末端執(zhí)行器和機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于，提供如下的末端執(zhí)行器和機器人：能夠使把持螺紋部件并進行旋轉的工序實現(xiàn)自動化，并且能夠抑制該工序所需的成本。為了解決該課題，末端執(zhí)行器和機器人具有：把持部，其以螺紋部件能夠繞該螺紋部件的軸線旋轉的方式把持所述螺紋部件；以及旋轉部，其設置在所述軸線上，在與由所述把持部把持的所述螺紋部件的頭部接觸的狀態(tài)下沿著該軸線進行直線運動，通過伴隨直線運動的旋轉使該螺紋部件繞所述軸線旋轉。
【專利說明】末端執(zhí)行器和機器人
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及末端執(zhí)行器和機器人。
【背景技術】
[0002]以往，公知有如下的機器人:通過設置在臂的終端可動部的末端執(zhí)行器來把持螺栓和螺母這樣的螺紋部件，定位到螺栓孔等規(guī)定的位置。
[0003]另外，還公開有如下的技術:通過末端執(zhí)行器來把持具有送出螺栓的功能的電動旋具，通過該電動旋具一邊送出螺栓一邊進行緊固(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現(xiàn)有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平2-190285號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]但是，在通過由末端執(zhí)行器把持的電動旋具將螺栓緊固的現(xiàn)有技術中，由于需要把持和釋放電動旋具的動作，因此存在末端執(zhí)行器的動作復雜化的問題。另外，由于除了末端執(zhí)行器以外還需要電動旋具，因此還存在裝置成本和電力成本增加的問題。
[0009]另外，在該現(xiàn)有技術中，還存在不能將由末端執(zhí)行器把持的螺栓直接緊固的問題。另外，這些問題不限于螺紋部件的緊固，在螺紋部件的拆卸中也同樣發(fā)生。
[0010]公開的技術是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供如下的末端執(zhí)行器和機器人:使把持螺紋部件進行旋轉的工序實現(xiàn)自動化，并且能夠抑制該工序所需的成本。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本申請公開的末端執(zhí)行器，其特征在于，具有:把持部，其以螺紋部件能夠繞該螺紋部件的軸線旋轉的方式把持所述螺紋部件；以及旋轉部，其設置在所述軸線上，在與由所述把持部把持的所述螺紋部件的頭部接觸的狀態(tài)下沿著該軸線進行直線運動，通過伴隨直線運動的旋轉使該螺紋部件繞所述軸線旋轉。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本申請公開的末端執(zhí)行器的一個方式，能夠使把持螺紋部件并進行旋轉的工序實現(xiàn)自動化，并且能夠抑制該工序所需的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是示出實施例1的機器人的立體圖。
[0016]圖2是實施例1的末端執(zhí)行器的側視圖。
[0017]圖3是實施例1的把持爪的俯視圖。
[0018]圖4A是示出實施例1的末端執(zhí)行器的動作的一例的說明圖之一。
[0019]圖4B是示出實施例1的末端執(zhí)行器的動作的一例的說明圖之二。[0020]圖4C是示出實施例1的末端執(zhí)行器的動作的一例的說明圖之三。
[0021]圖5是實施例2的旋轉單元的側視圖。
【具體實施方式】
[0022]參照以下附圖，詳細說明本申請公開的末端執(zhí)行器和機器人的幾個實施例。其中，本發(fā)明不限定于這些各實施例中的例示。
[0023]實施例1
[0024]首先，使用圖1對實施例1的機器人I的整體結構進行說明。圖1是示出實施例1的機器人I的立體圖。另外，圖1所示的末端執(zhí)行器10和機器人I由未圖示的規(guī)定的控制裝置進行動作控制。
