TWI741725B - 緊固裝置、及具備其之機器人 - Google Patents

Abstract

本發明之緊固裝置，係用以藉由利用驅動軸之旋轉驅動力使之旋轉而將緊固構件緊固於緊固位置者，其特徵在於，具備：齒條與小齒輪機構；及旋轉軸，其經由齒條與小齒輪機構安裝於驅動軸，於其前端具有與緊固構件結合之結合部；齒條與小齒輪機構具有：基部；齒條，其以可移動之方式安裝於基部；小齒輪，其以可旋轉之方式設置於基部，與齒條咬合；推壓機構，其將齒條推向移動方向之一方向；及感測器，其用以檢測齒條已自基部之既定位置移動一事；基部與小齒輪中之一者被固定於驅動軸，基部與小齒輪中之另一者被固定於旋轉軸。

Description

緊固裝置、及具備其之機器人

本發明係關於一種緊固裝置、及具備其之機器人。

以往已知有一種用以藉由利用驅動軸之旋轉驅動力使之旋轉而將緊固構件緊固於緊固位置之緊固裝置。此種緊固裝置例如於專利文獻1之螺紋檢查裝置中提出。

專利文獻1之螺紋檢查裝置係螺紋通規於母螺紋內前進，於產生如達到所指定之旋轉量前超過既定值之異常轉矩之情形時判定為不良品，於未產生異常轉矩而達到所指定之旋轉量之情形時判定為良品。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-138058號公報

[發明所欲解決之問題]

然而，如專利文獻1中提出之習知存在之緊固裝置有緊固構件傷及緊固位置之虞。

因此，本發明之目的在於，提供一種能夠抑制緊固構件傷及緊固位置之虞之緊固裝置、及具備其之機器人。 [解決問題之手段]

為了解決上述課題，本發明之緊固裝置，係用以藉由利用驅動軸之旋轉驅動力使之旋轉而將緊固構件緊固於緊固位置者，其特徵在於，具備：齒條與小齒輪機構；及旋轉軸，其經由上述齒條與小齒輪機構而安裝於上述驅動軸，於其前端具有與上述緊固構件結合之結合部，上述齒條與小齒輪機構具有：基部；齒條，其以可移動之方式安裝於上述基部；小齒輪，其以可旋轉之方式設置於上述基部，與上述齒條咬合；推壓機構，其將上述齒條推向移動方向之一方向；及感測器，其用於檢測上述齒條已自上述基部之既定位置移動一事，上述基部與上述小齒輪中之一者被固定於上述驅動軸，上述基部與上述小齒輪中之另一者被固定於上述旋轉軸。

將藉由驅動軸之旋轉驅動力而繞上述旋轉軸發揮作用之轉矩設為第1轉矩。又，將藉由推壓機構之推壓力而繞上述旋轉軸發揮作用之轉矩設為第2轉矩。以小於第1轉矩之第2轉矩以與第1轉矩相反之方向繞上述旋轉軸發揮作用之方式使上述驅動軸旋轉驅動，藉此至少基部、齒條、小齒輪、及旋轉軸與上述驅動軸一體地旋轉。於此種狀態下，若大於第2轉矩之第3轉矩經由緊固構件繞上述旋轉軸發揮作用，則齒條抵抗推壓機構之推壓力，繞小齒輪而與該小齒輪相對地旋轉並移動。藉此，於第3轉矩繞上述旋轉軸發揮作用後，即使上述驅動軸繼續旋轉既定之時間，該旋轉亦因齒條之移動而被吸收，因此不會傳導至上述旋轉軸及緊固構件。其結果為，本實施形態之緊固裝置能夠抑制因緊固構件傷及緊固位置之虞。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種能夠抑制緊固構件傷及緊固位置之虞之緊固裝置、及具備其之機器人。

以下，根據圖式對本發明之實施形態之緊固裝置、及具備其之機器人進行說明。再者，本發明不受本實施形態所限定。又，以下全部圖中對相同或相當之要素標註相同之參照符號，並省略其重複之說明。

（機器人10） 圖1係表示具備本實施形態之緊固裝置之機器人之整體構成的概略性前視圖。如圖1所示，本實施形態之緊固裝置30A、及具備其之機器人10係鄰接載置有工件W之載置台S而配置。並且，本實施形態之緊固裝置30A、及具備其之機器人10係用以於工件W穿設螺栓孔H，並檢測所穿設之螺栓孔H良好或不良。

本實施形態之機器人10具備：基台12；以及由該基台12支承之第1機械臂20a及第2機械臂20b（以下有時稱為「一對機械臂20a、20b」）。又，機器人10進而具備安裝於第1機械臂20a之前端之緊固裝置30A、及安裝於第2機械臂20b之前端之穿設裝置88。此外，機器人10進而具備用以控制第1機械臂20a、第2機械臂20b、及緊固裝置30A之動作之機器人控制裝置90（參照圖2）。

