CN103097075B - 组装装置 - Google Patents

Abstract

组装装置（1）具有：轴部件（3），其具备直动组装功能与旋转组装功能；基体（2），其将轴部件（3）支承为能够沿轴向移动并且能够绕轴旋转；以及驱动机构，其使轴部件（3）沿轴向移动以及绕轴旋转。

Description

组装装置

技术领域

本发明涉及能够进行多种组装作业的组装装置。

背景技术

以往的组装装置具有固定头、和以能够旋转的方式安装于固定头的可动头，在可动头设置有螺钉紧固工具与把持工具（参照日本特开昭60-48227号公报）。通过使可动头相对于固定头旋转，能够使螺钉紧固工具与把持工具在使用位置与非使用位置之间移动。螺钉紧固工具位于使用位置而与设置于固定头的输出轴部件结合，并使螺钉绕轴旋转。把持工具位于使用位置而与输出轴部件结合，从而能够通过在偏心的位置旋转的一对臂来把持物品。因此，组装装置能够进行多个组装作业。

日本特开2001-30121号公报所记载的以往的组装装置具有基体，并在基体设置有压入机构与紧固机构。压入机构能够通过第一动力源直进而将第一工件压入第二工件。紧固机构能够通过第二动力源使螺栓绕轴旋转。因此，组装装置能够进行多个组装作业。

但是，日本特开昭60-48227号公报所记载的组装装置通过由马达的输出而得到的旋转运动来进行多个组装作业，但是无法得到直进运动。日本特开2001-30121号公报所记载的组装装置虽能够得到直进运动与旋转运动，但需要进行直进运动的专用的第一轴部件与进行旋转运动的专用的第二轴部件。因此，组装装置存在大型或者变重的问题。因此，以往需要能够通过一个轴部件来得到旋转运动与直进运动的组装装置。

发明内容

根据本发明的一个特征，组装装置具有：轴部件，其具备直动组装功能与旋转组装功能；基体，其将轴部件支承为能够沿轴向移动并且能够绕轴旋转；以及驱动机构，其使轴部件沿轴向移动以及绕轴旋转。

因此，轴部件能够进行利用了沿轴的向移动的直动组装作业与利用了轴部件的绕轴旋转的旋转组装作业。另外，组装装置能够利用一个轴部件进行直动组装作业与旋转组装作业两者。因此，组装装置成为小型或者轻型。例如，与以往的分别具有进行直进运动的专用轴部件和进行旋转运动的专用轴部件的组装装置相比，成为小型或者轻型。

附图说明

图1是组装装置的立体图。

图2是从图1的箭头II方向观察的组装装置的主视图。

图3是能够使轴部件沿轴向移动时的组装装置的局部立体图。

图4是能够使轴部件绕轴旋转时的组装装置的局部立体图。

图5是图2的V-V线剖面向视图。

图6是图2的VI-VI线剖面向视图。

图7是图2的VII-VII线剖面向视图。

具体实施方式

根据图1～图7对本发明的一个实施方式进行说明。如图1所示，组装装置1是在制造车辆的部件等时所需要的能够进行多个组装作业等的装置（多功能工具）。组装装置1具有基体2、轴部件3、以及驱动机构（马达8、力切换机构4）。

如图1、图2所示，基体2具有第一基体2a～第五基体2e。第一基体2a为板状，安装为大致水平，并安装为能够被省略图示的XY装载器在水平方向上移动。第二基体2b在第一基体2a的上表面的两端部竖立。第三基体2c安装于一对第二基体2b的上端部。第四基体2d被安装部2f固定于第三基体2c的下侧。第五基体2e从第三基体2c朝侧面延伸突出。在第五基体2e安装有马达8。马达8例如为伺服马达，并被省略图示的控制装置控制输出轴的旋转速度。

如图1、2所示，轴部件3为圆柱状，并以能够绕轴旋转并且能够沿轴向移动的方式安装于基体2。在轴部件3的外周面形成有外螺纹3a与多个花键3b。外螺纹3a在轴部件3的外周面呈螺旋状延伸突出。外螺纹3a具有在螺纹槽与螺纹槽之间形成的螺纹牙。花键3b凹陷设置于轴部件3的外周面并沿轴向呈直线延伸突出。

