(57)【要約】【課題】簡素な構造及び簡素な制御でスプライン軸のスプラインの位相とスプライン孔のスプラインの位相を合わせることを目的とする。【解決手段】エンドエフェクタ２２に、軸状のワーク１００を把持する把持部２４と、多関節ロボット１２のアーム２０に取り付けられて、把持部２４を直線移動自在に保持する保持部２６と、把持部２４と保持部２６との間に介在し、把持部２４が保持部２６に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を把持部２４に作用させる弾性部材２８、２９と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状のワークを把持する把持部と、
多関節ロボットのアームに取り付けられて、前記把持部を直線移動自在に保持する保持部と、
前記把持部と前記保持部との間に介在し、前記把持部が前記保持部に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を前記把持部に作用させる弾性部材と、を備えたことを特徴とするエンドエフェクタ。
【請求項２】
多関節ロボットのアームに取り付けられたエンドエフェクタを用いて、複数の歯部が外周に形成されたスプライン軸を備える軸状の第１ワークを、複数の歯部が内周に形成されたスプライン孔を備える第２ワークに挿入するワークの挿入方法であって、
前記エンドエフェクタは、前記第１ワークを把持する把持部と、多関節ロボットのアームに取り付けられて、前記把持部を直線移動自在に保持する保持部と、前記把持部と前記保持部との間に介在し、前記把持部が前記保持部に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を前記把持部に作用させる弾性部材と、を備えており、
前記把持部が直線移動自在である方向と前記第１ワークの軸心とが平行するように、前記把持部で前記第１ワークを把持する把持工程と、
前記把持部で把持した前記第１ワークの軸心を前記第２ワークの孔の軸心に合わせる位置合わせ工程と、
前記エンドエフェクタを前記第２ワーク側の方向に移動させて、前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に当接させる当接工程と、
前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に当接させた状態で、更に前記エンドエフェクタを前記方向に移動させることによって前記把持部を前記保持部に対して前記方向と反対側の方向に直線移動させ、この直線移動によって発生する前記弾性部材の復元力を利用して前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に押し付ける押し付け工程と、
前記第１ワークの軸心を中心にして前記第１ワークを回転させて、前記第１ワークのスプラインの位相と前記第２ワークの孔のスプラインの位相とが合致したときに、前記弾性部材の復元力を利用して前記第１ワークを前記第２ワークの孔に挿入する挿入工程と、を含むことを特徴とするワークの挿入方法。
【請求項３】
請求項２記載のワークの挿入方法であって、
前記挿入工程で行う前記第１ワークの回転を、前記位置合わせ工程と前記押し付け工程の間に開始することを特徴とするワークの挿入方法。
【請求項４】
請求項２記載のワークの挿入方法であって、
前記挿入工程で行う前記第１ワークの回転を、前記押し付け工程の後に開始することを特徴とするワークの挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の歯部が外周に形成されたスプライン軸を備える軸状のワークを、複数の歯部が内周に形成されたスプライン孔を備えるワークに挿入する際に使用するエンドエフェクタ及びこのエンドエフェクタを使用するワークの挿入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の製造において、軸状のワークを孔が形成されたワークに挿入する作業、例えば、ステアリング機構の組立て工程において、ドライブシャフトに連結されたジョイント部材をハブに挿入する作業は自動化されている。
【０００３】
ドライブシャフトの一端にはジョイント部材（アウタージョイント）が連結され、その連結部分はブーツで覆われる。ジョイント部材はスプライン軸を有する。
【０００４】
ハブはスプライン孔を有する。スプライン孔の外周部分はナックルに圧入されたホイールベアリングに圧入される。ナックルにはサークリップが圧入され、スプラッシュガードが固着される。また、ハブには予めブレーキディスクが固着されるジョイント部材がハブに押し込まれると、スプライン軸の先端はブレーキディスク側から突出する。そこにナットが締め付けられる。
【０００５】
