2022-179942 コンプライアンス機構およびコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置

(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】P2022179942

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】コンプライアンス機構およびコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 17/02 20060101AFI20221129BHJP

【ＦＩ】

B25J17/02 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086768

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】辻川 勝裕

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS14

3C707BS10

3C707BT18

3C707ES03

3C707EU11

3C707EW03

3C707KS33

3C707KX06

3C707MT03

3C707NS17

(57)【要約】

【課題】構造を単純化できて省スペース化を図れるコンプライアンス機構等を提供する。
【解決手段】コンプライアンス機構は、重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させる自動機のエンドエフェクタに取り付けられるコンプライアンス機構であって、エンドエフェクタに保持される保持機構と、保持機構の下方に配置され、重力方向に貫通してワークを保持するワーク保持孔を有する可動機構と、保持機構および可動機構の外面に取り付けられ、可動機構を保持機構に対して移動可能に連結するシート状の弾性部材である弾性連結機構とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させる自動機のエンドエフェクタに取り付けられるコンプライアンス機構であって、
前記エンドエフェクタに保持される保持機構と、
前記保持機構の下方に配置され、前記重力方向に貫通して前記ワークを保持するワーク保持孔を有する可動機構と、
前記保持機構および前記可動機構の外面に取り付けられ、前記可動機構を前記保持機構に対して移動可能に連結するシート状の弾性部材である弾性連結機構とを有するコンプライアンス機構。

【請求項2】

前記弾性連結機構は、平面視において前記保持機構および前記可動機構を挟むようにして少なくとも一対設けられている請求項１記載のコンプライアンス機構。

【請求項3】

前記保持機構には、前記重力方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記可動機構の前記ワーク保持孔は、前記貫通孔に連通し、前記貫通孔よりも開口面積が大きく形成されており、
前記保持機構は、前記貫通孔の前記可動機構側の開口の周縁部から前記ワーク保持孔内に突出する突出部で形成された第１可動リミッタを有し、前記第１可動リミッタにより前記可動機構の可動範囲が制限されている請求項１または請求項２記載のコンプライアンス機構。

【請求項4】

前記保持機構および前記可動機構を上下に重ねた状態の一体物は、前記重力方向をＺ方向とするとき、前記Ｚ方向に直交するＸ方向に対向する２面と、前記Ｚ方向および前記Ｘ方向に直交するＹ方向に対向する２面とを有し、
前記Ｘ方向に対向する２面には、前記保持機構と前記可動機構との境界部分を上下に跨ぐように前記弾性連結機構が取り付けられ、
前記Ｙ方向に対向する２面には、前記保持機構と前記可動機構との境界部分を上下に跨ぐように形成された挿入溝に、前記可動機構の前記Ｚ方向および前記Ｙ方向の可動範囲を制限する第２可動リミッタが挿入されて固定されている請求項２記載のコンプライアンス機構。

【請求項5】

前記第２可動リミッタは、Ｌ字型であり、
前記挿入溝は、前記Ｘ方向に直交する平面で切断した断面形状がＬ字型であり、
前記挿入溝において前記第２可動リミッタの前記Ｚ方向の一端部が挿入される部分が、前記一端部の前記Ｘ方向の幅よりも長くなるように前記Ｘ方向に延びて形成され、
前記挿入溝において前記第２可動リミッタの前記Ｚ方向の他端部が挿入される部分が、前記他端部と同一形状に形成されており、
前記第２可動リミッタの前記一端部は前記Ｙ方向に延びる第１部を有し、前記第１部が前記挿入溝に挿入されて前記第２可動リミッタの前記Ｚ方向の可動範囲が制限され、前記他端部が前記挿入溝に挿入されて前記Ｙ方向の可動範囲が制限されている請求項４記載のコンプライアンス機構。

【請求項6】

前記保持機構と前記可動機構とを連結するシート状の非弾性連結機構を備え、前記非弾性連結機構が、前記保持機構および前記可動機構を上下に重ねた状態の一体物の外面に、前記保持機構と前記可動機構との境界部分を上下に跨ぐように、たるみを持った状態で取り付けられている請求項１または請求項２記載のコンプライアンス機構。

【請求項7】

請求項１または請求項２記載のコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置であって、
前記自動機のロボットアームの先端部と前記エンドエフェクタとの間に設置された力覚センサと、
前記力覚センサの計測結果と前記エンドエフェクタの前記重力方向の位置とに基づいて前記弾性連結機構の弾性力の低下を診断する診断部とを備えたコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置。

【請求項8】

前記自動機は、前記ワークの被差し込み部への挿抜動作を行うものであり、
前記診断部は、前記力覚センサの計測結果に基づき前記ワークが前記被差し込み部から引き抜かれたタイミングを検知し、このタイミングにおける前記エンドエフェクタの前記重力方向の位置に基づいて前記弾性連結機構の弾性力の低下を診断する請求項７記載のコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置。

【請求項9】

警告を報知する報知部を備え、
前記診断部は、前記エンドエフェクタの前記重力方向の位置を示す座標値が予め設定された設定値を超えた場合、前記報知部から前記警告を報知させる請求項８記載のコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コネクタ等の挿入物の位置ずれを吸収するためのコンプライアンス機構およびコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットを用いて位置決めピンまたはコネクタ等の挿入物を被挿入部に挿入する際には、ロボットは、ロボットアームの先端部に取り付けられたエンドエフェクタが保持する挿入物を予め設定された位置に移動させ、被挿入部に挿入する。しかし、挿入物と被挿入部との間に位置誤差があると、挿入物を被挿入部に挿入できなかったり、挿入物または被挿入部が破損したりするなどの問題が生じる。このため、従来、このような位置誤差を吸収してエンドエフェクタが保持した挿入物を被挿入部に挿入できるようにした技術がある（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１の加工装置は、矩形状の支持部と、支持部の下面に固定され、挿入物を把持するエンドエフェクタと、支持部の上面とロボットアームの先端部との間に配置されて両者を連結するばね等の弾性部とを備えたコンプライアンス機構を有する。このコンプライアンス機構は、エンドエフェクタで把持した挿入物を被挿入部に挿入する際に、弾性部の弾性力を用いて位置誤差を吸収するようにしている。

【0004】

ここで、特許文献１のコンプライアンス機構は、エンドエフェクタがロボットアームに弾性部で吊り下げられた状態にある。このため、挿入物を横向きにしてエンドエフェクタを左右方向に移動させて行う挿入作業では、エンドエフェクタと挿入物との重量が弾性部に作用して弾性部が撓んで挿入物の位置を制御できなくなる。このため、特許文献１のコンプライアンス機構は、支持部を着脱自在に挟み込む一対の固定部を備え、エンドエフェクタを左右方向に移動させて作業を行う際には、一対の固定部で支持部を支持した状態で行うようにしている。特許文献１では、上記構成により、エンドエフェクタの動作を限定することなく、エンドエフェクタが垂直移動動作または水平移動動作など汎用的な動作を行いつつ位置誤差を吸収できる装置構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１７５４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、コンプライアンス機構が機能する場合のエンドエフェクタの動作に汎用性を持たせるため、一対の固定部が必要となり、装置構成が大型化するという問題があった。

