(57)【要約】  シャフトとホールとの回転補正を的確に行いつつ、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる挿入ガイドを得る。シャフトは、ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、第１狭円筒部の基端側に設けられ、ホールの直径よりも小さく第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、シャフトの先端に設けられ、ホールに設けられた凸部と嵌合することでシャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部とを備え、シャフトの形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフトをホールに挿入したときに、シャフトをホールに対して傾けると２つ以下の点でホールと接触する形状である。
2017138261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、
前記シャフトは、
前記ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、前記ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、
前記第１ガイド部の基端側に設けられ、前記第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、
前記第１狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールの直径よりも小さく前記第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する前記第２ガイド部と、
前記第２ガイド部の基端側に設けられ、前記第２ガイド部よりも小さい直径を有する第２狭円筒部と、
前記シャフトの先端に設けられ、前記ホールに設けられた凸部と嵌合することで前記シャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備え、
前記シャフトの形状は、前記第３ガイド部が前記凸部と接触するまで前記シャフトを前記ホールに挿入したときに、前記シャフトを前記ホールに対して傾けると２つ以下の点で前記ホールと接触する形状である
挿入ガイド。
【請求項２】
前記シャフトは、前記第２狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールよりも直径が小さく、前記ホールに対する回転補正を行う第４ガイド部をさらに備え、
前記第４ガイド部は、第３ガイド部の底面に前記凸部が接触する前に前記ホールと接触するように形成されている
請求項１に記載の挿入ガイド。
【請求項３】
前記第１ガイド部、前記第２ガイド部または前記第３ガイド部は、先端にテーパ状または曲率を有する形状を有する
請求項１または請求項２に記載の挿入ガイド。
【請求項４】
前記ホールは、先端にテーパ状または曲率を有する形状のホール並進ガイドを有する
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項５】
前記第１ガイド部、前記第１狭円筒部、前記第２ガイド部、前記第２狭円筒部および前記第３ガイド部の寸法は、次式を満たすように設計されており、
【数１】
2017138261.tif 000013
この式において、
３０Ｄは前記ホールの内径を示し、３０Ｈは前記ホールの高さを示し、３１Ｈは前記凸部の上端と前記ホールの底面との距離を示し、３２Ｈは前記凸部の下端と前記ホールの底面との距離を示し、
１００Ｈは前記第１ガイド部の高さを示し、１００Ｄは前記第１ガイド部の最大径を示し、２００Ｈは前記第１狭円筒部の高さを示し、３００Ｈは前記第２ガイド部の高さを示し、４００Ｄは前記第２狭円筒部の最大径を示し、
ＴＸＹ１は前記第１ガイド部と前記ホールとの第１接触点で発生する力ＦＡ、および前記第２ガイド部と前記ホールとの第２接触点で発生する力ＦＢを起因とする回転モーメントであり、ベクトルＬＡは力検出部から前記第１接触点までの長さを示し、ベクトルＬＢは前記力検出部から前記第２接触点までの長さを示し、１０００ＲＥＳは前記力検出部の検出分解能を示し、
ΔＲＥＸＹｍａｘは前記シャフトと前記ホールとの回転誤差の最大値を示し、
ΔＲＥＸＹｍｉｎは前記第２ガイド部の回転補正の結果残る回転誤差を示す
請求項１または請求項２に記載の挿入ガイド。
【請求項６】
前記シャフトは、前記第２狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールよりも直径が小さく、前記ホールに対する回転補正を行う第４ガイド部をさらに備え、
前記第４ガイド部は、第３ガイド部の底面に前記凸部が接触する前に前記ホールと接触するように形成されており、
前記第１ガイド部、前記第１狭円筒部、前記第２ガイド部、前記第２狭円筒部、前記第３ガイド部および前記第４ガイド部の寸法は、さらに次式を満たすように設計されており、
【数２】
2017138261.tif 000014
この式において、
４００Ｈは前記第２狭円筒部の高さを示し、５００Ｈは前記第３ガイド部の深さを示す
請求項５に記載の挿入ガイド。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の挿入ガイドと、
前記シャフトの力検出部に設けられた力センサと、
前記力センサに接続された力計測ロガーと、
前記力計測ロガーに接続された力計測モニタと、を備えた
挿入ガイド装置。
【請求項８】
請求項７に記載された前記力センサからの出力をフィードバックしてロボットを制御することで、前記シャフトを前記ホールに挿入するロボット制御器を備えた挿入ガイド装置であって、
前記ロボット制御器は、
前記第１ガイド部が前記ホールと接触している場合には、シャフト軸方向を鉛直とする平面内の並進力が小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記第１ガイド部および前記第２ガイド部が前記ホールとそれぞれ接触している場合には、シャフト軸方向を鉛直とする平面を形成する２つの軸周りの回転モーメントが小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記第３ガイド部が前記凸部と接触している場合には、シャフト軸方向周りの回転モーメントを小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記シャフトの先端が前記ホールの底面と接触している場合には、シャフト軸方向を鉛直とする平面を形成する２つの軸周りの回転モーメントが小さくなるように前記ロボットを制御する
挿入ガイド装置。
【請求項９】
請求項８に記載の挿入ガイド装置において、操作対象がホールである
挿入ガイド装置。
【請求項１０】
シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、
前記シャフトは、
前記ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、前記ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、
前記第１ガイド部の基端側に設けられ、前記第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、
前記シャフトの先端に設けられ、前記ホールに設けられた凸部と嵌合することで前記シャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備え、
前記ホールは、
前記ホールの直径よりも広い側面を有する広円筒部を備え、