（一對機械臂20a、20b） 一對機械臂20a、20b分別由基台12支承。一對機械臂20a、20b可分別獨立地動作或互相關聯地動作。再者，第2機械臂20b具有與第1機械臂20a相同之構成。因此，此處僅對第1機械臂20a進行說明，不再重複第2機械臂20b之相同之說明。

第1機械臂20a具有關節軸JT1～JT4。此外，以對應於關節軸JT1～JT4之方式於第1機械臂20a設置旋轉驅動用之伺服馬達96a～96d（第1伺服馬達）。第1機械臂20a具有第1連結件22、第2連結件24、及腕部26。

第1連結件22藉由旋轉式之關節軸JT1而與固定於基台12之上表面之基軸14連結，藉此可繞以通過基軸14之軸心之方式限定之沿鉛直方向延伸之軸線轉動。第1連結件22相對於基軸14之旋轉動作係藉由伺服馬達96a（參照圖2）進行。

第2連結件24藉由旋轉式之關節軸JT2而與第1連結件22之前端連結，藉此可繞被第1連結件22之前端限定之沿鉛直方向延伸之軸線轉動。第2連結件24相對於第1連結件22之旋轉動作係藉由伺服馬達96b（同上）進行。

腕部26藉由線性運動式之關節軸JT3而與第2連結件24之前端連結。腕部26可藉由線性運動式之關節軸JT3而相對於第2連結件24升降移動。腕部26相對於第2連結件24之升降動作係藉由伺服馬達96c（參照圖2）進行。

腕部26於其前端具有機械式介面28。於該機械式介面28安裝緊固裝置30A。機械式介面28可藉由旋轉式之關節軸JT4而相對於腕部26繞沿鉛直方向延伸之軸線轉動。機械式介面28相對於腕部26之旋轉動作係藉由伺服馬達96d（同上）進行。

第1機械臂20a之第1連結件22之基端側之軸線與第2機械臂20b之第1連結件22之基端側之軸線位於同一直線上。又，第1機械臂20a之第1連結件22與機械臂20b之第1連結件22係設置高低差而配置。再者，關於第2機械臂20b，第1連結件22相對於基軸14之旋轉動作係藉由伺服馬達96e（第1伺服馬達。參照圖2）進行，第2連結件24相對於第1連結件22之旋轉動作係藉由伺服馬達96f（同上）進行。進而，關於第2機械臂20b，腕部26相對於第2連結件24之升降動作係藉由伺服馬達96g（同上）進行，機械式介面28相對於腕部26之旋轉動作係藉由伺服馬達96h（同上）進行。換言之，第2機械臂20b之關節軸JT4（驅動軸、手腕軸）之旋轉動作係藉由伺服馬達96h進行。

（機器人控制裝置90） 圖2係表示具備本實施形態之緊固裝置之機器人之控制系統的方塊圖。如圖2所示，機器人控制裝置90具有用以儲存程式之記憶體92、及用以執行儲存於該記憶體92中之程式之處理器94。處理器94連接於一對機械臂20a、20b之伺服馬達96a～96h、下文所述之伺服馬達98、用於第1齒條40a之檢測部64、及用於第2齒條40b之檢測部64之各者。再者，於圖2中，為了避免外觀之繁雜，僅圖示用於第1齒條40a之檢測部64，而省略用於第2齒條40b之檢測部64之圖示。

機器人控制裝置90可藉由伺服馬達96a～96h而伺服控制一對機械臂20a、20b之動作。又，機器人控制裝置90可藉由伺服馬達96h而伺服控制緊固裝置30A之動作。

（緊固裝置30A） 圖3係表示本實施形態之緊固裝置之概略圖，（A）係緊固裝置未保持緊固構件之狀態之圖，（B）係緊固裝置保持緊固構件之狀態之圖。如圖3所示，於機械式介面28安裝旋轉接頭100之基端，於旋轉接頭100之前端安裝工具變換器102之基端。此外，本實施形態之緊固裝置30A係以可拆裝之方式安裝於工具變換器102之前端。

緊固裝置30A具備：齒條與小齒輪機構32；旋轉軸80，其經由齒條與小齒輪機構32而以同軸狀安裝於關節軸JT4；及保持機構82（結合部），其係為了保持量規G（緊固構件）而設置於旋轉軸80之前端。於本實施形態中，使用旋轉致動器作為齒條與小齒輪機構32。

（旋轉軸80及保持機構82） 旋轉軸80係將其基端部分固定於齒條與小齒輪機構32之下文所述之小齒輪50。設置於旋轉軸80之前端之保持機構82具有圓筒狀之保持機構本體83、及安裝於保持機構本體83之一對第1構件84a、84b。保持機構82藉由以一對第1構件84a、84b夾住量規G之基端部分並保持，而可與該量規G結合。

第1構件84a係將其基端部分固定於設置於保持機構本體83內之第1保持用齒條（未圖示），其前端部分自保持機構本體83之前端側突出。第1構件84b係將其基端部分固定於設置於保持機構本體83內之第2用保持齒條（同上），其前端部分自保持機構本體83之前端側突出並與第1構件84a平行地延伸。

