JP2012091236A

JP2012091236A - ナット締め装置およびナット締め方法

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Publication number: JP2012091236A
Application number: JP2010237863A
Authority: JP
Inventors: Koji Mizukusa; 光二水草; Kenji Ozawa; 健次小沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-17
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP5569334B2

Abstract

【課題】軸状部材が挿通されたナットのワークへの締め付けを予め定められた設定締め付けトルクで行うことができ、かつその締め付け作業の効率を高くすることができるナット締め装置およびナット締め方法を提供する。
【解決手段】ナット締め装置１０では、仮締め装置制御部４６がサーボモータ３２の回転動作を制御して、オープンビットランナ部２６ａ、を回転させナットＮを仮締めする。当該装置１０では仮締めされたナットＮの回転位置をロータリエンコーダ３６で検出する。そして、当該装置１０が備えるロボット制御部７０によって得られたナットＮの回転位置よりナットＮの二つの側面Ｎ１の位置を算出する。算出された当該側面Ｎ１の位置情報に基づき、ロボット制御部７０はロボット６４を操作してオープンエンドレンチ５２をナットＮに係合させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸状部材が挿通されたナットをワークに締め付けるナット締め装置およびその方法に関する。

ワークにナットを締め付ける装置として特許文献１に開示されているものが知られている。この装置においてナットを締め付けるレンチはソケット式となっている。このようにレンチの形態がソケット式であると、図７に示すように軸状部材としてのパイプＰが挿通されているナットＮを締め付ける場合、パイプＰが邪魔となってレンチＷＲをナットＮを係合させることができず、ナットＮの締め付け作業を行うことができない。

レンチの形態の一つに、先端が開口したオープンエンド式のレンチがある。オープンエンド式のレンチ（以下、オープンエンドレンチと称する。また、単にレンチと称する場合もある。）によれば、パイプに邪魔されることなく、ナットの向い合う当該レンチに係合されるべき二つの側面にレンチを係合させることができるので、パイプのような軸状部材が挿通されているナットをワークに締め付けることができる。

また、このようなオープンエンド式のレンチをロボットに把持させ、ロボットに当該レンチを操作させることによれば、ナットの締め付け作業を自動化することができる。また、当該レンチにナットの締め付けトルクを管理するためのセンサを取り付けることによれば、締め付けトルクを予め定められた値で、しかも自動でナットをワークに締め付けさせることができる。

特開平１０−１５８４４号公報

ここで、ナットにおいて、オープンエンド式のレンチに係合されるべき二つの外周側面の位置は、ナットがワークに締め付けられる前の状態では、不確定である。ナットの径方向外側からオープンエンドレンチを係合させるには、前述したナットにおける二つの外周側面の位置と、当該レンチのナットの二つの外周側面と係合される部位との位置を一致させてから、当該レンチを移動させている。

ところが、レンチを操作してナットを締め付けさせる作業をロボットに行わせる場合、前述したようにナットにおける二つの外周側面の位置が不確定であると、ロボットは試行錯誤しながらレンチを操作しなければならないため、レンチをナットに係合させるまでに多くの時間が費やされることとなり、ナットの締め付け作業効率が非常に悪い。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸状部材が挿通されたナットのワークへの締め付けを予め定められた設定締め付けトルクで行うことができ、かつその締め付け作業の効率を高くすることができるナット締め装置およびナット締め方法を提供することである。

請求項１記載の発明は、軸状部材が挿通されたナットを、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けるナット締め装置において、
ナットの外周に位置する二つの外周側面と係合した状態で締め付け方向に回転する締付部材と、
締付部材を回転させる回転力を発生する回転駆動部と、
締付部材がナットの二つの外周側面に係合した状態で回転駆動部を制御することにより、締付部材を締め付け方向に回転させて、ナットをワークに仮締めする回転駆動制御部と、
仮締めされた状態のナットである仮締めナットの回転位置を検出する回転位置検出器と、
仮締めナットの外周に位置する二つの外周側面と係合可能なオープンエンドレンチが装着され、装着されたオープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合させ、その状態を維持させたまま仮締めナットを締め付け方向に回転させてワークに仮締めナットを締め付ける締め付け動作を行うロボットと、
仮締めナットの締め付けトルクが設定締め付けトルクとなるように、ロボットを制御することにより、仮締めナットをワークに本締めするロボット制御部と、を備え、
ロボット制御部は、回転位置検出器によって検出された仮締めナットの回転位置に基づいて、仮締めナットの二つの外周側面の位置を算出し、その算出された仮締めナットの二つの外周側面の位置情報に基づいて、ロボットを制御することにより、オープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合させることを特徴としている。

請求項１記載の発明では、回転駆動制御部が回転駆動部を制御して、締付部材を回転させることにより、ナットをワークに対して仮締めする。そして、ロボット制御部がロボットを制御することにより、仮締めされたナットである仮締めナットの二つの外周側面へのオープンレンチの係合、およびオープンエンドレンチによる仮締めナットのワークへの本締めが行われる。このような過程を経ることによって、ナットは、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けられる。

上述した過程を経ることによってワークにナットを締め付けるものにおいて、請求項１記載の発明では、特に、ロボットがオープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合する際、ロボット制御部が回転位置検出器により検出された仮締めナットの回転位置から算出した仮締めナットの二つの外周側面の位置情報に基づいている。このように、ロボットは仮締めナットの二つの外周側面の位置情報に基づいて締め付け動作を行うため、当該外周側面の位置情報を用いずにオープンエンドレンチを仮締めナットに係合させる場合に比べ、短時間でオープンエンドレンチの仮締めナットの二つの外周側面への係合を完了させることができる。よって、この請求項１記載の発明によるナット締め装置によれば、ナットの締め付け時間を短縮することができ、ナットの締め付け作業の効率を向上させることができる。

請求項２記載の発明は、締付部材と回転駆動部との間には、回転駆動部の回転軸の回転を予め定められた設定回転速度比で締付部材に伝達する伝達機構が設けられ、
回転位置検出器は、回転駆動部の回転軸の回転位置を検出する回転軸検出部を有しており、回転軸検出部により検出された回転軸の回転位置と、設定回転速度比とから、仮締めナットの回転位置を検出することを特徴としている。

ナットの回転位置を検出するには、ナット自体にナットの回転位置を検出可能な機器などを取り付ける必要がある。請求項２記載の発明では、締付部材はナットとともに回転する。伝達機構は回転駆動部の回転軸の回転を予め定められた回転速度比で締付部材に伝達するようになっているため、回転駆動部の回転軸の回転位置がナットの回転位置に対応した位置関係となる。また、回転位置検出器は、回転駆動部の回転軸の回転位置を検出する検出器となっている。これらのことにより、回転駆動制御部は、回転位置検出器により検出された回転軸の回転位置と、伝達機構の回転速度比とから、仮締めナットの回転位置を検出することが可能となる。そこで、請求項２記載の発明によれば、ナットの回転位置に対応した位置関係となる回転駆動部の回転軸の回転位置から、仮締めナットの回転位置を検出しているので、ナット自体にナットの回転位置を検出する機器を取り付けずとも、ナットの回転位置を把握することができる。請求項２記載の発明では、このようにして仮締めナットの回転位置を検出しているので、ナットにナットの回転位置を検出するための機器をの取り付ける時間が必要なくなり、ナットの締め付け時間を短縮することが可能となる。結果、ナットの締め付け作業の効率が向上する。

