JP7256143B2 - 部材嵌合装置および部材嵌合方法 - Google Patents

Description

本発明は、部材嵌合装置および部材嵌合方法に関する。

軸部を有する取付部材と孔部を有する被取付部材とを嵌合する場合、軸部の外周面と孔部の内周面とはほぼ同じ径に形成される。このような軸部を孔部に挿入するには、両者の位置を正確に合わせる必要がある。正確な位置合わせを行うために、従来の嵌合装置では、たとえば、高精度のセンサが用いられており、この場合、嵌合装置の製造コストが高くなる。

特許文献１には、被取付部材（ワーク）の端面に開口した孔部に取付部材の軸部を挿入する軸部挿入方法が開示されている。特許文献１に記載の軸部挿入方法では、ワークの端面を、鉛直方向に沿って配置された軸部の中心軸と直交する方向に対して傾斜させるステップと、軸部の端部をワークの端面に当接させるステップと、傾斜したワークの端面で軸部の端部をガイドしながら軸部を孔に嵌り込ませるステップとを順に経て行う。

特開２０１０－１７９４４０号公報

特許文献１に記載の軸部挿入方法は、孔部に対する軸部の嵌合方向が鉛直方向に沿っている場合に適用されるが、取付部材および被取付部材が重量物の場合には、取付部材または被取付部材を鉛直方向に移動させるための機構や、取付部材または被取付部材を精度よく傾斜させるための機構が極めて複雑になるため、取付部材および被取付部材が重量物の場合に適用することが難しい。

本発明は、かかる問題点に鑑みて、取付部材および被取付部材が重量物であっても、簡単な構成で嵌合を良好に行うことが可能な、部材嵌合装置および部材嵌合方法を提供することを目的とする。

本発明の部材嵌合装置は、中心軸に沿って延びる軸部を有する取付部材と、中心軸に沿って延びる孔部を有する被取付部材とを嵌合させる部材嵌合装置であって、前記取付部材および前記被取付部材の一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、前記一方側部材は、前記一方側部材の中心軸が水平方向に沿うように配置され、前記部材嵌合装置は、前記一方側部材および前記他方側部材を、互いに対して相対的に移動させる移動機構と、前記他方側部材の姿勢を調整する姿勢調整機構と、前記移動機構および前記姿勢調整機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸に対して、前記一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように前記姿勢調整機構を制御する第１の姿勢制御を行い、前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接し、前記軸部が前記孔部における第１の深さ位置に進入するまで、前記移動機構を制御する第１の移動制御を行い、前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接した状態において、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となるように、前記姿勢調整機構を制御する第２の姿勢制御を行い、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、前記軸部が前記孔部における第２の深さ位置まで進入するように前記移動機構を制御する第２の移動制御を行うことを特徴とする。

また、前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、前記支持部は、前記一方側部材の中心軸に対する前記他方側部材の中心軸の傾斜角度が変更され得るように、前記他方側部材を前記支持部に対して揺動可能に支持することが好ましい。

また、前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、前記支持部は、前記他方側部材の中心軸に対して略垂直な面内において前記支持部に対して揺動し得るように前記他方側部材を支持することが好ましい。

また、前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、前記支持部は、前記他方側部材を点接触または線接触で支持することが好ましい。

また、前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、前記他方側部材は、前記他方側部材の中心軸に沿って延びる孔部を有し、前記支持部は、前記他方側部材の孔部の内部に配置され、前記他方側部材の孔部の内部から、前記他方側部材の孔部を囲繞する前記他方側部材の内周面に向けて突出し、前記他方側部材の内周面における周方向の上側部分を支持することが好ましい。

本発明の部材嵌合方法は、中心軸に沿って延びる軸部を有する取付部材と、中心軸に沿って延びる孔部を有する被取付部材とを嵌合させる部材嵌合方法であって、前記取付部材および前記被取付部材の一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、前記一方側部材は、前記一方側部材の中心軸が水平方向に沿うように配置され、前記部材嵌合方法は、前記他方側部材の中心軸を、前記一方側部材の中心軸に対して、前記一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように前記他方側部材の姿勢を調整するステップと、前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接し、前記軸部が前記孔部における第１の深さ位置に進入するまで、前記一方側部材および前記他方側部材を互いに対して相対的に移動させるステップと、前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接した状態において、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となるように、前記他方側部材の姿勢を調整するステップと、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、前記軸部が前記孔部における第２の深さ位置まで進入するように、前記一方側部材および前記他方側部材を互いに対して相対的に移動させるステップとを含むことを特徴とする。

また、前記一方側部材の中心軸に対する前記他方側部材の中心軸の傾斜角度が変更され得るように、前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材が前記支持部に対して揺動可能に支持されることが好ましい。

また、前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材の中心軸に対して略垂直な面内において前記支持部に対して揺動し得るように前記他方側部材が支持されることが好ましい。

また、前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材が点接触または線接触で支持されることが好ましい。

また、前記他方側部材は、前記他方側部材の中心軸に沿って延びる孔部を有し、前記他方側部材を支持する支持部が、前記他方側部材の孔部の内部から、前記他方側部材の孔部を囲繞する前記他方側部材の内周面に向けて突出するように、前記他方側部材の孔部の内部に配置され、前記支持部により、前記他方側部材の内周面における周方向の上側部分が支持されることが好ましい。

本発明によれば、取付部材および被取付部材が重量物であっても、簡単な構成で嵌合を良好に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置の構成の一例を示す側面図である。 フランジ部材が砥石に取り付けられた状態の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置の一例を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置の一例を示す図であり、図１におけるＡ方向から見た矢視図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置における支持部の構成の一例を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置におけるプッシャのフランジ部材に対する位置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置における姿勢調整機構の動作の一例を模式的に示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いた嵌合の一手順を模式的に示す図であり、フランジ部材が支持部に支持された状態を示している。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いた嵌合の一手順を模式的に示す図であり、フランジ部材の姿勢が調整された状態を示している。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いた嵌合の一手順を模式的に示す図であり、フランジ部材の軸部が砥石の孔部に当接した状態を示している。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いた嵌合の一手順を模式的に示す図であり、フランジ部材の軸部が砥石の孔部に挿入されたままで、フランジ部材の姿勢が調整された状態を示している。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いた嵌合の一手順を模式的に示す図であり、フランジ部材の軸部と砥石の孔部との嵌合が完了した状態を示している。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置を用いて嵌合を行う際に、砥石の孔部に対するフランジ部材の軸部の左右方向のずれが修正される様子を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置において制御されるフランジ部材の姿勢の一例を模式的に示す図である。 フランジ部材の軸部と砥石の孔部とが嵌合する際に、フランジ部材の軸部の中心軸が許容される傾斜角度の範囲の一例を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部同士を任意に組み合わせてもよい。また、以下に示す実施形態はあくまで例にすぎず、本発明の部材嵌合装置および部材嵌合方法は、以下の例に限定されることはない。

＜部材嵌合装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置１の構成の一例を示す側面図である。部材嵌合装置１は、中心軸ＣＬ２に沿って延びる軸部ＡＰを有する取付部材ＡＭと、中心軸ＣＬ１に沿って延びる孔部ＯＰ１を有する被取付部材ＯＰとを嵌合させる装置である。部材嵌合装置１は、以下で詳しく述べるように、取付部材ＡＭおよび被取付部材ＯＰを互いに近づく方向に相対移動させることにより、取付部材ＡＭの軸部ＡＰと被取付部材ＯＰの孔部ＯＰ１とを嵌合させる。本実施形態の部材嵌合装置１の軸部ＡＰと孔部ＯＰ１との篏合方向は、水平方向に沿うものとされる。