如图3所示，驱动机构具有马达8与力切换机构4。力切换机构4具有：用于使轴部件3沿轴向移动的直动机构、用于使轴部件3绕轴旋转的旋转机构、以及切换机构。直动机构是将马达8的输出转换成轴部件3的轴向的移动的机构，并具有第一部件5与形成于轴部件3的外螺纹3a。

如图3所示，第一部件（螺母）5为大致圆筒状，并在中心孔插通有轴部件3。第一部件5的下部***于第一基体2a。在第一部件5的下部的外周面与第一基体2a之间设置有轴承，该轴承将第一部件5与第一基体2a连结成能够旋转并且能够限制沿轴向的移动。在第一部件5的内周面形成有以能够滑动的方式与外螺纹3a卡合的第一卡合部5a。第一卡合部5a是例如在第一部件5的内周面呈螺旋状延伸突出的内螺纹。

如图3、图4所示，旋转机构是将马达8的输出转换成轴部件3的绕轴旋转的机构，并具有第二部件6与形成于轴部件3的花键3b。如图3所示，第二部件（花键螺母）6为大致圆筒状，并在中心孔插通有轴部件3。第二部件6的下部***于第三基体2c。在第二部件6的下部的外周面与第三基体2c之间设置有轴承，该轴承将第二部件6与第三基体2c连结成能够旋转并且能够限制沿轴向的移动。在第二部件6的内周面形成有以能够滑动的方式与轴部件3的花键3b卡合的第二卡合部6a。第二卡合部6a是例如在沿轴向直线状地延伸突出并且朝向轴部件3突出的花键。

如图3、图4所示，切换机构是将旋转机构（第二部件6）与马达8切换为连结/非连结的机构，具有离合器7。如图3、图6所示，离合器7具有离合器基体7a与离合器主体7b。离合器基体7a安装成能够利用一对轴向移动机构10相对于第三基体2c在轴向移动。轴向移动机构10具有气缸10a与通过气缸10a内的液压而相对于气缸10a移动的销10b。在销10b的端部安装有离合器基体7a。

如图6所示，离合器主体7b为筒状，外周部通过轴承7e以能够绕轴旋转的方式安装于离合器基体7a，并且通过轴承7e限制沿轴向的移动。在离合器主体7b插通有第二部件6，在离合器主体7b的内周部形成有多个连结部7c。连结部7c以在周向隔开大致相等间隔的方式形成，并朝向第二部件6突出。

如图6所示，在连结部7c之间始终设置有形成于第二部件6的突出部6b。突出部6b从第二部件6的外周面的两处突出。突出部6b设置于连结部7c之间，从而限制离合器主体7b相对于第二部件6相对地绕轴旋转，并且允许离合器主体7b相对于第二部件6沿轴向移动。

如图4所示，通过离合器主体7b相对于第二部件6沿轴向朝下方移动，从而连结部7c也与形成于第一部件5的销5b卡合。销5b从第一部件5的外周面的两处突出。通过将销5b设置于连结部7c之间，来限制离合器主体7b相对于第一部件5相对地绕轴旋转。如此，通过离合器主体7b来连结第一部件5与第二部件6，从而第一部件5与第二部件6以相同的速度绕轴旋转。

如图3、图5所示，在离合器7与基体2之间设置有限制机构。限制机构具有设置于离合器7的限制部件7d与形成于第四基体2d的卡合部2d1。限制部件7d在离合器主体7b的外周面设置有一对，并从离合器主体7b的外周面突出。卡合部2d1在第四基体2d的内周面以在周向隔开规定间隔的方式凹陷设置有多个。通过将限制部件7d***于卡合部2d1，来限制离合器7相对于基体2绕轴旋转。限制第二部件6相对于离合器7绕轴旋转。因此，限制机构能够进行限制，从而能够将第二部件6相对于基体2绕轴旋转的情况解除。

如图3所示，在第一部件5与马达8之间安装有带9。带9通过马达8的输出而旋转，并使第一部件5相对于基体2绕轴旋转。在离合器7位于上方的情况下，离合器7与第一部件5分离，离合器7与第四基体2d卡合。因此，第二部件6被离合器7限制相对于基体2绕轴旋转。轴部件3相对于第二部件6绕轴旋转被限制，因此，轴部件3相对于基体2绕轴旋转被限制。在该状态下，若通过马达8使第一部件5绕轴旋转，则第一部件5相对于轴部件3相对地绕轴旋转。由此，第一部件5使轴部件3沿轴向移动（直进）。

