JP6811633B2 - 締付装置 - Google Patents

Description

本発明は、締付装置に関する。

特許文献１には、ボルトやナットの締め付けに利用される締付装置が開示されている。

特開２００２−２３９８５２号公報

特許文献１に開示された締付装置は、締付対象物（ボルトやナット）に締付トルクを作用させるナットランナを複数有しており、締付対象物の締め付けを複数箇所で行えるようになっている。

このような締付装置のほかに、ひとつのナットランナを備える締付装置であって、スカラロボットによりナットランナの位置を変位させて、締付対象物の締め付けを順番に行う締付装置もある。

この締付装置では、スカラロボットの作業軸と、ナットランナの本体部とが、連結アームで連結されており、スカラロボット側のアクチュエータの駆動により、作業軸の位置を変位させことで、連結アームを介して作業軸に連結されたナットランナが、作業軸の変位に連動して変位するようになっている。
そのため、ナットランナの位置をスカラロボットにより順番に変位させることで、複数の締付対象物の締め付けが順番に実施されるようになっている。

ここで、締付対象物の締め付けは、ナットランナの出力軸に取り付けたツールを締付対象物に係合させたのち、出力軸の回転により生じた回転トルク（締付トルク）を、ツールを介して締付対象物に入力することで実施される。
そのため、ナットランナの本体部には、出力軸の回転方向とは反対方向に作用する反力（締付反力）が、締付対象物の締付時に発生する。

この反力は、ナットランナの位置を変位させる応力を発生させる。そのため、作業軸が連結アームを介してナットランナの本体部に接続されたスカラロボットでは、駆動用のアクチュエータで発生させた保持トルクなどで応力を相殺（吸収）することで、締め付け時に作業軸（ナットランナ）を変位させないようにしている。

しかし、反力が大きくなるほど、応力の相殺に必要な保持トルクも大きくなる。そのため、大きい保持トルクを発生させるために、スカラロボットが備える駆動用アクチュエータを大型化する必要があり、締付装置が大型化してしまう。

近年、締付装置の小型化の要求があり、スカラロボットの駆動用のアクチュエータを小型化することが求められている。しかし、駆動用のアクチュエータを小型化すると、発生する保持トルクが小さくなる。そうすると、応力の相殺時に駆動用アクチュエータに対する負荷が大きくなるので、駆動用アクチュエータの耐久性が低下してしまう。

そこで、締付装置を小型化できるようにすることが求められている。

本発明は、
締付対象物に係合させたツールを、締付対象物の回転軸回りに回転させて、前記締付対
象物に締付トルクを入力するナットランナと、
ナットランナから前記回転軸の径方向に延びる連結アームと、
前記連結アームに前記回転軸方向から係合させた軸部材を、前記回転軸の径方向と前記
回転軸方向に変位させるスカラロボットと、を有し、
前記軸部材を前記回転軸の径方向に変位させて前記ナットランナの位置決めを行うと共
に、前記軸部材を前記回転軸方向に変位させながら前記締付トルクの入力を行うように構
成された締付装置であって、
前記軸部材と前記連結アームとの係合状態を、前記軸部材と前記連結アームとを前記径
方向に相対変位不能に係合させた状態と、前記軸部材と前記連結アームとを前記径方向に
相対変位可能に係合させた状態との間で切り替える切替機構を有しており、
締付トルクの入力を行う際にスカラロボットから軸部に作用する回転軸方向の操作力で、軸部材と連結アームとの係合状態が、連結アームに対して相対変位不能に係合した状態から、相対変位可能に係合した状態に切り替えられる構成とした。

本発明によれば、締付トルクの入力を行う際に、軸部材と連結アームとを径方向に相対変位可能に係合させた状態にすることで、締付対象物の締め付け時に作用する反力が、軸部材を介してスカラロボット側に及ぶことを好適に防止できる。
これにより、締付対象物の締め付け時に作用する反力が、スカラロボット側に入力されないので、スカラロボットの駆動用のアクチュエータを、トルクが小さいより小型のものに変更することができる。よって、締付装置の小型化が可能になる。

実施の形態にかかる締付装置の構成を説明する図である。 実施の形態にかかる締付装置が備えるトレーサアームを説明する図である。 実施の形態にかかる締付装置が備えるスカラロボットを説明する図である。 スカラロボットの作業軸と、ナットランナから延びる連結アームとの係合状態を切り替える切替機構を説明する図である。 切替機構の動作を説明する図である。

本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態にかかる締付装置１を説明する図であり、（ａ）は、締付装置１を上方から見た状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ矢視方向から締付装置１を見た側面図であって、ナットランナ２の本体部２０から延びる連結アーム５と、スカラロボット４の作業軸４１との係合状態を切り替える切替機構６周りを説明する図である。
図２は、ナットランナ２を支持するトレーサアーム３を説明する斜視図であり、図３は、スカラロボット４を説明する斜視図である。

締付装置１は、ボルトやナット（締付対象物）の締め付けを自動で行うものであり、図１に示すように、締付対象物に締付トルクを作用させるナットランナ２と、ナットランナ２を支持するトレーサアーム３と、ナットランナ２の位置を変位させるスカラロボット４と、を有している。
これらトレーサアーム３とスカラロボット４は、ワークＷが載置される矩形形状のワークベース１０上に設置されている。

図１の（ｂ）に示すように、トレーサアーム３で支持されたナットランナ２は、ワークベース１０の上方で、軸線Ｘ１に沿う向きで配置されている。
ここで、軸線Ｘ１は、ワークベース１０の上面１０ａに対して直交すると共に、締付対象物（ボルトＢやナット）の回転軸に沿う軸線である。

ナットランナ２は、モータや遊星歯車機構などを収容する本体部２０を有しており、この本体部２０のワークベース１０側の端部から、出力軸２１が突出している。
出力軸２１には、締付対象物（ボルトやナット）の締付に用いられるツール２５の連結部２５１が、軸線Ｘ１方向から取り付けられている。