部材嵌合装置１は、たとえば、鋼板を圧延する圧延ロールを研磨するグラインダにおける砥石と、グラインダの回転軸に砥石を固定するためのフランジ部材とを嵌合させるために用いられる。なお、部材嵌合装置１の用途は、フランジ部材と砥石との嵌合に限定されるものではない。部材嵌合装置１は、たとえば、圧延ロールとチョックとの嵌合などに用いられてもよい。以下では、取付部材ＡＭをフランジ部材として、被取付部材ＯＰを砥石として、部材嵌合装置１をフランジ部材ＡＭと砥石ＯＰとの嵌合に用いる場合について説明する。

図２は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰと砥石ＯＰの孔部ＯＰ１とが嵌合して、フランジ部材ＡＭが砥石ＯＰに取り付けられた状態の一例を模式的に示す断面図である。なお、本明細書において、「軸部」という用語は、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１と嵌合する部分のことを意味する。

砥石ＯＰは、図２に示されるように、中心軸ＣＬ１に沿って延びる孔部ＯＰ１を有している。孔部ＯＰ１は、中心軸ＣＬ１に対して垂直な断面が略円形で、中心軸ＣＬ１に沿って同径で延びる略円柱状に形成されている。図示された例では、砥石ＯＰは、中心軸ＣＬ１に沿って延びる略円筒状に形成され、孔部ＯＰ１が中心軸ＣＬ１に沿って貫通するように設けられている。砥石ＯＰの外周面には、図示しない研磨材が設けられている。ただし、部材嵌合装置１が適用可能な被取付部材ＯＰとしては、取付部材ＡＭの軸部ＡＰが嵌合可能な孔部ＯＰ１を有していればよく、孔部ＯＰ１の周囲の外形などは、図示された形状に限定されることはない。また、孔部ＯＰ１としては、取付部材ＡＭの軸部ＡＰに対応する形状を有し、取付部材ＡＭの軸部ＡＰと嵌合可能であれば、中心軸ＣＬ１に対して垂直な断面が略楕円形状などの他の形状であってもよいし、中心軸ＣＬ１に沿って貫通していない有底状であっても構わない。

フランジ部材ＡＭは、図２に示されるように、中心軸ＣＬ２に沿って延びる軸部ＡＰと、軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２が延びる方向の一端側に設けられるフランジ部ＦＬＡとを有する。フランジ部材ＡＭは、中心軸ＣＬ１と中心軸ＣＬ２とが略同軸になるように軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１と嵌合し、フランジ部ＦＬＡが砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１の一方側の端面に当接した状態で、砥石ＯＰに取り付けられる。フランジ部材ＡＭは、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１の反対側に設けられた別のフランジ部材ＢＭにボルトなどの締結手段ＢＯで固定される。

フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰは、中心軸ＣＬ２に対して垂直な断面が略円形で、中心軸ＣＬ２に沿って同径で延びるように形成されている。軸部ＡＰの外径は、軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１と嵌合可能なように、孔部ＯＰ１の内径よりも若干小さい。軸部ＡＰは、図示された例では、軸部ＡＰの径方向中心部を、中心軸ＣＬ２に沿って延びる孔部ＡＰ１を有することにより、略円筒状に形成されている。軸部ＡＰの内径は、グラインダの回転軸を挿通可能な径である。図２に示す例では、孔部ＡＰ１を囲繞する軸部ＡＰの内周面は、フランジ部ＦＬＡが設けられた軸部ＡＰの一端側から他端側に向かって縮径するようにテーパ状となっている。なお、部材嵌合装置１が適用可能な取付部材ＡＭとしては、被取付部材ＯＰの孔部ＯＰ１に嵌合可能な軸部ＡＰを有していればよく、図示された例に限定されることはない。また、軸部ＡＰは、被取付部材ＯＰの孔部ＯＰ１に対応する形状を有し、被取付部材ＯＰの孔部ＯＰ１に嵌合可能であれば、中心軸ＣＬ２に対して垂直な断面が略楕円形状など、他の形状であっても構わない。軸部ＡＰの内周面もまた、軸部ＡＰの一端側から他端側に向かって同径であってもよい。

次に、図１、図３および図４を参照して、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１とフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰとを嵌合させることが可能な部材嵌合装置１について説明する。なお、部材嵌合装置１は、図１、図３および図４において、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１とフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰとを嵌合させる構成を有するものとして例示されているが、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１と別のフランジ部材ＢＭの軸部とを嵌合させる構成も同様とすることができるので、その構成の図示および説明は省略する。また、図１、図３および図４では、各要素を見やすくするために、図示を適宜省略している。

図３は、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置１の一例を示す平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置１の一例を示す図であり、図１におけるＡ方向から見た矢視図である。

なお、本明細書および図面において、方向Ｈは水平方向を表し、方向Ｖは鉛直方向を表すものとする。また、方向ＦＢは部材嵌合装置１の前後方向を表し、方向Ｆは前方向を表し、方向Ｂは後方向を表すものとする。前後方向ＦＢは、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１とフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰとの嵌合方向に沿う方向である。前方向Ｆは、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰから砥石ＯＰの孔部ＯＰ１へ向かう方向である。後方向Ｂは、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１からフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰへ向かう方向である。また、方向ＬＲは、部材嵌合装置１の左右方向を表し、矢印Ｌは左方向を表し、矢印Ｒは右方向を表すものとする。左右方向ＬＲは、水平面内において前後方向ＦＢと直交する方向である。左方向Ｌは、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰから砥石ＯＰの孔部ＯＰ１を見て左側の方向である。右方向Ｒは、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰから砥石ＯＰの孔部ＯＰ１を見て右側の方向である。

部材嵌合装置１は、図１、図３および図４に示されるように、砥石ＯＰを保持するための保持部２と、砥石ＯＰおよびフランジ部材ＡＭを互いに対して相対移動させるための移動機構３と、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整するための姿勢調整機構４とを備えている。部材嵌合装置１はさらに、フランジ部材ＡＭ、移動機構３および姿勢調整機構４を搭載するための搭載部５と、移動機構３および姿勢調整機構４を制御するための制御部６とを備えている。

保持部２は、図１に示されるように、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１が水平方向Ｈ（および前後方向ＦＢ）に沿うように、砥石ＯＰを保持する。保持部２は、床面ＦＬ上に固定されて立設された脚部２０と、脚部２０に取り付けられた台座部２１と、台座部２１上に設けられた左右一対の砥石保持部２２（図３および図４参照）と、砥石ＯＰを前後方向ＦＢで挟持するように配置された前後で対になったプッシャ２３（たとえば、シリンダ装置、図３参照、前側のプッシャは図示を省略）とを含む。保持部２は、台座部２１により砥石ＯＰの鉛直方向Ｖの下方への移動を規制し、左右一対の砥石保持部２２により砥石ＯＰの左右方向ＬＲへの移動を規制し、前後で対になったプッシャ２３により砥石ＯＰの前後方向ＦＢへの移動を規制する。ただし、保持部２は、少なくとも、砥石ＯＰとフランジ部材ＡＭとが嵌合される際に、フランジ部材ＡＭが当接してもフランジ部材ＡＭに対する移動が規制されるように砥石ＯＰを保持することができれば、図示された例に限定されることはなく、他の公知の保持機構によって砥石ＯＰを保持するように構成されていてもよい。

