JP6184169B2 - 組立て装置、部品の組立て方法及び相対位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、部品を自動で組み立てる組立て装置、多関節ロボットによる部品の組立て方法及び部品同士の相対位置調整方法に関する。

近年、産業用ロボットは様々な作業に使用されており、昨今においては、クリアランスが数十μｍ程度の部品同士の組立て作業にも用いられている。このようなクリアランスが小さい部品同士の組立て作業を行う場合、まず、２つの部品の組み付け箇所を接触させることで部品が受ける力及びモーメントを検出し、検出された力とモーメントから接触位置と動作方向を算出する。そして、算出された結果に基づいて部品を移動操作することで、嵌め合い誤差をクリアランス以内に収める方法が一般的である。

例えば、円環部品の内部に円柱部品を挿入させる場合、円環部品又は円柱部品を把持して、円柱部品の先端部と円環部品の孔の周辺部とを当接させ、把持した部品が受ける力とモーメントを検出する。そして、検出された力とモーメントから当接位置と挿入する円環の中心からの方向と距離を算出し、把持した部品の算出した方向への移動操作を繰り返すことで円柱部品を円環部品に挿入可能となる（特許文献１参照）。

しかし、円柱部品の先端部と円環部品の孔の周辺部とを当接させるには、円柱部品の先端部と円環部品の孔の周辺部の面取りサイズよりも小さい精度での位置決め精度が必要となる。このような位置決め精度がない場合、円柱部品の先端の平面部と円環部品の孔の縁の平面部とが接触するだけで、検出された力とモーメントから当接位置と円環の中心からの方向と距離とを算出することができないという問題がある。

これに対しては、孔のあいたワークの中心軸に対して円柱部品の中心軸を傾斜させた状態で円柱部品をワークに当接させ、ワークの端面で円柱部品の端部をガイドしながら円柱部品をワークの孔に挿着する技術が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００８−２２１３８７号公報 特開２０１０−１７９４４０号公報

しかし、特許文献２に記載の組立て方法は、部品が受ける力とモーメントを検出し、検出した力とモーメントから接触位置と動作方向（円柱部品の中心軸と直交する方向）を算出して円柱部品を移動操作するため、探るための時間がかかるという問題がある。また、孔のあいたワークを位置決めするためにはワークを固定する必要があるが、ワークが低剛性で変形しやすい場合、固定によってワークが許容量（クリアランス）以上に変形し、円柱部品を挿入することができなくなるという問題もある。

そこで、本発明は、剛性が低く、弾性変形し易い部品を容易かつ短時間に組み付け可能なロボットを用いた部品の組立て装置、ロボットを用いた部品の組立て方法及び相対位置調整方法を提供することを目的とする。

本発明は、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第１部品を、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する第２部品の外周側に装着するロボットを用いた部品の組立て方法において、前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第１部品の外周面を把持する把持工程と、前記複数の指部品で把持された前記第１部品の円弧面を前記第２部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、一つの指部品により前記第１部品の円弧面を前記第２部品の円弧面に押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第１部品から離間させることで、前記第１部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第２部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第１部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する柱状の第３部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第４部品の内周側に挿着するロボットを用いた部品の組立て方法において、前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第３部品の外周面を把持する把持工程と、前記複数の指部品で把持された前記第３部品の円弧面を前記第４部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、前記第３部品の円弧面を前記第４部品の円弧面に押し当て、前記第４部品をストッパに当接させることで、前記第３部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第４部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第３部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第５部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第６部品の内周側に挿着するロボットを用いた部品の組立て方法において、前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第５部品の内周面を把持する把持工程と、前記複数の指部品で把持された前記第５部品の円弧面を前記第６部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、一つの指部品により前記第５部品の円弧面を前記第６部品の円弧面に押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第５部品から離間させることで、前記第５部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第６部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、前記第５部品の円弧面の中心軸と前記第６部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第５部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第１部品を、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する第２部品の外周側に装着するロボットを用いた組立て装置において、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第１部品の外周面を把持する把持手段と、前記複数の指部品で把持した前記第１部品を所定角度傾斜させ、傾斜した前記第１部品の円弧面に、前記第２部品の円弧面を一つの指部品で押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第１部品から離間させることで前記第１部品と前記第２部品との接触部における法線上に前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とを近づけた後、前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第１部品の角度を調整するように前記エンドエフェクタを制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する柱状の第３部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第４部品の内周側に挿着するロボットを用いた組立て装置において、前記ロボットは、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第３部品の外周面を把持する把持手段と、前記複数の指部品で把持した前記第３部品を所定角度傾斜させ、傾斜した前記第３部品の円弧面を、前記第４部品の円弧面に押し当て、前記第４部品をストッパに当接させることで、前記第３部品と前記第４部品との接触部における法線上に前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とを近づけた後、前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第３部品の角度を調整するようにエンドエフェクタを制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第５部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第６部品の内周側に挿着するロボットを用いた組立て装置において、前記ロボットは、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第５部品の内周面を把持する把持手段と、前記複数の指部品で把持された前記第５部品を所定角度傾斜させ、前記第６部品の円弧面に、傾斜した前記第５部品の円弧面を一つの指部品で押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第５部品から離間させることで、前記第５部品と前記第６部品との接触部における法線上に前記第５部品の円弧面の中心軸と前記第６部品の円弧面の中心軸とを近づけるように前記第５部品の角度を調整する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、剛性が低く、弾性変形し易い部品を容易かつ短時間に組み付け可能なロボットを用いた部品の組立て装置、ロボットを用いた部品の組立て方法及び相対位置調整方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るロボット装置を模式的に示す図である。 第１実施形態に係るロボット装置の構成を示すブロック図である。 円環部品を円柱部品に装着する際の相対位置調整方法の原理を平面的に示す説明図である。 円環部品を円柱部品に装着する際の相対位置調整方法の原理を立体的に示す説明図である。 第１実施形態に係るロボット装置の動作シーケンスを示す要部断面図である。 第１実施形態に係るロボット装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。 第２実施形態に係るロボット装置を模式的に示す図である。 円柱部品を円環部品に挿着する際の相対位置調整方法の原理を平面的に示す説明図である。 円柱部品を円環部品に挿着する際の相対位置調整方法の原理を立体的に示す説明図である。 第２実施形態に係るロボット装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。 第３実施形態に係るロボット装置を模式的に示す図である。 第１円環部品を第２円環部品に挿着する際の相対位置調整方法の原理を平面的に示す説明図である。 第１円環部品を第２円環部品に挿着する際の相対位置調整方法の原理を立体的に示す説明図である。 第３実施形態に係るロボット装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。 部品を押し下げる機構を説明するための図である。 指部品に力センサを搭載したロボット装置を模式的に示す斜視図である。 多関節指機構を備えたハンドを模式的に示す図である。 円柱部品と孔部品の他の形態を示す図である。