請求項３記載の発明は、締付部材をナットの軸方向端面に押し付ける軸方向駆動部を有しており、
締付部材は、ナットの二つの外周側面を挟むことによりナットと係合する係合部を有しており、
軸方向駆動部が締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で、回転駆動制御部は、回転駆動部を制御して、係合部がナットの二つの外周側面と係合する位置まで、締付部材を回転させることを特徴としている。

締結部材が有する係合部は、ナットの二つの外周側面を挟むことによりナットと係合するようになっているため、締結部材とナットとの回転位置関係が、係合部が二つの外周側面と係合する回転位置関係となると、ナットが係合部の内側に挿入され、係合部とナットの二つの外周側面とが係合することとなる。また、このような状態では、ナットの軸方向からナットに向って締結部材を移動させることにより、係合部の内側にナットを挿入させて、係合部とナットの二つの外周側面とを係合させることが可能となる。

一方、締結部材とナットとが、上記回転位置関係となっていない場合では、ナットは係合部の内側に挿入されず、係合部はナットの二つの外周側面と係合しない。また、このような状態では、ナットの軸方向からナットに向って締結部材を移動させることにより、係合部の内側にナットを挿入させて、係合部とナットの二つの外周側面とを係合させようとしても、ナットの軸方向端面によって締結部材の移動が阻まれ、係合部とナットの二つの外周側面とを係合させることができない。

上述したように、締結部材とナットとの回転位置関係によっては、係合部とナットの二つの外周側面とが係合しない場合があるので、単にナットの軸方向からナットに向って締結部材を移動させるだけでは、両者を係合させることができない場合が発生する。そこで、請求項３記載の発明では、回転駆動制御部が回転駆動部を制御して、係合部がナットの二つの外周側面と係合する位置まで、締結部材を回転させる。

このように締結部材を回転させることによれば、締結部材をナットに向って移動させたときに、両者が係合可能な回転位置関係となっていなくとも、両者を係合可能な回転位置関係とすることができる。また、締結部材はナットの軸方向端面に押し付けられているため、両者が係合可能な回転位置関係となると、締結部材は自動的に軸方向に移動する。これにより、係合部の内側にナットが挿入され、係合部とナットの二つの外周側面とが係合して、両者の係合が成立することとなる。例えば、ナットが六角ナットである場合、締結部材を最大６０°だけ回転させるだけで、締結部材とナットとの回転位置関係を、締結部材の係合部とナットの二つの外周側面との係合が可能な回転位置関係とすることができる。

以上のことから、請求項３記載の発明によれば、締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で回転させるだけで、いち早く、かつ自動的に締付部材とナットとを係合させることができるので、ナットの締め付け時間を短縮することが可能となり、ナットの締め付け作業の効率が向上する。

請求項４記載の発明は、軸方向駆動部が締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で、回転駆動制御部が回転駆動部を制御することにより係合部をナットに係合させる際に、ナットに軸方向の荷重をかけることにより、ナットの回転を抑制する回転抑制部を有することを特徴としている。

請求項３記載の発明のように、締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で、締付部材を回転させると、締結部材とナットの軸方向端面との間に発生する摩擦力により、ナットは、締付部材とともに連れまわることとなる。これでは、係合部がナットの二つの外周側面に係合するまでに多くの時間を費やしてしまう。

そこで、請求項４記載の発明では、締付部材を回転させて、係合部とナットの二つの外周側面とを係合させる際、ナットに軸方向の荷重をかけることによりナットの回転を抑制させている。ナットに軸方向の荷重をかけることによれば、ナットのねじ山が、ワークに固定され、ナットのねじ山と噛合うワーク側のねじ山に押し付けられることとなり、ねじ山間にナットの回転を抑制する方向の摩擦力が発生する。ねじ山間に発生する摩擦力によりナットのワークに対する回転が抑制されるのである。このように、ナットのワークに対する回転が抑制されるため、締付部材がナットの軸方向端面に押し付けられた状態で回転しても、締付部材の回転によるナットの連れまわりを抑制することができ、いち早く、係合部にナットの二つの外周側面を係合させることができる。このことによれば、ナットの締め付け時間を短縮することが可能となるので、ナットの締め付け作業の効率が向上する。

請求項５記載の発明は、回転駆動制御部およびロボット制御部は、一つの制御装置からなっていることを特徴としている。この構成によれば、ナット締め装置の構成を簡略化することが可能となる。

請求項６記載の発明は、軸状部材が挿通されたナットを、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けるナット締め方法において、
ナットの外周に位置する二つの外周側面に係合した状態で締め付け方向にナットを回転させる締付部材を用い、締付部材にナットの二つの外周側面を係合させた状態で、締付部材を締め付け方向に回転することにより、ナットをワークに仮締めする仮締め工程と、
仮締め工程で仮締めされた状態のナットである仮締めナットの回転位置を検出する回転位置検出工程と、
仮締めナットの二つの外周側面と係合可能なオープンエンドレンチを把持し、把持したオープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合させ、その状態を維持させたまま仮締めナットを締め付け方向に回転させる締め付け動作を行うロボットを用い、オープンエンドレンチに仮締めナットの二つの外周側面を係合させた状態で、ロボットを制御して、仮締めナットを締め付け方向に回転させることにより、仮締めナットをワークに本締めする本締め工程とを含み、
本締め工程では、回転位置検出工程によって検出された仮締めナットの回転位置に基づいて、仮締めナットの二つの外周側面の位置を算出し、その算出された仮締めナットの二つの外周側面の位置情報に基づいて、ロボットを制御し、オープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合させることを特徴としている。

請求項６記載の発明では、締付部材を回転させることにより、ナットはワークに対して仮締めされる。そして、仮締めされた状態のナットである仮締めナットの二つの外周側面と係合可能なオープンエンドレンチを操作するロボットによって、仮締めナットの締め付けトルクが設定締め付けトルクとなるように仮締めナットがワークに本締めされる。このような過程を経ることによって、ナットは、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けられる。

上述した過程を経ることによってワークにナットを締め付けるものにおいて、請求項６記載の発明では、特に、本締め工程において、回転位置検出工程によって検出された仮締めナットの回転位置に基づいて、仮締めナットの二つの外周側面の位置を算出し、その算出された仮締めナットの二つの外周側面の位置情報に基づいて、ロボットがオープンエンドレンチを仮締めナットの二つの外周側面に係合するので、当該外周側面の位置情報を用いずにオープンエンドレンチを仮締めナットに係合させる場合に比べ、短時間でオープンエンドレンチの仮締めナットへの係合を完了させることができる。よって、この請求項６記載の発明によるナット締め装置によれば、ナットの締め付け時間を短縮することができ、ナットの締め付け作業の効率を向上させることができる。

請求項７記載の発明は、仮締め工程では、ナットの二つの外周側面を挟むことによりナットと係合する係合部を有している締付部材をナットの軸方向端面に押し付けながら、係合部がナットの二つの外周側面と係合する位置まで、締付部材を回転させることを特徴としている。

