JP2005088168A

JP2005088168A - Screw tightening device

Info

Publication number: JP2005088168A
Application number: JP2003328118A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kanamaru; 実金丸; Toshio Komata; 敏雄小俣
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】ビットの交換を機械的に行うことができるネジ締め装置を提供する。
【解決手段】ビットチェンジャーとビットチェンジャー架台２とからなり、ビットチェンジャーは、ビットチェンジャー本体と、ビット４とからなり、さらに、ビットチェンジャー本体は、ロボットのアームの先端の手首部５に取り付けられた装置支持体６と、装置支持体６に取り付けられたビット支持体１０を有し、さらにビットチェンジャー架台２は、ビット収納穴２６と突出部２７を設けて構成する。
【選択図】図７A screw fastening device capable of mechanically exchanging a bit is provided.
The bit changer includes a bit changer base and a bit changer body. The bit changer includes a bit changer main body and a bit 4. The bit changer main body is attached to a wrist portion 5 at a tip of a robot arm. The bit supporter 10 includes a device support 6 and a bit support 10 attached to the device support 6, and the bit changer mount 2 is configured by providing a bit storage hole 26 and a protrusion 27.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は、着脱式のビットを有するネジ締め装置に関するものである。 The present invention relates to a screw fastening device having a detachable bit.

たとえば組立用の産業ロボットにおいては、アーム先端の手首部にネジ締め装置を取り付けて、部品の組み立て等を行っている（例えば、特許文献１）。ネジ締め装置は、ビットを交換できるようになっており、作業者がネジの種類に応じてビットを交換している。
特開平６−７１５２７号公報 For example, in an industrial robot for assembly, a screw tightening device is attached to the wrist at the tip of the arm to assemble components (for example, Patent Document 1). The screw tightening device can replace the bit, and the operator replaces the bit according to the type of the screw.
JP-A-6-71527

しかしながら、このような従来技術においては、ビットの交換を人手に頼っているため、組立作業の効率が悪いばかりでなく、交換の際にビットを間違えるおそれがあるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ビットの交換を機械的に行うことができるネジ締め装置を提供することを目的とするものである。 However, in such a conventional technique, there is a problem that not only the efficiency of assembling work is bad, but also the bit may be mistaken in the replacement because the replacement of the bit is relied on manually.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a screw tightening device capable of mechanically exchanging bits.

上記問題を解決するため、本発明のネジ締め装置は、つぎのように構成したものである。
すなわち、本発明のネジ締め装置は、ビットチェンジャーとビットチェンジャー架台とからなり、前記ビットチェンジャーは、ビットチェンジャー本体と、ビットとからなり、さらに、前記ビットチェンジャー本体は、ロボットのアームの先端の手首部に取り付けられるとともに、前記手首部に取り付けられた装置支持体と、前記装置支持体に取り付けられた駆動モータと、前記駆動モータの出力軸と、前記装置支持体６に取り付けられたビット支持体と、円筒形状をしているビット支持体の固定部と、前記ビット支持体の固定部の内周面に取り付けられた軸受と、前記出力軸に連結されるとともに、前記軸受を介して回転自在に支持されたビット支持体の回転部と、前記回転部の先端に上下動可能に取り付けられ、かつ、下端部の外周部につば部を設けるとともに、内周部にビットロック用の複数個のボールを有している円筒状のコマとからなり前記ビットは、上端部分の外周面に、前記コマ１４の複数個のボールに対応するように凹部を形成するとともに、中ごろあたりにつば部を形成しており、前記ビットチェンジャー架台は、前記ビットのつば部の外径よりも小さな寸法で、かつ長穴形状の複数個のビット収納穴を有するとともに、ビット収納穴の一方側の両側に、前記コマのつば部と対応する突出部を設けて構成している。 In order to solve the above problem, the screw fastening device of the present invention is configured as follows.
That is, the screw tightening device of the present invention includes a bit changer and a bit changer mount, the bit changer includes a bit changer body and a bit, and the bit changer body includes a wrist at the tip of a robot arm. A device support attached to the wrist, a drive motor attached to the device support, an output shaft of the drive motor, and a bit support attached to the device support 6 A fixed portion of the bit support body having a cylindrical shape, a bearing attached to an inner peripheral surface of the fixed portion of the bit support body, and coupled to the output shaft and freely rotatable via the bearing And a rotating portion of the bit support that is supported on the tip of the rotating portion, and attached to the tip of the rotating portion so as to be movable up and down, and And a cylindrical piece having a plurality of balls for bit-locking on the inner periphery thereof, and the bit is formed on the outer peripheral surface of the upper end portion and on the plurality of balls of the piece 14. A concave portion is formed correspondingly, and a collar portion is formed around the middle, and the bit changer mount is a plurality of bits having an elongated hole shape having a size smaller than the outer diameter of the collar portion of the bit. In addition to having a storage hole, protrusions corresponding to the flange portions of the top are provided on both sides of one side of the bit storage hole.