出力軸２１は、モータの出力回転で軸線Ｘ１回りに回転するようになっており、出力軸２１が軸線Ｘ１回りに回転すると、この出力軸２１に取り付けられたツール２５が、出力軸２１と一体に軸線Ｘ１回りに回転するようになっている。
そのため、ツール２５を締付対象物に係合させた状態で出力軸２１を回転させると、締付対象物に締付トルクが入力されて、締付対象物の締め付けが行われるようになっている。

ナットランナ２の本体部２０には、トレーサアーム３の連結部３７と、連結アーム５の連結部５１とが、外挿されて取り付けられている。

図２に示すように、トレーサアーム３は、ワークベース１０に固定された支柱３１と、支持アーム３２、３３とを有している。
ワークベース１０において支柱３１は、ワークベース１０の上面１０ａに対して直交する向きで設けられており、支柱３１の先端側には、一対のブラケット３１１、３１２を介して、円柱形状の支持軸３４が支持されている。

ブラケット３１１、３１２は、支柱３１に対して直交する方向に延出しており、これらブラケット３１１、３１２で支持された支持軸３４は、支柱３１に対して平行に配置されている。

支持軸３４では、支持アーム３２の一端部３２１が回転可能に支持されており、支持アーム３２の他端部３２２側は、支持軸３４を通る軸線Ｘ１１周りの周方向に変位可能となっている。

支持アーム３２の他端部３２２では、ワークベース１０側の下部に、支持アーム３３の取付ブラケット３５が回転可能に支持されており、支持アーム３２と支持アーム３３とは、ワークベース１０に直交する軸線Ｘ１２回りに相対回転可能に連結されている。

取付ブラケット３５は、一対の支持壁部３５１、３５１を有しており、これら一対の支持壁部３５１、３５１は、ワークベース１０の上面１０ａに直交する向きで、互いに平行に配置されている。
一対の支持壁部３５１、３５１の間では、板状の支持梁３３１の一端と、棒状の補助梁３３２の一端が、それぞれ回転可能に支持されている。

支持梁３３１の他端と、補助梁３３２の他端は、連結ブラケット３６の一対の側壁３６１、３６１の間で、それぞれ回転可能に支持されている。

そのため、支持梁３３１の他端に設けられた連結ブラケット３６は、軸線Ｘ１に直交する軸線Ｙ１周りの周方向（ワークベース１０を基準とした上下方向）に変位可能となっている。

連結ブラケット３６では、一対の側壁３６１、３６１が、ワークベース１０の上面１０ａに直交する向きで、互いに平行に配置されている。
一対の側壁３６１、３６１の間には、板状の連結部３７が設けられており、この連結部３７の幅方向の両側が、一対の側壁３６１、３６１で支持されている。

連結部３７は、一対の側壁３６１、３６１から外方まで延出して設けられている。連結部３７における一対の側壁３６１、３６１から突出した部位には、ナットランナ２の本体部２０が、回り止めされた状態で連結されている。

実施の形態では、補助梁３３２に連結されたダンパ３９により、連結ブラケット３６で支持された連結部３７が、ワークベース１０の上面１０ａに対して略平行となる向きで保持されるようになっている。
そのため、連結部３７においてナットランナ２の本体部２０を、板状の連結部３７に直交する向きで保持させることで、ナットランナ２が、本体部２０を軸線Ｘ１に沿わせた向きで常に配置されるようになっている。

ここで、締付装置１では、ナットランナ２による締付対象物（ボルトやナット）の締付時に、締付トルクの反力がナットランナ２の本体部２０に作用する。
この反力は、ナットランナ２の本体部２０を軸線Ｘ１に対して傾ける方向や、ナットランナ２を軸線Ｘ１方向に変位させる方向に作用する。

本体部２０を軸線Ｘ１に対して傾ける方向に作用する応力は、本体部２０を支持する連結部３７に作用する。
実施の形態では、連結部３７をナットランナ２の中心軸（軸線Ｘ１）に対して直交する方向に所定幅Ｗ１で形成して、連結部３７の剛性強度を高めている。そのため、締付トルクの反力が本体部２０を介して連結部３７に入力されても、連結部３７が変形して、本体部２０が軸線Ｘ１に対して傾くことがないようにされている。

さらに、連結部３７の強度を補強する補強板３８が、連結部３７のワークベース１０側の下面に取り付けられている。
そのため、連結部３７の剛性強度と、連結部３７と補強板３８の厚みを利用して、ナットランナ２が、締付トルクの反力の影響で軸線Ｘ１に対して大きく傾かないようになっている。

さらに、支持アーム３３の板状の支持梁３３１が、連結部３７と同様に、軸線Ｘ１の直交方向に所定幅を有しており、締付トルクの反力の影響で、支持アーム３３に捻れが生じないようにされている。
そのため、この支持梁３３１に捻れが生じて、ナットランナ２が軸線Ｘ１に対して大きく傾くことも生じないようにされている。

さらに、前記したように補助梁３３２には、ダンパ３９が設けられており、このダンパ３９は、支持梁３３１の軸線Ｙ１回りの回動を抑制する機能も発揮するようになっている。
そのため、締付トルクの反力により、ナットランナ２を軸線Ｘ１方向に変位させる応力が発生しても、ナットランナ２が締付トルクの反力により軸線Ｘ１方向に急激に変位しないようにされている。

このように、支持アーム３３にダンパ３９や幅広の連結部３７および補強板３８を採用することで、ナットランナ２を保持するトレーサアーム３側のみで、締付トルクの反力の影響を相殺できるようになっている。

図４は、スカラロボット４の作業軸４１と、ナットランナ２から延びる連結アーム５との係合状態を切り替える切替機構６を説明する図である。（ａ）は、切替機構６周りを断面で示した図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視方向から筒状部材８の筒状部８１を見た側面図である。
なお、図４の（ｃ）では、筒状部８１の内側に位置する部材を仮想線で示している。

