WO2025191693A1

WO2025191693A1 - 作業装置及びツール交換方法

Info

Publication number: WO2025191693A1
Application number: PCT/JP2024/009582
Authority: WO
Inventors: 久幸末岡; 直孝檀; 大輔村田
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2024-03-12
Filing date: 2024-03-12
Publication date: 2025-09-18
Anticipated expiration: 2026-09-12

Abstract

本開示の一態様に係る作業装置は、対象物に対して所定の作業を行うツールを取付可能な複数のツール取付部を有するヘッドと、ヘッドを、ヘッドの中心軸周りに回転駆動させるとともに、第１位置と、第１位置に対して中心軸に沿った軸方向の一方側に離間した第２位置と、の間で進退駆動させるヘッド駆動機構と、軸方向において第２位置に設けられ、複数種のツールを保持可能なツール保持部と、複数のツール保持部に保持された複数種のツールから選択された一種のツールを、ツール取付部に着脱させるツール着脱機構と、を備えている。

Description

作業装置及びツール交換方法

　本開示は、作業装置及びツール交換方法に関する。

　特許文献１に示すように、回転駆動可能に設置された回転部材と、回転部材に取り付けられて回転動力を伝達するための複数の係合部材とを備え、回転対象物に係合部材を係合させ、回転部材を回転させることにより回転対象物を回転させる構成が開示されている。

特許第５８７３４６０号公報

　ところで、回転対象物の形状等に応じて、係合部材を交換することが要求される場合がある。このような場合、複数の係合部材が取り付けられた回転部材ごと交換することが考えられる。しかしながら、複数の係合部材が取り付けられた回転部材ごと交換する場合、回転部材を交換するための装置が大掛かりとなってしまう。
　一方、回転部材に取り付けられた係合部材のみを交換することも考えられる。しかし、この場合、回転部材には複数の係合部材が取り付けられている。このため、複数の係合部材の全てを交換する場合、交換作業に手間と時間が掛かってしまう。
　本開示は、装置が大掛かりとなることを抑えつつ、ツールを容易かつ効率的に交換することのできる作業装置及びツール交換方法を提供する。

　上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を採用した。
　（１）本開示の一態様に係る作業装置は、対象物に対して所定の作業を行うツールを取付可能な複数のツール取付部を有するヘッドと、前記ヘッドを、前記ヘッドの中心軸周りに回転駆動させるとともに、第１位置と、前記第１位置に対して前記中心軸に沿った軸方向の一方側に離間した第２位置と、の間で進退駆動させるヘッド駆動機構と、前記軸方向において前記第２位置に設けられ、複数種の前記ツールを保持可能なツール保持部と、複数の前記ツール保持部に保持された複数種の前記ツールから選択された一種の前記ツールを、前記ツール取付部に着脱させるツール着脱機構と、を備えている。

　本態様によれば、第１位置で、ヘッドの複数のツール取付部に取り付けられたツールにより、対象物に対して所定の作業を行うことができる。ツール取付部に取り付けられたツールを交換する場合、まず、複数のツール取付部にツールが取り付けられたヘッドを、ヘッド駆動機構により、第１位置から第２位置に移動させる。そして、各ツール取付部に取り付けられていたツールを、ツール着脱機構によりツール取付部から取り外し、第２位置に設けられたツール保持部に保持させる。ツール取付部に取り付けられていたツールが、ツール保持部に保持され、ツール取付部は、空の状態となる。その後、ヘッド駆動機構で、ヘッドを第２位置から第１位置に戻した後、ヘッド駆動機構でヘッドを回転させ、空となったツール取付部を、他のツールが保持されているツール保持部に軸方向で対向させる。続いて、複数のツール取付部が空の状態のヘッドを、ヘッド駆動機構により、第１位置から第２位置に移動させる。そして、第２位置に設けられた、他のツール保持部に保持させた他のツールを、ツール着脱機構により、ツール取付部に取り付ける。このようにして、主にヘッドの軸方向への移動動作、及び周方向への回転動作により、ツールの交換が可能となる。したがって、装置が大掛かりとなることを抑えつつ、ツールを容易かつ効率的に交換することが可能となる。

　上記した作業装置において、制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ヘッドが前記第１位置に位置し、複数の前記ツール取付部に前記第１ツールが取り付けられ、複数の前記第２ツール保持部に前記第２ツールが保持された状態で、前記ヘッド駆動機構で前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、空の状態の複数の前記第１ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、前記ツール着脱機構で、前記第１ツールを複数の前記ツール取付部の各々から取り外し、複数の前記第１ツール保持部に保持させるステップと、前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、複数の前記第２ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、前記ツール着脱機構で、前記第２ツールを複数の前記第２ツール保持部の各々から取り外し、複数の前記ツール取付部に取り付けるステップと、前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、を実行することが好ましい。
　本態様によれば、ツールの交換を自動的に行うことができる。