本発明のネジ締め装置によれば、次のような効果がある。
(1)ビットの交換を機械的に行うことができ、したがって組立作業の効率を向上することができるとともに、確実に適切なビットに交換できるので作業の信頼性も向上する。
(2)ビットの凹部がえくぼ状をしているので、ボールがスムーズに出入りしやすく、また傷がつきにくい。
(3)ボールが軸方向に複数個配置されているもで、ビットの安定がよい。 The screw fastening device of the present invention has the following effects.
(1) Bits can be exchanged mechanically, so that the efficiency of assembling work can be improved and the reliability can be improved because the bits can be surely exchanged.
(2) Since the recess of the bit has a hollow shape, the ball is easy to enter and exit smoothly and is not easily damaged.
(3) A plurality of balls are arranged in the axial direction, and the bit is stable.

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の実施例におけるビットチェンジャーを示す側断面図である。図２はビットチェンジャーの拡大断面図である。図３はビットチェンジャー架台を示す図で、（ａ）は平面図（わかりやすいようにビットは省略している）、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図４〜図７は、ビットの交換を説明する断面図である。
図１ないし図３に示すように、本発明のネジ締め装置は、ビットチェンジャー１とビットチェンジャー架台２とからなっている。
また、ビットチェンジャー１はビットチェンジャー本体３と、ビット４とからなっている。
前記ビットチェンジャー本体３は、ロボットのアームの先端の手首部５に取り付けられており、次のような構成になっている。
図１および図２において、６は前記手首部５に取り付けられた断面Ｌ字状の装置支持体、７は前記装置支持体に取り付けられた駆動モータ、８は前記駆動モータの出力軸、１０は前記装置支持体６に取り付けられたビット支持体、１１はビット支持体の固定部で円筒形状をしている。１２は前記ビット支持体１０の固定部１１の内周面に取り付けられた軸受、１３は前記出力軸８に連結されるとともに、前記軸受１２を介して回転自在に支持されたビット支持体の回転部である。
前記ビット支持体の回転部１３は次のような構成をしている。
前記駆動モータ７の出力軸８に、カップ状の軸９を連結するとともに、この軸９のほぼ中央部に周方向に例えば４個所ボール収納穴１４を設け、これらのボール収納穴１４に軸方向に複数個、例えば２個ずつボール１５を収納している。１６は前記軸９の先端部の外周面に取付けられたトメワである。１７は前記軸９の外周面に上下動可能に取付けられた円筒状のコマである。前記コマ１７は、下端部の外周部につば部１８を設けるとともに、先端部の内周面にボール係合凹部１９を設けている。２０は第１のコイルバネで、前記コマ１７を押圧するように前記軸９の外周部とコマ１７の内周部との間に取付けられている。２１はカラーで、ショルダーボルト２２によって前記軸９の内部に取付けられている。２３は第２のコイルバネで、前記カラー２１を押圧するように前記軸９とカラー２１との間に取付けられている。
また、各ビット４ａ，４ｂ，４ｃは、上端部分の外周面に、前記軸９の複数個のボール１５に対応するように、複数個のえくぼ状の凹部２４を形成するとともに、中ごろあたりにつば部２５を形成している。
前記ビット４は、図３（ｂ）に示すように、ネジの大きさや種類に応じた数だけ用意され、ビットチェンジャー架台２に収納されている。本実施例においては、第１ビット４ａ、第２ビット４ｂ、および第３ビット４ｃの３種類のビットが用意されている。前記ビットチェンジャー架台２は、前記ビット４のつば部２５の外径よりも小さな寸法で、かつ長穴形状の複数個のビット収納穴２６を有するとともに、ビット収納穴２６の一方側の両側に、前記コマ１７のつば部１８と対応する突出部２７を設けて構成している。前記ビット収納穴２６の前記突出部２７の傍らの部分がビットの脱ポイントになり、その反対側、つまりビット収納穴２６の前記突出部２７のない部分がビットの装着ポイントになる。
このような構成のネジ締め装置におけるビット支持体１０の回転部１３へのビット４の着脱を以下に説明する。
図３（ｃ）に示すように、前記ビットチェンジャー架台２には、ビット収納穴２６の装着ポイントに、第１ビット４ａ、第２ビット４ｂ、および第３ビット４ｃを、凹部２４（図示していない）が所定の位置になるようにして収納している。ビットの交換は、第１ビット４ａから第２ビット４ｂへ、さらに第３ビット４ｃへと順番になされていく。
ビット支持体１０の回転部１３への第１ビット４ａの取付けは、次のようにして行う。
まず、図４に示すように、ロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３の中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の装着ポイントに収納されている第１ビット４ａの中心に合わせる。
次に、この状態からロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３を下降させる。
ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、図５に示すように、第１ビット４ａの上端部が軸９の内部に入っていきカラー２１と当接する。なおも、ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、第１ビット４ａの上端部がカラー２１を、第２のコイルバネ２３に抗して押し上げる。カラー２１はショルダーボルト２２に沿って上がり、ボール１５がフリーになる。ボール１５がフリーになると、第１のコイルバネ２０で押されたコマ１７が、ボール係合凹部１９からボール１５を内側に押し出すようにして下がる。ボール１５には内向きの力が加えられ、コマ１７は、先端部がトメワ１６に当接して止まる。内向きの力が加えられたボール１５は、第１ビット４ａの凹部２４に入り込み、第１ビット４ａを軸９にクランプする。この際、第１ビット４ａの凹部２４はえくぼ状をしているので、コマ１７のボール１５が入り込むことによって、第１ビット４ａは、ビット支持体１０の回転部１３の軸９に上下方向のみでなく、周方向にも固定される。つまり、回り止めも施されることになる。
第１ビット４ａが軸９にクランプされると、図６に示すように、ロボットは手首部５を上昇させ、ネジ締め作業場所へと移動させネジ締め作業を行う。
