CN100586642C - 工件装配方法和工件装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工件装配方法和工件装配装置，其是在用卡子和螺钉结合第一部件和第二部件时，能够使卡子的安装确认自动化的技术。工件装配装置(30)通过卡子和螺钉来结合第一部件(15)和第二部件(17)，该工件装配装置包括：部件移动单元，其使第二部件向第一部件移动；反作用力检测单元，其设置在部件移动单元上，检测使第二部件与第一部件合在一起时产生的按压反作用力；卡子配合判断单元，其读取由该反作用力检测单元测得的反作用力，并根据该按压反作用力下降的累计值(X)是否在预定范围(Xmin＜X＜Xmax)内来判断卡子是否正确地配合在卡孔中；和螺钉紧固单元(49)，其在通过该卡子配合判断单元得到表示合格的信息时紧固螺钉。

Description

工件装配方法和工件装配装置

技术领域

本发明涉及一种通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件的工件装配技术。

背景技术

以往，已知有通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件的工件装配装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利公报特开平4-210346号(图1)

根据下图说明专利文献1。

图22是说明现有技术的基本结构的图，作为第一部件的汽车的门201通过悬架传送带202送至工件堆积部203，在该工件堆积部203，对应每个吊架205，门201被移载至自行式传送机204。

另外，保持所移载的门201的自行式传送机204依次在装配区206～208移动，在装配区206～208配置的作业人员210将第二部件和其他多个部件依次装配到门201上。

此外，在门201移载至自行式传送机204之前，要装配到门201上的第二部件和其他多个部件在部件分配区211中装载在自行式传送机204上。

另外，有时通过卡子和螺栓将第二部件固定在门201上。如果螺栓通过螺母衬垫来检测转矩，则可管理紧固状态。

另一方面，卡子是卡合在孔的边缘上的部件，其前端部较宽，所述前端部被压入到孔中并且在通过该孔后变成自由状态，所以难以检测卡子是否良好地安装在孔中，以往作业人员要靠肉眼来确认。

通过肉眼进行确认，作业时间相应延长，并且存在作业人员可能漏看的问题。

发明内容

本发明的课题在于提供一种通过卡子和螺钉结合第一部件和第二部件时，能够使卡子的安装确认自动化的技术。

技术方案1的发明提供一种工件装配方法，其通过卡子和螺钉结合第一部件和第二部件，其特征在于，上述工件装配方法包括以下工序：准备工序，在将卡子的基部安装在第一部件上的状态下使该第一部件面向第二部件；卡子配合工序，通过将第一部件按压向第二部件，来将卡子配合在设于第二部件的卡孔中；以及螺钉紧固工序，通过螺钉将第一部件与第二部件连接起来，在卡子配合工序中，检测第一部件按压在第二部件上时的按压反作用力，并根据该按压反作用力下降的累计值是否在预定范围内来判断卡子是否正确地配合。

技术方案2的发明提供一种工件装配装置，其通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件，其特征在于，上述工件装配装置包括：部件移动单元，其使第二部件向第一部件移动；反作用力检测单元，其设置在该部件移动单元上，用于检测第二部件与第一部件合在一起时所产生的按压反作用力；卡子配合判断单元，其读取由上述反作用力检测单元检测到的反作用力，并根据该按压反作用力下降的累计值是否在预定范围内来判断上述卡子是否正确地配合在卡孔中；以及螺钉紧固单元，其在通过上述卡子配合判断单元获得表示合格的信息时紧固螺钉。

在技术方案1的发明中，在卡子配合工序中，检测将第一部件按压在第二部件上时的按压反作用力，并根据该按压反作用力的变化来判断卡子是否正确地配合。

即，在通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件时，能够使卡子的安装确认自动化，能够减轻作业人员的负担，并且能够提高安装确认的可靠性。

进而，由于能够通过价格便宜的压力传感器检测按压反作用力，能够通过价格便宜的控制部判断按压力的变化，所以能够以低成本实施本发明。

在技术方案2的发明中，由于工件装配装置具有读取由反作用力检测单元检测到的反作用力、并判断正确与否的卡子配合判断单元，所以作业人员不需要用肉眼进行工件的装配确认。

进而，能够用价格便宜的压力传感器充当反作用力检测单元，并能够用价格便宜的控制部来充当卡子配合判断单元，所以能够以价格便宜的装置实施本发明。

即，由于工件装配装置包括：部件移动单元；设置在该部件移动单元上的反作用力检测单元；和在通过卡子配合判断单元判断为合格时紧固螺钉的螺钉紧固单元，所以能够全自动地进行第一部件和第二部件的装配。