本発明の実施形態に係るロボット装置（組立て装置）について、図１から図１８を参照しながら説明する。本実施形態に係るロボット装置は、内周面の少なくとも一部に内側円弧面を有する部品（外側部品）及び外周面の少なくとも一部に外側円弧面を有する部品（内側部品）の一方を把持して、他方に組み付ける作業を行うロボットである。以下、第１実施形態から第３実施形態を用いて、具体的に説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るロボット装置１００について、図１から図６を参照しながら説明する。第１実施形態に係るロボット装置１００は、第１円弧面（内側円弧面）１０を有する環状の円環部品（第１部品）１０４の外周面を把持して、第２円弧面（外側円弧面）１１を有する柱状の円柱部品（第２部品）１０１の外周側に装着する作業を行う装置である。まず、ロボット装置１００の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１の（ａ）は本発明の第１実施形態に係るロボット装置１００を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は円環部品１０４を把持したハンド１２３の断面図である。図２は、本実施形態に係るロボット装置１００の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ロボット装置１００は、円環部品１０４を円柱部品１０１に装着する組立て作業を行う多関節ロボット１２０と、多関節ロボット１２０を制御する制御装置（制御部）１２６と、多関節ロボット１２０が配設される架台１２５とを備えている。なお、本実施形態においては、円環部品１０４は、外円の中心と内円の中心とが一致した、厚さがほぼ均一に形成された円環状の部品が用いられている。例えば、円環部品１０４は、内径が約φ５０ｍｍ、外径が約φ５２ｍｍ、高さが約５ｍｍの金属若しくは樹脂で製作された円環形状である。また、円柱部品１０１は、外径が約５０ｍｍ、円環部品１０４とのクリアランスは１０μｍの円柱形状である。そして、円環部品１０４及び円柱部品１０１の面取りを０．０５ｍｍとしたものを用いることができる。また、円環部品１０４は、架台（基台）１２５に設置された供給機１２８に積載されており、円柱部品１０１は、架台１２５に設置された固定機（規制手段）１２７に固定（移動が規制）されている。

多関節ロボット（把持手段）１２０は、６軸多関節のロボットアーム１２１と、ロボットアーム１２１の先端に接続されたハンド（エンドエフェクタ）１２３と、ハンド１２３に作用する力等を検出可能な検出装置１５３と、を備えている。

ロボットアーム１２１は、各関節を関節軸周りに駆動する複数のアクチュエータを備えており、複数のアクチュエータを選択的に駆動することで、ハンド１２３を傾斜及び任意の３次元位置に移動可能に構成されている。例えば、ロボットアーム１２１は、ユーザにより入力された教示点に基づいて、後述する動作データ生成部１５１（図２参照）により生成された軌道に沿ってハンド１２３を移動させる。なお、ロボットアーム１２１は、供給機１２８及び固定機１２７と同様に、架台１２５に固定されている。

ハンド１２３は、円環部品１０４を把持可能な複数の指部品１２４と、複数の指部品１２４を駆動する複数のアクチュエータ（不図示）と、を備えている。なお、複数の指部品には、ピンセットツールのような２つの部材で部品を掴むものも含んでいる。本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、複数の指部品１２４は３本の指部品１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃから構成されており、複数のアクチュエータは３本の指部品１２４ａ〜１２４ｃを駆動する３つのアクチュエータから構成されている。ハンド１２３は、３つの指部品１２４ａ〜１２４ｃのそれぞれを、中心軸１２３ａに対して独立に接離駆動することで円環部品（ワーク）１０４を把持する。言い換えると、ハンド１２３は、指部品１２４ａ〜１２４ｃを開いたり（中心軸１２３ａに離間）、閉じたり（中心軸１２３ａから接近）することで円環部品１０４を把持する。

また、３つの指部品１２４ａ〜１２４ｃのそれぞれは、円環部品１０４の外周面に当接可能な当接面１４１と、円環部品１０４を装着方向に押圧可能な押圧面１４２と、を備えている。当接面１４１は、円環部品１０４の外周面に対して高摩擦に形成されており、円環部品１０４を把持した際に円環部品１０４が容易に落下しないようになっている。押圧面１４２は、当接面１４１と直交し、円環部品１０４の上面を円柱部品１０１に対する装着方向に押圧可能に形成されている。また、押圧面１４２は、円環部品１０４と円柱部品１０１の相対位置を調整する際には、円環部品１０４の装着方向の動きを規制可能になっている。

検出装置１５３は、ハンド１２３に作用する力やモーメントの情報を検出する力センサ１２２と、ロボットアーム１２１やハンド１２３の位置や姿勢、速度情報を検出するエンコーダ１５４と、を備えている。力センサ１２２は、ロボットアーム１２１とハンド１２３との間に設けられている。エンコーダ１５４は、ロボットアーム１２１やハンド１２３の各アクチュエータに設けられている。

制御装置１２６は、ロボットアーム１２１の軌道やハンド１２３の動作データを生成する動作データ生成部１５１と、生成された動作データに基づいて、ロボットアーム１２１やハンド１２３を駆動制御するロボット制御部１５２と、を備えている。動作データ生成部１５１は、入力された教示点等に基づいて動作データを生成する。また、動作データ生成部１５１は、力センサ１２２により検出された力やモーメントの情報及びエンコーダ１５４により検出されたロボットアーム１２１やハンド１２３の位置や姿勢、速度情報等をフィードバックして動作データを補正する。

ここで、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する円環部品（第１部品）と、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する円柱部品（第２部品）との相対位置を調整する相対位置調整方法の原理について、図３及び図４を参照しながら説明する。まず、円柱部品に対するクリアランスが大きな円環部品（外側部品）を用いて、円環部品と円柱部品との相対位置調整方法の原理について、図３を参照しながら説明する。図３の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は円環部品５０４と円柱部品１０１とが接触した状態を示し、（ｃ）は円環部品５０４と円柱部品１０１の中心軸が法線１１６上にそろった状態を示している。

まず、円柱部品１０１は不図示の固定機に固定（ｘｙ平面上の移動が規制）され、円柱部品１０１の外周面を覆うように配置された円環部品５０４はｘｙ平面上を移動可能な状態になっている。このとき、図３（ａ）に示すように、両部品間にはクリアランス１０７があり、両部品は接触していないので、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品５０４の中心軸５０５とは合致していない。

この状態で、略直方体形状の押圧部材１０８を円柱部品１０１に向かって矢印１０９方向に移動させると、図３（ｂ）に示すように、押圧部材１０８が接触部１１０で円環部品５０４と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。更に押圧部材１０８を矢印１０９方向に移動させると、次に、円環部品５０４が接触部１１２で円柱部品１０１と当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力１１３が作用する。そして、更に押圧部材１０８を矢印１０９方向に移動させると、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、円環部品５０４に回転トルクが発生する。

円環部品５０４に回転トルクが発生すると、円環部品５０４が回転し、図３（ｃ）に示すように、押圧部材１０８と円環部品５０４の接触部１１０が接触部１１４の位置に移り、円環部品５０４と円柱部品１０１の接触部１１２は、接触部１１５に移動する。このように、押圧部材１０８が矢印１０９方向に円環部品５０４を押圧すると、円環部品５０４が回転することで接触部が移動し、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品５０４の中心軸５０５とが接触部１１４における円弧の法線１１６上に揃うことになる。

次に、上述した相対位置調整方法を３次元的な装着に使用する際の応用について、図４を参照しながら説明する。図４の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は円環部品１０４と円柱部品１０１とが接触した状態を示し、（ｃ）は円環部品１０４と円柱部品１０１の中心軸が法線上にそろった状態を示し、（ｄ）は（ｂ）に示す破線枠を拡大したものである。