図１０はジョイント部材のスプライン軸２０４とハブのスプライン孔２１０とがスプライン嵌合した状態を示す断面図である。スプライン軸２０４の外周には軸心と平行する複数のスプライン２０４ａと複数の歯部２０４ｂが形成される。また、スプライン孔２１０の内周には軸心と平行する複数のスプライン２１０ａと歯部２１０ｂが形成される。スプライン軸２０４の歯部２０４ｂとスプライン孔２１０の歯部２１０ｂが噛合することで、スプライン軸２０４とスプライン孔２１０はスプライン嵌合する。
【０００６】
特許文献１は、ステアリング機構を組み立てるドライブシャフトの組付装置を示している。このドライブシャフトの組付装置は、ナックルやブレーキディスクと一体化されたハブを保持する位置決め装置と、ジョイント部材が取り付けられたドライブシャフトを保持するチャック装置と、ドライブシャフトを位置決め装置側に押し出す油圧シリンダユニット及びエアシリンダユニットと、を備える。油圧シリンダユニット及びエアシリンダユニットが駆動されると、ドライブシャフトは位置決め装置側に押し出され、ドライブシャフトに連結されたジョイント部材のスプライン軸がハブのスプライン孔に挿入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−９６１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スプライン嵌合では、スプライン軸をスプライン孔に挿入する際に、スプライン軸のスプラインの位相とスプライン孔のスプラインの位相を合致させる必要がある。
【０００９】
特許文献１の技術は、ジョイント部材のスプライン軸をハブのスプライン孔に挿入する際に、互いのスプラインの位相が合致していない場合、ドライブシャフトを押し出すエアシリンダユニットを停止させて、再度位相合わせを行うようにしている。こうした作業は煩雑であるうえ、作業効率の低下を招く。
【００１０】
また、特許文献１の技術は、位置決め装置、チャック装置、油圧シリンダユニット及びエアシリンダユニット等、大がかりな装置を必要とする。特に、油圧シリンダユニットやエアシリンダユニットのような維持管理が煩雑な装置を使用している。
【００１１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡素な構造及び簡素な制御でスプライン軸のスプラインの位相とスプライン孔のスプラインの位相を合わせることが可能なエンドエフェクタ及びワークの挿入方法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】
【００１２】
本発明に係るエンドエフェクタは、軸状のワークを把持する把持部と、多関節ロボットのアームに取り付けられて、前記把持部を直線移動自在に保持する保持部と、前記把持部と前記保持部との間に介在し、前記把持部が前記保持部に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を前記把持部に作用させる弾性部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るワークの挿入方法は、多関節ロボットのアームに取り付けられたエンドエフェクタを用いて、複数の歯部が外周に形成されたスプライン軸を備える軸状の第１ワークを、複数の歯部が内周に形成されたスプライン孔を備える第２ワークに挿入するワークの挿入方法であって、前記エンドエフェクタは、前記第１ワークを把持する把持部と、多関節ロボットのアームに取り付けられて、前記把持部を直線移動自在に保持する保持部と、前記把持部と前記保持部との間に介在し、前記把持部が前記保持部に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を前記把持部に作用させる弾性部材と、を備えており、前記把持部が直線移動自在である方向と前記第１ワークの軸心とが平行するように、前記把持部で前記第１ワークを把持する把持工程と、前記把持部で把持した前記第１ワークの軸心を前記第２ワークの孔の軸心に合わせる位置合わせ工程と、前記エンドエフェクタを前記第２ワーク側の方向に移動させて、前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に当接させる当接工程と、前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に当接させた状態で、更に前記エンドエフェクタを前記方向に移動させることによって前記把持部を前記保持部に対して前記方向と反対側の方向に直線移動させ、この直線移動によって発生する前記弾性部材の復元力を利用して前記第１ワークの前記歯部の端面を前記第２ワークの前記歯部の端面に押し付ける押し付け工程と、前記第１ワークの軸心を中心にして前記第１ワークを回転させて、前記第１ワークのスプラインの位相と前記第２ワークの孔のスプラインの位相とが合致したときに、前記弾性部材の復元力を利用して前記第１ワークを前記第２ワークの孔に挿入する挿入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るワークの挿入方法は、前記挿入工程で行う前記第１ワークの回転を、前記位置合わせ工程と前記押し付け工程の間に開始してもよい。
