特開 2024-154377 ホイール分解装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154377

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】ホイール分解装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 3/00 20060101AFI20241023BHJP

   B64F 5/40 20170101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

B25J3/00 Z

B64F5/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024049099

(22)【出願日】2024-03-26

(31)【優先権主張番号】P 2023067922

(32)【優先日】2023-04-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000132013

【氏名又は名称】株式会社ジャムコ

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】弁理士法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武藤 顕

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS06

3C707BS03

3C707CY22

3C707CY36

3C707HS27

3C707HT11

3C707JT10

3C707JU12

3C707KS16

3C707KS30

3C707KV11

3C707KW06

3C707KX02

3C707KX17

(57)【要約】

【課題】簡素かつ安価でありながらボルトの供回りを抑制でき、一人の作業者により大型のホイールを分解できるホイール分解装置を提供する。
【解決手段】ホイール分解装置１の制御装置ＣＯＮＴは、ｘ方向センサーＳ１から出力されたｘ方向検出信号Ｓｘを入力したときは、ボルト押さえ４５のｘ方向変位量に等しいｘ方向変位量でナットランナー４６が変位するように、ｘ方向アクチュエータＡＣＴ１にｘ方向駆動信号Ｄｘを出力し、またｙ方向センサーＳ２から出力されたｙ方向検出信号Ｓｙを入力したときは、ボルト押さえ４５のｙ方向変位量に等しいｙ方向変位量でナットランナー４６が変位するように、ｙ方向アクチュエータＡＣＴ２にｙ方向駆動信号Ｓｙを出力する。また第１スイッチＳＴ１の操作に応じて、アクチュエータ４８は、ボルト押さえ４５に向かってナットランナー４６をｚ方向に駆動する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボルトにナットを螺合させることにより第１ピースと第２ピースとを連結してなるホイールを分解可能なホイール分解装置であって、
ｙ方向を高さ方向とし、水平方向における一方向をｘ方向とし、水平方向における前記一方向に直交する方向をｚ方向としたときに、前記ホイールの軸線をｚ方向に略一致させて前記ホイールを支持するホイール支持部と、
マスターアーム機構、スレーブアーム機構、及び制御装置を備えたマスター・スレーブ装置と、を有し、
前記マスターアーム機構は、
前記ボルトの頭部に係合可能な係合部を備えたボルト押さえを、前記ホイール支持部に対してｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に変位可能に保持するマスター保持部と、
前記ホイール支持部に対する前記マスター保持部のｘ方向変位量を検出してｘ方向検出信号を出力するｘ方向センサーと、
前記ホイール支持部に対する前記マスター保持部のｙ方向変位量を検出してｙ方向検出信号を出力するｙ方向センサーと、
ｚ方向駆動スイッチと、を有し、
前記スレーブアーム機構は、
前記ナットに係合可能な係合部を備えたナットランナーを、前記ホイール支持部に対してｘ方向及びｙ方向に変位可能に保持するスレーブ保持部と、
前記ホイール支持部に対して前記スレーブ保持部をｘ方向に相対変位させるｘ方向アクチュエータと、
前記ホイール支持部に対して前記スレーブ保持部をｙ方向に相対変位させるｙ方向アクチュエータと、
前記スレーブ保持部に対して、前記ナットランナーをｚ方向に駆動するｚ方向アクチュエータと、を有し、
前記制御装置は、前記ｘ方向検出信号を入力したときは、前記ボルト押さえのｘ方向変位量に等しいｘ方向変位量で前記ナットランナーが変位するように、前記ｘ方向アクチュエータにｘ方向駆動信号を出力し、また前記ｙ方向検出信号を入力したときは、前記ボルト押さえのｙ方向変位量に等しいｙ方向変位量で前記ナットランナーが変位するように、前記ｙ方向アクチュエータにｙ方向駆動信号を出力し、
前記ｚ方向駆動スイッチの操作に応じて、前記ｚ方向アクチュエータは、前記ボルト押さえに向かって前記ナットランナーをｚ方向に駆動する、
ことを特徴とするホイール分解装置。

【請求項2】

前記ホイール支持部は、前記ホイールを保持しつつｙ方向に移動可能な昇降装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のホイール分解装置。

【請求項3】

前記ホイールは車輪付きホイールであり、
前記ホイール支持部は、前記車輪付きホイールの軸線がｚ方向に略一致するように、その姿勢を矯正する姿勢矯正機構を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のホイール分解装置。

【請求項4】

前記姿勢矯正機構は、前記車輪付きホイールを回転させる回転駆動装置と、前記車輪付きホイールの車輪の側面を両側から押圧するクランプと、を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のホイール分解装置。

【請求項5】

前記クランプは、前記車輪の側面に当接し前記車輪の回転に応じて回転可能なクランプローラーを有する、ことを特徴とする請求項４に記載のホイール分解装置。

【請求項6】

前記回転駆動装置は、ｚ方向に回転軸線を持つ一対の車輪ローラーと、前記車輪ローラーを回転させるモーターとを有し、前記車輪を前記車輪ローラー上に載置した状態で、前記モーターにより前記車輪ローラーを回転させることにより前記車輪付きホイールを回転可能である、ことを特徴とする請求項４に記載のホイール分解装置。

【請求項7】

前記車輪ローラーの間隔を調整する間隔調整装置を有する、ことを特徴とする請求項６に記載のホイール分解装置。

【請求項8】

前記車輪ローラーの間にロードセルが配置され、前記ロードセルが前記車輪付きホイールの荷重を検出しなくなったことに応じて、前記間隔調整装置は、前記車輪ローラーの間隔を固定する、ことを特徴とする請求項７に記載のホイール分解装置。

【請求項9】

前記車輪ローラーの間に、ｚ方向に沿って光ビームを投受光する第１光学センサー及び第２光学センサーがｙ方向に離間して配置され、前記第１光学センサーの検出により、前記車輪付きホイールが前記車輪ローラーの間に配置されたことを検出でき、また前記第２光学センサーの検出により、前記車輪ローラーの間隔が適切に設定されたことを検出できる、ことを特徴とする請求項７に記載のホイール分解装置。