所定のネジ締め作業が終わり、第１ビット４ａを第２ビット４ｂに交換する場合は、次のようにして行う。
まず、ロボットの手首部５等を動かして、ビット支持体１０の軸９にクランプされている第１ビット４ａの回転中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の脱ポイントの中心に合わせる。
次に、この状態からロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３とともに第１ビット４ａを下降させる。
第１ビット４ａがビット支持体１０の回転部１３とともに下降すると、図７に示すように、コマ１７のつば部１８が、ビットチェンジャー架台２の突出部２７の上面に当接する。なおも、ビット支持体１０の回転部１３が下降すると、コマ１７が第１のコイルバネ２０に抗して、軸９の外周面上を上がっていく。コマ１７が上がっていくとボール係合凹部１９がボール１５のすぐ横まで位置することになり、このときボール１５はフリーの状態となる。ボール１５がフリーの状態になると、ボール１５が第１ビット４ａの凹部２４から抜け、軸９と第１ビット４ａのクランプがはずれる。クランプがはずれると、第２のコイルバネ２３によって、第１ビット４ａがカラー２１とともに押し下げられる。カラー２１は、コマ１７のボール係合凹部１９の位置で止まり、ボール１５がコマ１７を押してコマ１７の位置が保持される。このとき、第１ビット４ａの上部はまだ軸９の内部に納まっており、この状態で、ロボットの手首部５を水平移動させて、第１ビット４ａをビットチェンジャー架台２の脱ポイントから装着ポイントへ移す。第１ビット４ａが、ビット収納穴２６の装着ポイントにきちんと納まると、ロボットの手首部５等を上昇させてビット支持体１０の軸９から第１ビット４ａを完全に抜き取る。そして、図４に示す状態に復帰し、再びロボットの手首部５等を動かしてビット支持体１０の回転部１３の中心を、ビットチェンジャー架台２のビット収納穴２６の装着ポイントに収納されている第２ビット４ｂの中心に合わせ前述したビットの着脱動作を繰り返していく。
このように、ビットの交換は機械的に行なわれるので、組立作業の効率は大きく向上する。また、ビットも確実に適切なものに交換できるので作業の信頼性も向上する。 FIG. 1 is a side sectional view showing a bit changer in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the bit changer. FIGS. 3A and 3B are views showing a bit changer mount, in which FIG. 3A is a plan view (bits are omitted for clarity), FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a side view. 4 to 7 are cross-sectional views illustrating the exchange of bits.
As shown in FIGS. 1 to 3, the screw tightening device of the present invention includes a bit changer 1 and a bit changer mount 2.
The bit changer 1 is composed of a bit changer body 3 and a bit 4.
The bit changer body 3 is attached to the wrist 5 at the tip of the robot arm, and has the following configuration.
1 and 2, 6 is a device support body having an L-shaped cross section attached to the wrist portion 5, 7 is a drive motor attached to the device support body, 8 is an output shaft of the drive motor, 10 is A bit support 11 attached to the apparatus support 6 has a cylindrical shape as a fixing portion of the bit support. Reference numeral 12 denotes a bearing attached to the inner peripheral surface of the fixed portion 11 of the bit support 10, and reference numeral 13 denotes a rotation of the bit support that is connected to the output shaft 8 and is rotatably supported via the bearing 12. Part.
The rotating portion 13 of the bit support has the following configuration.
A cup-shaped shaft 9 is connected to the output shaft 8 of the drive motor 7 and, for example, four ball storage holes 14 are provided in the circumferential direction in the substantially central portion of the shaft 9. A plurality of, for example, two balls 15 are accommodated. Reference numeral 16 denotes a tongue attached to the outer peripheral surface of the tip end portion of the shaft 9. A cylindrical frame 17 is attached to the outer peripheral surface of the shaft 9 so as to be movable up and down. The top 17 is provided with a flange portion 18 on the outer peripheral portion of the lower end portion and a ball engaging recess portion 19 on the inner peripheral surface of the tip portion. A first coil spring 20 is attached between the outer peripheral portion of the shaft 9 and the inner peripheral portion of the top 17 so as to press the top 17. A collar 21 is attached to the inside of the shaft 9 by a shoulder bolt 22. A second coil spring 23 is attached between the shaft 9 and the collar 21 so as to press the collar 21.