附图说明

图1是说明本发明的工件装配工序的俯视图。

图2是表示本发明的工件的立体图。

图3是说明本发明的工件装配装置的立体图。

图4是安装有本发明的螺钉紧固用装配架等的装配架基座的侧视图。

图5是沿图4中的箭头5的方向的视图。

图6是本发明的螺钉紧固用装配架的侧视图。

图7是本发明的螺钉紧固用装配架的主要部分剖面图。

图8是具有本发明的螺钉紧固驱动部等的装配架基座的侧视图。

图9是沿图8中的箭头9的方向的视图。

图10是图3中的10部的放大图。

图11是本发明的工件装配装置的方框图。

图12是说明设在第一部件侧的卡子与第二部件配合的作用图。

图13是说明在卡子配合在卡孔中的情况下的按压反作用力随时间的变化的作用说明图。

图14是说明在卡子没有正常地与第二部件配合的情况下的按压反作用力随时间的变化的作用说明图。

图15是说明筒部件的前端部与螺钉的头部抵接的作用图。

图16是说明使螺丝刀头与螺钉的头部啮合的作用图。

图17是表示螺丝刀头已与螺钉的头部啮合的作用图。

图18是说明使吸附有螺钉的螺钉紧固装配架面向工件的预定位置并且在该螺钉紧固装配架上安装螺钉紧固驱动部，通过旋转筒的旋转进给机构，将螺钉紧固在工件上的作用图。

图19是说明通过紧固驱动部将吸附在螺钉紧固装配架上的螺钉紧固在工件上的作用图。

图20是说明实际的螺钉紧固作业的图。

图21是图20中的21部的放大图。

图22是说明现有技术的基本结构的图。

标号说明

10：工件装配方法；15：第一部件；17：第二部件；21：准备工序；24：卡子配合工序；30：工件装配装置；37：卡子；38：卡孔；49：螺钉紧固单元；84：螺钉；131L、131R：部件移动单元；132L、132R：反作用力检测单元；135L、135R：卡子配合判断单元；141：卡子的基部。

具体实施方式

以下根据附图说明用于实施本发明的最优方式。此外，附图是向标号的朝向观察到的。

图1是说明本发明的工件装配工序的俯视图，工件装配工序10是设在传送带11上的工序，在传送带11上具有多个支撑装配架12…(…表示多个。以下相同。)。另外，在该支撑装配架12…上载置有工件14…。

在此，一个工件14由作为装配工件的第一部件15和作为被装配工件的第二部件17构成。

工件装配工序10包括：使第一部件15面向第二部件17的准备工序21；将第一部件15按压在第二部件17上的按压工序22；以及将第一部件15与第二部件17连接起来的螺钉紧固工序23。

工件装配装置30由于在按压工序22和螺钉紧固工序23中通用，所以能够将按压工序22和螺钉紧固工序23设为同一个工序。另外，在该工序中对安装有作为工件14的一个部件的第二部件17的支撑装配架12进行定位，然后利用工件装配装置30将第一部件15装配到第二部件17上。具体来讲，按压工件14使其配合在预定位置，然后进行螺钉的紧固。

31是包围工件装配装置30的周围的安全栅栏，32是使工件装配装置30可相对于工件装配工序10前后或平行移动的轨道，33a、33b是作业人员相对于工件装配装置30的出入口。

在地面上设置与工件装配工序10垂直和平行的轨道32，在该轨道32上配置可移动的多关节机器人36L、36R。

图2是表示本发明的工件的立体图，在本实施例中，构成工件的第一部件15是车门装饰件16，第二部件17是车门面板18。

使车门装饰件16(或者衬片部件16)的位置与车门面板18一致，按压车门装饰件16的表面，使预先安装在车门装饰件16上的多个卡子37…(…表示多个。以下相同。)配合在车门面板18上开设的孔38…中，然后通过紧固螺钉84来将车门面板18和车门装饰件16装配在一起。

具体来讲，将具有卡子结合部41…和螺钉结合部42的车门装饰件16安装在具有卡孔38…和螺纹孔39的车门面板18上。

以下，由于在将作为第一部件15的车门装饰件16按压在作为第二部件17的车门面板17上的工序中，使安装在车门装饰件16上的卡子37…与开设在车门面板18上的孔38…配合，所以将按压工序22称为卡子配合工序24。

回到图1，在准备工序21中，在载置于支撑装配架12的车门面板18的内侧面18b上覆盖车门装饰件16，将车门装饰件16设置在车门面板18上。此外，由作业人员P进行车门装饰件16的设置。