前記シャフトの形状は、前記第３ガイド部が前記凸部と接触するまで前記シャフトを前記ホールに挿入したときに、前記シャフトを前記ホールに対して傾けると２つ以下の点で前記ホールと接触する形状である
挿入ガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイド、および挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置に関するに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シャフトの要部の先端側に設けられ、シャフトのホールへの挿入を容易にする挿入ガイドであって、先端に向かって径が縮小する縮径部と縮径部よりもシャフトの要部側に位置する溝部とを備えた第１のガイド部と、第１のガイド部とシャフトの要部との間に位置し、シャフトの要部よりも小径の第２のガイド部と、を有し、第２のガイド部により、回転補正を的確に行う挿入ガイドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１に記載の挿入ガイドでは、単にシャフトをホールに挿入するだけの場合には、回転補正を的確に行うことが可能であるが、ホールとシャフトとの位相を補正する場合には、回転補正を的確に行うことができないという問題がある。【０００５】
具体的には、ホール内部の側面に位相を補正するためのピンが設けられ、シャフトの先端にピンの嵌め合い部が設けられている場合には、ホール内部に設けられたピンとシャフト先端に設けられた嵌め合い部との接触で発生する回転モーメントにより、的確な回転補正ができなくなる。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、シャフトとホールとの回転補正を的確に行うとともに、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる挿入ガイドを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る挿入ガイドは、シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、シャフトは、ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、第１ガイド部の基端側に設けられ、第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、第１狭円筒部の基端側に設けられ、ホールの直径よりも小さく第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、第２ガイド部の基端側に設けられ、第２ガイド部よりも小さい直径を有する第２狭円筒部と、シャフトの先端に設けられ、ホールに設けられた凸部と嵌合することでシャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備え、シャフトの形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフトをホールに挿入したときに、シャフトをホールに対して傾けると２つ以下の点でホールと接触する形状である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る挿入ガイドによれば、シャフトは、ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、第１狭円筒部の基端側に設けられ、ホールの直径よりも小さく第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、シャフトの先端に設けられ、ホールに設けられた凸部と嵌合することでシャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部とを備え、シャフトの形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフトをホールに挿入したときに、シャフトをホールに対して傾けると２つ以下の点でホールと接触する形状である。
そのため、シャフトとホールとの回転補正を的確に行うとともに、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の挿入ガイドに位相補正の機能を付加した場合に生じる問題を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る挿入ガイドのシャフトをホールに挿入する際の挿入シーケンスを示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１、２に係る挿入ガイドのシャフトを示す別の構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態１、２に係る挿入ガイドのシャフトを示すさらに別の構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態１、２に係る挿入ガイドのシャフトを示すさらに別の構成図である。
【図１９】この発明の実施の形態１、２に係る挿入ガイドのシャフトを示すさらに別の構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示す構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示す別の構成図である。
【図２２】この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示すさらに別の構成図である。
【図２３】この発明の実施の形態４に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。
【図２４】この発明の実施の形態５に係る挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置を示す構成図である。
【図２５】この発明の実施の形態５に係る挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置の処理を示すフローチャートである。
【図２６】この発明の実施の形態１〜５に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示す別の構成図である。
【図２７】この発明の実施の形態１〜５に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示すさらに別の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明に係る挿入ガイドおよび挿入ガイド装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
まず、実施の形態の説明に先立って、特許文献１に記載の挿入ガイドにおいて、ホール内部の側面に位相を補正するためのピンが設けられ、シャフトの先端にピンの嵌め合い部が設けられている場合に、回転補正を的確に行うことができなくなるという問題について、詳細に説明する。
【００１２】
図１は、従来の挿入ガイドに位相補正の機能を付加した場合に生じる問題を示す構成図である。図１では、シャフト１０の末端に設けられた力検出部１０００を座標原点とするＲＸ、ＲＹの回転補正、およびＲＺの位相補正を行う場合を示している。なお、「回転」とは、Ｘ軸、Ｙ軸周りの回転を示し、「位相」とは、Ｚ軸周りの回転を示している。また、構造物にホール３０が設けられている。
【００１３】