上述したように、締結部材とナットとの回転位置関係によっては、係合部とナットの二つの外周側面とが係合しない場合があるので、単にナットの軸方向からナットに向って締結部材を移動させるだけでは、両者を係合させることができない場合が発生する。そこで、請求項７記載の発明の仮締め工程では、係合部がナットの二つの外周側面と係合する位置まで、締結部材を回転させる。

以上のことから、請求項７記載の発明によれば、締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で回転させるだけで、いち早く、かつ自動的に締付部材とナットとを係合させることができるので、ナットの締め付け時間を短縮することが可能となり、ナットの締め付け作業の効率が向上する。

請求項８記載の発明は、仮締め工程において、締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で、締付部材を回転させる際、ナットに軸方向の荷重をかけることにより、ナットの回転を抑制することを特徴としている。

請求項７記載の発明のように、締付部材をナットの軸方向端面に押し付けた状態で、締付部材を回転させると、締結部材とナットの軸方向端面との間に発生する摩擦力により、ナットは、締付部材とともに連れまわることとなる。これでは、係合部がナットの二つの外周側面に係合するまでに多くの時間を費やしてしまう。

そこで、請求項８記載の発明では、締付部材を回転させて、係合部とナットの二つの外周側面とを係合させる際、ナットに軸方向の荷重をかけることによりナットの回転を抑制させている。ナットに軸方向の荷重をかけることによれば、ナットのねじ山が、ワークに固定され、ナットのねじ山と噛合うワーク側のねじ山に押し付けられることとなり、ねじ山間にナットのワークに対する回転を抑制する方向の摩擦力が発生する。ねじ山間に発生する摩擦力によりナットのワークに対する回転が抑制されるのである。このようにナットのワークに対する回転が抑制されるため、締付部材がナットの軸方向端面に押し付けられた状態で回転しても、締付部材の回転によるナットの連れまわりを抑制することができ、いち早く、係合部にナットの二つの外周側面を係合させることができる。このことによれば、ナットの締め付け時間を短縮することが可能となるので、ナットの締め付け作業の効率が向上する。

本発明のナット締め装置の概略を示す概略構成図である。図１のナット締め装置の仮締め装置を示す斜視図である。図２の仮締め装置の概略を示す概略構成図である。図２の仮締め装置のナットランナ部を示す断面図である。図１のナット締め装置の本締め装置の概略を示す概略構成図である。ナット締め作業の工程を示す作業フローである。従来のソケット式のレンチを示す斜視図である。

以下、本発明をさらに具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１は、本発明のナット締め装置の概略を示す概略構成図である。ナット締め装置１０は、軸状部材としてのパイプＰが挿通されたナットＮをワークＷに締め付ける装置であり、ナットＮのワークＷへの仮締めを行う仮締め装置１２と、仮締め装置１２によって仮締めされたナットＮを本締めする本締め装置５０から構成されている。

ここでワークＷおよびワークＷに取り付けられるパイプＰについて説明する。ワークＷの上方にナットＮが挿通された状態のパイプＰが差し込まれた状態でワークＷは載置台４８ａに載置されている。ナットＮがワークＷに締め付けられることにより、ナットＮに軸力が発生し、パイプＰの両端部がワークＷに対して圧接されるのである。これにより、ワークＷとパイプＰとの間からパイプＰ内を流れる流体が漏れるのを抑制することができる。ナットＮの軸力によってパイプＰがワークＷに取り付けられるため、ナットＮの締め付けトルクの管理は重要である。ナットＮの締め付けトルクを予め定められた設定トルクで締め付けないと、パイプＰをワークＷに圧接させるための軸力が十分に得られず、流体の漏れを抑制することができないからである。

（仮締め装置）
図２は、本実施形態の仮締め装置１２の斜視図である。図３は、仮締め装置１２の概略を示す概略構成図である。図１から図３に示すように、仮締め装置１２は、鉛直方向に延びるベース４８を有している。ベース４８には、ベース４８上を鉛直方向に沿って昇降する昇降装置４４が設けられている。昇降装置４４は、図示しない駆動部を有しており、後述する仮締め装置制御部４６からの駆動信号を受けることにより、ベース４８に沿って鉛直方向に移動する。

昇降装置４４には、昇降装置４４上を鉛直方向に沿って移動する移動装置４２を介して仮締めユニット１４が設けられている。移動装置４２は、昇降装置４４に設けられているレール上を鉛直方向に自由にスライド可能なものであり、仮締めユニット１４を支持している。移動装置４２は、鉛直方向下方から上方に向う力が仮締めユニット１４に作用すると、仮締めユニット１４をレールに沿って鉛直方向上方に移動するようになっている。仮締めユニット１４に外力が作用していない状態では、仮締めユニット１４は移動装置４２とともに鉛直方向下方に移動する。レールの下方には図示しないストッパが設けられており、移動装置４２は仮締めユニット１４とともに昇降装置４４から脱落しないようになっている。

昇降装置４４がベース４８上を鉛直方向に沿って移動することにより、移動装置４２とともに仮締めユニット１４が鉛直方向に沿って移動する。移動装置４２が昇降装置４４上を鉛直方向に沿って移動することにより、仮締めユニット１４が鉛直方向に沿って移動する。

仮締めユニット１４は、ナットＮをワークＷに仮締めするユニットである。仮締めユニット１４は、ナットランナ部１６、サーボモータ３２、ロータリエンコーダ３６、トルクトランスデューサ３８、およびナット押え部４０などから構成されている。

ナットランナ部１６は、ナットＮの回転軸を挟んだ二つの側面Ｎ１に係合し、ナットＮを回転する機構である。図４は、ナットランナ部１６を鉛直方向と直交する平面で切断し、それを下方から見た断面を示している。図４に示すように、ナットランナ部１６は、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂ、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂにサーボモータ３２からの回転力を伝達する複数のギヤ、および第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂならびに複数のギヤを回転可能に収容するギヤケース１８などから構成されている。

複数のギヤは、後述するサーボモータ３２の回転軸３４に連結されている一つの駆動ギヤ２０、駆動ギヤ２０と噛み合う第一、第二中間ギヤ２２ａ，ｂ、第一中間ギヤ２２ａと噛み合う二つの第一アイドラギヤ２４ａ、第二中間ギヤ２２ｂと噛み合う二つの第二アイドラギヤ２４ｂ、各第一アイドラギヤ２４ａと噛み合う第一オープンビットランナ部２６ａ、および各第二アイドラギヤ２４ｂと噛み合う第二オープンビットランナ部２６ｂから構成されている。

駆動ギヤ２０は、ギヤケース１８の鉛直方向上面から回転軸３４が突き抜けるようにギヤケース１８の中央部に設置されている。図４に示すように、第一、第二中間ギヤ２２ａ，ｂは、回転軸３４に対して対称に設置されている。第一、第二中間ギヤ２２ａ，ｂの回転軸３４は、回転軸３４と平行となっている。各第一アイドラギヤ２４ａは、互いの外径および歯数が同じであり、第一中間ギヤ２２ａを挟んで駆動ギヤ２０とは反対側に、互いに離れた状態で、第一中間ギヤ２２ａと噛み合うように設置されている。各第一アイドラギヤ２４ａの回転軸３４は、第一中間ギヤ２２ａの回転軸３４の同心円上に設置されている。第一アイドラギヤ２４ａのさらに駆動ギヤ２０とは反対側には、これら第一アイドラギヤ２４ａと噛み合う第一オープンビットランナ部２６ａが配置されている。