图3是说明本发明的工件装配装置的立体图，工件装配装置30设有作为机器人的基部的机器人基板44，并且在该机器人基板44上并列配置两台多关节机器人36L、36R。

左边的多关节机器人36L具有机械手51L，在该机械手51L的前端部具有按压垫54L。

右边的多关节机器人36R具有机械手51R，在该机械手51R的前端部具有按压垫54R。

下面，对设在各机械手51L、51R的前端部的按压垫54L、54R、螺钉紧固装配架50和螺钉紧固驱动部115的结构进行说明。

图4是安装有本发明的螺钉紧固用装配架等的装配架基座的侧视图，在机械手51L的前端部安装装配架基座52L，在该装配架基座52L上安装螺钉紧固装配架50A～50C(只表示手边侧的50A、50B。)，并且在该装配架基座52L上通过撑杆部件53L安装有按压垫54L。

在螺钉紧固装配架50A～50C的前端吸附并保持有螺钉，维持该状态，螺钉紧固装配架50A～50C将螺钉移动向工件、并使其面向工件的紧固位置。

另外，在将螺钉紧固到工件上之前，按压垫54L以预定的力按压作为装配工件的车门装饰件(图3中的标号16)，将车门装饰件装配到作为被装配工件的车门面板(图3中的标号18)的预定位置。

即，通过按压垫54L使第一部件15(车门装饰件16)移动至第二部件17(车门面板18)。

而且，在按压垫54L上设置未图示的反作用力检测单元，该反作用力检测单元检测在使车门装饰件16与车门面板18合在一起时所产生的按压反作用力。

图5是沿图4中的箭头5的方向的视图，十字形的装配架基座52L从机械手51L的前端部向图中的左侧、上方和下方延伸，在该装配架基座52L的左端52m、上端52t和下端52b安装三个螺钉紧固装配架50A～50C。螺钉紧固装配架50A～50C是相同的技术规格。另外，在装配架基座52L的右端52r通过撑杆部件53L安装有按压垫54L。

55L是用于识别工件位置的CCD照相机单元。

图6是本发明的螺钉紧固用装配架的侧视图。

螺钉紧固装配架50主要构成要素包括：保持部件61，其设在装配架基座52L上，并将螺钉紧固装配架50保持在该装配架基座52L上；旋转筒62，其贯穿该保持部件61地上下延伸，用于传递紧固力；凹卡头部(凹チャック部)63，其设在该旋转筒62的上端部，并从未图示的驱动单元受到紧固力；旋转轴64，其同样地从旋转筒62的下方贯穿插入在旋转筒62中，并设置成可沿旋转筒62的轴向前进、后退和转动；螺丝刀头66，其通过连接部件65与该旋转轴64连接并向图中的下方延伸；筒部件71，其包覆该螺丝刀头66的周围；以及螺钉吸附保持机构70，其与该筒部件71连通，并包括吸附螺钉的抽真空管67。

即，在安装于机械手51的装配架基座52L上设置可沿轴向移动的旋转筒62，在该旋转筒62上设置可沿轴向移动的旋转轴64，在该旋转轴64上安装可沿轴向移动的杆状的螺丝刀头(driver bit)66，在该螺丝刀头66上安装可沿轴向移动的筒部件71，并将抽真空管67与该筒部件71连接。

图7是本发明的螺钉紧固用装配架的主要部分剖面图。

在螺钉紧固装配架50中，从装配架基座52L的下方通过螺栓73、73安装保持部件61，从下方将旋转筒62嵌入到该保持部件61中，从下方将第二弹簧部件75嵌入该旋转筒62的内侧，同样地，从下方将限制径向的运动的中心轴76以与第二弹簧部件75相通的方式嵌入到旋转筒62的内侧，将旋转轴64的内螺纹部78旋合在设于该中心轴76的下端部的外螺纹部77上，以使中心轴76与旋转轴64一体化，并且将旋转轴64嵌入到旋转筒62中。

这时，在旋转筒62的侧面形成螺旋槽81，在旋转轴64上设置与该螺旋槽81配合的销82，由此，将旋转轴转动机构80设在旋转筒62和旋转轴64之间，并且使得旋转轴64在旋转轴64相对于旋转筒62后退时转动。

以下对作为螺钉紧固装配架50的主要机构的旋转轴转动机构80、螺钉吸附保持机构70、和旋转筒的旋转进给机构110进行详细说明。

首先说明旋转轴转动机构80。

旋转轴转动机构80起到使螺丝刀头66的前端部66t与设于螺钉84的头部84t的紧固槽84m配合的作用。另外，当螺丝刀头的前端部66t与螺钉的头部84t抵接，并对旋转轴64施加向上的力时，旋转轴64沿螺旋槽81向后移动并同时转动。