図４の（ａ）に示すように、ナットランナ２の本体部２０では、トレーサアーム３の連結部３７および補強板３８との連結部に隣接する位置に、連結アーム５が取り付けられている。

連結アーム５は、板状の基部５０の長手方向の一端が、ナットランナ２との連結部５１となっており、この連結部５１には、ナットランナ２の本体部２０を挿通させる挿通孔５１０が設けられている。挿通孔５１０は、基部５０を厚み方向に貫通して設けられており、連結アーム５は、連結部５１を、ナットランナ２の本体部２０に外挿した状態で、本体部２０に取り付けられている。

連結部５１のワークベース１０側の下面には、リング状の保持板５２がボルトＢｘで固定されている。
挿通孔５１０の内周には、軸線Ｘ１方向から見てリング状を成すボールベアリングＢａが、連結部５１と保持板５２との間に把持された状態で設けられている。そのため、連結アーム５の連結部５１は、ナットランナ２の中心軸（軸線Ｘ１）回りの回転が許容された状態で、本体部２０に取り付けられている。

本体部２０には、リング状のストッパ５３が螺合しており、連結アーム５の連結部５１は、本体部２０に螺合したストッパ５３により軸線Ｘ１方向の位置決めがされている。

連結アーム５の基部５０は、ナットランナ２の中心軸（軸線Ｘ１）に直交する向きで設けられており、本体部２０の径方向に直線状に延出している。
基部５０の先端部には、スカラロボット４の作業軸４１と、連結アーム５との係合状態を切り替える切替機構６が設けられている。

切替機構６は、連結アーム５に固定された連結部材７と、連結部材７に固定された筒状部材８と、スカラロボット４の作業軸４１に取り付けられる軸部材９と、を有している。

連結部材７は、連結アーム５の基部５０に載置される載置部７１を有しており、載置部７１の中央には、連結アーム５との嵌合部７２と、筒状部材８との嵌合部７３が、設けられている。
嵌合部７２は、軸線Ｘ１に対して平行な軸線Ｘ２に沿って、ワークベース１０側の下方（図４の（ａ）における下側）に突出している。
嵌合部７３は、基部５０における嵌合部７２の反対側の部位から、軸線Ｘ２に沿ってワークベース１０から離れる方向（図４の（ａ）における上側）に突出している。

嵌合部７２と嵌合部７３は、それぞれ同じ外径Ｄ１で形成されており、載置部７１は、嵌合部７２と嵌合部７３とを軸線Ｘ２に沿わせた向きで設けられている。
載置部７１は、嵌合部７２を連結アーム５の係合孔５１２に軸線Ｘ２方向から嵌合させて設けられている。

係合孔５１２は、嵌合部７２の外径Ｄ１と整合する内径および形状で形成されており、係合孔５１２に嵌合部７２を嵌合させた連結部材７は、軸線Ｘ２の径方向への移動が規制された状態で、連結アーム５に取り付けられている。

載置部７１では、嵌合部７２、７３が設けられた領域の外径側に、ボルトＢｘの挿通孔７１０が設けられている。
挿通孔７１０は、載置部７１を軸線Ｘ２方向に貫通して設けられており、軸線Ｘ２方向から見て載置部７１では、挿通孔７１０が軸線Ｘ２周りの周方向に所定間隔で複数設けられている。

連結部材７の嵌合部７３には、スプリングＳｐが外挿される小径部７３１が設けられており、この小径部７３１に外挿されたスプリングＳｐは、嵌合部７３により軸線Ｘ２方向の位置決めがされている。

連結部材７の嵌合部７３には、筒状部材８が外挿して取り付けられており、この筒状部材８は、筒状部８１と、この筒状部８１の連結部材７側の端部に設けられたフランジ部８２と、を有している。
フランジ部８２は、軸線Ｘ２回りの周方向の全周に亘って設けられており、連結部材７の載置部７１と整合する外形で形成されている。

フランジ部８２では、前記したボルトＢｘの挿通孔７１０と整合する位置にボルト孔８２０が設けられている。
ボルト孔８２０には、連結アーム５の基部５０と、連結部材７の挿通孔７１０とを貫通したボルトＢｘが螺入しており、連結アーム５と連結部材７と筒状部材８とが、ボルトＢｘを介して一体に連結されている。

筒状部材８の内部には、軸線Ｘ２方向に貫通する貫通孔８３が設けられている（図４の（ｂ）参照）。
この貫通孔８３では、フランジ部８２が設けられた領域から筒状部８１の途中まで及ぶ範囲が、前記したスプリングＳｐの収容部８４となっており、この収容部８４は、前記した嵌合部７３の外径Ｄ１と整合する内径で形成されている。

貫通孔８３では、収容部８４に隣接する領域が、スカラロボット４の作業軸４１と連結アーム５との係合状態の切り替えに関与する係合部８５となっている。
係合部８５では、収容部８４の内径Ｄ１よりも小さい内径Ｄ２の嵌合部８６、８７が、軸線Ｘ２方向に間隔をあけて２つ設けられている。

これら嵌合部８６、８７の間の領域は、嵌合部８６、８７の内径Ｄ２よりも大きく、かつ前記した収容部８４の内径Ｄ１よりも小さい内径Ｄ３で形成された遊嵌部８８となっている。

筒状部材８の筒状部８１では、収容部８４が設けられた領域に、後記するガイド棒９６の軸線Ｘ２方向への変位をガイドするガイド溝８９が設けられている。
ガイド溝８９は、軸線Ｘ２周りの周方向に１８０度間隔で２つ設けられており、軸線Ｘ２の径方向から見てガイド溝８９は、軸線Ｘ２に沿って設けられている。

