CN106975911A - 螺纹拧紧装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种螺纹拧紧装置。螺纹拧紧装置具备：机器人，其具有手腕部；钻头，其使螺钉旋转；力觉传感器，其检测与作用于钻头与螺钉之间的力或力矩有关的力信息；以及控制装置，其控制机器人。手腕部包括进行旋转的凸缘。钻头以与凸缘的旋转轴同轴状地旋转的方式被凸缘支承，凸缘的旋转力传递到钻头而钻头进行旋转。

Description

螺纹拧紧装置
技术领域
本发明涉及一种具备机器人的螺纹拧紧装置。
背景技术
以往以来，作为安装于机器人的末端执行器(end effector)，已知一种使用具有使螺钉旋转的机构的装置。已知利用机器人来调整螺钉的位置、姿势，利用末端执行器来使螺钉旋转，由此将螺钉安装到工件。已知如下一种自动螺纹拧紧装置：在这种机器人和末端执行器中，一边使用力传感器来控制施加于末端执行器的力，一边进行螺纹拧紧。
日本特开平7-214435号公报中公开了如下一种自动螺纹拧紧装置：在紧固螺钉时，将钻头的目标姿势设定在与螺纹拧紧机构所受的力的矢量相同的线上。该公报中公开了以下内容：基于力传感器的输出来对钻头的姿势进行反馈控制，由此一边修正螺钉的姿势一边进行螺纹拧紧。
日本特开2010-264514号公报中公开了一种自动螺纹拧紧装置，该自动螺纹拧紧装置具备：力传感器，其安装于机械臂前端；以及把持旋转装置，其安装于力传感器，驱动规定的螺纹结合部件使之旋转。该公报公开了以下内容：该自动螺纹拧紧装置以使由力传感器检测出的轴向的外力为预先设定的按压力的方式控制机械臂前端。
发明内容
在上述的专利公报所公开的螺纹拧紧装置中，在机器人的前端具备用于使螺钉旋转的末端执行器。该末端执行器需要使螺钉旋转的动力。例如，末端执行器需要气动马达、电动马达等产生旋转力的旋转机。另外，末端执行器需要将旋转机所产生的旋转力变换为期望的旋转速度的机构、通过期望的旋转轴使工具旋转的机构。因此，存在末端执行器变得大型而重量变大的问题。另外，存在末端执行器的机构变得复杂的问题。
本发明的螺纹拧紧装置具备：机器人，其包括臂和手腕部，该手腕部具有连结末端执行器的连结构件和使连结构件旋转的驱动源；以及工具，其用于与螺钉卡合，来使螺钉旋转。螺纹拧紧装置具备力检测机构，该力检测机构检测与作用于工具与螺钉之间的力或力矩有关的力信息。螺纹拧紧装置具备控制装置，该控制装置基于由力检测机构检测出的力信息来控制机器人，使得该机器人将螺钉安装到工件。工具以与连结构件的旋转轴同轴状地旋转的方式连结于连结构件。连结构件的旋转力传递到工具而工具进行旋转，来将螺钉安装到工件。
在上述发明中，力检测机构能够不具有对连结构件的旋转动作产生干扰的布线和机构部，该力检测机构的固定于连结构件的部分与该连结构件一体地旋转。
在上述发明中，力检测机构能够包括：力觉传感器，其配置于连结构件与工具之间；以及无线通信装置，其用于将由力觉传感器检测出的力信息传递到控制装置。无线通信装置能够包括：发送部，其配置成与力觉传感器一体地旋转；以及接收部，其配置于不与力觉传感器一体地旋转的部分，且与控制装置连接。发送部能够通过无线方式将力信息传递到接收部，接收部能够将接收到的力信息传递到控制装置。
在上述发明中，力检测机构能够包括：力觉传感器，其配置于连结构件与工具之间；以及集电环，其用于将由力觉传感器检测出的力信息传递到控制装置。集电环具有：旋转部，其配置成与力觉传感器同轴状地旋转；以及固定部，其与控制装置连接。力觉传感器能够将力信息经由集电环传递到控制装置。
在上述发明中，机器人能够包括对手腕部的位置和姿势进行变更的多个旋转轴。力检测机构能够包括对绕所述旋转轴的转矩进行检测的转矩传感器。控制装置能够基于转矩传感器的输出来控制机器人。
