螺母扳手装置的制作方法

本发明涉及一种螺母扳手装置。

背景技术：

以往，已知一种安装于机器人等的可动体并用于将螺母或螺栓等紧固构件紧固于待紧固构件的螺栓自动紧固装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1的螺栓自动紧固装置构成为，能够将组合件安装或拆卸于紧固装置的主体，该组合件包括吸附并保持螺栓的吸附构件、以及与螺栓的头部卡合的钻头，该螺栓自动紧固装置能够通过组合件的更换，应对头部尺寸不同的多种螺栓。另外，专利文献1的螺栓自动紧固装置通过真空吸附而保持螺栓。真空吸附能够保持紧固构件且不会使其磁化，因而适于保持不能被磁化的紧固构件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-337752号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在利用真空吸附来保持紧固构件的情况下，为了保持空气通道的气密性，需要在装置的各个部位设置o环等密封构件。因此，装置的构造变得复杂且装置的成本变高。另外，难以稳定地维持较高的气密性，会因些许间隙而导致通道的真空度急剧下降，由此导致紧固构件的吸附力急剧下降。

用于解决问题的方案

本申请的一个方面为一种螺母扳手装置，包括：主体，所述主体具有主轴和支承部，所述支承部将所述主轴支承为能够绕所述主轴的长边轴线旋转；装拆单元，所述装拆单元以能够移除的方式连接于所述主体的前端，其中，所述装拆单元具有扳手，所述扳手被配置为与所述主轴同轴并能够与所述主轴一体旋转；以及空气通道，所述空气通道在所述主轴和所述装拆单元的内部朝向沿着所述长边轴线的方向延伸，并连接设置于所述主轴的排出口和在所述装拆单元的前端面开口的吸入口，所述扳手的前端部配置于所述吸入口内，从所述吸入口经由所述空气通道向所述排出口吸入的空气，穿过所述扳手的前端部和嵌合于所述扳手的前端的紧固构件的侧面。

附图说明

图1为表示根据一个实施方式的螺母扳手装置的构成的外观图。

图2为图1的螺母扳手装置的局部放大图。

图3为图1的螺母扳手装置的局部纵剖视图。

图4为装拆单元的第一外壳的立体图。

图5为装拆单元的第二外壳的立体图。

图6为连接机构的构成图，并且为对装拆单元向主体的移除进行说明的图。

图7为连接机构的构成图，并且为对装拆单元与主体的连接进行说明的图。

具体实施方式

以下，参照附图对根据一个实施方式的螺母扳手装置100进行说明。

螺母扳手装置100用于将螺母或螺栓等紧固构件s紧固于工件等待紧固构件。螺母扳手装置100安装于能够移动的可动部，并通过可动部的移动而进行移动。在本实施方式中，可动部为垂直多关节型机器人等的工业用机器人的机器人手臂，螺母扳手装置100作为工具而安装于机器人手臂的前端。可动部也可以是机器人手臂以外的工业用机械。

如图1所示，螺母扳手装置100包括：主体1，其具有主轴3和电机(图示略)；以及装拆单元2，其以能够移除的方式连接于主体1的前端。装拆单元2具有扳手(wrench)4，所述扳手4配置为与主轴3同轴并与紧固构件s嵌合(参照图3)，扳手4通过后述的连接机构30与主体1连接以便与主轴3一体旋转。

图2为螺母扳手装置100的前端部的放大图，图3为沿着主轴3的长边轴线a的螺母扳手装置100的前端部的纵剖视图。

主轴3具有驱动轴3a和圆柱状的接合部3b，所述接合部3b在驱动轴3a的前端与驱动轴3a同轴设置。如图3所示，驱动轴3a的前端部收容于接合部3b的基端部，并与接合部3b的基端部相固定。在驱动轴3a的基端上连接有收容于电机箱7内的电机，通过电机使主轴3绕长边轴线a旋转。

接合部3b为用于连接主体1与装拆单元2的部分，并且是用于将后述的空气通道20的一部分设置于主轴3的部分。与驱动轴3a的前端部相比接合部3b为大径，并且接合部3b具有配置于驱动轴3a的径向外侧的圆环状的基端面。

主体1具有将主轴3支承为能够绕长边轴线a旋转的支承部6。

支承部6具有箱型的框体8和圆筒状的空气连接部9，该空气连接部9被配置于框体8与接合部3b之间并与长边轴线a同轴，并且该空气连接部9被固定于框体8的前端，驱动轴3a贯穿框体8和空气连接部9。

机器人安装部11经由板状的连结构件10而固定于框体8，该机器人安装部11用于将螺母扳手装置100安装于机器人手臂的前端。例如，机器人安装部11具有供机器人手臂的前端部嵌合的安装孔11a。