此外，由于旋转轴64是被第二弹簧部件75从上方施力的部件，所以螺丝刀头66从螺钉的头部84t离开，当向上的力消失时，旋转轴64返回至原来的位置。

即，旋转轴转动机构80设在旋转筒62和旋转轴64之间，由设在旋转筒62上的螺旋槽81、和设在旋转轴64上并且与螺旋槽81配合的销82构成，通过旋转轴64相对于旋转筒62相对后退的动作，来使旋转轴64相对于旋转筒62旋转。

由于旋转轴转动机构80是由设在旋转筒62上的螺旋槽81、和设在旋转轴64上并且与螺旋槽81配合的销82构成的简单结构，所以具有能够抑制螺钉紧固装配架50的制造成本的优点。

下面说明螺钉吸附保持机构70。

螺钉吸附保持机构70包括：筒保持件92，其通过紧固部件91、91固定在螺丝刀头66的上部；筒主体部件93，其保持于该筒保持件92；滑动件94，其内置于该筒主体部件93中，并且可在筒主体部件93的内部沿轴向滑动；第一弹簧部件95，其对该滑动件94施力，所述滑动件94被第一弹簧部件95施力，并设置成相对于筒保持件92可沿螺丝刀头66的轴向自由进退；筒部件71，其一体地安装在该滑动件94上，且在前端部吸附螺钉的头部84t；和抽真空管67，其与该筒部件71的内部连通，并且设在筒主体部件93的侧部。

抽真空管67通过配管96与未图示的真空泵等连接。

筒部件71的前端部71t设置成可以相对于螺丝刀头66的前端部66t沿轴向自由进退，螺丝刀头66设置成可以相对于装配架基座52自由转动和进退。

最后说明旋转筒的旋转进给机构110。

回到图6，旋转筒62的旋转进给机构110起到这样的作用：即，以预定的紧固转矩使螺丝刀头66旋转，并且向图中的下方施加预定的力，从而使旋转筒62相对于装配架基座52向下方移动。

使旋转筒62贯穿在保持部件61中，并将旋转筒62设置成可沿其轴向相对于保持部件61移动，在使第三弹簧部件111从装配架基座52L的上方嵌入该旋转筒62中之后，在旋转筒62上安装与下图中说明的螺钉紧固驱动部连接的凹卡头部63。62a是设置于旋转筒62的边缘部，通过使该边缘部62a与设在其上方的保持部件61抵接，能够限制旋转筒62向上方移动一定距离以上。

通过将第三弹簧部件111设在凹卡头部63与装配架基座52L之间，当向凹卡头部63施加朝向轴向下方的力时，旋转筒62能够克服第三弹簧部件111的力向下方移动。并且，通过施加使凹卡头部63旋转的转矩，能够使旋转筒62旋转。

回到图7，螺钉紧固装配架50具有：保持部件61，其安装在装配架基座52L上；旋转筒62，其嵌入在该保持部件61中，并且在其周围具有螺旋槽81；旋转轴64，其嵌入在该旋转筒62中并且具有销82；和第二弹簧部件75，其对该旋转轴64施力。另外，通过滑动件94相对于筒保持件92的移动，筒部件71进退移动，并且通过销82沿螺旋槽81的移动，筒部件71的前端部71t相对于保持部件61进退移动并且与螺丝刀头66一起转动。

图8是具有本发明的螺钉紧固驱动部等的装配架基座的侧视图，在机械手51R的前端部安装装配架基座52R，在该装配架基座52R上安装包括螺钉紧固驱动单元114的螺钉紧固驱动部115，并且在装配架基座52R上安装作为部件移动单元45的按压垫54R。

螺钉紧固驱动部115具有螺钉紧固驱动单元114，通过该螺钉紧固驱动单元114向设于螺钉紧固装配架(图7中的标号50)的螺丝刀头施加预定的转矩和预定的力。

另外，螺钉紧固驱动部115具有气缸单元117和弹簧118，通过该螺钉紧固驱动部115使面向工件的螺钉向前方进给，该螺钉紧固驱动部115还具有紧固该螺钉的作用。

在将螺钉紧固在工件上之前，按压垫54R向作为装配工件的车门装饰件(图3中的标号16)施加预定的力，将车门装饰件装配到作为被装配工件的车门面板(图3中的标号18)的预定位置上。