在上述发明中，螺纹拧紧装置能够具备动力传递装置，该动力传递装置以连结构件的旋转力为动力源来使工具旋转。动力传递装置能够具有输入轴和输出轴，输入轴固定于连结构件，工具固定于输出轴。
在上述发明中，控制装置能够基于由力检测机构检测出的力信息，以使作用于工具与螺钉之间的力或力矩接近预先决定的值的方式控制机器人。
在上述发明中，控制装置能够基于由力检测机构检测出的力信息，以使将工具向行进方向进行按压的力接近预先决定的值的方式控制机器人。
在上述发明中，控制装置能够基于由力检测机构检测出的力信息，以使绕与工具的行进方向垂直的轴的力矩接近零的方式控制机器人。
在上述发明中，控制装置能够基于由力检测机构检测出的力信息，以使与工具的行进方向垂直的方向的力接近零的方式控制机器人。
在上述发明中，控制装置能够基于由力检测机构检测出的力信息，在工具的绕旋转轴的转矩满足预先决定的条件的情况下，结束安装螺钉的控制。
本发明的其它螺纹拧紧装置具备：机器人，其包括臂和手腕部，该手腕部具有连结末端执行器的连结构件和使连结构件旋转的驱动源；以及末端执行器，其具有用于保持螺钉的爪部。螺纹拧紧装置具备力检测机构，该力检测机构检测与作用于螺钉与要被安装螺钉的工件的内螺纹部之间的力或力矩有关的力信息。螺纹拧紧装置具备控制装置，该控制装置基于由力检测机构检测出的力信息来控制机器人，使得该机器人将螺钉安装到工件。爪部形成为以使螺钉的中心轴与连结构件的旋转轴呈同轴状的方式把持螺钉。末端执行器连结于连结构件。连结构件的旋转力传递到末端执行器而末端执行器进行旋转，来将螺钉安装到工件。
附图说明
图1是实施方式中的第一螺纹拧紧装置的概要图。
图2是实施方式中的第一螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
图3是实施方式中的第二螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
图4是实施方式中的第三螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
图5是实施方式中的第四螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
图6是与实施方式中的第一螺纹拧紧装置至第四螺纹拧紧装置有关的框图。
图7是实施方式中的钻头和螺钉的放大立体图。
图8是实施方式中的第五螺纹拧紧装置的概要图。
图9是实施方式中的第五螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
图10是与实施方式中的第五螺纹拧紧装置有关的框图。
图11是实施方式中的第六螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。
具体实施方式
参照图1至图11来说明实施方式中的螺纹拧紧装置。本实施方式的螺纹拧紧装置使用机器人所输出的旋转力来使螺钉旋转，由此将螺钉安装到工件。
图1是本实施方式中的第一螺纹拧紧装置的概要图。螺纹拧紧装置81进行使作为工具的钻头34旋转来将螺钉33安装到工件32的作业。螺纹拧紧装置81具备：机器人1，其对钻头34的位置和姿势进行变更；以及作为机器人控制装置的控制装置2，其对机器人1进行控制。机器人1是6轴垂直多关节机器人。在图1所示的例子中，要被安装螺钉33的工件32配置在台架31上。
图2中示出了本实施方式中的第一螺纹拧紧装置的机器人的前端部和末端执行器的放大概要图。参照图1和图2，手腕部17形成为能够如箭头91所示那样绕关节部13的旋转轴摇动。手腕部17包括作为连结末端执行器的连结构件的凸缘21。凸缘21能够旋转，其旋转轴22a相当于配置于机器人1的末端的旋转轴。在手腕部17的主体的内部配置有作为使凸缘21旋转的驱动源的凸缘驱动马达22。