於保持機構本體83內設置保持用小齒輪（未圖示）。於保持用小齒輪之直徑方向之一側部分（此處為圖3中之高度方向之任意一側部分）咬合上述第1保持用齒條。又，於保持用小齒輪之直徑方向之另一側部分（此處為圖3中之高度方向之任意另一側部分）咬合上述第2保持用齒條。

此外，以如下方式構成：藉由保持用小齒輪旋轉，第1及第2保持用齒條於保持機構本體83內互相朝向相反側移動，而改變一對第1構件84a、84b之間隔。保持用小齒輪之旋轉動作係藉由伺服馬達98（參照圖2）進行。保持機構82藉由以上述方式改變一對第1構件84a、84b之間隔，而可由一對第1構件84a、84b夾住量規G之基端部分並保持。

（齒條與小齒輪機構32） 圖4係本實施形態之緊固裝置所具備之齒條與小齒輪機構之剖面圖，（A）係沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之IVB-IVB線之剖面圖。如圖4所示，齒條與小齒輪機構32具備其外形為長方體狀之殼體34（基部）、以可移動之方式安裝於殼體34內之第1齒條40a（齒條）及第2齒條40b、以及下文所述之自頂板36a起沿高度方向於殼體34內之中央延伸之小齒輪50。

殼體34係經由旋轉接頭100及工具變換器102而被固定於第2機械臂20b之關節軸JT4。即，殼體34、旋轉接頭100及工具變換器102與關節軸JT4一體地旋轉。

殼體34具有抵接於工具變換器102之頂板36a、自頂板36a之深度方向之一端緣（換言之，頂板36a之前端緣）垂下之前板36b、及自頂板36a之深度方向之另一端緣（換言之，頂板36a之後端緣）垂下之背板36c。又，殼體34具有自頂板36a之寬度方向之一端緣（換言之，頂板36a之左端緣）垂下之左側板36d、自頂板36a之寬度方向之另一端緣（換言之，頂板36a之右端緣）垂下之右側板36e、以及以將由頂板36a、前板36b、背板36c、左側板36d、及右側板36e所形成之箱體之底面之開口蓋上之方式設置之底板36f。

如圖4（B）所示，殼體34進而具有自頂板36a之深度方向之中央垂下且沿寬度方向自左側板36d延伸至小齒輪50之近側之第1隔板37a、及沿寬度方向自右側板36e延伸至小齒輪50之近側之第2隔板37b。殼體34之內部空間被第1隔板37a、及第2隔板37b分隔成深度方向之一側（換言之，殼體34之前板36b側）之第1空間38a與深度方向之另一側（換言之，殼體34之背板36c側）之第2空間38b。

小齒輪50沿高度方向於第1隔板37a與第2隔板37b之間延伸，與第1齒條40a及第2齒條40b咬合。小齒輪50係其前端部分（圖4（A）中為下端部分）經由軸承59安裝於殼體34之底板36f。齒條與小齒輪機構32進而具有台座52，其與小齒輪50之前端部分一體地形成，具有大於小齒輪50之直徑尺寸。於小齒輪50及台座52穿設用以固定旋轉軸80之軸孔54。

第1齒條40a可繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉，並且沿寬度方向於殼體34之第1空間38a內移動。又，第2齒條40b可繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉，並且沿寬度方向於殼體34之第2空間38b內移動。第1齒條40a及第2齒條40b係以藉由繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉而於寬度方向互相朝向相反側移動之方式構成。

齒條與小齒輪機構32進而具有用以檢測第1齒條40a已自第1空間38a之既定位置移動一事之第1感測器60a（感測器）。第1感測器60a具有固定於第1齒條40a之磁鐵62、及用以檢測磁鐵62已移動一事之檢測部64。該檢測部64被固定於殼體34，連接於機器人控制裝置90之處理器94。

齒條與小齒輪機構32進而具有用以檢測第2齒條40b已自第2空間38b之既定位置移動一事之第2感測器60b（感測器）。第2感測器60b具有固定於第2齒條40b之磁鐵62、及用以檢測磁鐵62已移動一事之檢測部64。該檢測部64連接於機器人控制裝置90之處理器94。

齒條與小齒輪機構32進而具有推壓機構70。推壓機構70係作為以殼體34為壓缸、以第1齒條40a為活塞之氣缸而構成。推壓機構70經由自設置於外部之空氣供給源（未圖示）於旋轉接頭100及右側板36e穿設之貫通孔39向第1空間38a內輸入空氣，藉此沿自第1空間38a內之左側板36d向右側板36e之方向（移動方向之一方向）對第1齒條40a推壓。

（機器人10之作業態樣之一例） 根據圖5～7，對機器人10之作業態樣之一例進行說明。圖5係表示本實施形態之機器人於工件穿設螺栓孔之情況之概略性剖面圖，（A）係即將形成螺栓前之剖面圖，（B）係正形成螺栓時之剖面圖，（C）係剛結束形成螺栓後之剖面圖。