如图3所示，空气连接部9配置于驱动轴3a的周围，在空气连接部9与驱动轴3a之间形成有与接合部3b的基端面相邻且作为空气通道20的一部分的空间21。驱动轴3a贯穿空气连接部9的基端部的开口部9a，接合部3b的基端部收容于空气连接部9的前端部的开口部9b。空间21为绕长边轴线a连续的、驱动轴3a的外周面与空气连接部9的内周面之间的圆环状或圆筒状的空间。

装拆单元2将扳手4收容于内部，并具有通过后述的连接机构30而与接合部3b连接的外壳12。在装拆单元2连接于主体1的状态，整个装拆单元2与主轴3一体旋转。

扳手4为管筒扳手或六角扳手等，扳手4的前端具有与紧固构件s的头部的种类、尺寸对应的形状和尺寸。在本实施方式中，准备了多个装拆单元2，多个装拆单元2具有前端的形状和尺寸等互不相同的扳手4。多个装拆单元2除扳手4以外均具有通用的构造，并连接于通用的主体1。

外壳12在装拆单元2连接于主体1的状态下，具有与长边轴线a的延长线一致的中心轴线b。扳手4被配置为与外壳12的中心轴线b同轴，扳手4的前端配置在外壳12的前端或前端附近。

具体而言，外壳12具有与接合部3b连接的第一外壳13、以及配置于第一外壳13的前端侧并与第一外壳13相固定的第二外壳14。

如图4所示，第一外壳13为与中心轴线b同轴配置的圆柱状的构件，扳手4的基端部固定于第一外壳13。如图5所示，第二外壳14为与中心轴线b同轴配置并在两端开口的圆管状的构件。例如，通过将第一外壳13的前端部拧入外壳14的基端部的内部，从而使外壳13、14彼此固定。

第二外壳14具有大径部14a和小径部14b，所述小径部14b配置于大径部14a的前端侧并具有比大径部14a的外径小的外径，扳手4的前端部配置于小径部14b的内部。大径部14a和小径部14b的内径比扳手4的外径大，并且在大径部14a及小径部14b的内周面与扳手4的外周面之间，形成有构成后述的空气通道20的一部分的圆筒状的空间。另外，在大径部14a的内部形成具有比小径部14b的横截面积大的较大容量的空间。

另外，如图3所示，螺母扳手装置100在装拆单元2连接于主体1的状态下具有空气通道20，所述空气通道20对连接口20a与吸入口20b进行连接，所述连接口20a在空气连接部9的外表面开口并与空间21连续，所述吸入口20b在装拆单元2的前端面开口。

吸入口20b由扳手4的前端部的外周面与小径部14b的内周面之间的所述圆筒状的空间形成。在接合部3b的基端面上形成有在空气连接部9的内部的空间21开口的排出口20c。空气通道20在接合部3b以及装拆单元2的内部在沿着长边轴线a的方向上延伸，并对排出口20c和吸入口20b进行连接。

吸引空气的进气装置经由接头15而连接于连接口20a。进气装置为具有真空流量那样的较大的进气流量的装置。例如，进气装置的进气流量为100l/min以上，优选为500l/min以上。通过这样的较大的进气流量，以大流量向吸入口20b内吸引空气，从而在吸入口20b处产生吸引力。进气装置也可以为螺母扳手装置100的一部分。

空气通道20构成为，在主轴3和装拆单元2旋转期间也维持连接口20a与吸入口20b的连接。

具体而言，空气通道20具有：作为空气连接部9的内部的空间21的第一部分、设置于接合部3b的内部的第二部分22、设置于第一外壳13的内部的第三部分23、以及设置于第二外壳14的内部的第四部分24。

第二部分22沿绕长边轴线a的周向配置，并由分别沿与长边轴线a平行的方向贯穿接合部3b的多个分支通道构成。多个分支通道分别与第一部分21连通，在接合部3b相对于空气连接部9旋转期间，也持续维持各分支通道与第一部分21的连通。

第三部分23沿绕中心轴线b的周向配置，并由分别沿与中心轴线b平行的方向贯穿第一外壳13的多个分支通道构成。第三部分23的多个分支通道设置于分别与第二部分22的多个分支通道对应的位置，在装拆单元2连接于主体1的状态下，第三部分23的多个分支通道分别与第二部分22的多个分支通道连通。

第四部分24由扳手4的外周面与第二外壳14的内周面之间的筒状的空间构成，且为在绕中心轴线b的周向的整个一周上连续的空间。吸入口20b由第四部分24的前端部构成。第三部分23的多个分支通道与第四部分24连通。