第一螺纹拧紧装置81包括固定于凸缘21的力觉传感器28。力觉传感器28配置于凸缘21与钻头34之间。作为力觉传感器28，能够采用6轴力觉传感器，该6轴力觉传感器能够检测正交的3个轴的方向的力和绕正交的3个轴的力矩。力觉传感器28与凸缘21一起旋转。
力觉传感器包括利用应变计的力觉传感器、利用静电容量的变化的力觉传感器、以光学方式进行检测的力觉传感器等各样的种类，能够使用任意一种传感器。
钻头34经由作为工具保持构件的钻头保持构件35而固定于力觉传感器28。在第一螺纹拧紧装置中，钻头34和钻头保持构件35构成末端执行器。另外，钻头34相当于与螺钉33卡合来使螺钉33旋转的工具。此外，如果形成为使力觉传感器28的壳体保持钻头34，则也可以不配置钻头保持构件35。
钻头34以中心轴与凸缘21的旋转轴22a一致的方式固定。即，钻头34的中心轴与凸缘21的旋转轴22a呈同轴状。通过由凸缘驱动马达22进行驱动，从而凸缘21、力觉传感器28、钻头保持构件35以及钻头34如箭头92所示那样一体地旋转。凸缘21的旋转力传递到钻头34而钻头34进行旋转，由此能够使螺钉33旋转。
第一螺纹拧紧装置81具备力检测机构25，该力检测机构25检测与作用于钻头34与螺钉33之间的力或力矩有关的力信息。在第一螺纹拧紧装置81中，力检测机构25包括力觉传感器28以及用于将由力觉传感器28检测出的力信息传递到控制装置2的无线通信装置26。无线通信装置26包括配置于力觉传感器28的发送部71以及配置于臂12的接收部72。发送部71通过无线方式将由力觉传感器28检测出的力信息传递到接收部72。然后，接收部72将接收到的力信息传递到控制装置2。作为这种无线通信，能够采用Bluetooth(注册商标)等任意的标准。能够不将力觉传感器28所检测出的值换算为力、力矩等而将该值发送到控制装置2来作为力信息。
发送部71能够安装于与力觉传感器28一体地旋转的部分。发送部71能够配置于随凸缘21的旋转动作一起旋转的部分。另外，接收部72能够安装于不与力觉传感器28一体地旋转的部分。接收部72能够配置于不随着凸缘21的旋转动作而旋转的部分。例如，接收部72能够配置于机器人1的除凸缘21以外的任意部分。
在第一螺纹拧紧装置中，力觉传感器28在内部包括蓄电池。力觉传感器28通过来自蓄电池的电的供给而驱动。另外，发送部71也通过来自蓄电池的电的供给来发送力信息。向力觉传感器28和发送部71的电的供给不限于该方式，例如也可以采用通过无线方式来供给电的方法。
本实施方式的力检测机构25不具有对凸缘21的旋转动作产生干扰的布线和机构部。固定于凸缘21的力觉传感器28和钻头34一体地旋转。因此，例如，能够使凸缘21和钻头34以多个转数进行旋转，从而能够一次性地进行螺纹拧紧作业。另一方面，在具有对凸缘21的旋转动作产生干扰的布线和机构部的情况下，能够以不对旋转动作产生干扰的范围的角度重复进行使螺钉旋转的工序。
力觉传感器28能够检测与钻头34从螺钉33受到的力或力矩有关的力信息。然后，控制装置2基于由力检测机构25检测出的力信息来控制机器人1的位置和姿势，使得该机器人1将螺钉33安装到工件32。控制装置2以使钻头34插入到螺钉33的头部的凹部中的方式控制机器人1的位置和姿势。控制装置2驱动凸缘驱动马达22来使钻头34绕旋转轴22a旋转，并且以将钻头34按压在螺钉33的头部的方式控制机器人1的位置和姿势。通过该控制，能够将螺钉33安装到工件32。
这样，本实施方式的螺纹拧紧装置以机器人的末端轴处的旋转力为动力来进行螺纹拧紧作业。本实施方式的螺纹拧紧装置不需要使用包括用于使工具旋转的马达的末端执行器。因此，能够实现末端执行器的小型化和轻量化。
接着，说明第一螺纹拧紧装置的变形例。图3中示出了本实施方式中的第二螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。在第二螺纹拧紧装置中，末端执行器由手37构成。手37固定在力觉传感器28的与配置有凸缘21的一侧相反的一侧的面上。手37包括能够开闭的爪部38。爪部38形成为能够把持作为工具的螺丝刀36。手37例如形成为通过蓄电池而被供给电。另外，能够通过无线通信装置26来接收用于驱动手37的动作指令。例如，能够通过将发送部配置于臂12、将接收部配置于手37，来从控制装置2向手37发送动作指令。