図４の（ｃ）に示すようにガイド溝８９は、ガイド棒９６の外径Ｄａと略整合する幅Ｗａの第１ガイド部８９１と、ガイド棒９６の外径Ｄａよりも大きい幅Ｗｂの第２ガイド部８９２とを有している。
軸線Ｘ２の径方向から見て第１ガイド部８９１と第２ガイド部８９２は、軸線Ｘ２上で直列に設けられており、第２ガイド部８９２から見て係合部８５側に、第１ガイド部８９１が位置している。

筒状部材８の貫通孔８３には、載置部７１側から挿入された軸部材９が位置しており、貫通孔８３において軸部材９は、軸線Ｘ２方向に移動可能に設けられている。
軸部材９は、前記した嵌合部８６、８７の内径Ｄ２よりも小さい外径Ｄ４（図４の（ａ）参照）の軸部９１を有しており、筒状部材８の貫通孔８３から突出した軸部９１の先端側が、スカラロボット４の作業軸４１との接続部となっている。

軸部９１の先端側の外周には、軸線Ｘ２回りの周方向の全周に亘って凹溝９１０が設けられており、軸部材９は、軸部９１における凹溝９１０が設けられた領域を、作業軸４１の円筒状の嵌合部４６に挿入して作業軸４１に連結されている。

嵌合部４６には、当該嵌合部４６を軸線Ｘ２の径方向に貫通して貫通孔４６１が設けられており、この貫通孔４６１には、軸部９１の凹溝９１０に係合する球状の係合子４７が収容されている。
嵌合部４６には、円筒状のツール４５が外挿されており、ツール４５の周壁部４５１と嵌合部４６との間には、スプリングＳｐが設置されている。
スプリングＳｐは、嵌合部４６の段部４６２と、周壁部４５１の内周から突出する突起４５２の間で軸線Ｘ方向に圧縮されている。

そのため、ツール４５には、スプリングＳｐの付勢力が作用しており、ツール４５は、周壁部４５１の内周から突出する突起４５２を、嵌合部４６の外周のスナップリング４８に当接させた位置で保持されている。

この状態において突起４５２は、嵌合部４６の外周に開口する貫通孔４６１を塞いており、貫通孔４６１に収容された係合子４７が、突起４５２に押されて貫通孔４６１の内周から突出している。

そのため、突出した係合子４７が、嵌合部４６内で軸部９１の凹溝９１０に係合しており、軸部材９の軸部９１は、係合子４７と凹溝９１０とにより嵌合部４６からの脱落が規制された状態で、作業軸４１の嵌合部４６に連結されている。
よって、嵌合部４６に連結された軸部材９は、スカラロボット４の作業軸４１の変位に連動して、軸線Ｘ２の径方向と軸方向に変位するようになっている。

なお、嵌合部４６においてツール４５は、軸線Ｘ２方向に変位可能に設けられている。
そのため、ツール４５を、筒状部材８から離す方向（図４の（ａ）における上方向）に変位させると、周壁部４５１の突起４５２を、係合子４７の径方向外側から外れた位置まで移動させることができるようになっている。

この状態において係合子４７は、凹溝９１０から離れる方向への変位が許容されている。そのため、作業軸４１から離す方向（図４の（ａ）における下方向）の操作力を軸部材９に作用させると、係合子４７と凹溝９１０との係合が解除されて、スカラロボット４の作業軸４１（嵌合部４６）から軸部材９を取り外すことができるようになっている。

図３に示すように、スカラロボット４の作業軸４１は、スカラロボット４が備える第２アーム４４で、軸線Ｘ２回りに回転可能、かつ軸線Ｘ２方向に進退移動可能に設けられている。
第２アーム４４は、作業軸４１とは反対側の端部が、第１アーム４３の一端に相対回転可能に連結されており、第１アーム４３の他端は、ワークベース１０に固定された基部４２で回転可能に支持されている。

スカラロボット４は、第１アーム４３と第２アーム４４とを、それぞれワークベース１０の上面１０ａに直交する軸線Ｘ２１、Ｘ２２回りに回転させることで、作業軸４１を、ワークベース１０の上方の任意の位置に配置できるようになっている。
そのため、作業軸４１に連結された軸部９１は、作業軸４１の変位に連動して、軸線Ｘ２の軸方向と径方向とに変位するようになっている。

図４の（ｂ）に示すように軸部材９では、軸部９１における貫通孔８３に挿入された領域の端部に、ストッパ部９２が設けられている。このストッパ部９２は、嵌合部８６、８７の内径Ｄ２よりも大きく、かつ収容部８４の内径Ｄ１よりも小さい外径Ｄ５で形成されている。

ストッパ部９２は、収容部８４の軸線Ｘ２方向の長さよりも短い長さＬ１を有しておりストッパ部９２は、作業軸４１の軸線Ｘ２方向の変位に連動して、収容部８４内を軸線Ｘ２方向に変位するようになっている。
ストッパ部９２では、軸線Ｘ２に直交する方向に貫通してガイド棒９６が設けられており、ストッパ部９２の外周から突出したガイド棒９６の一端と他端は、筒状部８１のガイド溝８９内に位置している。

ストッパ部９２の端部には、スプリングＳｐの他端が外挿される段部９３が設けられており、この段部９３には、軸線Ｘ２方向からスプリングＳｐが外嵌している。
そのため、筒状部材８の内部に配置された軸部材９には、スプリングＳｐからの付勢力が作用しており、軸部材９は、スプリングＳｐから作用する付勢力で、連結アーム５から離れる方向（図４の（ａ）における上方向）に付勢されている。
そして、軸部材９は、スカラロボット４の作業軸４１から軸線Ｘ２方向の操作力が入力されていない状態で、ストッパ部９２の端面９２１を軸線Ｘ２方向から嵌合部８７に当接させた基準位置（図４の（ａ）参照）に保持されるようになっている。