搭載部５は、床面ＦＬ上に固定されて立設された脚部５０と、脚部５０に取り付けられた上側台座５１および下側台座５２とを含む。

移動機構３は、前後方向ＦＢに沿って、砥石ＯＰに対して相対的にフランジ部材ＡＭを移動させる。本実施形態では、移動機構３は、フランジ部材ＡＭを砥石ＯＰ側へ、および砥石ＯＰから離間する側へ移動させる。詳細には、移動機構３は、フランジ部材ＡＭの姿勢を所定範囲内に維持した状態で、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に沿って、フランジ部材ＡＭを砥石ＯＰに対して相対的に移動させる。移動機構３は、図１および図３に示されるように、搭載部５に動作可能に固定して搭載される。移動機構３は、フランジ部材ＡＭを保持するための保持機構３１と、保持機構３１を砥石ＯＰに対して相対的に移送するための移送機構３２とを含む。

保持機構３１は、フランジ部材ＡＭの姿勢を所定範囲内に維持した状態でフランジ部材ＡＭを保持する機構である。詳細には、保持機構３１は、以下で詳しく述べるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内において所定範囲内でフランジ部材ＡＭが揺動可能なように、フランジ部材ＡＭを保持する。なお、本明細書において「中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面」とは、中心軸ＣＬ２に対して厳密な意味で垂直な面に限定されることはなく、中心軸ＣＬ２に対して垂直な面からわずかに傾斜した面も含む意味で用いられる。「中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面」は、その中心軸ＣＬ２に対する角度が、フランジ部材ＡＭの形状（および、その形状によって定まる、後述するプッシャ３２０の軸部ＡＰに対する相対位置）に応じて変化する場合があるが、その変化し得る範囲内で、中心軸ＣＬ２に対して垂直な面から傾斜した面を含む概念であり、後述する効果と同様の効果を奏することができる範囲内のものを含む概念である。保持機構３１は、図１および図３に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１に対向するように、フランジ部材ＡＭを保持する。本実施形態では、フランジ部材ＡＭは、軸部ＡＰが前方向Ｆに位置し、フランジ部ＦＬＡが後方向Ｂに位置するように配置される。保持機構３１は、移送機構３２に接続され、移送機構３２によって砥石ＯＰに対して相対的に移送される。保持機構３１は、図１に示されるように、フランジ部材ＡＭの鉛直方向Ｖの下方への移動を規制する支持部３１０と、支持部３１０に対するフランジ部材ＡＭの後方向Ｂへの移動を規制する後方支持部（プッシャ３２０）と、支持部３１０に対するフランジ部材ＡＭの前方向Ｆへの移動を規制する前方支持部（係止機構３３）とを備えている。

支持部３１０は、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に対して揺動可能に支持するように構成される。たとえば、支持部３１０は、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対するフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の傾斜角度が変更され得るように、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に対して揺動可能に支持する。したがって、以下で詳しく述べる姿勢調整機構４によって、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対するフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の傾斜角度の調整を容易に行うことができる。また、支持部３１０は、フランジ部材ＡＭが保持機構３１に保持された状態で、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内で、フランジ部材ＡＭが支持部３１０に対して揺動し得るように、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に対して揺動可能に支持する。したがって、以下で詳しく述べるように、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１のある鉛直平面から左右いずれかにわずかにずれた状態で、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２に当接したとしても、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内でフランジ部材ＡＭが揺動して、中心軸ＣＬ１と中心軸ＣＬ２とが略同一の鉛直平面内で揃うことになる。

支持部３１０は、図１および図３に示されるように、移送機構３２に接続されて、移送機構３２によって砥石ＯＰに対して前後方向ＦＢに相対的に移動させられるように構成される。本実施形態では、支持部３１０は、移送機構３２のアーム部材３２１ａの上面に設けられ、アーム部材３２１ａを介して移送機構３２のスライダ３２１に接続される。支持部３１０は、本実施形態では、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１内に配置され、孔部ＡＰ１の内部から、孔部ＡＰ１を囲繞するフランジ部材ＡＭの内周面に向けて突出し、フランジ部材ＡＭの内周面における周方向の上側部分を支持する。

図５は、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置１における支持部３１０の構成の一例を示す側面図である。支持部３１０は、本実施形態では、図５に示されるように、支持部３１０の上部に、略球面状の支持面３１００を有している。支持面３１００は、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１を囲繞するフランジ部材ＡＭの内周面に対して点接触することで、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に対して揺動可能に支持する。ただし、支持部３１０は、フランジ部材ＡＭを揺動可能に支持することができれば、図示された例に限定されることはなく、たとえばフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２に沿って延びるように設けられ、フランジ部材ＡＭの内周面と線接触するように構成されていてもよい。支持部３１０は、たとえば、支持部３１０上にフランジ部材ＡＭを固定することなく載置できるように構成されていれば、形状にかかわらず、フランジ部材ＡＭを揺動可能に支持することができる。

支持部３１０に対するフランジ部材ＡＭの後方向Ｂへの移動を規制する後方支持部は、図１に示されるように、後述する移送機構３２のプッシャ３２０により構成することができる。プッシャ３２０は、フランジ部材ＡＭを後方から前方向Ｆに押圧することによって、フランジ部材ＡＭの後方向Ｂへの移動を規制する。プッシャ３２０は、係止機構３３と協働して、フランジ部材ＡＭを前後方向ＦＢで挟持することで、フランジ部材ＡＭの前後方向ＦＢの移動を規制する。プッシャ３２０の詳細は後述する。

支持部３１０に対するフランジ部材ＡＭの前方向Ｆへの移動を規制する前方支持部は、図１に示されるように、係止機構３３により構成することができる。係止機構３３は、フランジ部材ＡＭを前方から後方向Ｂへ押圧することによって、フランジ部材ＡＭの前方向Ｆへの移動を規制する。係止機構３３は、プッシャ３２０と協働して、フランジ部材ＡＭを前後方向ＦＢで挟持することで、フランジ部材ＡＭの前後方向ＦＢの移動を規制する。

係止機構３３は、図１および図４に示されるように、フランジ部材ＡＭと前後方向ＦＢで係合する係止部３３０と、係止部３３０を支持部３１０に対して前後方向ＦＢに移動させる移動装置３３１とを含む。係止機構３３は、移動装置３３１により係止部３３０を支持部３１０に対して後方向Ｂに移動させることで、フランジ部材ＡＭを前方から後方向Ｂへ押圧して、フランジ部材ＡＭの前方向Ｆへの移動を規制する。係止機構３３の係止部３３０は、本実施形態では複数（図４参照、図示された例では３つ）設けられ、フランジ部材ＡＭの周方向に等間隔で配置されている。これにより、フランジ部材ＡＭの後方向Ｂへの移動をより安定して規制することができる。ただし、係止部３３０の数は特に限定されることはない。

係止部３３０は、図１および図４に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰにおける前側の端部と前後方向ＦＢで係合する係止爪３３００と、係止爪３３００を、フランジ部材ＡＭと係合する係合位置（図１の実線、図４参照）とフランジ部材ＡＭとの係合が解除される係合解除位置（図１の破線参照）との間で移動させるリンク機構３３０１とを含む。係止爪３３００は、リンク機構３３０１によって、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの径方向に沿って、具体的には図１に矢印ＲＯで示す方向に回動することにより、係合位置と係合解除位置との間で移動する。リンク機構やリンク機構を動作させる機構は、特に限定されることはなく、公知の機構を用いることができる。