这样，作为保持工具的工具保持构件，能够使用能够驱动爪部38的手37。通过采用该结构，在进行螺纹拧紧的控制的期间中，能够变更螺丝刀36的种类。而且，能够连续地进行多个种类的螺纹拧紧作业。
图4中示出了本实施方式中的第三螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。第三螺纹拧紧装置的末端执行器具备以凸缘21的旋转力为动力源来使工具旋转的动力传递装置。力觉传感器28固定于凸缘21。而且，力觉传感器28上连结有动力传递装置61。
动力传递装置61包括外壳62以及配置于外壳62的内部的锥齿轮63、64。动力传递装置61包括输入轴65和输出轴66。输入轴65固定于力觉传感器28。锥齿轮63与输入轴65连结。力觉传感器28、输入轴65以及锥齿轮63绕旋转轴63a一体地旋转。动力传递装置61配置成旋转轴63a与凸缘21的旋转轴22a呈同轴状。
锥齿轮64与锥齿轮63卡合。锥齿轮64与固定有钻头34的输出轴66连结。锥齿轮64、输出轴66以及钻头34绕旋转轴64a一体地旋转。
外壳62经由外壳支承构件67被手腕部17支承。因此，形成为在凸缘21旋转时外壳62不旋转。通过由凸缘驱动马达22进行驱动，从而凸缘21、力觉传感器28以及输入轴65旋转。通过锥齿轮63、64来变换旋转轴。动力传递装置61能够使钻头34绕旋转轴64a旋转。
这样，能够通过动力传递装置来变更工具的旋转轴的方向。作为动力传递装置，除了变更旋转轴的方向的机构以外，还能够采用传递旋转力的任意的机构。例如，动力传递装置也可以包括增大钻头的转矩的减速机。
图5中示出了本实施方式中的第四螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。在第四螺纹拧紧装置中，由力觉传感器28检测出的力信息的传递机构与第一螺纹拧紧装置不同。第四螺纹拧紧装置的力检测机构25具备配置于凸缘21与钻头34之间的力觉传感器28、以及用于将由力觉传感器28检测出的力信息传递到控制装置2的集电环73。本实施方式的集电环73配置于凸缘21与力觉传感器28之间。
集电环73包括作为旋转部的圆柱状的旋转构件73a以及在内部将旋转构件73a以能够旋转的方式进行支承的作为固定部的固定构件73b。旋转构件73a配置成与力觉传感器28呈同轴状地旋转。固定构件73b被支承构件74支承于手腕部17的主体。凸缘21和力觉传感器28固定于旋转构件73a。通过凸缘21旋转，从而旋转构件73a进行旋转。
集电环73是进行固定构件73b与旋转构件73a之间的通信、电的供给的装置。例如，在旋转构件73a的表面配置有电极。在固定构件73b处配置有与电极接触的刷子。通过电极与刷子接触，能够传递电、信号。
供给电的动力线和传递信号的通信线固定于支承构件74。集电环73能够将从力觉传感器28输出的力信息经由固定于支承构件74的通信线传递到机器人1的主体。在第四螺纹拧紧装置的力检测机构25中，能够将从力觉传感器28输出的力信息经由集电环73传递到控制装置2。即，集电环73的固定构件73b与控制装置2电连接。另外，通过将动力线固定于支承构件74，能够从机器人1的主体向力觉传感器28供给电。固定于凸缘21的部分能够以多个转数一体地旋转。这样，通过使用集电环，能够排除对凸缘的旋转动作产生干扰的布线、机构部。
接着，说明本实施方式中的螺纹拧紧装置的控制。在此，取第一螺纹拧紧装置为例来进行说明，但是对第二螺纹拧紧装置至第四螺纹拧紧装置也能够实施同样的控制。