如图4所示，在离合器7位于下方的情况下，离合器7与第四基体2d分离，离合器7与第一部件5卡合。因此，若通过马达8使第一部件5绕轴旋转，则通过离合器7使第二部件6与第一部件5一同绕轴旋转。第二部件6绕轴旋转，从而使轴部件3绕轴旋转。第二部件6与第一部件5以相同的速度绕轴旋转，从而通过第二部件6也使轴部件3以相同的速度绕轴旋转。在轴部件3与第一部件5之间未产生相对地绕轴旋转，由此，轴部件3未相对于基体2沿轴向移动。

如图1、图2所示，在轴部件3的下部安装有移动基体12。移动基体12具有上板部12a、下板部12b、以及立起部12c。上板部12a与下板部12b以能够绕轴旋转的方式安装于轴部件3的下部，并且沿轴向的移动被限制。一对立起部12c将上板部12a与下板部12b之间连结。

如图1、图2所示，杆11以能够沿轴向移动的方式插通于上板部12a。杆11从第一基体2a朝下方延伸突出。因此，能够通过杆11与移动基体12阻止在基体2与轴部件3之间产生的扭矩。

如图1所示，在轴部件3的下部设置有能够测量施加于轴部件3的扭矩的扭矩传感器20、和能够测量施加于轴部件3的轴向的力的负载传感器21。扭矩传感器20设置于上板部12a与下板部12b之间。负载传感器21安装于下板部12b的下侧。在下板部12b的下部安装有压入头14。

如图1、图7所示，压入头14为筒状，并在前端具有抵接部14a。抵接部14a通过轴部件3沿轴向移动而按压部件，将该部件按压于其他的部件。在压入头14的轴中心形成有孔14b。在孔14b安装有紧固工具15。

如图7所示，紧固工具15具有工具基体15a与套筒（socket）15b。工具基体15a安装于轴部件3的下端部。套筒15b以能够调整沿轴向移动的方式安装于工具基体15a，并且绕轴旋转被限制。在套筒15b以能够拆卸的方式安装有螺钉等工具17。通过轴部件3绕轴旋转，从而工具基体15a与套筒15b绕轴旋转，工具17绕轴旋转。如此，紧固工具15能够对紧固部件施加扭矩。

如图1、图7所示，在压入头14设置有轴向移动机构16。轴向移动机构16具有安装于压入头14的气缸16a、与通过气缸16a内的液压而相对于气缸16a移动的销16b。销16b与套筒15b连结。因此，轴向移动机构16能够使套筒15b相对于工具基体15a以及轴部件3沿轴向移动。

如图4、图7所示，通过使离合器7朝下方移动，使轴部件3绕轴旋转，从而紧固工具15通过轴部件3而绕轴旋转。紧固工具15对紧固部件施加扭矩而以规定的扭矩紧固紧固部件，然后，通过轴向移动机构16使套筒15b朝上方移动。由此，工具17从紧固部件分离。

接下来，使离合器7朝上方移动，使限制部件7d与卡合部2d1卡合。在限制部件7d与卡合部2d1错位的情况下，在图4的状态下，使离合器7与轴部件3一同绕轴旋转，从而使限制部件7d与卡合部2d1对位。此时，工具17从紧固部件分离，因此，即使使轴部件3绕轴旋转，也不会对紧固部件的紧固扭矩产生影响。

除了图7所示的工具17之外，在压入头14还能够安装有测定工具。测定工具具有在与物品抵接时发送检测信号的传感器。测定工具在与轴部件3一同沿轴向移动而与物品抵接时，发送检测信号。接收检测信号的省略图示的控制装置根据轴部件3的轴向的位置测定该物品的位置或者高度。

