JP3604735B2

JP3604735B2 - Screw tightening robot

Info

Publication number: JP3604735B2
Application number: JP16565694A
Authority: JP
Inventors: 一夫城戸
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JPH0825156A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ホッパ内に雑然と投入されたねじを逐次に導出してねじ締め作業を行うねじ締めロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家電製品の生産現場などで使用されているねじ締めロボットには、スカラ型や直角座標型などの種類があるが、昨今の多品種少量生産の傾向を反映して、使用するねじの種類の切り替えに迅速に対応できる低コストのねじ締めロボットが求められている。
【０００３】
図７に示す従来のスカラ型ねじ締めロボットでは、ロボット本体１にねじ締めドライバ２が搭載されており、ロボット本体１外に設けられたねじ供給器３が、ロボット本体１に軟質のエアホース４で連結されている。そして、ねじ供給器３内に貯蔵されているねじが、エアホース４内を流通するエアの圧力でロボット本体１に送り込まれるようになっている。つまり、ねじ供給器３内に雑然と投入されているねじが整列・分離されてエアホース４内を流通し、ねじ締めドライバ２の先端付近に設けられた保持用爪５に保持される。この状態でねじ締めドライバ２の先端ビット部６が回転し、エアシリンダ７による押し下げ動作で、ワーク８にねじが締め込まれる。
【０００４】
一方、図８および図９に示す直角座標型のロボットでは、ホッパ９内に雑然と投入されたねじが、すくい板１０によるすくい上げ動作でシュート１１に乗り移り、エスケープシリンダ１２がねじを１本ずつ分離してキャッチャ１３に送り込む。ねじ締めドライバ１４に設けられた真空チャック１５にねじが保持され、ねじ締めドライバ１４および真空チャック１５が、エアシリンダ１６によって押し下げられる。キャッチャ１３は支点１７で支承され、ばね１８とストッパ１９とで位置決めされており、下降した真空チャック１５に当接して押し下げられる。
【０００５】
ねじ締めドライバ１４が先端ビット部２０を回転させながら下降していく過程で真空チャック１５がワーク２１に当たると、ばね２２がたわみ、ねじ２３はエアシリンダ１６の推力と先端ビット部２０の回転とによってワーク２１に締め込まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スカラ型ねじ締めロボットにおいては、エアホース４の内径に対してねじの長さが短すぎたり長すぎたりすると、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すようにエアホース４内でねじ詰まりを起こしやすい。また、エアホース４の内面が磨耗しやすいので、その交換を頻繁に行う必要があるのみならず、ねじの種類を切り替える場合、ねじ供給器３、エアホース４および保持用爪５等を交換しなければならないという煩わしさがあった。
【０００７】
一方、直角座標型のロボットでは、ねじ締めドライバ１４とポッパ９とが一体化されているので、ねじの種類を切り替える場合、ホッパ９、すくい板１０、シュート１１、エスケープシリンダ１２およびキャッチャ１３等を交換しなければならず、ここに少なからぬ労力および時間を要した。ねじの種類を早急に切り替える必要がある場合、ホッパ９とこれに一体化されているねじ締めドライバ１４とを交換すれば対応できるものの、高価なねじ締めドライバ１４をねじごとに準備しておかねばならず、維持費が高くつく。
【０００８】
したがって本発明の目的は、ねじの種類を短時間で切り替えることのできる低コストのねじ締めロボットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると上述した目的を達成するために、雑然と投入されたねじを貯蔵するホッパと、このホッパに連なり且つねじの呼び径よりも広く頭径よりは狭い溝を長手方向に有するシュートと、ホッパ内のねじをすくい上げ動作でシュートに乗り移らせるすくい板と、すくい板を駆動させるすくい板駆動部と、シュート上でねじを１本単位に分離するエスケープ部と、エスケープ部で１本単位に分離されて送り込まれたねじを受けるキャッチャと、シュート上でねじの有無を検出するねじ検出部と、すくい板駆動部の動力およびねじ検出部の信号を連結しうる動力・信号接続部とを備え、ホッパ、シュート、すくい板、すくい板駆動部、エスケープ部、キャッチャ、ねじ検出部および動力・信号接続部をベースに固定して形成されたねじ供給部ユニットを有すると共に、ロボット本体と、ロボット本体に搭載されたねじ締めドライバとを有し、前記ねじ締めドライバの下部に前記ねじ供給部ユニットのキャッチャが位置するように、ねじ供給部ユニットのベースをロボット本体に着脱自在に固定することで、ねじ供給部ユニットの動力・信号接続部にロボット本体の動力・信号接続部が接続されることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明においては、ホッパ、シュート、すくい板、すくい板駆動部、エスケープ部、キャッチャ、ねじ検出部および動力・信号接続部を備えた１ユニットのねじ供給部がロボット本体に着脱自在に接続されるので、ねじ締めに使用するねじの種類（仕様）を切り替える場合、ユニット化されたねじ供給部を交換するだけの手間で簡便に対応できる。そのうえ、高価にして着脱のやっかいなねじ締めドライバをねじごとに準備する必要がないので、維持費を低減させることができる。