Each of the bits 4a, 4b, 4c has a plurality of concave portions 24 formed on the outer peripheral surface of the upper end portion so as to correspond to the plurality of balls 15 of the shaft 9, and a collar around the middle. A portion 25 is formed.
As shown in FIG. 3 (b), the number of the bits 4 is prepared in a number corresponding to the size and type of the screw and is stored in the bit changer mount 2. In this embodiment, three types of bits, a first bit 4a, a second bit 4b, and a third bit 4c, are prepared. The bit changer base 2 has a plurality of bit storage holes 26 that are smaller than the outer diameter of the flange portion 25 of the bit 4 and have a long hole shape, and on both sides of one side of the bit storage hole 26. A protrusion 27 corresponding to the collar portion 18 of the frame 17 is provided. The portion of the bit storage hole 26 adjacent to the protruding portion 27 is a bit removal point, and the opposite side, that is, the portion of the bit storage hole 26 without the protruding portion 27 is a bit mounting point.
The attachment / detachment of the bit 4 to / from the rotating part 13 of the bit support 10 in the screw tightening device having such a configuration will be described below.
As shown in FIG. 3 (c), the bit changer mount 2 is provided with a first bit 4a, a second bit 4b, and a third bit 4c at the mounting point of the bit storage hole 26, with a recess 24 (not shown). No) is stored in a predetermined position. Bits are exchanged in order from the first bit 4a to the second bit 4b and further to the third bit 4c.
The first bit 4a is attached to the rotating portion 13 of the bit support 10 as follows.
First, as shown in FIG. 4, the wrist 5 of the robot is moved so that the center of the rotating portion 13 of the bit support 10 is stored in the mounting point of the bit storage hole 26 of the bit changer mount 2. Align with the center of 4a.
Next, the wrist portion 5 of the robot is moved from this state to lower the rotating portion 13 of the bit support 10.
When the rotating portion 13 of the bit support 10 is lowered, the upper end portion of the first bit 4a enters the shaft 9 and contacts the collar 21 as shown in FIG. Note that when the rotating portion 13 of the bit support 10 is lowered, the upper end portion of the first bit 4 a pushes up the collar 21 against the second coil spring 23. The collar 21 rises along the shoulder bolt 22 and the ball 15 becomes free. When the ball 15 becomes free, the top 17 pushed by the first coil spring 20 is lowered so as to push the ball 15 inward from the ball engaging recess 19. An inward force is applied to the ball 15, and the top 17 of the top 17 comes into contact with the tongue 16 and stops. The ball 15 to which an inward force is applied enters the recess 24 of the first bit 4 a and clamps the first bit 4 a to the shaft 9. At this time, since the recess 24 of the first bit 4a has a hollow shape, when the ball 15 of the top 17 enters, the first bit 4a is only in the vertical direction on the shaft 9 of the rotating portion 13 of the bit support 10. It is also fixed in the circumferential direction. In other words, a detent is also given.