　上記各態様によれば、装置が大掛かりとなることを抑えつつ、ツールを容易かつ効率的に交換することのできる作業装置及びツール交換方法を提供することができる。

本開示の実施形態に係る作業装置を示す斜視図である。図１の作業装置を異なる方向から見た斜視図である。図１の作業装置を軸方向から見た図である。本開示の実施形態に係る作業装置に装着されるツールを示す斜視図である。上記ツールを、図４とは異なる方向から見た斜視図である。上記ツールの側面図である。上記作業装置の半断面図である。上記作業装置のツール取付部にツールが取り付けられた状態を示す側面図である。上記ツール取付部を示す斜視図である。上記作業装置のツール保持部を示す斜視図である。上記ツール保持部を、図１０とは異なる方向から見た斜視図である。上記作業装置におけるツール交換方法の流れを示すフローチャートである。ヘッドを回転させ、ツール取付部を、軸方向から見て第１ツール保持部と重なる位置に配置するステップを示す図である。図１３の作業装置を軸方向から見た図である。ヘッドを第１位置から第２位置に移動させるステップを示す図である。図１５に示すステップで、ツールが、ツール取付部とツール保持部の双方で保持された状態を示す断面図である。第１ツールをツール取付部から取り外す状態を示す断面図である。ヘッドを第２位置から第１位置に移動させるステップを示す図である。ヘッドを回転させ、ツール取付部を、軸方向から見て第２ツール保持部と重なる位置に配置するステップを示す図である。図１９の作業装置を軸方向から見た図である。ヘッドを第１位置から第２位置に移動させるステップを示す図である。ツール取付部に第２ツールを取り付けたヘッドを第２位置から第１位置に移動させるステップを示す図である。本開示の実施形態の変形例に係る作業装置を示す図である。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態や変形例において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。

［作業装置１］
　図１は本開示の実施形態に係る作業装置を示す斜視図である。図２は、図１の作業装置を異なる方向から見た斜視図である。図３は、図１の作業装置を軸方向から見た図である。
　図１～図３に示す作業装置１は、対象物１００（図２参照）に対して、所定の作業を行う。本開示の作業装置１は、例えば、図示しないエンジンに備えられた回転体を対象物１００とする。対象物１００である、エンジンに備えられた回転体としては、クランクシャフト等の回転軸、回転軸に接続されたギヤ等が例示できる。作業装置１は、対象物１００である回転体を挟持して、その中心軸周りに回転駆動させることで、エンジンについての各種のテストを行う。対象物１００である回転体を備えたエンジンは、図示しないエンジン支持部に支持される。

　作業装置１は、エンジン支持部に支持されたエンジンの回転体（対象物１００）を挟持するため、複数のツール９０が装着可能である。複数のツール９０は、対象物１００の中心軸周りの周方向Ｄｃに等間隔をあけて配置される。本開示の作業装置１では、複数のツール９０として、例えば３つのツール９０が装着される。なお、作業装置１に装着されるツール９０の数は、３つに限らず、２つ、あるいは４つ以上であってもよい。

　作業装置１は、複数種の対象物１００（エンジンの回転体）に対し、所定の作業が行えるよう構成されている。ここで、複数種の対象物１００とは、複数のツール９０で対象物１００を挟持する部分の形状、寸法等が異なるものを指す。このため、作業装置１は、複数種の対象物１００の種類に応じ、複数種のツール９０を備えている。本開示の作業装置１は、例えば、複数種のツール９０として、３種類のツール９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃが装着可能とされている。本開示において、ツール９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃの各々は、上記したように、例えば３つずつ備えられている。また、本開示において、３つずつ備えられているツール９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃの各々のツールの種類は、同じ種類のツールが備えられている。

［ツール９０］
　図４は、本開示の実施形態に係る作業装置に装着されるツールを示す斜視図である。図５は、上記ツールを、図４とは異なる方向から見た斜視図である。図６は、上記ツールの側面図である。
　図４～図６に示すように、ツール９０は、ツール本体部９１と、作業部９２と、を一体に有している。作業部９２は、対象物１００に対して、所定の作業を行う。本実施形態において、作業部９２は、対象物１００の回転体に係合して挟持する。

　ツール本体部９１は、ツール取付部３０、及びツール保持部５により保持可能とされている。ツール本体部９１は、第１方向Ｄ１に延びている。ツール本体部９１は、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２から見て、第１方向Ｄ１を長辺とし、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に交差する第３方向Ｄ３を短辺とする長方形状の部材である。

　ツール本体部９１は、第３方向Ｄ３両外側を向く一対の側面９１ｓの各々に、第１被係合部９３を備えている。第１被係合部９３は、各側面９１ｓから第３方向Ｄ３の内側に窪み、第１方向Ｄ１に延びる溝状をなしている。

　また、ツール本体部９１は、第３方向Ｄ３両外側を向く一対の側面９１ｓの各々に、係合凹部９４を備えている。係合凹部９４は、各側面９１ｓにおいて、第１方向Ｄ１の両端部にそれぞれ形成されている。各係合凹部９４は、側面９１ｓから第３方向Ｄ３の内側に略半球状に窪んでいる。

　図５に示すように、ツール本体部９１は、第１方向Ｄ１の一方側の端部に、第２被係合部９５を備えている。第２被係合部９５は、ツール本体部９１において、第１方向Ｄ１の一方側を向く端面９１ｂに形成されている。本開示の第２被係合部９５は、端面９１ｂから第１方向Ｄ１の他方側に窪む穴である。本開示の第２被係合部９５は、第３方向Ｄ３に間隔をあけて、例えば２つ設けられている。

　ツール本体部９１は、第１方向Ｄ１の一方側に、係合孔９６を備えている。係合孔９６は、ツール本体部９１を、第２方向Ｄ２に貫通している。

　作業部９２は、ツール本体部９１の第１方向Ｄ１の他方側の端部に設けられている。作業部９２は、ツール本体部９１の第２方向Ｄ２の一方側の表面に取付られた基部９２ａと、基部９２ａから第１方向Ｄ１の他方側に向かって突出するアーム部９２ｂと、アーム部９２ｂの先端部に設けられた係合爪９２ｃと、を一体に有している。係合爪９２ｃは、対象物１００のギヤ等に係合可能に構成されている。複数種のツール９０は、対象物１００の種類に応じて、例えば、係合爪９２ｃの位置や、係合爪９２ｃの数が異なっている。