【００１２】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例と参考例を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１および図２に示す参考例のねじ締めロボットは直角座標型のもので、ロボット本体２４に、ねじ供給部２５とねじ締めドライバ２６とが搭載されている。ねじ供給部２５は、雑然と投入された多数のねじを貯蔵するホッパ２７、すくい板２８およびシュート２９を相互に連結して１ユニットに構成したもので、ロボット本体２４に着脱自在に搭載されている。
【００１４】
すくい板２８は、ホッパ２７内に雑然と投入されているねじをすくい上げて、シュート２９に乗り移らせる。シュート２９は、ねじの呼び径よりも広く頭径よりは狭い溝を長手方向に有し、水平面に対し２０°以上の開き角度で配置されている。シュート２９上のエスケープ部３０は、シュート２９に乗り移ったねじを１本単位に分離してキャッチャ３１に送り込む。キャッチャ３１に送り込まれたねじは、ねじ締めドライバ２６に設けられた真空チャック３２で保持される。
【００１５】
エアシリンダによってねじ締めドライバ２６および真空チャック３２を下降させる。支点で支承され、かつ、ばねとストッパとで位置決めされているキャッチャ３１は、下降した真空チャック３２に当接して押し下げられる。ねじ締めドライバ２６は先端ビット部を回転させながら下降して行く。
【００１６】
その過程において真空チャック３２がワークに当接すると、ばねがたわみ、ねじはエアシリンダの推力と先端ビット部の回転力とによってワークに締め込まれる。
【００１７】
このように構成されたねじ締めロボットにおいて、ねじの種類（仕様）を切り替える場合、図２の下部に示したねじ供給部２５を交換するだけでよい。ねじ供給部２５をねじ仕様ごとに準備しておくことになるが、ねじ供給部２５はホッパ２７、すくい板２８およびシュート２９をベース４１で連結してユニット化した比較的安価なものであり、単純な操作で交換することができる。
【００１８】
本例でのシュート２９は図３に示すような断面形状を有している。この場合、使用するねじの呼び径に応じて、１対のシュート板４２、４３間に介在するスペーサ４４を交換するだけで、その厚みによって溝幅を調整することができる。
【００１９】
図４および図５に示す実施例のねじ締めロボットでは、直角座標型のロボット本体４５に、ねじ供給部４６とねじ締めドライバ４７とが搭載されている。この場合、雑然と投入された多数のねじを貯蔵するホッパ４８と、ホッパ４８内のねじをすくい上げるために、すくい板駆動シリンダ４９で駆動されるすくい板５０と、ねじの呼び径よりも広く頭径よりは狭い溝を長手方向に有し、水平面に対し２０°以上の開き角度で斜設されたシュート５１と、シュート５１上に乗り移ったねじを１本単位に分離するエスケープシリンダ５２と、１本ずつ送り込まれたねじを受けるキャッチャ５３と、ねじ検出センサ５４と、真空チャック５５と、エアシリンダ５６とを備える。
【００２０】
すくい板駆動シリンダ４９は、シュート５１上のねじ検出センサ５４がシュート５１上にねじ無しを検出した場合に限り動作する。ねじ締めドライバ４７に設けられた真空チャック５５でねじを保持しながら、エアーシリンダ５６でねじ締めドライバ４７および真空チャック５５を下降させる。この下降過程において真空チャック５５が、支点を有してばねとストッパとで位置決めされているキャッチャ５３を押し下げる。そして、ねじ締めドライバ４７が先端ビット部を回転させながら下降していくのであり、真空チャック５５がワークに当接することによってばね６２がたわみ、ねじはシリンダ５６の推力と先端ビットの回転とによってワークに締め込まれる。
【００２１】
かかる機能を備えたねじ締めロボットにおいて、使用するねじの仕様を切り替える場合は以下のようになる。図５に示すようにねじ供給部４６は、ホッパ４８、すくい板駆動シリンダ４９、すくい板５０、シュート部５１、エスケープシリンダ５２、キャッチャ５３、ねじ検出部５４および動力・信号接続部６３をベース６４に固定してなるので、ベース６４をロボット本体４５に固定すればよい。このため、ロボット本体４５からの取り外しや取り付けは容易であり、多種少量生産への対応が極めて効率的に行える。
【００２２】
動力・信号接続部６３は図６にその断面図を示すように、ベース６４をロボット本体４５に脱着するのに伴い自動的に、エア径路６６または絶縁体６７に保持された電気接触子６８を介して電気回路が開閉する構成となっている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、使用する締め付け用ねじの仕様変更がユニットの交換によって容易に達成できるので、生産性の向上に役立ち、材料費・人件費の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例のねじ締めロボットの斜視図。
【図２】本発明の参考例のねじ締めロボットの一部分を分解した斜視図。
【図３】本発明の参考例のねじ締めロボットのシュートの断面図。
【図４】本発明の実施例のねじ締めロボットの斜視図。
【図５】本発明の実施例のねじ締めロボットの一部分を分解した斜視図。
【図６】本発明の実施例のねじ締めロボットの接続部の断面図。
【図７】従来のねじ締めロボットの斜視図。
【図８】従来のねじ締めロボットの斜視図。
【図９】ねじ締めロボットのねじ締めドライバの先端部の断面図。
【図１０】エアホース内でのねじ詰まり状態を示す断面図。
【符号の説明】
４５ロボット本体
４６ねじ供給部
４７ねじ締めドライバ
４８ホッパ
５０すくい板
５１シュート
５２エスケープシリンダ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a screwing robot to perform screw tightening work sequentially derive the cluttered thrown-in screw in the hopper.