When the first bit 4a is clamped on the shaft 9, as shown in FIG. 6, the robot raises the wrist 5 and moves it to the screw tightening work place to perform the screw tightening work.
When the predetermined screw tightening operation is completed and the first bit 4a is replaced with the second bit 4b, the following operation is performed.
First, the wrist portion 5 of the robot is moved so that the center of rotation of the first bit 4a clamped on the shaft 9 of the bit support 10 is aligned with the center of removal of the bit storage hole 26 of the bit changer mount 2.
Next, the wrist portion 5 of the robot is moved from this state to lower the first bit 4a together with the rotating portion 13 of the bit support 10.
When the first bit 4a is lowered together with the rotating portion 13 of the bit support 10, the collar portion 18 of the top 17 comes into contact with the upper surface of the protruding portion 27 of the bit changer mount 2 as shown in FIG. In addition, when the rotating portion 13 of the bit support 10 is lowered, the frame 17 moves up on the outer peripheral surface of the shaft 9 against the first coil spring 20. As the top 17 moves up, the ball engaging recess 19 is positioned just beside the ball 15, and at this time, the ball 15 is in a free state. When the ball 15 becomes free, the ball 15 comes out of the recess 24 of the first bit 4a, and the clamp of the shaft 9 and the first bit 4a is released. When the clamp is released, the first bit 4 a is pushed down together with the collar 21 by the second coil spring 23. The collar 21 stops at the position of the ball engaging recess 19 of the top 17, and the ball 15 pushes the top 17 to hold the position of the top 17. At this time, the upper part of the first bit 4a is still inside the shaft 9, and in this state, the wrist part 5 of the robot is moved horizontally, and the first bit 4a is attached to the attachment point from the disengagement point of the bit changer mount 2. Move to. When the first bit 4a is properly stored in the mounting point of the bit storage hole 26, the wrist portion 5 of the robot is raised and the first bit 4a is completely removed from the shaft 9 of the bit support 10. Then, the state shown in FIG. 4 is restored, and the wrist portion 5 of the robot is moved again so that the center of the rotating portion 13 of the bit support 10 is stored in the mounting point of the bit storage hole 26 of the bit changer mount 2. The aforementioned bit attaching / detaching operation is repeated in accordance with the center of the second bit 4b.
In this way, since the bit is exchanged mechanically, the efficiency of the assembly work is greatly improved. In addition, since the bit can be surely replaced with an appropriate one, the reliability of work is improved.