首先，如圖5所示，機器人10藉由穿設裝置88而於工件W穿設螺栓孔H。具體而言，首先，如圖5（A）所示，機器人10改變一對機械臂20a、20b之姿勢，使穿設裝置88位於工件W中欲穿設螺栓孔H之部分之上方。

其次，如圖5（B）所示，機器人10一邊藉由關節軸JT4使第1機械臂20a之機械式介面28旋轉，一邊藉由關節軸JT3使第1機械臂20a之腕部26下降，從而於工件W穿設螺栓孔H。然後，如圖5（C）所示，藉由關節軸JT3使第1機械臂20a之前端上升。

其次，機器人10設為由保持機構82保持量規G之狀態。進而，機器人10自貫通孔39向殼體34之第1空間38a內持續輸入既定壓力之空氣，藉此成為第1齒條40a移動至第1空間28a內之既定位置（第1空間28a內抵接於左側板36d之位置）之狀態。藉此，成為小齒輪50旋轉，而第2齒條40b移動至第2空間38b內抵接於右側板36e之位置之狀態。

圖6係表示於本實施形態之緊固裝置進行螺栓孔之診斷時齒條位於既定位置之狀態之概略性剖面圖，（A）係緊固裝置及其周邊部分之沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之VIB-VIB線之剖面圖。再者，於圖6（A）中，為了避免外觀之繁雜，省略齒條與小齒輪機構32之內部構造之一部分而表示。下文所述之圖7（A）、圖8～10亦相同。

然後，如圖6（A）所示，機器人10改變一對機械臂20a、20b之姿勢，使量規G位於螺栓孔H之上方，一邊藉由關節軸JT4使第2機械臂20b之機械式介面28旋轉，一邊藉由關節軸JT3使第2機械臂20b之腕部26下降，而將量規G緊固於螺栓孔H。

此時，將藉由關節軸JT4之旋轉驅動力而繞旋轉軸80發揮作用之轉矩設為第1轉矩。又，將藉由上述既定壓力之空氣之推壓力而繞旋轉軸80發揮作用之轉矩設為第2轉矩。以小於第1轉矩之第2轉矩以與第1轉矩相反之方向繞旋轉軸80發揮作用之方式調整上述既定壓力之空氣，使關節軸JT4旋轉驅動，藉此緊固裝置30A所具備之全部構成與該關節軸JT4一體地旋轉。於此種狀態下，將量規G緊固於螺栓孔H。

圖7係表示於本實施形態之緊固裝置進行螺栓孔之診斷時齒條自既定位置移動後之狀態之概略性剖面圖，（A）係緊固裝置及其周邊部分之沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之VIIB-VIIB線之剖面圖。

如圖7（A）所示，若量規G之前端到達螺栓孔H之底部，則量規G、保持機構82、旋轉軸80、及小齒輪50變得無法旋轉而停止。藉此，如圖7（B）所示，若大於第2轉矩之第3轉矩經由量規G繞旋轉軸80發揮作用，則第1齒條40a抵抗上述既定壓力之空氣之推壓力，繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉並移動。

具體而言，第1齒條40a一邊抵抗上述既定壓力之空氣，一邊繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉，自第1空間28a內之既定位置（第1空間28a內抵接於右側板36e之位置）移動至第1空間28a內抵接於左側板36d之位置。

又，如圖7（B）所示，伴隨第1齒條40a以上述方式移動，第2齒條40b繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉，自第2空間38b內抵接於左側板36d之位置移動至抵接於右側板36e之位置。

於第1齒條40a以上述方式開始移動時，第1感測器60a之檢測部64檢測到該移動，並將該檢測結果發送至機器人控制裝置90。機器人控制裝置90若根據來自第1檢測部64之檢測結果，偵測到第1齒條40a已自第1空間38a之既定位置移動一事，則開始控制以使第2機械臂20b之關節軸JT4之旋轉停止。

（效果） 此處，自第1感測器60a之檢測部64檢測到第1齒條40a之移動起至第2機械臂20b之關節軸JT4之旋轉實際停止為止需要既定之時間。因此，習知存在之緊固裝置即使量規G之前端到達螺栓孔H之底部後，第2機械臂20b之關節軸JT4亦會繼續旋轉既定之時間。由此導致習知存在之緊固裝置30A有到達螺栓孔H之底部後亦繼續旋轉之量規G傷及螺栓孔H之虞。

另一方面，於本實施形態中，第1感測器60a之檢測部64檢測到第1齒條40a之移動起至第2機械臂20b之關節軸JT4之旋轉實際停止為止，第1齒條40a繞小齒輪50與該小齒輪50相對地旋轉，而自第1空間28a內抵接於右側板36e之位置移動至第1空間28a內抵接於左側板36d之位置。

藉此，即使於第3轉矩繞旋轉軸80發揮作用後機械臂20b之關節軸JT4繼續旋轉上述既定之時間，該旋轉亦因第1齒條40a（及第2齒條40b）之移動而被吸收，不會傳導至旋轉軸80及量規G。其結果為，本實施形態之緊固裝置30A可抑制量規G傷及螺栓孔H之虞。