即，通过按压垫54R使第一部件15(车门装饰件16)向第二部件17(车门面板18)移动。

而且，在按压垫54R上设置未图示的反作用力检测单元，该反作用力检测单元检测在使车门装饰件16与车门面板18合在一起时所产生的按压反作用力。

图9是沿图8的箭头9的方向的视图，装配架基座52R从机械手51R的前端部延伸，在该装配架基座52R的左端52m安装螺钉紧固驱动单元114。另外，在装配架基座52R的右端52r安装按压垫54R。55R是用于识别工件位置的CCD照相机单元。

图10是图3中的10部的放大图，左边的多关节机器人36L具有：机械手51L，其可在工件的周围自由移动；工件按压单元57，其具有按压垫54L，用于按压工件；未图示的反作用力检测单元，其设在该工件按压单元57上，用于检测向工件按压单元57施加的反作用力；以及螺钉紧固装配架50，其是螺钉紧固单元49中的一个组件。

另外，右边的多关节机器人36R具有：机械手51R，其可在工件的周围自由移动；工件按压单元57，其具有按压垫54R，用于按压工件；和未图示的反作用力检测单元，其设在该工件按压单元57上，用于检测向工件按压单元57施加的反作用力。另外，在机械手51R的前端部具有螺钉紧固驱动部(图8中的标号115)。

螺钉紧固单元49包括：螺钉紧固装配架50，其设在左边的机械手51L的前端部；和螺钉紧固驱动部115，其设在右边的机械手51R的前端部，所述螺钉紧固单元49分设在两个机械手51L、51R上。

图11是本发明的工件装配装置的方框图，工件装配装置30包括：作为移动单元131L、131R的机器人36L、36R，其可在工件的周围自由移动；工件按压单元57L、57R，其设在这些机器人36L、36R上，用于将装配工件按压向被装配工件；反作用力检测单元132L、132R，其用于检测向该工件按压单元57L、57R施加的反作用力；卡子配合判断单元135L、135R，其用于根据该反作用力检测单元132L、132R检测到的反作用力，来判断卡子结合部(图2中的标号41)是正常或者是异常；以及螺钉紧固单元49，其在通过该卡子配合判断单元135L、135R判断为卡子结合部41的结合状态正常的情况下，将螺钉(图2中的标号84)紧固在螺钉结合部(图2中的标号42)中。

图12是说明设在第一部件侧的卡子与第一部件配合的作用图，表示通过按压垫54向箭头y方向按压车门装饰件16的预定部位或卡子37的一部分的情况。

(a)表示准备工序(图1中的标号21)中的卡子37，在将卡子37的基部141安装于车门装饰件16的状态下使该车门装饰件16面向车门面板18。

(b)和(c)表示卡子配合工序(图1中的标号24)中的卡子37，通过由按压垫54向箭头y的方向按压设在车门装饰板16侧的卡子37，使卡子37与设于车门面板18的卡孔38配合。

在(b)中，卡子37使其前端部37a较尖，并且设置形成为从该前端部37a朝向后方逐渐变粗的卡体部143，在卡子37的后部37b设置与卡孔38配合的配合部144。卡体部143形成为可沿径向发生弹性变形。因此，通过按压垫54的按压力，卡子37的卡体部143在插入卡子时可以沿与插入方向大致垂直的方向伸缩。

在(c)中，在卡子37的后部37b设置有使卡孔38与卡子37配合的配合部144。此外，该配合部144的粗细通常比卡体部143的最粗尺寸要细。

当通过按压垫54向箭头y的方向进一步按压第一部件15时，通过使配合部144到达第二部件17所具有的卡孔38来完成配合。

在配合部144与卡孔38配合的一瞬间，配合部144的粗细比卡体部143的最粗尺寸要细。因此，在配合的一瞬间，缩小了的卡体部143被释放并向箭头z的方向返回至原来的位置，从而结束配合。

图13是说明在卡子配合在卡孔中的情况下的按压反作用力随时间的变化的作用说明图，表示卡子的数量为1个时的按压反作用力的特性。

曲线G是表示卡子(图12中的标号37)与卡孔(图12中的标号38)正常配合时的按压反作用力的特性的曲线，曲线N是表示卡子(图12中的标号37)未安装于车门装饰件(图12中的标号16)时的按压反作用力的特性的曲线。

关于曲线G，在时间t0，按压垫与车门装饰件16抵接并开始按压，通过反作用力检测单元承受作为其反作用力的按压反作用力，在时间t1，按压反作用力达到第一峰值f1，在时间t2，按压反作用力下降至f2，在时间t3，按压反作用力达到第二峰值f3，在时间t4，按压反作用力下降至f4，最后变成稳定值f5。此外，t0～t4的时间大约是300ms左右。