円環部品１０４を円柱部品１０１に装着する場合、クリアランスが小さいと円環部品１０４の内周面と円柱部品１０１の外周面とを接触させることが困難となる。そのため、円環部品１０４を所定角度傾斜させ、傾斜した円環部品１０４の内周面を円柱部品１０１の外周面に押圧させながら相対位置の調整を行うことでクリアランスが小さい場合でも円環部品１０４を円柱部品１０１に装着可能となる。以下、具体的に説明する。

円柱部品１０１は、中心軸１０２が鉛直方向（ｚ軸方向）となるように不図示の固定機により固定されている。一方、円環部品１０４は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動可能に不図示の支持部材により支持されている。押圧部材１０８は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動可能で円柱部品１０１から離れた位置に置かれるとともに、ｙ軸方向に移動することで円環部品１０４の外周面を押圧可能になっている。図４（ａ）に示すように、この状態においては、円柱部品１０１と円環部品１０４とは接触しておらず、円柱部品１０１の中心軸１０２と、円環部品１０４の中心軸１０５とは合致していない。

また、図４（ａ）及び（ｄ）に示すように、円柱部品１０１の外径はＤ_ｓ、円環部品１０４の内径はＤ_ｒｉとし、円柱部品１０１には外周部の上面に、円環部品１０４には内周部の上部及び下部に、大きさがｄ_ｃｈａｍの面取りが施されているものとする。更に、図４（ｂ）に示すように、円柱部品１０１の中心軸１０２に対する円環部品１０４の中心軸１０５の傾斜角度をθ_ｒとし、円柱部品１０１の上面から円環部品１０４の下面の下方変位量（距離）をＺ_ｄとする。

円環部品１０４を所定の傾斜角度θ_ｒ傾斜させた状態で、押圧部材１０８を図４（ｂ）に示す矢印１０９方向に移動させると、押圧部材１０８が接触部１１０で円環部品１０４と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。更に押圧部材１０８を矢印１０９方向に移動させると、次に、円環部品１０４が接触部１１２で円柱部品１０１と当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力１１３が作用する。そして、更に押圧部材１０８を矢印１０９方向に移動させると、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、円環部品１０４に回転トルクが発生する。

円環部品１０４に回転トルクが発生すると、円環部品１０４が回転し、図４（ｃ）に示すように、押圧部材１０８と円環部品１０４の接触部１１０が接触部１１４の位置に移り、円環部品１０４と円柱部品１０１の接触部１１２は、接触部１１５に移動する。このように、押圧部材１０８が矢印１０９方向に円環部品１０４を押圧すると、円環部品１０４が回転することで接触部が移動し、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品１０４の中心軸１０５とが接触部１１４における円弧の法線１１６上に揃うことになる。

円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品１０４の中心軸１０５とが法線１１６上に揃うと、接触部１１５で円環部品１０４と円柱部品１０１とを接触させた状態のまま、円環部品１０４の傾斜角度を水平に戻す。これにより、円柱部品１０１への円環部品１０４の装着が可能になる。

なお、円環部品１０４の傾斜角度θ_ｒと、円環部品１０４の下端面の円柱部品１０１の上面からの下方変位Ｚ_ｄは、組み付け可能な幾何学的条件から、以下の式で示す範囲に制限される。

円環部品１０４の傾斜角度を増加させていくと、円環部品１０４の内径の余弦成分が円柱部品１０１の外径よりも小さくなってしまい、組み付けられないため、傾斜角度θ_ｒは、

よりも小さくなくてはならない（θ_ｒの上限）。

また、円環部品１０４を円柱部品１０１の上面からＺ_ｄだけ下げた状態で、円柱部品１０１の外周部と円環部品１０４の内周部を接触させるためには、

でなければ、円環部品１０４の他端部と円柱部品１０１とが接触してしまう（θ_ｒの下限）。

また、下方変位Ｚ_ｄは、円環部品１０４を最大限傾けた際の円環部品１０４の内周部の最も高い箇所と最低箇所との差より小さくなければ、円環部品１０４の内周部の最も高い箇所が円柱部品１０１の上面に接触してしまう。そのため、

でなければならない（Ｚ_ｄの上限）。

また、面取り部は加工精度が出ていないため、接触させると、予想しない方向に接触力が生じてしまう。そのため、円柱部品１０１の外周部と円環部品１０４の内周部とを面取り部を避けて接触させるためには、２ｄ_ｃｈａｍ＜Ｚ_ｄでなければならない（Ｚ_ｄの下限）。

次に、上述したロボット装置１００による円柱部品１０１への円環部品１０４の装着作業（制御装置による組立て制御プログラム）について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係るロボット装置１００の動作シーケンスを示す要部断面図である。図６は、第１実施形態に係るロボット装置１００の動作シーケンスを示すフローチャートである。

円環部品１０４は、供給機１２８に積載されており、多関節ロボット１２０のハンド１２３によって、上方（ｚ軸）から１つずつ取り出し可能になっている（図５（ａ）参照）。まず、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機１２８の上方に位置させると共に、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを開き、円環部品１０４の把持準備を行う（ステップＳ１）。次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、供給機１２８から円環部品１０４を取り出し可能な把持位置に、指部品１２４ａ〜１２４ｃを開いたハンド１２３を下降させる（ステップＳ２）。

ハンド１２３が把持位置まで下降すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを閉じ、当接面１４１で円環部品１０４を把持させる（把持工程、ステップＳ３）。円環部品１０４を把持すると、制御装置１２６は、図５（ａ）に示すように、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を上昇させ、供給機１２８から円環部品１０４を取り出す（ステップＳ４）。

次に、制御装置１２６は、図５（ｂ）に示すように、ロボットアーム１２１を駆動制御して、ハンド１２３を所定の角度傾斜させる。これにより、円環部品１０４が円柱部品１０１に対して所定の傾斜角度θ_ｒだけ傾斜した状態になる。このときの所定の傾斜角度θ_ｒは、この後の工程での移動方向（ｙ軸方向）の移動先端を、ｘ軸回りに回転して上げるものとし、傾斜角度θ_ｒは、

で示す範囲に設定する。

本実施形態においては、０．１２＜θ_ｒ＜１．００（ｄｅｇ）となるように設定する。また、円環部品１０４の下面の円柱部品１０１の上面からの下方変位Ｚ_ｄは、

で示す範囲に設定する。

本実施形態においては、１００＜Ｚ_ｄ＜８７２（μｍ）となるように設定する。円環部品１０４を上述の範囲で傾斜させると、制御装置１２６は、ハンド１２３を円柱部品１０１の近傍に移行させる（ステップＳ５）。次に、制御装置１２６は、図５（ｃ）に示すように、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した円環部品１０４を円柱部品１０１に向けてｙ軸方向に移動させ（ステップＳ６）、円環部品１０４と円柱部品１０１とを当接させる。このとき、指部品１２４ａと円環部品１０４とは接触部１１０で接触し、円環部品１０４と円柱部品１０１とは接触部１１２で接触し、円柱部品１０１と円環部品１０４との接触力は力センサ１２２によって検知される（ステップＳ７、Ｓ８）。

次に、制御装置１２６は、図５（ｄ）に示すように、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した円環部品１０４をｙ軸方向にさらに移動させて、円環部品１０４を円柱部品１０１に押し当てつつ、指部品１２４ｂと指部品１２４ｃを離す（ステップＳ９）。言い換えると、指部品１２４ａで円環部品１０４を円柱部品１０１に押し当てつつ、押し当てに用いられる指部品１２４ａ以外（把持手段以外）の指部品１２４ｂ、１２４ｃを円環部品１０４の外周面から離す。指部品１２４ｂ、１２４ｃを円環部品１０４の外周面から離すことで、円環部品１０４の外周面の拘束条件はなくなるため、円環部品１０４は自然長に戻り、組み付け可能なサイズとなる。