　作業装置１は、複数種のツール９０（９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ）のうち、対象物１００の種類に応じて選定された一種のツール９０（ツール９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃのいずれか一種）を用い、対象物１００を挟持する。このため、図１～図３に示すように、作業装置１は、ヘッド２と、ヘッド駆動機構４と、ツール保持部５と、ツール着脱機構７（図７参照）と、作業装置１の全体の動作を制御する制御装置２００（図１参照）と、を備えている。

＜ヘッド２、ヘッド駆動機構４＞
　図７は、上記作業装置の半断面図である。
　図７に示すように、ヘッド２は、回動部材２０と、複数のツール取付部３０と、を備えている。

　回動部材２０は、中心軸Ｃに沿った軸方向Ｄａに延びる円柱状の軸部２１と、軸部２１の軸方向Ｄａの一端に設けられた拡径部２２と、を一体に有している。軸部２１は、ヘッド駆動機構４により、軸部２１の中心軸Ｃ周りの周方向Ｄｃに回転駆動されるとともに、中心軸Ｃが延びる軸方向Ｄａに進退可能に構成されている。拡径部２２は、軸部２１の軸方向Ｄａの一端から径方向Ｄｒの外側に拡径している。拡径部２２は、軸方向Ｄａから見て略円形状をなしている。

　ヘッド駆動機構４は、直方体状の筐体４１を備えている。筐体４１には、軸方向Ｄａに延び、筐体４１の内外を貫通する円筒状の保持筒４３が設けられている。軸部２１は、保持筒４３内に挿通されている。軸部２１は、軸方向Ｄａに間隔を空けて設けられた軸受４４Ａ、４４Ｂにより、保持筒４３内で、中心軸Ｃ周りに回転自在に支持されている。

　ヘッド駆動機構４は、筐体４１内に、軸部２１の軸方向Ｄａの他端に接続されたモータ（図示無し）と、軸部２１を軸方向Ｄａに進退させる進退駆動部（図示無し）と、を備えている。モータは、軸部２１を中心軸Ｃ周りに回転駆動させることで、ヘッド２全体を回転駆動させる。進退駆動部としては、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダ等のシリンダ機構、ボールネジ機構等が採用可能である。このようなヘッド駆動機構４は、ヘッド２を、ヘッド２の中心軸Ｃ回りに回転駆動させるとともに、第１方向Ｄ１に沿って進退駆動させる。ここで、軸部２１を駆動させるための具体的な機構については何ら限定するものではない。

　図８は、上記作業装置のツール取付部にツールが取り付けられた状態を示す側面図である。図９は、上記ツール取付部を示す斜視図である。
　図１～図３に示すように、複数のツール取付部３０は、拡径部２２の外周部に、周方向Ｄｃに等間隔をあけて設けられている。図８に示すように、複数のツール取付部３０の各々は、対象物１００に対して所定の作業を行うツール９０を取付可能である。図９に示すように、各ツール取付部３０は、第１保持部３１と、ツール開閉機構３３と、第１規制機構３２と、を備えている。

　図９に示すように、第１保持部３１は、ベース部３１ａと、一対の第１延設部材３１ｂと、を一体に有している。ベース部３１ａは、径方向Ｄｒに交差する面に沿って延びる板状の部材である。ベース部３１ａは、径方向Ｄｒから見て、軸方向Ｄａを長辺方向とする長方形状をなしている。ベース部３１ａは、後述の揺動保持部３５に取付られている。

　一対の第１延設部材３１ｂは、ベース部３１ａの周方向Ｄｃ両端部に設けられている。一対の第１延設部材３１ｂの各々は、軸方向Ｄａに延びる凸部３１ｔを有している。各凸部３１ｔは、周方向Ｄｃを向き、互いに向き合う様に設けられている。このような、ベース部３１ａ、及び一対の第１延設部材３１ｂを有する第１保持部３１には、例えば、市販のリニアガイドを用いてもよい。一対の第１延設部材３１ｂの凸部３１ｔは、ツール９０の第１被係合部９３（図４～図６参照）に係合する。これにより、図８に示すように、ツール９０は、第１保持部３１により、軸方向Ｄａにスライド可能、かつ径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに移動不能に保持される。ここで、ツール９０は、第１方向Ｄ１を軸方向Ｄａに一致させ、第２方向Ｄ２を径方向Ｄｒ、第３方向Ｄ３を周方向Ｄｃの接線方向に向けた状態で、第１保持部３１に保持される。

　図７～図９に示すように、ツール開閉機構３３は、揺動保持部３５と、ツール付勢部材３６（図７参照）と、ツール操作部３７と、を備えている。

　図３に示すように、揺動保持部３５は、拡径部２２の外周部に設けられた一対の支持壁２２ｗの間に配置されている。一対の支持壁２２ｗは、周方向Ｄｃに所定間隔をあけて、拡径部２２から径方向Ｄｒの外側に突出して設けられている。図７～図９に示すように、揺動保持部３５の軸方向Ｄａの他方側の端部は、軸方向Ｄａ及び径方向Ｄｒに直交する方向に延びる軸２６周りに、揺動可能に支持されている。これにより、ツール９０を保持する第１保持部３１が、揺動保持部３５と一体に軸２６周りに揺動し、作業部９２が、対象物１００に対して径方向Ｄｒに接離可能となる。