[0025]如圖1所示，機器人I是將兩個機器人臂I Ia和I Ib作為雙臂的、所謂雙臂機器人。另外，此處，雖然為雙臂機器人，但是也可以是具有一個機器人臂Ila的單臂機器人。
[0026]此處，各機器人臂I Ia和Ilb分別是多軸機器人，在機器人臂Ila的前端安裝有末端執(zhí)行器10。另外，在機器人臂Ilb上也可以安裝末端執(zhí)行器10。另外，機器人I具有如下功能:使設置有機器人臂Ila和Ilb的軀干部12相對于固定在地面等的支承部13沿著水平面旋轉。
[0027]接著，使用圖2對安裝在機器人臂Ila上的末端執(zhí)行器10進行說明。圖2是實施例I的末端執(zhí)行器10的側視圖。
[0028]如圖2所示，末端執(zhí)行器10具有:滑塊單元100 ;—對開閉單元200 ;分別設置在各開閉單元200的把持單元300a、300b ；以及旋轉單元400。另外，開閉單元200分別設置在以該圖2所示的旋轉軸Z為中心對稱的位置。
[0029]首先，詳細說明滑塊單元100的結構。如圖2所示，在滑塊單元100具備的基座101上設置有一對安裝件102。另外，在基座101內(nèi)部具備使安裝件102以旋轉軸Z為中心彼此遠離、或靠近(以下，記載為“開閉”)的方式進行驅動的機構(未圖示)。另外，在基座101的中央固定有旋轉單元400。
[0030]另外，關于使安裝件102開閉驅動的機構，例如，可以是氣動卡盤，也可以是組合了電機與進給螺桿的驅動機構。
[0031]接著，詳細說明開閉單元200的結構。各開閉單元200分別固定于上述的安裝件102。另外，在開閉單元200具備的開閉爪201上，設置有直線運動導向件的滑塊部202。
[0032]此處，直線運動導向件由滑塊部202和后述的軌道部301構成，軌道部301沿著滑塊部202與圖2所示的旋轉軸Z平行地滑動。另外，如圖2所示，在開閉爪201上連接有具有與旋轉軸Z平行的軸的支柱203。另外，支柱203是支承把持單元300a、300b的部件。
[0033]另外，如上所述，在滑塊單元100的安裝件102上固定有開閉單元200，伴隨安裝件102的開閉驅動，開閉單元200和被支柱203支承的把持單元300a、300b —體地進行開閉。
[0034]接著，詳細說明把持單元300a、300b的結構。一對把持單元300a、300b對沿著圓筒或圓錐的面設置有螺旋狀的槽的螺紋部件進行把持。
[0035]另外，在本實施例1中，雖然對末端執(zhí)行器10把持的螺紋部件為所謂外螺紋的螺栓的情況進行說明，但是該螺紋部件也可以是內(nèi)螺紋(例如，螺母)。另外，螺紋部件也可以是其一部分具有外螺紋或內(nèi)螺紋的部件。[0036]在把持單元300a、300b分別具備的把持爪302a、302b上，設置有與上述的滑塊部202成對地構成直線運動導向件的軌道部301。另外，在分別設置于兩個把持爪302a、302b的底面?zhèn)鹊膱A柱形的中空部，收納有與支柱203連接的第I彈簧303。S卩，第I彈簧303朝前端側對把持爪302a、302b施力。
[0037]此處，由于第I彈簧303收納在圓柱形的中空部內(nèi)，防止微細的塵土或塵埃等的吸入，因此能夠抑制關聯(lián)部件的劣化，并且能夠容易進行把持單元300a、300b的保養(yǎng)。另外，關于把持爪302a、302b的動作的細節(jié)，將在后面使用圖4A?圖4C進行敘述。
[0038]另外，如圖2所示，在把持爪302a的前端部側面設置有滾輪304a，在把持爪302b的前端部側面設置有滾輪304b和滾輪304c。此處，使用圖3對把持爪302a、302b和滾輪304a、304b、304c進行說明。圖3是實施例1的把持爪302a、302b的俯視圖。
[0039]如圖3所示，把持爪302a具有滾輪304a，把持爪302b具有滾輪304b和滾輪304c。另外，各滾輪304a、304b、304c繞與旋轉軸Z平行的旋轉軸旋轉。
[0040]另外，圖3所示的螺栓500以在各滾輪304a、304b、304c與螺栓500的頭部的外周接觸的狀態(tài)下螺栓500的軸線位于與旋轉軸Z同軸的位置上的方式，被末端執(zhí)行器10把持。