第一オープンビットランナ部２６ａは、円盤状を呈しており、外周側に開口するように切り欠かれた係合部２８ａ、および外周面に形成され各第一アイドラギヤ２４ａと噛み合うギヤ部３０ａを有する。本実施形態の係合部２８ａは、ねじの呼びがＷ１７となっているナットＮの二つの側面Ｎ１を挟むようにしてナットＮと係合する。係合部２８ａがナットＮと係合した状態で、第一オープンビットランナ部２６ａが回転すると、ナットＮは第一オープンビットランナ部２６ａとともに回転する。

一方、各第二アイドラギヤ２４ｂは、互いの外径および歯数が同じであり、第二中間ギヤ２２ｂを挟んで駆動ギヤ２０とは反対側に、互いに離れた状態で、第二中間ギヤ２２ｂと噛み合うように設置されている。各第二アイドラギヤ２４ｂの回転軸３４は、第二中間ギヤ２２ｂの回転軸３４の同心円上に設置されている。第一アイドラギヤ２４ａのさらに駆動ギヤ２０とは反対側には、これら第一アイドラギヤ２４ａと噛み合う第一オープンビットランナ部２６ａが配置されている。

第二オープンビットランナ部２６ｂは、円盤状を呈しており、外周側に開口するように切り欠かれた係合部２８ｂ、および外周面に形成され各第一アイドラギヤ２４ｂと噛み合うギヤ部３０ｂを有する。本実施形態の係合部２８ｂは、ねじの呼びがＷ１９となっているナットＮの二つの側面Ｎ１を挟むようにしてナットＮと係合する。係合部２８ｂがナットＮと係合した状態で、第一オープンビットランナ部２６ｂが回転すると、ナットＮは第一オープンビットランナ部２６ｂとともに回転する。

ギヤケース１８の水平方向の両端部は、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの係合部２８ａ，ｂが外部に露出するように中央部に向って凹むような凹状部１８ａが設けられている。これにより、係合部２８ａ，ｂにナットＮを係合させることが可能となる。なお、ギヤケース１８は、回転軸３４を中心に回転可能となっており、締め付けるナットＮのサイズに応じて第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの使い分けが可能となる。

このように構成されたナットランナ部１６によれば、サーボモータ３２の回転軸３４が回転駆動し、駆動ギヤ２０が矢印ａ方向に回転すると、その回転力が第一中間ギヤ２２ａに伝わり、第一中間ギヤ２２ａは図４に示すように矢印ｂ方向に回転する。そして、第一中間ギヤ２２ａに伝達された回転力は各第一アイドラギヤ２４ａに伝わり、各第一アイドラギヤ２４ａは図４に示すように矢印ｃ方向に回転する。各第一アイドラギヤ２４ａの回転方向は、同じ方向となる。各第一アイドラギヤ２４ａに伝達された回転力は第一オープンビットランナ部２６ａに伝わり、第一オープンビットランナ部２６ａは図４に示すように矢印d方向（ナットＮを締め付ける方向）に回転する。

このとき、第二中間ギヤ２２bも駆動ギヤ２０と噛み合っているため駆動ギヤ２０が回転するとその回転力は第二中間ギヤ２２ｂ、第二アイドラギヤ２４ｂおよび第二オープンビットランナ部２６ｂの順で伝達される。

第一オープンビットランナ部２６ａは、当該ランナ部２６ａの外周面の一部が開口し、ギヤ部３０ａが存在していない箇所を有している。当該ランナ部２６ａが回転すると、一方の第一アイドラギヤ２４ａと噛み合わなくなる。しかし、各第一アイドラギヤ２４ａは、一方の第一アイドラギヤ２４ａがランナ部２６ａと噛み合わなくなったときに、他方の第一アイドラギヤ２４ａが必ず噛み合うように設置されているので、第一中間ギヤ２２ａからの回転力は途絶えることがない。

また、第二オープンビットランナ部２６ｂも、第二オープンビットランナ部２６ｂの外周面の一部が開口し、ギヤ部３０ｂが存在していない箇所を有している。当該ランナ部２６ｂが回転すると、一方の第二アイドラギヤ２４ｂと噛み合わなくなる。しかし、各第二アイドラギヤ２４ｂも、一方の第二アイドラギヤ２４ｂがランナ部２６ｂと噛み合わなくなったときに、他方の第二アイドラギヤ２４ｂが必ず噛み合うように設置されているため、第二中間ギヤ２２ｂからの回転力は途絶えることがない。

このように第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂは駆動ギヤ２０の回転時には常に回転していることとなるので、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの回転数は、駆動ギヤ２０と第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂとの間のギヤ比によって決定される。すなわち、駆動ギヤ２０に連結された回転軸３４の回転数を検出することができれば、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの回転数を推定することができる。また、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂは、ナットＮとともに回転するように構成されているため、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの回転数を検出することができれば、ナットＮの回転位置も検出することが可能となる。すなわち、回転軸３４の回転位置を検出することにより、ナットＮの回転位置が検出可能となるのである。

図２および図３に示すように、サーボモータ３２は、第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂを回転させるための回転力を発生する電動機であって、ナットランナ部１６の鉛直方向上方に設置されている。本実施形態では、サーボモータ３２としてＤＣモータを使用している。サーボモータ３２は、後述する仮締め装置制御部４６から回転駆動信号を受けることにより、回転軸３４を正回転駆動、または逆回転駆動させる。

ロータリエンコーダ３６は、サーボモータ３２の回転軸３４の回転位置に応じた回転位置信号を発生する。ロータリエンコーダ３６は、仮締め装置制御部４６と電気的に接続されており、発生した回転位置信号は当該制御部４６に送られる。

トルクトランスデューサ３８は、サーボモータ３２がナットランナ部１６を駆動してナットＮをワークＷに仮締めする際に、回転軸３４に作用するトルクを検出する検出器であり、検出したトルク信号を後述する仮締め装置制御部４６に送る。

ナット押え部４０は、ナットランナ部１６をナットＮに係合させる際、第一または第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの回転とともにナットＮが回転しないようにナットＮの軸方向端面に荷重をかえる機構である。このナット押え部４０はナットランナ部１６の鉛直方向上方に設置されており、当該押え部４０の先端は、ギヤケース１８の凹状部１８ａ、および第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂの係合部２８ａ，ｂを貫通できるようになっている。

仮締め装置制御部４６は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、昇降装置４４、サーボモータ３２、ナット押え部４０、ロータリエンコーダ３６、およびトルクトランスデューサ３８と電気的に接続されている。仮締め装置制御部４６は、ロータリエンコーダ３６からの回転位置信号、トルクトランスデューサ３８からのトルク信号に基づき、昇降装置４４、およびサーボモータ３２に駆動信号を出力する。また、仮締め装置制御部４６は、後述する本締め装置５０のロボット制御部７０とも電気的に接続されている。また、仮締め装置制御部４６は、ロータリエンコーダ３６からの回転軸３４の回転位置に基づき、仮締めされた状態のナットＮの回転位置を算出し、そのナットＮの回転位置情報をロボット制御部７０に送る。