【請求項10】

前記ｚ方向駆動スイッチの操作は、前記ボルト押さえがｚ方向に沿って前記ナットランナーに向かって移動したときにのみ有効となる、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のホイール分解装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホイール分解装置に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機において、懸架装置に対して回転可能に車輪を保持するホイールが用いられている。図１は、一般的な航空機用のホイールの一部をカットして示す斜視図である。図１に示すように、ホイールＷＨは、対応した形状を有する第１ピースＰ１と第２ピースＰ２とを軸線方向に合わせてなり、第１ピースＰ１の貫通孔Ｈ１と、これに整合する第２ピースＰ２の貫通孔Ｈ２とに対して、一方側から挿通されたボルトＢＴの雄ねじ部にナットＮＴを螺合させることにより連結されてなる。第１ピースＰ１と第２ピースＰ２との間にはシールＳＬが設けられており、これにより車輪の内部からの空気漏れを抑制する。

【0003】

航空機は、ホイールを含め定期的な点検やオーバーホールが義務付けられている。例えばシールＳＬの状態を点検するためには、車輪（図１で不図示）を取り付けた状態で、第１ピースＰ１と第２ピースＰ２とを分解してホイールＷＨより車輪を取り外し、作業者がシールＳＬにアクセスできるようにする必要がある。ホイールＷＨの分解に際しては、ボルトＢＴに対してナットＮＴを緩み方向に回転させる必要があるが、ボルトＢＴの頭部を固定していないと、ナットＮＴとともにボルトＢＴが供回りしてしまい、ナットＮＴを緩めることができない。

【0004】

ここで、車輪の外径が比較的小さければ、一人の作業者が工具を用いて一方の手でボルトＢＴの頭部を把持しつつ、他方の手でナットＮＴを緩めることも可能である。ところが、航空機用の車輪は外径が１．５ｍ以上ある場合もあり、通常は一人の作業者の手でボルトＢＴの頭部とナットＮＴとを同時に把持することは困難である。これに対し、ボルトＢＴの頭部を一人の作業者が把持し、ナットＮＴを別の作業者が把持して緩めるなどすれば、ホイールＷＨの分解は可能であるが、作業効率が悪いという問題がある。

【0005】

かかる問題に対し、ボルトＢＴの頭部に係合可能な先端形状を有する軸部材を、ボルトＢＴの周方向ピッチに合わせてリング状の部材に植設させた特殊治具も開発されている。このような特殊治具を用いて、ホイールＷＨの全てのボルトＢＴの頭部に軸部材を係合させれば、ナットＮＴを緩める際にボルトＢＴの供回りを阻止することができるため、一人の作業者でホイール分解作業を行うことも可能である。

【0006】

しかしながら、そのような特殊治具は汎用性がなく、数多くある航空機の機種ごとに、ホイールを分解する各地の整備工場に準備しなくてはならず、コストや保管の手間がかかる。また、かかる特殊治具は、金属製であって重量物であることから、作業者にとって必ずしも取り扱いやすいものとは言い難い。

【0007】

これに対し、特許文献１には、オペレータから離れた位置にある多軸ロボットのスレーブアームに対して、オペレータがマスターアームを介して操作信号を送信することにより、マスターアームに追従してスレーブアームを移動させる遠隔操縦装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１７－１３１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

かかる遠隔操縦システムを利用して、ナットＮＴを緩めようとするボルトＢＴの頭部を多軸ロボットのスレーブアームに装着した工具により把持することもでき、それにより一人の作業者によりホイールＷＨの分解が可能である。しかしながら、特許文献１の技術によれば、マスターアームにスレーブアームを追従させる制御が複雑であり、また多軸ロボットは一般的には高価であり、ホイール分解を行うためだけに多軸ロボットを用いた制御動作を実行することは現実的ではない。

【0010】

そこで本発明は、簡素かつ安価でありながらボルトの供回りを抑制でき、一人の作業者により大型のホイールを分解できるホイール分解装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明によるホイール分解装置は、
ボルトにナットを螺合させることにより第１ピースと第２ピースとを連結してなるホイールを分解可能なホイール分解装置であって、
ｙ方向を高さ方向とし、水平方向における一方向をｘ方向とし、水平方向における前記一方向に直交する方向をｚ方向としたときに、前記ホイールの軸線をｚ方向に略一致させて前記ホイールを支持するホイール支持部と、
マスターアーム機構、スレーブアーム機構、及び制御装置を備えたマスター・スレーブ装置と、を有し、
前記マスターアーム機構は、
前記ボルトの頭部に係合可能な係合部を備えたボルト押さえを、前記ホイール支持部に対してｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に変位可能に保持するマスター保持部と、
前記ホイール支持部に対する前記マスター保持部のｘ方向変位量を検出してｘ方向検出信号を出力するｘ方向センサーと、
前記ホイール支持部に対する前記マスター保持部のｙ方向変位量を検出してｙ方向検出信号を出力するｙ方向センサーと、
ｚ方向駆動スイッチと、を有し、
前記スレーブアーム機構は、
前記ナットに係合可能な係合部を備えたナットランナーを、前記ホイール支持部に対してｘ方向及びｙ方向に変位可能に保持するスレーブ保持部と、
前記ホイール支持部に対して前記スレーブ保持部をｘ方向に相対変位させるｘ方向アクチュエータと、
前記ホイール支持部に対して前記スレーブ保持部をｙ方向に相対変位させるｙ方向アクチュエータと、
前記スレーブ保持部に対して、前記ナットランナーをｚ方向に駆動するｚ方向アクチュエータと、を有し、
前記制御装置は、前記ｘ方向検出信号を入力したときは、前記ボルト押さえのｘ方向変位量に等しいｘ方向変位量で前記ナットランナーが変位するように、前記ｘ方向アクチュエータにｘ方向駆動信号を出力し、また前記ｙ方向検出信号を入力したときは、前記ボルト押さえのｙ方向変位量に等しいｙ方向変位量で前記ナットランナーが変位するように、前記ｙ方向アクチュエータにｙ方向駆動信号を出力し、
前記ｚ方向駆動スイッチの操作に応じて、前記ｚ方向アクチュエータは、前記ボルト押さえに向かって前記ナットランナーをｚ方向に駆動する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、簡素かつ安価でありながらボルトの供回りを抑制でき、一人の作業者により大型のホイールを分解できるホイール分解装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、一般的な航空機用のホイールの一部をカットして示す斜視図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態にかかるホイール分解装置単体の平面図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態にかかるホイール分解装置単体の側面図である。