図１において、構造物に設けられたホール３０内部の側面には、ピン状の位相ガイド凸部３１が設けられ、シャフト１０の先端には、テーパ部５０１および嵌合部５０２を有する位相ガイド凹部５００が設けられている。また、シャフト１０とホール３０とは、特許文献１に示された第１のガイド部、第２のガイド部で互いに接触するとともに、位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１とで接触している。
【００１４】
ここで、ＲＺの位相モーメントが位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１とで発生する場合、同時にＲＸ、ＲＹの回転モーメントも発生しているので、どの方向に回転補正および位相補正を行うべきであるかが不明である。このとき、回転モーメントＴＸＹは、次式で表される。
【００１５】
【数１】
2017138261.tif 000003
【００１６】
なお、上記式において、ベクトルＬＡは力検出部１０００から第１のガイド部とホール３０との接触点までの長さを示し、ベクトルＬＢは力検出部１０００から第２のガイド部とホール３０との接触点までの長さを示し、ベクトルＬＣは力検出部１０００から位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１との接触点までの長さを示している。ここで、ベクトルＬＡ、ベクトルＬＢ、ベクトルＬＣは、力検出部１０００を基準とする。以下、ベクトルは同様に力検出部１０００を基準とする。
【００１７】
また、上記式において、ベクトルＦＡは第１のガイド部とホール３０との接触点で発生する力を示し、ベクトルＦＢは第２のガイド部とホール３０との接触点で発生する力を示し、ベクトルＦＣは位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１との接触点で発生する力を示している。
【００１８】
そのため、回転補正を的確に行うことができず、位相補正が必要なシャフトの挿入作業を的確に行うことができない。以下の実施の形態では、シャフトとホールとの回転補正を的確に行うとともに、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる挿入ガイドについて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図２は、この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。図２において、シャフト１０は、シャフト１０の先端に設けられ、構造物に設けられたホール３０よりも直径が小さく、ホール３０に対する並進補正を行う第１ガイド部１００と、第１ガイド部１００の基端側に設けられ、第１ガイド部１００よりも直径の小さい第１狭円筒部２００と、第１狭円筒部２００の基端側に設けられ、ホール３０よりも直径が小さく、ホール３０に対する回転補正を行う第２ガイド部３００と、第２ガイド部３００の基端側に設けられ、第２ガイド部３００よりも直径の小さい第２狭円筒部４００と、シャフト１０の先端に設けられ、ホール３０に設けられた位相ガイド凸部３１と嵌合してホール３０に対する位相補正を行う第３ガイド部である位相ガイド凹部５００とを備えている。
【００２０】
また、第１ガイド部１００は、並進をガイドするテーパ状の第１並進ガイド１０１、構造物に設けられたホール３０の内面と接触する第１ガイド接触面１０２、第１狭円筒部２００と第１ガイド部１００とを接続する第１接続部１０３、およびホール３０のホール底面３２と接触する第１ガイド底部接触面１０４とを有している。
【００２１】
また、第２ガイド部３００は、並進をガイドする第２並進ガイド３０１、構造物に設けられたホール３０の内面と接触する第２ガイド接触面３０２、および第２狭円筒部４００と第２ガイド部３００とを接続する第２接続部３０３を有している。
【００２２】
また、第３ガイド部である位相ガイド凹部５００は、シャフト１０とホール３０との位相をガイドするテーパ部５０１および嵌合部５０２を有している。なお、図２では、位相ガイド凹部５００は、第１ガイド部１００に設けられている。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す斜視図である。また、図４は、この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す断面図である。また、図５は、この発明の実施の形態１に係る挿入ガイドのホールを示す断面図であり、ホール周辺の構造物が図４のものよりも小さい場合を示している。
【００２４】
図３〜５において、構造物に設けられたホール３０は、シャフト１０の第１ガイド部１００および第２ガイド部３００を挿入可能な円筒形状を有しており、ホール３０内部の側面には、位相を補正するための位相ガイド凸部３１が設けられている。
【００２５】
以下、図６〜１２を参照しながら、上記構成のシャフト１０を、構造物に設けられたホール３０に挿入する際の挿入シーケンスについて説明する。ここでは、ＸＹ平面内にＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹが存在し、ＸＹ軸周りの回転誤差ΔＲＥＸＹが存在し、Ｚ軸周りの位相誤差ΔＲＥＺが存在する場合について説明する。
【００２６】
図６において、初期位置では、第１並進ガイド１０１の直径がホール３０の直径よりも小さいので、ＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹがあっても、シャフト１０がホール３０の入口に挿入されている。
【００２７】
ここで、ＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹがあるため、シャフト１０とホール３０とは、第１並進ガイド１０１の第１接触点１０１Ｃで接触し、第１接触点１０１Ｃで発生する力ＦＡが力検出部１０００で計測される。このとき、この力ＦＡのうちＸ、Ｙ成分が小さくなるようにシャフト１０を並進方向に動かすことで、ＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹを補正することができる。
【００２８】
図７は、第１接触点１０１Ｃがホール３０と接触しながら挿入されているが、第２接触点が発生しておらず、第１ガイド部１００がホール３０内部に挿入されている状態を示している。
【００２９】
図７において、ホール３０内部で、回転誤差ΔＲＥＸＹが想定される最大回転誤差ΔＲＥＸＹｍａｘとなる場合であっても、シャフト１０とホール３０とが２点で接触することがないように、ホール３０の内径３０Ｄ、第１ガイド部１００の高さ１００Ｈおよび最大径１００Ｄが設計されている。そのため、シャフト１０がロックすることなく、図６と同じく第１接触点１０１Ｃで発生する力ＦＡに従い並進補正するだけで、シャフト１０をスムーズに挿入することができる。
【００３０】
具体的には、想定される回転誤差ΔＲＥＸＹが最大回転誤差ΔＲＥＸＹｍａｘである場合に、ホール３０の内径３０Ｄ、第１ガイド部１００の高さ１００Ｈおよび最大径１００Ｄは、次式（１）の関係式が成立するように設計される。なお、第１並進ガイド１０１および第１接続部１０３のシャフト軸方向の高さを考慮すれば、これらの設計自由度は大きくなる。
【００３１】
【数２】
2017138261.tif 000004
【００３２】
図８は、シャフト１０とホール３０とが、第１並進ガイド１０１の第１接触点１０１Ｃと、第２並進ガイド３０１の第２接触点３０１Ｃとで接している状態を示している。図８において、第１狭円筒部２００の高さ２００Ｈおよび最大径２００Ｄは、第１接触点１０１Ｃで発生する力ＦＡおよび第２接触点３０１Ｃで発生する力ＦＢを起因とする回転モーメントＴＸＹ１が、力検出部１０００の検出分解能１０００ＲＥＳよりも十分大きくなるように設計されている。
【００３３】
具体的には、第１接触点１０１Ｃで発生する力ＦＡおよび第２接触点３０１Ｃで発生する力ＦＢを起因とする回転モーメントＴＸＹ１と、力検出部１０００の検出分解能１０００ＲＥＳとの間に、次式（２）の関係式が成立するように、第１狭円筒部２００の高さ２００Ｈおよび最大径２００Ｄが設計される。