　揺動保持部３５には、軸２６に対して軸方向Ｄａの一方側に、径方向Ｄｒの内側に延びるカムプレート３５ｐが一体に設けられている。図７に示すように、ツール付勢部材３６は、回動部材２０とカムプレート３５ｐとの間に設けられている。ツール付勢部材３６は、カムプレート３５ｐに径方向Ｄｒの内側から突き当たり、カムプレート３５ｐを径方向Ｄｒの外側に向けて付勢している。これにより、ツール付勢部材３６は、ツール９０の作業部９２を径方向Ｄｒの内側の対象物１００に接近する方向に、ツール９０を付勢している。つまり、ツール付勢部材３６は、対象物１００を保持する方向に、各ツール９０を付勢する。ツール付勢部材３６は、例えばコイルバネであり、回動部材２０とカムプレート３５ｐとの間に、圧縮状態で挟み込まれている。ツール付勢部材３６は、ツール９０の係合爪９２ｃが、対象物１００を保持する方向に、ツール９０を付勢している。

　ツール操作部３７は、カムプレート３５ｐを介して、揺動保持部３５を揺動させる。ツール操作部３７は、カムプレート３５ｐに形成されたカム溝３５ｍ内に配置された操作ピン３７ｐを有している。カム溝３５ｍは、軸方向Ｄａの他方側に向かって、漸次径方向Ｄｒの内側に傾斜、又は湾曲して延びている。操作ピン３７ｐは、軸方向Ｄａに往復動可能に設けられている。操作ピン３７ｐを軸方向Ｄａの一方側に移動させることで、操作ピン３７ｐがカム溝３５ｍに当接し、カムプレート３５ｐの軸方向Ｄａの一方側の端部を径方向Ｄｒの内側に押圧する。押圧されたカムプレート３５ｐは、ツール付勢部材３６を圧縮させながら揺動保持部３５を軸２６周りに回動させる。これにより、複数のツール９０の係合爪９２ｃを、対象物１００から離間する方向に動作させ、ツール９０による対象物１００の保持を解除する。
　ここで、操作ピン３７ｐを軸方向Ｄａの他方側に移動させて、操作ピン３７ｐがカムプレート３５ｐから離間すると、ツール付勢部材３６の付勢力により、ツール９０は、対象物１００を保持する様に動作する。
　上記の様に、ツール開閉機構３３は、複数のツール９０の係合爪９２ｃを、複数のツール９０で対象物１００を保持した状態と、対象物１００の保持を解除した状態との間で動作させる。
　ここで、操作ピン３７ｐは、不図示のアクチュエータにより軸方向Ｄａに往復動される。不図示のアクチュエータは、ベースプレート５１に固定されてもよいし、回動部材２０に設けられてもよい。

　図８に示すように、第１規制機構３２は、第１係合部３８と、付勢部材３９と、を備えている。
　第１係合部３８は、揺動保持部３５において、第１方向Ｄ１の一方側の端部に設けられている。第１係合部３８は、第３方向Ｄ３に延びる軸３８ｓ周りに回動自在に設けられている。第１係合部３８は、第２方向Ｄ２の一方側に突出する突起３８ｔを有している。第１係合部３８は、突起３８ｔを、ツール９０の係合孔９６に挿入することで、ツール９０の第１方向Ｄ１への移動を規制する。第１係合部３８は、軸３８ｓ周りに回動することで、突起３８ｔを係合孔９６に挿入してツール９０と係合した状態と、突起３８ｔを係合孔９６から離脱させてツール９０から離間した状態との間で移動自在である。

　付勢部材３９は、例えばコイルバネであり、第１係合部３８と、揺動保持部３５に取り付けられた受け部材３５ｄとの間に、圧縮状態で挟み込まれている。付勢部材３９は、第１係合部３８の突起３８ｔを、ツール９０の係合孔９６と係合する方向に付勢している。

＜ツール保持部５＞
　図１～図３に示すように、ツール保持部５は、複数種のツール９０を保持可能に、複数設けられている。ツール保持部５は、ツール取付部３０に取り付けられる複数種のツール９０を保持する。換言すると、ツール保持部５は、ツール取付部３０から取り外された、待機状態のツール９０を保持する。

　図１～図３に示すように、本開示のツール保持部５は、３種類のツール９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃを保持するため、ツール保持部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、を備えている。ツール保持部５Ａは、ツール９０Ａを保持する。ツール保持部５Ｂは、ツール９０Ｂを保持する。第３ツール保持部５Ｃは、ツール９０Ｃを保持する。本開示において、ツール保持部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各々は、周方向Ｄｃに等間隔を空けて、３組ずつ設けられている。ツール保持部５Ａと、ツール保持部５Ｂと、ツール保持部５Ｃとは、周方向Ｄｃで異なる位置に配置されている。本開示において、ヘッド２のツール取付部３０は、周方向Ｄｃに１２０°ずつ間隔を空けて３組配置されており、ツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃもそれぞれ周方向Ｄｃに１２０°ずつ間隔を空けて配置されている。ツール保持部５Ａと、ツール保持部５Ｂと、ツール保持部５Ｃとは、周方向Ｄｃに、４０°ずつ位相を異ならせて等間隔に配置されている。
　すなわち、周方向Ｄｃにおいて、ツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃの順で、３組ずつのツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃが等間隔に並んで配置されている。
　ツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃが、ツール取付部３０と同様に、周方向Ｄｃに１２０°ずつ等間隔で配置されていることで、本実施例においては、３つのツールを同時に交換することができる。
　なお、ツール取付部３０の周方向Ｄｃの配置の間隔と、ツール保持部５Ａ，５Ｂ，５Ｃそれぞれとの周方向Ｄｃの配置の間隔とが一致していれば良く、ツール保持部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは等間隔に配置されていなくても良い。