从时间t1至t2期间产生的反作用力的下降值(f1-f2)、和从时间t3至t4期间产生的反作用力的下降值(f3-f4)分别是卡子37的配合部144到达卡孔38时产生的值，反作用力下降的原因在于，通过按压，插入部主体进入卡孔中、并且配合部144到达卡孔38，在配合的一瞬间卡体部143被释放。这时，按压反作用力下降的累计值Xm是(f1-f2)+(f3-f4)。

关于曲线N，卡子37在未安装于车门装饰板16时，按压反作用力一直上升，随着时间的经过达到稳定值f5。这时，按压反作用力的下降值是零，按压反作用力下降的累计值是零。

图14是说明在卡子没有正常地配合在第二部件中的情况下的按压反作用力随时间的变化的作用说明图。

在(a)中，表示卡子(图12中的标号37)错位地进入卡孔(图12中的标号38)时的按压反作用力的特性。

图中的a1区域中的反作用力的下降是由于以下原因而形成的：在卡子刚刚开始向卡孔插入后，卡体部(图12中的标号143)与卡孔单侧抵接，然后卡体部又被释放。除了该反作用力的下降之外，如前面的图所示，由于施加卡子与配合部配合时的反作用力，所以与正常配合时的按压反作用力下降的累计值Xm相比，按压反作用力下降的累计值Xa更大。因此，Xm＜Xa。

在(b)中表示卡子(图12中的标号37)偏离卡孔(图12中的标号38)而没有完全进入时的按压反作用力的特性。

图中的b1区域中的反作用力的下降是由于以下原因而形成的：在卡子刚刚开始向卡孔插入后，卡体部143与卡孔单侧抵接，然后卡体部143又被释放。另外，在b2区域中，之所以观察不到按压反作用力的下降，是因为卡子的配合部(图12中的标号144)未到达卡孔38。因此，与正常的配合相比，按压反作用力下降的累计值Xb较低，Xb＜Xm。

以上说明了卡子的设置位置不良而导致按压反作用力下降的累计值改变的情况，但是根据卡子本身的缺陷、技术规格的不同或卡孔的错位、大小的不同等，按压反作用力下降的累计值会产生较大的变动。

因此，将这些主要因素考虑在内来掌握按压时的按压反作用力下降的累计值X，通过该累计值X的值能够判断卡子是否正确地配合(以下也称为配合的正确与否。)。

具体来讲，通过将按压反作用力下降的累计值X的允许范围例如设定为Xmin＜X＜Xmax，能够判断配合的正确与否。即，在X为小于Xmin的值时，判断为卡子没有正确配合，在X为大于Xmax的值时，判断为卡子没有正确配合。

Xmin和Xmax是能够通过实验和经验来设定的值。

在图中说明了卡子的数量为1个时的按压反作用力随时间的变化，但是在实施例中，卡子的数量为8个。

因此，对卡子的数量和按压垫所按压的位置进行具体说明。

回到图2,146a～146d是在将车门装饰件16装配到车门面板18上时，左右的按压垫54L、54R按压车门装饰件16的位置。

在本实施例中，1个按压垫每按压一次，工作的卡子的数量是2个，在各按压垫的两次的按压动作中检测按压反作用力。

用与卡子数量为1个时由安装在多关节机器人的前端的按压垫按压卡子附近的情况相同的考虑方法左右同时按压，即使是每按压一次工作的卡子的数量是两个的情况下，也能够判断卡子的配合正确与否。

在卡子的数量为两个的情况下，通过反作用力检测单元132来掌握反作用力的特性，并基于该反作用力的特性来设定Xmin、Xmax，使进行卡子的配合的判断的卡子判断单元135L、135R具有这些值。

即，在卡子配合工序24中，检测在将第一部件15按压在第二部件17上时的按压反作用力，并根据该按压反作用力的变化来判断卡子37是否已正确地配合。

回到图10，在卡子配合工序24中，检测通过设在左右两个多关节机器人36L、36R的前端部的按压垫54L、54R来按压作为第一部件15的车门装饰件16时的按压反作用力，并根据该按压反作用力的变化来判断卡子(图2中的标号37)是否已正确地配合，所以在通过卡子和螺钉结合第一部件和第二部件时，能够使卡子的安装确认自动化，能够减轻作业员的负担，并且能够提高安装确认的可靠性。