测定工具优选安装于与形成于被压入头14按压的物品的凹部对应的位置，例如轴中心。在该情况下，压入头14能够保持将测定工具安装于压入头14的状态来按压物品。

如图1、图7所示，在移动基体12的下板部12b安装有升降机构13。升降机构13具有升降基体13a与气缸机构13b。气缸机构13b具有安装于下板部12b的气缸与相对于气缸上下移动的销。在销的端部安装有升降基体13a。在升降基体13a竖立有引导部件13c，引导部件13c以能够沿轴向滑动的方式安装于下板部12b。

如图1所示，在升降基体13a安装有组装手18。组装手18具有多个省略图示的手指，多个手指能够通过从电缆19供给的电力相对地移动来把持物品。因此，组装手18能够通过轴部件3的沿轴向的移动而与下板部12b一同沿轴向移动，并且通过升降机构13沿轴向升降。

如以上所述，如图1所示，组装装置1具有：轴部件3，其具备直动组装功能与旋转组装功能；基体2，其将轴部件3支承为能够沿轴向移动并且能够绕轴旋转；以及驱动机构（马达8、力转换机构4），其使轴部件3沿轴向移动以及绕轴旋转。

因此，轴部件3能够进行利用了沿轴向移动的直动组装作业与利用了绕轴旋转的旋转组装作业。另外，组装装置1能够通过一个轴部件3进行直动组装作业与旋转组装作业两者。因此，组装装置1为小型或者轻型。例如，与以往的分别具有进行直进运动的专用轴部件和进行旋转运动的专用轴部件的组装装置相比，小型或者轻型。

如图1所示，驱动机构具有：马达；和力转换机构4，其以能够转换的方式将马达8的输出切换为轴部件3的沿轴向移动与绕轴旋转。

因此，组装装置1能够通过力转换机构4使轴部件3沿轴向移动，并且能够使轴部件3绕轴旋转。因此，组装装置1能够进行利用了轴部件3沿轴向的移动的组装作业与利用了轴部件3的绕轴旋转的组装作业。另外，组装装置1能够通过一个马达8的输出使轴部件3沿轴向移动并且绕轴旋转。因此，组装装置1能够与以往的通过各驱动源进行各运动的组装装置相比，构成为小型或者轻型。通过成为轻型，从而组装装置1能够快速地进行组装作业。

如图3、图4所示，力转换机构4具有：直动机构（第一部件5），其与马达8连结并且能够通过马达8的输出使轴部件3相对于基体2沿轴向移动；旋转机构（第二部件），其能够使轴部件3相对于基体2绕轴旋转；以及切换机构（离合器7），其能够将旋转机构与马达8切换为连结/非连结。因此，通过切换机构将马达8与旋转机构形成为连结/非连结，从而能够将轴部件3切换为沿轴向移动与绕轴旋转。

如图3、图4所示，直动机构具有第一部件5，其供轴部件3插通并且以能够绕轴旋转的方式安装于基体2，在第一部件5形成有第一卡合部5a，第一卡合部5a以能够滑动的方式与形成于轴部件3的呈螺旋状延伸突出的外螺纹3a卡合。旋转机构具有第二部件6，其供轴部件3插通并且以能够绕轴旋转的方式安装于基体2。在第二部件6形成有第二卡合部6a，第二卡合部6a以能够滑动的方式与形成于轴部件3的沿轴向延伸突出的花键3b卡合。

因此，通过第一部件5利用马达8而相对于轴部件3相对地绕轴旋转，从而通过第一卡合部5a与外螺纹3a使轴部件3相对于基体2沿轴向移动。通过第二部件6利用马达8而相对于基体2绕轴旋转，从而通过第二卡合部6a与花键3b使轴部件3相对于基体2绕轴旋转。

如图3、图4所示，第一部件5利用马达8而相对于基体2绕轴旋转。切换机构具有离合器7，该离合器7将第一部件5与第二部件6连结/非连结。因此，若通过离合器7来将第一部件5与第二部件6连结，则第二部件6相对于基体2绕轴旋转，从而轴部件3相对于基体2绕轴旋转。此时，轴部件3、第一部件5以及第二部件6以相同的旋转速度绕轴旋转。因此，第一部件5不会相对于轴部件3相对地绕轴旋转，轴部件3不会相对于基体2沿轴向移动。