【図4】図４は、車輪付きホイールを取り付けた状態で示すホイール分解装置の平面図である。

【図5】図５は、車輪付きホイールを取り付けた状態で示すホイール分解装置の側面図である。

【図6A】図６Ａは、車輪付きホイールを把持した状態で、姿勢矯正装置を図４のVI方向に見た図である。

【図6B】図６Ｂは、車輪付きホイールとともに、変形例にかかる姿勢矯正装置を示す図である。

【図7】図７は、マスターアーム機構とスレーブアーム機構の制御構成を模式的に示す図である。

【図8】図８は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【図9】図９は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【図10】図１０は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【図11】図１１は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【図12】図１２は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【図13】図１３は、ホイール分解装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図２は、本発明の実施形態にかかるホイール分解装置単体の平面図であるが、姿勢矯正装置を取り外した状態で示し、図３は、本発明の実施形態にかかるホイール分解装置単体の側面図であるが、回転駆動装置の一部とマスターアーム装置を省略して示す。図４は、車輪付きホイールを取り付けた状態で示すホイール分解装置の平面図であるが、姿勢矯正装置を取り外した状態で示し、図５は、車輪付きホイールを取り付けた状態で示すホイール分解装置の側面図であるが、回転駆動装置の一部とマスターアーム装置を省略して示す。なお、図面において、理解しやすいように一部が透視された状態で示されることがある。

【0015】

ここでは上下方向（高さ方向）をｙ方向とし、水平面においてホイール分解装置の中心線に平行な方向をｘ方向とし、ｙ方向とｘ方向に直交する方向をｚ方向とする。

【0016】

ホイール分解装置１は、基礎部１０と、車輪付きホイールＴＷを保持し昇降させる昇降装置２０と、車輪付きホイールＴＷの姿勢を制御する姿勢矯正装置３０と、マスター・スレーブ装置４０と、を有する。昇降装置２０と姿勢矯正装置３０とにより、ホイール支持部を構成する。

【0017】

車輪付きホイールＴＷは、図１に示す構造を備えたホイールＷＨと、その外周に取り付けられた車輪ＴＲとからなる（図５）。ホイールＷＨのボルトとナットは図示を省略する。

【0018】

（基礎部の構成）
基礎部１０は、水平な床面ＧＲに設置された水平板１１と、水平板１１に下端を固定してｙ方向に延在する一対のメイン支柱１２と、メイン支柱１２の上端を連結するメイン梁１３と、を有する。メイン支柱１２の下部と、水平板１１とを連結する三角板状の補強板１４が配設されている。

【0019】

昇降装置２０は、メイン支柱１２に取り付けられた直動装置２１と、直動装置２１に対して上下方向に移動する直動要素２２と、直動要素２２に取り付けられた昇降フレーム２３と、昇降フレーム２３の下端に取り付けられた矩形板状の昇降ベース２４と、昇降ベース２４上に配置された回転駆動装置２５と、を有する。昇降ベース２４における水平面の基準点をＳＰとする（図２）。基準点ＳＰは、昇降ベース２４のｘ方向中心線及びｚ方向中心線が通過すると好ましい。昇降フレーム２３と昇降ベース２４とを連結する三角板状の補強板２６が配設されている。

【0020】

メイン支柱１２に対して、昇降フレーム２３は一対のガイド２３ａ（図２参照）により案内されており、メイン支柱１２に内蔵されたモーター（不図示）により直動装置２１を動作させることにより、直動要素２２とともに、昇降フレーム２３及び昇降ベース２４はｙ方向に移動可能となっている。

【0021】

（回転駆動装置の構成）
回転駆動装置２５は、図２に示すように、第１モーター２５ａと、昇降ベース２４に対してｘ方向に移動可能に保持された一対の移動板２５ｂと、各移動板２５ｂに回転可能に設置され軸線をｚ方向に向けた車輪ローラー２５ｃと、第１モーター２５ａの回転駆動力を車輪ローラー２５ｃに伝達する第１駆動系２５ｄと、基準点ＳＰから２つの移動板２５ｂがｘ方向に沿って等距離の位置に変位するように両者を連結するリンク機構２５ｆと、第２モーター２５ｇと、第２モーター２５ｇの回転駆動力をｘ方向駆動力に変換して移動板２５ｂの一方に伝達する第２駆動系２５ｈと、移動板２５ｂの間に配置されたロードセル２５ｉと、を有する。図３に示すように、ｙ方向において、ロードセル２５ｉの上面よりも、車輪ローラー２５ｃの上端が高くなるように配置されている。第２モーター２５ｇと、第２駆動系２５ｈと、移動板２５ｂと、リンク機構２５ｆとで、車輪ローラー２５ｃの間隔を調整する間隔調整装置を構成する。

【0022】

ロードセル２５ｉの検出信号は、第２モーター２５ｇの制御回路（不図示）に入力され、る。第２モーター２５ｇは、該制御回路からの信号により回転駆動と停止が行われる。第１モーター２５ａは、不図示のスイッチにより回転駆動と停止が可能である。

【0023】

（姿勢矯正装置の構成）
図６Ａは、車輪付きホイールＴＷを把持した状態で、姿勢矯正装置３０を図４のVI方向に見た図であり、姿勢矯正装置３０以外は省略する。姿勢矯正装置３０と回転駆動装置２５とにより、姿勢矯正機構を構成する。