さらに、軸部材９では、軸部９１における貫通孔８３に挿入された領域に、大径部９４、９５が設けられている。
これら大径部９４、９５は、軸部材９が基準位置に配置されている状態で、前記した筒状部材８側の嵌合部８６、８７に対向する位置に設けられている。
ストッパ部９２から見て嵌合部８６、８７は、軸線Ｘ２方向における一方側（スカラロボット４）側に位置しており、これら大径部９４、９５は、軸線Ｘ２方向に間隔をあけて設けられている。

大径部９４、９５は、軸線Ｘ２周りの周方向の全周に亘って設けられており、軸部９１の外径Ｄ４よりも大きい外径であって、嵌合部８６、８７の内径Ｄ２と整合する外径で形成されている。

そのため、軸部材９が基準位置に配置されると、軸部材９側の大径部９４、９５が、筒状部材８側の嵌合部８６、８７に内嵌した位置に配置されるので、軸部材９と筒状部材８とが、軸線Ｘ２の径方向に相対変位不能に係合された状態になる（図４の（ａ）参照）。

よって、この状態においてスカラロボット４の作業軸４１が、軸線Ｘ２の径方向に変位すると、基準位置に配置された軸部材９が、作業軸４１の変位に追従して、軸線Ｘ２の径方向に変位する。
そうすると、軸部材９が係合した筒状部材８と、この筒状部材８が固定された連結アーム５とが軸線Ｘの径方向に変位して、連結アーム５を有するナットランナ２もまた、軸線Ｘの径方向に変位することになる。

実施の形態では、軸部材９は、軸線Ｘ２方向に変位可能に設けられており、締め付けトルクを発生させる際には、軸部材９は、作業軸４１から作用する操作力で、ワークベース１０に近づく方向（図４の（ａ）における下方向）に変位させられるようになっている。

この際に、作業軸４１により押された軸部材９は、ストッパ部９２が、連結部材７側の嵌合部７３に当接するまでの間は、筒状部材８に対して相対的に移動しながら、ワークベース１０側に移動する。
そして、ストッパ部９２が嵌合部７３に当接したのちは、筒状部材８と一体にワークベース１０側に移動する。
そうすると、筒状部材８が、連結アーム５を介してナットランナ２に取り付けられているので、作業軸４１のワークベース１０に近づく方向への変位に連動して、ナットランナ２がワークベース１０に近づく方向に変位するようになっている。

ここで、軸部材９が、ストッパ部９２を小径部７３１に当接させた位置（遊嵌位置）まで変位すると（図４の（ｂ）参照）と、軸部材９の大径部９４、９５の外径側には、遊嵌部８８と収容部８４とが位置しているので、軸部材９と筒状部材８とが、軸線Ｘ２の径方向に相対変位可能となる。

そのため、軸部材９が遊嵌位置に配置されている状態で、締付トルクの反力がナットランナ２に作用して、ナットランナ２を軸線Ｘ１に対して傾ける方向の応力が作用しても、この応力が、連結アーム５と軸部材９とを介して、スカラロボット４の作業軸４１側に伝達されないようになっている。

一方、締付トルクの入力が完了して、作業軸４１を、ワークベース１０から離す方向に変位させると、軸部材９は、作業軸４１の変位に追従して、ワークベース１０から離れる方向に変位する。

ここで、軸部材９では、大径部９４、９５におけるストッパ部９２とは反対側に傾斜面９４１、９５１が設けられており、これら傾斜面９４１、９５１は、ストッパ部９２から離れるにつれて外径が小さくなる向きで傾斜している。
そして、前記した嵌合部８６における傾斜面９４１に対向する領域には、ストッパ部９２から離れるにつれて内径が小さくなる向きの傾斜面８６１が設けられており、傾斜面８６１と、傾斜面９４１は、軸線Ｘ２に対する傾斜角が略同じ角度で設けられている。

そのため、軸部材９がワークベース１０から離れる方向に変位した際に、大径部９４、９５の嵌合部８６、８７への挿入が、これら傾斜面９４１、９５１、８６１により誘導される。よって、大径部９４、９５を嵌合部８６、８７に嵌合させた位置への軸部材９の移動がスムーズに行われるようになっている。

このように、切替機構６では、作業軸４１の変位に連動した軸部材９の軸線Ｘ２方向への変位により、軸部材９が連結された作業軸４１と、ナットランナ２が連結された連結アーム５との係合状態が切り替えられるようになっている。

以下、切替機構６の動作を説明する。
図５は、切替機構６の動作を説明する図である。図５の（ａ）は、軸部材９が基準位置に配置されている状態を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の場合におけるナットランナ２に取り付けられたツール２５とワークＷとの位置関係を示した図である。
図５の（ｃ）は、軸部材９が基準位置から遊嵌位置まで変位した状態を示した図であり、（ｄ）は、（ｃ）の場合におけるナットランナ２に取り付けられたツール２５とワークＷとの位置関係を示した図である。
図５の（ｅ）は、軸部材９で連結アーム５をワークベース１０側に変位させながら、締付トルクの入力を実施している状態を示した図であり、（ｆ）は、（ｅ）の場合におけるナットランナ２に取り付けられたツール２５とワークＷとの位置関係を示した図である。

図５の（ａ）に示すように、軸部材９が基準位置に配置されている状態では、軸部材９側の大径部９４、９５が、筒状部材８側の嵌合部８６、８７に内嵌している。そのため、この状態においてスカラロボット４の作業軸４１を、軸線Ｘ２の径方向に変位させると、基準位置に配置された軸部材９が、作業軸４１の変位に追従して、軸線Ｘ２の径方向に変位する。そうすると、軸部材９が係合した筒状部材８と、この筒状部材８が固定された連結アーム５とが軸線Ｘ２の径方向に変位して、連結アーム５を有するナットランナ２もまた、軸線Ｘ１の径方向に変位する。
これにより、ナットランナ２が、ツール２５で支持されたボルトＢを、ワークＷのボルト孔Ｗｈの上方に配置した位置に位置決めされる（図５の（ｂ）参照）。

