机等第1旋转驱动源20。在该第1旋转驱动源20的旋转轴(未图示)上，通过齿轮系22连接着小齿轮24，该小齿轮24啮合在齿条部件16上。在X轴工作台18的上部，固定着一对在与箭头X方向交叉的箭头Y方向上延伸的导轨26a、26b，在该导轨26a、26b之间设有第2旋转驱动源28，在该第2旋转驱动源28上连接着滚珠丝杠30。

在导轨26a、26b上放置着Y轴工作台32，在该Y轴工作台32的下部，设有旋合在滚珠丝杠30上的未图示的螺母部件。在该Y轴工作台32上，在上下方向(箭头Z方向)设有较长的一对导轨34a、34b和滚珠丝杠36，该滚珠丝杠36连接第3旋转驱动源38。在该引导导轨34a、34b上支撑着Z轴工作台40，该Z轴工作台40在滚珠丝杠36的旋转作用下自由升降。

在Z轴工作台40上，设有螺母扳手部42和套筒部更换装置46。上述更换装置46用于有选择地且自动地在该螺母扳手部42上装卸紧固用套筒部44a、或收纳于规定位置的44b、44c(未图示)。

在支撑框架上安装有工件按压夹具120和工件定位确认传感器122，在该工件按压夹具120和工件定位确认传感器122的下方配设有工件输送装置124。工件W以放置在托盘126上的状态并通过该工件输送装置124依次被输送。

下面，说明相关动作。工件W以在前道工序被设置了多个螺钉的状态，通过工件输送装置124被输送，并且停止在规定的螺纹紧固位置。并且，通过工件按压夹具120和工件定位确认传感器122，将工件W定位保持在规定位置之后，有选择地驱动构成螺纹紧固装置10的第1～第3旋转驱动源20、28和38。

在第1旋转驱动源20被驱动时，小齿轮24通过齿轮系22而旋转，在该小齿轮24和齿条部件16的作用下，X轴工作台18移动。并且，在第2旋转驱动源28被驱动时，滚珠丝杠30旋转，Y轴工作台32在箭头Y方向上移动。另外，在第3旋转驱动源38被驱动时，Z轴工作台40通过滚珠丝杠36在箭头Z方向上移动。由此，可以使设在工件W上的螺钉嵌合到设于套筒部44a的卡合孔中，上述套筒部44a被安装在螺母扳手部42上。

从而，在旋转驱动源55被驱动而使螺母扳手部42的旋转轴56旋转时，套筒部44a旋转。所以，工件W的螺钉被紧固，在其紧固力矩达到规定值以上时，通过力矩检测器(未图示)等使旋转驱动源55的驱动停止。

【专利文献1】日本专利第2588677号(第2-5页、图3)

由于现有的螺纹紧固装置没有螺钉的把持机构，因此需要预先把螺钉设置在工件W上。此外，由于套筒部可以到达的范围狭小，所以只能紧固工件W的一个侧面，为了紧固相反的侧面和上面，需要利用某种方法改变工件W的朝向，因此现有的螺纹紧固装置作业效率不佳。

发明内容

本发明就是鉴于这些问题而提出的，其目的在于，提供一种螺纹紧固装置，该螺纹紧固装置具有如下特征：具有把持螺钉的功能，并且可以自由装卸与螺栓尺寸对应的紧固单元；通过与可以在任意位置状态下进行紧固动作的机器人操纵装置组合，使得作业范围较广。

为了解决上述问题，本发明的结构如下。

本发明的第一方面，紧固装置具有螺母扳手、传动轴和紧固单元，上述传动轴被连接在螺母扳手的输出轴上，上述紧固单元由上述螺母扳手驱动旋转并紧固紧固部件，并且上述紧固单元可以装卸，可以利用单一的上述螺母扳手紧固多个不同种类的紧固部件，其特征在于，具有：套筒，其与所述传动轴接合，从传动轴传递来旋转力矩，能够相对于传动轴在旋转轴方向作直线移动；使上述套筒在上述旋转轴方向作直线移动的第1驱动单元；第2驱动单元；以及装卸上述紧固单元的第3驱动单元，上述紧固单元具有：夹具，通过上述第2驱动单元使该夹具开闭动作来把持及释放上述紧固部件；接头，其与套筒接合；以及紧固头，上述套筒的旋转和直线移动通过上述接头传递给该紧固头。

本发明的第二方面的特征在于，上述夹具利用两个可动爪构成，通过上述可动爪的开闭动作，把持紧固部件。

本发明的第三方面的特征在于，第1驱动单元是气缸。

本发明的第四方面的特征在于，第2驱动单元是气缸。

本发明的第五方面的特征在于，上述紧固部件是内六角螺栓。

本发明的第六方面的特征在于，工业用机器人在臂前端安装有第1至5方面中任一项所述的紧固装置。

本发明的第一～第五方面可以提供一种紧固装置，其具有夹具并能够装卸紧固单元，因此可以适用于难以保持定位的内六角螺栓等各种类型、尺寸的螺栓。

此外，第六方面可以提供一种工业用机器人，上述各紧固装置安装在工业用机器人的臂前端，因此可以使在较广的作业范围内的紧固作业自动化，并且仅通过修改紧固位置的示教点，即可灵活对应。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的紧固装置的横剖面图和纵剖面图。

