ロボットおよび２台以上のロボットの組み立て方法
【課題】個体差を小さくすることが可能なロボットを提供する。
【解決手段】このロボット１００は、アーム支持部２と、アーム支持部２に関節部を介して連結される下腕部３と、関節部に配置され、下腕部３をアーム支持部２に対して回動可能に連結し、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転する減速機７ｂと、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置決め部２１ｂ、７１ｄ、７２ｅおよび３ｂとを備える。
【解決手段】このロボット１００は、アーム支持部２と、アーム支持部２に関節部を介して連結される下腕部３と、関節部に配置され、下腕部３をアーム支持部２に対して回動可能に連結し、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転する減速機７ｂと、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置決め部２１ｂ、７１ｄ、７２ｅおよび３ｂとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットおよび２台以上のロボットの組み立て方法に関し、特に、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えたロボットおよび２台以上のロボットの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えたロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、関節部に、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた６軸の垂直多関節ロボットが開示されている。この特許文献１では、６つ（６軸）の関節部にサイクロ減速機（登録商標）やＲＶ減速機（登録商標）などの偏心揺動型遊星歯車機構を有する減速機がそれぞれ組み込まれている。このような減速機は、偏心回転する外歯遊星歯車と、歯数が僅かに異なる環状の内歯歯車とを有している。外歯遊星歯車は、偏心回転に伴って噛み合い位置を周方向に移動させながら内歯歯車との歯数差分ずつ自転するように構成されている。この外歯遊星歯車の自転成分のみが出力軸に伝達されることにより、減速機はモータの回転を減速して出力側に伝達するように構成されている。
【０００４】
上記特許文献１のような多関節型ロボットは、アームの先端にたとえばハンドや溶接トーチなどのエンドエフェクタが取り付けられ、自動車生産ラインにおける溶接作業や部品の搬送のために使用されている。ロボットの具体的な作業動作は予め教示（ティーチング）作業によってプログラミングされ、ロボットは、教示された動作を再現することにより自動生産動作を実施する。このような多関節型ロボットでは、安定した生産を行うために高い位置決め精度（動作精度）が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６２３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようなギア（外歯遊星歯車）が噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を関節部に備えたロボットでは、たとえば関節部の故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合に、交換前と同一のロボット（または同一の減速機を交換したロボット）であっても、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生してしまうという不都合がある。すなわち、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を関節部に備えた従来のロボットでは、ロボット間の個体差を小さくすることが困難であるという課題（問題点）がある。
【０００７】
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、この発明の１つの目的は、個体差を小さくすることが可能なロボットおよびロボット間の個体差を小さくすることが可能な２台以上のロボットの組み立て方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために本願発明者が上述した交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生する原因について鋭意検討した結果、減速機のロボットアーム（ロボット構成部材）に対する回転角度位置（回転方向の取付位置）によって減速機の剛性が変動することに起因して、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きなずれが発生してしまうことを見出した。すなわち、本願発明者は、減速機のギア（外歯遊星歯車）が噛み合い位置を移動させながら減速させる構造を有する場合には、ギアの回転角度位置（すなわち、ギアの噛み合い位置）に応じて減速機の剛性（ねじり剛性）が周期的に変動することに起因して、故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合に、交換前と同一のロボット（減速機）に同一の姿勢をとらせた場合であっても減速機内部のギアの回転角度位置が異なる際には、交換前に対して減速機の剛性が変動し、その結果、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生することを見出した。つまり、交換前のロボットに教示した軌跡は、交換前の減速機の回転角度位置に対する剛性の関係（剛性の周期的な変動のパターン）を反映したものとなっているため、交換後の減速機のギアの回転角度位置が交換前の減速機と異なって取り付けられた場合には、剛性変動のパターンが交換前後でずれることになる。この結果、交換前後で同一のロボットに同一の動作を実行させた場合にも、動作ずれが発生してしまう。このように、本願発明者は、ロボット構成部材（ロボットアームなど）に対する減速機内部のギアの回転角度位置の相違が、ロボットの個体差を大きくする要因となっていることを見出した。
【０００９】
この知見に基づき、本願発明者は以下の発明をするに至った。すなわち、この発明の第１の局面によるロボットは、第１構成部材と、第１構成部材に関節部を介して連結される第２構成部材と、関節部に配置され、第２構成部材を第１構成部材に対して回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機と、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部とを備える。
【００１０】
この発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部を設けることによって、第１構成部材に対する第２構成部材の回転位置と、その回転位置における減速機の回転角度位置とを、位置基準部に基づいて対応づけた状態で減速機を組み付けることができる。このように位置基準部に基づいて減速機の回転角度位置を位置合わせした状態で減速機が組み付けられたロボット同士では、交換前と同一のロボット（減速機）に同一の姿勢をとらせた場合に減速機内部のギアの回転角度位置を一致させることができる。これにより、ギアの回転角度位置（噛み合い位置）に応じて減速機の剛性が周期的に変動する減速機を組み付けたロボット間において、交換前後で減速機の剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット間の個体差を小さくすることができる。
【００１１】
この発明の第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法は、関節部に配置され、第１構成部材に対して第２構成部材を回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた２台以上のロボットの組み立て方法であって、減速機を組み込む際、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上のロボット間において略同一であるとき、第１構成部材および第２構成部材の間の減速機の回転角度位置が、２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てる。
【００１２】
この発明の第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法では、上記のように、減速機を組み込む際、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上のロボット間において略同一であるとき、第１構成部材および第２構成部材の間の減速機の回転角度位置が、２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てることによって、２台以上のロボット間で、第１構成部材に対する第２構成部材の回転位置と、その回転位置における減速機の回転角度位置とを対応づけた状態で減速機を組み付けることができる。このため、交換前と同一のロボットに同一の姿勢をとらせた場合に減速機内部のギアの回転角度位置を一致させることができる。このように、第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法によれば、ギアの回転角度位置（噛み合い位置）に応じて減速機の剛性が周期的に変動する減速機を組み付けた２台以上のロボット間において、交換前後で減速機の剛性変動のパターンを一致させることができるので、２台以上のロボット間の個体差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットの全体構成を説明するための側面図である。
【図２】図１に示した一実施形態によるロボットの正面図である。
【図３】図１に示したロボットの減速機を説明するための、図４の９１０−９１０線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるロボットの関節部における減速機を出力側部材側から見た正面図である。
【図５】図３の９００−９００線に沿った減速機の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるロボットのアーム支持部の下腕部取付部における支持部側取付面を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態によるロボットの下腕部における下腕取付面を示した図である。
【図８】従来のロボット同士を交換した場合の交換前後における減速機のクランク軸の回転角度位置と減速機の剛性との関係を模式的に示したグラフ（比較例）である。
【図９】本発明の一実施形態によるロボット同士を交換した場合の交換前後における減速機のクランク軸の回転角度位置と減速機の剛性との関係を模式的に示したグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態によるロボットの第１変形例による減速機を説明するための、図１１の９３０−９３０線に沿った断面図である。
【図１１】図１０の９２０−９２０線に沿った減速機の断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるロボットの第２変形例による減速機を説明するための、図１３の９５０−９５０線に沿った断面図である。
【図１３】図１２の９４０−９４０線に沿った減速機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態によるロボット１００の構造について説明する。なお、本実施形態では、垂直多関節型の産業用ロボットに本発明を適用した例について説明する。
【００１６】
図１および図２に示すように、ロボット１００は、６つの関節部を有する６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の垂直多関節型ロボットである。ロボット１００は、旋回ベース１と、アーム支持部２と、下腕部３と、上腕部４と、手首部５と、手先部６とを備えている。
【００１７】
旋回ベース１は、下面が設置面（床面や走行台車の設置面など）に固定され、上面側でアーム支持部２を水平面内で回転可能に支持している。旋回ベース１とアーム支持部２とは、減速機７ａを介して連結され、図示しないモータによってアーム支持部２を旋回ベース１に対して水平面内で相対的に回転（旋回）させるように構成されている。これにより、旋回ベース１とアーム支持部２との間でＳ軸（旋回軸）の関節部が構成されている。
【００１８】
アーム支持部２は、旋回ベース１上に設置され、下腕部３および上腕部４を含むロボット１００のアーム全体を支持するように構成されている。アーム支持部２は、上方に延びるように設けられた下腕取付部２１で減速機７ｂを介して下腕部３を回転可能に支持している。また、下腕取付部２１と下腕部３とは、水平方向に対向するようにして水平な回転軸（Ｌ軸）周りに相対回転可能に連結されている。そして、下腕部３は、減速機７ｂに接続されたＬ軸モータ２２によって、下腕取付部２１（アーム支持部２）に対して垂直面内で前傾または後傾するように旋回駆動されるように構成されている。これにより、アーム支持部２と下腕部３との間でＬ軸（下腕軸）の関節部が構成されている。