ナットランナ２の位置決めが完了すると、スカラロボット４の作業軸４１を、ワークベース１０に近づく方向（図５の（ｃ）における下方）に変位させる。
そうすると、作業軸４１から作用する操作力が連結アーム５に入力されて、軸部材９と連結アーム５とがワークベース１０に近づく方向に一体的に変位する。これにより、ナットランナ２のツール２５で支持されたボルトＢが、軸線Ｘ１に沿って、ワークＷのボルト孔Ｗｈに近づく方向に変位し、ボルトＢが、ワークＷのボルト孔Ｗｈに到達する。

ボルトＢが、ワークＷのボルト孔Ｗｈに到達したのち、作業軸４１から作用する操作力で、軸部材９がワークベース１０側の下方に更に変位すると、軸部材９は、ストッパ部９２を連結部材７側の嵌合部７３（小径部７３１）に当接させた遊嵌位置に配置される（図５の（ｅ）参照）。

そして、軸部材９が、基準位置から遊嵌位置まで変位する間は、スプリングＳｐが軸線Ｘ２方向に圧縮されることで、作業軸４１から作用する操作力が連結アーム５側に入力されない。

軸部材９が遊嵌位置に到達したのち、ナットランナ２のツール２５を軸線Ｘ１回りに回転させて、ボルトＢに締付トルクを入力することで、ツール２５で支持されたボルトＢが、ワークＷのボルト孔Ｗｈに螺入される（図５の（ｆ）参照）。なお、ボルトＢをボルト孔Ｗｈに螺入する過程で、締付トルクの反力が、ツール２５を介してナットランナ２に作用する。
そして、この反力は、ナットランナ２を軸線Ｘ１方向に変位させる応力と、軸線Ｘ１に対して傾ける応力を生じるが、主としてトレーサアーム３側の保持力で相殺される。

さらに、切替機構６において軸部材９が、軸部材９と筒状部材８との軸線Ｘ２の径方向での相対変位可能が可能な遊嵌位置に配置されているので、締付トルクの反力の影響が、軸部材９を介して、スカラロボット４の作業軸４１に及ぶことが好適に防止される。

そして、ボルト孔ＷｈへのボルトＢの螺入が完了すると、ツール２５の回転停止後に、スカラロボット４の作業軸４１を、ワークベース１０から離れる方向に変位させることで、作業軸４１に連結された軸部材９が、遊嵌位置（図５の（ｅ）参照）から、基準位置（図５の（ｃ）参照）に向けて変位する。

ここで、軸部材９が遊嵌位置に配置されている状態では、軸部材９のストッパ部９２のガイド棒９６が、ガイド溝８９における幅広の第２ガイド部８９２内に位置している。
そのため、ナットランナ２が軸線Ｘ１に対して僅かに傾いている場合であっても、ガイド棒９６が、ガイド溝８９内の第２ガイド部８９２から第１ガイド部８９１への変位が阻害されないようになっている。
よって、作業軸４１のワークベース１０から離れる方向への変位に連動して、軸部材９が、ワークベース１０から離れる方向にスムーズに変位できるようになっている。

そして、軸部材９が、ストッパ部９２を嵌合部８７に当接させた基準位置（図５の（ｃ）参照）に到達すると、以降、作業軸４１のワークベース１０から離れる方向への変位に連動して、軸部材９が係合した連結アーム５が、ワークベース１０から離れる方向に変位する。
これにより、連結部５１を有するナットランナ２が、ワークベース１０から離れる方向に変位することになる。
そして、ナットランナ２がワークベース１０から離れた所定位置に配置されたのちに、ナットランナ２の新たな位置決めが、スカラロボット４の作業軸４１を軸線Ｘ２の径方向に変位させることで開始されることになる。

以上のとおり、実施の形態では、
（１）締付対象物（ボルトＢ、ナット）に係合させたツール２５を、締付対象物の回転軸（軸線Ｘ１）回りに回転させて、締付対象物に締付トルクを入力するナットランナ２と、
ナットランナ２から軸線Ｘ１の径方向に延びる連結アーム５と、
連結アーム５に、軸線Ｘ１方向（軸線Ｘ１に平行な軸線Ｘ２方向）から係合させた軸部材９を、軸線方向と径方向に変位させるスカラロボット４と、を有し、
軸部材９を径方向に変位させてナットランナ２の軸線Ｘ１の径方向の位置決めを行うと共に、軸部材９を軸方向に変位させながら締付トルクの入力を行うように構成された締付装置１であって、
軸部材９と連結アーム５との係合状態を、軸部材９と連結アーム５とを径方向に相対変位不能に係合させた状態と、軸部材９と連結アーム５とを径方向に相対変位可能に係合させた状態との間で切り替える切替機構６を有している構成とした。

このように構成すると、締付トルクの入力を行う際に、軸部材９と連結アーム５とを径方向に相対変位可能に係合させた状態にすることで、締付対象物の締付時に作用する反力が、軸部材９を介してスカラロボット４側に及ぶことを好適に防止できる。
これにより、締付対象物の締付時に作用する反力が、スカラロボット４側の駆動用のアクチュエータに入力されないので、スカラロボット４の駆動用のアクチュエータを、トルクが小さいより小型のものに変更することができる。よって、締付装置１の小型化が可能になる。

また、ナットランナ２の位置決めを行う際に、軸部材９と連結アーム５とを径方向に相対変位不能に係合させた状態にすることで、軸線Ｘ２の径方向への軸部材９の変位に連動して、連結アーム５を有するナットランナ２を軸線Ｘ１の径方向に変位させて位置決めできる。
よって、ナットランナ２の位置決めの精度を損なうことなく、締付対象物の締付時に発生する反力が、スカラロボット４が及ばないようにすることができる。