图2是表示第2托架221和第2气缸220的接合状态的说明图。

图3是表示分离的前端工具的剖面图。

图4是现有的紧固装置的侧视图。

标号说明

201螺母扳手； 202基座； 203主管；

204传动轴； 205套筒； 206接头；

207紧固头(bit)； 208夹具； 220第2气缸；

221第2托架； 230第1气缸； 232第1托架；

233滑动器； 235轴承； 236第2套管；

237钢球； 238第1套管； 239钢球；

304连接管； 305夹具托架； 306旋转轴；

307连杆； 330第3气缸； 331第3托架；

335前端工具座； 336空隙槽

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(实施例1)

图1(a)是紧固装置的横剖面图，表示驱动第1气缸230伸长，使紧固头207(紧固单元)向装置前端侧移动，且表示夹具208张开的状态。图1(b)是紧固装置的纵剖面图，表示驱动第1气缸230收缩，以使紧固头207后退，且使夹具208闭合的状态。

该紧固装置具有：用于紧固螺钉的紧固头207的旋转、直线驱动机构；用于把持螺母的夹具208的开闭机构；和装置前端部的装卸机构。以下，说明各结构。

首先，说明紧固头207的旋转、直线驱动机构的结构。在图中，201表示螺母扳手，其利用未图示的螺栓被固定在基座202上，基座202安装在具有多种自由度的工业用机器人的臂前端(未图示)。203表示主管，固定在基座202上。204表示传动轴，其被连接在螺母扳手201的输出轴上，并同轴地贯穿主管203。传动轴204接合在套筒205上传递旋转力矩，套筒205由多边柱或花键构成，以便可以在轴向滑动并直线移动。

套筒205通过轴承235接合在滑动器233上，滑动器233被固定在第1托架232上，上述第1托架232贯穿被设置在主管203外周上的切槽。第1托架232与从固定于基座202上的第1气缸230(第1驱动单元)延伸的活塞杆相固定，通过使第1气缸230进行伸缩动作，可以使套筒205在旋转过程中也能够沿轴向直线移动。此外，套筒205形成为一端的内径与传动轴204嵌合的多边形断面或花键，另一端形成为与接头206嵌合的圆筒内径。在与接头206嵌合部分的套筒205的外圆周上，具有用于保持钢球239的贯通孔。贯通孔部的圆筒壁厚小于钢球239的外径。因此，配置在贯通孔内的钢球239一定在圆筒的内壁或外壁侧突出。在接头206的与套筒205的嵌合部的圆筒外周上，设有曲率与钢球239的外径相同的圆槽，该圆槽的位置配置成与套筒205的上述贯通孔一致。圆槽的深度形成为与上述钢球239的突出尺寸相等。另外，第1套管238受到压缩螺旋弹簧(未图示)施加的向旋转轴前端方向的推力，通常约束钢球239向外周侧突出。即，向内径侧突出的钢球239被收纳在套筒205的该圆槽中，从而接头206与套筒205被接合。207表示用于紧固螺栓(未图示)的紧固头，其被接合在套筒205上。

下面，说明夹具208的开闭机构的结构。在图中，335表示前端工具座，其借助钢球237与第2套管236的作用接合在主管203上使用。此外，在前端固定有夹具托架305。208是由两个可动爪构成的夹具，各可动爪可以以设置在夹具托架305上的旋转轴306为中心旋转。可动爪的内侧形成为圆筒(袋)状，以便在闭合夹具208时不与内六角螺栓的头部干涉。220是第2气缸(第2驱动单元)，其被固定在主管203上。221是第2托架，第2气缸220的活塞杆以被卡在设于第2托架221上的切口部中的状态接合、且可以装卸。图2是表示第2托架221和第2气缸220的接合状态的俯视图。如图所示，通过使活塞杆绕着旋转轴旋转，可以解除第2托架221和第2气缸220的接合。304是连接管，其被固定在第2托架221上。连接管304构成为可以相对于主管203在轴向上滑动、且可以作直线移动。此外，在连接管304的前端，接合有分别可以旋转的一组连杆307，连杆307的另一端可以旋转地接合在可动爪的一端上。

最后，说明前端工具的装卸机构的结构。该紧固装置的装置前端部(以下称为“前端工具”)是可以分离的。图3表示分离后的前端工具。

在图1中，330是第3气缸(第3驱动单元)，活塞杆接合在第3托架331上。236是第2套管，其通过第3托架331接合在第3气缸330的活塞杆上。即，第2套管借助第3气缸的驱动，在轴向作直线移动。237是钢球，其被收纳在设于主管203上的保持孔中。通过第2套管236沿轴向的移动，来限制所保持的钢球237向外周侧飞出。即，第2套管236被按下时，钢球237受到约束而向内径侧突出。另一方面，第2套管236被提起时，钢球237成为自由状态，不向内径侧突出。在进行螺纹紧固作业时，使第3气缸伸长，形成将第2套管236按下的状态，所以钢球237成为向内径侧突出的状态。从而，钢球237嵌合在设于前端工具座335的圆槽中，前端工具座335接合在主管203上。