【００１９】
下腕部３は、下端部でアーム支持部２によって前後方向に旋回可能に支持されている一方、上端部で上腕部４を旋回可能に支持するように構成されている。下腕部３は、上端部で上腕部４と水平方向に対向するようにして、減速機７ｃを介して連結されている。そして、上腕部４は、減速機７ｃに接続された図示しないモータによって、下腕部３に対して垂直面内で上下方向に旋回駆動されるように構成されている。これにより、下腕部３と上腕部４との間でＵ軸（上腕軸）の関節部が構成されている。
【００２０】
上腕部４は、一端（根本部）側の第１上腕部４１で下腕部３によって上下方向に旋回可能に支持されている一方、他端（先端部）側の第２上腕部４２で手首部５を支持するように構成されている。第１上腕部４１は、減速機７ｄ（図１参照）を介して第２上腕部４２に連結されており、第２上腕部４２を連結軸（Ｒ軸）周りに回転可能に支持するように構成されている。そして、第２上腕部４２は、減速機７ｄに接続された図示しないモータによって回転駆動されるように構成されている。これにより、第１上腕部４１と第２上腕部４２との間で、第２上腕部４２から先端側の手首部５および手先部６を回転させるＲ軸（手首回転軸）の関節部が構成されている。
【００２１】
手首部５は、上腕部４（第２上腕部４２）の先端に回動可能に支持されている。手首部５は、減速機７ｅと、減速機７ｅに接続された図示しないモータとを内蔵している。そして、手首部５は、減速機７ｅに接続された図示しないモータによって、上腕部４（第２上腕部４２）に対して連結軸（Ｂ軸）周りに回動可能なように構成されている。これにより、第２上腕部４２と手首部５との間で、手首部５を回動させるＢ軸（手首曲げ軸）の関節部が構成されている。
【００２２】
手先部６は、手首部５の先端に設けられ、手首部５と手先部６との連結方向に延びる回転軸（Ｔ軸）周りに回転可能なように手首部５に支持されている。手先部６は、減速機７ｆを介して手首部５と連結されている。そして、手先部６は、減速機７ｆに接続された図示しないモータによって、手首部５に対して回転軸（Ｔ軸）周りに回転されるように構成されている。これにより、手首部５と手先部６との間で、手先部６を回転させるＴ軸（手先回転軸）の関節部が構成されている。また、手先部６の先端部は、平坦な円盤形状に形成され、この先端部にたとえば溶接トーチやハンドなどのエンドエフェクタを装着可能となっている。
【００２３】
ここで、６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の各関節部にそれぞれ配置された減速機７ａ〜７ｆには、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機が組み込まれている。そして、本実施形態では、各関節部において支持側部材に対する回動側部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、その関節部の減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように、減速機７ａ〜７ｆがそれぞれ組み付けられている。
【００２４】
ここで、支持側部材とは、各軸の関節部について、それぞれ旋回ベース１（Ｓ軸）、アーム支持部２（Ｌ軸）、下腕部３（Ｕ軸）、第１上腕部４１（Ｒ軸）、第２上腕部４２（Ｂ軸）、手首部５（Ｔ軸）を指す。これらの各部は、それぞれ、本発明の「第１構成部材」の一例である。また、回動側部材とは、各軸の関節部について、それぞれアーム支持部２（Ｓ軸）、下腕部３（Ｌ軸）、第１上腕部４１（Ｕ軸）、第２上腕部４２（Ｒ軸）、手首部５（Ｂ軸）、手先部６（Ｔ軸）を指す。これらの各部は、それぞれ、本発明の「第２構成部材」の一例である。したがって、下腕部３は、Ｌ軸の関節部に関して回動側部材（第２構成部材）であるが、Ｕ軸の関節部に関して支持側部材（第１構成部材）である。
【００２５】
次に、本実施形態のロボット１００のＬ軸の関節部における、アーム支持部２、減速機７ｂおよび下腕部３の構造について詳細に説明する。なお、Ｌ軸以外の各軸（Ｓ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の関節部の構造も同様であるので、説明は省略する。
【００２６】
まず、減速機７ｂの構造について説明する。図３に示すように、本実施形態では、減速機７ｂは、平歯車減速機構を有する第１段減速部７０ａと、内部に偏心ギア（遊星歯車）７７ａおよび７７ｂが設けられた差動式減速機構を有する第２段減速部７０ｂとの２段減速式の減速機構を有している。なお、偏心ギア７７ａおよび７７ｂは、本発明の「外歯遊星歯車」の一例である。
【００２７】
減速機７ｂは、第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂを収容する筒状のケース７１と、減速機７ｂにより減速された回転を出力する出力側部材７２と、Ｌ軸モータ２２の出力軸と連結された入力ギア７３とを含んでいる。ケース７１は、アーム支持部２に固定的に取り付けられており、出力側部材７２が、下腕部３に固定的に取り付けられている。これにより、入力ギア７３から伝達されたＬ軸モータ２２の出力軸の回転が減速機７ｂで減速され、出力側部材７２を介して下腕部３に伝達されるように構成されている。この結果、アーム支持部２およびアーム支持部２に固定されたケース７１に対して、下腕部３および出力側部材７２が相対的に回転する。なお、ケース７１は、本発明の「固定側部材」の一例である。
【００２８】
図４に示すように、第１段減速部７０ａは、上述の入力ギア７３と、入力ギア７３にそれぞれ噛み合う３つのスパーギア（平歯車）７４とから構成されている。入力ギア７３は、減速機７ｂ（ケース７１）の中心軸（Ｌ軸）上に配置され、一端がＬ軸モータ２２の出力軸と連結され、軸受７５により回転可能に支持されている。また、入力ギア７３の他端が３つのスパーギア７４とそれぞれ噛み合うように設けられている。３つのスパーギア７４は、入力ギア７３の歯数よりも多い互いに同一の歯数を有している。これにより、第１段減速部７０ａでは、入力ギア７３と各スパーギア７４との歯数比分の減速が行われるように構成されている。
【００２９】
図３に示すように、第２段減速部７０ｂは、３つのスパーギア７４の回転軸を構成する３つのクランク軸７６（図４参照）と、各クランク軸７６の２つの偏心部７６ａおよび７６ｂに取り付けられた２枚の偏心ギア７７ａおよび７７ｂと、ケース７１の内周面に設けられ偏心ギア７７ａ（７７ｂ）と噛み合う内歯歯車７８とから構成されている。なお、クランク軸７６は、本発明の「回転軸」の一例である。
【００３０】
３つのクランク軸７６は、スパーギア７４の取り付けられた一端側の軸部７６ｃを出力側部材７２によって、他端の軸部７６ｄを保持部材７９によって、それぞれ軸受を介して回転可能に支持されている。この軸部７６ｃおよび７６ｄの間に２つの偏心部７６ａおよび７６ｂが軸方向に並ぶように形成されている。
【００３１】
図５に示すように、偏心ギア７７ａは、３つのクランク軸７６のそれぞれの偏心部７６ａに転がり軸受８０を介して取り付けられた平板状の外歯歯車である。偏心ギア７７ａには、入力ギア７３が通る中心の孔部７７ｃと、偏心部７６ａに転がり軸受８０を介して外嵌めされる３つの取付孔部７７ｄと、出力側部材７２の後述する連結部７２ａが通る３つの連結孔部７７ｅとが形成されている。これにより、偏心ギア７７ａは、３つの取付孔部７７ｄに係合する３つの偏心部７６ａの偏心回転に応じて偏心回転するように構成されている。なお、図３に示すように、偏心ギア７７ｂは、クランク軸７６の偏心部７６ｂに取り付けられており、偏心ギア７７ａと同一形状を有する。また、偏心部７６ｂは偏心部７６ａと１８０度位相が異なる。
【００３２】
図５に示すように、内歯歯車７８は、ピン歯７８ａを用いたピン歯車からなり、偏心ギア７７ａおよび７７ｂが部分的に噛み合うように構成されている。ピン歯７８ａは、ケース７１の内周面に周方向に等間隔（等回転角度間隔）で並べて配置されている。ここで、内歯歯車７８の歯数（ピン歯７８ａの数）は、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の歯数よりも１つだけ多くなるように構成されている。このため、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）は、内歯歯車７８（ピン歯７８ａ）との噛み合い位置を回転方向に移動させながら偏心回転し、クランク軸７６が１回転すると内歯歯車７８（ピン歯７８ａ）と偏心ギア７７ａ（７７ｂ）との歯数差１歯分だけ自転するように構成されている。
【００３３】
図３および図５に示すように、出力側部材７２は、クランク軸７６の軸部７６ｃを支持するとともに、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の連結孔部７７ｅ内を通る連結部７２ａによって保持部材７９と連結されている。なお、図３に示すように、出力側部材７２および保持部材７９は、それぞれ軸受７２ｂおよび軸受７９ａを介してケース７１の内周部に回転可能に支持されている。そして、クランク軸７６の回転によって偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が自転すると、クランク軸７６自体が中心軸（Ｌ軸）周りに回転する。この結果、クランク軸７６の軸部７６ｃを支持する出力側部材７２と、クランク軸７６の軸部７６ｄを支持する保持部材７９とが、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転に伴って一体的に回転する。このようにして、第２段減速部７０ｂでは、偏心回転の結果１歯分ずつ自転する偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転が取り出され、歯数分だけ減速された回転（自転）が出力側部材７２に伝達されるように構成されている。
【００３４】
このような構成により、減速機７ｂでは、入力ギア７３の回転が第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂによって２段階に減速され、出力側部材７２に出力される。また、図４に示すように、減速機７ｂのケース７１には、ボルト固定用の孔部７１ｃが多数設けられたフランジ部７１ａが形成されている。そして、図３に示すように、このフランジ部７１ａのアーム支持部２側の表面によって環状のケース取付面７１ｂが構成されている。また、図４に示すように、出力側部材７２の表面（下腕部３側の表面）には平坦な出力側取付面７２ｃが形成され、ボルト固定用の孔部７２ｄが多数形成されている。なお、ケース取付面７１ｂおよび出力側取付面７２ｃは、それぞれ、本発明の「取付面」の一例である。
【００３５】
一方、図６に示すように、アーム支持部２の下腕取付部２１には、減速機７ｂのフランジ部７１ａのケース取付面７１ｂ（図３参照）に対応する環状の支持部側取付面２１ａが形成されている。環状の支持部側取付面２１ａには、後述する１つの支持部側位置決め部２１ｂ（穴部）と、ボルト固定用の多数の孔部２１ｃとが形成されている。この支持部側取付面２１ａと減速機７ｂのケース取付面７１ｂとが互いに密着した状態でボルト２３（図３参照）により締結されることによって、減速機７ｂ（ケース７１）がアーム支持部２（下腕取付部２１）に固定される。なお、支持部側取付面２１ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、支持部側位置決め部２１ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第１位置決め部」の一例である。
【００３６】
ここで、図３に示すように、本実施形態では、減速機７ｂのケース取付面７１ｂと、対応する支持部側取付面２１ａとには、それぞれ、対応するケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとが１つずつ形成されている。これらのケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとは、互いに回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる一対の凹部（穴）からなる。また、ケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとは、位置決めピン８１の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。本実施形態では、支持部側位置決め部２１ｂが環状の支持部側取付面２１ａの上端の位置に配置されている。このため、ケース側位置決め部７１ｄが減速機７ｂ（ケース７１）の上端に位置する状態でのみ、減速機７ｂを下腕取付部２１に取り付けることが可能となる。なお、ケース側位置決め部７１ｄは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第３位置決め部」の一例である。
【００３７】
また、図７に示すように、下腕部３の下端には、減速機７ｂの出力側部材７２の出力側取付面７２ｃに対応する下腕取付面３ａが形成されている。下腕取付面３ａには、後述する１つの下腕側位置決め部３ｂ（穴部）と、ボルト固定用の多数の孔部３ｃとが形成されている。この下腕取付面３ａと減速機７ｂの出力側取付面７２ｃとが互いに密着した状態でボルト（図示せず）により締結されることによって、減速機７ｂの出力側部材７２が下腕部３に取り付けられる。なお、下腕取付面３ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、下腕側位置決め部３ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第２位置決め部」の一例である。