如图3所示，组装装置1具有限制机构（限制部件7d），其以可解除的方式连结第二部件6与基体2。因此，第二部件6被限制机构限制相对于基体2绕轴旋转，从而限制第二部件6使轴部件3相对于基体2绕轴旋转。因此，在该状态下，通过使第一部件5相对于基体2绕轴旋转，从而第一部件5能够可靠地相对于轴部件3相对地绕轴旋转。如此，第一部件5能够使轴部件3可靠地沿轴向移动。

如图3、图4所示，离合器7具有：离合器主体7b，其通过与第二部件6卡合从而相对于第二部件6的绕轴旋转被限制，并且能够相对于第二部件6沿轴向移动；连结部7c，其设置于离合器主体7b，并且通过离合器主体7b相对于第二部件6沿轴向移动而与第一部件5卡合/非卡合；以及限制部件7d，其设置于离合器主体7b，并且当离合器主体7b沿轴向移动且使得连结部7c与第一部件5非卡合时与基体2卡合。因此，通过离合器7能够将第一部件5与第二部件6连结/非连结，并且通过离合器7能够将第二部件6与基体2连结/非连结。

如图7所示，组装装置1具有：紧固工具15，其安装于轴部件3并且通过轴部件3的绕轴旋转而绕轴旋转，从而能够对紧固部件施加扭矩；和轴向移动机构16，其能够使紧固工具15相对于轴部件沿轴向移动。因此，组装装置1能够通过紧固工具15对紧固部件施加扭矩。另外，紧固工具15在对紧固部件施加扭矩后，不使轴部件3沿轴向移动，而通过轴向移动机构16使紧固工具15朝与紧固部件分离的方向移动。因此，对紧固部件施加的扭矩不受使轴部件3沿轴向移动时的操作、例如使轴部件3绕轴旋转至能够使轴部件3沿轴向移动的位置的操作等影响。

本发明不限定于上述实施方式，也可以为以下的实施方式等。例如，除了具备将马达8与第一部件5连结的连结机构、和能够将第一部件5与第二部件6切换为连结/非连结的切换机构的实施方式之外，也可以在其他的实施方式中具有能够将马达8与第一部件5连结的第一连结机构、能够将马达8与第二部件6连结的第二连结机构、能够将马达8与第一连结机构切换为连结/非连结的第一切换机构、以及能够将马达8与第二连结机构切换为连结/非连结的第二切换机构。

代替驱动机构具备马达3与切换机构（离合器7）的实施方式之外，在其他的实施方式中，也可以构成为：驱动机构另外具有能够使第一部件5旋转的第一马达和能够使第二部件6旋转的第二马达，通过利用控制机构来控制第一马达与第二马达，从而能够使轴部件3沿轴向移动以及绕轴旋转。

代替离合器7沿轴向移动的实施方式之外，在其他的实施方式中，也可以构成为：离合器由多个部件形成，通过改变多个部件的位置关系而使离合器变形，例如沿轴向伸缩，从而能够将第一部件5与第二部件6切换为连结/非连结。

在其他的实施方式中，限制机构也可以具有是与离合器7独立的构造，且以可解除的方式连结第二部件6与基体2的限制部件。

在其他的实施方式中，也可以在轴部件3以能够在使用位置与非使用位置移动的方式安装压入头14、组装手18、以及测定工具中的至少一个，其中，压入头14能够在轴部件3沿轴向移动时按压物品，组装手18具有多个能够把持物品的手指，测定工具在轴部件3沿轴向移动时与物品抵接来发送检测信号。例如也可以将压入头14等以能够旋转、或者能够直线移动的方式安装于轴部件3。由此，压入头14等处于使用位置从而能够使用，从而不从轴部件3卸下就能够移动至非使用位置。如此，能够通过组装装置1简易地进行多个作业。

在其他的实施方式中，也可以将以单按式安装有压入头14、紧固工具15、组装手18、测定工具中的至少一个的单按式装置设置于轴部件3。

在其他的实施方式中，也可以将紧固工具15不经由压入头14而安装于轴部件3。在其他的实施方式中，也可以在轴部件3安装有能够对部件涂覆涂料的涂覆工具、对部件进行刻印的刻印工具。