[0041]由此，被末端執(zhí)行器10把持的螺栓500能夠繞旋轉軸Z旋轉。此處，螺栓500以在沿著旋轉軸Z的方向上不偏離的方式被末端執(zhí)行器10把持。
[0042]另外，末端執(zhí)行器10能夠根據(jù)螺栓500的大小而任意地變更把持爪302a與把持爪302b之間的把持間隔，因此即使是直徑不同的螺栓，也不用進行把持爪302a、302b的更換等。
[0043]另外，在圖3中，雖然例示了使用三個滾輪304a、304b、304c的情況，但是也可以使用四個以上的滾輪。此處，在使用四個滾輪的情況下，只要在把持爪302a和把持爪302b分別各設置兩個滾輪即可。
[0044]另外，在圖3中，雖然例示了通過兩個把持爪302a、把持爪302b來把持螺栓500的情況，但是也可以使用三個以上的把持爪。另外，此時，設置與把持爪的數(shù)量相同數(shù)量的開閉單元200和把持單元300a。另外，也可以代替一個或多個把持單元300a而設置把持單元300b ο
[0045]返回到圖2，詳細說明旋轉單元400的結構。如圖2所示，旋轉單元400具備的腔體405固定于基座101，形成有圓柱形的中空部。另外，在腔體405的內(nèi)表面上部，固定有進給螺母402。
[0046]插入到進給螺母402的進給螺軸401沿著旋轉軸Z進行直線運動且以旋轉軸Z為軸進行旋轉。另外，在進給螺軸401的基端側設置有推力軸承403，在推力軸承403的下方設置有第2彈簧404。
[0047]S卩，推力軸承403防止第2彈簧404阻礙進給螺軸401的旋轉。另外，第2彈簧404朝前端側對進給螺軸401施力。
[0048]在進給螺軸401的前端側設置有螺栓支架406。對該螺栓支架406實施了使得在與螺栓500的頭部接觸時不滑動的加工(例如，粘貼橡膠墊)。
[0049]接著，使用圖4A?圖4C詳細說明驅動機器人臂Ila并通過末端執(zhí)行器10把持螺栓500而向螺栓孔插入的動作。圖4A?圖4C是示出實施例1的末端執(zhí)行器10的動作的一例的說明圖之一?之三。
[0050]首先，末端執(zhí)行器10通過前端具備的把持單元300a、300b把持載置在未圖示的容器或作業(yè)臺等的螺栓500的頭部501。此時，如圖4A所示，把持單元300a、300b，以這樣的方向進行把持:跟前側為螺栓500的頭部501、另一側為螺栓500的軸部502。
[0051]另外，關于把持螺栓500的頭部501的方法，能夠采用公知的方法。例如，機器人臂Ila對散裝在容器內(nèi)的多個螺栓500的形狀、方向以及位置進行判別，進行把持螺栓500的頭部501的動作。此時，在螺栓500的軸線與圖2所示的Z軸平行的姿勢下，螺栓500被末端執(zhí)行器10把持。
[0052]在把持螺栓500時，未圖示的控制裝置使把持單元300a、300b朝向螺栓500的頭部501側。而且，控制裝置使開閉單元200向左右(箭頭a、b)動作而打開把持單元300a、300b，移動到能夠通過兩個把持單元300a、300b夾住螺栓500的頭部501的位置。
[0053]之后，末端執(zhí)行器10關閉開閉單元200，通過把持單元300a、300b來把持螺栓500的頭部501。此處，被把持的螺栓500處于與滾輪304a、304b、304c接觸的狀態(tài)，因此能夠繞螺栓500的軸線旋轉。
[0054]接著，如圖4B所示，控制裝置使末端執(zhí)行器10在把持螺栓500的狀態(tài)下移動到螺栓500的軸部502的前端與規(guī)定的螺栓孔600垂直地接觸的位置。另外，此處，例示了在具有厚度的板狀的工件上具有螺栓孔600的情況。
[0055]然后，控制裝置通過末端執(zhí)行器10相對于螺栓孔600垂直(箭頭c)地按壓螺栓500的軸部502的前端。由此，把持單元300a、300b向靠近基座101的方向滑動。
[0056]然后，當進一步向箭頭c的方向按壓末端執(zhí)行器10時，如圖4C所示，螺栓500的頭部501與螺栓支架406接觸。
