螺栓拧紧机器人系统

摘要

本发明提供一种机器人用螺栓拧紧装置和螺栓拧紧机器人系统，其能够在抑制生产节拍时间的增大的同时进行多个地方的螺栓拧紧。提供一种机器人用螺栓拧紧装置(4)，其包括：拧紧机，其安装于机器人(2)的机械臂(3)的前端，逐个紧固螺栓；螺栓库，其收容多个向拧紧机供给的螺栓；以及螺栓库插入和移除机构，其使螺栓库的螺栓取出位置插入到拧紧机的下方或者从拧紧机的下方移除，其中，螺栓库具有与各螺栓的座面相接触并将螺栓支承为悬垂状的平坦的支承面，该支承面上有狭缝状的开口，且在将多个螺栓并列地排成一列的状态下该狭缝状的开口贯通螺杆部分。

权利要求

1.一种螺栓拧紧机器人系统，包括：

带有机械臂的机器人；

机器人用螺栓拧紧装置，包括：拧紧机，其安装于所述机器人的所述机械臂的前端，用于逐个紧固螺栓；螺栓库，其用于收容多个向所述拧紧机供给的所述螺栓；以及螺栓库插入和移除机构，其用于使所述螺栓库的螺栓取出位置插入到所述拧紧机的下方或者从所述拧紧机的下方移除；以及控制装置，其用于对所述机器人和所述机器人用螺栓拧紧装置进行控制，其中，所述螺栓库具有平坦的支承面，所述支承面通过与各所述螺栓的座面接触来将螺栓支承为悬垂状态，并且所述支承面上具有在将多个所述螺栓并列地排成一列的状态下使螺杆部分贯通的狭缝状的开口，在从所述螺栓库向所述拧紧机供给所述螺栓时，所述控制装置对所述机器人进行控制，使所述螺栓库以所述支承面朝向所述螺栓取出位置下降的方式倾斜。

2.根据权利要求1所述的螺栓拧紧机器人系统，其特征在于，

所述螺栓库在所述螺栓取出位置具有用于使所述螺栓的悬垂支承姿势稳定的研钵状的凹部。

3.根据权利要求2所述的螺栓拧紧机器人系统，其特征在于，

所述螺栓库插入和移除机构使所述螺栓库沿着所述拧紧机的轴方向和与所述轴方向交叉的方向移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺栓拧紧机器人系统，其特征在于，在向所述螺栓库装入所述螺栓时，所述控制装置对所述机器人进行控制，使所述螺栓库以所述支承面朝向所述螺栓取出位置上升的方式倾斜。

说明书

螺栓拧紧机器人系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人用螺栓拧紧装置和螺栓拧紧机器人系统。

背景技术

[0002] 以往，已知一种螺栓拧紧机，其在旋具头的轴上安装有螺栓供给机构(例如参照专利文献1)。

[0003] 该螺栓拧紧机在能够沿着固定的轴上下移动的旋具头的下方具有螺旋溜槽，该螺旋溜槽使相对于水平方向倾斜的滑行面通过螺栓的座面滑降，使螺栓从连接于螺旋溜槽上游的螺栓盒供给至螺旋溜槽螺栓。

[0004] 现有技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2011-245581号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的问题

[0008] 然而，由于专利文献1的螺栓拧紧机的旋具头的动作轴是被固定的，因此，虽然能够在螺旋溜槽上事先连接螺栓盒，但在通过移动拧紧机进行螺栓紧固的螺栓拧紧机器人中，存在无法将连续供给螺栓的螺栓盒事先连接起来的问题。

[0009] 另外，还存在使用可动管来向移动的拧紧机供给螺栓的方法，但是在螺栓较短的情况下，存在螺栓在管内旋转或卡住的问题。

[0010] 另外，还能够通过机器人的动作来由拧紧机逐个地去取螺栓，但是无用的动作，会存在导致生产节拍时间延长的问题。

[0011] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在抑制生产节拍时间的增大的同时又能够进行多个地方的螺栓拧紧的机器人用螺栓拧紧装置和螺栓拧紧机器人系统。

[0012] 解决问题的手段

[0013] 为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

[0014] 本发明的一个方面是一种机器人用螺栓拧紧装置，包括：拧紧机，其安装于机器人的机械臂的前端，逐个紧固螺栓；螺栓库，其收容多个向该拧紧机供给的所述螺栓；以及螺栓库插入和移除机构，其使该螺栓库的螺栓取出位置插入到所述拧紧机的下方或者从所述拧紧机的下方移除，其中，所述螺栓库具有通过与各所述螺栓的座面接触来使螺栓被支承为悬垂状态的平坦的支承面，该支承面具有在将多个所述螺栓并列地排成一列的状态下使螺杆部分贯通的狭缝状的开口。