【0024】

図５，６Ａにおいて、姿勢矯正装置３０は、昇降フレーム２３に対して回転可能に保持されｙ方向に延在するねじ軸３１と、ねじ軸３１に螺合するボールナット３２と、ボールナット３２を取り付けた垂直部と水平部とからなる支持板３３と、支持板３３の水平部の先端に固定された支持フレーム３４と、支持フレーム３４の上部に配置されたエアシリンダ３５と、エアシリンダ３５によってｙ方向に移動する押圧軸３６と、押圧軸３６の下端に配設されて車輪付きホイールＴＷの上端に当接するパッド３６ａと、支持フレーム３４に対して枢動可能に配置された一対のクランプ３７と、押圧軸３６に連結されエアシリンダ３５の駆動力をクランプ３７に伝達するリンク機構３８と、を有する。クランプ３７の先端には、ｙ方向に回転軸線を有し回転可能なクランプローラー３７ａがそれぞれ配置されている。支持板３３の水平部と垂直部を連結するように、支持板３３に三角板状の補強板３９が配設されている。

【0025】

昇降フレーム２３に対して、支持板３３は一対のガイド３３ａ（図２参照）により案内されており、昇降フレーム２３に内蔵されたモーター（不図示）によりねじ軸３１を回転させることにより、直動要素２２とともに、昇降フレーム２３及び昇降ベース２４はｙ方向に移動可能となっている。これにより、回転駆動装置２５に搭載した車輪付きホイールＴＷの外径に合わせて、姿勢矯正装置３０のｙ方向位置を調整できる。

【0026】

エアシリンダ３５が押圧軸３６を下方に変位させると、その力がリンク機構３８を介してクランプ３７に伝達され、クランプローラー３７ａが互いに接近するように、クランプ３７が上端の枢支点回りに枢動する。一方、エアシリンダ３５が押圧軸３６を上方に変位させると、クランプローラー３７ａが互いに離間するように、クランプ３７が枢動する。

【0027】

姿勢矯正装置３０の変形例を図６Ｂに示す。図６Ｂの変形例によれば、車輪付きホイールＴＷの上部を把持するクランプローラー３７ａに加え、図６Ｂに一点鎖線で示すように、車輪付きホイールＴＷのｘ方向端部をｚ方向両側から一対のクランプローラー３７ｂで把持することができる。車輪付きホイールＴＷのｘ方向端部を把持することで、Ｘ方向に対する車輪付きホイールＴＷのヨーイング動作を抑制し、これにより適切に車輪付きホイールＴＷを保持することができる。

【0028】

（マスター・スレーブ装置の構成）
図２～５において、マスター・スレーブ装置４０は、水平板１１に下端を固定してｙ方向に延在する一対のサブ支柱４１と、サブ支柱４１の上端を連結するサブ梁４２と、一方のサブ支柱４１に取り付けられたマスターアーム機構４３と、他方のサブ支柱４１に取り付けられたスレーブアーム機構４４と、制御装置ＣＯＮＴ（図７）とを有する。

【0029】

マスターアーム機構４３は、一方のサブ支柱４１からｘ方向に延在する上下一対のマスター支持板４３ａと、マスター支持板４３ａに対して変位可能な上下一対のマスター可動部材４３ｂと、マスター支持板４３ａに対してマスター可動部材４３ｂをそれぞれ平行移動可能に連結するマスター平行リンク４３ｃと、マスター可動部材４３ｂに対して、ｘ方向に沿って変位可能に延在する一対のマスターｘ方向軸４３ｆと、マスターｘ方向軸４３ｆの先端に取り付けられたマスターｘステージ４３ｅと、マスターｘステージ４３ｅに対してｙ方向に沿って変位可能に延在する一対のマスターｙ方向軸４３ｈと、マスターｙ方向軸４３ｈに取り付けられたマスターｙステージ４３ｉと、マスターｙステージ４３ｉに対してｚ方向に変位可能に取り付けられたマスター保持部４３ｊと、を有する。このため、マスター保持部４３ｊは、マスター可動部材４３ｂに対してｘ方向およびｙ方向に変位可能となっている。

【0030】

マスター保持部４３ｊには、ボルト押さえ４５が取り付けられている。ボルト押さえ４５は、スレーブアーム機構４４に近い側の端部に、ボルトの頭部に係合可能な係合部４５ａを有する。なお、ボルト押さえ４５が自重でｙ方向下方に移動しないように、不図示のバランサー（錘）をマスター保持部４３ｊに連結して釣り合いをとると好ましい。

【0031】

マスターｘ方向軸４３ｆには、ｘ方向センサーＳ１（図７参照）が内蔵されており、マスター可動部材４３ｂに対するマスターｘ方向軸４３ｆのｘ方向相対変位量（ｘ方向変位量ともいう）を検出可能となっている。また、マスターｙ方向軸４３ｈには、ｙ方向センサーＳ２（図７参照）が内蔵されており、マスターｘステージ４３ｅに対するマスターｙ方向軸４３ｈのｙ方向相対変位量（ｙ方向変位量ともいう）を検出可能となっている。ここで、ｘ方向相対変位量とｙ方向相対変位量は、昇降装置２０の基準点ＳＰの座標を原点として算出されると好ましい。

【0032】

図２、４に示すように、マスター支持板４３ａに対しマスター平行リンク４３ｃを反時計回りに枢動させたときは、マスター可動部材４３ｂは、サブ支柱４１に近接する側に平行移動し、マスターアーム機構４３は待機位置となる。一方、マスター平行リンク４３ｃを時計回りに枢動させることで、マスター可動部材４３ｂは、サブ支柱４１にから離間する側に平行移動し、マスターアーム機構４３は動作可能位置となる（図９参照）。マスターアーム機構４３は、待機位置及び動作可能位置でロックされるようにロック機構を有すると好ましい。