[0002]
[Prior art]
There are two types of screw tightening robots, such as the SCARA type and the Cartesian coordinate type, that are used in home appliance production sites, etc. There is a demand for a low-cost screw-fastening robot that can respond quickly to problems.
[0003]
In the conventional SCARA type screw tightening robot shown in FIG. 7, a screw tightening driver 2 is mounted on the robot main body 1 and a screw feeder 3 provided outside the robot main body 1 is connected to the robot main body 1 with a soft air hose 4. Are linked. The screws stored in the screw feeder 3 are sent into the robot body 1 by the pressure of the air flowing through the air hose 4. That is, the screws that are randomly placed in the screw feeder 3 are arranged and separated, flow through the air hose 4, and are held by the holding claws 5 provided near the tip of the screw driver 2. In this state, the tip bit portion 6 of the screw tightening driver 2 rotates, and the screw is tightened into the work 8 by the pressing operation by the air cylinder 7.
[0004]
On the other hand, in the rectangular coordinate robot shown in FIGS. 8 and 9, the screws that are cluttered in the hopper 9 are transferred to the chute 11 by the scooping operation of the rake plate 10, and the escape cylinder 12 separates the screws one by one. And send it to the catcher 13. The screw is held by a vacuum chuck 15 provided on the screw tightening driver 14, and the screw tightening driver 14 and the vacuum chuck 15 are pushed down by the air cylinder 16. The catcher 13 is supported by a fulcrum 17, is positioned by a spring 18 and a stopper 19, and is pressed down by contacting the vacuum chuck 15 which has been lowered.
[0005]
When the screw chuck driver 14 descends while rotating the tip bit 20, when the vacuum chuck 15 contacts the work 21, the spring 22 bends, and the screw 23 is driven by the thrust of the air cylinder 16 and the rotation of the tip bit 20. It is fastened to the work 21.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the SCARA type screw tightening robot, if the length of the screw is too short or too long with respect to the inner diameter of the air hose 4, the screw is clogged in the air hose 4 as shown in FIGS. Cheap. In addition, since the inner surface of the air hose 4 is easily worn, it is necessary not only to replace the air hose 4 frequently, but also to change the type of screw, the screw feeder 3, the air hose 4, the holding claw 5, etc. must be replaced. There was annoyance that it did not become.