　複数のツール保持部５（ツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃ）は、ベースプレート５１に取り付けられている。ベースプレート５１は、作業装置１の基台（図示無し）に、適宜の支持部材（図示無し）を介して設けられている。ベースプレート５１は、軸方向Ｄａに直交する面に沿って延びる板状であり、軸方向Ｄａから見て矩形状をなしている。ベースプレート５１の中央部には、軸方向Ｄａから見て円形の貫通孔５１ｈが形成されている。複数のツール保持部５（ツール保持部５Ａ、ツール保持部５Ｂ、ツール保持部５Ｃ）は、貫通孔５１ｈの内周縁に沿って同心状に配置され、貫通孔５１ｈの径方向Ｄｒの内側に露出するよう設けられている。

　図１０は、上記作業装置のツール保持部５を示す斜視図である。図１１は、上記ツール保持部５を、図１０とは異なる方向から見た斜視図である。
　図１０、図１１に示すように、各ツール保持部５は、一対の板部材５２と、中間部材５３と、第２保持部５４と、位置決め部材５８と、を備えている。

　一対の板部材５２は、周方向Ｄｃに間隔をあけて設けられている。各板部材５２は、軸方向Ｄａに延びている。中間部材５３は、一対の板部材５２の間に設けられ、一対の板部材５２同士を接続している。図７に示すように、中間部材５３は、取付ブラケット５９を介して、ベースプレート５１の軸方向Ｄａの一方側の面に固定されている。ツール保持部５でツール９０を保持する際、ツール９０は、一対の板部材５２の間に収容される。中間部材５３において、軸方向Ｄａの他方側を向く面５３ｆには、ツール９０の作業部９２の基部９２ａが突き当たる。

　図１１に示すように、第２保持部５４は、ブロック部材５５と、第２延設部材５７と、を備えている。
　ブロック部材５５は、中間部材５３の軸方向Ｄａの一方側の端部に設けられている。ブロック部材５５は、直方体状で、中間部材５３から径方向Ｄｒの内側に突出している。

　第２延設部材５７は、中間部材５３に対して径方向Ｄｒの内側で、ブロック部材５５から軸方向Ｄａの他方側に突出するピンである。本開示の第２延設部材５７は、周方向Ｄｃに間隔をあけて２つ設けられている。ツール保持部５でツール９０を保持する際、各第２保持部５４は、第２被係合部９５（穴）に第２延設部材５７を挿入することで、ツール９０を軸方向Ｄａにスライド可能、かつ径方向Ｄｒ及び周方向Ｄｃに移動不能に保持する。

　図１０、図１１に示すように、位置決め部材５８は、一対の板部材５２の各々に設けられている。位置決め部材５８は、各板部材５２において、第３方向Ｄ３内側を向く側面５２ｓに設けられている。位置決め部材５８は、各側面５２ｓにおいて、軸方向Ｄａの両端部にそれぞれ設けられている。位置決め部材５８は、周方向Ｄｃでツール保持部５の内側に向かって付勢されたボールプランジャであり、ツール９０の各係合凹部９４に係合する。位置決め部材５８は、各係合凹部９４に係合することで、ツール保持部５に保持されたツール９０の保持位置の位置決め精度を向上させる。

　ツール着脱機構７は、ツール保持部５とツール取付部３０との間で、ツール９０を着脱する。ツール着脱機構７は、ツール保持部５に保持されたツール９０を、ツール取付部３０に受け渡す際、複数のツール保持部５に保持された複数種のツール９０から選択された一種のツール９０を、ツール取付部３０に着脱させる。本開示において、ツール着脱機構７と、ツール保持部５とは、それぞれ対応して設けられている。

　ツール着脱機構７は、第２係合部７１と、駆動機構７２と、を備えている。ツール着脱機構７は、ツール保持部５の中間部材５３に対し、径方向Ｄｒの外側に配置されている。

　第２係合部７１は、径方向Ｄｒに延びるピンである。駆動機構７２は、中間部材５３に固定されている。駆動機構７２は、第２係合部７１を径方向Ｄｒに進退駆動させるエアシリンダ等のアクチュエータである。第２係合部７１は、駆動機構７２により、ツール９０の係合孔９６に対し、径方向Ｄｒの外側から挿入される。係合孔９６に対して径方向Ｄｒの内側から、第１係合部３８の突起３８ｔが挿入されている場合、第２係合部７１が係合孔９６に挿入されることにより、突起３８ｔが係合孔９６から離脱する。これにより、ツール９０がツール保持部５に移動不能に保持されるとともに、ツール９０と第１係合部３８との係合が解除される。

［ツールの交換方法］
　以下に示すツール交換方法は、制御装置２００の制御により、作業装置１が所定の動作を順次実行することで実現される。作業装置１では、ツール取付部３０に取り付けられたツール９０を用いて、対象物１００に所定の作業を行う際、対象物１００に応じて選定された、複数種のツール９０（９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ）のうちの一種を用いる。

　ツール取付部３０に取り付けられた複数のツール９０で、対象物１００に対して所定の作業を行う際には、図１、図２、図７に示すように、ヘッド２を、ツール保持部５（ベースプレート５１）に対して、軸方向Ｄａの他方側に離間した第１位置Ｐ１に位置させる。対象物１００に対する所定の作業の完了後、ツール取付部３０に取り付けられたツール９０の種類を変更する際、ツール取付部３０に取り付けられたツール９０を取り外してツール保持部５に保持させ、ツール保持部５に保持された他の種類のツール９０をツール取付部３０に取り付けて交換する。このように、ツール９０を、ツール取付部３０から取り外す際、または、ツール取付部３０に取り付ける際には、後に詳述するように、ヘッド２を、第１位置Ｐ１に対して軸方向Ｄａの一方側に離間した第２位置Ｐ２（図１４参照）に移動させる。