なお、このときの指部品１２４ａによる円環部品１０４の円柱部品１０１への押し当てにかかる力は、力センサ１２２で検知され（ステップＳ１０）、所望の押し当て力になるように制御される（ステップＳ１１）。円環部品１０４を円柱部品１０１に押し当てることで回転トルクが発生し、指部品１２４ｂ、１２４ｃを円環部品１０４の外周面から離すことで円環部品１０４が回転を開始する。このとき、指部品１２４ａに設けられた押圧面１４２により円環部品１０４のｘ軸周りの動作が規制されることで、円環部品１０４の回転を容易にする。

回転トルクにより円環部品１０４が回転すると、図５（ｅ）に示すように、指部品１２４ａと円環部品１０４の接触部１１０は接触部１１４の位置に移り、円環部品１０４と円柱部品１０１の接触部１１２は接触部１１５に移る。これにより、接触部１１４における円弧の法線１１６上に、円環部品１０４の中心軸と円柱部品１０１の中心軸が並ぶ相対位置の調整が行われる（中心軸調整工程）。

次に、制御装置１２６は、図５（ｆ）に示すように、指部品１２４ａで円環部品１０４を円柱部品１０１に押し当てながら、接触部１１４近傍を中心として、ｘ軸回りにハンド１２３を回転させ、ハンド１２３の傾斜を戻す（ステップＳ１２）。言い換えると、円環部品１０４の中心軸と円柱部品１０１の中心軸とが平行に近づくようにハンド１２３の角度を調整する（角度調整工程）。ハンド１２３の傾斜を戻すことで、円環部品１０４の傾斜も戻り、円柱部品１０１に装着（嵌合）可能になる。

次に、制御装置１２６は、図５（ｇ）に示すように、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を下降させ、指部品１２４ａ〜１２４ｃの押圧面１４２で円環部品１０４を円柱部品１０１に押し込む（押込み工程）。これにより、円環部品１０４が円柱部品１０１の所望の挿入位置まで押し込まれ、円柱部品１０１への装着が完了する（ステップＳ１３）。円環部品１０４の円柱部品１０１への装着が完了すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを開き、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機１２８の上方に位置させる（ステップＳ１４、Ｓ１５）。

以上説明したように、第１実施形態に係るロボット装置１００は、円環部品１０４を傾斜させて円柱部品１０１に押し当てることで中心軸を押し当て部における円弧の法線１１６上に一致させる（近づけさせる）。このとき、押し当て以外の指部品１２４ｂ，１２４ｃを円環部品１０４から離して把持状態を解除する。そのため、把持により円環部品１０４が変形した場合においても、装着時には円環部品１０４を自然長に戻すことができる。これにより、低剛性で変形し易い部品でも、内径に対する外径のクリアラスが少ない部品に対して容易に装着させることができる。

また、傾斜させた状態で押し当てることで相対位置を調整するため、例えば、動作方向を探る等の作業が不要になる。そのため、作業時間を短くすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るロボット装置１００Ａについて、図７から図１０を参照しながら説明する。ロボット装置１００Ａは、第３円弧面（内側円弧面）１１を有する柱状の円柱部品（第３部品）１０１の外周面を把持して、第４円弧面（外側円弧面）１０を有する環状の円環部品（第４部品）１０４の内周側に挿着する装置である。

なお、図７に示すように、ロボット装置１００Ａの構成については、基本的に第１実施形態と同様であるため、同じ符号を用いてその説明を省略する。また、第２実施形態においては、円環部品１０４は、架台１２５に設けられた組立台２０３上に設けられた略直方体形状のストッパ（規制手段）２０１によりｙ軸方向（少なくとも一方向）への移動が規制されている。

まず、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する円柱部品（第３部品）と、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する円環部品（第４部品）との相対位置を調整する相対位置調整方法の原理について、図８及び図９を参照しながら説明する。まず、円柱部品１０１に対するクリアランスが大きな円環部品５０４を用いて、円環部品５０４と円柱部品１０１との相対位置調整方法の原理について、図８を参照しながら説明する。図８の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は円環部品５０４と円柱部品１０１とが接触した状態を示し、（ｃ）は円環部品５０４と円柱部品１０１の中心軸が法線１１６上にそろった状態を示している。

図８（ａ）に示すように、円環部品５０４はｘｙ平面上を移動可能であると共に、ストッパ２０１により、所定以上ｙ軸方向に移動しないようになっている。一方、円柱部品１０１は、円環部品５０４の内部に配置されている。このとき、両部品間にはクリアランス１０７があり、両部品は接触していないので、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品５０４の中心軸５０５とは合致していない。

この状態で、円柱部品１０１を円環部品５０４に向かって矢印２０２方向に移動させると、図８（ｂ）に示すように、円柱部品１０１が接触部１１２で円環部品５０４と当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力１１３が作用する。更に円柱部品１０１を矢印２０２方向に移動させると、次に、円環部品５０４が接触部１１０でストッパ２０１と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。そして、更に円柱部品１０１を矢印２０２方向に移動させると、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、円環部品５０４に回転トルクが発生する。

円環部品５０４に回転トルクが発生すると、円環部品５０４が回転し、図８（ｃ）に示すように、円環部品５０４と円柱部品１０１の接触部１１２は接触部１１５に移動し、ストッパ２０１と円環部品５０４の接触部１１０が接触部１１４の位置に移動する。このように、円柱部品１０１が矢印２０２方向に円環部品５０４を押圧すると、円環部品５０４が回転することで接触部が移動し、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品５０４の中心軸５０５とが接触部１１４における円弧の法線１１６上に揃うことになる。

次に、上述した相対位置調整方法を３次元的な挿着に使用する際の応用について、図９を参照しながら説明する。図９の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は円柱部品１０１と円環部品１０４とが接触した状態を示し、（ｃ）は（ｂ）に示す破線枠を拡大したものである。

円柱部品１０１を円環部品１０４に挿着する場合、クリアランスが小さいと円柱部品１０１の外周面と円環部品１０４の内周面とを接触させることが困難となる。そのため、円柱部品１０１を所定角度傾斜させ、傾斜した円柱部品１０１の外周面を円環部品１０４の内周面に押圧させながら相対位置の調整を行うことでクリアランスが小さい場合でも円柱部品１０１を円環部品１０４に挿着可能となる。以下、具体的に説明する。

ストッパ２０１は、組立台２０３に固定されており、円環部品１０４は、組立台２０３上に置かれ、ｘ軸方向及びｙ軸方向に移動可能となっている。一方、円柱部品１０１は、ハンド１２３の指部品１２４によって把持され、ロボットアーム１２１によってｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動可能で、ｙ軸方向に移動することで円環部品１０４の内周面を押圧可能になっている。図９（ａ）に示すように、この状態においては、円柱部品１０１と円環部品１０４とは接触しておらず、円柱部品１０１の中心軸１０２と、円環部品１０４の中心軸１０５とは合致していない。