【００１５】
本発明のワークの挿入方法は、前記挿入工程で行う前記第１ワークの回転を、前記押し付け工程の後に開始してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るエンドエフェクタ及びワークの挿入方法によれば、多関節ロボットを用いたスプライン嵌合を、コンプライアンス制御のような複雑な制御ではなく、簡単な位置制御で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１はステアリング機構の一部を示す図である。
【図２】図２は多関節ロボットの構成を示す図である。
【図３】図３はエンドエフェクタを示す正面図である。
【図４】図４はエンドエフェクタを示す側面図である。
【図５】図５は把持部の断面図であり、図３のＶ−Ｖ線断面図に相当する。
【図６】図６は把持部の断面図である、図３のＶＩ−ＶＩ線断面図に相当する。
【図７】図７はハブに対するジョイント部材の挿入手順を示すフローチャートである。
【図８】図８Ａは保持部とハブとの距離の変化を示すタイムチャートであり、図８Ｂは把持部とハブとの距離の変化を示すタイムチャートであり、図８Ｃはエンドエフェクタの回転・回転停止を示すタイムチャートである。
【図９】図９Ａはスプライン軸とスプライン孔のスプラインの位相が合っていない状態を示す図であり、図９Ｂはスプライン軸とスプライン孔のスプラインの位相が合致した状態を示す図である。
【図１０】図１０はスプライン軸とスプライン孔とがスプライン嵌合した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明に係るエンドエフェクタ及びワークの挿入方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施の形態では、エンドエフェクタをステアリング機構の組立工程で用いることを想定している。
【００２０】
図１はステアリング機構の一部を示す図である。図１で示すように、ドライブシャフト１００の一端にはジョイント部材（アウタージョイント）１０２が連結され、その連結部分はブーツ１０６で覆われる。ジョイント部材１０２はスプライン軸１０４を有する。
【００２１】
ハブ１０８はスプライン孔１１０を有する。スプライン孔１１０の外周部分はナックル１１２に圧入されたホイールベアリング１１４に圧入される。ナックル１１２にはサークリップ１１６が圧入され、スプラッシュガード１１８が固着される。また、ハブ１０８には予めブレーキディスク１２０が固着されるジョイント部材１０２がハブ１０８に押し込まれると、スプライン軸１０４の先端はブレーキディスク１２０側から突出する。そこにナット１２２が締め付けられる。
【００２２】
＜多関節ロボット１２の構成＞
次に、図２を用いてエンドエフェクタ２２が取り付けられる多関節ロボット１２について説明する。多関節ロボット１２は、産業用の多関節型のロボットであり、ベース部１４と、該ベース部１４を基準にして順に、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０とを有する。第３アーム２０の先端にはハンドであるエンドエフェクタ２２が設けられる。エンドエフェクタ２２は、第３アーム２０に対して着脱自在である。第１アーム１６はベース部１４に対して水平及び垂直に回動可能な軸Ｊ１、Ｊ２によって回動可能である。第２アーム１８は第１アーム１６と軸Ｊ３で回動可能に連結される。第２アーム１８は軸Ｊ４によって捻れ回転が可能である。第３アーム２０は第２アーム１８と軸Ｊ５で回動可能に連結される。第３アーム２０は軸Ｊ６によって捻れ回転が可能である。軸Ｊ４及び軸Ｊ６はそれぞれ３６０°以上の捻れ回動が可能である。
【００２３】
多関節ロボット１２に関する座標計算及び制御上の基準点として、軸Ｊ１と軸Ｊ２とが交差する点を原点（元軸の中心点）として規定し、この原点を基準として、鉛直上向き方向（図２の上方向）を高さＺ、回転角θ１がθ１＝０であるときの軸Ｊ２の方向を奥行Ｙ、高さＺと奥行Ｙに垂直な方向を幅Ｘとして表す。この高さＺ、幅Ｘ及び奥行Ｙにより３次元直交座標を示すものとする。
【００２４】
軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５及びＪ６の駆動機構並びにエンドエフェクタ２２の開閉機構はそれぞれ図示しないアクチュエータによって駆動され、作業点の座標は軸Ｊ１〜Ｊ６の回動角度及び多関節ロボット１２の各部の寸法によって決定される。