【0007】

また、コンプライアンス機構が弾性部を備えているため、弾性部に引っ張り荷重が繰り返し作用することで弾性力が低下し、破断に至る可能性がある。特許文献１では弾性部の破断を未然に防ぐために弾性部の弾性力の低下を診断する点について検討されていない。

【0008】

本開示は、上記のような課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、構造を単純化できて省スペース化を図れるコンプライアンス機構およびコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置を得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に係るコンプライアンス機構は、重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させる自動機のエンドエフェクタに取り付けられるコンプライアンス機構であって、エンドエフェクタに保持される保持機構と、保持機構の下方に配置され、重力方向に貫通してワークを保持するワーク保持孔を有する可動機構と、保持機構および可動機構の外面に取り付けられ、可動機構を保持機構に対して移動可能に連結するシート状の弾性部材である弾性連結機構とを有するものである。

【0010】

本開示に係るコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置は、自動機のロボットアームの先端部とエンドエフェクタとの間に設置された力覚センサと、力覚センサの計測結果とエンドエフェクタの重力方向の位置とに基づいて弾性連結機構の弾性力の低下を診断する診断部とを備えたものである。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、コンプライアンス機構が取り付けられるエンドエフェクタの動作を、重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させる動作に限定している。エンドエフェクタの動作を限定することで、エンドエフェクタに取り付けられたコンプライアンス機構のコンプライアンス動作を実現する弾性連結機構を、シート状の弾性部材にすることができてコンプライアンス機構の構造を単純化できる。また、弾性連結機構がシート状であるため、コンプライアンス機構の省スペース化が図れる。また、本開示によれば、力覚センサの計測結果とエンドエフェクタの重力方向の位置とに基づいて上記コンプライアンス機構の弾性連結機構の弾性力の低下を診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係るコンプライアンス機構を備えた自動試験機の概略図である。

【図2】実施の形態１に係るコンプライアンス機構がエンドエフェクタに取り付けられた状態を示す概略断面図である。

【図3】実施の形態１に係るコンプライアンス機構の概略斜視図である。

【図4】実施の形態１に係るコンプライアンス機構を備えた自動試験機における自動試験形態の概念図である。

【図5】実施の形態１に係るコンプライアンス機構を用いた試験機コネクタの供試体コネクタへの挿入前の位置関係を示す図である。

【図6】実施の形態１に係るコンプライアンス機構を用いた試験機コネクタの供試体コネクタへの挿入時の位置関係を示す図である。

【図7】実施の形態２に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。

【図8】実施の形態２に係るコンプライアンス機構の第１可動リミッタの作用説明図である。

【図9】実施の形態３に係るコンプライアンス機構の分解斜視図である。

【図10】実施の形態３に係るコンプライアンス機構の概略斜視図である。

【図11】実施の形態３に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。

【図12】実施の形態４に係るコンプライアンス機構をＸ方向から見た側面図である。

【図13】実施の形態４に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。

【図14】実施の形態４に係るコンプライアンス機構のＸ方向のコンプライアンス動作時の状態をＹ方向から見た概略断面図である。

【図15】実施の形態４に係るコンプライアンス機構の弾性連結機構のＺ方向の伸長時の状態をＸ方向から見た側面図である。

【図16】実施の形態５に係るコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置を用いた診断システムの概略図である。

【図17】実施の形態５に係るコンプライアンス機構にて保持した試験機コネクタの供試体コネクタからの引抜き時の力覚センサの計測結果を示すグラフである。

【図18】図１７の（１）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。

【図19】図１７の（３）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。

【図20】図１７の（４）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。

【図21】実施の形態５に係る弾性力低下診断装置における計測フローチャートである。

【図22】実施の形態５に係る弾性力低下診断装置における計測結果をプロットしたグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。

【0014】

実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構を備えた自動試験機の概略図である。図１には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示している。以下の説明では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれの矢印が延びる方向を＋方向、＋方向の逆方向を－方向とし、Ｘ方向の＋方向を＋Ｘ方向、－方向を－Ｘ方向という。Ｙ方向およびＺ方向についても同様の記載とする。

【0015】

図１に示すように、自動試験機は、自動機であるロボット１００と、ロボット１００のロボットアームの先端部に固定されたエンドエフェクタ１０と、エンドエフェクタ１０に取り付けられ、ワークを保持するコンプライアンス機構１とを備えている。ここでは、エンドエフェクタ１０が、ワークとしてオスコネクタである試験機コネクタ５０を保持する。試験機コネクタ５０は、後述の供試体６０の供試体コネクタ６１に差し込まれて電気的な試験を行うものである。また、自動試験機は、供試体置き台７０を有し、供試体置き台７０には、メスコネクタである供試体コネクタ６１が実装された供試体６０が置かれている。供試体６０は例えばモータのコントローラの完成品などである。

【0016】

ここでは、一例として自動試験機が以下の動作を行う場合を想定している。まず、自動試験機は、エンドエフェクタ１０を重力方向に下降（以下、－Ｚ方向に移動という）させ、試験機コネクタ５０を作業位置である供試体コネクタ６１への差し込み位置に移動させる。試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１に差し込まれた状態で、製品出荷前の電気的な試験が行われる。試験終了後、自動試験機は、エンドエフェクタ１０を＋Ｚ方向に移動させて試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜き、供試体置き台７０の上方の待機位置に移動させる。そして、自動試験機は、エンドエフェクタ１０をＸＹ平面方向に移動させて退避位置に退避させる。エンドエフェクタ１０が退避している間に、供試体置き台７０上の供試体６０が次の供試体６０に取り換えられる。

【0017】

そして、供試体６０の取り換えが完了した後、自動試験機は、エンドエフェクタ１０を退避位置から待機位置に向けてＸＹ平面方向に移動させ、待機位置から作業位置に向けて－Ｚ方向に移動させる。自動試験機は、試験中、上記の動作を繰り返す。

【0018】

図２は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構がエンドエフェクタに取り付けられた状態を示す概略断面図である。図３は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構の概略斜視図である。
コンプライアンス機構１は、エンドエフェクタ１０に真空圧の空圧等により保持された保持機構２０と、試験機コネクタ５０を把持する可動機構３０と、保持機構２０と可動機構３０とを連結する弾性連結機構４０とを備えている。コンプライアンス機構１は、重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させるロボット１００のエンドエフェクタ１０用として用いられる。