また、図９（ａ）及び（ｃ）に示すように、円柱部品１０１の外径はＤ_ｓ、円環部品１０４の内径はＤ_ｒｉとし、円柱部品１０１には外周部の上面に、円環部品１０４には内周部の上部及び下部に、大きさがｄ_ｃｈａｍの面取りが施されているものとする。更に、図９（ｂ）に示すように、円柱部品１０１の中心軸１０２に対する円環部品１０４の中心軸１０５の傾斜角度をθ_ｒとし、円柱部品１０１の下面から円環部品１０４の上面の円柱部品１０１の中心軸方向の変位をＺ_ｄとする。

円柱部品１０１を所定の傾斜角度θ_ｒ傾斜させた状態で、円柱部品１０１を図９（ｂ）に示す矢印２０２方向に移動させると、円柱部品１０１が接触部１１２で円環部品１０４と当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力１１３が作用する。更に円柱部品１０１を矢印２０２方向に移動させると、次に、円環部品１０４が接触部１１０でストッパ２０１と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。そして、更に押圧部材１０８を矢印２０２方向に移動させると、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、円環部品１０４に回転トルクが発生する。

円環部品１０４に回転トルクが発生すると、円環部品１０４が回転し、ストッパ２０１と円環部品１０４の接触部１１０が接触部１１４の位置に移り、円環部品１０４と円柱部品１０１の接触部１１２は、接触部１１５に移動する。このように、円柱部品１０１が矢印２０２方向に円環部品１０４を押圧すると、円環部品１０４が回転することで接触部が移動し、円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品１０４の中心軸１０５とが接触部１１４における円弧の法線１１６上に揃うことになる。

円柱部品１０１の中心軸１０２と円環部品１０４の中心軸１０５とが法線１１６上に揃うと、接触部１１５で円環部品１０４と円柱部品１０１とを接触させた状態のまま、円柱部品１０１の傾斜角度を水平に戻す。これにより、円環部品１０４への円柱部品１０１の挿着が可能になる。

次に、上述したロボット装置１００Ａによる円柱部品１０１の円環部品１０４への挿着作業（制御装置による組立て制御プログラム）について、図７に加え、図１０を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態に係るロボット装置１００Ａの動作シーケンスを示すフローチャートである。

図７に示すように、円柱部品１０１は、不図示の供給機に収納されており、多関節ロボット１２０のハンド１２３によって、上方から１つずつ取り出し可能になっている。一方、円環部品１０４は、架台１２５に設けられた組立台２０３上に配置されている。まず、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機の上方に位置させると共に、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを開き、円柱部品１０１の把持準備を行う（ステップＳ１０１）。次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、供給機から円柱部品１０１を取り出し可能な把持位置に、指部品１２４ａ〜１２４ｃを開いたハンド１２３を下降させる（ステップＳ１０２）。

ハンド１２３が把持位置まで下降すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを閉じ、当接面１４１で円柱部品１０１を把持させる（把持工程、ステップＳ１０３）。円柱部品１０１を把持すると、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を上昇させ、供給機から円柱部品１０１を取り出す（ステップＳ１０４）。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、ハンド１２３を所定角度傾斜させる。これにより、円柱部品１０１が円環部品１０４に対して所定の傾斜角度だけ傾斜した状態になる。円柱部品１０１を傾斜させると、制御装置１２６は、ハンド１２３を円環部品１０４の内周面の近傍に移行させる（ステップＳ１０５）。次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した円柱部品１０１を円環部品１０４に向けてｙ軸方向に移動させ（ステップＳ１０６）、円環部品１０４と円柱部品１０１とを当接させる。このとき、円柱部品１０１と円環部品１０４とは接触部１１２で接触し、ストッパ２０１と円環部品１０４とは接触部１１０で接触し、円柱部品１０１と円環部品１０４との接触力は力センサ１２２によって検知される（ステップＳ１０７、Ｓ１０８）。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した円柱部品１０１をｙ軸方向にさらに移動させて、円柱部品１０１を円環部品１０４に押し当てる（ステップＳ１０９）。なお、このときの指部品１２４ａによる円柱部品１０１の円環部品１０４への押し当てにかかる力は、力センサ１２２で検知され（ステップＳ１１０）、所望の押し当て力になるように制御される（ステップＳ１１１）。円柱部品１０１を円環部品１０４に押し当てることで回転トルクが発生し、円環部品１０４が回転を開始する。

回転トルクにより円環部品１０４が回転すると、円柱部品１０１と円環部品１０４の接触部１１２は接触部１１５に移り、ストッパ２０１と円環部品１０４の接触部１１０は接触部１１４の位置に移る。これにより、接触部１１４における法線１１６上に、円環部品１０４の中心軸１０５と円柱部品１０１の中心軸１０２が並ぶ相対位置の調整が行われる（中心軸調整工程）。

次に、制御装置１２６は、円柱部品１０１で円環部品１０４の内周面を押し当てながら、接触部１１４近傍を中心として、ｘ軸回りにハンド１２３を回転させ、ハンド１２３の傾斜を戻す（ステップＳ１１２）。言い換えると、円環部品１０４の中心軸と円柱部品１０１の中心軸とが平行に近づくようにハンド１２３の角度を調整する（角度調整工程）。ハンド１２３の傾斜を戻すことで、円柱部品１０１の傾斜も戻り、円環部品１０４に挿着（嵌合）可能になる。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を下降させ、指部品１２４ａ〜１２４ｃの押圧面１４２で円柱部品１０１を円環部品１０４に向かって挿着方向に押し込む（押込み工程）。これにより、円柱部品１０１が円環部品１０４の所望の挿入位置まで押し込まれ、円柱部品１０１の挿着が完了する（ステップＳ１１３）。円柱部品１０１の円環部品１０４への装着が完了すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４ａ〜１２４ｃを開き、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機の上方に位置させる（ステップＳ１１４、Ｓ１１５）。

以上説明したように、第２実施形態に係るロボット装置１００Ａは、円柱部品１０１を傾斜させて円環部品１０４に押し当てることで中心軸を押し当て部における法線１１６上に一致させる（近づけさせる）。このとき、円環部品１０４はストッパ２０１によりｙ軸方向への移動が規制されている。これにより、低剛性で変形し易い部品でも、内径に対する外径のクリアランスが少ない部品に対して容易に挿着させることができる。また、傾斜させた状態で押し当てることで相対位置を調整するため、例えば、動作方向を探る等の作業が不要になる。そのため、作業時間を短くすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るロボット装置１００Ｂについて、図１１から図１４を参照しながら説明する。ロボット装置１００Ｂは、第５円弧面（外側円弧面）１０を有する環状の第１円環部品（第５部品）１０４ａの内周面を把持して、第６円弧面（内側円弧面）１１を有する環状の第２円環部品（第６部品）１０４ｂの内周側に挿着する装置である。

なお、図１１に示すように、ロボット装置１００Ｂの構成については、基本的に第１実施形態と同様であるため、同じ符号を用いてその説明を省略する。また、第３実施形態においては、第２円環部品１０４ｂは、架台１２５上に設けられた略直方体形状のストッパ（規制手段）３０１によりｙ軸方向への移動が規制され、第１円環部品１０４ａは、架台１２５に設置された供給機１２８に積載されている。