【００３８】
本実施形態では、図３に示すように、減速機７ｂの出力側取付面７２ｃと、対応する下腕取付面３ａとには、それぞれ、対応する出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとが１つずつ形成されている。これらの出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとは、互いに回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる一対の凹部（穴）からなる。また、出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとは、位置決めピン８２の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。図７に示すように、本実施形態では、下腕側位置決め部３ｂが下腕取付面３ａの上端から反時計方向に略９０度の位置に配置されている。このため、たとえば下腕部３が直立する図１の状態で減速機７ｂと下腕部３とを取り付けるとすれば、出力側位置決め部７２ｅ（図４参照）が減速機７ｂ（ケース７１）の上端から時計方向に略９０度の位置に位置する状態でのみ、出力側部材７２を下腕部３に取り付けることが可能となる。なお、出力側位置決め部７２ｅは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第４位置決め部」の一例である。
【００３９】
さらに、本実施形態では、減速機７ｂのケース側位置決め部７１ｄと出力側位置決め部７２ｅとは、減速機７ｂの回転角度位置と対応づけられて形成されている。具体的には、たとえば図４に示すように、ケース側位置決め部７１ｄと出力側位置決め部７２ｅとの両方が上端位置（１２時の位置）に配置された状態で、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が下端側（上端側）で噛み合い（角度０度）、クランク軸７６も一定の回転角度位置（角度０度）となるように構成されている。
【００４０】
これにより、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置をたとえば図１の位置に決めると、各位置決め部（ケース側位置決め部７１ｄおよび支持部側位置決め部２１ｂと、出力側位置決め部７２ｅおよび下腕側位置決め部３ｂと）の係合によって減速機７ｂのケース７１と出力側部材７２との位置関係が一意に定まる。この結果、組み込まれる減速機７ｂ内部の回転角度位置（偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の噛み合い位置およびクランク軸７６の回転角度位置）が、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な位置に対応して必ず一定となるように組み込まれる。これにより、本実施形態では、アーム支持部２に対して下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるときには、Ｌ軸の関節部の減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように構成されている。
【００４１】
次に、本実施形態によるロボット１００のＬ軸の関節部における減速機７ｂの組付方法について説明する。なお、ここでは、Ｌ軸のアーム支持部２に対して下腕部３が直立した状態（図１に示す状態）で減速機７ｂをそれぞれ取り付ける場合について説明する。また、Ｌ軸以外の他の関節部における減速機の組付方法も同様であるので説明を省略する。
【００４２】
まず、図３に示すように、減速機７ｂのケース側位置決め部７１ｄと、アーム支持部２の支持部側位置決め部２１ｂとに位置決めピン８１の一端および他端をそれぞれ挿入して互いを係合する。支持部側取付面２１ａの支持部側位置決め部２１ｂの位置（図６参照）は決まっているので、この支持部側位置決め部２１ｂを基準に減速機７ｂ（ケース側位置決め部７１ｄ）の位置合わせが行われる。これにより、環状の支持部側取付面２１ａの上端の位置に配置された支持部側位置決め部２１ｂに対して、ケース側位置決め部７１ｄが減速機７ｂ（ケース７１）の上端に位置する状態で係合する。その後、この係合状態で減速機７ｂがアーム支持部２（下腕取付部２１）にボルト２３（図３参照）で固定される。
【００４３】
次に、減速機７ｂの出力側部材７２を時計方向に約９０度回動させ、下腕部３が図１に示す姿勢に配置された状態での下腕側位置決め部３ｂの位置（図７参照）を基準に出力側位置決め部７２ｅの回転位置を合わせる。すなわち、図７における下腕側位置決め部３ｂの位置と向かい合うように、出力側部材７２の出力側位置決め部７２ｅの位置合わせを行う。
【００４４】
そして、図３に示すように、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとに位置決めピン８２の一端および他端をそれぞれ挿入し、互いを係合する。ただし、図３は下腕部３が直立した姿勢（図１参照）の状態を示していない。これにより、アーム支持部２（下腕取付部２１）に対する下腕部３の相対的な回転位置が図１に示す位置（下腕部３が直立する位置）において、Ｌ軸の減速機７ｂの回転角度位置（ケース側位置決め部７１ｄに対する出力側位置決め部７２ｅの回転角度位置）が常に一定となる状態で、減速機７ｂが組み付けられる。この結果、組み込まれる減速機７ｂ内部の回転角度位置（偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の噛み合い位置およびクランク軸７６の回転角度位置）が、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な位置（図１に示す位置）に対応して所定の回転角度位置に位置するように組み込まれる。
【００４５】
次に、本願発明者が鋭意検討した結果得た知見について説明する。
【００４６】
上述したように、本実施形態では、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が内歯歯車７８との噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機７ｂがロボット１００の関節部（Ｌ軸）に組み込まれている。
【００４７】
ここで、本願発明者は、減速機の偏心ギアが噛み合い位置を移動させながら減速させる構造を有する場合には、偏心ギアの回転角度位置（すなわち、内歯歯車との噛み合い位置、クランク軸の回転角度）に応じて減速機の剛性（ねじり剛性）が図８（減速機Ａ）に示すように正弦的に周期変動することに起因して、交換前のロボット（減速機Ａ）を同一のロボット（減速機Ｂ）に交換した場合に、図８に示すように交換後の減速機Ｂの偏心ギアの回転角度位置が異なる際には、剛性変動のパターン（位相）が交換前後で相違し、その結果、交換前に教示していた動作に対する動作ずれが発生することを見出した。
【００４８】
すなわち、本実施形態におけるロボット１００のＬ軸の減速機７ｂに関して検討すれば、クランク軸７６の回転に伴って偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が内歯歯車７８との噛み合い位置を周方向に移動させながら偏心回転する。このとき、クランク軸７６の回転角度に応じて減速機７ｂ自体の剛性の大きさが正弦的に変動する。Ｌ軸の減速機７ｂには、下腕部３から先端側の上腕部４、手首部５、手先部６、および、手先部６に取り付けられたハンド（エンドエフェクタ）やハンドによる把持物体などの荷重が作用し、減速機７ｂによってこの荷重を支えることになる。このため、減速機７ｂの剛性が変動する場合、減速機７ｂに作用する荷重に対する手先位置の位置ずれ量が変動することになるのである。
【００４９】
たとえば、図８の減速機ＡをＬ軸の減速機７ｂとして用いた場合には、クランク軸７６が約９０度の回転角度の時には減速機７ｂの剛性が大きいため、荷重に対する手先位置の位置ずれは小さい。一方、クランク軸７６が約２７０度の回転角度の時には減速機７ｂの剛性が小さいため、荷重に対する手先位置の位置ずれは大きくなる。ただし、ロボット１００の使用時にユーザが教示（ティーチング）を行う際には、クランク軸７６の回転角度位置に応じた剛性変動（手先位置のずれ易さ）を反映した状態で所望の軌跡を描くように教示をするため、ロボット１００単体の動作では何ら問題は発生しない。
【００５０】
ここで、故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合には、通常、減速機のクランク軸７６の回転角度が交換の前後で一致しない。このため、図８の従来例（比較例）に示すように、交換前のロボットの減速機Ａと交換後のロボットの減速機Ｂが、減速機Ａに対してクランク軸７６の回転角度（偏心ギアの回転角度）１８０度ずれた状態で組み込まれていた場合、交換の前後では剛性の大きさの差が最大でＧ１となる。交換前に教示したプログラムは、減速機Ａの剛性変動パターン（位相）を反映しているため、減速機Ｂに交換した後に元の教示データを使用しても、減速機Ｂの剛性変動パターン（位相）と全く異なるために大きな手先位置ずれが発生してしまう可能性がある。このように、本願発明者は、ロボットの構成部材（アーム支持部および下腕部など）に対する減速機内部のギアの回転角度位置の相違が、ロボットの個体差を大きくする要因となっていることを見出した。
【００５１】
これに対し、本願発明者は、たとえばＬ軸について、上記のように各位置決め部（ケース側位置決め部７１ｄおよび支持部側位置決め部２１ｂと、出力側位置決め部７２ｅおよび下腕側位置決め部３ｂと）の係合によって、アーム支持部２に対して下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるときには、Ｌ軸の関節部の減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように構成した。この結果、交換前のロボット１００（Ｌ軸の減速機７ｂ：減速機Ａ）を同一のロボット１００（Ｌ軸の減速機７ｂ：減速機Ｂ）に交換した場合にも、図９に示すように、減速機７ｂのクランク軸７６の回転角度を常に一致させることができる。これにより、正弦的な剛性変動のパターン（位相）が一致するため、剛性の大きさの差がクランク軸７６の回転角度位置によらず一定のＧ２とすることができる。このとき、図９に現れる剛性の差Ｇ２は、加工精度や組付誤差などの周期的な剛性変動以外の要因に起因する個体差に相当し、剛性変動の位相が一致しない場合の剛性の大きさの差Ｇ１よりも顕著に小さい。なお、ここでは便宜的にロボット１００のＬ軸の関節部（減速機７ｂ）について説明したが、Ｌ軸以外の各軸についても同様である。すなわち、ロボット１００を交換した場合に、交換の前後でＳ軸の減速機７ａ同士、Ｌ軸の減速機７ｂ同士、Ｕ軸の減速機７ｃ同士、Ｒ軸の減速機７ｄ同士、Ｂ軸の減速機７ｅ同士、および、Ｔ軸の減速機７ｆ同士のそれぞれについて、回転角度位置を一致させた状態で組み付けることができるので、交換前後のロボット１００の各軸について、減速機の剛性の大きさの差がクランク軸の回転角度位置によらず一定のＧ２とすることができる。
【００５２】
上述した本願発明者が得た知見に基づく効果を確認するため、本実施形態によるロボット１００同士を交換して動作させた場合の交換の前後における手先位置の位置ずれ量を実際に測定した。本実施形態によるロボット１００同士を交換した場合には、図９のように、減速機のクランク軸７６の回転角度が一致するので、交換の前後で発生する減速機の剛性の差Ｇ２は減速機自体の個体差レベルとなる。また、比較例として、従来のロボット同士を交換して動作させた場合の交換の前後における手先位置の位置ずれ量を実際に測定した。比較例では、図８のように、減速機のクランク軸の回転角度が一致しないので、各軸の減速機のそれぞれについて、交換の前後で減速機の剛性の差が図８のＧ１のように大きくなる可能性がある。
【００５３】
この結果、比較例による測定結果では数ｍｍのオーダーで位置ずれが発生したのに対して、実施例による測定結果では、位置ずれの大きさが０．数ｍｍのオーダーとなることが確認された。すなわち、本実施形態によるロボット１００により、位置ずれを比較例の１０％程度に抑制することができた。
【００５４】