【0019】

保持機構２０は、直方体形状であり、中央部には上下方向に貫通する貫通孔２０ａが形成されている。保持機構２０は金属製または樹脂製の部材で構成されている。保持機構２０は、エンドエフェクタ１０に保持され、可動機構３０をエンドエフェクタ１０に連結する部分である。可動機構３０は、直方体形状であり、中央部には上下方向にワーク保持孔３０ａが形成されている。可動機構３０は金属製または樹脂製の部材で構成されている。可動機構３０は保持機構２０の下方に保持機構２０と接触して配置されている。貫通孔２０ａおよびワーク保持孔３０ａは、上下方向に連通している。貫通孔２０ａおよびワーク保持孔３０ａの断面形状は特に限定するものではないが、本明細書では矩形状に構成されているものとする。また、保持機構２０および可動機構３０の形状は、直方体形状に限られたものではなく、多角形状などとしてもよい。

【0020】

可動機構３０は、試験機コネクタ５０をワーク保持孔３０ａ内に挿入した状態でネジ止めなどにより試験機コネクタ５０を固定的に保持している。可動機構３０のワークの保持方法はネジ止めによる固定方法に限られず、着脱自在に保持する保持方法としてもよい。着脱自在に保持する保持方法としては、例えば、磁力を用いて保持状態と非保持状態とに切り替えられる方法などを用いればよい。

【0021】

コンプライアンス機構１は、保持機構２０の貫通孔２０ａと可動機構３０のワーク保持孔３０ａとが連通して形成された配線通し孔を有する。配線通し孔には、試験機コネクタ５０の配線５１が通され、試験機コネクタ５０の配線５１の端部が図示しない試験機側の計器類に接続されて電気的な試験が行われるようになっている。

【0022】

弾性連結機構４０は、シート状の弾性部材から構成され、保持機構２０および可動機構３０の外面に取り付けられて保持機構２０と可動機構３０とを連結している。弾性連結機構４０は、保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物の外面に取り付けられて保持機構２０と可動機構３０とを連結している。弾性連結機構４０は、保持機構２０と可動機構３０との境界部分を上下に跨ぐようにして取り付けられ、保持機構２０と可動機構３０とを連結している。弾性連結機構４０は、上記の様にして前記一体物の外面に取り付けられることで、この外面に直交する方向に、可動機構３０を保持機構２０に対して移動可能に連結している。

【0023】

弾性連結機構４０は、４つあり、保持機構２０および可動機構３０をそれらの周囲の４面で連結している。なお、弾性連結機構４０は４つに限られたものではなく、平面視において保持機構２０および可動機構３０を挟むようにして少なくとも一対設けられていればよい。弾性連結機構４０は、少なくとも保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物を挟んで対向して一対あればよい。弾性連結機構４０の弾性部材の素材は、後述する方法で選定したばね定数を持つ素材であればよく、例えばゴムあるいはシリコン樹脂等から選定すればよい。弾性連結機構４０の保持機構２０および可動機構３０への固定は、例えばエポキシ樹脂による接着が挙げられるがこれに限らず、ネジ止めによる他の固定方法でもよい。

【0024】

コンプライアンス機構１は、保持機構２０、可動機構３０、弾性連結機構４０および試験機コネクタ５０の一体物となっており、この一体物が上述したように空圧によりエンドエフェクタ１０に保持されている。

【0025】

上記構成のコンプライアンス機構１は、可動機構３０がＸＹ平面方向の外力を受けると、弾性連結機構４０がＸＹ平面方向に伸長することで可動機構３０を外力の方向に移動させるコンプライアンス動作を行う。コンプライアンス動作の詳細については改めて説明する。

【0026】

図４は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構を備えた自動試験機における自動試験形態の概念図である。
まず作業者は供試体置き台７０に供試体コネクタ６１を有する供試体６０を置く。このとき、作業者は、供試体置き台７０に取り付けられた位置決めピン７１に、供試体６０に設けられた位置決め穴（図示せず）が挿入されるように供試体６０を供試体置き台７０に押し当てることで供試体６０の位置決めを行う。供試体６０は、位置決めされて供試体置き台７０上に載置されるものの、供試体６０から供試体コネクタ６１までの構成物の集積誤差がのるために、供試体コネクタ６１のＸＹ平面方向の位置は必ずしも毎回同じなわけではなく、正規の位置からずれることがある。

【0027】

エンドエフェクタ１０は、試験開始時、退避位置に退避している。そして、作業者は供試体６０を供試体置き台７０にセット後、図示しない試験開始指示を行う。これにより、エンドエフェクタ１０は、退避位置から供試体置き台７０の上方の待機位置に移動した後、作業位置に向けて－Ｚ方向に移動し、コンプライアンス機構１を用いて保持した試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１に挿入する挿入動作を行う。挿入前後の試験機コネクタ５０、コンプライアンス機構１および供試体コネクタ６１の位置関係を次の図５および図６に示す。

【0028】

図５は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構を用いた試験機コネクタの供試体コネクタへの挿入前の位置関係を示す図である。図６は、実施の形態１に係るコンプライアンス機構を用いた試験機コネクタの供試体コネクタへの挿入時の位置関係を示す図である。

【0029】

上述したように、供試体コネクタ６１の位置は必ずしも毎回同じなわけではなく、図５に示すように試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１との間に位置誤差が生じることがある。このような位置誤差がある状態で試験機コネクタ５０が－Ｚ方向にゆっくりと下降すると、図６に示すように試験機コネクタ５０の下端部が、供試体コネクタ６１の上端部に形成されたテーパー部６１ａに接触して斜め上方向の反力Ｆを受ける。テーパー部６１ａは、供試体コネクタ６１の上方端に向かって外方に広がる壁部であり、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１に挿入する際のガイドとなるガイド壁である。

【0030】

コンプライアンス機構１の弾性連結機構４０は、この斜め上方向の反力ＦのＸ成分およびＹ成分によりＸＹ平面方向に伸長する。これにより、試験機コネクタ５０はテーパー部６１ａに倣う形で移動し、試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１との位置誤差が解消される。そして、位置誤差が解消された状態で試験機コネクタ５０がさらに作業位置に向けて－Ｚ方向に移動することで、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１に対して試験可能な状態に挿入される。

【0031】

ここで、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１に挿入する際には、試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１との間に摺動抵抗が発生する。この摺動抵抗に打ち勝つ挿入力がエンドエフェクタ１０から試験機コネクタ５０に伝達されることで、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１に挿入される。

【0032】

自動試験が終わった後、ロボット１００がエンドエフェクタ１０を介して保持機構２０を＋Ｚ方向に移動させることで、可動機構３０に保持された試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれる。このとき、保持機構２０は弾性連結機構４０を介して一定の弾性力を持ちつつ、可動機構３０を＋Ｚ方向に引き上げる。