在其他的实施方式中，组装装置1具有能够使轴部件3相对于基体2绕轴旋转的直动机构、和能够限制第一部件5相对于基体2旋转的切换机构，通过限制第一部件5相对于基体2旋转而使轴部件3相对于基体2绕轴旋转，从而轴部件3相对于基体2沿轴向移动，通过使第一部件5能够相对于基体2旋转并使轴部件3相对于基体2绕轴旋转，从而轴部件3也可以与第一部件5一同相对于基体2绕轴旋转。

在其他的实施方式中，也可以构成为：切换机构具有第一离合器板和第二离合器板，第一离合器板安装于第一部件5与第二部件6中的一个，第二离合器板以能够沿轴向移动并且绕轴旋转被限制的方式安装于第一部件5与第二部件6中的另一个，第二离合器与第一离合器在轴向抵接，通过在第一离合器板与第二离合器板之间产生的摩擦力，而使第一离合器板与第二离合器板一体地绕轴旋转。

在其他的实施方式中，力转换机构4也可以具有：旋转机构，其与马达8连结并且能够利用马达8的输出使轴部件3相对于基体2绕轴旋转；直动机构，其能够使轴部件3相对于基体2沿轴向移动；以及切换机构，其将直动机构与马达8连结/非连结，并且通过将直动机构与马达8连结而能够利用直动机构使轴部件沿轴向移动。

Claims (6)

1.一种组装装置，其特征在于，具有：

轴部件，其具备直动组装功能与旋转组装功能；

基体，其将所述轴部件支承为能够沿轴向移动并且能够绕轴旋转；以及

驱动机构，其使所述轴部件沿轴向移动以及绕轴旋转，

所述驱动机构具有：

马达；以及

力转换机构，通过该力转换机构的转换而能够将所述马达的输出切换为所述轴部件的沿轴向的移动与绕轴的旋转，

所述力转换机构具有：

直动机构，其与所述马达连结并且能够利用所述马达的输出使所述轴部件相对于所述基体沿轴向移动；

旋转机构，其能够使所述轴部件相对于所述基体绕轴旋转；以及

切换机构，其能够将所述旋转机构与所述马达切换为连结/非连结，

所述直动机构具有第一部件，所述第一部件供所述轴部件插通并且以能够绕轴旋转的方式安装于所述基体，在所述第一部件形成有第一卡合部，所述第一卡合部以能够滑动的方式与形成于所述轴部件的呈螺旋状延伸突出的外螺纹卡合，

所述旋转机构具有第二部件，所述第二部件供所述轴部件插通并且以能够绕轴旋转的方式安装于所述基体，在所述第二部件形成有第二卡合部，所述第二卡合部以能够滑动的方式与形成于所述轴部件的沿轴向延伸突出的花键卡合。

2.根据权利要求1所述的组装装置，其特征在于，

所述第一部件利用所述马达而相对于所述基体绕轴旋转，

所述切换机构具有离合器，所述离合器将所述第一部件与所述第二部件连结/非连结。

3.根据权利要求1或2所述的组装装置，其特征在于，具有：

限制机构，其将所述第二部件与所述基体以能够解除的方式连结。

4.根据权利要求2所述的组装装置，其特征在于，

所述离合器具有：

离合器主体，其通过与所述第二部件卡合从而相对于所述第二部件的绕轴旋转被限制，并且该离合器主体能够相对于所述第二部件沿轴向移动；

连结部，其设置于所述离合器主体，并且通过所述离合器主体相对于所述第二部件沿轴向移动而与所述第一部件卡合/非卡合；以及

限制部件，其设置于所述离合器主体，并且在所述离合器主体沿轴向移动且所述连结部与所述第一部件非卡合时与所述基体卡合。

5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的组装装置，其特征在于，

在所述轴部件以能够向使用位置与非使用位置移动的方式安装有压入头、组装手、以及测定工具中的至少一个，其中，压入头在所述轴部件沿轴向移动时能够按压物品，组装手具有多个能够把持物品的手指，测定工具在所述轴部件沿轴向移动时与物品抵接并发送检测信号。

6.根据权利要求1、2、4中任一项所述的组装装置，其特征在于，具有：

紧固工具，其安装于所述轴部件，并且能够通过所述轴部件的绕轴旋转而绕轴旋转，从而对紧固部件施加扭矩；以及

轴向移动机构，其能够使所述紧固工具相对于所述轴部件沿轴向移动。