　以下の説明においては、例えば、ツール取付部３０に取り付けられたツール９０Ａを、ツール保持部５に保持された他の種類のツール９０Ｂに交換する場合を例に挙げて、本開示のツール交換方法を説明する。ここで、ツール取付部３０に取り付けられた、交換前のツール９０Ａを、第１ツール９０Ｐとし、ツール保持部５に保持された、交換先のツール９０Ｂを、第２ツール９０Ｑとする。また、ツール保持部５において、第１ツール９０Ｐであるツール９０Ａを保持するツール保持部５Ａを、第１ツール保持部５Ｐとし、第２ツール９０Ｑであるツール９０Ｂを保持するツール保持部５Ｂを、第２ツール９０Ｑとする。なお、ここでは、ツール９０Ａからツール９０Ｂに交換する場合を例示するが、ツール９０Ａからツール９０Ｃ、ツール９０Ｂからツール９０Ａ、ツール９０Ｂからツール９０Ｃ、ツール９０Ｃからツール９０Ａ、ツール９０Ｃからツール９０Ｂに交換する場合においても、手順は同様であるため、その説明を省略する。

　図１２は、上記作業装置におけるツール交換方法の流れを示すフローチャートである。
　図１に示すように、ツール取付部３０に、第１ツール９０Ｐ（本開示ではツール９０Ａ）が取り付けられた状態では、ヘッド２が第１位置Ｐ１に位置し、複数のツール取付部３０の各々に第１ツール９０Ｐが取り付けられている。このため、第１ツール９０Ｐ（ツール９０Ａ）が保持される第１ツール保持部５Ｐには、第１ツール９０Ｐが保持されておらず、空の状態となっている。交換先の第２ツール９０Ｑは、複数の第２ツール保持部５Ｑに保持されている。

　図１３は、ヘッドを回転させ、ツール取付部を、第１ツール保持部と重なる位置に配置するステップを示す図である。
　図１の状態からまず、図１３に示すように、ヘッド駆動機構４でヘッド２を周方向Ｄｃに回転させ、図１４に示すように、複数のツール取付部３０を、軸方向Ｄａから見て、空の状態の複数の第１ツール保持部５Ｐと重なる位置に配置する（ステップＳ１１）。

　図１５は、ヘッドを第１位置から第２位置に移動させるステップを示す図である。第２位置は、第１位置Ｐ１に対して軸方向Ｄａの一方側に離間した位置であり、ツール取付部３０に取り付けられた第１ツール９０Ｐが、ツール取付部３０と第１ツール保持部５Ｐとの双方に保持された状態となる位置である。図１６は、図１５に示すステップで、ツールが、ツール取付部とツール保持部の双方で保持された状態を示す断面図である。
　次に、図１５に示すように、ヘッド駆動機構４で、ヘッド２を軸方向Ｄａに沿って第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動させる（ステップＳ１２）。すると、図１６に示すように、ツール取付部３０で保持されていた第１ツール９０Ｐの第２被係合部９５（穴）に、第２延設部材５７が挿入され、位置決め部材５８（図１０、図１１参照）が、各係合凹部９４に係合する。これにより、第１ツール９０Ｐは、図１６に示すように、ツール取付部３０と第１ツール保持部５Ｐとの双方で保持された状態となる。

　図１７は、第１ツール９０Ｐをツール取付部３０から取り外す状態を示す断面図である。
　次に、図１７に示すように、ツール着脱機構７で、第１ツール９０Ｐを複数のツール取付部３０の各々から取り外す。具体的に、駆動機構７２により、第２係合部７１を、ツール９０の係合孔９６に挿入する。すると、係合孔９６に挿入されていた第１係合部３８の突起３８ｔが、第２係合部７１により径方向Ｄｒの内側に押圧され、突起３８ｔが係合孔９６から離脱する。これにより、第１係合部３８とツール９０との係合が解除され、複数の第１ツール９０Ｐが、複数の第１ツール保持部５Ｐに保持される（ステップＳ１３）。本実施形態において、ツール着脱機構７は、各ツール保持部５のそれぞれに設けられており、後述のヘッド２が第１位置Ｐ１に移動した後も、第２係合部７１が、係合孔９６に係合した状態が維持されるが、ヘッド２が第１位置Ｐ１に移動した後、駆動機構７２を動作させ、第２係合部７１と係合孔９６の係合を解除してもよい。

　図１８は、ヘッドを第２位置から第１位置に移動させるステップを示す図である。
　次に、図１８に示すように、ヘッド駆動機構４で、ヘッド２を軸方向Ｄａに沿って第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に移動させる（ステップＳ１４）。すると、第１係合部３８は、第１ツール保持部５Ｐに保持された第１ツール９０Ｐから、軸方向Ｄａの他方側に離脱した時点で、付勢部材３９の付勢力により、元の位置に復帰する。このとき、複数のツール取付部３０は、ツール９０が取り付けられていない空の状態である。

　図１９は、ヘッドを回転させ、ツール取付部を、第２ツール保持部と重なる位置に配置するステップを示す図である。
　次に、図１９に示すように、ヘッド駆動機構４でヘッド２を周方向Ｄｃに回転させ、図２０に示すように、複数のツール取付部３０を、軸方向Ｄａから見て、交換先の第２ツール９０Ｑが保持された複数の第２ツール保持部５Ｑと重なる位置に配置する（ステップＳ１５）。

　図２１は、ヘッドを第１位置から第２位置に移動させるステップを示す図である。
　次に、図２１に示すように、ヘッド駆動機構４で、ヘッド２を軸方向Ｄａに沿って第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動させる（ステップＳ１６）。すると、第２ツール保持部５Ｑに保持されていた第２ツール９０Ｑの第１被係合部９３に、ツール取付部３０の第１延設部材３１ｂが挿入され、第１係合部３８の突起３８ｔが、付勢部材３９の付勢力により、径方向Ｄｒの内側から係合孔９６に向かって付勢される。このとき、第２係合孔９６には、第２係合部７１が挿入されているため、第１係合部３８の突起３８ｔは、第２係合部７１に当接している。これにより、第２ツール９０Ｑは、ツール取付部３０と第２ツール保持部５Ｑとの双方で保持された状態となる。