移動装置３３１は、移送機構３２の後述するスライダ３２１に取り付けられ、スライダ３２１に対して係止部３３０を前後方向ＦＢに移動させる。移動装置３３１は、図１に示されるように、係止部３３０が接続されるロッド３３１０と、ロッド３３１０を駆動するためのサーボモータなどの駆動部（図示せず）とを含む。ロッド３３１０は、駆動部の駆動により移送機構３２（スライダ３２１）に対して前後方向ＦＢで移動して、係止部３３０を前後方向ＦＢで移動させる。ロッド３３１０を駆動するための駆動部としてサーボモータを採用することにより、ロッド３３１０の位置を精度よく制御することができる。

移送機構３２は、砥石ＯＰに対して相対的に保持機構３１（およびフランジ部材ＡＭ）を前後方向ＦＢに移送する。移送機構３２は、本実施形態では、図１および図３に示されるように、搭載部５に動作可能に固定して搭載され、床面ＦＬに対して保持機構３１を前後方向ＦＢに移動させることで、砥石ＯＰに対して相対的に保持機構３１（およびフランジ部材ＡＭ）を前後方向ＦＢに移動させる。本実施形態では、移送機構３２は、フランジ部材ＡＭを前方向Ｆに押圧するためのプッシャ３２０と、フランジ部材ＡＭを支持する支持部３１０およびフランジ部材ＡＭと係合する係止機構３３を前後方向ＦＢに移動させるスライダ３２１とを含む。移送機構３２は、プッシャ３２０およびスライダ３２１が同期して動作することにより、保持機構３１およびフランジ部材ＡＭを前後方向ＦＢに移送する。

プッシャ３２０は、スライダ３２１と同期して動作して、フランジ部材ＡＭを前方向Ｆに押圧することで、フランジ部材ＡＭ（および保持機構３１）を前方向Ｆに移動させる。プッシャ３２０は、図１および図３に示されるように、搭載部５に動作可能に固定して搭載されて、床面ＦＬに対してフランジ部材ＡＭを前方向Ｆに押圧する。プッシャ３２０は、本実施形態では複数（図４に示された例では３つ）設けられているが、１つ、２つ、または４つ以上であってもよい。プッシャ３２０は、たとえば、電動シリンダ装置などのシリンダ装置である。各プッシャ３２０は、フランジ部材ＡＭを押圧する押出ロッド３２００と、押出ロッド３２００を前後方向ＦＢに進退させる駆動部３２０１とを含む。駆動部３２０１は、たとえば、サーボモータである。駆動部３２０１として、サーボモータを採用することにより、押出ロッド３２００の位置を精度良く制御することができる。

図６は、本実施形態におけるプッシャ３２０のフランジ部材ＡＭに対する位置の一例を示す図である。３つのプッシャ３２０は、図６に示されるように、フランジ部材ＡＭのフランジ部ＦＬＡを押圧するように、フランジ部材ＡＭの周方向で等間隔に配置されている。これにより、３つのプッシャ３２０が同時にフランジ部材ＡＭを押圧することで、フランジ部材ＡＭの周方向で均等の力を加えることができるので、フランジ部材ＡＭの姿勢をより安定して維持しながらフランジ部材ＡＭを移動させることができる。３つのプッシャ３２０はそれぞれ、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２よりも上方でかつ中心軸ＣＬ２よりも左側の位置と、中心軸ＣＬ２よりも上方でかつ中心軸ＣＬ２よりも右側の位置と、中心軸ＣＬ２の真下の位置とに配置されている。プッシャ３２０は、以下で詳しく述べるように、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整する機能も有しており、それぞれのプッシャ３２０のストロークを調整することで、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対する傾斜角度を調整することができる。

スライダ３２１は、支持部３１０および係止機構３３を前後方向ＦＢに移動させることで、フランジ部材ＡＭを前後方向に移動させる。スライダ３２１は、図１および図３に示されるように、搭載部５に対して前後方向ＦＢに移動可能なように、搭載部５に搭載される。また、スライダ３２１には、アーム部材３２１ａを介して支持部３１０が接続されるとともに、係止機構３３が動作可能に接続される。スライダ３２１は、サーボモータなどの駆動部（図示せず）によって前後方向ＦＢに沿って移動する。スライダ３２１の駆動部にサーボモータを採用することで、スライダ３２１の位置を精度よく制御することができる。スライダ３２１は、プッシャ３２０と同期して前方向Ｆに移動することで、支持部３１０がフランジ部材ＡＭを支持し、係止機構３３がフランジ部材ＡＭを係止した状態を維持しながら、支持部３１０および係止機構３３を前方向Ｆに移動させて、フランジ部材ＡＭを前方向Ｆに移動させることができる。また、スライダ３２１は、プッシャ３２０と同期して後方向Ｂに移動することで、支持部３１０がフランジ部材ＡＭを支持し、係止機構３３がフランジ部材ＡＭを係止した状態を維持しながら、支持部３１０および係止機構３３を前方向Ｆに移動させて、フランジ部材ＡＭを前方向Ｆに移動させることができる。

図７は、本実施形態に係る部材嵌合装置１における姿勢調整機構４の動作の一例を模式的に示す部分断面図である。姿勢調整機構４は、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整する。より具体的には、姿勢調整機構４は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する角度θを調整する。姿勢調整機構４は、フランジ部材ＡＭを保持する保持機構３１を構成する要素と同じ要素で構成することができる。より具体的には、姿勢調整機構４は、図７に示されるように、フランジ部材ＡＭの下方への移動を規制する支持部３１０と、フランジ部材ＡＭを後方から前方向Ｆへ押圧する後方押圧部（プッシャ３２０）と、フランジ部材ＡＭを前方から後方向Ｂへ押圧する前方押圧部（係止機構３３）とを含む。

姿勢調整機構４は、図７に示されるように、フランジ部材ＡＭを支持部３１０で支持した状態で、プッシャ３２０（押出ロッド３２００）および係止機構３３（係止部３３０）の前後方向ＦＢにおける互いに対する相対動作位置を調整することにより、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する角度θを調整する。ここで、フランジ部材ＡＭは、支持部３１０に対して揺動可能に支持されて、支持部３１０を中心として回転可能に支持されている。それにより、姿勢調整機構４は、プッシャ３２０（押出ロッド３２００）および係止機構３３（係止部３３０）の前後方向ＦＢにおける互いに対する相対動作位置を調整するだけで、フランジ部材ＡＭの砥石ＯＰに対する角度θを容易に調整することができる。

たとえば、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して傾斜させる場合、姿勢調整機構４は、図７に示されるように、支持部３１０によりフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの内周面を支持し、かつ、係止機構３３の係止部３３０によりフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰにおける前側の端部の下側部分を後方向Ｂへ押圧した状態において、上側および下側のプッシャ３２０の押出ロッド３２００の押し出し長さ（ストローク）を異ならせる。より具体的には、たとえばフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して砥石ＯＰ側へ斜め上向きに傾斜させる場合、上側のプッシャ３２０のストロークを、下側のプッシャ３２０のストロークよりも短くすることにより、上側のプッシャ３２０の押出ロッド３２００の先端部を、下側のプッシャ３２０の押出ロッド３２００の先端部よりも後方に位置させる。これにより、前後方向ＦＢにおいて、上側のプッシャ３２０によるフランジ部材ＡＭの押圧位置が、下側のプッシャ３２０によるフランジ部材ＡＭの押圧位置よりも後方に位置することになるため、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して砥石ＯＰ側へ斜め上向きに傾斜させることができる。