[0057]此處，由于各第I彈簧303朝前端側對把持爪302a、302b施力，因此向螺栓孔600側按壓螺栓支架406，能夠維持螺栓支架406與螺栓500的頭部501接觸的狀態(tài)。
[0058]另外，此處，雖然通過使把持單元300a、300b滑動而使螺栓支架406與螺栓500的頭部501接觸，但是并不限于此。例如，也可以設置使?jié)L輪304a、304b、304c在沿著旋轉軸Z的方向上滑動的機構，來代替使把持單元300a、300b自身滑動的情況。
[0059]如圖4C所示，在從螺栓支架406與螺栓500的頭部501接觸的狀態(tài)下進一步向箭頭c的方向按壓末端執(zhí)行器10的情況下，進給螺軸401與螺栓500 —起向腔體405側移動。
[0060]此時，由于進給螺母402固定在腔體405，因此進給螺軸401繞旋轉軸Z向箭頭d的方向旋轉。另外，螺栓500向與進給螺軸401的旋轉相同的方向、即箭頭e的方向旋轉。
[0061]此處，由于第2彈簧404向螺栓500的頭部501側對進給螺軸401施力，因此能夠維持螺栓支架406與螺栓500的頭部501接觸的狀態(tài)。
[0062]另外，相對于螺栓孔600垂直(箭頭c)地按壓螺栓500的軸部502的前端。由此，末端執(zhí)行器10能夠進行將螺栓500緊固到螺栓孔600的動作(以下，記載為“暫時緊固”)。
[0063]另外，優(yōu)選進給螺軸401以及進給螺母402的齒距與螺栓500的齒距大致相同。另夕卜，第2彈簧404的作用力優(yōu)選與各第I彈簧303的作用力之和大致相同、或比該和大。
[0064]由此，能夠適當?shù)乇３钟砂殉謫卧?00a、300b把持的螺栓500與螺栓支架406的接觸狀態(tài)。
[0065]如上所述，在本實施例1中，末端執(zhí)行器具有:在滾輪與螺栓的頭部的外周接觸的狀態(tài)下把持螺栓的把持單元；以及通過進給螺軸的動作而伴隨旋轉進行直線運動的旋轉單
J Li ο
[0066]因此，本實施例1的末端執(zhí)行器通過將所把持的螺栓按壓到螺栓孔而使螺栓被動地旋轉，能夠暫時緊固螺栓。另外，由于本實施例1的末端執(zhí)行器不需要對螺栓施加旋轉運動的驅動機構(例如，電動旋具)，因此能夠抑制組裝工序花費的成本。
[0067]另外，在上述的實施例1中，雖然對旋轉單元400固定在基座101上的情況進行了說明，但是也可以根據(jù)所把持的螺栓500的直徑和齒距，更換該旋轉單元400。因此，在以下所示的實施例2中，對末端執(zhí)行器10具備能夠更換的旋轉單元400的情況進行說明。
[0068]實施例2
[0069]圖5是實施例2的旋轉單元400’的側視圖。另外，圖5對應于圖2所示的實施例1的末端執(zhí)行器10的旋轉單元400的構成例。另外，除了進給螺軸401’以及進給螺母402’的齒距、螺栓支架406’的形狀不同以外，與圖2相同。因此，此處，省略兩者共同的說明。
[0070]如圖5所示，對末端執(zhí)行器10所把持的螺栓500’為帶六角孔的螺栓的情況進行說明。此時，由操作者等將旋轉單元400更換為與該螺栓500’的頭部501’的形狀以及螺栓500’的尺寸對應的旋轉單元400’。
[0071]具體地講,操作者將通過螺旋夾固定在基座101上的旋轉單元400更換為旋轉單元400’，再次進行螺旋夾緊而固定于基座101上。該旋轉單元400’的螺栓支架406’的前端是與螺栓500’的六角孔相同尺寸的六角扳手的形狀。
[0072]另外，進給螺軸401’以及進給螺母402’的齒距與螺栓500’的齒距大致相同。
[0073]另外，此處，使螺栓支架406’對應于帶六角孔的螺栓而成為六角扳手的形狀。但是，并不限定于此，例如在螺栓500’的頭部501’為或“十字孔”等其他形狀的情況下，末端執(zhí)行器10只要具有與該形狀對應的螺栓支架406’即可。
[0074]另外，雖然末端執(zhí)行器10具有與螺栓500’的頭部501’的形狀對應的螺栓支架406’，但是也可以具有根據(jù)螺栓500’的直徑而僅變更了直徑的螺栓支架406’。
[0075]這樣，實施例2的末端執(zhí)行器能夠根據(jù)所把持的螺栓而更換旋轉單元。由此，能夠通過同一機器人進行從規(guī)定的形狀或直徑的螺栓的把持到暫時緊固為止的動作，能夠抑制在工件的組裝工序中所需的設備的成本。