图6中示出了与本实施方式中的第一螺纹拧紧装置至第四螺纹拧紧装置有关的框图。控制装置2包括运算处理装置，该运算处理装置具有经由总线而相互连接的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。参照图1、图2以及图6，螺纹拧紧装置81形成为基于动作程序41来驱动机器人1。对控制装置2输入预先决定的动作程序41以进行机器人1的动作。动作程序41存储在动作程序存储部42中。动作控制部43基于动作程序41来将用于驱动机器人1的动作指令送出到驱动部44。驱动部44包括对机器人驱动马达14和凸缘驱动马达22进行驱动的电路。驱动部44基于动作指令来向机器人驱动马达14和凸缘驱动马达22供给电。
控制装置2具备接收从力觉传感器28输出的力信息的力信息计算部46。力信息计算部46基于力觉传感器28的输出信号来计算预先决定的方向的力、绕预先决定的旋转轴的力矩(转矩)。
在螺纹拧紧作业的期间中，本实施方式的力觉传感器28的位置和姿势伴随机器人的动作而发生变化。能够根据手腕部前端的坐标系的位置和姿势以及力传感器相对于手腕部前端的相对位置信息来计算力觉传感器28的位置和姿势。力信息计算部46能够基于力觉传感器28的位置、姿势以及输出值，来计算预先设定的任意的坐标系上的力、力矩的大小以及力、力矩的方向。
控制装置2包括动作修正指令部47，该动作修正指令部47基于由力信息计算部46计算出的信息来生成对机器人1的手腕部的位置和姿势进行修正的指令。动作修正指令部47将机器人1的手腕部的位置和姿势的修正指令发送到动作控制部43。动作控制部43基于修正指令来修正机器人1的手腕部的位置和姿势。关于本实施方式的机器人1的控制，能够采用阻抗控制等任意的方法。本实施方式的控制装置2基于由力检测机构25检测出的力信息，以使作用于工具与螺钉之间的力或力矩接近预先决定的值的方式控制机器人。
在本实施方式的第一控制中，基于由力检测机构25检测出的力信息，以使将工具向行进方向进行按压的力接近预先决定的值的方式控制机器人1。
图7中示出了本实施方式的钻头与螺钉相卡合的部分的放大立体图。钻头34和螺钉33绕旋转轴34a旋转。例如，在第一螺纹拧紧装置中，旋转轴34a与凸缘21的旋转轴22a一致。机器人1在进行将螺钉33紧固的作业时，赋予如箭头93所示那样朝向螺钉33按压钻头34的力。在螺纹拧紧作业中，当向螺钉的行进方向施加的力不足时，产生钻头34脱离螺钉33的头部的被称为脱出(come out)的现象。另一方面，在按压螺钉33的力过大的情况下，有时工件32的内螺纹部的螺纹牙破损。
因此，在第一控制中，实施使机器人1沿着旋转轴34a按压钻头34的力接近预先决定的值的控制。该设定值优选为大到不会产生脱出的现象的程度、且小到不会损伤内螺纹部的程度的值。此外，也可以根据力的范围来指定预先决定的设定值。
参照图6，力觉传感器28对旋转轴34a上来自螺钉33的反作用力、即按压钻头34的力进行检测。控制装置2预先存储有按压钻头34的力的设定值。力信息计算部46对按压钻头34的力进行检测。例如，在按压钻头34的力大于设定值的情况下，动作修正指令部47送出修正指令，使得向钻头34离开螺钉33的方向修正机器人1的手腕部的位置和姿势。然后，动作控制部43修正机器人1的手腕部的位置和姿势。通过进行该控制，能够抑制内螺纹部的破损和脱出现象。通过进行该控制，能够提高螺纹拧紧作业的成功率。
接着，在本实施方式的第二控制中，控制装置2基于由力检测机构25检测出的力信息，以使绕与工具的行进方向垂直的轴的力矩接近零的方式控制机器人。
参照图7，作为与钻头34的行进方向垂直的轴，在旋转轴34a上的螺钉33的前端，选定与旋转轴34a垂直的轴。例如，如箭头94和箭头95所示，选定穿过螺钉33的前端点P且相互正交的两个轴。力信息计算部46能够基于力觉传感器28的输出，来计算如箭头97和箭头98所示那样设定的绕轴的力矩。动作修正指令部47向动作控制部43送出机器人1的手腕部的位置和姿势的修正指令，以使得检测出的力矩接近零。然后，动作控制部43能够修正机器人1的手腕部的位置和姿势。