【0033】

試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際にも試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１との間に摺動抵抗が発生し、その摺動抵抗により弾性連結機構４０がＺ方向に伸長する。弾性連結機構４０のＺ方向に伸長する長さは、弾性連結機構４０を構成する弾性部材の塑性変形の範囲内に設定されており、これにより、弾性連結機構４０が破断することなく試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜くことができる。

【0034】

ここで、前述した弾性連結機構４０の選定条件について説明する。弾性連結機構４０の選定条件としては、下記の２条件を満たすばね定数を有するものを選ぶことが必要である。

【0035】

（１）可動機構３０が供試体コネクタ６１に対して倣い動作する際に、弾性連結機構４０が発生させる反力により、供試体コネクタ６１と供試体コネクタ６１の実装基板（図示せず）との接合を破断しないこと。
この点について補足する。弾性連結機構４０のばね定数が大きい程、弾性連結機構４０が発生させる反力、具体的には供試体コネクタ６１が試験機コネクタ５０から受ける力が大きくなる。供試体コネクタ６１が試験機コネクタ５０から受ける力が、供試体コネクタ６１と実装基板との接合部分の接合耐力を上回ると、接合部分が破断する。このため、弾性連結機構４０には、上記（１）の条件を満足するばね定数の弾性部材が選定される。

【0036】

（２）弾性連結機構４０が、試験機コネクタ５０の供試体コネクタ６１からの引き抜き時に発生する摺動抵抗によって破断しないこと。
この点について補足する。弾性連結機構４０のばね定数が小さい程、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際に発生する摺動抵抗による弾性連結機構４０のＺ方向の伸長量が長くなる。弾性連結機構４０の伸長量が弾性連結機構４０を構成する弾性部材の塑性変形の範囲を上回ると、弾性連結機構４０が破断する。このため、弾性連結機構４０には、上記（２）の条件を満足するばね定数の弾性部材が選定される。

【0037】

＜コンプライアンス機構１の効果＞
コンプライアンス機構１は、保持機構２０と可動機構３０とがシート状の弾性連結機構４０で連結された構成を有するので、非常に簡易かつ省スペース化を図れるコンプライアンス機構を実現できる。

【0038】

ここで、仮に省スペース化されていないコンプライアンス機構を用いて、複数のワークを、並列に配置された複数の被挿入部に挿抜する作業を行う場合について考える。この場合、作業の短時間化のためには、ワークを保持した複数のコンプライアンス機構を同時に複数の被挿入部に挿抜すればよい。しかし、複数の被挿入部同士の間隔によっては、コンプライアンス機構同士が物理的な干渉を起こすために同時には挿抜できない。この場合、複数のコンプライアンス機構を一つずつ用いて、ワークを対応の被挿入部に順次挿入していく作業となるため、作業時間が大幅に伸びてしまうという問題があった。

【0039】

これに対し、コンプライアンス機構１は省スペース化されているため、コンプライアンス機構１同士の物理的な干渉を抑制でき、本構成を複数用いた同時の挿抜作業が可能となり、作業時間の短縮に寄与できる。

【0040】

＜実施の形態１の効果＞
以上説明したように、実施の形態１のコンプライアンス機構１は、重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させるロボット１００のエンドエフェクタ１０に用いられるコンプライアンス機構である。コンプライアンス機構１は、エンドエフェクタ１０に保持される保持機構２０と、可動機構３０と、弾性連結機構４０とを有する。可動機構３０は、保持機構２０の下方に配置され、重力方向に貫通してワークを保持するワーク保持孔３０ａを有する。弾性連結機構４０は、保持機構２０および可動機構３０の外面に取り付けられ、可動機構３０を保持機構２０に対して移動可能に連結するシート状の弾性部材である。

【0041】

このように、コンプライアンス機構１が取り付けられるエンドエフェクタ１０の動作を重力方向に下降することでワークを作業位置に移動させる動作に限定している。エンドエフェクタの動作を限定することで、コンプライアンス動作を実現する弾性連結機構４０をシート状の弾性部材にできてコンプライアンス機構１の構造を単純化できる。また、弾性連結機構４０がシート状であるため、コンプライアンス機構１の省スペース化が図れる。

【0042】

また、コンプライアンス機構１は、エンドエフェクタ１０に空圧で取り付けられており、エンドエフェクタ１０から取り外し可能である。よって、ロボット１００がコンプライアンス機構１を不要な作業を行う場合は、エンドエフェクタ１０からコンプライアンス機構１を取り外してツールチェンジすることもできる。よって、ツールチェンジすることで、ロボット１００がネジ締めまたは自動挿入による組立などにも適用できる点においても従来にない効果がある。

【0043】

また、コンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０が、平面視において保持機構２０および可動機構３０を挟むようにして少なくとも一対設けられている。

【0044】

このように、コンプライアンス機構１は弾性連結機構４０を少なくとも一対備えていることで、コンプライアンス動作を実現できる。

【0045】

実施の形態２
実施の形態２に係るコンプライアンス機構１について説明する。実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と同一の機能および作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下、実施の形態２に係るコンプライアンス機構１が実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と異なる点を中心に説明し、実施の形態２に係るコンプライアンス機構１で説明しない構成は実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と同様である。実施の形態２に係るコンプライアンス機構１は、可動機構３０のＸＹ平面方向の可動範囲を制限する第１可動リミッタをさらに備えた構成に関する。

【0046】

図７は、実施の形態２に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。
可動機構３０のワーク保持孔３０ａを平面的に見たときの開口面積は、保持機構２０の貫通孔２０ａを平面的に見たときの開口面積よりも大きく形成されている。ワーク保持孔３０ａは、平面的に見て貫通孔２０ａ全体を内部に包括する大きさに構成されている。そして、実施の形態２に係るコンプライアンス機構１の保持機構２０は、保持機構２０に対する可動機構３０のＸＹ平面方向の可動範囲を制限する第１可動リミッタ４１を有する。第１可動リミッタ４１は、貫通孔２０ａの可動機構３０側の開口の周縁部から可動機構３０側に突出する突出部で構成されており、ワーク保持孔３０ａの内部に位置している。

【0047】

第１可動リミッタ４１は、互いに対向する一対の突出部を２組有する。第１可動リミッタ４１は、Ｘ方向に対向する１組の一対の突出部と、Ｙ方向に対向する１組（図示せず）の一対の突出部とを有する。なお、第１可動リミッタ４１は、貫通孔２０ａの可動機構３０側の開口の周縁部から可動機構３０側に突出する突出部で構成されていればよく、上記の様に２組有する構成に限定されない。第１可動リミッタ４１は、例えば、貫通孔２０ａの可動機構３０側の開口の周縁部全体から可動機構３０側に突出する突出部で構成されてもよい。