[0076]另外，在上述的各實施例中，雖然對使從螺栓的把持到暫時緊固為止的動作實現(xiàn)自動化的情況進行了說明，但是并不限于此。例如，在向插入到螺栓孔的螺栓的頭部側按壓末端執(zhí)行器而使旋轉單元收縮的狀態(tài)下，使螺栓支架與螺栓的頭部接觸。然后，可以通過利用旋轉單元具備的第2彈簧的斥力而使螺栓旋轉，且使末端執(zhí)行器向遠離螺栓孔的方向移動來進行拆卸螺栓的動作。
[0077]另外，在上述的各實施例中，雖然對由末端執(zhí)行器把持的螺紋部件為所謂外螺紋的螺栓的情況進行了說明，但是該螺紋部件也可以是內(nèi)螺紋(例如，螺母)。另外，螺紋部件也可以是其一部分具備外螺紋或內(nèi)螺紋的部件。
[0078]本領域技術人員能夠容易地導出進一步的效果和變形例。因此，本發(fā)明的更廣泛的方式不限定于以上示出且記載的特定的詳細以及代表性的實施方式。因此，能夠在不脫離由權利要求及其等同物定義的總結性的發(fā)明概念的精神或范圍的情況下進行各種變更。
[0079]標號說明[0080]I 機器人
[0081]10 末端執(zhí)行器
[0082]Ila機器人臂
[0083]Ilb機器人臂
[0084]12 軀干部
[0085]13 支承部
[0086]100滑塊單元
[0087]101 基座
[0088]102安裝件
[0089]200 開閉單元
[0090]201開閉爪
[0091]202滑塊部
[0092]203 支柱
[0093]300a把持單元
[0094]300b把持單元
[0095]301 軌道部
[0096]302a 把持爪
[0097]302b 把持爪
[0098]303 第 I 彈簧
[0099]304a 滾輪
[0100]304b 滾輪
[0101]304c 滾輪
[0102]400旋轉單元
[0103]401進給螺軸
[0104]402進給螺母
[0105]403推力軸承
[0106]404 第 2 彈簧
[0107]405 腔體
[0108]406螺栓支架
[0109]500 螺栓
[0110]501 頭部
[0111]502 軸部
[0112]Z 旋轉軸
【權利要求】
1.一種末端執(zhí)行器，其特征在于，該末端執(zhí)行器具有: 把持部，其以螺紋部件能夠繞該螺紋部件的軸線旋轉的方式把持所述螺紋部件；以及 旋轉部，其設置在所述軸線上，在與由所述把持部把持的所述螺紋部件的頭部接觸的狀態(tài)下沿著該軸線進行直線運動，通過伴隨直線運動的旋轉使該螺紋部件繞所述軸線旋轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的末端執(zhí)行器，其特征在于， 所述把持部以所述螺紋部件沿著所述軸線不偏離的方式進行把持，并且能夠沿著該軸線移動。
3.根據(jù)權利要求2所述的末端執(zhí)行器，其特征在于， 所述把持部和所述旋轉部分別沿著所述軸線朝前端側被施力， 通過使把持所述螺紋部件的所述把持部沿著所述軸線向基端側移動，從而所述旋轉部按壓到該螺紋部件的頭部。
4.根據(jù)權利要求1所述的末端執(zhí)行器，其特征在于， 所述旋轉部能夠與由所述把持部把持的所述螺紋部件的直徑和齒距的一方或雙方對應地進行更換。
5.根據(jù)權利要求1所述的末端執(zhí)行器，其特征在于， 所述把持部具有: 兩個以上的把持爪；以及 開閉部，其使所述把持爪開閉。
6.根據(jù)權利要求1所述的末端執(zhí)行器，其特征在于， 所述把持部具有滾輪，該滾輪繞與所述軸線平行的旋轉軸旋轉。
7.—種機器人,其特征在于，該機器人具有權利要求1?6中的任意一項所述的末端執(zhí)行器。
【文檔編號】B23P19/06GK103619530SQ201180071781
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年7月7日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】壇洋一郎, 久保田義昭 申請人:株式會社安川電機