再者，機器人控制裝置90於量規G之前端到達既定之深度時（換言之，於第2機械臂20b之機械式介面28到達既定之深度時），或於量規G旋轉既定之轉數時（換言之，於上述機械式介面28旋轉既定之轉數時），在根據第1感測器60a之檢測部64之檢測結果而偵測到第1齒條40a已自第1空間38a之既定位置移動一事之情形時，診斷出由穿設裝置88穿設之螺栓孔H良好。

另一方面，機器人控制裝置90於量規G之前端到達既定之深度時，或於量規G未旋轉既定之轉數時，在根據第1感測器60a之檢測部64之檢測結果偵測到第1齒條40a已自第1空間38a之既定位置移動一事之情形時，診斷出由穿設裝置88穿設之螺栓孔H不良。

於本實施形態中，推壓機構70係作為以殼體34為壓缸、以第1齒條40a為活塞之氣缸而構成，因此可藉由簡單之構造將第1齒條40a推壓至第1空間38a內之既定位置。

於本實施形態中，以一對第1構件84a、84b夾住量規G並保持，因此可藉由簡單之構造與量規G結合。又，可藉由簡單之構造與量規G以外之各種緊固構件結合。

於本實施形態中，可藉由檢測到固定於第1齒條40a之磁鐵62已移動一事而檢測到第1齒條40a已自第1空間38a內之既定位置移動一事。因此，可藉由簡單之構造檢測到第1齒條40a已自既定位置移動一事。

本實施形態之機器人10具備上述緊固裝置30A，因此可抑制量規G傷及螺栓孔H之虞。

（變形例） 根據上述說明，對本技術領域中具有通常知識者而言明瞭本發明之多種改良或其他實施形態。因此，上述說明應僅解釋為例示，係以對本技術領域中具有通常知識者教示執行本發明之最佳態樣為目的而提供。可於不脫離本發明之精神之情況下實質改變其構造及/或功能之詳細。

（第1變形例） 圖8係表示上述實施形態之緊固裝置之第1變形例將螺栓緊固於螺栓孔之情況之沿高度方向之概略性剖面圖，（A）係緊固螺栓時之剖面圖，（B）係剛結束緊固螺栓後之剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30B及具備其之機器人10除了以保持機構82保持螺栓B（緊固構件）、及將如此保持之螺栓B緊固於螺栓孔H'以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖8所示，本變形例之緊固裝置30B可藉由以保持機構82之一對第1構件84a、84b夾住螺栓B之頭部並保持而與螺栓B結合。進而，本變形例之緊固裝置30B與上述實施形態之緊固裝置30A將量規G緊固於螺栓孔H之情形同樣，可將螺栓B緊固於螺栓孔H'（緊固位置）。此外，本變形例之緊固裝置30B可以與上述實施形態之緊固裝置30A相同之態樣，抑制螺栓B傷及螺栓孔H'之虞。

（第2變形例） 圖9係表示上述實施形態之緊固裝置之第2變形例將螺母緊固於公螺紋構件之情況之沿高度方向之概略性剖面圖，（A）係緊固螺母時之剖面圖，（B）係剛結束緊固螺母後之剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30C及具備其之機器人10除了以保持機構82'保持螺母N（緊固構件）、將如此保持之螺母N緊固於公螺紋構件M、及一對第1構件84a'、84b'與上述實施形態之緊固裝置30A之一對第1構件84a、84b相比較長以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖9所示，本變形例之緊固裝置30C係以螺母N之軸孔沿高度方向延伸之方式由保持機構82'之一對第1構件84a'、84b'夾住螺母N並保持，藉此可與螺母N結合。進而，本變形例之緊固裝置30C與上述實施形態之緊固裝置30A將量規G緊固於螺栓孔H之情形同樣，可將螺母N緊固於公螺紋構件M（緊固位置）。此外，本變形例之緊固裝置30C可以與上述實施形態之緊固裝置30A相同之態樣，抑制螺母N傷及公螺紋構件M之虞。

（第3變形例） 圖10係表示上述實施形態之緊固裝置之第3變形例之沿高度方向之概略性剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30D及具備其之機器人10除了保持機構82之構造以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖10所示，本變形例之緊固裝置30D之保持機構82"（結合部）使量規G'（緊固構件）之基端部分嵌合於形成於保持機構本體83之底面之凹部85，藉此可與量規G結合。緊固裝置30D亦可以此種態樣將所保持之量規G緊固於螺栓孔H。

（第4變形例） 圖11係表示上述實施形態之緊固裝置之第4變形例之沿高度方向之概略性剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30E及具備其之機器人10除了不具備保持機構82以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖11所示，本變形例之緊固裝置30E之小齒輪50經由台座52而與量規G"（緊固構件）一體地形成。如本變形例般，為了診斷螺栓孔H，於如將量規G"緊固於螺栓孔H後解除量規G"之緊固之情形時，緊固裝置30E亦可為此種構造。於此種情形時，與緊固構件結合之結合部為台座52。