[0007]
On the other hand, in the rectangular coordinate type robot, the screw driver 14 and the popper 9 are integrated, so when switching the type of screw, the hopper 9, the rake plate 10, the chute 11, the escape cylinder 12, the catcher 13, etc. It had to be replaced, which took considerable effort and time here. If it is necessary to switch the type of screw immediately, the hopper 9 and the screwdriver 14 integrated with the hopper 9 can be replaced. However, an expensive screwdriver 14 must be prepared for each screw. Not only, maintenance costs are high.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a low-cost screwing robot capable of switching types of screws in a short time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, in order to achieve the above-mentioned purpose, a hopper for storing a screw that has been cluttered, a chute connected to the hopper and having a groove in the longitudinal direction that is wider than the nominal diameter of the screw and smaller than the head diameter. A rake plate that transfers the screw in the hopper to the chute by a scooping operation, a rake plate drive unit that drives the rake plate, an escape unit that separates the screw into one unit on the chute, and one unit in the escape unit A catcher for receiving a screw that has been separated and sent to the screw, a screw detector that detects the presence or absence of a screw on the chute, and a power / signal connector that can couple the power of the rake plate driver and the signal of the screw detector. includes, hoppers, chutes, rake plate, rake plate driving portion, the escape portion, catcher, threaded detector and screw supply power-signal connections are formed and fixed to the base A unit having a robot main body and a screw tightening driver mounted on the robot main body, and a base of the screw supplying unit unit is positioned so that a catcher of the screw supplying unit is positioned below the screw tightening driver. By being detachably fixed to the robot main body, the power / signal connection section of the robot main body is connected to the power / signal connection section of the screw supply section unit .
[0011]
[Action]
In the present invention, hopper, chute, rake plate, rake plate driving portion, the escape portion, catcher, screw feed unit of 1 unit with threaded detector and power-signal connections is detachably connected to the robot body Therefore, when changing the type (specification) of the screw used for screw tightening, it is possible to easily cope with the trouble by simply replacing the unitized screw supply unit. In addition, there is no need to prepare expensive screwdrivers that are expensive and difficult to attach and detach, so that maintenance costs can be reduced.
[0012]
【Example】
Next, embodiments and reference examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
The screw tightening robot of the reference example shown in FIGS. 1 and 2 is of a rectangular coordinate type, and a screw supply unit 25 and a screw tightening driver 26 are mounted on a robot body 24. The screw supply unit 25 is configured by interconnecting a hopper 27, a rake plate 28, and a chute 29 for storing a large number of screws that have been randomly input, and is configured to be detachably mounted on the robot body 24. I have.
[0014]
The rake plate 28 scoops up the screws that are cluttered in the hopper 27 and transfers them to the chute 29. The chute 29 has a groove in the longitudinal direction that is wider than the nominal diameter of the screw and smaller than the head diameter, and is arranged at an opening angle of 20 ° or more with respect to the horizontal plane. The escape unit 30 on the chute 29 separates the screws transferred to the chute 29 into single screws and feeds them to the catcher 31. The screw fed into the catcher 31 is held by a vacuum chuck 32 provided in the screw driver 26.
[0015]
The Eashirin Da Thus lowering the screw tightening driver 26 and the vacuum chuck 32. It is supported by the supporting point, and a catcher 31 which is positioned at a place Neto stopper path is pushed down in contact with the vacuum chuck 32 was lowered. The screw tightening driver 26 descends while rotating the tip bit portion .
[0016]
When the vacuum chuck 32 abuts against the word click in the process, place a negative deflection, roots Ji is tightened to the word click by the rotational force of the thrust and the tip-bit portion of Eashirin da.
[0017]
In the thus constituted screwing robot, when switching roots Ji types (specifications), it is only necessary to replace the screw supply unit 25 shown in the lower part of FIG. The screw supply unit 25 is prepared for each screw specification. The screw supply unit 25 is a relatively inexpensive unit formed by connecting the hopper 27, the rake plate 28, and the chute 29 with the base 41, and It can be replaced with a simple operation.
[0018]
The chute 29 in this example has a cross-sectional shape as shown in FIG. In this case, the groove width can be adjusted by changing the thickness of the chute plates 42 and 43 simply by replacing the spacer 44 interposed between the pair of chute plates 42 and 43 in accordance with the nominal diameter of the screw used.
[0019]
In the screw tightening robot of the embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5, a screw supply unit 46 and a screw tightening driver 47 are mounted on a rectangular coordinate robot body 45. In this case, a hopper 48 for storing a large number of screws that have been cluttered, a rake plate 50 driven by a rake plate driving cylinder 49 to scoop the screws in the hopper 48, and a head wider than the nominal diameter of the screws. A chute 51 having a groove narrower than the diameter in the longitudinal direction and inclined at an opening angle of 20 ° or more with respect to a horizontal plane, an escape cylinder 52 for separating screws transferred on the chute 51 into single units, It comprises a catcher 53 which receives the present one by fed a screw, a root Ji detection sensor 54, the vacuum chuck 55, an air cylinder 56.