また、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して略平行に戻す場合、姿勢調整機構４は、支持部３１０によりフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの内周面を支持し、かつ、係止機構３３の係止部３３０によりフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰにおける前側の端部の下側部分を後方向Ｂへ押圧した状態において、上側および下側のプッシャ３２０の押出ロッド３２００のストロークを同じ長さに揃える。それにより、前後方向ＦＢにおいて、上側のプッシャ３２０によるフランジ部材ＡＭの押圧位置と、下側のプッシャ３２０によるフランジ部材ＡＭの押圧位置とが同じになるため、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１と略平行にすることができる。

また、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２と砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１との間の水平方向Ｈ（水平面内）における角度を調整する場合は、上述したのと同様の方法で、左右のプッシャ３２０（図６参照）の押出ロッド３２００のストロークを調整すればよい。

ここで、上述したように、本実施形態では、フランジ部材ＡＭは、フランジ部ＦＬＡが後側に位置するように配置される。このため、フランジ部材ＡＭの重心は、フランジ部材ＡＭにおける前後方向ＦＢの中央部よりも後側にある。このようなフランジ部材ＡＭを、たとえばフランジ部材ＡＭの前後方向ＦＢの略中心で支持部３１０により支持すれば、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して砥石ＯＰ側へ斜め上向きに傾斜するように、フランジ部材ＡＭが自然と傾斜する。姿勢調整機構４は、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して砥石ＯＰ側へ斜め上向きに傾斜させる場合には、このようなフランジ部材ＡＭの自然な傾斜を利用することで、フランジ部材ＡＭの姿勢を容易に調整することができる。

制御部６は、移動機構３の動作を制御して、フランジ部材ＡＭを前後方向ＦＢに移動させ、姿勢調整機構４の動作を制御して、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整する。制御部６は、任意で、保持部２を制御して、保持部２による砥石ＯＰの保持動作を制御してもよい。制御部６は、移動機構３および姿勢調整機構４、ならびに任意で保持部２に、それぞれを制御可能に接続される。制御部６は、移動機構３および姿勢調整機構４の動作を制御することができれば、特に限定されることはなく、たとえば、集中演算処理装置（ＣＰＵ）、ＨＤＤなどの記憶装置、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ、液晶ディスプレイなどの表示装置、キーボードやマウスなどの入力装置を含む公知のコンピュータを用いることができる。なお、１つの制御部６が、移動機構３、姿勢調整機構４および保持部２のすべてを制御してもよいし、複数の制御部６が、移動機構３、姿勢調整機構４および保持部２のそれぞれを制御してもよい。

図８～図１２は、部材嵌合装置１によるフランジ部材ＡＭと砥石ＯＰとの嵌合動作を示す一連の図である。以下では、図８～図１２を参照して、制御部６による制御を説明する。

まず、部材嵌合装置１によるフランジ部材ＡＭと砥石ＯＰとの嵌合動作を行なう前段階として、砥石ＯＰが、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１が水平方向Ｈ（および前後方向ＦＢ）に沿うように、保持部２に配置される（図１参照）。このとき、砥石ＯＰは、孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２（フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが挿入される側）が後方向Ｂを向くように設置される。制御部６は、前後で対になったプッシャ２３（図３参照、前側のプッシャは図示を省略）により砥石ＯＰを前後方向ＦＢで挟持することで、砥石ＯＰを保持部２に保持させる制御を行なう。また、フランジ部材ＡＭは、軸部ＡＰが前方向Ｆを向くように、保持機構３１にセットされる（図１参照）。本実施形態では、フランジ部材ＡＭは、係止機構３３の係止部３３０が係合解除状態にされた状態で、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１の後方（フランジ部ＦＬＡ側）から支持部３１０が孔部ＡＰ１内に挿入されて、支持部３１０に支持される。このとき、フランジ部材ＡＭは、図８に示されるように、後述する第１の姿勢制御が容易になるように、中心軸ＣＬ２が前方向Ｆに向かって斜め上向きに傾斜するように支持部３１０に支持されるように設置されることが望ましい。制御部６は、図８に示されるように、係止機構３３の係止部３３０をフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰにおける前側の端部の下側部分に対して係合状態とする制御を行ない、フランジ部材ＡＭの前方向Ｆへの移動が規制されるようにフランジ部材ＡＭを係止する。

つぎに、制御部６は、図９に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対して、砥石ＯＰ側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように姿勢調整機構４を制御する第１の姿勢制御を行う。具体的には、制御部６は、第１の姿勢制御において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対してなす角度θが、所定の範囲に収まるように、上側および下側のプッシャ３２０のストロークを調整する。このとき、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対する角度θは、後述する第２の姿勢制御が可能な範囲とされることが好ましい。ただし、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対する角度θは、以下の工程の途中において、第２の姿勢制御が可能な範囲内に調整されてもよい。第２の姿勢制御が可能な範囲については、以下で詳しく説明する。

つぎに、制御部６は、図１０に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの外周面が、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接し、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第１の深さ位置に進入するまで、移動機構３を制御する第１の移動制御を行う。ここで、「開口端縁ＯＰ２における下側部分」とは、開口端縁ＯＰ２における上側の部分に対して下側の部分という意味で用いられ、開口端縁ＯＰ２における最下点という意味に限定されるものではなく、開口端縁ＯＰ２の概ね中間高さから下側の部分を意味する。また、第１の深さ位置は、たとえば、軸部ＡＰにおける先端から後述の許容挿入深さｈに相当する長さの部分までが孔部ＯＰ１内に挿入されたときの、孔部ＯＰ１内における軸部ＡＰの先端の位置とすることができる。軸部ＡＰを許容挿入深さｈまで挿入することで、後述する第２の姿勢制御において、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１から抜け出ることを抑制しながら、軸部ＡＰの姿勢をより確実に調整することができる。ただし、第１の深さ位置は、これに限定されるものではなく、たとえば、軸部ＡＰの先端から許容挿入深さｈに相当する長さより小さい長さの部分までが孔部ＯＰ１内に挿入されたときの、軸部ＡＰの先端の位置であってもよい。制御部６は、本実施形態では、第１の移動制御において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの外周面が、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接し、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第１の深さ位置に進入するまで、移動機構３のスライダ３２１を前進させるとともに、移動機構３のすべてのプッシャ３２０のストロークを同じ長さだけ大きくする。

ここで、第１の移動制御を行なった際、図１３の実線で示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの外周面と砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２とが接触した当初では、軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２が孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対して左右方向ＬＲにずれている場合がある（図示された例では左方向Ｌにずれている）。このようなずれが生じた状態では、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における軸部ＡＰの外周面との接触箇所Ｐ１は、孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下端箇所Ｐ２から左右方向ＬＲにずれてしまう（図示された例では左方向Ｌにずれている）。しかしながら、本実施形態では、上述したように、フランジ部材ＡＭは、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内で支持部３１０に対して揺動し得るように、保持機構３１に保持されている。したがって、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰは、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２に当接し、孔部ＯＰ１における第１の深さ位置まで進入する過程において、開口端縁ＯＰ２からの反作用の力ＲＦと、フランジ部材ＡＭが受ける重力ＧＦとにより、開口端縁ＯＰ２に沿って矢印Ｓで示す方向へスライドし、これにより、中心軸ＣＬ１に対する中心軸ＣＬ２の左右方向ＬＲのずれが自動的に修正される。このように、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に載置するだけという簡単な構成で、フランジ部材ＡＭを支持部３１０に対して揺動可能に支持して、フランジ部材ＡＭの砥石ＯＰに対する位置調整を容易に行うことができる。特に、本実施形態では、フランジ部材ＡＭは、中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内で支持部３１０を中心として回転するようにガイドされているので、矢印Ｓで示す方向へスライドしやすく、ずれの修正がよりスムーズに行われる。