【0048】

上記構成による作用について図８を参照して説明する。

【0049】

図８は、実施の形態２に係るコンプライアンス機構の第１可動リミッタの作用説明図である。
可動機構３０がＸ方向に移動した際、第１可動リミッタ４１がワーク保持孔３０ａの内周面に当接することで可動機構３０の可動範囲が制限される。可動機構３０がＹ方向に移動した際も同様に、第１可動リミッタ４１がワーク保持孔３０ａの内周面に当接することで可動機構３０の可動範囲が制限される。

【0050】

仮に可動機構３０の可動範囲が制限されていない場合、可動機構３０が動作経路上の何かに接触するなどして可動機構３０に大きなＸＹ平面方向の力がかかった際、弾性連結機構４０が大きく伸長する。弾性連結機構４０が大きく伸長すると、保持機構２０と可動機構３０とのＸＹ平面方向の位置が大きくずれることになる。また、ロボット１００のエンドエフェクタ１０が待機位置と退避位置との間を移動する際の移動速度が速いと、仮に可動機構３０の可動範囲が制限されていない場合、可動機構３０は、移動時の慣性力によって大きくＸＹ平面方向に振られることになる。この場合、保持機構２０と可動機構３０とのＸＹ平面方向の位置が大きくずれることになる。

【0051】

以上のように弾性連結機構４０が大きく伸長した場合、弾性連結機構４０に大きな剪断力がかかって破断を招く可能性がある。また、保持機構２０と可動機構３０とのＸＹ平面方向の位置が大きくずれた場合、試験機コネクタ５０から延びる配線５１が可動機構３０と保持機構２０との境界部分で大きく屈曲し、配線５１に大きな剪断力がかかる。このような配線５１の大きな屈曲が試験中に繰り返されると、配線５１の断線を招く可能性がある。

【0052】

これに対し、実施の形態２のコンプライアンス機構１は、可動機構３０の可動範囲が制限されることで、弾性連結機構４０が伸長する長さを制限できる。このため、弾性連結機構４０に過大な剪断力がかかって破断することを抑制できる。また、可動機構３０の可動範囲を制限できることで、配線５１が屈曲する角度を小さく抑えることができて屈曲負荷を減らすことができ、また、配線５１に過大な剪断力がかかることを防止できる。その結果、配線５１の断線が防止される。以上より、実施の形態２のコンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０および配線５１の寿命を延ばすことができる。

【0053】

＜実施の形態２の効果＞
以上説明したように、実施の形態２のコンプライアンス機構１は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、コンプライアンス機構１が第１可動リミッタ４１を備えたので、以下の効果を有する。実施の形態２のコンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０に過大な剪断力がかかって破断したり、試験機コネクタ５０の配線５１に過大な剪断力がかかって断線したりすることを防止でき、配線５１および弾性連結機構４０の寿命を延ばすことができる。

【0054】

実施の形態３
実施の形態３に係るコンプライアンス機構１について説明する。実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と同一の機能および作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下、実施の形態３に係るコンプライアンス機構１が実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と異なる点を中心に説明し、実施の形態３に係るコンプライアンス機構１で説明しない構成は実施の形態１に係るコンプライアンス機構１と同様である。実施の形態３に係るコンプライアンス機構１は、Ｚ方向およびＹ方向の可動範囲を制限する第２可動リミッタをさらに備えた構成に関するものである。

【0055】

図９は、実施の形態３に係るコンプライアンス機構の分解斜視図である。図１０は、実施の形態３に係るコンプライアンス機構の概略斜視図である。図１１は、実施の形態３に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。

【0056】

実施の形態３に係るコンプライアンス機構１は、可動機構３０のＹ方向およびＺ方向の可動範囲を制限する第２可動リミッタ８０を備えており、Ｘ方向のみコンプライアンス動作する。コンプライアンス機構１は、Ｙ方向に対向する一対の第２可動リミッタ８０をＸ方向に２組有する。なお、第２可動リミッタ８０の個数はこれに限られたものではなく、少なくともＹ方向に対向して一対あればよい。

【0057】

第２可動リミッタ８０は、Ｘ方向に見てＬ字型であって、例えば金属または樹脂などで構成されている。第２可動リミッタ８０は、Ｙ方向に延びる第１部８０ａと、第１部８０ａの端部からＺ方向に延びる第２部８０ｂとを有する。第２部８０ｂには、Ｙ方向に貫通する貫通穴８０ｂａが形成されている。

【0058】

コンプライアンス機構１において一対の弾性連結機構４０は、保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物の側面の４面のうち、Ｘ方向に対向する２面１ａに設けられており、Ｙ方向に対向する２面１ｂには設けられていない。一対の弾性連結機構４０は、保持機構２０と可動機構３０との境界部分を跨ぐようにして設けられている。Ｙ方向に対向する２面１ｂには、Ｘ方向に直交する平面で切断した断面形状がＬ字型の挿入溝８１が形成されている。挿入溝８１は、保持機構２０と可動機構３０との境界部分を跨ぐようにして設けられている。

【0059】

挿入溝８１は、保持機構２０側に形成された第１溝８１ａと、可動機構３０側に形成された第２溝８１ｂとを有する。第１溝８１ａは、第２可動リミッタ８０のＺ方向の一端部が挿入される部分である。第２可動リミッタ８０のＺ方向の一端部とは、具体的には第１部８０ａと第２部８０ｂの一部とである。第１溝８１ａは、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａが挿入される、深さの深い深溝８１ａａと、第２可動リミッタ８０の第２部８０ｂの一部が挿入される、深溝８１ａａよりも深さの浅い浅溝８１ａｂとを有する。第１溝８１ａは、第２可動リミッタ８０のＸ方向の幅よりも長くなるようにＸ方向に延びて形成されている。ここでは、第２可動リミッタ８０が同一面に２つ設けられることから、第１溝８１ａは２つの第２可動リミッタ８０に共通に１つ形成されている。

【0060】

第２溝８１ｂは、第２可動リミッタ８０の第２部８０ｂの残りの部分が挿入される部分である。第２溝８１ｂは、第２可動リミッタ８０のＺ方向の他端部と同一形状に形成されている。第２溝８１ｂは、同一面における第２可動リミッタ８０の数と同数設けられる。よって、第２溝８１ｂは、同一面に２つ設けられ、コンプライアンス機構１において計４つ設けられている。