（２）軸部材９は、連結アーム５側の貫通孔８３（係合孔）に軸線Ｘ２方向における一方側から係合しており、
貫通孔８３は、軸部材９が遊嵌する係合部８５（第１の孔部）と、係合部８５よりも内径が大きい収容部８４（第２の孔部）と、を有すると共に、
軸部材９は、貫通孔８３に係合させた領域に、係合部８５に内嵌する外径の大径部９５を有しており、
切替機構６では、軸部材９の軸線Ｘ２への変位により、大径部９５の位置を、係合部８５と収容部８４の間で変位させて、係合状態が切り替えられるように構成した。

このように構成すると、ナットランナ２の位置決め時に、大径部９５を係合部８５に位置させ、締付トルクの入力時に、大径部９５を収容部８４に位置させることで、軸部材９と連結アーム５との係合状態を切り替えることができる。
よって、軸部材９を軸線Ｘ２方向に変位させるだけで、軸部材９と連結アーム５との係合状態を切り替えることができる。

（３）貫通孔８３は、軸線Ｘ２方向における他方側（ワークベース１０側）が連結部材７の嵌合部７３で閉じられた有底孔であり、
貫通孔８３では、軸線Ｘ２方向における収容部８４の一方側（ワークベース１０とは反対側）に、係合部８５が位置しており、
軸部材９は、貫通孔８３に係合させた領域に、収容部８４の内径よりも小さく、かつ係合部８５の嵌合部８７よりも大きい外径のストッパ部９２（大径部）を有しており、
ストッパ部９２は、当該ストッパ部９２の収容部８４内での軸線Ｘ２方向の変位を可能にする軸線Ｘ２方向の長さで形成されており、
軸部材９では、軸線Ｘ２方向におけるストッパ部９２の一方側に、大径部９５が位置している構成とした。

このように構成すると、軸部材９の貫通孔８３からの脱落を防止しつつ、軸部材９を軸線Ｘ２方向に変位させて、軸部材９と連結アーム５との係合状態を切り替えることができる。
よって複雑な機構を採用することなく、軸部材９と連結アーム５との係合状態を変更できる。

（４）締付トルクの入力は、軸部材９を軸線Ｘ２方向における他方側（ワークベース１０側）に変位させながら実施されるように構成されており、
収容部８４には、軸部材９を軸線Ｘ２方向における一方側（ワークベース１０とは反対側）に付勢するスプリングＳｐ（付勢部材）が設けられており、
軸部材９は、当該軸部材９を軸線Ｘ２方向における他方側に変位させる操作力が入力されていないときや、軸線Ｘ２方向における他方側に変位させる操作力が入力されていても他方側に位置するワークＷに、ボルトＢが到達していないときには、スプリングＳｐから作用する付勢力で、ストッパ部９２を収容部８４と係合部８５との境界に当接させた基準位置に配置されており、
軸部材９では、当該軸部材９が基準位置に配置されているときに係合部８５内に位置する領域に、大径部９５が設けられている構成とした。

このように構成すると、締付トルクの入力時には、軸部材９が軸線Ｘ２方向における他方側（ワークベース１０側）に変位して、軸部材９の嵌合部９５が、係合部８５から収容部８４に移動する。
これにより、締付トルクの入力時の軸部材９の変位に連動して、軸部材９と連結アーム５との係合状態を、軸部材９と連結アーム５とを軸線Ｘ２の径方向に相対変位可能に係合させた状態に切り替えることができる。

さらに、締付トルクの入力を行わないときには、軸部材９には、当該軸部材９を軸線Ｘ２方向においてボルトＢがワークＷに到達していないので、軸部材９は、スプリングＳｐの付勢力で基準位置に配置される。
この状態では、嵌合部９５が係合部８５内に位置しており、軸部材９と連結アーム５との係合状態が、軸部材９と連結アーム５とを径方向に相対変位不能に係合させた状態で保持されることになる。
そのため、ナットランナ２の位置決めを行うために、軸部材Ｘ２を回転軸の径方向に変位させると、連結アーム５を有するナットランナ２を軸線Ｘ１の径方向に速やかに変位させることができるので、ナットランナ２の位置決めを速やかに行うことができる。

（５）軸部材９では、大径部９４、９５が、軸線Ｘ２方向に間隔をあけてふたつ設けられており、
係合部８５では、軸部材９が基準位置に配置されているときに大径部９４、９５が内嵌する嵌合部８６、８７が軸線Ｘ２方向に間隔を開けてふたつ設けられており、
大径部９４、９５では、軸線Ｘ２方向における一方側（スカラロボット側）に、一方側に向かうにつれて外径が小さくなる向きで傾斜した傾斜面９４１、９５１が設けられている構成とした。

このように構成すると、締付トルクの入力の完了後に、軸部材９を速やかに基準位置まで移動させることができる。

（６）ストッパ部９２には、当該ストッパ部９２を軸線Ｘ２の径方向に貫通してガイド棒９６が設けられており、
収容部８４には、ガイド棒９６の軸線Ｘ２方向の変位を誘導するガイド溝８９が、軸線Ｘ２に沿って設けられており、
ガイド溝８９は、軸線Ｘ２方向における他方側（ワークベース１０側）の第２ガイド部８９２（領域）の幅が、軸線Ｘ２方向における一方側（スカラロボット４側）の第１ガイド部８９１（領域）の幅よりも広い幅で形成されている構成とした。

このように構成すると、軸部材９の軸線Ｘ２方向への変位がガイド溝８９に係合したガイド棒９６により誘導されるので、軸部材９が軸線Ｘ２方向への変位の途中で軸線Ｘ２に対して大きく傾くことを好適に防止できる。
軸部材９が軸線Ｘ２に対して大きく傾くと、ストッパ部９２の外周が収容部８４の内周に接触して、軸部材９の軸線Ｘ２方向への変位に対する抵抗となるが、かかる事態の発生を好適に防止できる。