【００２５】
このような６軸構成の多関節ロボット１２の動作によって、先端部に接続されたエンドエフェクタ２２は車両の近傍における任意の位置に移動可能であって、且つ、任意の向きに設定可能である。換言すると、エンドエフェクタ２２は６自由度の移動が可能である。多関節ロボット１２は、回転動作以外にも伸縮動作、平行リンク動作等の動作部を有するものであってもよい。
【００２６】
多関節ロボット１２は、ロボット制御部２１に設定されたティーチングデータに従って動作する。多関節ロボット１２及びロボット制御部２１は、車両を製造する現場の製造ラインに配設される。
【００２７】
＜エンドエフェクタ２２の構成＞
図３はエンドエフェクタ２２を示す正面図であり、図４はエンドエフェクタ２２を示す側面図である。図３、図４はドライブシャフト１００を把持するエンドエフェクタ２２を模式化して示す。本実施の形態のエンドエフェクタ２２は、軸状のワーク（ここではドライブシャフト１００）を把持する把持部２４と、多関節ロボット１２の第３アーム２０に取り付けられて、把持部２４を直線移動自在に保持する保持部２６と、把持部２４と保持部２６との間に介在し、把持部２４が保持部２６に対して直線移動するに伴い伸長又は収縮され、その伸長又は収縮に応じた復元力を把持部２４に作用させる弾性部材と、を備える。本実施の形態では弾性部材として、バネ２８、２９を使用する。
【００２８】
保持部２６は、図２で示す多関節ロボット１２の第３アーム２０に着脱自在に取り付けられる取付部７０と、取付部７０に固定されるガイド部材７２と、ガイド部材７２に沿って直線移動する開閉部７４、７６と、開閉部７４、７６に支持される支持部材７８、８０と、支持部材７８に軸８２で軸支されるハンド保持部材８４、８６と、支持部材８０に軸８３で軸支されるハンド保持部材８８、９０と、を備える。
【００２９】
ガイド部材７２は、２つの開閉部７４、７６を直線移動自在にガイドする。２つの開閉部７４、７６は図示しないアクチュエータによって駆動され、互いに離隔し又は近接する。
【００３０】
開閉部７４の端部には支持部材７８が固定され、また、開閉部７６の端部には支持部材８０が固定される。支持部材７８の端部には軸８２によってハンド保持部材８４、８６が軸支される。図３で示すように、ハンド保持部材８４、８６は、支持部材７８を挟んで互いに対向するように配置される。同様に、支持部材８０の端部には軸８３によってハンド保持部材８８、９０が軸支される。ハンド保持部材８８、９０は、支持部材８０を挟んで互いに対応するように配置される。
【００３１】
ハンド保持部材８４とハンド保持部材８８は互いに交差し、その交差部分を軸支される。同様に、ハンド保持部材８６とハンド保持部材９０は互いに交差し、その交差部分を軸支される。ハンド保持部材８４、８６、８８、９０は、把持部２４を直線移動自在に保持する。
【００３２】
以下で、その把持部２４を説明する。把持部２４は、互いに対向する２つのハンド部材３０、３１と、ドライブシャフト１００に当接する４つの当接部材３２〜３５と、を備える。
【００３３】
ハンド部材３０、３１は、ドライブシャフト１００の軸心方向と平行し、且つ、互いに平行する２か所の屈曲箇所で略１２０°屈曲する部材からなる。ここでは、ハンド部材３０のうち屈曲箇所で区切られる部位を、保持部２６側から順に、第１部位３０ａ、第２部位３０ｂ、第３部位３０ｃと称する。同様に、ハンド部材３１のうち屈曲箇所で区切られる部位を、保持部２６側から順に、第１部位３１ａ、第２部位３１ｂ、第３部位３１ｃと称する。ハンド部材３０の第１部位３０ａとハンド部材３１の第３部位３１ｃは互いに対向する。ハンド部材３０の第２部位３０ｂとハンド部材３１の第２部位３１ｂは互いに対向する。ハンド部材３０の第３部位３０ｃとハンド部材３１の第１部位３１ａは互いに対向する。また、ハンド部材３０の第１部位３０ａは、保持部２６のハンド保持部材８８、９０に連結され、ハンド部材３１の第１部位３１ａは、保持部２６のハンド保持部材８４、８６に連結される。
【００３４】
ドライブシャフト１００に当接する当接部材３２はハンド部材３０の第１部位３０ａに設けられる。当接部材３３はハンド部材３０の第３部位３０ｃに設けられる。当接部材３４はハンド部材３１の第１部位３１ａに設けられる。当接部材３５はハンド部材３１の第３部位３１ｃに設けられる。当接部材３２と当接部材３５は互いに対向し、当接部材３３と当接部材３４は互いに対向する。各ハンド部材３０、３１に対する各当接部材３２〜３５の取付け構造は同じである。以下では、ハンド部材３０の第１部位３０ａに対する当接部材３２の取付け構造を代表して説明する。
【００３５】