また、仮締め装置制御部４６は、トルクトランスデューサ３８からのトルク信号に基づき、ナットＮの締め付けトルクを算出する。サーボモータ３２の回転軸３４は、駆動ギヤ２０、複数のギヤ２２ａ，ｂ、２４ａ，ｂを介して第一、第二オープンビットランナ部２６ａ，ｂと機械的に連結しており、当該ランナ部２６ａ，ｂがナットＮを締め付ける際のナットＮの締め付けトルクは複数のギヤ２２ａ，ｂ、２４ａ，ｂおよび駆動ギヤ２０を介して伝達されるので、回転軸３４に作用するトルクからナットＮの締め付けトルクを算出することが可能となる。

（本締め装置）
図５は、本締め装置５０の概略を示す概略構成図である。この図５は、本締め装置５０を鉛直方向上方から見たものである。本締め装置５０は、仮締め装置１２によって仮締めされたナットＮを設定締め付けトルクでワークＷに締め付ける装置である。

本締め装置５０では、実質的には周知の構成のものであるオープンエンドレンチ５２（以下、単にレンチという）をロボット６４に操作させ、ナットＮを回転させることによりナットＮをワークＷに締め付けている。本締め装置５０は、ロボット６４、ひずみゲージ６２、およびロボット制御部７０などから構成されている。

ロボット６４は、ハンド部６６および操作部６８などから構成されている。ハンド部６６は、レンチ５２の柄部５４を把持する部位であり、操作部６８に取り付けられている。ここで、レンチ５２は、柄部５４、ジョー部５８およびレバー部５６などから構成されている。ジョー部５８は、ロボット６４のレンチ５２の操作による締め付け力をナットＮに付与する部位である。ジョー部５８は、先端が開口しており、締め付け対象となるナットＮの二つの側面Ｎ１を挟んで係合する係合部６０を有する。係合部６０の幅は、締め付け対象となるナットＮの二つの側面Ｎ１の幅に対応したものである。締め付け対象となるナットＮが複数種類ある場合、ジョー部５８として係合部６０の幅が調節可能なものとしても良い。レバー部５６は、柄部５４とジョー部５８との間に設けられ、ハンド部６６の操作力をジョー部５８に伝達する部位である。

レンチ５２のレバー部５６と柄部５４との間には、ジョー部５８によるナットＮの締め付け時に発生する力（締め付けトルク）に応じた信号を発生するひずみゲージ６２が設けられている。

操作部６８は、図５に示すように、水平方向に二軸（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）、鉛直方向に１軸（Ｚ軸方向）にハンド部６６を移動させ、ハンド部６６に把持されているレンチ５２を操作する。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、図５に示すように互いに直交した方向であり、Ｚ軸方向は、Ｘ軸、およびＹ軸方向の何れにも直交する方向となっている。このハンド部６６の移動により、ジョー部５８の係合部６０をナットＮの側面から挿入させ、係合部６０をナットＮの側面Ｎ１に係合させる係合動作、および係合部６０にナットＮを係合させたまま、ナットＮを中心にレンチ５２を揺動させることによりナットＮを締め付け方向に回転させる揺動動作からなる締め付け動作が行われる。

ロボット制御部７０は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、ロボット６４、ひずみゲージ６２、および仮締め装置制御部４６と電気的に接続されている。ロボット制御部７０は、仮締め装置制御部４６からの仮締め状態のナットＮの回転位置情報に基づき、ロボット６４がレンチ５２の係合部６０をナットＮに係合させるような駆動信号をロボット６４に出力するとともに、ひずみゲージ６２からの信号に基づき、ロボット６４がレンチ５２を揺動させるような駆動信号をロボット６４に出力する。

以上、仮締め装置１２および本締め装置５０の各構成要素について説明した。次に、仮締め装置１２によるナットＮの仮締め動作、および本締め装置５０によるにナットＮの本締め動作について図３〜図６を用いて説明する。図６は、ナット締め作業の工程を示す作業フローである。ここでは、ナットＮのサイズをＷ１７とし、本締め時の締め付けトルクを２７．０Ｎｍとする場合で説明する。なお、ナットＮのサイズがＷ１９の場合の本締め時の締め付けトルクは４４．１Ｎｍとなっている。

（仮締め工程）
図３に示すように、仮締め装置１２によってナットＮをワークＷに仮締めする際、まず最初に仮締めユニット１４の鉛直方向下方にワークＷを設置するために、仮締め装置１２または載置台４８ａを移動させる。なお、図３に示す実線は、仮締めユニット１４のナットランナ部１６をナットＮに係合させる前の状態を示している。図３の二点鎖線で示すナットランナ部１６は、ナットランナ部１６の第一オープンビットランナ部２６ａがナットＮに係合した状態を示している。

仮締めユニット１４の鉛直方向下方にナットＮが設置された後、仮締め装置制御部４６は、第一オープンビットランナ部２６ａの係合部２８ａをナットＮの二つの側面Ｎ１と軸方向から係合させるべく、昇降装置４４に対して駆動信号を送る。その駆動信号を受けた昇降装置４４は、当該ランナ部２６ａをナットＮの鉛直方向上方に移動させる。これにより、係合部２８ａの軸方向端面がナットＮの軸方向端面に当接する（ステップＳ１０を参照）。係合部２８ａがナットＮに当接することにより、ナットランナ部１６はナットＮから鉛直方向上方に向う反力を受け、移動装置４２および仮締めユニット１４は、鉛直方向上方に移動する。移動装置４２は上述したように昇降装置４４上を鉛直方向に自由にスライドするように構成されているため、係合部２８ａがナットＮに当接し、ナットＮからの反力を受けている状態では、係合部２８ａはナットＮの軸方向端面に押し付けられることとなる。

続いて、仮締め装置制御部４６は、ナットＮの回転を抑制するために、ナット押え部４０に対して駆動信号を送る。その駆動信号を受けたナット押え部４０は、ナットＮに向って下降し、先端をナットＮの軸方向端面に押し付ける（ステップＳ２０を参照）。

さらに、仮締め装置制御部４６は、この状態で、サーボモータ３２の回転軸３４の回転位置をリセットする（ステップＳ３０を参照）。その後、仮締め装置制御部４６は、第一オープンビットランナ部２６ａを締め付け方向に回転させるべく、サーボモータ３２に対して回転駆動信号を送る。その回転駆動信号を受けたサーボモータ３２は回転軸３４を回転させて、第一オープンビットランナ部２６ａを回転させる。サーボモータ３２の回転軸３４がいくらか回転すると、係合部２８ａがナットＮの二つの側面Ｎ１を挟持可能な位置まで回転する。係合部２８ａは移動装置４２によりナットＮの軸方向端面に押し付けられているため、係合可能な位置まで係合部２８ａが回転すると、係合部２８ａは自動的にナットＮの軸方向に移動し、ナットＮの二つの側面Ｎ１と係合する。本実施形態では、ナットＮとして六角ナットを使用しているため、係合部２８ａを最大で６０°回転させれば、係合部２８ａはナットＮを係合可能な位置まで回転させることができる。