まず、第１円環部品１０４ａと、第２円環部品１０４ｂとの相対位置を調整する相対位置調整方法の原理について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。まず、第１円環部品１０４ａに対するクリアランスが大きな第２円環部品５０４ｂを用いて、第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂとの相対位置調整方法の原理について、図１２を参照しながら説明する。図１２の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂとが接触した状態を示し、（ｃ）は第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂの中心軸が法線１１６上にそろった状態を示している。

図１２（ａ）に示すように、第２円環部品５０４ｂはｘｙ平面上を移動可能であると共に、ストッパ３０１により、所定以上ｙ軸方向に移動しないようになっている。一方、第１円環部品１０４ａは、第２円環部品５０４ｂの内部に配置されている。このとき、両部品間にはクリアランス１０７があり、両部品は接触していないので、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品５０４ｂの中心軸５０５ｂとは合致していない。

さらに、押圧部品９０１は、第１円環部品１０４ａの内部に配置されている。このとき、両部品にはクリアランスがあり、両部品は接触していないので、押圧部品９０１の中心軸９０１ｂと第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａ、および第２円環部品５０４ｂの中心軸５０５ｂとは合致していない。

この状態で、押圧部品９０１をストッパ３０１に向かって矢印３０２方向に移動させると、図１２（ｂ）に示すように、押圧部品９０１が接触部９１２で第１円環部品１０４ａと当接し、接触部９１２に矢印方向の押圧力９１３が作用する。更に押圧部品９０１を矢印３０２方向に移動させると、第１円環部品１０４ａが接触部１１２で第２円環部品５０４ｂと当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力９１１が作用する。また、第２円環部品５０４ｂは接触部１１２で矢印方向の押圧力１１３が作用するとともに、接触部１１０でストッパ３０１と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。そして、更に押圧部品９０１を矢印３０２方向に移動させると、押圧力９１１と押圧力９１３の合力により、第１円環部品に回転トルクが発生するとともに、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、第２円環部品５０４ｂに回転トルクが発生する。

これにより、第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂが回転し、図１２（ｃ）に示すように、押圧部品９０１と第１円環部品１０４ａとの接触部９１２は接触部９１４に移動する。そして、第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂとの接触部１１２は接触部１１５に移動し、ストッパ３０１と第２円環部品５０４ｂの接触部１１０が接触部１１４の位置に移動する。このように、押圧部品９０１が第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂを押圧すると、第１円環部品１０４ａと第２円環部品５０４ｂが回転することで接触部が移動する。そして、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品５０４ｂの中心軸５０５ｂとが法線１１６上に揃うことになる。

次に、上述した相対位置調整方法を３次元的な装着に使用する際の応用について、図１３を参照しながら説明する。図１３の（ａ）は相対位置が調整される前の状態を示し、（ｂ）は第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂとが接触した状態を示し、（ｃ）は（ｂ）に示す破線枠を拡大したものである。

第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに挿着する場合、クリアランスが小さいと第１円環部品１０４ａの外周面と第２円環部品１０４ｂの内周面とを接触させることが困難となる。そのため、第１円環部品１０４ａを所定角度傾斜させ、傾斜した第１円環部品１０４ａの外周面を第２円環部品１０４ｂの内周面に押圧させながら相対位置の調整を行う。これにより、クリアランスが小さい場合でも第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに挿着可能となる。以下、具体的に説明する。

ストッパ３０１は、架台１２５に固定されており、第２円環部品１０４ｂは、架台１２５上に置かれ、ｘ軸方向及びｙ軸方向に移動可能となっている。一方、第１円環部品１０４ａは、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動可能に不図示の支持部材により支持され、ｙ軸方向に移動することで第２円環部品１０４ｂの内周面を押圧可能になっている。押圧部材１２４は、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に移動可能で第１円環部品１０４ａから離れた位置に置かれるとともに、ｙ軸方向に移動することで第１円環部品１０４ａの内周面を押圧可能になっている。図１３（ａ）に示すように、この状態においては、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂとは接触しておらず、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと、第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂとは合致していない。

また、図１３（ａ）及び（ｃ）に示すように、第１円環部品１０４ａの外径はＤ_ｓ、第１円環部品１０４ｂの内径はＤ_ｒｉとする。そして、第１円環部品１０４ａには外周部の上面及び下部に、第２円環部品１０４ｂには内周部の上部及び下部に、大きさがｄ_ｃｈａｍの面取りが施されているものとする。更に、図１３（ｂ）に示すように、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａに対する第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂの傾斜角度をθ_ｒとする。第１円環部品１０４ａの下面から第２円環部品１０４ｂの上面の第１円環部品１０４ａの中心軸方向の変位をＺ_ｄとする。

第１円環部品１０４ａを傾斜角度θ_ｒ傾斜させた状態で押圧部材１２４を図１３（ｂ）に示す矢印３０２方向に移動させると、押圧部材１２４が接触部９１２で第１円環部品１０４ａと当接し、接触部９１２に矢印方向の押圧力９１３が作用する。更に押圧部材１０８ａを矢印３０２方向に移動させると、第１円環部品１０４ａが接触部１１２で第２円環部品１０４ｂと当接し、接触部１１２に矢印方向の押圧力１１３が作用し、第１円環部品１０４ａには矢印方向の押圧力９１１が作用する。また、第２円環部品１０４ｂが接触部１１０でストッパ３０１と当接し、接触部１１０に矢印方向の押圧力１１１が作用する。そして、更に押圧部材１０８ａを矢印３０２方向に移動させると、押圧力９１１と押圧力９１３の合力により、第１円環部品１０４ａに回転トルクが発生し、押圧力１１１と押圧力１１３の合力により、第２円環部品１０４ｂに回転トルクが発生する。

第１円環部品１０４ａに回転トルクが発生すると、第１円環部品１０４ａが回転し、押圧部材１０８ａと第１円環部品１０４ａの接触部９１２が接触部９１４に移動する。一方、第２円環部品１０４ｂに回転トルクが発生すると、第２円環部品１０４ｂが回転し、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂの接触部１１２が接触部１１５に移動し、ストッパ３０１と第２円環部品１０４ｂの接触部１１０が接触部１１４に移動する。このように、押圧部材１０８ａが第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂを押圧すると、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂが回転することで接触部が移動する。そして、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂとが法線１１６上に揃うことになる。

第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂとが法線１１６上に揃うと、接触部１１５で第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂとを接触させた状態のまま、第１円環部品１０４ａの傾斜角度を水平に戻す。これにより、第２円環部品１０４ｂへの第１円環部品１０４ａの挿着が可能になる。

次に、上述したロボット装置１００Ｂによる第１円環部品１０４ａの第２円環部品１０４ｂへの挿着作業（制御装置による組立て制御プログラム）について、図１１に加え、図１４を参照しながら説明する。図１４は、第３実施形態に係るロボット装置１００Ｂの動作シーケンスを示すフローチャートである。

図１１に示すように、第１円環部品１０４ａは、供給機１２８に積載されており、多関節ロボット１２０のハンド１２３によって、上方（ｚ軸）から１つずつ取り出し可能になっている。一方、第２円環部品１０４ｂは、架台１２５上に配置されている。まず、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機１２８の上方に位置させると共に、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃを閉じ、第１円環部品１０４ａの把持準備を行う（ステップＳ２０１）。次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、供給機１２８から第１円環部品１０４ａを取り出し可能な把持位置に、指部品１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃを閉じたハンド１２３を下降させる（ステップＳ２０２）。