図５は把持部２４の断面図であり、図３のＶ−Ｖ線断面図に相当する。図５で示すように、当接部材３２は、ハンド部材３０の第１部位３０ａに、３つのバネ３６を介して設けられる。当接部材３２は、ハンド部材３０の屈曲箇所の延在方向、すなわちドライブシャフト１００の軸心方向と平行する方向に長手方向を有する。当接部材３２は、エンドエフェクタ２２（図２参照）の把持動作に応じてワークに直接当接し、他の当接部材３３〜３５と協働してワークを把持する。
【００３６】
３つのバネ３６は、それぞれ第１部位３０ａと当接部材３２に固定される。３つのバネ３６のそれぞれの内部には、第１部位３０ａに取り付けられた制限部材３８と、当接部材３２に取り付けられた制限部材４０と、が設けられる。当接部材３２に外部からの力が作用していない通常状態、すなわちドライブシャフト１００を把持していない状態で、制限部材３８と制限部材４０との間には一定の間隔（例えば５ｍｍ）が設けられる。対して、ドライブシャフト１００を把持したときに、バネ３６の縮退量が一定量（例えば５ｍｍ）に達すると、制限部材３８と制限部材４０とが当接して、バネ３６の縮退を停止させる。つまり、制限部材３８、４０は、バネ３６の縮退を一定量（例えば５ｍｍ）に制限している。
【００３７】
３つのバネ３６の両側には２本のロッド４２、４４が設けられる。ロッド４２の一端部は当接部材３２の孔３２ａに挿入され、当接部材３２の反対側からボルト４３ａにて固定される。ロッド４２の他端部は第１部位３０ａの孔３０ｄに挿通され、第１部位３０ａの外側でプレート４６にボルト４３ｂにて固定される。同様に、ロッド４４の一端部は当接部材３２の孔３２ｂに挿入され、当接部材３２の反対側からボルト４５ａにて固定される。ロッド４４の他端部は第１部位３０ａの孔３０ｅに挿通され、第１部位３０ａの外側でプレート４６にボルト４５ｂにて固定される。当接部材３２〜３５がドライブシャフト１００を把持したとき、バネ３６が縮退し、ハンド部材３０の第１部位３０ａがロッド４２、４４に対して摺動しつつ、プレート４６から離隔する。当接部材３２〜３５がドライブシャフト１００を把持していない状態で、ハンド部材３０の第１部位３０ａはプレート４６に当接する。つまり、ロッド４２、４４とプレート４６は、バネ３６の伸長を制限する。
【００３８】
同様の取付け構造が、当接部材３３とハンド部材３０の第３部位３０ｃの取付け構造と、当接部材３４とハンド部材３１の第１部位３１ａの取付け構造と、当接部材３５とハンド部材３１の第３部位３１ｃの取付け構造に使用される。
【００３９】
図６は把持部２４の断面図であり、図３のＶＩ−ＶＩ線断面図に相当する。ハンド部材３０の第１部位３０ａは、保持部２６側の端部に、上述したハンド部材３０の屈曲箇所の延在方向、すなわちドライブシャフト１００の軸心方向と平行する２つの貫通孔５０を有する。
【００４０】
貫通孔５０は、両端に径が大きい大径部５０ａ、５０ｂを有し、中央に径が小さい小径部５０ｃを有する。貫通孔５０にはロッド５４が挿通される。ロッド５４の一端５４ａは、貫通孔５０の大径部５０ａから外側に突出し、保持部２６のハンド保持部材８８に形成された挿入孔８８ａに挿入される。そして、ハンド保持部材８８の外側からボルト９２で固定される。また、ロッド５４の他端５４ｂは、貫通孔５０の大径部５０ｂから外側に突出し、保持部２６のハンド保持部材９０に形成された挿入孔９０ａに挿入される。そして、ハンド保持部材９０の外側からボルト９４で固定される。
【００４１】
貫通孔５０の大径部５０ａと挿入孔８８ａには、ロッド５４に挿通される態様でバネ２８が設けられる。バネ２８の一端は貫通孔５０の大径部５０ａの底面に固定され、バネ２８の他端は挿入孔８８ａの底面に固定される。
【００４２】
同様に、貫通孔５０の大径部５０ｂと挿入孔９０ａには、ロッド５４に挿通される態様でバネ２９が設けられる。バネ２９の一端は貫通孔５０の大径部５０ｂの底面に当接し、バネ２９の他端は挿入孔９０ａの底面に当接する。
【００４３】
外部からハンド部材３０にロッド５４の軸心と平行する方向の力が作用していない状態で、ハンド部材３０の第１部位３０ａとハンド保持部材８８、９０との間には、一定の間隔（例えば１０ｍｍ）が設けられる。この間隔が、把持部２４に対して保持部２６が直線移動自在な長さである。
【００４４】
このように、ハンド保持部材８８、９０は、ハンド部材３０をロッド５４の軸心と平行する方向に直線移動できるように保持している。図示しないが、ハンド保持部材８４、８６も同様に、ハンド部材３１をロッド５４の軸心と平行する方向に直線移動できるように保持している。
【００４５】
＜エンドエフェクタ２２の動作＞
次に、エンドエフェクタ２２の動作を説明する。ドライブシャフト１００を把持する前に、ハンド部材３０とハンド部材３１は次のようにして開かれる。図示しないアクチュエータが駆動し、開閉部７４、７６をガイド部材７２に沿って互いに離隔させる。開閉部７４、７６の離隔に伴い、支持部材７８、８０を介して、ハンド保持部材８４とハンド保持部材８８が開く。同様に、ハンド保持部材８６とハンド保持部材９０が開く。その結果、ハンド部材３０とハンド部材３１が開かれる。