（第5變形例） 圖12係上述實施形態之緊固裝置之第5變形例所具備之齒條與小齒輪機構之沿寬度方向之概略性剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30F及具備其之機器人10除了推壓機構之構造以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖12所示，本變形例之緊固裝置30F具備具有彈簧構件70'之齒條與小齒輪機構32'作為推壓機構。彈簧構件70'將其一端安裝於左側板36d之內壁，將其另一端安裝於第1齒條40a之與左側板36d相對向之部分，藉此沿自第1空間38a內之左側板36d向右側板36e之方向對第1齒條40a推壓。緊固裝置30F利用此種態樣之彈簧構件70'將第1齒條40a推向既定位置。此種構造之齒條與小齒輪機構32'亦可獲得與上述實施形態之緊固裝置30A相同之效果。

（第6變形例） 圖13係上述實施形態之緊固裝置之第5變形例所具備之齒條與小齒輪機構之沿寬度方向之概略性剖面圖。再者，本變形例之緊固裝置30G及具備其之機器人10除了殼體34'之構造、以及不具有第2齒條40b及用於該第2齒條40b之感測器60以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

如圖13所示，本變形例之緊固裝置30G之齒條與小齒輪機構32"不具有第2齒條40b及用於該第2齒條40b之感測器60。伴隨於此，於本變形例中，殼體34'不具有第1隔板37a、第2隔板37b，由此不具有用以配置第2齒條40b之第2空間38b。此種構造之齒條與小齒輪機構32"亦可獲得與上述實施形態之緊固裝置30A相同之效果。

（第7變形例） 圖14係表示上述實施形態之緊固裝置之第7變形例之概略圖。圖15係表示具備該第7變形例之機器人之控制系統的方塊圖。再者，本變形例之緊固裝置30H及具備其之機器人10除了設置伺服馬達98以外，與上述實施形態之緊固裝置30A及具備其之機器人10相同。因此，對同一部分標註相同之參照編號，並不再重複相同之說明。

於上述實施形態中，已對緊固裝置30A之驅動軸作為第2機械臂20b之關節軸JT4（手腕軸）而構成之情形進行了說明。另一方面，於本變形例中，緊固裝置30H之驅動軸係作為設置於緊固裝置30H內之外部軸86而構成。緊固裝置30H藉由為了旋轉驅動外部軸86而設置於該外部軸86之伺服馬達98（第2伺服馬達）對緊固裝置30H之動作進行伺服控制。此種構造之緊固裝置30H亦可獲得與上述實施形態之緊固裝置30A相同之效果。

（其他變形例） 於上述實施形態及其變形例中，已對用以與緊固構件結合之緊固部作為保持機構82、82'、或台座52而構成之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，緊固部亦可作為例如藉由吸附緊固構件而與該緊固構件結合之吸附機構而構成，亦可以利用其他態樣與緊固構件結合之方式構成。

於上述實施形態及其變形例中，已對基部作為殼體34、34'而構成之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，例如於如推壓機構作為彈簧構件而構成之情形時，基部亦可作為不圍繞第1齒條40a及小齒輪50之板狀構件而構成。於此種情形時，第1齒條40a係以可於上述板狀構件上滑動之方式設置。

於上述實施形態及其變形例中，已對感測器為具有磁鐵62及檢測部64之構造之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，感測器亦可為具有投光器、及用以接收自該投光器發出之光線之光接收器之構造。此外，感測器可根據光接收器所接收之光線之遮光狀態檢測到第1齒條40a已自既定位置移動一事。或者感測器只要可檢測到第1齒條40a已自既定位置移動一事，則亦可具有上述以外之構造。

於上述實施形態及其變形例中，已對殼體34（基部）被固定於關節軸JT4（驅動軸）、小齒輪50被固定於旋轉軸80之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，亦可為小齒輪50被固定於關節軸JT4，殼體34被固定於旋轉軸80。

於上述實施形態及其變形例中，已對機械臂20a、20b各自基端之旋轉軸位於同一直線上之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，機械臂20a、20b各自基端之旋轉軸亦可不位於同一直線上。又，於上述實施形態及其變形例中，已對一台機器人10具備機械臂20a、20b之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，亦可為例如第1機器人具備機械臂20a，與上述第1機器人不同地設置之第2機器人具備機械臂20b。

於上述實施形態及其變形例中，已對機器人10為圖1所示之構造之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，本發明之機器人例如亦可作為垂直多關節型機器人而構成，亦可作為水平多關節型機器人而構成。或者本發明之機器人例如可作為極座標型機器人而構成，亦可作為圓柱座標型機器人而構成，亦可作為直角座標型機器人而構成，或亦可作為其他機器人而構成。

於上述實施形態及其變形例中，已對磁鐵62被固定於第1齒條40a而與第1齒條40a一起移動，藉此固定於殼體34之檢測部64檢測到磁鐵62已相對移動一事之情形進行了說明。然而，並不限定於該情形，亦可為檢測部64被固定於第1齒條40a而與第1齒條40a一起移動，藉此檢測部64檢測到固定於殼體34之磁鐵62已相對移動一事。