ハンド１２３が把持位置まで下降すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃを開き、当接面１４１Ｂで第１円環部品１０４ａを把持させる（把持工程、ステップＳ２０３）。第１円環部品１０４ａを把持すると、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を上昇させ、供給機１２８から第１円環部品１０４ａを取り出す（ステップＳ２０４）。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、ハンド１２３を所定角度傾斜させる。これにより、第１円環部品１０４ａが第２円環部品１０４ｂに対して所定の傾斜角度だけ傾斜した状態になる。第１円環部品１０４ａを傾斜させると、制御装置１２６は、ハンド１２３を第２円環部品１０４ｂの内周面の近傍に移行させる（ステップＳ２０５）。次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに向けてｙ軸方向に移動させ（ステップＳ２０６）、第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに当接させる。このとき、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂとは接触部１１２で接触し、ストッパ３０１と第２円環部品１０４ｂとは接触部１１０で接触する。また、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂとの接触力は力センサ１２２によって検知される（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御して、傾斜した第１円環部品１０４ａをｙ軸方向にさらに移動させて、第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し当てつつ指部品１２４Ｂｂと指部品１２４Ｂｃを離す（ステップＳ２０９）。言い換えると、指部品１２４Ｂａで第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し当てつつ、押し当てに用いられる指部品１２４Ｂａ以外の指部品１２４Ｂｂ、１２４Ｂｃを第１円環部品１０４ａの内周面から離す。指部品１２４Ｂｂ、１２４Ｂｃを第１円環部品１０４ａの内周面から離すことで、第１円環部品１０４ａの内周側からの拘束条件はなくなるため、第１円環部品１０４ａは自然長に戻り、組み付け可能なサイズとなる。

なお、このときの指部品１２４Ｂａによる第１円環部品１０４ａにかかる押し当てにかかる力は、力センサ１２２で検知され（ステップＳ２１０）、所望の押し当て力になるように制御される（ステップＳ２１１）。第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し当てることで回転トルクが発生し、第２円環部品１０４ｂが回転を開始する。同様に、指部品１２４Ｂａを第１円環部品１０４ａに押し当て、第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し当てることで回転トルクが発生する。そして、指部品１２４Ｂｂ、１２４Ｂｃを第１円環部品１０４ａの内周面から離すことで第１円環部品１０４ａも回転を開始する。このとき、指部品１２４Ｂａに設けられた押圧面１４２Ｂにより第１円環部品１０４ａのｘ軸周りの動作が規制されることで、第１円環部品１０４ａの回転を容易にする。

回転トルクにより第１円環部品１０４ａ及び第２円環部品１０４ｂが回転すると、押圧部材１０８ａと第１円環部品１０４ａの接触部９１２が接触部９１４に移り、第１円環部品１０４ａと第２円環部品１０４ｂの接触部１１２は接触部１１５の位置に移る。そして、第２円環部品１０４ｂとストッパ３０１の接触部１１０は接触部１１４に移る。これにより、接触部１１４における法線１１６上に、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂが並ぶ相対位置の調整が行われる（中心軸調整工程）。

次に、制御装置１２６は、指部品１２４Ｂａで第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し当てながら、接触部１１４近傍を中心として、ｘ軸回りにハンド１２３を回転させ、ハンド１２３の傾斜を戻す（ステップＳ２１２）。言い換えると、第１円環部品１０４ａの中心軸１０５ａと第２円環部品１０４ｂの中心軸１０５ｂとが平行に近づくようにハンド１２３の角度を調整する（角度調整工程）。ハンド１２３の傾斜を戻すことで、第１円環部品１０４ａの傾斜も戻り、第２円環部品１０４ｂに装着（嵌合）可能になる。

次に、制御装置１２６は、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を下降させ、指部品１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃの押圧面１４２Ｂで第１円環部品１０４ａを第２円環部品１０４ｂに押し込む（押込み工程）。これにより、第１円環部品１０４ａが第２円環部品１０４ｂの所望の挿入位置まで押し込まれ、第１円環部品１０４ａへの装着が完了する（ステップＳ２１３）。第１円環部品１０４ａの第２円環部品１０４ｂへの装着が完了すると、制御装置１２６は、ハンド１２３を駆動制御して指部品１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃを閉じる。そして、ロボットアーム１２１を駆動制御してハンド１２３を供給機１２８の上方に位置させる（ステップＳ２１４、Ｓ２１５）。

以上説明したように、第３実施形態に係るロボット装置１００Ｂは、第１円環部品１０４ａを傾斜させて第２円環部品１０４ｂに押し当てることで中心軸を押し当て部における法線１１６上に一致させる（近づけさせる）。このとき、押し当て以外の指部品１２４Ｂｂ，１２４Ｂｃを第１円環部品１０４ａから離して把持状態を解除する。そのため、把持により第１円環部品１０４ａが変形した場合においても、装着時には第１円環部品１０４ａを自然長に戻すことができる。これにより、低剛性で変形し易い部品でも、内径に対する外径のクリアランスが少ない部品に対して容易に装着させることができる。また、傾斜させた状態で押し当てることで相対位置を調整するため、例えば、動作方向を探る等の作業が不要になる。そのため、作業時間を短くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。

例えば、本実施形態においては、ハンド１２３の指部品１２４ａ〜１２４ｃ（１２４Ｂａ〜１２４Ｂｃ）に設けた押圧面１４２（１４２Ｂ）で部品を押し込むように構成したが本発明はこれに限定されない。例えば、図１５に示すように、ハンド１２３の略中央に矢印４０２方向に移動自在の押込み装置４０１を設け、押込み装置４０１で部品（例えば、円環部品１０４）を押し込むように構成してもよい。

また、本実施形態においては、複数の指部品を駆動するために複数のアクチュエータを使用したが、１つのアクチュエータで複数の指部品を駆動してもよい。この場合、押し当てに使用する指部品以外の指部品を離す工程では、指部品を離す際にロボットアームを押し当て方向に移動させることで押し当てに使用する指部品から離れず、押し当てに使用する指部品以外の指部品を把持している部品から離すことができる。

また、本実施形態においては、ロボットアーム１２１とハンド１２３との間に力センサ１２２を配置したが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、図１６に示すように、ハンド１２３の指部品１２４に力センサ３１１を配置してもよい。

また、本実施形態においては、部材を把持する指部品１２４として、関節の無い指部品を用いて説明したが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、図１７（ａ）に示すように、多関節指部品を用いてもよく、この場合、図１７（ｂ）に示すように、指部品の多関節で部品を傾斜させることができる。また、複数の把持手段として、複数のロボットアームを用いて、複数のロボットアームの先端で部品を把持する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、第１部品として円環部品を用い、第２部品として円柱部品を用いて説明したが、本発明においてはこれに限定されない。第１部品は、例えば、図１８（ｂ）に示すように、内周面の少なくとも一部に円弧部１１を有する部品であればよい。また、第２部品は、図１８（ａ）に示すように、外周面の少なくとも一部に円弧部１０を有する部品であればよい。

また、本実施形態においては、多関節ロボット１２０が、垂直多関節ロボットである場合について説明したが、水平多関節ロボット（スカラロボット）、パラレルリンクロボットなどであってもよい。

また、本実施形態の各処理動作は具体的には制御装置１２６のロボット制御部（ＣＰＵ）１５２により実行されるものである。従って上述した機能を実現するプログラムを記録した記録媒体をロボット制御部１５２に供給し、ロボット制御部１５２のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによって達成されるようにしてもよい。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体及びそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