通过进行第二控制，能够使外螺纹的中心轴相对于内螺纹部的中心轴的倾斜度接近零。即，能够以使内螺纹部的中心轴与外螺纹的中心轴平行的方式控制钻头34的位置和姿势。因此，能够提高螺纹拧紧作业的成功率。
接着，在本实施方式的第三控制中，控制装置2基于由力检测机构25检测出的力信息，以使与工具的行进方向垂直的方向的力接近零的方式控制机器人。参照图7，能够在旋转轴34a上的任意的点处选定与旋转轴34a垂直的方向。例如，与第二控制同样地，如箭头94和箭头95所示，选定穿过螺钉33的前端点P且相互正交的两个方向。力信息计算部46能够基于力觉传感器28的输出，来计算在所选定的方向上施加于螺钉33的力。动作修正指令部47向动作控制部43送出机器人1的手腕部的位置和姿势的修正指令，以使得计算出的力接近零。然后，动作控制部43能够修正机器人1的手腕部的位置和姿势。此外，在第三控制中，不限于螺钉33的前端点P，能够在旋转轴34a上的任意的点处选择与旋转轴34a垂直的方向。
通过实施第三控制，能够使外螺纹同内螺纹部在与钻头34的旋转轴34a的方向垂直的方向上的位置偏移接近零。即，能够以使外螺纹的中心轴的位置与内螺纹的中心轴的位置一致的方式修正机器人1的手腕部的位置和姿势。其结果，能够提高螺纹拧紧作业的成功率。
接着，在本实施方式的第四控制中，控制装置2基于由力检测机构25检测出的力信息，在绕工具的旋转轴的转矩满足预先决定的条件的情况下，结束安装螺钉的控制。例如，力信息计算部46基于力觉传感器28的输出来检测绕钻头34的旋转轴34a的转矩。即，力信息计算部46检测钻头34所受到的来自螺钉33的反转矩。在检测出的转矩变得大于预先决定的判定值的情况下，动作修正指令部47能够判别为达到了充分紧固。动作修正指令部47将结束螺纹拧紧的控制的指令送出到动作控制部43。动作控制部43能够基于该指令来结束螺纹拧紧作业。
通过进行第四控制，能够使紧固螺钉的转矩为期望的大小。即，能够避免紧固螺钉的转矩弱或强。
另外，前述的力检测机构包括支承于手腕部17的凸缘21的力觉传感器28。力检测机构不限于该方式，能够采用对与作用于工具与螺钉之间的力或力矩有关的力信息进行检测的任意的机构。接着，说明力检测机构的其它方式。
图8中示出了本实施方式中的第五螺纹拧紧装置的概要图。第五螺纹拧紧装置82具备机器人3。机器人3包括对绕各个旋转轴的转矩进行检测的转矩传感器19。机器人3是6轴垂直多关节机器人。
图9中示出了本实施方式中的第五螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的放大概要图。参照图8和图9，在手腕部17的主体的内部配置有对绕旋转轴22a产生的转矩进行检测的转矩传感器19。这样，第五螺纹拧紧装置的机器人3形成为能够个别地检测绕全部旋转轴的转矩。在第五螺纹拧紧装置中，钻头保持构件35固定于手腕部17的凸缘21。在第五螺纹拧紧装置中，具有不在凸缘21与钻头34之间配置力觉传感器的结构。
图10中示出了本实施方式中的第五螺纹拧紧装置的框图。参照图8至图10，第五螺纹拧紧装置82的力检测机构25包括对绕机器人3的旋转轴的转矩进行检测的转矩传感器19。第五螺纹拧紧装置的机器人3针对全部旋转轴均配置有转矩传感器19。从转矩传感器19输出的力信息被输入到控制装置2的力信息计算部46。
力信息计算部46基于与由转矩传感器19检测出的转矩有关的信息，来计算作用于工具与螺钉之间的力或力矩。力信息计算部46能够通过获取转矩传感器19的输出来计算期望的方向的力、力矩。这样，力检测机构25也可以包括配置于机器人的各个旋转轴的转矩传感器。其它结构和控制与前述的第一螺纹拧紧装置至第四螺纹拧紧装置相同。