本実施形態では、上記のように、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設ける。これにより、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置と、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置とを位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）に基づいて対応づけた状態で減速機７ｂを組み付けることができる。このように位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）に基づいて減速機７ｂの回転角度位置を位置合わせした状態で減速機７ｂが組み付けられたロボット１００同士では、交換前と同一のロボット１００（減速機７ｂ）に同一の姿勢をとらせた場合に減速機７ｂ内部の偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置を一致させることができる。これにより、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置（噛み合い位置）に応じて剛性が周期的に変動する減速機７ｂを組み付けたロボット１００間において、交換前後で減速機７ｂの剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット１００間の個体差を小さくすることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、アーム支持部２および下腕部３に対する減速機７ｂの偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の相対的な回転角度位置を予め設定された回転角度位置に位置決めするための位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設ける。ここで、たとえば位置基準部としてマーク（目印）などを設け、この位置基準部に基づいて減速機を組み付ける場合には、組み付け時にマーク（目印）を確認しながら組み付け作業を行う必要がある。これに対して、本実施形態のように位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設けることによって、組み付け時に容易に減速機７ｂの位置決めを行うことができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、アーム支持部２に設けられた支持部側位置決め部２１ｂと、下腕部３に設けられた下腕側位置決め部３ｂと、減速機７ｂのケース７１に設けられたケース側位置決め部７１ｄと、減速機７ｂの出力側部材７２に設けられた出力側位置決め部７２ｅとを設ける。このように構成することによって、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置を支持部側位置決め部２１ｂと、下腕側位置決め部３ｂとによって位置決めすることができる。そして、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置を、支持部側位置決め部２１ｂに対応するケース側位置決め部７１ｄと、下腕側位置決め部３ｂに対応する出力側位置決め部７２ｅとによって、常に一定の回転角度位置に位置決めすることができる。この結果、確実に、アーム支持部２および下腕部３に対する減速機７ｂの偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の相対的な回転角度位置を、予め設定された回転角度位置に位置決めすることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとが互いに係合することにより、アーム支持部２と減速機７ｂのケース７１との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成する。また、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとが互いに係合することにより、下腕部３と減速機７ｂの出力側部材７２との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成する。このように構成することによって、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとを互いに係合し、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとを互いに係合するだけで、容易に、アーム支持部２と減速機７ｂとの位置決めおよび下腕部３と減速機７ｂとの位置決めを行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂおよびケース側位置決め部７１ｄが、それぞれ、アーム支持部２のケース７１に対する支持部側取付面２１ａ、および、ケース７１のアーム支持部２に対するケース取付面７１ｂに設けられる。また、下腕側位置決め部３ｂおよび出力側位置決め部７２ｅが、それぞれ、下腕部３の出力側部材７２に対する下腕取付面３ａ、および、出力側部材７２の下腕部３に対する出力側取付面７２ｃに設けられる。このように構成することにより、減速機７ｂの組み付け時に、支持部側取付面２１ａと減速機７ｂのケース取付面７１ｂとを合わせるだけで、支持部側位置決め部２１ｂおよびケース側位置決め部７１ｄによる位置決めを行うことができる。また、下腕取付面３ａと減速機７ｂの出力側取付面７２ｃとを合わせるだけで、下腕側位置決め部３ｂおよび出力側位置決め部７２ｅによる位置決めを行うことができる。これにより、アーム支持部２と減速機７ｂとの位置決めおよび取り付けと、減速機７ｂと下腕部３との位置決めおよび取り付けとを、さらに容易に行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとは、位置決めピン８１を装着可能でかつ位置決めピン８１を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている。また、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとは、位置決めピン８２を装着可能でかつ位置決めピン８２を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている。このように構成することによって、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとに位置決めピン８１の一端と他端とをそれぞれ装着するだけの簡素な構造で、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとを係合させることができる。同様に、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとに位置決めピン８２の一端と他端とをそれぞれ装着するだけの簡素な構造で、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとを係合させることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、上記のように、減速機７ｂは、第１段減速部７０ａと、第２段減速部７０ｂと、第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂを収容するケース７１とを含む。また、第１段減速部７０ａは、入力ギア７３と、入力ギア７３と噛み合うスパーギア７４とから構成されている。また、第２段減速部７０ｂは、偏心部７６ａ（７６ｂ）を有しスパーギア７４に連結されたクランク軸７６と、内歯歯車７８と、偏心部７６ａ（７６ｂ）に係合して偏心回転し、内歯歯車７８に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する偏心ギア７７ａ（７７ｂ）と、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転に伴い回転する出力側部材７２とから構成されている。そして、ケース７１および出力側部材７２には、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅがそれぞれ設けられている。このように構成することによって、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成され、２段式減速機構により高い減速比を有する減速機７ｂをロボット１００に組み込むことができる。このような減速機７ｂでは、上述の通りクランク軸７６（偏心ギア７７ａ（７７ｂ））の回転角度位置に応じて剛性が周期的に変動する。本実施形態によるロボット１００では、この減速機７ｂのケース７１および出力側部材７２に、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にもクランク軸７６（偏心ギア７７ａ（７７ｂ））の回転角度位置を一致させることができるので、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上記のように、減速機７ｂを組み込む際、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が２台以上のロボット１００間において略同一であるとき、アーム支持部２および下腕部３の間の減速機７ｂの回転角度位置が、２台以上のロボット１００間において略同一となるように組み立てることによって、２台以上のロボット１００間で、アーム支持部２に対する下腕部３の回転位置と、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置とを対応づけた状態で減速機７ｂを組み付けることができる。このため、交換前と同一のロボット１００に同一の姿勢をとらせた場合に減速機７ｂ内部の偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置を一致させることができる。この結果、２台以上のロボット１００間において、交換前後で減速機７ｂの剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット１００間の個体差を小さくすることができる。
【００６２】
（第１変形例）
上記実施形態では、平歯車減速機構を有する第１段減速部７０ａと、差動式減速機構を有する第２段減速部７０ｂとの２段減速式の減速機構を有した減速機７ｂを用いた例を示したが、図１０および図１１に示す第１変形例のように、減速機７ｂとは異なる減速機構を有する減速機２０７を用いてもよい。なお、ここではロボット１００のＬ軸の関節部に減速機２０７を用いる例について説明するが、減速機２０７を他のいずれの関節部に用いてもよい。
【００６３】
図１０に示すように、本実施形態の第１変形例によるロボット１００の減速機２０７は、偏心部２１１ａおよび２１１ｂを有する入力軸２１１と、偏心部２１１ａおよび２１１ｂにそれぞれ転がり軸受２１２を介して偏心回転可能に取り付けられた２枚の偏心ギア（外歯遊星歯車）２１３ａおよび２１３ｂと、偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂが内接して噛み合う内歯歯車２１４と、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴って回転する出力側部材２１５とを含んでいる。これらの入力軸２１１、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）、内歯歯車２１４および出力側部材２１５は、筒状のケース２１６の内部に収容されている。なお、偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂは、本発明の「外歯遊星歯車」の一例である。また、ケース２１６は、本発明の「固定側部材」の一例である。
【００６４】
入力軸２１１は、中空軸からなり、一端側を軸受２１７ａを介して保持部材２１８により支持され、他端側を軸受２１７ｂを介して出力側部材２１５により支持されている。これにより、入力軸２１１は、中心軸（Ｌ軸）周りに回転可能に支持されている。入力軸２１１には、Ｌ軸モータ２２（図３参照）の出力軸が直接または間接的に接続され、入力軸２１１がＬ軸モータ２２により回転駆動されるように構成されている。偏心部２１１ａおよび２１１ｂは、軸受２１７ａおよび２１７ｂの間に軸方向に並んで設けられている。偏心部２１１ａと偏心部２１１ｂとは、約１８０度の位相差となるように配置されている。
【００６５】
図１１に示すように、偏心ギア２１３ａは、中心部に取付孔２１３ｃが設けられた平板状の外歯歯車である。偏心ギア２１３ａは、入力軸２１１の偏心部２１１ａに転がり軸受２１２を介して取付孔２１３ｃが外嵌めされることにより、入力軸２１１（偏心部２１１ａ）の回転に伴い偏心回転可能に構成されている。また、偏心ギア２１３ａには、Ｌ軸を中心とした同心円上に複数の内ローラ孔２１３ｄが形成されている。なお、図１０に示すように、偏心ギア２１３ｂは偏心部２１１ｂに取り付けられており、偏心ギア２１３ａと同一形状を有する。
【００６６】
図１１に示すように、内歯歯車２１４は、ピン歯２１４ａにより偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂが内接して部分的に噛み合うように構成されている。内歯歯車２１４の歯数（ピン歯２１４ａの数）は、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の歯数よりも１つだけ多くなるように構成されている。このため、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）は、内歯歯車２１４（ピン歯２１４ａ）との噛み合い位置を回転方向に移動させながら偏心回転し、入力軸２１１が１回転すると内歯歯車２１４（ピン歯２１４ａ）の歯数と偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の歯数との差分の１歯分だけ自転するように構成されている。