【0033】

スレーブアーム機構４４は、他方のサブ支柱４１からｘ方向に延在する上下一対のスレーブ支持板４４ａと、スレーブ支持板４４ａに対して変位可能な上下一対のスレーブ可動部材４４ｂと、スレーブ支持板４４ａに対してスレーブ可動部材４４ｂをそれぞれ平行移動可能に連結するスレーブ平行リンク４４ｃと、スレーブ可動部材４４ｂに対して、ｘ方向に沿って変位可能に延在する一対のスレーブｘ方向軸４４ｆと、スレーブｘ方向軸４４ｆの先端に取り付けられたスレーブｘステージ４４ｅと、スレーブｘステージ４４ｅに対してｙ方向に沿って変位可能に延在する一対のスレーブｙ方向軸４４ｈと、スレーブｙ方向軸４４ｈに取り付けられたスレーブｙステージ４４ｉと、スレーブｙステージ４４ｉに対してｚ方向に変位可能に取り付けられたスレーブ保持部４４ｊと、を有する。スレーブ保持部４４ｊは、アクチュエータ（ｚ方向アクチュエータ）４８（図７参照）によりスレーブ可動部材４４ｂに対してｘ方向およびｙ方向に変位可能となっている。例えばスレーブ可動部材４４ｂに取り付けられた電気又は空圧のアクチュエータ４８は、第１スイッチＳＴ１（図７参照）の操作により、ｚ方向におけるいずれかの方向（押し出し又は引き込み）を選択して、スレーブｘ方向軸４４ｆおよびスレーブｙ方向軸４４ｈとともにスレーブ保持部４４ｊを変位させることができる。

【0034】

スレーブ保持部４４ｊには、ナットランナー４６が取り付けられている。ナットランナー４６は、マスターアーム機構４３に近い側の端部に、ナットに係合する係合部４６ａを有し、第２スイッチＳＴ２（図７参照）の操作により、電気又は空気圧で係合部４６ａを回転駆動可能である。なお、ナットランナー４６が自重でｙ方向下方に移動しないように、不図示のバランサー（錘）をスレーブ保持部４４ｊに連結して釣り合いをとると好ましい。また、スレーブアーム機構４４にナットランナー４６を設けているので、マスターアーム機構４３にナットランナー４６を設けた場合と比べると、ナットランナー４６の動作時の振動が作業者に伝わることを抑制でき、作業者の負担を低減できる。

【0035】

スレーブｘ方向軸４４ｆには、ｘ方向アクチュエータＡＣＴ１（図７参照）が内蔵されており、スレーブ可動部材４４ｂに対してスレーブｘ方向軸４４ｆをｘ方向に変位可能となっている。また、スレーブｙ方向軸４４ｈには、ｙ方向アクチュエータＡＣＴ２（図７参照）が内蔵されており、スレーブｙステージ４４ｉに対してスレーブｙ方向軸４４ｈをｘ方向に変位可能となっている。

【0036】

図２、４に示すように、スレーブ支持板４４ａに対してスレーブ平行リンク４４ｃを時計回りに枢動させたときは、スレーブ可動部材４４ｂは、サブ支柱４１に近接する側に平行移動し、スレーブアーム機構４４は待機位置となる。一方、スレーブ平行リンク４４ｃを反時計回りに枢動させることで、スレーブ可動部材４４ｂは、サブ支柱４１にから離間する側に平行移動し、スレーブアーム機構４４は動作可能位置となる（図９、１１参照）。スレーブアーム機構４４は、待機位置及び動作可能位置でロックされるようにロック機構を有すると好ましい。

【0037】

図７は、マスターアーム機構４３とスレーブアーム機構４４の制御構成を模式的に示す図であり、実際とは形状が異なる。

【0038】

マスターｘ方向軸４３ｆに内蔵されたｘ方向センサーＳ１により、マスター可動部材４３ｂを基準としてマスターｘ方向軸４３ｆのｘ方向相対変位量に対応するｘ方向検出信号Ｓｘが出力される。また、マスターｙ方向軸４３ｈに内蔵されたｙ方向センサーＳ２により、マスター可動部材４３ｂを基準としてｙ方向相対変位量に対応するｙ方向検出信号Ｓｙが出力され、これらの信号は外部の制御装置ＣＯＮＴに入力される。換言すれば、ｘ方向センサーＳ１は、昇降装置２０に対するボルト押さえ４５のｘ方向相対位置を検出し、またｙ方向センサーＳ２は、昇降装置２０に対するボルト押さえ４５のｙ方向相対位置を検出することができる。

【0039】

制御装置ＣＯＮＴは、ｘ方向検出信号Ｓｘを入力したときは、スレーブｘ方向軸４４ｆに内蔵されたｘ方向アクチュエータＡＣＴ１に対してｘ方向駆動信号Ｄｘを出力し、スレーブｘ方向軸４４ｆを、検出したｘ方向相対変位量と同じ相対変位量となるように、スレーブ可動部材４４ｂを基準にｘ方向に駆動する。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、ナットランナー４６が昇降装置２０に対してボルト押さえ４５と同じ変位量でｘ方向に変位するよう、ｘ方向アクチュエータＡＣＴ１を駆動できる。

【0040】

また、制御装置ＣＯＮＴは、ｙ方向検出信号Ｓｙを入力したときは、スレーブｙ方向軸４４ｈに内蔵されたｙ方向アクチュエータＡＣＴ２に対してｙ方向駆動信号Ｄｙを出力し、スレーブｙ方向軸４４ｈを、検出したｙ方向相対変位量と同じ相対変位量となるように、スレーブ可動部材４４ｂを基準にｙ方向に駆動する。換言すれば、制御装置ＣＯＮＴは、ナットランナー４６が昇降装置２０に対してボルト押さえ４５と同じ変位量でｙ方向に変位するよう、ｙ方向アクチュエータＡＣＴ２を駆動できる。

【0041】

さらに、マスターアーム機構４３は、作業者が操作可能な第１スイッチ（ｚ方向駆動スイッチ）ＳＴ１を有する。第１スイッチＳＴ１からのオン・オフ信号は、図７において点線で示す配線を介してアクチュエータ４８に入力される。第１スイッチＳＴ１のオン信号により、アクチュエータ４８はスレーブ保持部４４ｊとともにナットランナー４６をｚ方向に突き出し、またオフ信号によりナットランナー４６を引き込む。