（總結） 本發明之緊固裝置，其係用以藉由利用驅動軸之旋轉驅動力使之旋轉而將緊固構件緊固於緊固位置者，其特徵在於，具備：齒條與小齒輪機構；及旋轉軸，其經由上述齒條與小齒輪機構而安裝於上述驅動軸，於其前端具有與上述緊固構件結合之結合部，且上述齒條與小齒輪機構具有：基部；齒條，其以可移動之方式安裝於上述基部；小齒輪，其以可旋轉之方式設置於上述基部，與上述齒條咬合；推壓機構，其將上述齒條推向移動方向之一方向；及感測器，其用於檢測上述齒條已自上述基部之既定位置移動一事，上述基部與上述小齒輪中之一者被固定於上述驅動軸，上述基部與上述小齒輪中之另一者被固定於上述旋轉軸。

將藉由驅動軸之旋轉驅動力而繞上述旋轉軸發揮作用之轉矩設為第1轉矩。又，將藉由推壓機構之推壓力而繞上述旋轉軸發揮作用之轉矩設為第2轉矩。以小於第1轉矩之第2轉矩以與第1轉矩相反之方向繞上述旋轉軸發揮作用之方式使上述驅動軸旋轉驅動，藉此至少基部、齒條、小齒輪、及旋轉軸與上述驅動軸一體地旋轉。於此種狀態下，若大於第2轉矩之第3轉矩經由緊固構件繞上述旋轉軸發揮作用，則齒條抵抗推壓機構之推壓力，繞小齒輪而與該小齒輪相對地旋轉並移動。藉此，於第3轉矩繞上述旋轉軸發揮作用後，即使上述驅動軸繼續旋轉既定之時間，該旋轉亦因齒條之移動而被吸收，因此不會傳導至上述旋轉軸及緊固構件。其結果為，本實施形態之緊固裝置能夠抑制緊固構件傷及緊固位置之虞。

上述推壓機構可作為以上述基部為壓缸、以上述齒條為活塞之氣缸而構成。

根據上述構成，可藉由簡單之構造將齒條推壓至既定位置。

例如，上述推壓機構可作為彈簧構件而構成。

例如，上述結合部可具有一對第1構件，以上述一對第1構件夾住上述緊固構件並保持，藉此與上述緊固構件結合。

上述感測器可具有磁鐵、及用以檢測上述磁鐵已相對移動一事之檢測部，上述磁鐵及上述檢測部之任一者被固定於上述齒條。

根據上述構成，可藉由簡單之構造檢測齒條已自既定位置移動一事。

本發明之機器人，其特徵在於，具備：緊固裝置，其具有上述任一構成；機械臂，於其前端設置上述緊固裝置，具有至少一個關節軸；及機器人控制裝置，其用以對上述緊固裝置及上述機械臂之動作進行伺服控制；上述驅動軸係作為上述至少一個關節軸所包含之手腕軸、或設置於上述緊固裝置內之外部軸而構成，上述機器人控制裝置藉由為了旋轉驅動上述至少一個關節軸各者而設置於上述至少一個關節軸各者之第1伺服馬達伺服控制上述機械臂之動作，藉由為了旋轉驅動上述手腕軸而設置於上述手腕軸之上述第1伺服馬達、或為了旋轉驅動上述外部軸而設置於上述外部軸之第2伺服馬達伺服控制上述緊固裝置之動作。

根據上述構成，本發明之機器人具備具有上述構成之緊固裝置，因此能夠抑制緊固構件傷及緊固位置之虞。

10:機器人 12:基台 14:基軸 20a:第1機械臂 20b:第2機械臂 22:第1連結件 24:第2連結件 26:腕部 28:機械式介面 30A～30H:緊固裝置 32、32'、32":齒條與小齒輪機構 34、34':殼體 36a:頂板 36b:前板 36c:背板 36d:左側板 36e:右側板 36f:底板 37a:第1隔板 37b:第2隔板 38a:第1空間 38b:第2空間 39:貫通孔 40a:第1齒條 40b:第2齒條 50:小齒輪 52:台座 54:軸孔 59:軸承 60:感測器 62:磁鐵 64:檢測部 70:推壓機構 70':彈簧構件 80:旋轉軸 82、82'、82":保持機構 83:保持機構本體 84a、84b、84a'、84b':第1構件 85:凹部 86:外部軸 88:穿設裝置 90:機器人控制裝置 92:記憶體 94:處理器 96a～96h:伺服馬達（第1伺服馬達） 98:伺服馬達（第2伺服馬達） 100:旋轉接頭 102:工具變換器 B:螺栓 G、G'、:量規 H:螺栓孔 JT1～JT4:關節軸 M:公螺紋構件 N:螺母 S:載置台 W:工件