つぎに、制御部６は、図１１に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの外周面が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接した状態において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と略平行となるように姿勢調整機構４を制御する第２の姿勢制御を行う。具体的には、制御部６は、第２の姿勢制御において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２と、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１とが略平行となるように、姿勢調整機構４の各プッシャ３２０のストロークを調整する。たとえば、制御部６は、各プッシャ３２０のストロークを同じ長さに調整する。

つぎに、制御部６は、図１２に示されるように、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と略平行となった状態において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１における第２の深さ位置まで進入するように移動機構３を制御する第２の移動制御を行う。具体的には、制御部６は、第２の移動制御において、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが砥石ＯＰの孔部ＯＰ１内の第２の深さ位置まで進入するように、移動機構３のスライダ３２１を前進させるとともに、移動機構３のすべてのプッシャ３２０のストロークを同じ長さだけ大きくする。本実施形態では、第２の移動制御により、フランジ部材ＡＭのフランジ部ＦＬＡが砥石ＯＰの後側の端面に当接するまで、フランジ部材ＡＭが移動させられる。ここで、第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰと砥石ＯＰの孔部ＯＰ１との嵌合が完了した際に、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１内に侵入したときの軸部ＡＰの先端の位置である。第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰおよび砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の大きさや形状などに応じてや、要求される嵌合深さに応じて画定される。本実施形態では、第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの全体が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１内に進入したときの、軸部ＡＰの先端の位置である。

フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰと砥石ＯＰの孔部ＯＰ１との嵌合動作が完了すると、制御部６は、互いに嵌合したフランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰを部材嵌合装置１から取り外すための制御を行う。具体的には、制御部６は、図１２に示された状態から、係止機構３３の係止部３３０を係合解除状態とし、移動機構３のスライダ３２１を後退させるとともに、移動機構３のすべてのプッシャ３２０のストロークを短くして、支持部３１０および係止部３３０をフランジ部材ＡＭから後方向Ｂに移動させる制御を行なう。また、制御部６は、前後で対になったプッシャ２３（図３参照、前側のプッシャは図示を省略）を砥石ＯＰから離間させる制御を行なう。これにより、互いに嵌合したフランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰは、保持部２から取り外し可能な状態となる。そして、互いに嵌合されたフランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰは、保持部２から取り外される。

ここで、図１４を参照して、第２の姿勢制御が可能な範囲およびフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの許容挿入深さｈについて説明する。図１４は、本実施形態に係る部材嵌合装置１において制御されるフランジ部材ＡＭの姿勢の一例を模式的に示す図である。

フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して一定以上の傾斜角度となると、軸部ＡＰの外周面が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２に当接した状態で、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１と略平行になるようにフランジ部材ＡＭの傾斜を調整するのが困難な場合がある。そのときの傾斜角度は、臨界角度θａと呼ぶことができる。図１４は、中心軸ＣＬ１と中心軸ＣＬ２との間の角度θが臨界角度θａであるときに、フランジ部材ＡＭの外周面が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２に当接した状態を示している。図１４から理解できるように、臨界角度θａは、以下の式（１）により表される。ここで、Ｒは、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の半径であり、ｒは、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの半径である。

以上の観点から、第２の姿勢制御が可能な範囲は、式（１）で表される臨界角度θａ以下とされる。したがって、制御部６は、第１の姿勢制御において、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対してなす傾斜角度θが、０°よりも大きく、臨界角度θａ以下となるように姿勢調整機構４を制御することが好ましい。

以上の議論は、中心軸ＣＬ１および中心軸ＣＬ２が、同一鉛直平面上にある場合を想定している。つまり、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対してフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰ側へ斜め上向きに傾斜している場合を想定している。しかし、実際には、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰ側へ斜め右向きに傾斜するなど、他の向きに傾斜する場合も想定される。そのような場合でも、上述したのと同様の考え方で、臨界角度を決定することが可能である。たとえば、図１５は、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の傾斜方向が変化した場合の第２の姿勢制御が可能な範囲を模式的に示している。図１５において、縦軸は、斜め上向きの傾斜角度θＹを表し、横軸は、斜め左向きまたは斜め右向きの傾斜角度θＸを表している。また、ハッチングで示される範囲Ｒ１は、制御部６による第２の姿勢制御を行うことが可能な範囲を表し、範囲Ｒ１以外の範囲Ｒ２は、制御部６による第２の姿勢制御が困難な範囲を表す。制御部６は、第１の姿勢制御において、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対してなす角度θが、図示した範囲Ｒ１内の範囲となるように姿勢調整機構４を制御することが好ましい。

また、許容挿入深さｈは、砥石ＯＰの孔部ＯＰ１にフランジ部材ＡＭの軸部ＡＰを挿入する際に挿入することができる軸部ＡＰの最大長さと定義することができる。たとえば、許容挿入深さｈの理解を容易にするために、図１５を参照して説明すると、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２を臨界角度θａに傾斜させた状態で軸部ＡＰを孔部ＯＰ１に挿入する場合には、挿入することができる軸部ＡＰの最大長さは、以下の式（２）により表される。
ｈ＝２ｒ×ｔａｎθａ ・・・（２）

＜部材嵌合方法＞
以下、再度図８～図１２を参照して、本発明の一実施形態に係る部材嵌合方法を説明する。本実施形態の部材嵌合方法は、上述した部材嵌合装置１を用いて実施することもできるし、上述した部材嵌合装置１以外の装置を用いて実施することもできる。なお、以下で説明する部材嵌合方法は一例にすぎず、本発明の部材嵌合方法は以下の例に限定されることはない。

本実施形態の部材嵌合方法は、図８～図１２に示されるように、中心軸ＣＬ２に沿って延びる軸部ＡＰを有するフランジ部材ＡＭと、中心軸ＣＬ１に沿って延びる孔部ＯＰ１を有する砥石ＯＰとを嵌合させる方法である。この部材嵌合方法では、図８に示されるように、砥石ＯＰが、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１が水平方向Ｈ（および前後方向ＦＢ）に沿うように配置される。このとき、砥石ＯＰは、孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２（フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰが挿入される側）が後方向Ｂを向くように設置される。また、フランジ部材ＡＭは、軸部ＡＰが前方向Ｆを向くように配置される。このとき、フランジ部材ＡＭは、後述する姿勢調整が容易になるように、中心軸ＣＬ２が前方向Ｆに向かって斜め上向きに傾斜するように設置されることが好ましい。

本実施形態の部材嵌合方法では、まず、図９に示されるように、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２を、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対して、砥石ＯＰ側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するようにフランジ部材ＡＭの姿勢を調整する。このとき、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対する角度θは、部材嵌合装置１に関して上述した第２の姿勢制御が可能な範囲とされることが好ましい。ただし、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対する角度θは、以下の工程の途中において、第２の姿勢制御が可能な範囲内に調整されてもよい。