【００３４】
【数３】
2017138261.tif 000005
【００３５】
式（２）において、ベクトルＬＡは力検出部１０００から第１接触点１０１Ｃまでの長さを示し、ベクトルＬＢは力検出部１０００から第２接触点３０１Ｃまでの長さを示し、ベクトルＦＡは第１接触点１０１Ｃで発生する力を示し、ベクトルＦＢは第２接触点３０１Ｃで発生する力を示している。
【００３６】
ここで、ベクトルＬＡおよびベクトルＬＢは、ともにシャフト１０の第１ガイド部１００の高さ１００Ｈ、第１狭円筒部の高さ２００Ｈおよび最大径２００Ｄから算出されるベクトルである。これにより、回転誤差ΔＲＥＸＹを補正する回転方向を的確に検出することができる。
【００３７】
なお、図８では、第２並進ガイド３０１に第２接触点３０１Ｃがある場合について説明したが、第２接触点３０１Ｃは、第１狭円筒部２００や、図９に示されるように第２ガイド接触面３０２にあってもよい。何れの場合においても、回転モーメントＴＸＹ１とシャフト１０の回転誤差ΔＲＥＸＹとを補正する回転方向が一意の関係性を有するので、回転誤差の補正をスムーズに行うことができる。
【００３８】
また、第２ガイド部３００の高さ３００Ｈは、次式（３）の関係式が成立するように設計される。ここでは、３００Ｄ＝１００Ｄとする。
【００３９】
【数４】
2017138261.tif 000006
【００４０】
式（３）において、３０Ｈはホール３０の高さであり、３１Ｈは、図９における位相ガイド凸部３１の上端とホール底面３２との距離である。また、最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎは、図９に示された第２ガイド部３００がホール３０に挿入された状態において残る回転誤差であり、１００Ｄ＝３００Ｄの場合には次式（４）で表される。なお、第２並進ガイド３０１および第２接続部３０３のシャフト軸方向の高さを考慮すれば、これらの設計自由度は大きくなる。
【００４１】
【数５】
2017138261.tif 000007
【００４２】
これにより、位相を補正するための位相ガイド凸部３１と位相ガイド凹部５００とが接触する前に、第１ガイド部１００および第２ガイド部３００を用いて回転補正を完了させることで、回転誤差ΔＲＥＸＹを最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎまで低減することができる。
【００４３】
図１０は、回転補正が完了してシャフト１０がホール３０に挿入され、位相ガイド凹部５００のテーパ部５０１と位相ガイド凸部３１とが接触している状態を示している。また、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面を示しており、位相誤差ΔＲＥＺを補正する手段を示している。
【００４４】
位相誤差ΔＲＥＺがある場合、テーパ部５０１と位相ガイド凸部３１とが第３接触点５０１Ｃで接触して力ＦＣが発生し、力検出部１０００で回転モーメントＴＸＹ２および位相モーメントＴＺ２が発生する。
【００４５】
このとき、図９までに回転補正が完了し、回転誤差ΔＲＥＸＹが最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎまで低減されているので、回転モーメントＴＸＹ２が検知されても回転補正は行わず、位相モーメントＴＺ２が小さくなるように位相を補正することができる。
【００４６】
なお、位相の補正が完了するまでに第１接触点１０１Ｃ、第２接触点３０１Ｃおよび第３接触点５０１Ｃ以外で接触点が発生しないように、第２狭円筒部４００が設けられている。また、第２狭円筒部４００の最大径４００Ｄは、次式（５）の関係式が成立するように設計される。
【００４７】
【数６】
2017138261.tif 000008
【００４８】
式（４）において、３２Ｈは、図１０における位相ガイド凸部３１の下端とホール底面３２との距離である。これにより、位相補正中に新たな接触状態が発生することを防止して、スムーズに位相を補正することができる。
【００４９】
図１２は、位相補正が完了して、第１ガイド部１００の第１ガイド底部接触面１０４とホール３０のホール底面３２とが接触した状態を示している。ここでは、図９までに補正しきれなかったＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹ、および回転誤差ΔＲＥＸＹを補正する手段を示している。
【００５０】
ＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹおよび回転誤差ΔＲＥＸＹがある場合、第１ガイド底部接触面１０４とホール底面３２とが第４接触点３２Ｃで片当たりして力ＦＤが発生し、力検出部１０００で回転モーメントＴＸＹ３が検知される。そのため、この回転モーメントＴＸＹ３が小さくなるようにＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹおよび回転誤差ΔＲＥＸＹをさらに小さく補正することができる。
【００５１】
また、第１ガイド部１００の第１ガイド接触面１０２、第２ガイド部３００の第２ガイド接触面３０２、または第１ガイド部１００の第１ガイド接触面１０２および第２ガイド部３００の第２ガイド接触面３０２がホール３０と接触することで、ホール３０に対してシャフト１０が重力鉛直方向から傾いた状態でも線接触または面接触となるため、耐荷重を大きくすることができる。
【００５２】
以上のように、実施の形態１によれば、シャフトは、ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、第１狭円筒部の基端側に設けられ、ホールの直径よりも小さく第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、シャフトの先端に設けられ、ホールに設けられた凸部と嵌合することでシャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部とを備え、シャフトの形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフトをホールに挿入したときに、シャフトをホールに対して傾けると２つ以下の点でホールと接触する形状である。
言い換えると、シャフト１０の形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフト１０をホール３０に挿入したときに、ホール３０に対してシャフト１０を傾けても２つ以下の点でホール３０と接触する形状となっている。第３ガイド部が凸部と接触した時点で、シャフト１０は、２つ以下の点でホール３０と接触し、回転モーメントＴＸＹ２および位相モーメントＴＺ２を切り分けて求められるから、位相補正を容易に行うことができる。
そのため、シャフトとホールとの回転補正を的確に行うとともに、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる。
【００５３】
実施の形態２．
図１３は、この発明の実施の形態２に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。図１３において、シャフト１０は、図２に示されたシャフト１０に加えて、第２狭円筒部４００の基端側に設けられ、ホール３０よりも直径が小さく、ホール３０に対する回転補正を行う第４ガイド部６００をさらに備えている。
【００５４】
また、第４ガイド部６００は、並進をガイドする第４並進ガイド６０１、および構造物に設けられたホール３０の内面と接触する第４ガイド接触面６０２を有している。
【００５５】