本発明の実施例におけるビットチェンジャーを示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the bit changer in the Example of this invention. 図１におけるビットチェンジャーの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the bit changer in FIG. ビットチェンジャー架台を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。It is a figure which shows a bit changer stand, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a side view. 第１ビットの装着にはいる状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which has attached to mounting | wearing of the 1st bit. 第１ビットをビット支持体の回転部にクランプした状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which clamped the 1st bit to the rotation part of the bit support body. 第１ビットをビット支持体の回転部にクランプした状態でビットチェンジャー架台から取り出した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state taken out from the bit changer mount in the state clamped to the rotation part of the bit support body. 第１ビットのビット支持体の回転部に対するクランプを解除した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which cancelled | released the clamp with respect to the rotation part of the bit support body of a 1st bit.

Explanation of symbols

１ビットチェンジャー
２ビットチェンジャー架台
３ビットチェンジャー本体
４ビット
４ａ第１ビット
４ｂ第２ビット
４ｃ第３ビット
５手首部
６装置支持体
７駆動モータ
８駆動モータの出力軸
９軸
１０ビット支持体
１１ビット支持体の固定部
１２軸受
１３ビット支持体の回転部
１４ボール収納穴
１５ボール
１６トメワ
１７コマ
１８コマのつば部
１９ボール係合凹部
２０第１のコイルバネ
２１カラー
２２ショルダーボルト
２３第２のコイルバネ
２４ビットの凹部
２５ビットのつば部
２６ビット収納穴
２７突出部 1 Bit changer 2 Bit changer base 3 Bit changer body 4 Bit 4a 1st bit 4b 2nd bit 4c 3rd bit 5 Wrist 6 Device support 7 Drive motor 8 Drive motor output shaft 9 Axis 10 Bit support 11 Bit support Body fixing part 12 Bearing 13 Bit support rotating part 14 Ball receiving hole 15 Ball 16 Tomewa 17 Top 18 Top collar 19 Ball engaging recess 20 First coil spring 21 Collar 22 Shoulder bolt 23 Second coil spring 24 Bit Recess 25 Bit collar 26 Bit storage hole 27 Projection

Claims

In the screw tightening device having a detachable bit at the tip,
It consists of a bit changer and a bit changer mount,
The bit changer comprises a bit changer body and a bit,
Further, the bit changer body is attached to a wrist portion at a tip of a robot arm, a device support attached to the wrist portion, a drive motor attached to the device support, and an output of the drive motor A shaft, a bit support attached to the apparatus support, a fixing portion of the cylindrical bit support, a bearing attached to an inner peripheral surface of the fixing portion of the bit support, and the output A rotating portion of a bit support that is connected to a shaft and is rotatably supported via the bearing, and is attached to the tip of the rotating portion so as to be vertically movable, and a collar portion is provided on the outer peripheral portion of the lower end portion. And a cylindrical piece having a plurality of balls for bit-locking on the inner peripheral portion. The bit corresponds to the plurality of balls on the outer peripheral surface of the upper end portion. As well as forming a recess, a collar is formed around the middle,
The bit changer gantry has a plurality of elongated bit-shaped bit storage holes having a size smaller than the outer diameter of the bit flange portion, and the frame flange portions on both sides of one side of the bit storage hole. And corresponding protrusions are provided,
A screw fastening device characterized by that.

The screw tightening device according to claim 1, wherein the device support has an L-shaped cross section.

The screw tightening device according to claim 1 or 2, wherein the concave portion of the bit has a hollow shape.

The screw tightening device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the balls are arranged in the axial direction.