【００６７】
図１０に示すように、出力側部材２１５は、入力軸２１１の他端側を軸受２１７ｂを介して支持するとともに、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の内ローラ孔２１３ｄ内を通る内ピン２１９によって保持部材２１８と連結されている。また、内ピン２１９は、中実の丸棒形状を有し、外周に内ローラ２１９ａが嵌め込まれるとともに、この内ローラ２１９ａの外周面が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接するように設けられている。なお、内ローラ孔２１３ｄの内径は、内ローラ２１９ａの外形よりも大きくなるように形成されている。具体的には、内ローラ孔２１３ｄと内ローラ２１９ａとは、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の偏心量（偏心部２１１ａおよび２１１ｂの偏心量）に対応した間隙が形成されるように構成されている。
【００６８】
これにより、図１１に示すように、入力軸２１１の回転によって偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）が偏心回転すると、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）には偏心回転による揺動が伝達されることなく、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接し続ける。この結果、内ローラ孔２１３ｄの内周面と内ローラ２１９ａの外周面との間隙によって回転の偏心成分が吸収される一方、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接することによって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転成分だけが内ピン２１９に伝達される。これにより、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴って、内ピン２１９に連結された出力側部材２１５と保持部材２１８とが、内ピン２１９と一体的に中心軸（Ｌ軸）周りに回転する。
【００６９】
このようにして、減速機２０７では、偏心回転の結果１歯分ずつ自転する偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転が取り出され、歯数分だけ減速された回転（自転）が出力側部材２１５に伝達されるように構成されている。
【００７０】
ここで、図１０に示すように、減速機２０７のケース２１６には、フランジ部２１６ａが形成され、このフランジ部２１６ａのアーム支持部２側の表面によって環状のケース取付面２１６ｂが構成されている。そして、ケース取付面２１６ｂには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなるケース側位置決め部２１６ｃが形成されている。なお、ケース取付面２１６ｂは、本発明の「取付面」の一例である。また、ケース側位置決め部２１６ｃは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第３位置決め部」の一例である。
【００７１】
また、出力側部材２１５の表面（下腕部３側の表面）には平坦な出力側取付面２１５ａが形成されている。そして、出力側取付面２１５ａには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる出力側位置決め部２１５ｂが形成されている。なお、出力側取付面２１５ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、出力側位置決め部２１５ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第４位置決め部」の一例である。
【００７２】
これにより、第１変形例による減速機２０７では、ケース側位置決め部２１６ｃと、アーム支持部２（下腕取付部２１）の支持部側位置決め部２１ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８１（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。また、出力側位置決め部２１５ｂと、下腕部３の下腕側位置決め部３ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８２（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。
【００７３】
さらに、減速機２０７のケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとは、減速機２０７の回転角度位置と対応づけられて形成されている。したがって、ケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとの相対的な位置関係によって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の回転角度位置（偏心部２１１ａ（２１１ｂ）の回転角度位置）が所定の回転角度位置に定まるように構成されている。
【００７４】
本実施形態の第１変形例では、上記のように、減速機２０７は、偏心部２１１ａ（２１１ｂ）を有する入力軸２１１と、内歯歯車２１４と、偏心部２１１ａ（２１１ｂ）に係合して偏心回転し、内歯歯車２１４に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）と、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴い回転する出力側部材２１５と、入力軸２１１、内歯歯車２１４、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）および出力側部材２１５を収容するケース２１６とを含む。そして、ケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとが、ケース２１６と出力側部材２１５とにそれぞれ設けられている。このように構成することによって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機２０７をロボット１００に組み込むことができる。このような減速機２０７では、入力軸２１１（偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ））の回転角度位置に応じて剛性が周期的に変動する。第１変形例においても、この減速機２０７のケース２１６および出力側部材２１５に、ケース側位置決め部２１６ｃおよび出力側位置決め部２１５ｂをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にも入力軸２１１（偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ））の回転角度位置を一致させることができる。この結果、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００７５】
（第２変形例）
また、本実施形態および上記第１変形例とは異なり、図１２および図１３に示す減速機３０７のように波動歯車減速機を用いてもよい。なお、ここではロボット１００のＬ軸の関節部に減速機３０７を用いる例について説明するが、減速機３０７を他のいずれの関節部に用いてもよい。
【００７６】
図１２に示すように、本実施形態の第２変形例による減速機３０７は、内歯３１１ａが内周面に形成された環状の剛性内歯歯車３１１と、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴って回転駆動される波動発生器３１２と、波動発生器３１２の外周部分に嵌め合わされる可撓性外歯歯車３１３とを含んでいる。なお、剛性内歯歯車３１１は、本発明の「固定側部材」の一例である。また、可撓性外歯歯車３１３は、本発明の「出力側部材」の一例である。
【００７７】
図１３に示すように、剛性内歯歯車３１１の内周面は円形形状に形成され、剛性内歯歯車３１１の内周面部全体に渡って内歯３１１ａが円周方向に複数形成されている。この内歯３１１ａの歯数は、可撓性外歯歯車３１３の歯数よりも２枚程度多くなるように構成されている。また、剛性内歯歯車３１１は、アーム支持部２の下腕取付部２１に固定的に取り付けられている。
【００７８】
波動発生器３１２は、可撓性外歯歯車３１３の内側に配置されている。また、波動発生器３１２は、楕円形状の外周面を有している。具体的には、波動発生器３１２は、楕円形状の外周面を有する波動プラグ３１２ａと、波動プラグ３１２ａの外周部分に嵌め合わされた波動ベアリング３１２ｂとを含んでいる。波動プラグ３１２ａは、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴ってＬ軸周りに回転されるように構成されている。また、波動ベアリング３１２ｂは、回転される楕円形状の波動プラグ３１２ａの形状を反映するように、弾性変形可能に構成されている。
【００７９】
図１２に示すように、可撓性外歯歯車３１３は、円筒形状の胴部３１４と、胴部３１４の下腕部３側の端部に配置された円板部３１５とにより構成されている。可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４は、環状の剛性内歯歯車３１１と波動発生器３１２（波動ベアリング３１２ｂ）の長軸側との間に挟み込まれるように配置されている。そして、可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４の外周面に設けられた外歯が、剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａと噛み合うように構成されている。また、可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４は、図１３に示すように、波動発生器３１２が回転駆動された場合に、嵌め合わされている波動発生器３１２（波動ベアリング３１２ｂ）の外周面形状を反映するようにたわみ変形（弾性変形）されるように構成されている。つまり、胴部３１４は、波動発生器３１２の楕円形状の外周面形状に沿って楕円形状にたわみ変形される。また、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５には、下腕部３が取り付けられている。
【００８０】
このように、剛性内歯歯車３１１の内側に配置された胴部３１４が波動発生器３１２の楕円形状の外周面形状を反映するように楕円形状に変形されることによって、楕円形状の長手方向の両端部近傍の２箇所の外歯３１４ａのみが、剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａと噛み合うように構成されている。これにより、波動発生器３１２の回転に伴って可撓性外歯歯車３１３（胴部３１４）の外歯３１４ａと剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａとの噛み合わせ位置が、円周方向に移動するように構成されている。この際、可撓性外歯歯車３１３（外歯）の歯数が内歯３１１ａの歯数よりも２枚程度少ないので、波動発生器３１２の波動プラグ３１２ａが１回転されると、可撓性外歯歯車３１３が歯数の差分だけ回転される。これにより、Ｌ軸モータ２２の回転運動を減速して可撓性外歯歯車３１３に伝達することが可能となる。この結果、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５に取り付けられた下腕部３が、剛性内歯歯車３１１が取り付けられた下腕取付部２１に対してＬ軸周りに回動される。
【００８１】
ここで、減速機３０７の剛性内歯歯車３１１のアーム支持部２側の表面によって、環状の固定側取付面３１１ｂが構成されている。そして、固定側取付面３１１ｂには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる固定側位置決め部３１１ｃが形成されている。なお、剛性内歯歯車３１１の固定側取付面３１１ｂには多数のボルト固定用の孔部が形成されるが、図示を省略している。なお、固定側取付面３１１ｂは、本発明の「取付面」の一例である。また、固定側位置決め部３１１ｃは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第３位置決め部」の一例である。
【００８２】
また、可撓性外歯歯車３１３の下腕部３側の円板部３１５には平坦な出力側取付面３１５ａが形成されている。そして、出力側取付面３１５ａには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる出力側位置決め部３１５ｂが形成されている。なお、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５には多数のボルト固定用の孔部が形成されるが、図示を省略している。なお、出力側取付面３１５ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、出力側位置決め部３１５ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第４位置決め部」の一例である。