【0061】

図１１に示すように、第２可動リミッタ８０は、上記構成の挿入溝８１に挿入されている。第２可動リミッタ８０は、第２可動リミッタ８０の第２部８０ｂに形成された貫通穴８０ｂａにネジ８２が挿入されて可動機構３０に設けられたネジ穴に螺合されることで、可動機構３０に固定されている。第２可動リミッタ８０が可動機構３０に固定された状態において、第２可動リミッタ８０の下部側はネジ８２で可動機構３０に固定されているが、第２可動リミッタ８０の上部側は自由端となっている。このため、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａは第１溝８１ａ内をＸ方向に移動可能である。つまり、第２可動リミッタ８０は、Ｚ方向の一方の端部である第１部８０ａがＸ方向に移動可能な状態で挿入溝８１に挿入されて固定されている。このため、可動機構３０と保持機構２０とはＸ方向に相対的に移動可能となっている。これにより、コンプライアンス機構１はＸ方向のコンプライアンス動作が可能である。

【0062】

また、第２可動リミッタ８０は、保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物を間に挟んでＹ方向に対向して１対２組設けられている。このため、コンプライアンス機構１では、保持機構２０と可動機構３０とをＹ方向に相対的に移動することが制限されている。また、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａが第１溝８１ａに挿入されている。このため、保持機構２０を－Ｚ方向に移動させると、保持機構２０と共に可動機構３０も－Ｚ方向に移動する。つまり、保持機構２０と可動機構３０とは一体となって－Ｚ方向に移動する。

【0063】

上記構成により、コンプライアンス機構１は、可動機構３０にＸ方向の力が加わった際には弾性連結機構４０が伸長し、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａが第１溝８１ａ内をＸ方向に移動する。一方、コンプライアンス機構１は、可動機構３０にＹ方向に力が加わった際には、第２可動リミッタ８０によりＹ方向のコンプライアンス動作を行わない。また、コンプライアンス機構１は、保持機構２０が－Ｚ方向に移動すると、保持機構２０と共に可動機構３０も保持機構２０と一体となって－Ｚ方向に移動する。

【0064】

上記構成による作用について説明する。
試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際には、エンドエフェクタ１０からコンプライアンス機構１の保持機構２０に作用する引っ張り力が、弾性連結機構４０を介して可動機構３０に伝達される。この際の弾性連結機構４０の伸張量が、弾性連結機構４０を構成する弾性部材の塑性変形の範囲を上回ると、弾性連結機構４０が破断してしまう可能性がある。

【0065】

これに対し、実施の形態３では、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際、第２可動リミッタ８０により保持機構２０と可動機構３０とが一体的に動作し、弾性連結機構４０には引っ張り力が作用しない。このため、コンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０の破断を防ぐことができる。また、コンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０の弾性力の強さではなく、第２可動リミッタ８０の機械的強度により試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜くことができる。このため、コンプライアンス機構１は、挿抜時の摺動抵抗が大きいコネクタにも適用できる。

【0066】

また、実施の形態１および実施の形態２のように引き抜き時に弾性連結機構４０がＺ方向に伸長する構成では、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から抜けた瞬間に可動機構３０が保持機構２０に衝突することで保持機構２０に＋Ｚ方向の衝撃荷重がかかる。これに対し、上記構成では、引き抜き時に弾性連結機構４０がＺ方向に伸長しないため、可動機構３０が保持機構２０に衝突することがない。よって、衝撃荷重を考慮して引き抜き速度を抑えるといった対応が不要なため、コンプライアンス機構１は、引き抜き速度を向上できて試験のサイクルタイムの短縮に寄与できる。

【0067】

＜実施の形態３の効果＞
以上説明したように、実施の形態３のコンプライアンス機構１は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、保持機構２０と可動機構３０とがＺ方向およびＹ方向に相対的に移動することを制限する第２可動リミッタ８０を備えたので、以下の効果が得られる。すなわち、コンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０の破断を抑制でき、また、引き抜き速度を向上できて試験のサイクルタイムの短縮に寄与できる。

【0068】

なお、ここでは、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａが保持機構２０側に挿入され、第２部８０ｂが可動機構３０側に挿入される例を示したが、第２可動リミッタ８０を挿入溝８１と共に上下逆さまにしてもよい。つまり、第２可動リミッタ８０の第１部８０ａが可動機構３０側に挿入され、第２部８０ｂが保持機構２０側に挿入される構成としてもよい。

【0069】

実施の形態４
実施の形態４に係るコンプライアンス機構１について説明する。実施の形態１に係るコンプライアンス機構と同一の機能および作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。以下、実施の形態４に係るコンプライアンス機構が実施の形態１に係るコンプライアンス機構と異なる点を中心に説明し、実施の形態４に係るコンプライアンス機構で説明しない構成は実施の形態１に係るコンプライアンス機構と同様である。実施の形態４に係るコンプライアンス機構は、Ｙ方向およびＺ方向の可動範囲を規制する非弾性連結機構を備えた構成に関するものである。

【0070】

図１２は、実施の形態４に係るコンプライアンス機構をＸ方向から見た側面図である。図１３は、実施の形態４に係るコンプライアンス機構の概略断面図である。保持機構２０と可動機構３０とは、弾性連結機構４０に加えて非弾性連結機構４２によって連結されている。非弾性連結機構４２は、Ｚ方向の弾性を有していないシート状の部材であり、例えば、革シート、金属製フィルムシートまたは樹脂製フィルムシートなどで構成されている。非弾性連結機構４２は、例えば３ｍｍ程度の一定のたるみを持った状態で保持機構２０と可動機構３０とを連結している。

【0071】

弾性連結機構４０は、実施の形態１と同様にＸ方向に対向して一対設けられていると共に、Ｙ方向に対向して一対設けられている。非弾性連結機構４２は、保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物の外面であってＸ方向に対向する２面のそれぞれにおいて、弾性連結機構４０をＹ方向両側から挟むように一対配置されている。また、非弾性連結機構４２は、保持機構２０および可動機構３０を上下に重ねた状態の一体物の外面であってＹ方向に対向する２面のそれぞれにおいて、弾性連結機構４０をＸ方向両側から挟むように一対配置されている。なお、非弾性連結機構４２の配置はこの配置に限定されず、少なくともＸ方向またはＹ方向に対向して一対設けられていればよい。非弾性連結機構４２と保持機構２０および可動機構３０との固定方法は、例えばエポキシ樹脂による接着が挙げられるがこれに限らず、ネジ止め等による他の固定方法でもよい。

【0072】

上記構成による作用について次の図１４および図１５を参照して説明する。

【0073】

図１４は、実施の形態４に係るコンプライアンス機構のＸ方向のコンプライアンス動作時の状態をＹ方向から見た概略断面図である。図１５は、実施の形態４に係るコンプライアンス機構の弾性連結機構のＺ方向の伸長時の状態をＸ方向から見た側面図である。
図１４に示すように、コンプライアンス機構１は、可動機構３０にＸ方向の力が加わった際には、弾性連結機構４０が伸長すると共に非弾性連結機構４２が余長分まで伸長することでＸ方向のコンプライアンス動作を行う。コンプライアンス機構１は、可動機構３０にＹ方向の力が加わった際も同様にして、Ｙ方向のコンプライアンス動作を行う。