【００４６】
ドライブシャフト１００を把持するときに、ハンド部材３０とハンド部材３１は次のようにして閉じられる。図示しないアクチュエータが駆動し、開閉部７４、７６をガイド部材７２に沿って互いに近接させる。開閉部７４、７６の近接に伴い、支持部材７８、８０を介して、ハンド保持部材８４とハンド保持部材８８が閉じる。同様に、ハンド保持部材８６とハンド保持部材９０が閉じる。その結果、ハンド部材３０とハンド部材３１が閉じられる。
【００４７】
ハンド部材３０とハンド部材３１を閉じて当接部材３３〜３５でドライブシャフト１００を把持しているとき、複数のバネ３６は一定の長さ（例えば５ｍｍ）を限度に縮退する。このとき、バネ３６の縮退量に相当する復元力がドライブシャフト１００に作用する。
【００４８】
ハンド部材３０とハンド部材３１を閉じて当接部材３３〜３５でドライブシャフト１００を把持しているとき、ドライブシャフト１００が軸心方向の外力を受けた場合、ハンド部材３０、３１にはドライブシャフト１００の軸心と平行する方向に力が作用する。例えば、図６において、ハンド部材３０に図面右方向の力が作用すると、ハンド部材３０はロッド５４に沿って右方向に直線移動する。一定の長さ（例えば１０ｍｍ）だけ移動すると、ハンド部材３０はハンド保持部材９０に当接するため、それ以上の移動はできなくなる。このとき図面左側のバネ２８はハンド部材３０の移動量の分だけ伸長し、図面右側のバネ２９はハンド部材３０の移動量の分だけ縮退する。
【００４９】
＜ハブ１０８に対するジョイント部材１０２の挿入手順＞
次に、エンドエフェクタ２２を用いて、図１に示すようなジョイント部材１０２のスプライン軸１０４を、ハブ１０８のスプライン孔１１０に挿入してスプライン嵌合する手順を説明する。
【００５０】
図７はドライブシャフト１００に連結されたジョイント部材１０２のスプライン軸１０４をハブ１０８のスプライン孔１１０に挿入する作業の流れを示すフローチャートである。図８Ａはエンドエフェクタ２２の保持部２６とハブ１０８との距離の変化を示すタイムチャートであり、図８Ｂはエンドエフェクタ２２の把持部２４とハブ１０８との距離の変化を示すタイムチャートであり、図８Ｃはエンドエフェクタ２２の回転又は回転停止を示すタイムチャートである。なお、図８Ａにおいては、ジョイント部材１０２のスプライン軸１０４の端面がハブ１０８のスプライン孔１１０の開口に位置するときのスプライン孔１１０とエンドエフェクタ２２の保持部２６との距離を「ｄ１」として示している。同様に、図８Ｂにおいては、ジョイント部材１０２のスプライン軸１０４の端面がハブ１０８のスプライン孔１１０の開口に位置するときのスプライン孔１１０とエンドエフェクタ２２の把持部２４との距離を「ｄ２」として示している。また、図８Ｃにおいては、エンドエフェクタ２２が回転している状態を「１」とし、回転していない状態を「０」として示している。図９Ａはスプライン軸１０４の歯部１０４ｂとスプライン孔１１０の歯部１１０ｂとの位相が合っていない状態をスプライン軸１０４側からみた様子を示す図である。図９Ｂはスプライン軸１０４の位相とスプライン孔１１０の位相とが合致した状態をスプライン軸１０４側からみた様子を示す図である。
【００５１】
以下で説明するエンドエフェクタ２２の動作は、図２で示すロボット制御部２１に予め設定された位置制御プログラムにて行われる。
【００５２】
先ず、多関節ロボット１２は、エンドエフェクタ２２の把持部２４で所定位置に置かれたドライブシャフト１００を把持する（ステップＳ１０１）。このとき、把持部２４は、保持部２６に対して直線移動自在である方向とドライブシャフト１００の軸心とが平行となるようにしてドライブシャフト１００を把持する。
【００５３】
次に、多関節ロボット１２は、把持部２４で把持したドライブシャフト１００の軸心がハブ１０８のスプライン孔１１０の軸心と一致するように、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の位置合わせをする（ステップＳ１０２）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の位置合わせが終了した時期を起点ｔ０として示す。
【００５４】
次に、多関節ロボット１２は、エンドエフェクタ２２をハブ１０８側の方向（以下、ハブ方向という）に直線移動させて、ドライブシャフト１００を軸心に沿って移動させる（ステップＳ１０３）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の直線移動開始時期をｔ１として示す。
【００５５】