另外，在前述的实施方式中，机器人使工具旋转，但是不限于该方式，能够在机器人1、3上安装手，通过手来把持螺钉。然后，利用机器人1、3使螺钉旋转，由此能够实施螺纹拧紧作业。
图11中示出了本实施方式中的第六螺纹拧紧装置的手腕部和末端执行器的部分的放大概要图。第六螺纹拧紧装置具有在本实施方式的第二螺纹拧紧装置(参照图3)中代替工具而把持螺钉的结构。此外，在下面的说明中，示出了手把持外螺纹来安装到工件的内螺纹部的例子，但是在手把持具有内螺纹部的部件来安装到工件的外螺纹部的情况下也能够以同样的方法来实现。
力觉传感器28固定于手腕部17的凸缘21。手37固定于力觉传感器28。手37的爪部38具有能够保持螺钉33的形状。手37形成为能够利用爪部38来把持或释放螺钉33。爪部38以使凸缘21的旋转轴22a与螺钉33的中心轴呈同轴状的方式把持螺钉33。凸缘21的旋转力传递到手37而手37进行旋转。通过凸缘21旋转，从而螺钉33绕中心轴进行旋转。机器人1使螺钉33在旋转的同时与工件32的内螺纹部接触，由此能够实施螺纹拧紧作业。
在第六螺纹拧紧装置中，不使用工具而能够通过机器人1来使螺钉33旋转。此时的控制与前述的使用工具的控制相同。力检测机构25对与作用于螺钉33与要被安装螺钉33的内螺纹部之间的力或力矩有关的力信息进行检测。例如，力检测机构25能够基于力觉传感器28的输出来检测力信息。控制装置2能够基于力信息来控制机器人1，使得该机器人1将螺钉33安装到工件32。例如，控制装置2能够计算施加于螺钉的力、力矩来代替施加于工具的力、力矩，实施与前述的第一控制至第四控制同样的控制。
在第六螺纹拧紧装置中，力检测机构25包括固定于凸缘21的力觉传感器28，但是不限于该方式，也可以是如第五螺纹拧紧装置那样，力检测机构25包括配置于机器人的旋转轴的转矩传感器。在该情况下，参照图9，能够代替钻头保持构件35和钻头34而将包括能够开闭的爪部38的手37固定于凸缘21。第六螺纹拧紧装置的其它结构和控制与前述的螺纹拧紧装置的结构和控制相同。
此外，在第六螺纹拧紧装置中，作为由手把持的紧固构件，示出了螺钉33，但是不限于该方式，也可以把持螺母来代替螺钉。然后，能够通过与第六螺纹拧紧装置同样的结构和控制，来实施将螺母安装到工件的外螺纹部的作业。
在本实施方式中，通过控制装置2的力信息计算部46来计算力、力矩，但是不限于该方式，例如，也可以是力觉传感器28或转矩传感器19包括具有CPU的运算处理装置。即，力信息计算部46也可以配置于转矩传感器19、力觉传感器28。然后，基于由转矩传感器19或力觉传感器28计算出的力、力矩，动作修正指令部47能够送出对机器人1、3的动作进行修正的指令。
本实施方式的机器人是6轴垂直多关节机器人，但是不限于该方式，能够采用能够控制机器人的位置和姿势的任意的机器人。例如，机器人也可以不是6轴，也可以包括对臂进行驱动的直动轴。
根据本发明，能够提供末端执行器小型且轻量的螺纹拧紧装置。
上述的实施方式能够适当组合。在上述的各个附图中，对相同或等同的部分标注相同的标记。此外，上述的实施方式是例示，并不对发明进行限定。另外，在实施方式中，包括权利要求书所示的实施方式的变更。

Claims (12)

1.一种螺纹拧紧装置，其特征在于，具备：
机器人，其包括臂和手腕部，该手腕部具有连结末端执行器的连结构件和使所述连结构件旋转的驱动源；
工具，其用于与螺钉卡合，来使所述螺钉旋转；
力检测机构，其检测与作用于工具与所述螺钉之间的力或力矩有关的力信息；以及
控制装置，其基于由力检测机构检测出的力信息来控制机器人，使得该机器人将所述螺钉安装到工件，
其中，工具以与所述连结构件的旋转轴同轴状地旋转的方式连结于所述连结构件，所述连结构件的旋转力传递到该工具而该工具进行旋转，来将所述螺钉安装到工件。
2.根据权利要求1所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