以下、図６〜１１および図１４〜１５を参照しながら、上記構成のシャフト１０を、構造物に設けられたホール３０に挿入する際の挿入シーケンスについて説明する。ここでは、ＸＹ平面内にＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹが存在し、ＸＹ軸周りの回転誤差ΔＲＥＸＹが存在し、Ｚ軸周りの位相誤差ΔＲＥＺが存在する場合について説明する。
【００５６】
まず、図６〜１１に相当する挿入シーケンスは、上述した実施の形態１と同様である。また、図１４は、位相補正が完了して、第４ガイド部６００の第４並進ガイド６０１とホール３０とが接触した状態を示している。ここでは、図１１に示した位相補正が完了した状態で残っている回転誤差ΔＲＥＸＹを補正する手段を示している。
【００５７】
位相誤差ΔＲＥＺの補正が完了した後に、第４並進ガイド６０１とホール３０とが第５接触点６０１Ｃで接触して力ＦＥが発生すると、第１ガイド部１００の第１接触点１０１Ｃを含む２点接触が実現され、力検出部１０００で回転モーメントＴＸＹ１が検知される。なお、シャフト１０の形状は、第３ガイド部が凸部と接触するまでシャフト１０をホール３０に挿入したときに、ホール３０に対してシャフト１０を傾けても２つ以下の点でホール３０と接触する形状とするとよい。このとき、この回転モーメントＴＸＹ１が小さくなるようにシャフト１０を回転補正することで、回転誤差ΔＲＥＸＹをさらに小さくすることができる。なお、回転モーメントＴＸＹ１は、次式（６）で表される。
【００５８】
【数７】
2017138261.tif 000009
【００５９】
ここで、第５接触点６０１Ｃが発生する前に、位相ガイド凹部５００の底面に位相ガイド凸部３１が接触することを避けるために、第２狭円筒部４００の高さ４００Ｈおよび位相ガイド凹部５００の深さ５００Ｈは、次式（７）の関係式が成立するように設計される。
【００６０】
【数８】
2017138261.tif 000010
【００６１】
また、第５接触点６０１Ｃが発生する前に、ホール底面３２に第１ガイド底部接触面１０４が接触することを避けるために、第２狭円筒部４００の高さ４００Ｈは、次式（８）の関係式が成立するように設計される。
【００６２】
【数９】
2017138261.tif 000011
【００６３】
式（７）、（８）において、最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎは、図１５に示された第４ガイド部６００がホール３０に挿入された状態において残る回転誤差であり、１００Ｄ＝６００Ｄの場合には次式（９）で表される。
【００６４】
【数１０】
2017138261.tif 000012
【００６５】
式（９）から分かるように、この発明の実施の形態２における最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎは、上述した実施の形態１における最小回転誤差ΔＲＥＸＹｍｉｎよりも小さくすることができる。なお、第３並進ガイド６０１のシャフト軸方向の高さを考慮すれば、これらの設計自由度は大きくなる。
【００６６】
図１５は、第１ガイド部１００の第１ガイド底部接触面１０４とホール３０のホール底面３２とが接触した状態を示している。ここでは、図１４までに補正しきれなかったＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹ、および回転誤差ΔＲＥＸＹを補正する手段を示している。
【００６７】
ＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹおよび回転誤差ΔＲＥＸＹがある場合、第１ガイド底部接触面１０４とホール底面３２とが第４接触点３２Ｃで片当たりして力ＦＤが発生し、力検出部１０００で回転モーメントＴＸＹ３が検知される。そのため、この回転モーメントＴＸＹ３が小さくなるようにＸＹ方向の位置誤差ΔＥＸＹおよび回転誤差ΔＲＥＸＹを補正することができる。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、シャフトは、上述した実施の形態１に係るシャフトに加えて、第２狭円筒部の基端側に設けられ、ホールよりも直径が小さく、ホールに対する回転補正を行う第４ガイド部をさらに備えている。
そのため、シャフトとホールとの回転補正をより的確に行うことができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態１、２では、図２、１３に示したように、シャフト１０の第１ガイド部１００の第１並進ガイド１０１および第１接続部１０３、第２ガイド部３００の第２並進ガイド３０１および第２接続部３０３、並びに第４ガイド部６００の第４並進ガイド６０１が直線で描かれている。
【００７０】
しかしながら、これに限定されず、第１ガイド部１００の第１並進ガイド１０１および第１接続部１０３、第２ガイド部３００の第２並進ガイド３０１および第２接続部３０３、並びに第４ガイド部６００の第４並進ガイド６０１は、球体を含む曲率のある形状であってもよい。具体的には、シャフト１０は、図１６〜１９に示されるような形状を有していてもよい。
【００７１】
これにより、シャフト１０とホール３０とが第１接触点１０１Ｃ、第２接触点３０１Ｃまたは第５接触点６０１Ｃで接触する際の接触圧を低減することが期待できる。
【００７２】
このとき、第１ガイド部１００の第１並進ガイド１０１および第１接続部１０３、第２ガイド部３００の第２並進ガイド３０１および第２接続部３０３、並びに第４ガイド部６００の第４並進ガイド６０１について、直線と球体を含む曲率のある形状とを任意に組み合わせてもよい。
【００７３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、シャフト１０側に並進補正および回転補正を行う機能を持たせる場合について説明したが、これに限定されず、ホール３０側に並進補正および回転補正を行う機能を持たせてもよい。
【００７４】
図２０は、この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示す構成図である。図２０では、上記実施の形態１で挙げたシャフト１０の第１並進ガイド１０１で実現されるホール３０に対する並進補正の機能を、ホール３０側に持たせた場合を示している。
【００７５】
図２０において、シャフト１０からは、図２に示されたシャフト１０の第１並進ガイド１０１が省略され、ホール３０には、並進をガイドするテーパ状のホール並進ガイド３３が設けられている。
【００７６】
これにより、シャフト１０に並進ガイド機能を持たせた場合と比較して、ホール並進ガイド３３を大きくすることにより、より大きな位置誤差ΔＥＸＹに容易に対応することができる。
【００７７】
図２１は、この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示す別の構成図である。図２１では、図２０に示したホール並進ガイド３３に加えて、上記実施の形態１で挙げたシャフト１０の第１狭円筒部２００の機能を、ホール３０側に持たせた場合を示している。
【００７８】
具体的には、シャフト１０の第１狭円筒部２００は、第１狭円筒部２００による回転誤差により発生する回転モーメントＴＸＹ１が、力検出部１０００の検出分解能１０００ＲＥＳ以上になるように、第１接触点１０１Ｃと第２接触点３０１Ｃとの距離を十分に離す機能を有している。
【００７９】
図２１において、シャフト１０からは、図２に示されたシャフト１０の第１狭円筒部２００および第２ガイド部３００が省略され、ホール３０には、シャフト１０の第１狭円筒部２００に相当する広円筒部３４が設けられている。
【００８０】
広円筒部３４は、並進をガイドする広円筒部並進ガイド３４１、シャフト１０と接触する広円筒部側面３４２、およびホール並進ガイド３３と接続する広円筒部接続部３４３を有している。これにより、シャフト１０の剛性を高めることができる。
【００８１】