【００８３】
これにより、第２変形例による減速機３０７では、固定側位置決め部３１１ｃと、アーム支持部２（下腕取付部２１）の支持部側位置決め部２１ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８１（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。また、出力側位置決め部３１５ｂと、下腕部３の下腕側位置決め部３ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８２（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。
【００８４】
さらに、減速機３０７の固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとは、減速機３０７の回転角度位置と対応づけられて形成されている。したがって、固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとの相対的な位置関係によって、可撓性外歯歯車３１３の回転角度位置（剛性内歯歯車３１１に対する噛み合い位置）が所定の回転角度位置に定まるように構成されている。
【００８５】
第２変形例では、上記のように、減速機３０７は、内歯３１１ａが内周面に形成された環状の剛性内歯歯車３１１と、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴って回転駆動される波動発生器３１２と、波動発生器３１２の外周部分に嵌め合わされる可撓性外歯歯車３１３とを含む波動歯車減速機からなる。そして、固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとが、剛性内歯歯車３１１と可撓性外歯歯車３１３とにそれぞれ設けられている。このように構成することによって、可撓性外歯歯車３１３が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機３０７をロボット１００に組み込むことができる。第２変形例においても、減速機３０７の剛性内歯歯車３１１および可撓性外歯歯車３１３に、固定側位置決め部３１１ｃおよび出力側位置決め部３１５ｂをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にも可撓性外歯歯車３１３の回転角度位置（噛み合い位置）を一致させることができる。この結果、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００８６】
なお、今回開示された実施形態、第１変形例および第２変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態、第１変形例および第２変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記実施形態では、本発明を垂直多関節型のロボット１００に適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機が関節部に組み込まれたロボットであれば、ロボット１００以外の他のロボットに適用してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、Ｌ軸の関節部の減速機の組み付けを例として説明したが、上述の通り、ロボットの全ての関節部の減速機について本発明を適用することが可能である。本発明では、全ての関節部の減速機について位置基準部を設けてもよいし、一部の関節部のみについて、減速機に位置基準部を設けて所定の回転角度位置となるように組み付けてもよい。なお、上記実施形態によるロボット１００の場合、減速機の剛性の差異は、荷重が作用しやすいＬ軸、Ｕ軸およびＢ軸で特に影響が大きくなる。このため、たとえば、Ｌ軸、Ｕ軸およびＢ軸にのそれぞれの減速機７ｂ、７ｃおよび７ｅについてのみ、減速機に位置基準部を設けて所定の回転角度位置となるように組み付けてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、凹部からなる位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設け、位置決めピンを用いて位置決め部同士を係合させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部側位置決め部２１ｂ（下腕側位置決め部３ｂ）およびケース側位置決め部７１ｄ（出力側位置決め部７２ｅ）を、たとえば凹部と凹部に係合可能な凸部の組み合わせによって構成してもよい。また、たとえば、支持部側位置決め部２１ｂ（下腕側位置決め部３ｂ）およびケース側位置決め部７１ｄ（出力側位置決め部７２ｅ）としてキー溝を設け、位置決め用のキー部材により係合するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、位置決め部同士を係合させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位置決め部に代えて回転角度位置を示すマーク（目印）からなる位置基準部を設け、このマークの位置を基準として減速機の組み付けを行うように構成してもよい。この他、位置基準部として、減速機内部の偏心ギアやクランク軸の回転角度位置を視認可能な窓部を設け、偏心ギアやクランク軸の回転角度位置を直接確認しながら組み付けを行ってもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、たとえばロボット１００のＬ軸に関して、アーム支持部２と、減速機７ｂのケース７１と、減速機７ｂの出力側部材７２と、下腕部３とにそれぞれ位置決め部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば減速機７ｂのケース７１と、出力側部材７２とにのみ、位置決め部を設けてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、アーム支持部２と、下腕部３との相対的な回転位置が図１に示す状態（下腕部３が直立する状態）で減速機７ｂの組み付けを行う場合について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム支持部２と、下腕部３との相対的な回転位置が所定の位置の場合に、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように組み付ければよいので、組み付け時の回転位置はどのような位置にあってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１ 旋回ベース（第１構成部材）
２ アーム支持部（第１構成部材、第２構成部材）
３ 下腕部（第１構成部材、第２構成部材）
３ａ 下腕取付面（取付面）
３ｂ 下腕側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部および、第２位置決め部）
５ 手首部（第１構成部材、第２構成部材）
６ 手先部（第２構成部材）
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、２０７、３０７ 減速機
２１ａ 支持部側取付面（取付面）
２１ｂ 支持部側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第１位置決め部）
４１ 第１上腕部（第１構成部材、第２構成部材）
４２ 第２上腕部（第１構成部材、第２構成部材）
７０ａ 第１段減速部
７０ｂ 第２段減速部
７１ ケース（固定側部材）
７１ｂ ケース取付面（取付面）
７１ｄ ケース側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
７２ｃ 出力側取付面（取付面）
７２ｅ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
７３ 入力ギア
７４ スパーギア
７６ クランク軸（回転軸）
７７ａ、７７ｂ 偏心ギア（外歯遊星歯車）
７８ 内歯歯車
１００ ロボット
２１１ 入力軸
２１３ａ、２１３ｂ 偏心ギア（外歯遊星歯車）
２１４ 内歯歯車
２１５ 出力側部材
２１５ａ 出力側取付面（取付面）
２１５ｂ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
２１６ ケース（固定側部材）
２１６ｂ ケース取付面（取付面）
２１６ｃ ケース側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
３１１ 剛性内歯歯車（固定側部材）
３１１ｂ 固定側取付面（取付面）
３１１ｃ 固定側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
３１２ 波動発生器
３１３ 可撓性外歯歯車（出力側部材）
３１５ａ 出力側取付面（取付面）
３１５ｂ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボットおよび２台以上のロボットの組み立て方法に関し、特に、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えたロボットおよび２台以上のロボットの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えたロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、関節部に、内歯歯車内でギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた６軸の垂直多関節ロボットが開示されている。この特許文献１では、６つ（６軸）の関節部にサイクロ減速機（登録商標）やＲＶ減速機（登録商標）などの偏心揺動型遊星歯車機構を有する減速機がそれぞれ組み込まれている。このような減速機は、偏心回転する外歯遊星歯車と、歯数が僅かに異なる環状の内歯歯車とを有している。外歯遊星歯車は、偏心回転に伴って噛み合い位置を周方向に移動させながら内歯歯車との歯数差分ずつ自転するように構成されている。この外歯遊星歯車の自転成分のみが出力軸に伝達されることにより、減速機はモータの回転を減速して出力側に伝達するように構成されている。
【０００４】
上記特許文献１のような多関節型ロボットは、アームの先端にたとえばハンドや溶接トーチなどのエンドエフェクタが取り付けられ、自動車生産ラインにおける溶接作業や部品の搬送のために使用されている。ロボットの具体的な作業動作は予め教示（ティーチング）作業によってプログラミングされ、ロボットは、教示された動作を再現することにより自動生産動作を実施する。このような多関節型ロボットでは、安定した生産を行うために高い位置決め精度（動作精度）が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６２３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようなギア（外歯遊星歯車）が噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を関節部に備えたロボットでは、たとえば関節部の故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合に、交換前と同一のロボット（または同一の減速機を交換したロボット）であっても、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生してしまうという不都合がある。すなわち、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を関節部に備えた従来のロボットでは、ロボット間の個体差を小さくすることが困難であるという課題（問題点）がある。
【０００７】
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、この発明の１つの目的は、個体差を小さくすることが可能なロボットおよびロボット間の個体差を小さくすることが可能な２台以上のロボットの組み立て方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために本願発明者が上述した交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生する原因について鋭意検討した結果、減速機のロボットアーム（ロボット構成部材）に対する回転角度位置（回転方向の取付位置）によって減速機の剛性が変動することに起因して、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きなずれが発生してしまうことを見出した。すなわち、本願発明者は、減速機のギア（外歯遊星歯車）が噛み合い位置を移動させながら減速させる構造を有する場合には、ギアの回転角度位置（すなわち、ギアの噛み合い位置）に応じて減速機の剛性（ねじり剛性）が周期的に変動することに起因して、故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合に、交換前と同一のロボット（減速機）に同一の姿勢をとらせた場合であっても減速機内部のギアの回転角度位置が異なる際には、交換前に対して減速機の剛性が変動し、その結果、交換前に教示していた動作の軌跡に対する大きな動作ずれが発生することを見出した。つまり、交換前のロボットに教示した軌跡は、交換前の減速機の回転角度位置に対する剛性の関係（剛性の周期的な変動のパターン）を反映したものとなっているため、交換後の減速機のギアの回転角度位置が交換前の減速機と異なって取り付けられた場合には、剛性変動のパターンが交換前後でずれることになる。この結果、交換前後で同一のロボットに同一の動作を実行させた場合にも、動作ずれが発生してしまう。このように、本願発明者は、ロボット構成部材（ロボットアームなど）に対する減速機内部のギアの回転角度位置の相違が、ロボットの個体差を大きくする要因となっていることを見出した。