【0074】

試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際には、図１５に示すように、コンプライアンス機構１の保持機構２０が＋Ｚ方向に引き上げられる。これにより、保持機構２０と可動機構３０とが離間して弾性連結機構４０がＺ方向に伸長するが、弾性連結機構４０の伸長量が非弾性連結機構４２の余長分に達すると、弾性連結機構４０はそれ以上、伸長しない。つまり、非弾性連結機構４２によって弾性連結機構４０のＺ方向の伸長量が制限される。

【0075】

このため、弾性連結機構４０のＺ方向の伸長量が非弾性連結機構４２の余長分に達して以降、引き抜き力は、弾性連結機構４０を介さず非弾性連結機構４２を介して可動機構３０に保持された試験機コネクタ５０に伝達される。よって、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際には、弾性連結機構４０の弾性力の強さではなく、非弾性連結機構４２の機械的強度で引き抜くことができる。これにより、コンプライアンス機構１は、引き抜き時の負荷から弾性連結機構４０を保護でき、実施の形態３と同様に弾性連結機構４０の破断を防ぐと同時に挿抜時の摺動抵抗が大きなコネクタにも適用できる。

【0076】

また、上記実施の形態３のコンプライアンス機構１は、Ｙ方向にはコンプライアンス動作ができなかった。しかし、本実施の形態４のコンプライアンス機構１は、Ｘ方向およびＹ方向の両方向にコンプライアンス動作ができるという顕著な効果を持つ。

【0077】

また、コンプライアンス機構１は、弾性連結機構４０が非弾性連結機構４２の余長分を超えてＺ方向に伸長しないため、引き抜き直後に可動機構３０が保持機構２０に強く衝突することがない。このため、コンプライアンス機構１は、引き抜き速度を向上できて試験のサイクルタイムの短縮に寄与できる。

【0078】

＜実施の形態４の効果＞
以上説明したように、実施の形態４のコンプライアンス機構１は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に以下の効果が得られる。コンプライアンス機構１は、ＸＹ平面方向の可動域については実施の形態１と同様のまま、非弾性連結機構４２によってＺ方向の伸長量つまりＺ方向の可動範囲のみを機械的に制限できる。また、コンプライアンス機構１は、ＸＹ平面方向の可動範囲を制限せずに引き抜き時の負荷から弾性連結機構４０を保護できる。

【0079】

実施の形態５
実施の形態５は、コンプライアンス機構の弾性力低下診断装置に関する。

【0080】

図１６は、実施の形態５に係るコンプライアンス機構の弾性力低下診断装置を用いた診断システムの概略図である。実施の形態５の弾性力低下診断システムは、ロボット１００と、エンドエフェクタ１０と、コンプライアンス機構１と、弾性力低下診断装置２００とを備えている。弾性力低下診断システムにおける診断対象のコンプライアンス機構１は、可動リミッタを備えていない実施の形態１～実施の形態２のコンプライアンス機構１である。よって、図１６のコンプライアンス機構１は、実施の形態１または実施の形態２のコンプライアンス機構１である。

【0081】

弾性力低下診断装置２００は、力覚センサ２０１と、力覚センサ２０１の計測結果に基づいて弾性連結機構４０の弾性力の低下を診断する診断部２０２と、警告を外部に報知する報知部２０３とを備えている。力覚センサ２０１は、ロボット１００のロボットアームの先端部とエンドエフェクタ１０との間に設置されている。力覚センサ２０１は、ロボット１００が試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く際の荷重を計測する。計測結果は、信号ケーブル２０４によって診断部２０２に出力され、診断部２０２にて常時モニタリングされる。また、診断部２０２は、ロボット１００のエンドエフェクタ１０の位置座標を取得することができる。

【0082】

診断部２０２は、力覚センサ２０１の計測結果に基づいて、コンプライアンス機構１の弾性連結機構４０の弾性力の低下診断を行う。弾性力低下診断の結果は、例えばコンプライアンス機構１の交換時期の予測などに用いられる。報知部２０３は、ディスプレイなどの表示装置、ブザーまたはスピーカーなどである。

【0083】

診断部２０２は、マイクロプロセッサユニットにより構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭには制御プログラム等が記憶されている。診断部２０２は、マイクロプロセッサユニットに限定するものではない。例えば、診断部２０２は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、診断部２０２は、プログラムモジュールであって、図示しないＣＰＵ等からの指令により、実行されるものでもよい。

【0084】

ここで、診断部２０２における弾性連結機構４０の弾性力低下の予測原理について説明する。弾性連結機構４０の弾性力が低下すると、同じ弾性力を発揮するために必要な弾性連結機構４０の伸長量が増える。このため、弾性連結機構４０の弾性力が低下すると、引き抜き時の弾性連結機構４０の伸長量が増加していく。つまり、新品の弾性連結機構４０であれば伸長量が例えば２ｍｍのときに試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から抜ける。しかし、弾性連結機構４０の弾性力が低下すると、弾性連結機構４０の伸長量が例えば１０ｍｍまで伸びた状態で試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から抜けるといった具合である。よって、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から抜けるタイミングにおける弾性連結機構４０の伸長量によって弾性連結機構４０の弾性力の低下を予測できる。

【0085】

以下、図１７～図２０を用いて、力覚センサ２０１の計測結果に基づいて試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から抜けるタイミングを検知する方法について説明する。

【0086】

図１７は、実施の形態５に係るコンプライアンス機構にて保持した試験機コネクタの供試体コネクタからの引抜き時の力覚センサの計測結果を示すグラフである。図１７の横軸は時間、縦軸は力覚センサの計測値である。図１７は、供試体コネクタ６１から試験機コネクタ５０を引き抜くためにエンドエフェクタ１０が一定の速度で＋Ｚ方向へ移動するときの力覚センサの計測値を示している。図１８は、図１７の（１）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。図１９は、図１７の（３）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。図２０は、図１７の（４）の期間におけるコンプライアンス機構の状態を示す図である。

【0087】

図１７のグラフには、（１）弾性連結機構４０の伸長、（２）試験機コネクタ５０の供試体コネクタ６１からの引き抜き完了、（３）可動機構３０の保持機構２０への衝突、（４）衝突後の減衰、の各状態における力覚センサ２０１の計測結果が示されている。

【0088】

（１）弾性連結機構４０の伸長
保持機構２０から弾性連結機構４０にかかる＋Ｚ方向の引っ張り力が試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１との挿抜時の摺動抵抗力に達しない間は、図１８に示すように引き抜くことができず、弾性連結機構４０が伸長する。この伸長期間では力覚センサ２０１の計測値が上昇していく。