在此，小径部14b的内径比扳手4的前端部的外径以及嵌合于扳手4的前端的紧固构件s的头部的外径大。因而，在紧固构件s的头部嵌合于扳手4的前端的状态下，吸入口20b不会被紧固构件s完全堵塞，而至少在吸入口20b的周缘部开口。由此，在紧固构件s的头部嵌合于扳手4的前端的状态下，从吸入口20b向排出口20c吸入的空气穿过扳手4的前端部和紧固构件s的侧面，从而以大流量持续向吸入口20b内吸引空气。

另外，螺母扳手装置100包括：连接机构30，其设置于接合部3b以及第一外壳13，并将装拆单元2连接于主体1以使扳手4与主轴3一体旋转；以及解除机构40，其设置于主体1，用于解除连接机构30对装拆单元2与主体1的连接。

具体而言，如图6和图7所示，连接机构30具有：设置于接合部3b的可动构件31、滚珠32、施力构件33；以及设置于第一外壳13的嵌合孔34、滚珠卡合槽35。

解除机构40具有按压板41和气缸42。

可动构件31在接合部3b的内部沿长边轴线a配置，可动构件31的前端部从接合部3b的前端面突出。可动构件31被设置为，能够相对于接合部3b而沿长边轴线a移动，并且不会相对于接合部3b而绕长边轴线a旋转。在可动构件31的基端设置有沿与长边轴线a正交的方向延伸的手柄31a，手柄31a经由形成于接合部3b的侧壁的窗部3c而延伸至接合部3b的外侧。窗部3c向沿着长边轴线a的方向延伸，并容许可动构件31在锁定位置与该锁定位置的下方的解锁位置之间移动。

滚珠32被保持为能够在可动构件31的前端部沿着与长边轴线a正交的方向突出和退回，通过未图示的弹簧等的施力构件沿着从可动构件31的前端部突出的方向对滚珠32施力。

施力构件33例如为弹簧柱塞，并在锁定位置对手柄31a施力。

嵌合孔34在第一外壳13的基端面开口，可动构件31的前端部嵌合于嵌合孔34内。与轴线a、b正交的方向上的可动构件31的前端部以及嵌合孔34的侧面截面为非圆形，通过向嵌合孔34内嵌合可动构件31的前端部，从而阻止接合部3b与装拆单元2绕轴线a、b相对旋转。

在嵌合孔34的内表面上，形成有朝向径向外侧凹陷并沿径向容纳滚珠32的滚珠卡合槽35。如图7所示，在手柄31a配置于锁定位置的状态下，滚珠32朝向滚珠卡合槽35内突出并在沿着长边轴线a的方向上卡合于滚珠卡合槽35。由此，装拆单元2连接于主体1。另外，通过手柄31a从锁定位置向解锁位置的移动，如图6所示，滚珠32被按压于嵌合孔34的内表面而凹进到可动构件31内，从而解除滚珠32与滚珠卡合槽35的卡合。由此，解除装拆单元2与主体1的连接。

按压板41配置于接合部3b的外侧，并配置在手柄31a的基端面上。气缸42被支承部6支承并与按压板41连接。气缸42通过从空气压缩机那样的空气源(图示略)供给压缩空气而使按压板41朝向前端侧移动，由此，手柄31a抵抗施力构件33的施加力而从锁定位置移动至解锁位置。由此，能够解除装拆单元2与主体1的连接。另外，气缸42利用空气的排出而使按压板41向基端侧移动，由此手柄31a在施力构件33的施加力的作用下从解锁位置移动至锁定位置。对于向气缸42供给空气以及从气缸42排出空气，例如通过控制工业用机器人的控制装置而进行控制。

接着，对螺母扳手装置100的作用进行说明。

螺母扳手装置100通过机器人手臂的动作而移动至配置有一个或多个紧固构件s的预定的位置，装拆单元2的前端被定位于紧固构件s的附近。接着，启动进气装置而以大流量向空气通道20内吸引空气，通过朝向吸入口20b的大流量的空气流动而在吸入口20b处产生强大的吸引力。在该强大的吸引力的作用下，紧固构件s被吸引到扳手4的前端，并且紧固构件s的头部嵌合于扳手4的前端。

在紧固构件s的头部嵌合于扳手4的前端的状态下，大流量的空气穿过扳手4的前端部和紧固构件s的侧面并持续从吸入口20b吸入至空气连接口20a，从而在吸入口20b处持续产生强大的吸引力。在该吸引力的作用下，紧固构件s固定于扳手4的前端。