ここで、第一オープンビットランナ部２６ａが回転すると、当該ランナ部２６ａとナットＮの軸方向端面との間の摩擦によりナットＮが当該ランナ部２６ａとともに回転する可能性があるが、ナット押え部４０によりナットＮの回転が抑制される。

係合部２８ａがナットＮの二つの側面Ｎ１と係合可能な位置まで回転すると、ナットランナ部１６は図３に示す二点差線の位置まで下降し、係合部２８ａがナットＮと係合する（ステップＳ４０を参照）。ここで、ナットランナ部１６は二点鎖線の位置まで下降すると、移動装置４２に設けられているストッパによって鉛直方向下方への移動が停止する。これにより、係合部２８ａにナットＮが係合した状態が維持されるのである。

係合部２８ａにナットＮが係合された後、仮締め装置制御部４６は、ナットＮを仮締めるべく、更にサーボモータ３２に回転軸３４を締め付け方向に回転させるような回転駆動信号を送る。これにより、サーボモータ３２は回転軸３４を更に回転させる。その結果、ナットＮがワークＷに締め付けられる。仮締め装置制御部４６は、トルクトランスデューサ３８からのトルク信号が予め定められた仮締め時の締め付けトルクに対応する値となるまで、サーボモータ３２に回転軸３４を回転させる。本実施形態では、前述の仮締め時の締め付けトルクは２Ｎｍとなっている。これにより、ナットＮのワークＷへの仮締めが完了する（ステップＳ５０を参照）。

ここでは、第一オープンビットランナ部２６ａによる仮締め作業を説明した。第二オープンビットランナ部２６ｂによってサイズの異なるナットＮを仮締めする場合では、第二オープンビットランナ部２６ｂによる仮締め作業が行えるようにナットランナ部１６を回転させて上述した手順で仮締め作業を行えば良い。また、以下の説明において、仮締め工程で仮締めされたナットＮを仮締めナットＮと称する。

（ナット回転位置検出工程）
そして、仮締め装置制御部４６は、仮締めナットＮの回転位置をロータリエンコーダ３６からの回転位置信号に基づき検出する（ステップＳ６０を参照）。さらに、仮締め装置制御部４６はその情報を後述する本締め装置５０のロボット制御部７０に送る。

ナットＮの回転位置情報をロボット制御部７０に送った後、仮締め装置制御部４６は、サーボモータ３２に仮締めナットＮが回転しない程度に回転軸３４を微小角度逆方向に回転させ、その後、昇降装置４４に仮締めユニット１４を鉛直方向上方に移動させる（ステップＳ７０を参照）。これにより、第一オープンビットランナ部２６ａの係合部２８ａが仮締めナットＮから外れる。

（ナット側面位置算出工程）
まず、ロボット制御部７０は、仮締め装置制御部４６から仮締めナットＮの回転位置情報を受け取ると、仮締めナットＮの二つの側面Ｎ１の位置を算出する（ステップＳ８０を参照）。二つの側面Ｎ１の位置は、仮締めナットＮの回転位置情報と、仮締めナットＮ固有の形状に基づいて算出され得る。二つの側面Ｎ１の位置は、ロボット６４の基準となる位置に対するものとなっている。

（本締め工程）
ナット側面位置の算出が行われた後、得られたナット側面の位置に基づいて、ロボット制御部７０は、ロボット６４にレンチ５２におけるジョー部５８の係合部６０を仮締めナットＮの二つの側面Ｎ１を挟むように係合させる（ステップＳ９０を参照）。このロボット６４の動作が係合動作である。具体的には、ロボット６４の操作部６８が、ジョー部５８の係合部６０を仮締めナットＮの側面から挿入させるように、またはジョー部５８の係合部６０を仮締めナットＮの鉛直方向上方から挿入させるようにハンド部６６をＸ軸方向、Ｙ軸方向、またはＺ軸方向に移動させる。

操作部６８の係合動作によりジョー部５８の係合部６０が仮締めナットＮに係合すると、ロボット制御部７０は、操作部６８に、仮締めナットＮが回転してワークＷに締め付けられるようレンチ５２を揺動させる。この際、ロボット制御部７０は、ひずみゲージ６２からの信号に基づき仮締めナットＮの締め付けトルクを監視しながら、操作部６８の揺動動作を制御する。仮締めナットＮの締め付けトルクが設定締め付けトルクとなるまで、操作部６８はレンチ５２を操作する（ステップＳ１００を参照）。

操作部６８の可動範囲内で締め付けトルクが設定締め付けトルクとならなければ、操作部６８は一旦、ジョー部５８を仮締めナットＮから外すようにハンド部６６を操作し、その後、仮締めナットＮの別の二つの側面Ｎ１にジョー部５８の係合部６０を係合させ、再びレンチ５２を揺動動作させるようにハンド部６６を操作する。この動作を繰り返すことにより、仮締めナットＮは設定締め付けトルクでワークＷに締め付けられるのである。

仮締めナットＮが設定締め付けトルクでワークＷに締め付けられた後、ロボット制御部７０は、操作部６８にオープンエンドレンチ５２を仮締めナットＮから離脱させるように操作部６８を制御する（ステップＳ１１０を参照）。

以上説明した四つの工程を経るナットＮの締め付け作業によれば、ナットＮをあらかじめ定められた締め付けトルクでワークＷに締め付けることができ、かつその締め付け作業の効率を向上させることができる。以下、このことを詳細に説明する。

本実施形態では、仮締め装置１２によって行われる仮締め工程の後に、ナット回転位置検出工程において仮締めナットＮの回転位置をロータリエンコーダ３６から回転位置信号に基づき検出している。これにより、ナットＮのワークＷへの仮締めと、その時のナットＮの回転位置情報が得られる。そして、本実施形態では、この得られた回転位置情報を本締め装置５０のロボット制御部７０に送っている。

それを受けたロボット制御部７０は、ナット側面位置算出工程において、仮締めナットＮの回転位置情報に基づき現在の仮締めナットＮの二つの側面Ｎ１の位置を算出する。これにより、ロボット制御部７０は、仮締めナットＮの二つの側面Ｎ１の位置を確実に把握することができる。そして、ロボット制御部７０は、本締め工程において、算出された二つの側面Ｎ１の位置情報に基づいて、二つの側面Ｎ１がオープンエンドレンチ５２の係合部６０に挟まれるようにして係合されるようにロボット６４の係合動作を制御している。このようにして、ロボット制御部７０はロボット６４の係合動作を制御しているため、仮締めナットＮの二つの側面Ｎ１の位置情報を用いずにオープンエンドレンチ５２の係合部６０を仮締めナットＮに係合させる場合に比べ、極短時間で係合部６０を仮締めナットＮに係合させることができる。

ここで、本実施形態では、仮締め装置１２のオープンビットランナ部２６ａ，ｂとサーボモータ３２との間には、駆動ギヤ２０および複数のギヤ２２ａ，ｂ、２４ａ，ｂから構成される伝達機構が設けられている。このため、サーボモータ３２の回転軸３４の回転力は、これら駆動ギヤ２０、およびギヤ２２ａ，ｂ、２４ａ，ｂを伝わってオープンビットランナ部２６ａ，ｂに伝達されることとなる。つまり、オープンビットランナ部２６ａ，ｂが回転した仮締めナットＮの回転位置は、回転軸３４の回転位置に対応した位置関係となる。