【０００９】
この知見に基づき、本願発明者は以下の発明をするに至った。すなわち、この発明の第１の局面によるロボットは、第１構成部材と、第１構成部材に関節部を介して連結される第２構成部材と、関節部に配置され、第２構成部材を第１構成部材に対して回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機と、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部とを備える。
【００１０】
この発明の第１の局面によるロボットでは、上記のように、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部を設けることによって、第１構成部材に対する第２構成部材の回転位置と、その回転位置における減速機の回転角度位置とを、位置基準部に基づいて対応づけた状態で減速機を組み付けることができる。このように位置基準部に基づいて減速機の回転角度位置を位置合わせした状態で減速機が組み付けられたロボット同士では、交換前と同一のロボット（減速機）に同一の姿勢をとらせた場合に減速機内部のギアの回転角度位置を一致させることができる。これにより、ギアの回転角度位置（噛み合い位置）に応じて減速機の剛性が周期的に変動する減速機を組み付けたロボット間において、交換前後で減速機の剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット間の個体差を小さくすることができる。
【００１１】
この発明の第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法は、関節部に配置され、第１構成部材に対して第２構成部材を回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた２台以上のロボットの組み立て方法であって、減速機を組み込む際、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上のロボット間において略同一であるとき、第１構成部材および第２構成部材の間の減速機の回転角度位置が、２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てる。
【００１２】
この発明の第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法では、上記のように、減速機を組み込む際、第１構成部材に対する第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上のロボット間において略同一であるとき、第１構成部材および第２構成部材の間の減速機の回転角度位置が、２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てることによって、２台以上のロボット間で、第１構成部材に対する第２構成部材の回転位置と、その回転位置における減速機の回転角度位置とを対応づけた状態で減速機を組み付けることができる。このため、交換前と同一のロボットに同一の姿勢をとらせた場合に減速機内部のギアの回転角度位置を一致させることができる。このように、第２の局面による２台以上のロボットの組み立て方法によれば、ギアの回転角度位置（噛み合い位置）に応じて減速機の剛性が周期的に変動する減速機を組み付けた２台以上のロボット間において、交換前後で減速機の剛性変動のパターンを一致させることができるので、２台以上のロボット間の個体差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態によるロボットの全体構成を説明するための側面図である。
【図２】図１に示した一実施形態によるロボットの正面図である。
【図３】図１に示したロボットの減速機を説明するための、図４の９１０−９１０線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるロボットの関節部における減速機を出力側部材側から見た正面図である。
【図５】図３の９００−９００線に沿った減速機の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるロボットのアーム支持部の下腕部取付部における支持部側取付面を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態によるロボットの下腕部における下腕取付面を示した図である。
【図８】従来のロボット同士を交換した場合の交換前後における減速機のクランク軸の回転角度位置と減速機の剛性との関係を模式的に示したグラフ（比較例）である。
【図９】本発明の一実施形態によるロボット同士を交換した場合の交換前後における減速機のクランク軸の回転角度位置と減速機の剛性との関係を模式的に示したグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態によるロボットの第１変形例による減速機を説明するための、図１１の９３０−９３０線に沿った断面図である。
【図１１】図１０の９２０−９２０線に沿った減速機の断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるロボットの第２変形例による減速機を説明するための、図１３の９５０−９５０線に沿った断面図である。
【図１３】図１２の９４０−９４０線に沿った減速機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態によるロボット１００の構造について説明する。なお、本実施形態では、垂直多関節型の産業用ロボットに本発明を適用した例について説明する。
【００１６】
図１および図２に示すように、ロボット１００は、６つの関節部を有する６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の垂直多関節型ロボットである。ロボット１００は、旋回ベース１と、アーム支持部２と、下腕部３と、上腕部４と、手首部５と、手先部６とを備えている。
【００１７】
旋回ベース１は、下面が設置面（床面や走行台車の設置面など）に固定され、上面側でアーム支持部２を水平面内で回転可能に支持している。旋回ベース１とアーム支持部２とは、減速機７ａを介して連結され、図示しないモータによってアーム支持部２を旋回ベース１に対して水平面内で相対的に回転（旋回）させるように構成されている。これにより、旋回ベース１とアーム支持部２との間でＳ軸（旋回軸）の関節部が構成されている。
【００１８】
アーム支持部２は、旋回ベース１上に設置され、下腕部３および上腕部４を含むロボット１００のアーム全体を支持するように構成されている。アーム支持部２は、上方に延びるように設けられた下腕取付部２１で減速機７ｂを介して下腕部３を回転可能に支持している。また、下腕取付部２１と下腕部３とは、水平方向に対向するようにして水平な回転軸（Ｌ軸）周りに相対回転可能に連結されている。そして、下腕部３は、減速機７ｂに接続されたＬ軸モータ２２によって、下腕取付部２１（アーム支持部２）に対して垂直面内で前傾または後傾するように旋回駆動されるように構成されている。これにより、アーム支持部２と下腕部３との間でＬ軸（下腕軸）の関節部が構成されている。
【００１９】
下腕部３は、下端部でアーム支持部２によって前後方向に旋回可能に支持されている一方、上端部で上腕部４を旋回可能に支持するように構成されている。下腕部３は、上端部で上腕部４と水平方向に対向するようにして、減速機７ｃを介して連結されている。そして、上腕部４は、減速機７ｃに接続された図示しないモータによって、下腕部３に対して垂直面内で上下方向に旋回駆動されるように構成されている。これにより、下腕部３と上腕部４との間でＵ軸（上腕軸）の関節部が構成されている。
【００２０】
上腕部４は、一端（根本部）側の第１上腕部４１で下腕部３によって上下方向に旋回可能に支持されている一方、他端（先端部）側の第２上腕部４２で手首部５を支持するように構成されている。第１上腕部４１は、減速機７ｄ（図１参照）を介して第２上腕部４２に連結されており、第２上腕部４２を連結軸（Ｒ軸）周りに回転可能に支持するように構成されている。そして、第２上腕部４２は、減速機７ｄに接続された図示しないモータによって回転駆動されるように構成されている。これにより、第１上腕部４１と第２上腕部４２との間で、第２上腕部４２から先端側の手首部５および手先部６を回転させるＲ軸（手首回転軸）の関節部が構成されている。
【００２１】
手首部５は、上腕部４（第２上腕部４２）の先端に回動可能に支持されている。手首部５は、減速機７ｅと、減速機７ｅに接続された図示しないモータとを内蔵している。そして、手首部５は、減速機７ｅに接続された図示しないモータによって、上腕部４（第２上腕部４２）に対して連結軸（Ｂ軸）周りに回動可能なように構成されている。これにより、第２上腕部４２と手首部５との間で、手首部５を回動させるＢ軸（手首曲げ軸）の関節部が構成されている。
【００２２】
手先部６は、手首部５の先端に設けられ、手首部５と手先部６との連結方向に延びる回転軸（Ｔ軸）周りに回転可能なように手首部５に支持されている。手先部６は、減速機７ｆを介して手首部５と連結されている。そして、手先部６は、減速機７ｆに接続された図示しないモータによって、手首部５に対して回転軸（Ｔ軸）周りに回転されるように構成されている。これにより、手首部５と手先部６との間で、手先部６を回転させるＴ軸（手先回転軸）の関節部が構成されている。また、手先部６の先端部は、平坦な円盤形状に形成され、この先端部にたとえば溶接トーチやハンドなどのエンドエフェクタを装着可能となっている。
【００２３】
ここで、６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の各関節部にそれぞれ配置された減速機７ａ〜７ｆには、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機が組み込まれている。そして、本実施形態では、各関節部において支持側部材に対する回動側部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、その関節部の減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように、減速機７ａ〜７ｆがそれぞれ組み付けられている。
【００２４】
ここで、支持側部材とは、各軸の関節部について、それぞれ旋回ベース１（Ｓ軸）、アーム支持部２（Ｌ軸）、下腕部３（Ｕ軸）、第１上腕部４１（Ｒ軸）、第２上腕部４２（Ｂ軸）、手首部５（Ｔ軸）を指す。これらの各部は、それぞれ、本発明の「第１構成部材」の一例である。また、回動側部材とは、各軸の関節部について、それぞれアーム支持部２（Ｓ軸）、下腕部３（Ｌ軸）、第１上腕部４１（Ｕ軸）、第２上腕部４２（Ｒ軸）、手首部５（Ｂ軸）、手先部６（Ｔ軸）を指す。これらの各部は、それぞれ、本発明の「第２構成部材」の一例である。したがって、下腕部３は、Ｌ軸の関節部に関して回動側部材（第２構成部材）であるが、Ｕ軸の関節部に関して支持側部材（第１構成部材）である。
【００２５】
次に、本実施形態のロボット１００のＬ軸の関節部における、アーム支持部２、減速機７ｂおよび下腕部３の構造について詳細に説明する。なお、Ｌ軸以外の各軸（Ｓ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）の関節部の構造も同様であるので、説明は省略する。
【００２６】
まず、減速機７ｂの構造について説明する。図３に示すように、本実施形態では、減速機７ｂは、平歯車減速機構を有する第１段減速部７０ａと、内部に偏心ギア（遊星歯車）７７ａおよび７７ｂが設けられた差動式減速機構を有する第２段減速部７０ｂとの２段減速式の減速機構を有している。なお、偏心ギア７７ａおよび７７ｂは、本発明の「外歯遊星歯車」の一例である。
【００２７】
減速機７ｂは、第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂを収容する筒状のケース７１と、減速機７ｂにより減速された回転を出力する出力側部材７２と、Ｌ軸モータ２２の出力軸と連結された入力ギア７３とを含んでいる。ケース７１は、アーム支持部２に固定的に取り付けられており、出力側部材７２が、下腕部３に固定的に取り付けられている。これにより、入力ギア７３から伝達されたＬ軸モータ２２の出力軸の回転が減速機７ｂで減速され、出力側部材７２を介して下腕部３に伝達されるように構成されている。この結果、アーム支持部２およびアーム支持部２に固定されたケース７１に対して、下腕部３および出力側部材７２が相対的に回転する。なお、ケース７１は、本発明の「固定側部材」の一例である。