　次に、ツール着脱機構７で、第２ツール９０Ｑを複数の第２ツール保持部５Ｑの各々から取り外す。具体的に、駆動機構７２により、第２係合部７１を、ツール９０の係合孔９６から引き抜く。これにより、第２係合部７１とツール９０との係合が解除され、第１係合部３８の突起３８ｔが、付勢部材３９の付勢力により、係合孔９６に係合し、複数の第２ツール９０Ｑが、複数のツール取付部３０に取り付けられる（ステップＳ１７）。

　図２２は、ヘッドを第２位置から第１位置に移動させるステップを示す図である。
　次に、図２２に示すように、ヘッド駆動機構４で、ヘッド２を軸方向Ｄａに沿って第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に移動させる（ステップＳ１８）。これにより、第２ツール保持部５Ｑに保持された第２ツール９０Ｑが、ヘッド２の移動に伴って、第１位置Ｐ１に移動する。この状態で、第２ツール９０Ｑ（ツール９０Ｂ）が保持されていた第２ツール保持部５Ｑ（ツール保持部５Ｂ）は、空の状態となる。
　しかる後、複数の第２ツール９０Ｑで、新たな対象物１００に対し、所定の作業を実行する。

　上述したように、本実施形態の作業装置１では、ヘッド２を、ヘッド２の中心軸Ｃ回りに回転駆動させるとともに、第１位置Ｐ１と、第１位置Ｐ１に対して中心軸Ｃに沿った軸方向Ｄａの一方側に離間した第２位置Ｐ２と、の間で進退駆動させるヘッド駆動機構４と、第２位置Ｐ２に設けられ、複数種のツール９０を保持可能なツール保持部５と、複数のツール保持部５に保持された複数種のツール９０から選択された一種のツール９０を、ツール取付部３０に着脱させるツール着脱機構７と、を備えている。
　この構成によれば、第１位置Ｐ１で、ヘッド２の複数のツール取付部３０に取り付けられたツール９０により、対象物１００に対して所定の作業を行うことができる。ツール取付部３０に取り付けられたツール９０を交換する場合、まず、ツール９０が取り付けられた複数のツール取付部３０を、ヘッド駆動機構４により、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動させる。そして、各ツール取付部３０に取り付けられていたツール９０を、ツール着脱機構７によりツール取付部３０から取り外し、第２位置Ｐ２に設けられたツール保持部５に保持させる。その後、ヘッド駆動機構４で、ヘッド２を第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に戻した後、ヘッド駆動機構４でヘッド２を回転させ、空となったツール取付部３０を、他のツール９０が保持されているツール保持部５に軸方向Ｄａで対向させる。続いて、複数のツール取付部３０を、ヘッド駆動機構４により、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動させる。そして、第２位置Ｐ２に設けられた、他のツール保持部５に保持させた他のツール９０を、ツール着脱機構７により、ツール取付部３０に取り付ける。このようにして、主にヘッド２の軸方向Ｄａへの移動動作、及び周方向Ｄｃへの回転動作により、ツール９０の交換が可能となる。したがって、装置が大掛かりとなることを抑えつつ、ツール９０を容易かつ効率的に交換することが可能となる。

　本実施形態の作業装置１、ツール交換方法においては、主にヘッド２の軸方向Ｄａへの移動動作、及び周方向Ｄｃへの回転動作により、ツール９０の交換が可能となる。したがって、装置が大掛かりとなることを抑えつつ、ツール９０を容易かつ効率的に交換することが可能となる。

　なお、本開示は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
　例えば、上記実施形態では、対象物１００として、エンジンに備えられた回転軸を例示したが、対象物１００は、エンジンに備えられた回転軸に限らず、他のものであってもよい。また、作業装置１で行う作業も、エンジンのテストに限らず、他の作業であってもよい。
　例えば、図２３に示すように、作業装置１Ｂは、複数のツール９０で、各種の物品を保持しながら、紙面左右方向および奥行方向に移送する用途で用いるようにしてもよい。

　また、上記実施形態では、ヘッド駆動機構４、ツール保持部５、ツール着脱機構７、ツール取付部３０、ツール開閉機構３３、ツール操作部３７等の構成について例示したが、これらの各構成は、同様の機能を発揮できるのであれば、適宜変更可能である。
　そして、上記実施形態における構成は本開示の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

　１…作業装置
　２…ヘッド
　４…ヘッド駆動機構
　５、５Ａ～５Ｃ…ツール保持部
　５Ｐ…第１ツール保持部
　５Ｑ…第２ツール保持部
　７…ツール着脱機構
　３０…ツール取付部
　３１…第１保持部
　３１ｂ…第１延設部材
　３２…第１規制機構
　３３…ツール開閉機構
　３５…揺動保持部
　３６…ツール付勢部材
　３７…ツール操作部
　３８…第１係合部
　３９…付勢部材
　５４…第２保持部
　５７…第２延設部材
　７１…第２係合部
　７２…駆動機構
　９０、９０Ａ～９０Ｃ…ツール
　９０Ｐ…第１ツール
　９０Ｑ…第２ツール
　９３…第１被係合部
　９５…第２被係合部
　１００…対象物
　２００…制御装置
　Ｐ１…第１位置
　Ｐ２…第２位置