【0042】

さらに、マスターアーム機構４３は、作業者が操作可能な第２スイッチＳＴ２を有する。第２スイッチＳＴ２からのオン・オフ信号は、図７において点線で示す配線を介してナットランナー４６に入力され、ナットランナー４６は、第２スイッチＳＴ２のオン信号により係合部４６ａを回転させ、オフ信号により係合部４６ａの回転を停止させる。なお、図７において、第１スイッチＳＴ１と第２スイッチＳＴ２は、マスター保持部４３ｊに設けた状態で示したが、その他のスイッチとともにスイッチ操作盤等に設けられていてよい。また、第１スイッチＳＴ１のオン信号は、ボルト押さえ４５の係合部４５ａがｚ方向に駆動されて、ボルトの頭部に係合する位置に来たときにのみ、有効となる（アクチュエータ４８が動作する）ようにしてもよい。

【0043】

（ホイール分解装置の動作）
次に、ホイール分解装置１を用いた車輪付きホイールＴＷの分解工程について説明する。図８～１３は、ホイール分解装置１の動作を示す図であり、図４の平面図又は図５の側面図に相当するが、理解しやすいように装置の一部を省略して示すことがある。

【0044】

ホイール分解にあたり、予め分解対象とする車輪付きホイールＴＷから空気を抜いておくが、車輪の剛性が高いため、空気を抜いても車輪付きホイールＴＷの外形はほぼ円形を維持する。また、図２，３に示すように、マスターアーム機構４３とスレーブアーム機構４４を待機位置に移動させ、昇降装置２０の昇降ベース２４を床面ＧＲの近傍まで下降させるとともに、姿勢矯正装置３０を昇降フレーム２３に対してｙ方向上方へと退避させておく。回転駆動装置２５の一対の車輪ローラー２５ｃの間隔は、最も外径の大きな車輪付きホイールＴＷに対応させておく。

【0045】

なお、車輪ローラーの変形例として、図６Ａに一点鎖線で示すように、各車輪ローラーを車輪ローラー部２５ｃ’、２５ｃ’に二分割し、その軸線をｚ方向に対して同じ角度で逆方向に傾斜させてもよい。車輪ローラー部２５ｃ’、２５ｃ’は、それぞれ回転駆動可能である。かかる変形例を用いれば、車輪ローラー部２５ｃ’、２５ｃ’の突合せ端側の位置が低くなるため、車輪付きホイールＴＷは、自律的に車輪ローラー部２５ｃ’、２５ｃ’の間に保持されるようになる。

【0046】

作業者は、ホイール分解装置１に対し、図中左方からｘ方向に沿って車輪付きホイールＴＷを転がして、昇降ベース２４に載り上げさせ、一対の車輪ローラー２５ｃの間に配置する。このとき、車輪付きホイールＴＷのボルト頭部側がマスターアーム機構４３側となり、ナット側がスレーブアーム機構４４側となるようにする。

【0047】

かかる状態で、ロードセル２５ｉが車輪付きホイールＴＷの下端に接したときは、その荷重を検出し、荷重に応じた信号を不図示の制御回路に出力する。該信号を入力した制御回路は、第２モーター２５ｇに駆動信号を出力し、第２モーター２５ｇを回転駆動させ、移動板２５ｂの一方を基準位置ＳＰに接近させると、リンク機構２５ｆにより他方の移動板２５ｂも等しい量で基準位置ＳＰに接近する。これにより車輪ローラー２５ｃの間隔が狭まるため、車輪付きホイールＴＷが一対の車輪ローラー２５ｃにより持ち上げられてｙ方向上方へと変位する（図５参照）。

【0048】

車輪付きホイールＴＷが所定の位置まで上方すると、ロードセル２５ｉが車輪付きホイールＴＷの荷重を検出しなくなり、荷重ゼロに相当する信号がロードセル２５ｉから出力される。該信号を入力した制御回路は、第２モーター２５ｇを自動的に停止させる。なお、ロードセル２５ｉの荷重信号を読み取って、作業者が手動で第２モーター２５ｇの回転駆動／停止を行ってもよい。この時点で、車輪付きホイールＴＷは一対の車輪ローラー２５ｃ上に載置して支持された状態となり、車輪付きホイールＴＷの中心が基準点ＳＰの真上に位置し、車輪付きホイールＴＷの上端が姿勢矯正装置３０のパッド３６ａの下面に概ね対向するようになるが、車輪付きホイールＴＷの軸線が水平面に対して上下に傾いている場合がある。そこで、姿勢矯正装置３０を用いて、車輪付きホイールＴＷの姿勢を矯正する。

【0049】

なお、ロードセル２５ｉの代わりに車輪付きホイールＴＷの位置を検出する変形例として、車輪ローラー２５ｃにより保持される車輪付きホイールＴＷの下端側面に対向して、車輪ローラー２５ｃの間に光学的センサーを配置してもよい。たとえば図８に点線で示すように、光ビームをｚ方向に投射可能な第１光学センサーＳ１と第２光学センサーＳ２とをｙ方向に離間して、昇降ベース２４に設置したケースＣＳに収容する。第１光学センサーＳ１と第２光学センサーＳ２から照射された光ビームは、不図示の受光部（光学センサーの一部を構成する）でそれぞれ受光され、その検出信号が制御回路に入力される。車輪付きホイールＴＷを車輪ローラー２５ｃに載り上げさせたとき、制御回路は、第１光学センサーＳ１から投射された光ビームが車輪付きホイールＴＷに遮られたことをその検出信号により認識したときは、車輪ローラー２５ｃの間に車輪付きホイールＴＷに到達したと判断する。続いて制御回路は、第２光学センサーＳ２から投射された光ビームが車輪付きホイールＴＷに遮られたことをその検出信号により認識したときは、車輪ローラー２５ｃの間隔が適切になったと判断する。

【0050】

作業者は、スイッチ操作により、ｙ方向上方に退避していた姿勢矯正装置３０を下降させ、図６Ａ、８に示すように、パッド３６ａを車輪付きホイールＴＷの上端に当接させる。かかる状態で、作業者は、エアシリンダ３５を駆動して押圧軸３６を下降させると、リンク機構３８を介して、一対のクランプ３７が枢動し、クランプローラー３７ａが車輪の両側面に当接する。