[圖1]係表示具備本發明之實施形態之緊固裝置的機器人之整體構成之概略性前視圖。 [圖2]係表示具備本發明之實施形態之緊固裝置的機器人之控制系統之方塊圖。 [圖3]係表示本發明之實施形態之緊固裝置的概略圖，（A）係緊固裝置未保持緊固構件之狀態之圖，（B）係緊固裝置保持緊固構件之狀態之圖。 [圖4]本發明之實施形態之緊固裝置所具備之齒條與小齒輪機構之剖面圖，（A）係沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之IVB-IVB線之剖面圖。 [圖5]係表示本發明之實施形態之機器人於工件穿設螺栓孔之情況之概略性剖面圖，（A）係即將形成螺栓前之剖面圖，（B）係正形成螺栓時之剖面圖，（C）係剛結束形成螺栓後之剖面圖。 [圖6]係表示於本發明之實施形態之緊固裝置進行螺栓孔之診斷時齒條位於既定位置之狀態之概略性剖面圖，（A）係緊固裝置及其周邊部分之沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之VIB-VIB線之剖面圖。 [圖7]係表示於本發明之實施形態之緊固裝置進行螺栓孔之診斷時齒條自既定位置移動後之狀態之概略性剖面圖，（A）係緊固裝置及其周邊部分之沿高度方向之剖面圖，（B）係沿（A）中所示之VIIB-VIIB線之剖面圖。 [圖8]係表示本發明之實施形態之緊固裝置之第1變形例將螺栓緊固於螺栓孔之情況之沿高度方向之概略性剖面圖，（A）係緊固螺栓時之剖面圖，（B）係剛結束緊固螺栓後之剖面圖。 [圖9]係表示本發明之實施形態之緊固裝置之第2變形例將螺母緊固於公螺紋構件之情況之沿高度方向的概略性剖面圖，（A）係緊固螺母時之剖面圖，（B）係剛結束緊固螺母後之剖面圖。 [圖10]係表示本發明之實施形態之緊固裝置之第3變形例之沿高度方向之概略性剖面圖。 [圖11]係表示本發明之實施形態之緊固裝置之第4變形例之沿高度方向之概略性剖面圖。 [圖12]係本發明之實施形態之緊固裝置之第5變形例所具備之齒條與小齒輪機構之沿寬度方向之概略性剖面圖。 [圖13]係本發明之實施形態之緊固裝置之第6變形例所具備之齒條與小齒輪機構之沿寬度方向之概略性剖面圖。 [圖14]係表示本發明之實施形態之緊固裝置之第7變形例的概略圖。 [圖15]係表示具備本發明之實施形態之緊固裝置之第7變形例的機器人之控制系統之方塊圖。

10:機器人

12:基台

20a:第1機械臂

20b:第2機械臂

22:第1連結件

24:第2連結件

26:腕部

28:機械式介面

30A:緊固裝置

32:齒條與小齒輪機構

82:保持機構

88:穿設裝置

90:機器人控制裝置

G:量規

JT1~JT4:關節軸

S:載置台

W:工件

Claims (6)

1. 一種緊固裝置，其係用以藉由利用驅動軸之旋轉驅動力使之旋轉而將緊固構件緊固於緊固位置者，其特徵在於，具備：齒條與小齒輪機構；及旋轉軸，其經由上述齒條與小齒輪機構而安裝於上述驅動軸，於其前端具有與上述緊固構件結合之結合部；上述齒條與小齒輪機構具有：基部；齒條，其以可移動之方式安裝於上述基部；小齒輪，其以可旋轉之方式設置於上述基部，與上述齒條咬合；推壓機構，其將上述齒條推向移動方向之一方向；及感測器，其用於檢測上述齒條已自上述基部之既定位置移動一事，上述基部與上述小齒輪中之一者被固定於上述驅動軸，上述基部與上述小齒輪中之另一者被固定於上述旋轉軸。
2. 如請求項1之緊固裝置，其中，上述推壓機構係作為以上述基部為壓缸、以上述齒條為活塞之氣缸而構成。
3. 如請求項1之緊固裝置，其中，上述推壓機構係作為彈簧構件而構成。
4. 如請求項1之緊固裝置，其中，上述結合部具有一對第1構件，以上述一對第1構件夾住上述緊固構件並保持，藉此與上述緊固構件結合。
5. 如請求項1至4中任一項之緊固裝置，其中，上述感測器具有磁鐵、及用以檢測上述磁鐵已相對移動一事之檢測部，上述磁鐵及上述檢測部之任一者被固定於上述齒條。
6. 一種機器人，其特徵在於，具備：如請求項1至5中任一項之緊固裝置； 機械臂，於其前端設置上述緊固裝置，且具有至少一個關節軸；及機器人控制裝置，其係用以對上述緊固裝置及上述機械臂之動作進行伺服控制；上述驅動軸係作為上述至少一個關節軸所包含之手腕軸、或設置於上述緊固裝置內之外部軸而構成，上述機器人控制裝置藉由為了旋轉驅動上述至少一個關節軸而設置於上述至少一個關節軸之第1伺服馬達伺服控制上述機械臂之動作，藉由為了旋轉驅動上述手腕軸而設置於上述手腕軸之上述第1伺服馬達、或為了旋轉驅動上述外部軸而設置於上述外部軸之第2伺服馬達伺服控制上述緊固裝置之動作。

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