力检测机构不具有对所述连结构件的旋转动作产生干扰的布线和机构部，该力检测机构的固定于所述连结构件的部分与所述连结构件一体地旋转。
3.根据权利要求1或2所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
力检测机构包括：力觉传感器，其配置于所述连结构件与工具之间；以及无线通信装置，其用于将由力觉传感器检测出的力信息传递到控制装置，
无线通信装置包括：发送部，其配置成与力觉传感器一体地旋转；以及接收部，其配置于不与力觉传感器一体地旋转的部分，且与控制装置连接，
发送部通过无线方式将力信息传递到接收部，
接收部将接收到的力信息传递到控制装置。
4.根据权利要求1或2所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
力检测机构包括：力觉传感器，其配置于所述连结构件与工具之间；以及集电环，其用于将由力觉传感器检测出的力信息传递到控制装置，
集电环具有：旋转部，其配置成与所述力觉传感器同轴状地旋转；以及固定部，其与控制装置连接，
力觉传感器将力信息经由集电环传递到控制装置。
5.根据权利要求1或2所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
机器人包括对手腕部的位置和姿势进行变更的多个旋转轴，
力检测机构包括对绕所述旋转轴的转矩进行检测的转矩传感器，
控制装置基于所述转矩传感器的输出来控制机器人。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
具备动力传递装置，该动力传递装置以所述连结构件的旋转力为动力源来使工具旋转，
动力传递装置具有输入轴和输出轴，
输入轴固定于所述连结构件，工具固定于输出轴。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
控制装置基于由力检测机构检测出的力信息，以使作用于工具与所述螺钉之间的力或力矩接近预先决定的值的方式控制机器人。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
控制装置基于由力检测机构检测出的力信息，以使将工具向行进方向进行按压的力接近预先决定的值的方式控制机器人。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
控制装置基于由力检测机构检测出的力信息，以使绕与工具的行进方向垂直的轴的力矩接近零的方式控制机器人。
10.根据权利要求1～7中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
控制装置基于由力检测机构检测出的力信息，以使与工具的行进方向垂直的方向的力接近零的方式控制机器人。
11.根据权利要求1～6中的任一项所述的螺纹拧紧装置，其特征在于，
控制装置基于由力检测机构检测出的力信息，在工具的绕旋转轴的转矩满足预先决定的条件的情况下，结束安装所述螺钉的控制。
12.一种螺纹拧紧装置，其特征在于，具备：
机器人，其包括臂和手腕部，该手腕部具有连结末端执行器的连结构件和使所述连结构件旋转的驱动源；
末端执行器，其具有用于保持螺钉的爪部；
力检测机构，其检测与作用于所述螺钉与要被安装所述螺钉的工件的内螺纹部之间的力或力矩有关的力信息；以及
控制装置，其基于由力检测机构检测出的力信息来控制机器人，使得该机器人将所述螺钉安装到工件，
其中，爪部形成为以使所述螺钉的中心轴与所述连结构件的旋转轴呈同轴状的方式把持所述螺钉，
末端执行器连结于所述连结构件，所述连结构件的旋转力传递到该末端执行器而末端执行器进行旋转，来将所述螺钉安装到工件。
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