図２２は、この発明の実施の形態３に係る挿入ガイドのシャフトおよびホールを示すさらに別の構成図である。図２２では、図２１に示したシャフト１０に加えて、第２狭円筒部４００の基端側に、ホール３０よりも直径が小さく、ホール３０に対する回転補正を行う第４ガイド部６００を設けた構成を示している。
【００８２】
第４ガイド部６００は、並進をガイドする第４並進ガイド６０１、および構造物に設けられたホール３０の内面と接触する第４ガイド接触面６０２を有している。これにより、位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１とが接触する前に回転補正を完了させることができるので、図２１のものよりも回転誤差ΔＲＥＸＹを低減することができる。
【００８３】
実施の形態４．
図２３は、この発明の実施の形態４に係る挿入ガイドのシャフトを示す構成図である。図２３において、シャフト１０の力検出部１０００として、６軸力センサ１００１が取り付けられている。また、６軸力センサ１００１は、力計測ロガー１００２に接続され、力計測ロガー１００２は、力計測モニタ１００３に接続されている。ここで、作業者は、６軸力センサ１００１の出力を力計測モニタ１００３で確認しながら、シャフト１０をホール３０に挿入する。
【００８４】
これにより、定量的に６軸の力をモニタすることができるので、位置補正、回転補正および位相補正を的確に行うことができる。また、シャフト１０の挿入時にかかった荷重を、力計測ロガー１００２を用いて記録することもできる。なお、６軸力センサ１００１、力計測ロガー１００２および力計測モニタ１００３は、実施の形態１〜３に示した何れのシャフト１０にも適用することができる。
【００８５】
実施の形態５．
図２４は、この発明の実施の形態４に係る挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置を示す構成図である。図２４では、ロボットを用いて、シャフト１０をホール３０に自動挿入する構成を示している。なお、シャフト１０の形状は、実施の形態１〜３に示した何れのシャフトの形状でもよい。
【００８６】
図２４において、ロボット２０００は、駆動リンク２００１および駆動リンク２００１の関節角度センサ２００２を備え、ベース２００３に取り付けられている。また、関節角度センサ２００２から出力される関節角度信号２００４、およびシャフト１０の力検出部１０００として取り付けられた６軸力センサ１００１からの６軸力センサ信号２００５がフィードバック信号としてロボット制御器２００６に取り込まれ、目標の関節角度を実現するように関節角度指令信号２００７が駆動リンク２００１に出力される。
【００８７】
図２５は、この発明の実施の形態４に係る挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置の処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの動作主体は、ロボット制御器２００６である。ロボット制御器２００６は、ＣＰＵと記憶装置を有し、以下の処理は、ＣＰＵと記憶装置を用いて処理される。記憶装置には、外部センサからの信号の値、内部のパラメータ、数値演算過程の変数、外部出力パラメータなどが記憶され、これらを使ってＣＰＵが演算処理を行う。
【００８８】
図２５において、ロボット制御器２００６は、Ｚ位相モーメントを検知したか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００８９】
ステップＳ１において、Ｚ位相モーメントを検知していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ並進力を検知したか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００９０】
ステップＳ２において、ＸＹ並進力を検知した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ方向の並進補正を行う（ステップＳ３）。
【００９１】
なお、図６〜７では、Ｚ相位相モーメントは検知されないが、ＸＹ並進力が検知されるので、ＸＹ方向の並進補正が行われる。また、ここでの並進補正は、６軸力センサ１００１の６軸の力出力のうち、Ｘ、Ｙ成分が小さくなるようにロボットを動かすことで実現される。
【００９２】
一方、ステップＳ２において、ＸＹ並進力を検知していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ回転モーメントを検知したか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００９３】
ステップＳ４において、ＸＹ回転モーメントを検知した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ回転補正を行う（ステップＳ５）。
【００９４】
なお、図８〜９では、Ｚ相位相モーメントおよびＸＹ並進力は検知されないが、ＸＹ回転モーメントが検知されるので、ＸＹ回転補正が行われる。また、ここでのＸＹ回転補正は、Ｘ、Ｙ軸周りの回転モーメントＴＸ、ＴＹが小さくなるようにロボットを動かすことで実現される。
【００９５】
一方、ステップＳ４において、ＸＹ回転モーメントを検知していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、Ｚ軸方向にシャフト１０を挿入する（ステップＳ６）。
【００９６】
また一方、ステップＳ１において、Ｚ位相モーメントを検知した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、位相補正を行う（ステップＳ７）。
【００９７】
なお、図１０では、Ｚ位相モーメントが検知されるので、位相補正が行われる。また、ここでの位相補正は、Ｚ軸周りの回転モーメントＴＺが小さくなるようにロボットを動かすことで実現される。
【００９８】
続いて、ロボット制御器２００６は、シャフト１０がホール底面３２に接触したか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００９９】
ステップＳ８において、シャフト１０がホール底面３２に接触していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ１に移行する。
【０１００】
一方、ステップＳ８において、シャフト１０がホール底面３２に接触した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ回転モーメントを検知したか否かを判定する（ステップＳ９）。
【０１０１】
ステップＳ９において、ＸＹ回転モーメントを検知した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、ＸＹ回転補正を行う（ステップＳ１０）。
【０１０２】
なお、図１２では、シャフト１０がホール底面３２に接触した状態で、ＸＹ回転モーメントが検知されるので、ＸＹ回転補正が行われる。また、ここでのＸＹ回転補正は、Ｘ、Ｙ軸周りの回転モーメントＴＸ、ＴＹが小さくなるようにロボットを動かすことで実現される。
【０１０３】
一方、ステップＳ９において、ＸＹ回転モーメントを検知していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ロボット制御器２００６は、Ｚ軸方向にシャフト１０を挿入する（ステップＳ１１）。
【０１０４】
次に、ロボット制御器２００６は、シャフト１０の挿入が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【０１０５】
ステップＳ１２において、シャフト１０の挿入が完了していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ９に移行する。