[0015] 根据本方面，当螺栓库中收容多个螺栓时，各螺栓使螺杆部分贯通设置于螺栓库的支承面的狭缝状的开口，使螺栓的座面与支承面相接触，从而使各螺栓以悬垂状态支承于支承面上。在该状态下，多个螺栓相互并列地配置在同一开口内。

[0016] 在向安装于机器人的机械臂前端的拧紧机供给螺栓时，使支承面倾斜成为螺栓取出位置为最低位的状态，则收容在开口内的全部螺栓的座面在支承面上滑动并滑降，且最下侧的螺栓被配置到螺栓取出位置上。在该状态下，通过螺栓库插入和移除机构工作来使螺栓库的螺栓取出位置配置到拧紧机的下方，通过拧紧机取出螺栓取出位置的螺栓。然后，通过螺栓库插入和移除机构工作来使螺栓库从拧紧机的下方移走，并通过装有螺栓的拧紧机进行螺栓拧紧作业。

[0017] 即使是在一边通过机器人改变拧紧机的位置和姿势一边进行螺栓的紧固的情况下，也能够对在螺栓库中所装入的数量的螺栓进行连续地螺栓拧紧作业，并且能够在抑制生产节拍时间的增大的同时进行多个地方的螺栓拧紧。

[0018] 在上述方面中，也可以为，所述螺栓库在所述螺栓取出位置具有用于使所述螺栓的悬垂支承姿势稳定的研钵状的凹部。

[0019] 通过这样，在支承面上滑降而被配置到螺栓取出位置的螺栓通过研钵状的凹部而稳定地保持悬垂支承姿势，因此能够更可靠地利用拧紧机进行螺栓的取出。

[0020] 另外，在上述方面中，也可以为，所述螺栓库插入和移除机构使所述螺栓库沿着所述拧紧机的轴方向和与该轴方向交叉的方向移动。

[0021] 通过这样，通过螺栓库插入和移除机构工作来使螺栓库沿着与拧紧机的轴方向交叉的方向移动，从而能够容易地将螺栓库的螺栓取出位置插入到拧紧机的下方或者从拧紧机的下方移除。另外，当螺栓取出位置插入到拧紧机的下方时，通过螺栓库插入和移除机构来使螺栓库沿着拧紧机的轴方向移动，使支承于螺栓取出位置处的螺栓靠近拧紧机，从而能够容易地将螺栓装入到拧紧机中。

[0022] 另外，本发明的其它方面提供一种螺栓拧紧机器人系统，包括：所述机器人；上述任意一个安装于该机器人的所述机械臂的前端的机器人用螺栓拧紧装置；以及控制装置，其对所述机器人和所述机器人用螺栓拧紧装置进行控制。

[0023] 根据本方面，由控制装置对在机械臂的前端安装有机器人用螺栓拧紧装置的机器人进行控制，使机器人用螺栓拧紧装置的螺栓库的支承面倾斜，从而使螺栓的座面在支承面上滑动并将螺栓配置到螺栓取出位置、或者将螺栓装入到螺栓库中。

[0024] 在上述方面中，也可以为，当从所述螺栓库向所述拧紧机供给所述螺栓时，所述控制装置控制所述机器人使所述螺栓库以所述支承面朝向所述螺栓取出位置下降的方式倾斜。

[0025] 通过这样，仅通过机器人的工作使螺栓库的支承面倾斜，就能够使支承于支承面的多个螺栓向接近螺栓取出位置的方向移动，从而能够容易地利用拧紧机进行螺栓的取出。

[0026] 另外，在上述方面中，也可以为，在向所述螺栓库装入所述螺栓时，所述控制装置控制所述机器人使所述螺栓库以所述支承面朝向所述螺栓取出位置上升的方式倾斜。

[0027] 通过这样，仅通过机器人的工作使螺栓库的支承面倾斜，就能够使装入到螺栓取出位置的螺栓沿着支承面的狭缝向远离螺栓取出位置的方向移动，从而能够容易地将螺栓装入到螺栓库中。

[0028] 发明的效果

[0029] 根据本发明，能够起到在抑制生产节拍时间的增大的同时进行多个地方的螺栓拧紧的效果。

附图说明

[0030] 图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的螺栓拧紧机器人系统的整体结构图。

[0031] 图2是表示配置于图1的螺栓拧紧机器人系统的本发明的一个实施方式所涉及的机器人用螺栓拧紧装置的立体图。

[0032] 图3是表示图2的机器人用螺栓拧紧装置的螺栓库和拧紧机吸取器的局部放大立体图。

[0033] 图4是表示图2的机器人用螺栓拧紧装置的螺栓库的平面图。

[0034] 图5是表示图4的螺栓库的纵截面图。

[0035] 图6是表示在图4的螺栓库中装入有多个螺栓的状态的纵截面图。

[0036] 图7是表示使图4的螺栓库以凹部成为下侧的方式倾斜的螺栓取出状态的纵截面图。

[0037] 图8是表示使图4的螺栓库以凹部成为上侧的方式倾斜的螺栓装入状态的纵截面图。

[0038] 图9是表示使用图1的螺栓拧紧机器人系统的螺栓拧紧方法的流程图。

具体实施方式

[0039] 下面参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的机器人用螺栓拧紧装置4和螺栓拧紧机器人系统1进行说明。