本実施形態では、回転軸３４の回転位置信号を発生するロータリエンコーダ３６を備えている。そして、仮締め装置制御部４６では、このロータリエンコーダ３６からの回転位置信号に基づき、仮締めナットＮの回転位置を算出している。このようにして、仮締めナットＮの回転位置を検出する本実施形態によれば、仮締めナットＮに回転位置に関する信号を発する機器を仮締めするたびに取り付けずとも、仮締めナットＮの回転位置を把握することができる。仮締めナットＮの回転位置を検出するための上記機器を取り付ける時間が必要なくなるため、ナットＮの締め付け時間を短縮することが可能となり、ナットＮの締め付け作業の効率が向上する。

オープンビットランナ部２６ａ，ｂの係合部２８ａ，ｂは、ナットＮの二つの側面Ｎ１を挟むことによりナットＮと係合するようになっているため、オープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとの回転位置関係が、係合部２８ａ，ｂが二つの側面Ｎ１と係合する回転位置関係となると、ナットＮが係合部２８ａ，ｂの内側に挿入され、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とが係合することとなる。また、このような状態では、ナットＮの軸方向からナットＮに向ってオープンビットランナ部２６ａ，ｂを移動させることにより、係合部２８ａ，ｂの内側にナットＮが挿入させて、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とを係合させることが可能となる。

一方、オープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとが、上記回転位置関係となっていない場合では、ナットＮは係合部２８ａ，ｂの内側に挿入されず、係合部２８ａ，ｂはナットＮの二つの側面Ｎ１と係合しない。また、このような状態では、ナットＮの軸方向からナットＮに向ってオープンビットランナ部２６ａ，ｂを移動させることにより、係合部２８ａ，ｂの内側にナットＮを挿入させて、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とを係合させようとしても、ナットＮの軸方向端面によってオープンビットランナ部２６ａ，ｂの移動が阻まれ、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とを係合させることができない。

上述したように、オープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとの回転位置関係によっては、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とが係合しない場合があるので、単にナットＮの軸方向からナットＮに向ってオープンビットランナ部２６ａ，ｂを移動させるだけでは、両要素２６ａ，ｂ、Ｎを係合させることができない場合が発生する。そこで、本実施形態では、仮締め装置制御部４６がサーボモータ３２を制御して、係合部２８ａ，ｂがナットＮの二つの側面Ｎ１と係合する位置まで、オープンビットランナ部２６ａ，ｂを回転させている。

このようにオープンビットランナ部２６ａ，ｂを回転させることによれば、オープンビットランナ部２６ａ，ｂをナットＮに向って移動させたときに、両要素２６ａ，ｂ、Ｎが係合可能な回転位置関係となっていなくとも、両要素２６ａ，ｂ、Ｎを係合可能な回転位置関係とすることができる。また、本実施形態では、移動装置４２がオープンビットランナ部２６ａ，ｂをナットＮの軸方向端面に押し付けているため、両要素２６ａ，ｂ、Ｎが係合可能な回転位置関係となると、オープンビットランナ部２６ａ，ｂは自動的に軸方向に移動する。これにより、係合部２８ａ，ｂの内側にナットＮが挿入され、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１との係合が成立することとなる。

本実施形態のようにナットＮが六角ナットである場合、オープンビットランナ部２６ａ，ｂを最大６０°だけ回転させるだけで、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１との係合が可能な回転位置関係とすることができる。

以上のことから、移動装置４２がオープンビットランナ部２６ａ，ｂをナットＮの軸方向端面に押し付けた状態で、仮締め装置制御部４６がナットＮの二つの側面Ｎ１と係合する位置まで、オープンビットランナ部２６ａ，ｂを回転させるといった構成によれば、いち早く、かつ自動的にオープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとを係合させることができる。このようにいち早く、かつ自動的にオープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとの係合が行われることによれば、ナットＮの締め付け時間を短縮することが可能となり、ナットＮの締め付け作業の効率が向上する。

係合部２８ａ，ｂがナットＮの軸方向端面に押し付けられた状態でオープンビットランナ部２６ａ，ｂが回転すると、ナットＮの軸方向端面とオープンビットランナ部２６ａ，ｂとの間に発生する摩擦力により、ナットＮがオープンビットランナ部２６ａ，ｂとともに回転する場合がある。これでは、オープンビットランナ部２６ａ，ｂとナットＮとの係合が成立する回転位置関係に到るまでの時間が長くなり、係合部２８ａ，ｂがナットＮの二つの側面Ｎ１に係合するまでに多くの時間を費やしてしまう。

そこで、本実施形態では、係合部２８ａ，ｂをナットＮの二つの側面Ｎ１に係合させる際、ナット押え部４０によりナットＮに軸方向の荷重をかけて、ナットＮの回転を抑制している。ナットＮに軸方向の荷重をかけることによれば、ナットＮのねじ山が、ワークＷに固定され、ナットＮのねじ山と噛合うワークＷ側のねじ山に押し付けられることとなり、ねじ山間にナットＮのワークＷに対する回転を抑制する方向の摩擦力が発生する。ねじ山間に発生する摩擦力によりナットＮのワークＷに対する回転が抑制されるのである。このように、ナットＮのワークＷに対する回転が抑制されるため、オープンビットランナ部２６ａ，ｂがナットＮの軸方向端面に押し付けられた状態で回転しても、オープンビットランナ部２６ａ，ｂの回転によるナットＮの連れまわりを抑制することができ、いち早く、係合部２８ａ，ｂにナットＮの二つの側面Ｎ１を係合させることができる。このように、本実施形態によれば、いち早く、係合部２８ａ，ｂとナットＮの二つの側面Ｎ１とを係合させることができるので、ナットＮの締め付け時間を短縮することが可能となり、ナットＮの締め付け作業の効率が向上する。

なお、本実施形態において、オープンビットランナ部２６ａ，ｂは特許請求の範囲に記載の「締付部材」に相当し、サーボモータ３２は特許請求の範囲に記載の「回転駆動部」に相当し、仮締め装置制御部４６は特許請求の範囲に記載の「回転駆動制御部」に相当し、ロータリエンコーダ３６が特許請求の範囲に記載の「回転軸検出部」に相当する。さらに、ロータリエンコーダ３６およびステップＳ６０を実行する仮締め装置制御部４６が特許請求の範囲に記載の「回転位置検出器」に相当する。また、ナットＮの二つの側面Ｎ１は特許請求の範囲の「ナットの二つの外周側面」に相当する。そして、移動装置４２が特許請求の範囲に記載の「軸方向駆動部」に相当し、ナット押え部４０が特許請求の範囲に記載の「回転抑制部」に相当する。また、駆動ギヤ２０および複数のギヤ２２ａ，ｂ、２４ａ，ｂが特許請求の範囲に記載の「伝達機構」に相当し、これらのギヤのギヤ比が特許請求の範囲に記載の「回転速度比」に相当する。

（その他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明した。本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