【０１０６】
一方、ステップＳ１２において、シャフト１０の挿入が完了した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図２５の処理を終了する。
【０１０７】
なお、図２５のステップＳ８において、シャフト１０がホール底面３２に接触したか否かは、力検出部１０００で検出されるＺ方向の並進力が、シャフト１０をホール３０に挿入している最中に発生する力よりも大きくなったことで判定することができる。また、接触を検知するセンサや挿入量を計測するセンサを用いてもよいし、ロボットが挿入した量を記録する手段を有していてもよい。
【０１０８】
また、図２５のステップＳ１２において、シャフト１０の挿入が完了したか否かは、挿入完了を検知するセンサや挿入量を計測するセンサを用いて判定してもよいし、ロボットが挿入した量を記録する手段を有し、記録された量に基づいて判定してもよい。
【０１０９】
これにより、上述した構成を有するロボット２０００を用いて、シャフト１０を、構造物に設けられたホール３０に自動的に挿入することができる。
【０１１０】
なお、上記実施の形態１〜５では、ホール３０の位相ガイド凸部３１がピン状であり、位相ガイド凹部５００がテーパ部５０１および嵌合部５０２を有すると説明した。しかしながら、これに限定されず、図２６、２７に示されるように、楕円形状や多角形状のシャフト先端位相ガイド凸部７００とホール底面位相ガイド凹部３５とにより位相補正が行われてもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態１〜５では、操作対象がシャフト１０である場合について説明したが、これに限定されず、操作対象は、ホール３０であってもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  シャフト、３０  ホール、３３  ホール並進ガイド、３４  広円筒部、１００  第１ガイド部、２００  第１狭円筒部、３００  第２ガイド部、４００  第２狭円筒部、６００  第４ガイド部、１０００  力検出部、１００２  力計測ロガー、１００３  力計測モニタ、２０００  ロボット、２００６  ロボット制御器。
【図１】
2017138261.tif 000015
【図２】
2017138261.tif 000016
【図３】
2017138261.tif 000017
【図４】
2017138261.tif 000018
【図５】
2017138261.tif 000019
【図６】
2017138261.tif 000020
【図７】
2017138261.tif 000021
【図８】
2017138261.tif 000022
【図９】
2017138261.tif 000023
【図１０】
2017138261.tif 000024
【図１１】
2017138261.tif 000025
【図１２】
2017138261.tif 000026
【図１３】
2017138261.tif 000027
【図１４】
2017138261.tif 000028
【図１５】
2017138261.tif 000029
【図１６】
2017138261.tif 000030
【図１７】
2017138261.tif 000031
【図１８】
2017138261.tif 000032
【図１９】
2017138261.tif 000033
【図２０】
2017138261.tif 000034
【図２１】
2017138261.tif 000035
【図２２】
2017138261.tif 000036
【図２３】
2017138261.tif 000037
【図２４】
2017138261.tif 000038
【図２５】
2017138261.tif 000039
【図２６】
2017138261.tif 000040
【図２７】
2017138261.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月1日(2018.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイド、および挿入ガイドを適用した挿入ガイド装置に関する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る挿入ガイドは、シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、シャフトは、ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、第１ガイド部の基端側に設けられ、第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、第１狭円筒部の基端側に設けられ、ホールの直径よりも小さく第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、第２ガイド部の基端側に設けられ、第２ガイド部よりも小さい直径を有する第２狭円筒部と、シャフトの先端に設けられ、ホールに設けられた凸部と嵌合することでシャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る挿入ガイドによれば、シャフトとホールとの回転補正を的確に行うとともに、シャフトとホールとの位相補正を行い、シャフトのホールへの挿入を高速に行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
なお、上記式において、ベクトルＬＡは力検出部１０００から第１のガイド部とホール３０との接触点までのベクトルを示し、ベクトルＬＢは力検出部１０００から第２のガイド部とホール３０との接触点までのベクトルを示し、ベクトルＬＣは力検出部１０００から位相ガイド凹部５００と位相ガイド凸部３１との接触点までのベクトルを示している。ここで、ベクトルＬＡ、ベクトルＬＢ、ベクトルＬＣは、力検出部１０００を基準とする。以下、ベクトルは同様に力検出部１０００を基準とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
式（２）において、ベクトルＬＡは力検出部１０００から第１接触点１０１Ｃまでのベクトルを示し、ベクトルＬＢは力検出部１０００から第２接触点３０１Ｃまでのベクトルを示し、ベクトルＦＡは第１接触点１０１Ｃで発生する力を示し、ベクトルＦＢは第２接触点３０１Ｃで発生する力を示している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、
前記シャフトは、
前記ホールに挿入される前記シャフトの先端に設けられ、前記ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、
前記第１ガイド部の基端側に設けられ、前記第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、
前記第１狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールの直径よりも小さく前記第１狭円筒部の直径よりも大きい直径を有する第２ガイド部と、
前記第２ガイド部の基端側に設けられ、前記第２ガイド部よりも小さい直径を有する第２狭円筒部と、
前記シャフトの前記先端に設けられ、前記ホールに設けられた凸部と嵌合することで前記シャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備えた
挿入ガイド。
【請求項２】
前記シャフトの形状は、前記第２ガイド部が前記ホールに挿入されて、前記第３ガイド部が前記凸部と接触する状態では、前記第１ガイド部および前記第２ガイド部がそれぞれ１つ以下の点で前記ホールと接触することで、前記シャフトの前記ホールに対する傾きが最小角度誤差以下になる形状であり、