このとき、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１に対するフランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２の傾斜角度θが変更され得るように、フランジ部材ＡＭを支持する支持部（たとえば、部材嵌合装置１の支持部３１０）によって、フランジ部材ＡＭを支持部に対して揺動可能に支持することが好ましい。これによって、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２と砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１との間の傾斜角度θの調整を簡単に行うことができる。

本実施形態の部材嵌合方法では、つぎに、図１０に示されるように、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接し、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第１の深さ位置に進入するまで、フランジ部材ＡＭを砥石ＯＰに対して相対的に移動させる。ここで、第１の深さ位置は、たとえば、軸部ＡＰにおける先端から上述の許容挿入深さｈに相当する長さの部分までが孔部ＯＰ１に挿入されたときの、孔部ＯＰ１内における軸部ＡＰにおける先端の位置とすることができる。軸部ＡＰを許容挿入深さｈまで挿入することで、後述するフランジ部材ＡＭの姿勢の調整の際に、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１から抜け出ることを抑制しながら、軸部ＡＰの姿勢をより確実に調整することができる。ただし、第１の深さ位置は、これに限定されるものではなく、たとえば、軸部ＡＰの先端から許容挿入深さｈに相当する長さより小さい長さの部分までが孔部ＯＰ１に挿入されたときの、軸部ＡＰにおける先端の位置であってもよい。

このとき、上述した支持部（たとえば、部材嵌合装置１の支持部３１０）によって、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２に対して略垂直な面内において支持部に対して揺動し得るようにフランジ部材ＡＭを支持することが好ましい。これにより、部材嵌合装置１に関して説明したように、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２と砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１との間の位置合わせを容易に行うことができる。さらに、上述した支持部によって、フランジ部材ＡＭを点接触または線接触で支持することがさらに好ましい。これにより、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２と砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１との間の位置合わせだけでなく、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２と砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１との間の傾斜角度θの調整も簡単に行うことができる。

本実施形態の部材嵌合方法では、つぎに、図１１に示されるように、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接した状態において、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１と略平行となるように、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整する。

本実施形態の部材嵌合方法では、つぎに、図１２に示されるように、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１と略平行となった状態において、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第２の深さ位置まで進入するように、フランジ部材ＡＭを砥石ＯＰに対して相対的に移動させる。ここで、第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰと砥石ＯＰの孔部ＯＰ１との嵌合が完了した際に、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１内に侵入したときの軸部ＡＰの先端の位置である。第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰおよび砥石ＯＰの孔部ＯＰ１の大きさや形状などに応じてや、要求される嵌合深さに応じて画定される。本実施形態では、第２の深さ位置は、フランジ部材ＡＭの軸部ＡＰの全体が砥石ＯＰの孔部ＯＰ１内に進入したときの、軸部ＡＰの先端の位置である。

ここで、上述した支持部を、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１の内部から、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１を囲繞するフランジ部材ＡＭの内周面に向けて突出するように、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１の内部に配置して、その支持部により、フランジ部材ＡＭの内周面における周方向の上側部分を支持することが好ましい。これにより、フランジ部材ＡＭの内周面が、フランジ部材ＡＭの内部からフランジ部材ＡＭの内周面に向けて突出する部位で支持されるため、フランジ部材ＡＭの鉛直方向Ｖの下方への移動をより確実に規制するとともに、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の傾斜角度θの変更がより容易となり、また、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせをよりスムーズに行うことができる。

以上において、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法を説明した。本実施形態に係る部材嵌合装置１および部材嵌合方法では、フランジ部材ＡＭを砥石ＯＰに対して移動させる構成であるが、これに限定されるものではない。たとえば、部材嵌合装置および部材嵌合方法は、砥石ＯＰをフランジ部材ＡＭに対して移動させる構成であってもよく、フランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰの双方を、互いに対して移動させる構成であってもよい。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置１および部材嵌合方法は、砥石ＯＰの中心軸ＣＬ１が水平方向Ｈに沿うように砥石ＯＰを配置し、フランジ部材ＡＭの姿勢を調整する構成であるが、これに限定されるものではない。たとえば、部材嵌合装置および部材嵌合方法は、フランジ部材ＡＭの中心軸ＣＬ２が水平方向Ｈに沿うようにフランジ部材ＡＭを配置し、砥石ＯＰの姿勢を調整する構成であってもよい。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置１および部材嵌合方法は、支持部３１０によりフランジ部材ＡＭを支持する構成であるが、これに限定されるものではない。たとえば、部材嵌合装置および部材嵌合方法は、支持部３１０により砥石ＯＰを支持する構成であってもよい。この場合、フランジ部材ＡＭの孔部ＡＰ１に対応する孔部が、砥石ＯＰに設けられてもよい。

以上のように、本発明の一実施形態に係る部材嵌合装置は、中心軸ＣＬ２に沿って延びる軸部ＡＰを有するフランジ部材ＡＭと、中心軸ＣＬ１に沿って延びる孔部ＯＰ１を有する砥石ＯＰとを嵌合させる装置である。フランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰの一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、一方側部材は、一方側部材の中心軸が水平方向Ｈに沿うように配置される。移動機構３は、一方側部材および他方側部材を、互いに対して相対的に移動させる。姿勢調整機構４は、他方側部材の姿勢を調整する。制御部６は、移動機構３および姿勢調整機構４を制御する。制御部６は、他方側部材の中心軸が、一方側部材の中心軸に対して、一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように姿勢調整機構４を制御する第１の姿勢制御を行う。また、制御部６は、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接し、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第１の深さ位置に進入するまで、移動機構３を制御する第１の移動制御を行う。また、制御部６は、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接した状態において、他方側部材の中心軸が一方側部材の中心軸と略平行となるように姿勢調整機構４を制御する第２の姿勢制御を行う。また、制御部６は、他方側部材の中心軸が一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第２の深さ位置まで進入するように移動機構３を制御する第２の移動制御を行う。

また、本発明の一実施形態に係る部材嵌合方法は、中心軸ＣＬ２に沿って延びる軸部ＡＰを有するフランジ部材ＡＭと、中心軸ＣＬ１に沿って延びる孔部ＯＰ１を有する砥石ＯＰとを嵌合させる方法である。フランジ部材ＡＭおよび砥石ＯＰの一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、一方側部材は、一方側部材の中心軸が水平方向Ｈに沿うように配置される。当該部材嵌合方法では、他方側部材の中心軸を、一方側部材の中心軸に対して、一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように、他方側部材の姿勢を調整する。また、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接し、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第１の深さ位置に進入するまで、一方側部材および他方側部材を互いに対して相対的に移動させる。また、軸部ＡＰの外周面が孔部ＯＰ１の開口端縁ＯＰ２における下側部分に当接した状態において、他方側部材の中心軸が一方側部材の中心軸と略平行となるように、他方側部材の姿勢を調整する。また、他方側部材の中心軸が一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、軸部ＡＰが孔部ＯＰ１における第２の深さ位置まで進入するように、一方側部材および他方側部材を互いに対して移動させる。