并且，能够通过价格便宜的压力传感器来检测按压反作用力，能够通过价格便宜的控制部来判断按压力的变化，所以能够以低成本实施本发明。

在判断为卡子(图2中的标号37)已正确地配合时，进行螺钉的紧固。因此下面说明螺钉紧固单元的作用。

在螺钉紧固工序23中，在通过卡子配合判断单元判断为配合合格时，紧固将第一部件15紧固在第二部件17上的螺钉84。

图15是说明筒部件的前端部与螺钉的头部抵接的作用图，说明通过设于螺钉紧固装配架50的螺钉吸附保持机构70来吸附并保持设于螺钉放置部171的螺钉的情况。

在(a)中，使安装在机械手51的前端部的螺钉紧固装配架50面向配置于螺钉放置部171的螺钉84。具体来讲，使筒部件71的前端部71t接近螺钉的头部84t。

在(b)中，使螺钉紧固装配架50从(a)的位置进一步沿箭头S方向移动，使螺钉紧固装配架50接近螺钉84，并使筒部件71的前端部71t与螺钉的头部84t抵接。

(c)是(b)部的放大剖面图，表示筒部件71的前端部71t与螺钉的头部84t接触，但是螺丝刀头66的前端部66t未与螺钉的头部84t接触的情况。

在(d)中，使螺钉紧固装配架50从(b)的位置进一步沿箭头S方向移动，使螺钉紧固装配架50接近螺钉84，并使螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的头部84t接触。

(e)是(d)部的放大剖面图，表示螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的头部84t接触的情况。

图16是说明使螺丝刀头啮合于螺钉的头部的作用图，通过旋转轴转动机构80使螺丝刀头66与形成在螺钉的头部84t上的紧固槽84m啮合。

在(a)中，表示的是螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的头部84t接触的状态，但是由于没有向螺丝刀头66的前端部66t施加反作用力，因此旋转轴64不转动。

在(b)中，在螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的头部84t接触的状态下，当使螺钉紧固装配架50进一步沿箭头S方向移动位移y、以使螺钉紧固装配架50接近螺钉84时，旋转轴64相对于旋转筒62后退，并且旋转轴64沿着设在旋转筒62上的螺旋槽81转动，从而，螺丝刀头66与该旋转轴64一起转动。

通过螺丝刀头66的转动，能够使螺丝刀头66的前端部66t啮合于螺钉的紧固槽84m。

这样，旋转轴转动机构80通过旋转轴64相对于旋转筒62后退的动作，使旋转轴64相对于旋转筒62旋转，螺钉紧固装配架50将该旋转轴转动机构80设在旋转筒62与旋转轴64之间，因此使包括旋转筒62的装配架基座52沿轴向前进，以使与旋转轴64成为一体的螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的紧固槽84m抵接，通过使装配架基座52沿轴向进一步前进，以使螺丝刀头66旋转，从而能够将螺丝刀头66的前端部66t配合在螺钉的紧固槽84m中。

另外，在使旋转轴64相对于旋转筒62沿轴向后退时，旋转轴转动机构80使旋转轴64旋转，由于设置有该旋转轴转动机构80，所以不需要为了使螺丝刀头66旋转而设置例如电动机等动力驱动单元。

无需使用动力驱动单元，就可使旋转轴64转动，并能够将螺丝刀头66的前端部66t顺利地配合在螺钉的紧固槽84m中。

而且，由于不使用动力驱动单元，所以能够节省能量。

图17是表示螺丝刀头已啮合于螺钉的头部的作用图，使筒部件71的前端部71t与准备在螺钉放置部171上的螺钉的头部84t抵接，并且使螺丝刀头66啮合于螺钉的头部84t，然后对筒部件71的内部71i进行减压，由此能够吸附并保持螺钉。

然后，使吸附保持有螺钉84的螺钉紧固装配架50移动，使其面向工件。

在此，当在吸附保持螺钉的状态下从螺钉放置部171提起螺钉时，第一弹簧部件95伸长，使得螺丝刀头66的前端部66t从螺钉的紧固槽84m离开，并且旋转轴转动机构80所具有的第二弹簧部件75伸长，使得旋转轴64转动，因此螺钉的紧固槽84m的位置与螺丝刀头66的前端部66t的位置之间的相位临时错开，但是在筒部件71的前端部与工件抵接并开始紧固时，旋转轴64和与该旋转轴64一体旋转的螺丝刀头66的前端部66t再次旋转至与螺钉的紧固槽84m啮合的位置，所以螺丝刀头66的前端部66t与螺钉的紧固槽84m一致。