【0051】

さらに、上記スイッチ操作により第１モーター２５ａが同時に駆動され、車輪ローラー２５ｃが同方向に回転するため、その外周面を介して駆動力を受けた車輪付きホイールＴＷも連れ回りする。車輪付きホイールＴＷは、車輪ＴＲの両側面に当接したクランプローラー３７ａを介してクランプ３７からｚ方向に対向する力を受けるが、車輪付きホイールＴＷの軸線が水平面に対して傾いていた場合（すなわち車輪付きホイールＴＷがｚ方向に倒れていた場合）には、クランプ３７に近い側面の方がより強い力を受ける。したがって、車輪ＴＲの両側面が受ける力の差により、車輪付きホイールＴＷは直立する（車輪付きホイールＴＷの軸線が水平面に近づく）方向に付勢され、車輪付きホイールＴＷの回転に連れて両クランプ３７から受ける力が均等になる。これにより、車輪付きホイールＴＷの傾き（姿勢）が矯正される。その際に、クランプローラー３７ａは、回転することで車輪の側面との間に摩擦抵抗が生じないように機能し、それにより車輪付きホイールＴＷの姿勢矯正を支援する。

【0052】

仮に車輪付きホイールＴＷの軸線が水平面に対して傾いていた場合、ホイールを固定するボルトとナットのｙ方向の高さ位置が異なることとなる。本発明者の検討結果によれば、ＰＣＤが１０００ｍｍである車輪付きホイールＴＷの軸線が、水平面に対して２．５°傾いた場合、ボルトとナットの中心位置は約１ｍｍ上下にずれることが分かっている。ボルトとナットの高さ位置が大きくずれると、ボルト押さえ４５がボルトの頭部に係合したときに、ナットランナー４６が、そのボルトに螺合するナットに係合できない恐れがある。本実施形態によれば、姿勢矯正装置３０により車輪付きホイールＴＷの軸線がｚ方向に略一致するように、その姿勢を矯正することでボルトとナットの高さ位置のずれを抑制できる。

【0053】

所定時間にわたって車輪ローラー２５ｃを回転させることにより、車輪付きホイールＴＷの姿勢を矯正した後、タイマー作動により第１モーター２５ａが停止し、車輪付きホイールＴＷの回転が止まる。なお、車輪付きホイールＴＷの回転・静止は、作業者のスイッチ操作により行うようにしてもよい、その後、作業者は、スイッチ操作により昇降装置２０のアクチュエータを駆動して、図９に示すように、昇降ベース２４及び姿勢矯正装置３０とともに車輪付きホイールＴＷを上昇させる。ここで、スイッチ操作により、例えば「高」、「中」、「低」の３ポジションを選択可能となっており、選択されたポジションに従い、作業者の身長に合わせて車輪付きホイールＴＷを作業しやすい位置に上昇させることができる。昇降ベース２４が上昇しても、車輪付きホイールＴＷは、姿勢矯正装置３０により保持されているため、倒れることがない。

【0054】

車輪付きホイールＴＷが選択されたポジションまで上昇したときに、自動的に昇降装置２０が静止する。そして、作業者は、マスターアーム機構４３とスレーブアーム機構４４を待機位置（図１０）から動作可能位置（図１１）へと移動させる。より具体的には、マスター平行リンク４３ｃを時計回りに枢動させることで、マスター支持板４３ａに対してマスター可動部材４３ｂを車輪付きホイールＴＷ側に平行移動させる。すると、不図示のセンサーがマスター平行リンク４３ｃの枢動を検出して、スレーブ平行リンク４４ｃを反時計回りに枢動させる。これにより、自動的にスレーブ支持板４４ａに対してスレーブ可動部材４４ｂを車輪付きホイールＴＷ側に平行移動させることができる。

【0055】

動作可能状態において、不図示のロック機構によりマスター可動部材４３ｂとスレーブ可動部材４４ｂが、マスター支持板４３ａとスレーブ支持板４４ａに対してロック（係止）されることが望ましい。これにより、マスター可動部材４３ｂとスレーブ可動部材４４ｂは、基礎部１０を介して昇降装置２０に対して剛的に連結されることとなり、昇降装置２０に保持された車輪付きホイールＴＷに対して相対変位することが阻止される。

【0056】

次に、作業者は、ボルト押さえ４５を把持して、図１２に示すようにボルト押さえ４５をｚ方向に変位させ、車輪付きホイールＴＷのボルト頭部に係合部４５ａを係合させる。ボルト押さえ４５がｘ方向に移動することで、マスターｘ方向軸４３ｆに内蔵されたｘ方向センサーＳ１からｘ方向相対変位量に対応するｘ方向検出信号Ｓｘが出力され、またｙ方向に移動することで、マスターｙ方向軸４３ｈに内蔵されたｙ方向センサーＳ２からｙ方向相対変位量に対応するｙ方向検出信号Ｓｙが出力される。このｘ方向検出信号Ｓｘとｙ方向検出信号Ｓｙは、外部の制御装置ＣＯＮＴに出力される（図７）。ただし、制御装置ＣＯＮＴは、ボルト押さえ４５のｚ方向の移動を検出しない。

【0057】

制御装置ＣＯＮＴは、ｘ方向検出信号Ｓｘの入力に応じて、スレーブｘ方向軸４４ｆに内蔵されたｘ方向アクチュエータＡＣＴ１に対してｘ方向駆動信号Ｄｘを出力し、スレーブｘ方向軸４４ｆを、検出したｘ方向相対変位量と同じ相対変位量となるようにｘ方向に駆動する。また、制御装置ＣＯＮＴは、ｙ方向検出信号Ｓｙの入力に応じて、スレーブｙ方向軸４４ｈに内蔵されたｙ方向アクチュエータＡＣＴ２に対してｙ方向駆動信号Ｄｙを出力し、スレーブｙ方向軸４４ｈを、検出したｙ方向相対変位量と同じ相対変位量となるようにｙ方向に駆動する。これにより、ナットランナー４６は、車輪付きホイールＴＷを挟んでボルト押さえ４５に対向する位置に変位する。ただし、制御装置ＣＯＮＴは、ナットランナー４６をｚ方向に駆動しないため、係合部４６ａはナットから離間したままとなる。