多関節ロボット１２は、ドライブシャフト１００をハブ方向へ直線移動させる途中で、エンドエフェクタ２２が所定の位置に達したときに、ドライブシャフト１００の軸心を中心としてエンドエフェクタ２２を回転させて、ドライブシャフト１００を回転させる（ステップＳ１０４）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の回転開始時期をｔ２として示す。この回転は、ステップＳ１１１の回転停止処理が行われる時期ｔ６まで継続される。
【００５６】
多関節ロボット１２がエンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００をハブ方向へ直線移動させ続けると、ジョイント部材１０２の端面がハブ１０８のスプライン孔１１０の開口位置に到達する（ステップＳ１０５）。この状態で、ジョイント部材１０２のスプライン軸１０４の位相とハブ１０８のスプライン孔１１０の位相とが合致していない場合は、図９Ａで示すように、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とが当接する（ステップＳ１０６）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とが当接した時期をｔ３として示す。
【００５７】
ジョイント部材１０２のスプライン軸１０４の端面がハブ１０８のスプライン孔１１０の開口に到達した後、多関節ロボット１２は、更にエンドエフェクタ２２をハブ方向に直線移動させる（ステップＳ１０７）。この段階で、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とが既に当接しているため、ジョイント部材１０２とドライブシャフト１００と把持部２４はハブ方向へ移動しない。一方、保持部２６は、把持部２４を直線移動自在に保持している。つまり、保持部２６は、把持部２４が保持部２６に対して直線移動自在な量（例えば１０ｍｍ）だけ、把持部２４に対して直線移動自在である。このため、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とが当接した状態であっても、保持部２６はハブ方向へ移動できる。従って、保持部２６は、バネ２８、バネ２９の何れか一方を収縮させ他方を伸長させながらハブ方向へ移動する。
【００５８】
保持部２６が把持部２４に対してハブ方向に移動するとき、保持部２６を基準としてみれば、把持部２４は保持部２６に対してハブ方向と反対の方向に直線移動することになる。この直線移動によってバネ２８、２９の収縮及び伸長に応じた復元力が発生する。この復元力は、把持部２４とドライブシャフト１００とジョイント部材１０２に作用する。すなわち、ドライブシャフト１００及びジョイント部材１０２にはバネ２８、２９の収縮及び伸長に起因するハブ方向の押し付け力が作用する。
【００５９】
多関節ロボット１２は、エンドエフェクタ２２をハブ方向に所定距離だけ直線移動させた後に、エンドエフェクタ２２の直線移動を停止させる（ステップＳ１０８）。この所定距離は、把持部２４が保持部２６に対して直線移動自在な量（例えば１０ｍｍ）以内であることが望ましい。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の直線移動停止時期をｔ４として示す。
【００６０】
この段階では、多関節ロボット１２は、ステップＳ１０４で開始したドライブシャフト１００の軸心を中心としたエンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の回転を継続する。ドライブシャフト１００と共にジョイント部材１０２は軸心を中心として回転させられ、バネ２８の収縮及びバネ２９の伸長に応じた復元力でハブ方向に押し付けられる（ステップＳ１０９）。
【００６１】
エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の回転によってスプライン軸１０４のスプラインの位相とスプライン孔１１０のスプラインの位相とが合致すると、図９Ｂで示すように、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とは当接しなくなる。すると、ジョイント部材１０２とドライブシャフト１００と把持部２４はハブ方向に移動できるようになる。このとき、スプライン軸１０４はバネ２８、２９の復元力によってスプライン孔１１０に挿入されて、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂとスプライン孔１１０の歯部１１０ｂとが噛合する（ステップＳ１１０）。また、バネ２８、２９はもとの状態に復元する。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、ジョイント部材１０２の挿入時期をｔ５として示す。
【００６２】