[0040] 如图1所示，本实施方式所涉及的螺栓拧紧机器人系统1包括机器人2、安装在该机器人2的机械臂3的前端的机器人用螺栓拧紧装置4以及对机器人2和机器人用螺栓拧紧装置4进行控制的控制装置5。

[0041] 机器人2，例如是直立多关节机器人，形成为能够任意地改变安装在机械臂3的前端的机器人用螺栓拧紧装置4的位置和姿势。由此，机器人2能够使机器人用螺栓拧紧装置4在未图示的螺栓送料机的装入螺栓6的装入位置与螺栓6的紧固对象物之间移动。

[0042] 如图2所示，本实施方式所涉及的机器人用螺栓拧紧装置4包括：托架9，其具有安装孔9a，该安装孔9a安装于机械臂3的前端的安装接头7上；拧紧机10，其被固定在该托架9上；进退机构8，其使该拧紧机10沿着其轴的方向前进和后退；螺栓库12，其能够装入多个螺栓6；以及螺栓库移动机构(螺栓库插入和移除机构)11，其使该螺栓库12在沿着拧紧机10的轴方向和与该轴正交的方向上移动。

[0043] 拧紧机10包括：大致圆筒状的拧紧机吸取器13，其能够使螺栓6的头部6a嵌合在该拧紧机吸取器13的前端并绕轴旋转；圆棒状的轴14，其与该拧紧机吸取器13串联连接；以及旋转驱动部15，其使该轴14绕其轴线旋转。

[0044] 进退机构8具有气缸18，且气缸18的缸体部16被固定于托架9上、活塞部17被固定于拧紧机10上，通过该气缸18的工作，使活塞部17相对于缸体部16沿着拧紧机10的轴方向移动，从而使拧紧机10沿着轴方向前进和后退。

[0045] 如图3至图6所示，螺栓库12形成为长方体的箱状，在比收容的螺栓6的头部6a的高度更深的位置具有平坦的支承面19。如图4所示，在支承面19上有狭缝状的开口部(开口)20，该狭缝状的开口部(开口)20的宽度尺寸比收容的螺栓6的螺杆部分6b的外径尺寸稍大，比螺栓6的头部6a的外径尺寸小。如图6所示，开口部20具有能够收容多个并列地排成一列的螺栓6的长度尺寸。

[0046] 由此，如图6所示，将支承面19配置为大致水平，并将螺杆部分6b插入到开口部20内，使头部6a的座面与支承面19相接触，从而螺栓6被支承面19支承为悬垂状态。

[0047] 另外，在开口部20的长度方向的一端设有在深度方向上逐渐变细的研钵状的凹部21。如图7所示，当螺栓6被配置于研钵状的凹部21上时，沿着凹部21的倾斜面，螺栓6以定位状态稳定地支承在凹部21的中心。

[0048] 另外，如图7和图8所示，通过倾斜支承面19，使与支承面19接触的座面滑行，从而悬垂支承于支承面19的螺栓6向较低的一方下降。

[0049] 例如图7所示，使支承面19倾斜成为研钵状的凹部21变为下侧的状态，从而被悬垂支承于支承面19的螺栓6向凹部21滑降并被供给至凹部21。相反地，如图8所示，使支承面19倾斜成为凹部21变为上侧的状态，从而被供给至凹部21的螺栓6向远离凹部21的方向滑降并装入到螺栓库12中。

[0050] 螺栓库移动机构11包括：第一气缸23，其使可动构件22相对于托架9沿拧紧机10的轴方向移动；以及第二气缸24，其使螺栓库12相对于可动构件22沿与拧紧机10的轴方向正交的方向移动。

[0051] 如图3所示，通过使第二气缸24工作来使螺栓库12沿与拧紧机10的轴方向正交的方向移动，从而将研钵状的凹部21配置在与拧紧机吸取器13一致的位置上，并利用拧紧机10进行螺栓6的取出和装填。另外，如图2所示，通过使第二气缸24工作来将螺栓库12从拧紧机10的轴上移走，从而能够容易地利用拧紧机10进行螺栓拧紧的作业。