また、本実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体が不図示のハードディスクであり、ハードディスクにプログラムが格納される場合について説明したが、これに限定するものではない。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラムを供給するための記録媒体としては、ＲＯＭ、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。また、本実施形態におけるプログラムを、ネットワークを介してダウンロードしてコンピュータにより実行するようにしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、本実施形態の機能が実現されるだけに限定するものではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれてもよい。そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって本実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

１０ 円弧面（外側円弧面）
１１ 円弧面（内側円弧面）
１００、１００Ａ、１００Ｂ ロボット装置（組立て装置）
１０１ 円柱部品（第２部品、第３部品）
１０４ 円環部品（第１部品、第４部品）
１０４ａ 第１円環部品（第５部品）
１０４ｂ 第２円環部品（第６部品）
１１６ 法線
１２０ 多関節ロボット（把持手段）
１２１ ロボットアーム
１２３ ハンド（エンドエフェクタ）
１２４ 指部品
１２５ 架台（基台）
１２６ 制御装置（制御部）
１２７ 固定機（規制手段）
２０１ ストッパ（規制手段）
４０２ 押込み装置

Claims (14)

1. 内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第１部品を、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する第２部品の外周側に装着するロボットを用いた部品の組立て方法において、
   前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第１部品の外周面を把持する把持工程と、
   前記複数の指部品で把持された前記第１部品の円弧面を前記第２部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、一つの指部品により前記第１部品の円弧面を前記第２部品の円弧面に押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第１部品から離間させることで、前記第１部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第２部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、
   前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第１部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とするロボットを用いた部品の組立て方法。
2. 前記角度調整工程で角度が調整された前記第１部品を、前記第２部品に押し込む押込み工程を、有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
3. 前記中心軸調整工程において、前記第１部品の内径をＤ_ｒｉ、前記第２部品の外径をＤ_ｓ、前記第２部品の中心軸に対する前記第１部品の中心軸の傾斜角度をθ_ｒ、前記第１部品と前記第２部品の面取り距離をｄ_ｃｈａｍ、前記第１部品の下面の前記第２部品の上面からの下方変位をＺ_ｄとすると、
   

   

   を満たすように、傾斜角度θ_ｒ及び下方変位Ｚ_ｄを設定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
4. 外周面の少なくとも一部に円弧面を有する柱状の第３部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第４部品の内周側に挿着するロボットを用いた部品の組立て方法において、
   前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第３部品の外周面を把持する把持工程と、
   前記複数の指部品で把持された前記第３部品の円弧面を前記第４部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、前記第３部品の円弧面を前記第４部品の円弧面に押し当て、前記第４部品をストッパに当接させることで、前記第３部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第４部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、
   前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第３部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とするロボットを用いた部品の組立て方法。
5. 前記角度調整工程で角度が調整された前記第３部品を、前記第４部品に押し込む押込み工程と、を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
6. 前記中心軸調整工程において、前記第３部品の外径をＤ_ｓ、前記第４部品の内径をＤ_ｒｉ、前記第４部品の中心軸に対する前記第３部品の中心軸の傾斜角度をθ_ｒ、前記第３部品と前記第４部品の面取り距離をｄ_ｃｈａｍ、前記第４部品の上面の前記第３部品の下面からの第３部品の中心軸方向の変位をＺ_ｄとすると、
   

   

   を満たすように、傾斜角度θ_ｒ及び下方変位Ｚ_ｄを設定する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
7. 外周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第５部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第６部品の内周側に挿着するロボットを用いた部品の組立て方法において、
   前記ロボットのロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第５部品の内周面を把持する把持工程と、
   前記複数の指部品で把持された前記第５部品の円弧面を前記第６部品の円弧面に対して所定角度傾斜させた状態で、一つの指部品により前記第５部品の円弧面を前記第６部品の円弧面に押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第５部品から離間させることで、前記第５部品の押し当て部における円弧の法線上に前記第６部品の円弧面の中心軸を近づける中心軸調整工程と、
   前記第５部品の円弧面の中心軸と前記第６部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第５部品の角度を調整する角度調整工程と、を有することを特徴とするロボットを用いた部品の組立て方法。
8. 前記角度調整工程で角度が調整された前記第５部品を前記第６部品に押し込む押込み工程と、を有する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
9. 前記中心軸調整工程において、前記第５部品の外径をＤ_ｓ、前記第６部品の内径をＤ_ｒｉ、前記第５部品の中心軸に対する前記第６部品の中心軸の傾斜角度をθ_ｒ、前記第５部品と前記第６部品の面取り距離をｄ_ｃｈａｍ、前記第６部品の上面の前記第５部品の下面からの第５部品の中心軸方向の変位をＺ_ｄとすると、
   

   

   を満たすように、傾斜角度θ_ｒ及び下方変位Ｚ_ｄを設定する、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載のロボットを用いた部品の組立て方法。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の各工程をコンピュータに実行させるための組立て制御プログラム。
11. 請求項１０に記載の組立て制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第１部品を、外周面の少なくとも一部に円弧面を有する第２部品の外周側に装着するロボットを用いた組立て装置において、
    前記ロボットは、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第１部品の外周面を把持する把持手段と、
    前記複数の指部品で把持した前記第１部品を所定角度傾斜させ、傾斜した前記第１部品の円弧面に、前記第２部品の円弧面を一つの指部品で押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第１部品から離間させることで前記第１部品と前記第２部品との接触部における法線上に前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とを近づけた後、前記第１部品の円弧面の中心軸と前記第２部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第１部品の角度を調整するように前記エンドエフェクタを制御する制御装置と、を備えた、
    ことを特徴とするロボットを用いた組立装置。
13. 外周面の少なくとも一部に円弧面を有する柱状の第３部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第４部品の内周側に挿着するロボットを用いた組立て装置において、
    前記ロボットは、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第３部品の外周面を把持する把持手段と、
    前記複数の指部品で把持した前記第３部品を所定角度傾斜させ、傾斜した前記第３部品の円弧面を、前記第４部品の円弧面に押し当て、前記第４部品をストッパに当接させることで、前記第３部品と前記第４部品との接触部における法線上に前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とを近づけた後、前記第３部品の円弧面の中心軸と前記第４部品の円弧面の中心軸とが平行に近づくように前記第３部品の角度を調整するようにエンドエフェクタを制御する制御装置と、を備えた、
    ことを特徴とするロボットを用いた組立て装置。
14. 外周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第５部品を、内周面の少なくとも一部に円弧面を有する環状の第６部品の内周側に挿着するロボットを用いた組立て装置において、
    前記ロボットは、ロボットアームの先端に設けられているエンドエフェクタの複数の指部品で、前記第５部品の内周面を把持する把持手段と、
    前記複数の指部品で把持された前記第５部品を所定角度傾斜させ、前記第６部品の円弧面に、傾斜した前記第５部品の円弧面を一つの指部品で押し当てながら、前記一つの指部品以外の指部品を前記第５部品から離間させることで、前記第５部品と前記第６部品との接触部における法線上に前記第５部品の円弧面の中心軸と前記第６部品の円弧面の中心軸とを近づけるように前記第５部品の角度を調整する制御装置と、を備えた、
    ことを特徴とするロボットを用いた組立て装置。

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