多関節ロボット１２は、エンドエフェクタ２２をドライブシャフト１００の軸心を中心に回転開始から所定角度だけ回転させた後に、エンドエフェクタ２２の回転を停止させる（ステップＳ１１１）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の回転停止時期をｔ６として示す。
【００６３】
最後に、多関節ロボット１２は、エンドエフェクタ２２をハブ方向に所定量だけ移動させてスプライン軸１０４をスプライン孔１１０に押し込む（ステップＳ１１２）。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、ジョイント部材１０２の押し込み時期をｔ７として示す。
【００６４】
なお、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の回転開始時期は、図８Ａ〜図８Ｃで示す時期ｔ２でなく、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂの端面とスプライン孔１１０の歯部１１０ｂの端面とが当接した時期ｔ３と同時又はそれよりも後（図８Ｃの破線ａ）であってもよく、また、エンドエフェクタ２２及びドライブシャフト１００の直線移動停止時期ｔ４と同時又はそれよりも後（図８Ｃの破線ｂ）であってもよい。
【００６５】
時期ｔ３と同時に回転を行う場合は、ジョイント部材１０２の歯部１０４ｂの端面とハブ１０８の歯部１１０ｂの端面とが当接したことを圧力センサで検知し、圧力センサが図２で示すロボット制御部２１に検知信号を出力し、ロボット制御部２１が多関節ロボット１２を制御してエンドエフェクタ２２の回転を開始するようにしてもよい。
【００６６】
本実施の形態に係るエンドエフェクタ２２では、バネ３６のバネ定数を変えることでドライブシャフト１００の把持力を変えることができる。
【００６７】
本実施の形態に係るエンドエフェクタ２２では、バネ２８、２９のバネ定数を変えることでスプライン孔１１０の歯部１１０ｂに対するスプライン軸１０４の歯部１０４ｂの押し付け力を変えることができる。スプライン軸１０４とスプライン孔１１０との間に強い力を作用させると両者が破損する虞があるため、スプライン嵌合に最低限必要な力が発生する程度のバネ定数を設定することが望ましい。
【００６８】
但し、本実施の形態に係るエンドエフェクタ２２では、バネ３６のバネ定数を変えることでドライブシャフト１００の把持力を変えることができるため、仮にスプライン軸１０４とスプライン孔１１０との間に必要以上に強い力が作用したとしても、スプライン軸１０４とスプライン孔１１０の破損が発生しないようにすることが可能である。ドライブシャフト１００の移動に起因して、スプライン軸１０４とスプライン孔１１０との間に大きな力が作用し、その力がバネ３６のバネ定数で設定される当接部材３２〜３５の把持力を超えた場合、当接部材３２〜３５内でドライブシャフト１００は移動方向と反対方向に滑る。このように、エンドエフェクタ２２は、スプライン軸１０４とスプライン孔１１０との間に一定以上の力が発生しないようにすることができる。
【００６９】
なお、仮に、スプライン嵌合を行う際に、通常のハンドを多関節ロボットのアームに装着して本実施の形態と同じような位置制御をすると、スプライン軸１０４の歯部１０４ｂがスプライン孔１１０の歯部１１０ｂに大きな力で押し付けられることになり、両者の破損を招く。通常のハンドを使用してスプライン嵌合を行うためには、コンプライアンス制御が必要になる。しかし、コンプライアンス制御は各種センサを必要とするうえ、複雑なアルゴリズムが必要である。
【００７０】
対して、本実施の形態のエンドエフェクタ２２及びワークの挿入方法によれば、多関節ロボット１２を用いたスプライン嵌合を、コンプライアンス制御のような複雑な制御ではなく、簡単な位置制御で行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１２…多関節ロボット                ２０…第３アーム
２２…エンドエフェクタ              ２４…把持部
２６…保持部                        ２８、２９…バネ
３０、３１…ハンド部材              ３２、３３、３４、３５…当接部材
３６…バネ                          ７０…取付部
７２…ガイド部材                    ７４、７６…開閉部
７８、８０…支持部材                ８４、８６、８８、９０…ハンド保持部材
１００…ドライブシャフト            １０２…ジョイント部材
１０４…スプライン軸                １０４ｂ、１１０ｂ…歯部
１０８…ハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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