接着，保持紧固构件s的螺母扳手装置100通过机器人手臂的动作而移动至配置有待紧固构件的其它的位置。然后，通过电机的工作使主轴3和装拆单元2绕轴线a、b一体旋转，从而紧固构件s被紧固于待紧固构件。

在紧固其它种类的紧固构件s时，例如通过机器人控制装置控制解除机构40，从而能够自动执行连接于主体1的装拆单元2的更换。

具体而言，气缸42通过空气供给使手柄31a从锁定位置向解锁位置移动。由此，解除滚珠32与滚珠卡合槽35的卡合，装拆单元2与主体1分离。

接着，通过机器人手臂的动作，主体1向其它装拆单元2移动，并在绕长边轴线a缓慢旋转的同时接近其它装拆单元2。由此，从接合部3b的前端面突出的可动构件31的前端部向其它装拆单元2的嵌合孔34内插入。然后，通过使滚珠32与滚珠卡合槽35卡合，从而其它的装拆单元2与主体1连接。

如上所述，根据本实施方式，在紧固构件s嵌合于扳手4的前端的状态下，空气穿过扳手4的前端部和紧固构件s的侧面而以大流量被吸入，在由该大流量的空气的流动产生的吸引力的作用下，紧固构件s被固定并保持于扳手4。因此，与通过真空吸附来保持紧固构件s的情况不同，无论空气通道20的气密性是否下降，均能够稳定地发挥强大的吸引力，能够稳定地保持并输送紧固构件s。

另外，在通过真空吸附来保持紧固构件的情况下，需要实现空气通道的较高的真空度，因而需要将密闭通道的密封构件设置于螺母扳手装置的各个部位。与此相对，在本实施方式的螺母扳手装置100的情况下，无论空气通道20的真空度如何均能够产生吸引力，因而无需用于密闭空气通道20的密封构件。因此，能够简化螺母扳手装置100的构造，并且能够抑制螺母扳手装置100的成本。

例如，在本实施方式中，在开口部9a的内周面与驱动轴3a的外周面之间也可以存在间隙，在开口部9b的内周面与接合部3b的基端部的外周面之间也可以存在间隙。即，可以不在这些间隙中设置用于密闭空气连接部9的内部的第一部分21的密封构件。为了抑制因空气经由这些间隙向空气通道20流入而引起的吸入口20b处的空气的吸引流量的下降，优选这些间隙极小，另外，优选确保沿着长边轴线a的方向的间隙的距离充分长。

另外，准备了扳手4的种类互不相同而外壳12的构造彼此相同的多个装拆单元2，多个装拆单元2能够通过连接机构30而选择性地安装或拆卸于主体1。因此，能够使用一个主体1自动地进行多种紧固构件s的操作和紧固，无需按照紧固构件s的每个种类准备不同的螺母扳手装置。

另外，装拆单元2为紧凑且简单的构造，特别是配置于紧固构件s的附近的第二外壳14的小径部14b为细径且构造简单。因此，能够防止螺母扳手装置100与紧固构件s的干扰，并能够抑制装拆单元2的成本。

另外，通过在第三部分23的多个分支通道与吸入口20b之间，设置大径部14a的内周面与扳手4的外周面之间的较大空间，从而能够使吸入口20b的吸引力均匀化。例如，如果第三部分23的多个分支通道与小径部14b内的通道直接连接，则在吸入口20b处会产生吸引力的空间上的偏移。与此相对，根据本实施方式，通过在大径部14a内的较大空间内使吸引流量在空间上均匀化，从而能够防止吸入口20b处的吸引力的空间上的偏移。

在本实施方式中，空气通道20由第一部分21、第二部分22、第三部分23以及第四部分24构成，但空气通道20的具体的构成并不限定于此，只要在主轴3和装拆单元2的旋转过程中能够维持连接口20a与吸入口20b的连接，则能够对空气通道20的构成进行任意的变更。

在本实施方式中，解除机构40包括通过空气压来驱动的气缸42，但取而代之地，也可以包括通过电力来驱动的驱动机构，例如电动缸。另外，解除机构40也可以不设置于主体1而设置于装拆单元2。

附图标记说明

1：主体

2：装拆单元

3：主轴

3a：驱动轴、主轴

3b：接合部、主轴

4：扳手

6：支承部

9：空气连接部

12：外壳

13：第一外壳

14：第二外壳

14a：大径部

14b：小径部

20：空气通道

20a：连接口

20b：吸入口

20c：排出口

21：第一部分、空间

22：第二部分

23：第三部分

24：第四部分

30：连接机构

40：解除机构

100：螺母扳手装置

a：长边轴线

s：紧固构件