Claims

　対象物に対して所定の作業を行うツールを取付可能な複数のツール取付部を有するヘッドと、
　前記ヘッドを、前記ヘッドの中心軸周りに回転駆動させるとともに、第１位置と、前記第１位置に対して前記中心軸に沿った軸方向の一方側に離間した第２位置と、の間で進退駆動させるヘッド駆動機構と、
　前記軸方向において前記第２位置に設けられ、複数種の前記ツールを保持可能なツール保持部と、
　複数の前記ツール保持部に保持された複数種の前記ツールから選択された一種の前記ツールを、前記ツール取付部に着脱させるツール着脱機構と、を備えている
ことを特徴とする作業装置。
　前記ツール保持部は、
　複数種の前記ツールのうち第１ツールを保持可能な複数の第１ツール保持部と、
　複数種の前記ツールのうち第２ツールを保持可能な複数の第２ツール保持部と、を備え、
　複数の前記ツール取付部、複数の前記第１ツール保持部、及び複数の前記第２ツール保持部の各々は、前記中心軸周りの周方向に間隔をあけて配置され、
　複数の前記第２ツール保持部は、複数の前記第１ツール保持部に対して前記周方向で異なる位置に設けられている
　ことを特徴とする請求項１に記載の作業装置。
　複数の前記ツール取付部は、
　前記ツールを前記軸方向にスライド可能、かつ前記中心軸を中心とした径方向及び前記中心軸周りの周方向に移動不能に保持する第１保持部と、
　前記第１保持部に保持された前記ツールの前記軸方向への移動を規制する第１規制機構と、を備えている
　ことを特徴とする請求項１に記載の作業装置。
　前記第１規制機構は、
　前記ツールと係合し、前記ツールと係合した状態と前記ツールから離間した状態とで移動自在な第１係合部と、
　前記第１係合部を、前記ツールと係合する方向に付勢する付勢部材と、を備えている
　ことを特徴とする請求項３に記載の作業装置。
　複数の前記ツール保持部は、
　前記ツールを前記軸方向にスライド可能、かつ前記径方向及び前記周方向に移動不能に保持する第２保持部を備え、
　前記ツール着脱機構は、
　前記ツールと係合する第２係合部と、
　前記第２係合部を、前記ツールと係合する状態と前記ツールとの係合が解除された状態との間で移動させる駆動機構を備え、
　前記駆動機構は、前記第２係合部が前記ツールと係合した際、前記第１係合部と前記ツールとの係合を解除する
　ことを特徴とする請求項４に記載の作業装置。
　前記ツールは、
　前記第１保持部と係合する第１被係合部と、
　前記第２保持部と係合する第２被係合部と、
　を有する
　ことを特徴とする請求項５に記載の作業装置。
　前記第１保持部は、前記軸方向に延び、前記第１被係合部と係合する第１延設部材を備え、
　前記第２保持部は、前記軸方向に延び、前記第２被係合部と係合する第２延設部材を備える
　ことを特徴とする請求項６に記載の作業装置。
　複数の前記ツール取付部は、前記中心軸周りの周方向に複数設けられ、
　前記ヘッドは、前記対象物を、複数の前記ツール取付部に取り付けられた複数の前記ツールで保持する
　ことを特徴とする請求項１に記載の作業装置。
　複数の前記ツール取付部は、
　前記ツールを、前記対象物を保持した状態と前記対象物の保持を解除した状態との間で動作させるツール開閉機構を備えている
　ことを特徴とする請求項８に記載の作業装置。
　前記ツール開閉機構は、
　前記ツールを、前記周方向を中心に揺動可能に保持する揺動保持部と、
　前記ツールが前記対象物を保持する方向に前記ツールに付勢力を付与するツール付勢部材と、
　を備え、
　前記作業装置は、
　前記ツールを、前記対象物を保持した状態から前記対象物の保持を解除した状態に動作する様、前記ツール開閉機構を動作させるツール操作部を備えている
　ことを特徴とする請求項９に記載の作業装置。
　制御装置をさらに備え、
　前記制御装置は、
　前記ヘッドが前記第１位置に位置し、複数の前記ツール取付部に前記第１ツールが取り付けられ、複数の前記第２ツール保持部に前記第２ツールが保持された状態で、
　前記ヘッド駆動機構で前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、空の状態の複数の前記第１ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、
　前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、
　前記ツール着脱機構で、前記第１ツールを複数の前記ツール取付部の各々から取り外し、複数の前記第１ツール保持部に保持させるステップと、
　前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、
　前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、複数の前記第２ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、
　前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、
　前記ツール着脱機構で、前記第２ツールを複数の前記第２ツール保持部の各々から取り外し、複数の前記ツール取付部に取り付けるステップと、
　前記ヘッド駆動機構で、前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、を実行する
　ことを特徴とする請求項２に記載の作業装置。
　請求項２に記載の作業装置におけるツール交換方法であって、
　前記ヘッドが前記第１位置に位置し、複数の前記ツール取付部に前記第１ツールが取り付けられ、複数の前記第２ツール保持部に前記第２ツールが保持された状態で、
　前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、空の状態の複数の前記第１ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、
　前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、
　前記第１ツールを複数の前記ツール取付部の各々から取り外し、複数の前記第１ツール保持部に保持させるステップと、
　前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、
　前記ヘッドを前記中心軸周りに回転させ、複数の前記ツール取付部を、前記軸方向から見て、複数の前記第２ツール保持部と重なる位置に配置するステップと、
　前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第１位置から前記第２位置に移動させるステップと、
　前記第２ツールを複数の前記第２ツール保持部の各々から取り外し、複数の前記ツール取付部に取り付けるステップと、
　前記ヘッドを前記軸方向に沿って移動させ、前記ヘッドを前記第２位置から前記第１位置に移動させるステップと、を実行する
　ことを特徴とするツール交換方法。