【0089】

（２）試験機コネクタ５０の供試体コネクタ６１からの引き抜き完了
保持機構２０から弾性連結機構４０にかかる＋Ｚ方向の引っ張り力が試験機コネクタ５０と供試体コネクタ６１の挿抜時の摺動抵抗に到達すると、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれる。試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれることで、力覚センサ２０１の計測値は０となる。

【0090】

（３）可動機構３０の保持機構２０への衝突
（２）の期間で試験機コネクタ５０の供試体コネクタ６１からの引き抜きが完了すると、図１９に示すように可動機構３０が弾性連結機構４０の弾性力により＋Ｚ方向に移動して保持機構２０に衝突する。この衝突により力覚センサ２０１の計測値は急上昇する。

【0091】

（４）衝突後の減衰
（３）の期間で可動機構３０が保持機構２０に衝突後、図２０の矢印に示すように可動機構３０が－Ｚ方向に移動する動作と、＋Ｚ方向に移動する動作とを繰り返し、可動機構３０および弾性連結機構４０の揺れが減衰する。これにより、力覚センサ２０１の計測値は減衰する。

【0092】

試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれる際、コンプライアンス機構１は、上記のような力学特性を持つ。診断部２０２は、試験機コネクタ５０の引き抜き完了直後の力覚センサ２０１の計測値が０となることを用いて、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれたタイミングを検知する。具体的な検知処理については、次の図２１のフローチャートにて説明する。

【0093】

以下、弾性力低下診断装置２００における診断処理について、図２１および図２２を用いて説明する。

【0094】

図２１は、実施の形態５に係る弾性力低下診断装置における計測フローチャートである。図２２は、実施の形態５に係る弾性力低下診断装置における計測結果をプロットしたグラフである。計測結果とは、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれたタイミングにおけるエンドエフェクタ１０のＺ座標値である。図２２において横軸は試験回数、縦軸はエンドエフェクタ１０のＺ座標値である。

【0095】

ロボット１００は、供試体コネクタ６１の試験終了後、試験機コネクタ５０を供試体コネクタ６１から引き抜く動作を開始する（ステップＳ１）。具体的には、ロボット１００は、試験機コネクタ５０を作業位置から待機位置へ移動させる動作を開始する。診断部２０２は、引き抜き動作中の力覚センサ２０１の計測値を例えば０．１秒ごとに計測し、計測時から一定時間前までの複数の計測値の平均値を算出する（ステップＳ２）。平均値の算出は、例えば０．１秒ごとに行われる。診断部２０２は、ステップＳ２で算出した今回の平均値と前回の平均値とに基づいて、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれたか否かの検知を行う（ステップＳ３）。

【0096】

試験機コネクタ５０の引き抜き完了直後の力覚センサ２０１の計測値は上述したように０となる。このため、引き抜き完了直後の平均値は、前回の平均値に比べて大きく減少する。よって、診断部２０２は、今回の平均値が前回の平均値に対して予め設定された設定値以上、減少している場合、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれたと検知する。

【0097】

診断部２０２は、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれたと検知した場合（ステップＳ４）、エンドエフェクタ１０のＺ座標値を取得する（ステップＳ５）。ステップＳ５で取得したエンドエフェクタ１０のＺ座標値は、弾性連結機構４０の伸長量の指標として用いられる。エンドエフェクタ１０の座標値が大きい程、弾性連結機構４０の伸長量が長いことを意味する。

【0098】

診断部２０２は、試験機コネクタ５０が供試体コネクタ６１から引き抜かれる動作が行われる度に、図示しない表示器のモニタ画面に、図２２に示すようにエンドエフェクタ１０のＺ座標値をプロットしていく。診断部２０２は、新品の弾性連結機構４０を備えたコンプライアンス機構１を用いて試験を開始してから、あらかじめ定められたＮ回分のＺ座標値に基づき、管理範囲の上限値と下限値とを算出する。管理範囲は、Ｎ回分のＺ座標値の平均値に対して予め設定された設定値を用いて決定される範囲である。設定値には、例えば、±２×標準偏差が用いられる。よって、管理範囲の上限値は、平均値＋２×標準偏差であり、管理範囲の下限値は、平均値－２×標準偏差である。Ｎの値は、正規分布の管理値を算出するために必要な回数を設定するが、例えば２０回などとすればよい。

【0099】

試験回数の増加に伴い、弾性連結機構４０の弾性力が低下していくと、弾性連結機構４０の伸長量が長くなる、つまりＺ座標値が大きくなる。よって、診断部２０２は、Ｚ座標値が管理範囲の上限値を超えたタイミングを、コンプライアンス機構１の交換タイミングと判断する。この判断は診断部２０２が自動で行っても良いし、モニタ画面を確認した作業者が行ってもよい。診断部２０２が自動で行う場合には、診断部２０２は、エンドエフェクタ１０のＺ座標値が管理範囲の上限値を超えたことを検知すればよい。管理範囲の上限値は、予め診断部２０２に設定されている。管理範囲の上限値は、予め設定された設定値である。そして、診断部２０２は、エンドエフェクタ１０のＺ座標値が管理範囲の上限値を超えたことを検知すると、報知部２０３から弾性連結機構４０の交換を促すメッセージまたはブザー音などの警告を外部に報知する。

【0100】

＜実施の形態５の効果＞
以上説明したように、実施の形態５の弾性力低下診断装置は、診断部２０２の診断結果に基づき、弾性連結機構４０が破断する前に交換時期を予測することができる。このため、弾性力低下診断装置２００は、弾性連結機構４０が破断することを未然に防ぐことを可能とし、設備のダウンタイムの短縮に寄与できるという顕著な効果を持つ。

【0101】

なお、上記実施の形態１～実施の形態５では、自動機であるロボット１００が、ワークである試験機コネクタ５０を、被差し込み部である供試体コネクタ６１に対して挿抜動作を行う例を説明した。ワークおよび被差し込み部は、試験機コネクタ５０および供試体コネクタ６１に限られたものではなく、適宜自由に選択可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ コンプライアンス機構、１ａ ２面、１ｂ ２面、１０ エンドエフェクタ、２０ 保持機構、２０ａ 貫通孔、３０ 可動機構、３０ａ ワーク保持孔、４０ 弾性連結機構、４１ 第１可動リミッタ、４２ 非弾性連結機構、５０ 試験機コネクタ、５１ 配線、６０ 供試体、６１ 供試体コネクタ、６１ａ テーパー部、７０ 供試体置き台、７１ 位置決めピン、８０ 第２可動リミッタ、８０ａ 第１部、８０ｂ 第２部、８０ｂａ 貫通穴、８１ 挿入溝、８１ａ 第１溝、８１ａａ 深溝、８１ａｂ 浅溝、８１ｂ 第２溝、８２ ネジ、１００ ロボット、２００ 弾性力低下診断装置、２０１ 力覚センサ、２０２ 診断部、２０３ 報知部、２０４ 信号ケーブル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】