图18是说明使吸附有螺钉的螺钉紧固装配架面向工件的预定位置并且在该螺钉紧固装配架上安装螺钉紧固驱动部，并通过旋转筒的旋转进给机构，将螺钉紧固在工件上的作用图。

在(a)中，预先使吸附有螺钉的螺钉紧固装配架50面向工件14上的紧固孔173。然后，使螺钉紧固驱动部115接近螺钉紧固装配架50。具体来讲，使凸卡头部174接近凹卡头部63。

在(b)中，将凸卡头部174与凹卡头部63连接起来。

在(c)中，使一体化了的螺钉紧固驱动部115和螺钉紧固装配架50进一步接近工件的紧固孔173，使螺钉紧固驱动单元114旋转，并且使进给单元116沿箭头t方向进给，从而将螺钉紧固在工件14的紧固孔中。

即，螺钉紧固装配架50用于这样的一连串的作业：即，通过对筒部件71内部进行减压来吸附并保持螺钉84，然后在该状态下使螺钉84从螺钉放置部向工件14移动，并使该螺钉84面向工件14的预定位置，然后使旋转筒62旋转，从而将螺钉84紧固在工件14上，螺钉紧固驱动部115从属于螺钉紧固装配架50，用于提供紧固螺钉所需的动力。

图19是说明通过紧固驱动部将吸附在螺钉紧固装配架上的螺钉紧固在工件上的作用图，是表示螺钉84的紧固已结束的图。

在将螺钉84紧固在工件14上之后，首先使螺钉紧固驱动部115的凸卡头部174返回，然后使螺钉紧固驱动部115从螺钉紧固装配架50离开，接下来使螺钉紧固装配架50从螺钉84离开，由此完成紧固的一个循环。

图20是说明是实际的螺钉紧固作业的图，在设于一个多关节机器人175的机械手51的前端部通过装配架基座52安装有螺钉紧固装配架50。螺钉被吸附在该螺钉紧固装配架50上。在设于另一个多关节机器人176的机械手121的前端部通过装配架基座52安装有螺钉紧固驱动部115，通过组合设于一个多关节机器人175的螺钉紧固装配架50与上述螺钉紧固驱动部115来将螺钉84紧固在工件14上。

图21是图20中的21部的放大图，使螺钉紧固驱动部115的凸卡头部174与设于螺钉紧固装配架50的、吸附有螺钉84…的多个凹卡头部63…中的一个凹卡头部63啮合，从而能够自动地进行紧固作业。在一个螺钉84的紧固结束后，依次使凸卡头部174与剩余的螺钉84…对应的凹卡头部63、63啮合，从而能够全自动地进行螺钉84…的紧固作业。

此外，虽然本发明在实施方式中应用于汽车的装配，但是本发明并不限于汽车的装配，而是可以广泛地用于一般的大批量产品的装配。

本发明适用于汽车的装配。

Claims (2)

1、一种工件装配方法，其通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件，其特征在于，

上述工件装配方法包括以下工序：准备工序，在将卡子的基部安装在第一部件上的状态下使该第一部件面向第二部件；卡子配合工序，通过将第一部件按压向第二部件，来将上述卡子配合在设于第二部件的卡孔中；以及螺钉紧固工序，通过螺钉将第一部件与第二部件连接起来，

在上述卡子配合工序中，检测第一部件按压在第二部件上时的按压反作用力，当该按压反作用力下降的累计值(X)大于第一预定值(Xmin)并且小于第二预定值(Xmax)时，判断卡子正确地配合；其中，所述累计值(X)等于第一次所检测到的按压反作用力的第一峰值和紧随所述第一峰值所检测到的按压反作用力的第一谷值之间的差，加上第二次所检测到的按压反作用力的第二峰值和紧随所述第二峰值所检测到的按压反作用力的第二谷值之间的差。

2、一种工件装配装置，其通过卡子和螺钉来结合第一部件和第二部件，其特征在于，上述工件装配装置包括：

部件移动单元，其使第二部件向第一部件移动；

反作用力检测单元，其设置在该部件移动单元上，用于检测第二部件与第一部件合在一起时所产生的按压反作用力；

卡子配合判断单元，其读取由上述反作用力检测单元检测到的按压反作用力，并且当该按压反作用力下降的累计值(X)大于第一预定值(Xmin)且小于第二预定值(Xmax)时，判断上述卡子正确地配合在卡孔中；其中，所述累计值(X)等于第一次所检测到的按压反作用力的第一峰值和紧随所述第一峰值所检测到的按压反作用力的第一谷值之间的差，加上第二次所检测到的按压反作用力的第二峰值和紧随所述第二峰值所检测到的按压反作用力的第二谷值之间的差；以及

螺钉紧固单元，其在通过上述卡子配合判断单元获得表示合格的信息时紧固螺钉。

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