例えば、ナットランナ部１６を駆動するサーボモータ３２は、ＡＣモータであってもよいし、ステッピングモータであってもよい。

サーボモータ３２として、当該モータ３２の発生トルクが目標とする仮締めトルクとなるようなモータを仮締め装置１２に採用してもよい。そうすれば、トルクトランスデューサ３８からのトルク信号を用いずともロータリエンコーダ３６からの回転位置信号だけで、ナットＮの仮締めが行われたか否かを判断することができる。ロータリエンコーダ３６からの回転位置信号に基づき、ナットＮの回転が停止したことを検出して、ナットＮがワークＷに着座したことを検出することができる。サーボモータ３２の発生トルクを仮締めトルクとなるような値に設定しているので、ワークＷにナットＮが着座したときには、ナットＮはモータ３２の発生トルクに応じたトルクで締め付けられていることとなる。このようなモータをサーボモータ３２として採用することによれば仮締め装置１２にトルクトランスデューサ３８は必要なくなるため、仮締め装置１２の簡素化に貢献できる。

上記実施形態では、仮締め装置１２を制御する仮締め装置制御部４６および本締め装置５０を制御するロボット制御部７０は、別々のマイクロコンピュータから構成されているが、仮締め装置制御部４６とロボット制御部７０とを一つにまとめ、一つのマイクロコンピュータ（制御装置）から構成するようにしてもよい。そのようにすれば、ナット締め装置１０の構成を簡素化することができる。

１０ナット締め装置、１２仮締め装置、１４仮締めユニット、１６ナットランナ部、１８ギヤケース、２０駆動ギヤ、２２ａ第一中間ギヤ、２２ｂ第二中間ギヤ、２４ａ第一アイドラギヤ、２４ｂ第二アイドラギヤ、２６ａ第一オープンビットランナ部（締付部材）、２６ｂ第二オープンビットランナ部（締付部材）、２８ａ係合部、２８ｂ係合部、３２サーボモータ（回転駆動部）、３４回転軸、３６ロータリエンコーダ（回転位置検出器）、３８トルクトランスデューサ、４０ナット押え部（回転抑制部）、４２移動装置（軸方向駆動部）、４４昇降装置、４６仮締め装置制御部（回転駆動制御部）、４８ベース、５０本締め装置、５２オープンエンドレンチ、５４柄部、５６レバー部、５８ジョー部、６０係合部、６２ひずみゲージ、６４ロボット、７０ロボット制御部

Claims

軸状部材が挿通されたナットを、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けるナット締め装置において、
前記ナットの外周に位置する二つの外周側面と係合した状態で締め付け方向に回転する締付部材と、
前記締付部材を回転させる回転力を発生する回転駆動部と、
前記締付部材が前記ナットの前記二つの外周側面に係合した状態で前記回転駆動部を制御することにより、前記締付部材を前記締め付け方向に回転させて、前記ナットを前記ワークに仮締めする回転駆動制御部と、
仮締めされた状態の前記ナットである仮締めナットの回転位置を検出する回転位置検出器と、
前記仮締めナットの外周に位置する二つの外周側面と係合可能なオープンエンドレンチが装着され、装着された前記オープンエンドレンチを前記仮締めナットの前記二つの外周側面に係合させ、その状態を維持させたまま前記仮締めナットを前記締め付け方向に回転させて前記ワークに前記仮締めナットを締め付ける締め付け動作を行うロボットと、
前記仮締めナットの締め付けトルクが前記設定締め付けトルクとなるように、前記ロボットを制御することにより、前記仮締めナットを前記ワークに本締めするロボット制御部と、を備え、
前記ロボット制御部は、前記回転位置検出器によって検出された前記仮締めナットの回転位置に基づいて、前記仮締めナットの前記二つの外周側面の位置を算出し、その算出された前記仮締めナットの前記二つの外周側面の位置情報に基づいて、前記ロボットを制御することにより、前記オープンエンドレンチを前記仮締めナットの前記二つの外周側面に係合させることを特徴とするナット締め装置。
前記締付部材と前記回転駆動部との間には、前記回転駆動部の回転軸の回転を予め定められた設定回転速度比で前記締付部材に伝達する伝達機構が設けられ、
前記回転位置検出器は、前記回転駆動部の前記回転軸の回転位置を検出する回転軸検出部を有しており、前記回転軸検出部により検出された前記回転軸の回転位置と、前記設定回転速度比とから、前記仮締めナットの回転位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のナット締め装置。
前記締付部材を前記ナットの軸方向端面に押し付ける軸方向駆動部を有しており、
前記締付部材は、前記ナットの前記二つの外周側面を挟むことにより前記ナットと係合する係合部を有しており、
前記軸方向駆動部が前記締付部材を前記ナットの軸方向端面に押し付けた状態で、前記回転駆動制御部は、前記回転駆動部を制御して、前記係合部が前記ナットの前記二つの外周側面と係合する位置まで、前記締付部材を回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のナット締め装置。
前記軸方向駆動部が前記締付部材を前記ナットの軸方向端面に押し付けた状態で、前記回転駆動制御部が前記回転駆動部を制御することにより前記係合部を前記ナットに係合させる際に、前記ナットに軸方向の荷重をかけることにより、前記ナットの回転を抑制する回転抑制部を有することを特徴とする請求項３に記載のナット締め装置。
前記回転駆動制御部および前記ロボット制御部は、一つの制御装置からなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のナット締め装置。
軸状部材が挿通されたナットを、予め定められた設定締め付けトルクでワークに締め付けるナット締め方法において、
前記ナットの外周に位置する二つの外周側面に係合した状態で締め付け方向に前記ナットを回転させる締付部材を用い、前記締付部材に前記ナットの前記二つの外周側面を係合させた状態で、前記締付部材を前記締め付け方向に回転することにより、前記ナットを前記ワークに仮締めする仮締め工程と、
前記仮締め工程で仮締めされた状態の前記ナットである仮締めナットの回転位置を検出する回転位置検出工程と、
前記仮締めナットの二つの外周側面と係合可能なオープンエンドレンチを把持し、把持した前記オープンエンドレンチを前記仮締めナットの前記二つの外周側面に係合させ、その状態を維持させたまま前記仮締めナットを前記締め付け方向に回転させる締め付け動作を行うロボットを用い、前記オープンエンドレンチに前記仮締めナットの前記二つの外周側面を係合させた状態で、前記ロボットを制御して、前記仮締めナットを前記締め付け方向に回転させることにより、前記仮締めナットを前記ワークに本締めする本締め工程とを含み、
前記本締め工程では、前記回転位置検出工程によって検出された前記仮締めナットの回転位置に基づいて、前記仮締めナットの前記二つの外周側面の位置を算出し、その算出された前記仮締めナットの前記二つの外周側面の位置情報に基づいて、前記ロボットを制御し、前記オープンエンドレンチを前記仮締めナットの前記二つの外周側面に係合させることを特徴とするナット締め方法。
前記仮締め工程では、前記ナットの前記二つの外周側面を挟むことにより前記ナットと係合する係合部を有している前記締付部材を前記ナットの軸方向端面に押し付けながら、前記係合部が前記ナットの前記二つの外周側面と係合する位置まで、前記締付部材を回転させることを特徴とする請求項６に記載のナット締め方法。
前記仮締め工程において、前記締付部材を前記ナットの軸方向端面に押し付けた状態で、前記締付部材を回転させる際、前記ナットに軸方向の荷重をかけることにより、前記ナットの回転を抑制することを特徴する請求項７に記載のナット締め方法。