このように、たとえば、一方側部材の中心軸が水平方向Ｈに沿うように一方側部材を配置して、他方側部材の姿勢を調整しながら、一方側部材と他方側部材とを水平方向Ｈで嵌合させる構成および方法とすることで、他方側部材の傾きを調整する場合や、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせを行う場合など、多くの場面で他方側部材に作用する重力を利用することができる。そして、その重力を利用することで、一方側部材および他方側部材が重量物であっても、複雑な機構を導入することなく、たとえば、他方側部材の姿勢を簡単に調整でき、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせを簡単に行うことができる。したがって、本実施形態の部材嵌合装置および部材嵌合方法によれば、取付部材および被取付部材が重量物であっても、簡単な構成および方法で嵌合を良好に行うことができる。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法では、支持部３１０は、一方側部材の中心軸に対する他方側部材の中心軸の傾斜角度θが変更され得るように、他方側部材を支持部３１０に対して揺動可能に支持する。

このような構成により、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の傾斜角度θの変更を容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法では、支持部３１０は、他方側部材の中心軸に対して略垂直な面内において支持部３１０に対して揺動し得るように他方側部材を支持する。

このような構成により、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせを自動的に行うことができる。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法では、支持部３１０は、他方側部材を点接触または線接触で支持する。

このような構成により、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の傾斜角度θの変更や、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせがよりスムーズに行われる。

また、本実施形態に係る部材嵌合装置および部材嵌合方法では、他方側部材は、他方側部材の中心軸に沿って延びる孔部を有する。支持部３１０は、他方側部材の孔部の内部に配置され、他方側部材の孔部の内部から、他方側部材の孔部を囲繞する他方側部材の内周面に向けて突出し、他方側部材の内周面における周方向の上側部分を支持する。

このような構成により、たとえば、他方側部材の内周面が、他方側部材の内部から他方側部材の内周面に向けて突出する部位で支持されるため、他方側部材の鉛直方向Ｖの下方への移動をより確実に規制するとともに、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１に対する軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２の傾斜角度θの変更がより容易となり、また、孔部ＯＰ１の中心軸ＣＬ１と軸部ＡＰの中心軸ＣＬ２との位置合わせがよりスムーズに行われる。

上記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 部材嵌合装置
２ 保持部
２０ 脚部
２１ 台座部
２２ 砥石保持部
２３ プッシャ
３ 移動機構
３１ 保持機構
３１０ 支持部
３１００ 支持面
３２ 移送機構
３２０ プッシャ
３２００ 押出ロッド
３２０１ 駆動部
３２１ スライダ
３２１ａ アーム部材
３３ 係止機構
３３０ 係止部
３３００ 係止爪
３３０１ リンク機構
３３１ 移動装置
３３１０ ロッド
４ 姿勢調整機構
５ 搭載部
５０ 脚部
５１ 上側台座
５２ 下側台座
６ 制御部
ＡＭ フランジ部材（取付部材）
ＢＭ 別のフランジ部材
ＡＰ 軸部
ＡＰ１ フランジ部材（取付部材）の孔部
Ｂ 後方向
ＢＯ 締結手段（ボルト）
ＣＬ１ 砥石（被取付部材）の孔部の中心軸
ＣＬ２ フランジ部材（取付部材）の軸部の中心軸
Ｆ 前方向
ＦＢ 前後方向
ＦＬ 床面
ＦＬＡ フランジ部
Ｈ 水平方向
ＬＲ 左右方向
Ｌ 左方向
ＯＰ 砥石（被取付部材）
ＯＰ１ 砥石（被取付部材）の孔部
ＯＰ２ 開口端縁
Ｒ 右方向
Ｖ 鉛直方向

Claims (8)

1. 中心軸に沿って延びる軸部を有する取付部材と、中心軸に沿って延びる孔部を有する被取付部材とを嵌合させる部材嵌合装置であって、
   前記取付部材および前記被取付部材の一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、前記一方側部材は、前記一方側部材の中心軸が水平方向に沿うように配置され、
   前記部材嵌合装置は、
   前記一方側部材および前記他方側部材を、互いに対して相対的に移動させる移動機構と、
   前記他方側部材の姿勢を調整する姿勢調整機構と、
   前記移動機構および前記姿勢調整機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸に対して、前記一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように前記姿勢調整機構を制御する第１の姿勢制御を行い、
   前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接し、前記軸部が前記孔部における第１の深さ位置に進入するまで、前記移動機構を制御する第１の移動制御を行い、
   前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接した状態において、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となるように、前記姿勢調整機構を制御する第２の姿勢制御を行い、
   前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、前記軸部が前記孔部における第２の深さ位置まで進入するように前記移動機構を制御する第２の移動制御を行い、
   前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、
   前記他方側部材は、前記他方側部材の中心軸に沿って延びる孔部を有し、
   前記支持部は、前記他方側部材の孔部の内部に配置され、前記他方側部材の孔部の内部から、前記他方側部材の孔部を囲繞する前記他方側部材の内周面に向けて突出し、前記他方側部材の内周面における周方向の上側部分を支持する、
   部材嵌合装置。
2. 前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記一方側部材の中心軸に対する前記他方側部材の中心軸の傾斜角度が変更され得るように、前記他方側部材を前記支持部に対して揺動可能に支持する、
   請求項１記載の部材嵌合装置。
3. 前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記他方側部材の中心軸に対して略垂直な面内において前記支持部に対して揺動し得るように前記他方側部材を支持する、
   請求項１または２記載の部材嵌合装置。
4. 前記姿勢調整機構は、前記他方側部材を支持する支持部を有し、
   前記支持部は、前記他方側部材を点接触または線接触で支持する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の部材嵌合装置。
5. 中心軸に沿って延びる軸部を有する取付部材と、中心軸に沿って延びる孔部を有する被取付部材とを嵌合させる部材嵌合方法であって、
   前記取付部材および前記被取付部材の一方を一方側部材であるとし、他方を他方側部材であると定義したとき、前記一方側部材は、前記一方側部材の中心軸が水平方向に沿うように配置され、
   前記部材嵌合方法は、
   前記他方側部材の中心軸を、前記一方側部材の中心軸に対して、前記一方側部材側へ斜め上向きに所定範囲内で傾斜するように前記他方側部材の姿勢を調整するステップと、
   前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接し、前記軸部が前記孔部における第１の深さ位置に進入するまで、前記一方側部材および前記他方側部材を互いに対して相対的に移動させるステップと、
   前記軸部の外周面が前記孔部の開口端縁における下側部分に当接した状態において、前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となるように、前記他方側部材の姿勢を調整するステップと、
   前記他方側部材の中心軸が、前記一方側部材の中心軸と略平行となった状態において、前記軸部が前記孔部における第２の深さ位置まで進入するように、前記一方側部材および前記他方側部材を互いに対して相対的に移動させるステップとを含み、
   前記他方側部材は、前記他方側部材の中心軸に沿って延びる孔部を有し、
   前記他方側部材を支持する支持部が、前記他方側部材の孔部の内部から、前記他方側部材の孔部を囲繞する前記他方側部材の内周面に向けて突出するように、前記他方側部材の孔部の内部に配置され、前記支持部により、前記他方側部材の内周面における周方向の上側部分が支持される、
   部材嵌合方法。
6. 前記一方側部材の中心軸に対する前記他方側部材の中心軸の傾斜角度が変更され得るように、前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材が前記支持部に対して揺動可能に支持される、
   請求項５記載の部材嵌合方法。
7. 前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材の中心軸に対して略垂直な面内において前記支持部に対して揺動し得るように前記他方側部材が支持される、
   請求項５または６記載の部材嵌合方法。
8. 前記他方側部材を支持する支持部によって、前記他方側部材が点接触または線接触で支持される、
   請求項５～７のいずれか１項に記載の部材嵌合方法。

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