さらに、ガイド溝８９の第１ガイド部８９１の幅を、ガイド棒９６の外径と略整合する幅とし、第２ガイド部８９２の幅を、ガイド棒９６の外径よりも大きい幅であって、軸部材９の軸線Ｘ２に対する傾きが、当該軸部材９の軸線Ｘ２方向への変位を阻害しない所定角度（４度未満）となる幅に設定されている構成とすることが好ましい。
この場合には、締付トルクの入力時に、軸部材９と貫通孔８３との干渉を避けて、軸部材９の変位をスムーズに行いつつ、締付トルクの反力の影響が軸部材９を介してスカラロボット４側に及ぶことを好適に防止できる。

１ 締付装置
２ ナットランナ
２０ 本体部
２１ 出力軸
２５ ツール
３ トレーサアーム
３１ 支柱
３２、３３ 支持アーム
３３１ 支持梁
３３２ 補助梁
３５ 取付ブラケット
３６ 連結ブラケット
３７ 連結部
３８ 補強板
３９ ダンパ
４ スカラロボット
４１ 作業軸
４２ 基部
４３ 第１アーム
４４ 第２アーム
５ 連結アーム
６ 切替機構
７ 連結部材
７１ 載置部
７２ 嵌合部
７３ 嵌合部
７３１ 小径部
８ 筒状部材
８１ 筒状部
８２ フランジ部
８３ 貫通孔（係合孔）
８４ 収容部（第２の孔部）
８５ 係合部（第１の孔部）
８６、８７ 嵌合部
８６１ 傾斜面
８８ 遊嵌部
８９ ガイド溝
８９１ 第１ガイド部
８９２ 第２ガイド部
９ 軸部材
９１ 軸部
９２ ストッパ部（大径部）
９３ 段部
９４、９５ 大径部
９４１、９５１ 傾斜面
９６ ガイド棒
１０ ワークベース
Ｂ、Ｂｘ ボルト
Ｂａ ボールベアリング
Ｓｐ スプリング（付勢部材）
Ｗ ワーク
Ｘ１ 軸線
Ｘ２ 軸線
Ｙ１ 軸線

Claims (6)

1. 締付対象物に係合させたツールを、前記締付対象物の回転軸回りに回転させて、前記締付対象物に締付トルクを入力するナットランナと、
   前記ナットランナから前記回転軸の径方向に延びる連結アームと、
   前記連結アームに前記回転軸方向から係合させた軸部材を、前記回転軸の径方向と前記回転軸方向に変位させるスカラロボットと、を有し、
   前記軸部材を前記回転軸の径方向に変位させて前記ナットランナの位置決めを行うと共に、前記軸部材を前記回転軸方向に変位させながら前記締付トルクの入力を行うように構成された締付装置であって、
   前記軸部材と前記連結アームとの係合状態を、前記軸部材と前記連結アームとを前記回転軸の径方向に相対変位不能に係合させた状態と、前記軸部材と前記連結アームとを前記回転軸の径方向に相対変位可能に係合させた状態との間で切り替える切替機構を有しており、
   前記締付トルクの入力を行う際に前記スカラロボットから前記軸部材に作用する前記回転軸方向の操作力で、前記軸部材と前記連結アームとの係合状態が、前記相対変位不能に係合した状態から、前記相対変位可能に係合した状態に切り替えられることを特徴とする締付装置。
2. 前記軸部材は、前記連結アーム側の係合孔に前記回転軸方向における一方側から係合しており、
   前記係合孔は、前記軸部材が遊嵌する第１の孔部と、前記第１の孔部よりも内径が大きい第２の孔部と、を有すると共に、
   前記軸部材は、前記係合孔に係合させた領域に、前記第１の孔部に内嵌する外径の嵌合部を有しており、
   前記切替機構では、前記軸部材の前記回転軸方向への変位により、前記嵌合部の位置を、前記第１の孔部と前記第２の孔部の間で変位させて、前記係合状態が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の締付装置。
3. 前記係合孔は、前記回転軸方向における他方側が閉じられた有底孔であり、
   前記係合孔では、前記回転軸方向における前記第２の孔部の前記一方側に、前記第１の孔部が位置しており、
   前記軸部材は、前記係合孔に係合させた領域に、前記第２の孔部の内径よりも小さく、かつ前記第１の孔部よりも大きい外径の大径部を有しており、
   前記軸部材では、前記回転軸方向における前記大径部の前記一方側に、前記嵌合部が位置していることを特徴とする請求項２に記載の締付装置。
4. 前記締付トルクの入力は、前記軸部材を前記回転軸方向における他方側に変位させながら実施されるように構成されており、
   前記第２の孔部には、前記軸部材を前記回転軸方向における前記一方側に付勢する付勢部材が設けられており、
   前記軸部材は、当該軸部材を前記回転軸方向における他方側に変位させる操作力が入力されていないときには、前記付勢部材から作用する付勢力で、前記大径部を前記第１の孔部と前記第２の孔部との境界に当接させた基準位置に配置されており、
   前記軸部材では、当該軸部材が前記基準位置に配置されているときに前記第１の孔部内に位置する領域に、前記嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の締付装置。
5. 前記嵌合部は、前記回転軸方向に間隔をあけて複数設けられており、
   前記嵌合部では、前記回転軸方向における前記一方側に、前記一方側に向かうにつれて外径が小さくなる向きで傾斜した傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の締付装置。
6. 前記大径部には、当該大径部を前記回転軸の径方向に貫通してガイド棒が設けられており、
   前記第２の孔部には、前記ガイド棒の前記回転軸方向の変位を誘導するガイド溝が設けられており、
   前記ガイド溝は、前記回転軸方向における前記他方側の領域の幅が、前記回転軸方向における一方側の領域幅よりも広い幅で形成されていることを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の締付装置。

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