前記最小角度誤差は、前記シャフトの前記ホールに対する傾きを補正しないで、前記位相を補正できる角度である
請求項１に記載の挿入ガイド。
【請求項３】
前記シャフトの形状は、前記シャフトの前記ホールに対する傾きが最大回転誤差以下である状態で、前記第１ガイド部が１つ以下の点で前記ホールと接触して、前記第１ガイド部を前記ホールに挿入できる形状である
請求項１または請求項２に記載の挿入ガイド。
【請求項４】
前記シャフトは、前記第２狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールの直径よりも小さく前記第２狭円筒部の直径よりも大きい直径を有し、前記ホールと接触することで前記シャフトの前記ホールに対する傾きを小さくする第４ガイド部をさらに備え、
前記第４ガイド部は、第３ガイド部の底面に前記凸部が接触する前に前記ホールと接触するように形成されている
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項５】
前記第１ガイド部、前記第２ガイド部または前記第３ガイド部は、先端側にテーパ状または曲率を有する形状を有する
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項６】
前記ホールは、テーパ状または曲率を有する形状のホール並進ガイドを有する
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項７】
前記第１ガイド部および前記第２ガイド部がそれぞれ１つの点で前記ホールと接触する状態で、前記シャフトに加えられる回転モーメントが、前記回転モーメントを検出する力検出部の検出分解能より大きい、
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項８】
前記位相を補正する際に、前記第１ガイド部、前記第２ガイド部および前記第３ガイド部がそれぞれ１つ以下の点で前記ホールと接触する状態が維持されるように、前記前記第２狭円筒部の直径が決められている
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項９】
前記第１ガイド部、前記第１狭円筒部、前記第２ガイド部、前記第２狭円筒部および前記第３ガイド部の寸法は、次式を満たすように設計されており、
【数１】
2017138261.tif 000042
この式において、
３０Ｄは前記ホールの内径を示し、３０Ｈは前記ホールの高さを示し、３１Ｈは前記凸部の上端と前記ホールの底面との距離を示し、３２Ｈは前記凸部の下端と前記ホールの底面との距離を示し、
１００Ｈは前記第１ガイド部の高さを示し、１００Ｄは前記第１ガイド部の最大径を示し、２００Ｈは前記第１狭円筒部の高さを示し、３００Ｈは前記第２ガイド部の高さを示し、４００Ｄは前記第２狭円筒部の最大径を示し、
ＴＸＹ１は前記第１ガイド部と前記ホールとの第１接触点で発生する力ＦＡ、および前記第２ガイド部と前記ホールとの第２接触点で発生する力ＦＢを起因とする回転モーメントであり、ベクトルＬＡは前記シャフトに加えられる回転モーメントを検出する力検出部から前記第１接触点までのベクトルを示し、ベクトルＬＢは前記力検出部から前記第２接触点までのベクトルを示し、１０００ＲＥＳは前記力検出部の検出分解能を示し、
ΔＲＥＸＹｍａｘは前記シャフトと前記ホールとの回転誤差の最大値を示し、
ΔＲＥＸＹｍｉｎは前記第２ガイド部の回転補正の結果残る回転誤差を示す
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の挿入ガイド。
【請求項１０】
前記シャフトは、前記第２狭円筒部の基端側に設けられ、前記ホールの直径よりも小さく前記第２狭円筒部の直径よりも大きい直径を有し、前記ホールと接触することで前記シャフトの前記ホールに対する傾きを小さくする第４ガイド部をさらに備え、
前記第４ガイド部は、第３ガイド部の底面に前記凸部が接触する前に前記ホールと接触するように形成されており、
前記第１ガイド部、前記第１狭円筒部、前記第２ガイド部、前記第２狭円筒部、前記第３ガイド部および前記第４ガイド部の寸法は、さらに次式を満たすように設計されており、
【数２】
2017138261.tif 000043
この式において、
４００Ｈは前記第２狭円筒部の高さを示し、５００Ｈは前記第３ガイド部の深さを示す
請求項９に記載の挿入ガイド。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までの何れか１項に記載の挿入ガイドと、
前記第２ガイド部の基端側に設けられた力センサと、
前記力センサに接続された力計測ロガーと、
前記力計測ロガーに接続された力計測モニタと、を備えた
挿入ガイド装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１０までの何れか１項に記載の挿入ガイドと、
前記第２ガイド部の基端側に設けられた力センサと、
前記力センサからの出力をフィードバックして、前記シャフトを操作するロボットを制御することで、前記シャフトを前記ホールに挿入するロボット制御器を備えた挿入ガイド装置であって、
前記ロボット制御器は、
前記第１ガイド部が前記ホールと接触している場合には、シャフト軸方向に垂直な平面内の並進力が小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記第１ガイド部および前記第２ガイド部が前記ホールとそれぞれ接触している場合には、シャフト軸方向に垂直な平面を形成する２つの軸まわりの回転モーメントが小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記第３ガイド部が前記凸部と接触している場合には、シャフト軸方向まわりの回転モーメントを小さくなるように前記ロボットを制御し、
前記シャフトの先端が前記ホールの底面と接触している場合には、シャフト軸方向に垂直な平面を形成する２つの軸まわりの回転モーメントが小さくなるように前記ロボットを制御する
挿入ガイド装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の挿入ガイド装置において、操作対象がホールである
挿入ガイド装置。
【請求項１４】
シャフトのホールへの挿入時に用いられる挿入ガイドであって、
前記シャフトは、
前記ホールに挿入されるシャフトの先端に設けられ、前記ホールよりも小さい直径を有する第１ガイド部と、
前記第１ガイド部の基端側に設けられ、前記第１ガイド部よりも小さい直径を有する第１狭円筒部と、
前記シャフトの先端に設けられ、前記ホールに設けられた凸部と嵌合することで前記シャフトの軸まわりの回転である位相を決める凹部である第３ガイド部と、を備え、
前記ホールは、
前記ホールの直径よりも大きい直径を有する側面の一部である広円筒部を備えた
挿入ガイド。
【請求項１５】
前記シャフトおよび前記ホールの形状は、前記シャフトの前記ホールに対する傾きが最大回転誤差以下である状態で、前記第１ガイド部が１つ以下の点で前記広円筒部と接触して、前記第１ガイド部を前記ホールに挿入できる形状であり、かつ
前記第１ガイド部が前記ホールに挿入されて、前記第３ガイド部が前記凸部と接触する状態では、前記第１ガイド部が１つ以下の点で前記広円筒部よりも底面側の前記ホールと接触し、前記第１狭円筒部が１つ以下の点で前記広円筒部よりも入口側の前記ホールと接触することで、前記シャフトの前記ホールに対する傾きが最小角度誤差以下になる形状であり、
前記最小角度誤差は、前記シャフトの前記ホールに対する傾きを補正しないで、前記位相を補正できる角度である
請求項１４に記載の挿入ガイド。
【国際調査報告】
2017138261.tif 000044
2017138261.tif 000045
2017138261.tif 000046
2017138261.tif 000047