[0020]
The rake plate drive cylinder 49 operates only when the screw detection sensor 54 on the chute 51 detects no screw on the chute 51. The screw driver 47 and the vacuum chuck 55 are lowered by the air cylinder 56 while holding the screw with the vacuum chuck 55 provided on the screw driver 47. During this lowering process, the vacuum chuck 55 pushes down the catcher 53 which has a fulcrum and is positioned by the spring and the stopper. The screw tightening driver 47 descends while rotating the tip bit portion. The spring 62 bends when the vacuum chuck 55 comes into contact with the workpiece, and the screw is driven by the thrust of the cylinder 56 and the rotation of the tip bit. Tightened up.
[0021]
In the screw tightening robot having such a function, the specification of the screw to be used is changed as follows. As shown in FIG. 5, the screw supply unit 46 includes a hopper 48, a rake plate driving cylinder 49, a rake plate 50, a chute unit 51, an escape cylinder 52, a catcher 53, a screw detection unit 54, and a power / signal connection unit 63 as a base 64. , The base 64 may be fixed to the robot body 45. For this reason, removal and attachment from the robot main body 45 are easy, and it is possible to extremely efficiently cope with various kinds of small-quantity production.
[0022]
As shown in a sectional view of FIG. 6, the power / signal connection unit 63 automatically connects the electric contact 68 held by the air path 66 or the insulator 67 as the base 64 is attached to and detached from the robot body 45. The electric circuit is configured to be opened and closed via the switch.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the specification change of the tightening screw to be used can be easily achieved by replacing the unit, it is possible to improve productivity and reduce material costs and labor costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a screw tightening robot according to a reference example of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a part of a screw tightening robot according to a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a chute of the screw tightening robot according to the reference example of the present invention.
Perspective view of a screwing robot real施例of the present invention; FIG.
[5] exploded perspective view of a portion of the screwing robot real施例of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the connection portion of the screwing robot real施例of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a conventional screw tightening robot.
FIG. 8 is a perspective view of a conventional screw tightening robot.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a distal end portion of a screw tightening driver of the screw tightening robot.
FIG. 10 is a sectional view showing a state in which the screw is clogged in the air hose.
[Explanation of symbols]
45 Robot body 46 Screw supply unit 47 Screw tightening driver 48 Hopper 50 Rake plate 51 Chute 52 Escape cylinder

Claims

雑然と投入されたねじを貯蔵するホッパと、
このホッパに連なり且つねじの呼び径よりも広く頭径よりは狭い溝を長手方向に有するシュートと、
ホッパ内のねじをすくい上げ動作でシュートに乗り移らせるすくい板と、
すくい板を駆動させるすくい板駆動部と、
シュート上でねじを１本単位に分離するエスケープ部と、
エスケープ部で１本単位に分離されて送り込まれたねじを受けるキャッチャと、
シュート上でねじの有無を検出するねじ検出部と、
すくい板駆動部の動力およびねじ検出部の信号を連結しうる動力・信号接続部とを備え、
ホッパ、シュート、すくい板、すくい板駆動部、エスケープ部、キャッチャ、ねじ検出部および動力・信号接続部をベースに固定して形成されたねじ供給部ユニットを有すると共に、
ロボット本体と、
ロボット本体に搭載されたねじ締めドライバとを有し、
前記ねじ締めドライバの下部に前記ねじ供給部ユニットのキャッチャが位置するように、ねじ供給部ユニットのベースをロボット本体に着脱自在に固定することで、ねじ供給部ユニットの動力・信号接続部にロボット本体の動力・信号接続部が接続されることを特徴とするねじ締めロボット。 A hopper that stores the screws that are cluttered,
A chute connected to the hopper and having a groove in the longitudinal direction that is wider than the nominal diameter of the screw and smaller than the head diameter;
A rake plate that moves the hopper inside the chute by scooping the screws in the hopper,
A rake driving unit for driving the rake,
An escape part that separates the screws one by one on the chute,
A catcher for receiving the screws which are separated and sent one by one at the escape part,
A screw detector that detects the presence or absence of a screw on the chute;
Power and signal connection unit that can connect the power of the rake plate drive unit and the signal of the screw detection unit,
A hopper, a chute, a rake plate, a rake plate drive unit, an escape unit, a catcher, a screw detection unit, and a screw supply unit unit formed by fixing the power / signal connection unit to the base ,
The robot body,
A screwdriver mounted on the robot body,
The base of the screw supply unit is detachably fixed to the robot body so that the catcher of the screw supply unit is located below the screw tightening driver, so that the robot is connected to the power / signal connection of the screw supply unit. A screw tightening robot to which a power / signal connection part of a main body is connected.