[0052] 另外，能够通过第一气缸23的工作使螺栓库12与拧紧机吸取器13在距离上靠近或分离。在向拧紧机吸取器13中装入来自螺栓库12的螺栓6时，使螺栓库12靠近拧紧机吸取器13，在从螺栓库12取出螺栓6之后，使螺栓库12离开拧紧机吸取器13，并取出装入的螺栓6。

[0053] 图中的附图标记25是覆盖在被移走的螺栓库12上面的盖，其用于防止螺栓6在机器人2进行移动的过程中从螺栓库12脱离。

[0054] 对于像这样构成的本实施方式所涉及的机器人用螺栓拧紧装置4和螺栓拧紧机器人系统1的作用进行说明。

[0055] 如图9所示，根据本实施方式所涉及的螺栓拧紧机器人系统1，为了将螺栓6紧固到紧固对象物上，而如图8所示那样将螺栓6从配置在外部的未图示的螺栓送料机装入到螺栓库12中(步骤S1)。

[0056] 关于将螺栓6从螺栓送料机向螺栓库12的装入，将螺栓6从螺栓送料机供给至研钵状的凹部21，通过机器人2的工作来使螺栓库12倾斜成凹部21变为上侧的状态，从而使所供给的螺栓6沿着支承面19移动到螺栓库12的里面。

[0057] 然后，判断螺栓库12是否装满(步骤S2)，在未装满的情况下，重复从步骤S1开始的工序。

[0058] 在螺栓库12装满时，使机器人用螺栓拧紧装置4的拧紧机10向紧固对象物的上方移动(步骤S3)，并将一个螺栓6从螺栓库12中取出到拧紧机吸取器13(步骤S4)。

[0059] 关于从螺栓库12的取出，通过机器人2的工作使螺栓库12倾斜成凹部21变为下侧的状态，从而将一个螺栓6以定位状态配置于凹部21。之后，通过第二气缸24来将凹部21配置于拧紧机10的轴上，通过第一气缸23使凹部21靠近拧紧机吸取器13并由拧紧机吸取器13取出被定位于凹部21的螺栓6。

[0060] 在螺栓6被取出之后，通过第一气缸23使螺栓库12离开拧紧机吸取器13，并通过第二气缸24将螺栓库12从拧紧机10的轴上移走(步骤S5)。之后，通过取出了螺栓6的拧紧机10将螺栓6紧固到紧固对象物上(步骤S6)。

[0061] 判断是否紧固了预定数量的螺栓6(步骤S7)，在未完成的情况下，重复从步骤S4起的工序。在紧固了预定数量的螺栓6的情况下，判断作业是否已经结束(步骤S8)，在未结束的情况下，重复从步骤S1起的工序。

[0062] 像这样，根据本实施方式所涉及的机器人用螺栓拧紧装置4和螺栓拧紧机器人系统1，存在以下优点：即使是在机器人2一边改变拧紧机10的位置和姿势一边进行螺栓6的紧固的情况下，也能够对螺栓库12中所装入的数量的螺栓6进行连续地螺栓拧紧作业，并且能够在抑制生产节拍时间的增大的同时进行多个地方的螺栓拧紧。

[0063] 另外，螺栓库12在螺栓取出位置上有研钵状的凹部21，该研钵状的凹部21能够稳定螺栓6的悬垂支承姿势，因此在支承面19上滑降并配置到螺栓取出位置的螺栓6能够通过研钵状的凹部21稳定地保持悬垂支承的姿势，从而能够更可靠地利用拧紧机10进行螺栓的取出。

[0064] 另外，螺栓库移动机构11使螺栓库12沿拧紧机10的轴方向和与轴方向交叉的方向移动，因此能够容易地将螺栓库12的螺栓取出位置插入到拧紧机10的下方或从拧紧机10的下方移除。另外，能够使支承在螺栓取出位置的螺栓6靠近拧紧机10，并容易地装入到拧紧机10中。

[0065] 还存在以下优点：通过控制装置5对在机械臂3的前端安装有机器人用螺栓拧紧装置4的机器人2进行控制，使机器人用螺栓拧紧装置4所具有的螺栓库12的支承面19倾斜，从而能够使螺栓6的座面在支承面19上滑动并将螺栓6配置到螺栓取出位置、或者将螺栓6装入到螺栓库12中。

[0066] 附图标记

[0067] 1：螺栓拧紧机器人系统

[0068] 2：机器人

[0069] 3：机械臂

[0070] 4：机器人用螺栓拧紧装置

[0071] 5：控制装置

[0072] 6：螺栓

[0073] 6b：螺杆部分

[0074] 10：拧紧机

[0075] 11：螺栓库移动机构(螺栓库插入和移除机构)

[0076] 12：螺栓库

[0077] 19：支承面

[0078] 20：开口部(开口)

[0079] 21：凹部