【0058】

そこで、作業者が第１スイッチＳＴ１（図７）を操作してオン信号を出力すると、アクチュエータ４８が駆動され、それにより図１３に示すように、ナットに対してナットランナー４６が押し出され、係合部４６ａがナットに係合する。これにより車輪付きホイールＴＷにおいて、ボルト押さえ４５が頭部に係合したボルトに螺合するナットに対し、ナットランナー４６が係合したこととなる。かかる状態で、作業者が第２スイッチＳＴ２（図７）を操作してオン信号を出力することで、ナットランナー４６の係合部４６ａが、係合するナットとともに緩み方向に回転し、それにより、ボルトからナットを離脱させることができる。

【0059】

作業者が第２スイッチＳＴ２を操作してオフ信号を出力することで、ナットランナー４６の回転駆動が中止され、また作業者が第１スイッチＳＴ１を操作してオフ信号を出力することで、アクチュエータ４８はナットランナー４６を車輪付きホイールＴＷから離間した位置へと戻す。

【0060】

このとき、ナットランナー４６の係合部４６ａには、ボルトから離脱したナットが残存することもあるが、例えばコイルスプリングを係合部４６ａ内に収容しておくことで、その弾性力により、係合部４６ａがボルトから離間した際に自動的に係合部４６ａから押し出すことができ、次のナット緩め動作の妨げになることを回避できる。

【0061】

１つのナットの緩め動作が終了したら、作業者は、ボルト押さえ４５を把持して、次の緩め対象となるナットが螺合したボルト頭部に係合部４５ａが係合するように、ボルト押さえ４５を変位させる。これにより、上述と同様にナットランナー４６は、車輪付きホイールＴＷを挟んでボルト押さえ４５に対向するｘ方向及びｙ方向の位置に追従して変位するため、作業者が、第１スイッチＳＴ１の操作及び第２スイッチＳＴ２の操作を行うことでナットを緩めることができる。なお、所定角度範囲にわたってナットを緩めたのちに、作業者のスイッチ操作で車輪付きホイールＴＷを回転させ、まだ緩められていない複数のナットを該所定角範囲内に変位させたのち、続けてナットを緩めるようにすることもできる。これにより、マスターアーム機構４３とスレーブアーム機構４４のｘ方向およびy方向の稼働範囲（すなわちアーム長）を抑えることができ、それによりホイール分解装置の小型化を図れ、また作業範囲が限定されることで作業者の負担を軽減できる。以下、同様の動作を行うことで、車輪付きホイールＴＷの全てのナットをボルトより離脱することができる。

【0062】

ナット緩め動作が終了した後、マスターアーム機構４３とスレーブアーム機構４４を待機位置に移動させ、作業者は車輪付きホイールＴＷからホイールＷＨを取り外す。その後、昇降装置２０の昇降ベース２４を床面ＧＲにまで下降させ、姿勢矯正装置３０を昇降フレーム２３に対してｙ方向上方へと退避させることで、車輪ＴＲをホイール分解装置１から離脱させることができる。なお、ホイールを再組立てする際にも、本実施形態を用いて、ボルトに対してナットを螺合することが可能となる。

【0063】

本実施形態によれば、一人の作業者により、車輪付きホイールＴＷをホイール分解装置１に設置し、マスターアーム機構４３に追従させるようにスレーブアーム機構４４を動作させることで、ボルトの供回りを抑制しつつ全てのナットを緩めることができる。このため、車輪付きホイールＴＷの分解効率が格段に向上する。

【0064】

また、ホイール分解装置１において、全ての動作を自動制御化することなく、ボルト押さえ４５とナットランナー４６のｘ方向及びｙ方向の追従動作のみを自動制御化することで、ホイール分解装置１の簡素化と低コスト化を図ることができる。

【0065】

（変形例）
変形例として、ｘ方向のみマスター保持部４３ｊが移動可能とするとともに、ｘ方向にのみスレーブ保持部４４ｊが追従可能なように、マスター・スレーブ装置を構成してもよい。かかる場合、車輪付きホイールＴＷの（例えば最上部の）ボルトとナットが、マスター保持部４３ｊ及びスレーブ保持部４４ｊの移動範囲内に入るように、昇降装置２０により車輪付きホイールＴＷの高さ位置を調整する。かかる状態で、ボルト押さえに追従するナットランナーを用いてナットを緩めたのち、ボルトのピッチ分だけ回転駆動装置２５により車輪付きホイールＴＷを回転させれば、隣のボルトとナットがほぼ同じ位置にくるため、ボルトの供回りを防ぎつつ順次ナットを緩めることができる。これにより、ホイール分解装置１をさらに簡素化できる。

【0066】

なお、本発明にかかるホイール分解装置の具体的な構成は、上述した各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更があっても本発明に含まれることはもちろんである。例えば、上記実形態怠においては、車輪付きホイールにおけるホイールの分解について説明したが、車輪のないホイールについても、本発明のホイール分解装置により分解可能である。

【符号の説明】

【0067】

１ ホイール分解装置、１０ 基礎部、１１ 水平板、１２ メイン支柱、１３ メイン梁，１４ 補強板、２０ 昇降装置、２１ 直動装置、２２ 直動要素、２３ 昇降フレーム、２４ 昇降ベース、２５ 回転駆動装置、２５ｃ 車輪ローラー、２５ｉ ロードセル、３０ 姿勢矯正装置、３１ ねじ軸、３２ ボールナット、３３ 支持板、３４ 支持フレーム、３５ エアシリンダ、３６ 押圧軸、３７ クランプ、３８ リンク機構、４０ マスター・スレーブ装置、４１ サブ支柱、４２ サブ梁、４３ マスターアーム機構、４４ スレーブアーム機構、４５ ボルト押さえ、４６ ナットランナー、４８ アクチュエータ、ＡＣＴ１ ｘ方向アクチュエータ、ＡＣＴ２ ｙ方向アクチュエータ、ＣＯＮＴ 制御装置、Ｓ１ ｘ方向センサー、Ｓ２ ｙ方向センサー、ＴＷ 車輪付きホイール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】