本发明与专利文献1最大区别点在于，具有用于把持螺钉的夹具208。

以下，说明具有上述结构的本发明的紧固装置的动作。首先，说明紧固头207的旋转、直线驱动机构的动作。

当第1气缸活塞杆伸缩时，伸缩动作通过第1托架232、滑动器233传递给套筒205。然后，传递给套筒205的伸缩动作，再通过接头206传递给紧固头207。另一方面，在螺母扳手201的输出轴旋转时，旋转被传递给传动轴204，再通过套筒205、接头206传递给紧固头207，使被把持在夹具208上的螺钉旋转。即，配合第1气缸活塞杆的伸缩动作，紧固头进行伸缩动作，并且通过螺母扳手201可以以所期望的力矩紧固螺钉。

下面，说明夹具208开闭机构的动作。

首先，第2气缸220活塞杆伸缩时，伸缩动作通过第2托架221传递给连接管304。然后，传递给连接管304的伸缩动作再通过连杆307传递给可动爪，所以可动爪以旋转轴306为中心旋转，结果，夹具208进行开闭。即，配合第2气缸220的伸缩动作，夹具208进行开闭动作，可以把持及释放螺钉。

下面，说明基于上述紧固头207的旋转、直线驱动和夹具208的开闭组合动作的紧固作业。

紧固作业是按以下顺序进行的。

(1)通过使第2气缸220的活塞杆伸长，使夹具208张开。

(2)使第2气缸220的活塞杆收缩，使夹具208闭合，把持预先通过送料器整齐排列的螺钉。

(3)将所把持的螺钉向工件的螺钉插入部移动。本发明的紧固装置是被安装在机器人的臂前端，所以能够进行比现有范围广的紧固作业。

(4)使第1气缸230的活塞杆伸长，使紧固头207伸展到所把持的螺钉处。

(5)通过使第2气缸220的活塞杆伸长，使夹具208张开。

(6)第1气缸230的伸长力作用于紧固头207，所以上述紧固头207在按压螺钉的同时进行前进，直到螺钉前端到达丝锥(tap)部为止。

(7)驱动螺母扳手201，以所期望的力矩紧固螺钉。

最后，说明前端工具的分离动作。

前端工具的分离动作按下顺序进行。

(1)第1套管238受到未图示的压缩螺旋弹簧(未图示)施加的向旋转轴的前端方向的推力，如果以与压缩卷簧的按压力相反的方式把第1套管238的前端部向支撑架(未图示)按压，则钢球就退向套管238的空隙槽336中，接头206的接合被解除。

(2)使第3气缸330收缩，提起第2套管236，由此钢球237失去约束力，前端工具座335的接合被解除。

(3)借助机器人的动作，使紧固装置(螺母扳手侧)绕旋转轴(图2的箭头方向)旋转，则第2气缸活塞杆从第2托架221脱出，前端工具完全被分离。

另外，关于前端工具的安装，是按照与上述顺序相反的步骤进行。

如上所述，由于能够把持难以保持定位的内六角螺栓，并通过装卸前端工具可以更换紧固头，因此能够提供与螺栓的类型、尺寸无关的紧固装置。此外，螺纹紧固装置能够安装在机器人的臂前端，所以能够使作业范围较广的紧固作业自动化。

通过变更夹具208的把持部形状和紧固头207，在紧固螺栓等所有紧固部件的情况下都可以适用。

Claims

1.一种紧固装置，具有螺母扳手、传动轴和紧固单元，上述传动轴被连接在螺母扳手的输出轴上，上述紧固单元由上述螺母扳手驱动旋转并紧固紧固部件，并且上述紧固单元可以装卸，可以利用单一的上述螺母扳手紧固多个不同种类的紧固部件，其特征在于，具有：

套筒，其与所述传动轴接合，从传动轴传递来旋转力矩，能够相对于传动轴在旋转轴方向作直线移动；

使上述套筒在上述旋转轴方向作直线移动的第1驱动单元；

第2驱动单元；以及

装卸上述紧固单元的第3驱动单元，

上述紧固单元具有：

夹具，通过上述第2驱动单元使该夹具开闭动作来把持及释放上述紧固部件；

接头，其与上述套筒接合；以及

紧固头，上述套筒的旋转和直线移动通过上述接头传递给该紧固头。

2.根据权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，上述夹具由两个可动爪构成，并通过上述可动爪的开闭动作来把持紧固部件。

3.根据权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，第1驱动单元是气缸。

4.根据权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，第2驱动单元是气缸。

5.根据权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，所述紧固部件是内六角螺栓。

6.一种工业用机器人，其特征在于，

该工业用机器人在臂前端安装有权利要求1至5中任一项所述的紧固装置。