【００２８】
図４に示すように、第１段減速部７０ａは、上述の入力ギア７３と、入力ギア７３にそれぞれ噛み合う３つのスパーギア（平歯車）７４とから構成されている。入力ギア７３は、減速機７ｂ（ケース７１）の中心軸（Ｌ軸）上に配置され、一端がＬ軸モータ２２の出力軸と連結され、軸受７５により回転可能に支持されている。また、入力ギア７３の他端が３つのスパーギア７４とそれぞれ噛み合うように設けられている。３つのスパーギア７４は、入力ギア７３の歯数よりも多い互いに同一の歯数を有している。これにより、第１段減速部７０ａでは、入力ギア７３と各スパーギア７４との歯数比分の減速が行われるように構成されている。
【００２９】
図３に示すように、第２段減速部７０ｂは、３つのスパーギア７４の回転軸を構成する３つのクランク軸７６（図４参照）と、各クランク軸７６の２つの偏心部７６ａおよび７６ｂに取り付けられた２枚の偏心ギア７７ａおよび７７ｂと、ケース７１の内周面に設けられ偏心ギア７７ａ（７７ｂ）と噛み合う内歯歯車７８とから構成されている。なお、クランク軸７６は、本発明の「回転軸」の一例である。
【００３０】
３つのクランク軸７６は、スパーギア７４の取り付けられた一端側の軸部７６ｃを出力側部材７２によって、他端の軸部７６ｄを保持部材７９によって、それぞれ軸受を介して回転可能に支持されている。この軸部７６ｃおよび７６ｄの間に２つの偏心部７６ａおよび７６ｂが軸方向に並ぶように形成されている。
【００３１】
図５に示すように、偏心ギア７７ａは、３つのクランク軸７６のそれぞれの偏心部７６ａに転がり軸受８０を介して取り付けられた平板状の外歯歯車である。偏心ギア７７ａには、入力ギア７３が通る中心の孔部７７ｃと、偏心部７６ａに転がり軸受８０を介して外嵌めされる３つの取付孔部７７ｄと、出力側部材７２の後述する連結部７２ａが通る３つの連結孔部７７ｅとが形成されている。これにより、偏心ギア７７ａは、３つの取付孔部７７ｄに係合する３つの偏心部７６ａの偏心回転に応じて偏心回転するように構成されている。なお、図３に示すように、偏心ギア７７ｂは、クランク軸７６の偏心部７６ｂに取り付けられており、偏心ギア７７ａと同一形状を有する。また、偏心部７６ｂは偏心部７６ａと１８０度位相が異なる。
【００３２】
図５に示すように、内歯歯車７８は、ピン歯７８ａを用いたピン歯車からなり、偏心ギア７７ａおよび７７ｂが部分的に噛み合うように構成されている。ピン歯７８ａは、ケース７１の内周面に周方向に等間隔（等回転角度間隔）で並べて配置されている。ここで、内歯歯車７８の歯数（ピン歯７８ａの数）は、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の歯数よりも１つだけ多くなるように構成されている。このため、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）は、内歯歯車７８（ピン歯７８ａ）との噛み合い位置を回転方向に移動させながら偏心回転し、クランク軸７６が１回転すると内歯歯車７８（ピン歯７８ａ）と偏心ギア７７ａ（７７ｂ）との歯数差１歯分だけ自転するように構成されている。
【００３３】
図３および図５に示すように、出力側部材７２は、クランク軸７６の軸部７６ｃを支持するとともに、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の連結孔部７７ｅ内を通る連結部７２ａによって保持部材７９と連結されている。なお、図３に示すように、出力側部材７２および保持部材７９は、それぞれ軸受７２ｂおよび軸受７９ａを介してケース７１の内周部に回転可能に支持されている。そして、クランク軸７６の回転によって偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が自転すると、クランク軸７６自体が中心軸（Ｌ軸）周りに回転する。この結果、クランク軸７６の軸部７６ｃを支持する出力側部材７２と、クランク軸７６の軸部７６ｄを支持する保持部材７９とが、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転に伴って一体的に回転する。このようにして、第２段減速部７０ｂでは、偏心回転の結果１歯分ずつ自転する偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転が取り出され、歯数分だけ減速された回転（自転）が出力側部材７２に伝達されるように構成されている。
【００３４】
このような構成により、減速機７ｂでは、入力ギア７３の回転が第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂによって２段階に減速され、出力側部材７２に出力される。また、図４に示すように、減速機７ｂのケース７１には、ボルト固定用の孔部７１ｃが多数設けられたフランジ部７１ａが形成されている。そして、図３に示すように、このフランジ部７１ａのアーム支持部２側の表面によって環状のケース取付面７１ｂが構成されている。また、図４に示すように、出力側部材７２の表面（下腕部３側の表面）には平坦な出力側取付面７２ｃが形成され、ボルト固定用の孔部７２ｄが多数形成されている。なお、ケース取付面７１ｂおよび出力側取付面７２ｃは、それぞれ、本発明の「取付面」の一例である。
【００３５】
一方、図６に示すように、アーム支持部２の下腕取付部２１には、減速機７ｂのフランジ部７１ａのケース取付面７１ｂ（図３参照）に対応する環状の支持部側取付面２１ａが形成されている。環状の支持部側取付面２１ａには、後述する１つの支持部側位置決め部２１ｂ（穴部）と、ボルト固定用の多数の孔部２１ｃとが形成されている。この支持部側取付面２１ａと減速機７ｂのケース取付面７１ｂとが互いに密着した状態でボルト２３（図３参照）により締結されることによって、減速機７ｂ（ケース７１）がアーム支持部２（下腕取付部２１）に固定される。なお、支持部側取付面２１ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、支持部側位置決め部２１ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第１位置決め部」の一例である。
【００３６】
ここで、図３に示すように、本実施形態では、減速機７ｂのケース取付面７１ｂと、対応する支持部側取付面２１ａとには、それぞれ、対応するケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとが１つずつ形成されている。これらのケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとは、互いに回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる一対の凹部（穴）からなる。また、ケース側位置決め部７１ｄと、支持部側位置決め部２１ｂとは、位置決めピン８１の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。本実施形態では、支持部側位置決め部２１ｂが環状の支持部側取付面２１ａの上端の位置に配置されている。このため、ケース側位置決め部７１ｄが減速機７ｂ（ケース７１）の上端に位置する状態でのみ、減速機７ｂを下腕取付部２１に取り付けることが可能となる。なお、ケース側位置決め部７１ｄは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第３位置決め部」の一例である。
【００３７】
また、図７に示すように、下腕部３の下端には、減速機７ｂの出力側部材７２の出力側取付面７２ｃに対応する下腕取付面３ａが形成されている。下腕取付面３ａには、後述する１つの下腕側位置決め部３ｂ（穴部）と、ボルト固定用の多数の孔部３ｃとが形成されている。この下腕取付面３ａと減速機７ｂの出力側取付面７２ｃとが互いに密着した状態でボルト（図示せず）により締結されることによって、減速機７ｂの出力側部材７２が下腕部３に取り付けられる。なお、下腕取付面３ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、下腕側位置決め部３ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第２位置決め部」の一例である。
【００３８】
本実施形態では、図３に示すように、減速機７ｂの出力側取付面７２ｃと、対応する下腕取付面３ａとには、それぞれ、対応する出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとが１つずつ形成されている。これらの出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとは、互いに回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる一対の凹部（穴）からなる。また、出力側位置決め部７２ｅと、下腕側位置決め部３ｂとは、位置決めピン８２の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。図７に示すように、本実施形態では、下腕側位置決め部３ｂが下腕取付面３ａの上端から反時計方向に略９０度の位置に配置されている。このため、たとえば下腕部３が直立する図１の状態で減速機７ｂと下腕部３とを取り付けるとすれば、出力側位置決め部７２ｅ（図４参照）が減速機７ｂ（ケース７１）の上端から時計方向に略９０度の位置に位置する状態でのみ、出力側部材７２を下腕部３に取り付けることが可能となる。なお、出力側位置決め部７２ｅは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」および、「第４位置決め部」の一例である。
【００３９】
さらに、本実施形態では、減速機７ｂのケース側位置決め部７１ｄと出力側位置決め部７２ｅとは、減速機７ｂの回転角度位置と対応づけられて形成されている。具体的には、たとえば図４に示すように、ケース側位置決め部７１ｄと出力側位置決め部７２ｅとの両方が上端位置（１２時の位置）に配置された状態で、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が下端側（上端側）で噛み合い（角度０度）、クランク軸７６も一定の回転角度位置（角度０度）となるように構成されている。
【００４０】
これにより、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置をたとえば図１の位置に決めると、各位置決め部（ケース側位置決め部７１ｄおよび支持部側位置決め部２１ｂと、出力側位置決め部７２ｅおよび下腕側位置決め部３ｂと）の係合によって減速機７ｂのケース７１と出力側部材７２との位置関係が一意に定まる。この結果、組み込まれる減速機７ｂ内部の回転角度位置（偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の噛み合い位置およびクランク軸７６の回転角度位置）が、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な位置に対応して必ず一定となるように組み込まれる。これにより、本実施形態では、アーム支持部２に対して下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるときには、Ｌ軸の関節部の減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように構成されている。
【００４１】
次に、本実施形態によるロボット１００のＬ軸の関節部における減速機７ｂの組付方法について説明する。なお、ここでは、Ｌ軸のアーム支持部２に対して下腕部３が直立した状態（図１に示す状態）で減速機７ｂをそれぞれ取り付ける場合について説明する。また、Ｌ軸以外の他の関節部における減速機の組付方法も同様であるので説明を省略する。
【００４２】
まず、図３に示すように、減速機７ｂのケース側位置決め部７１ｄと、アーム支持部２の支持部側位置決め部２１ｂとに位置決めピン８１の一端および他端をそれぞれ挿入して互いを係合する。支持部側取付面２１ａの支持部側位置決め部２１ｂの位置（図６参照）は決まっているので、この支持部側位置決め部２１ｂを基準に減速機７ｂ（ケース側位置決め部７１ｄ）の位置合わせが行われる。これにより、環状の支持部側取付面２１ａの上端の位置に配置された支持部側位置決め部２１ｂに対して、ケース側位置決め部７１ｄが減速機７ｂ（ケース７１）の上端に位置する状態で係合する。その後、この係合状態で減速機７ｂがアーム支持部２（下腕取付部２１）にボルト２３（図３参照）で固定される。
【００４３】
次に、減速機７ｂの出力側部材７２を時計方向に約９０度回動させ、下腕部３が図１に示す姿勢に配置された状態での下腕側位置決め部３ｂの位置（図７参照）を基準に出力側位置決め部７２ｅの回転位置を合わせる。すなわち、図７における下腕側位置決め部３ｂの位置と向かい合うように、出力側部材７２の出力側位置決め部７２ｅの位置合わせを行う。
【００４４】
そして、図３に示すように、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとに位置決めピン８２の一端および他端をそれぞれ挿入し、互いを係合する。ただし、図３は下腕部３が直立した姿勢（図１参照）の状態を示していない。これにより、アーム支持部２（下腕取付部２１）に対する下腕部３の相対的な回転位置が図１に示す位置（下腕部３が直立する位置）において、Ｌ軸の減速機７ｂの回転角度位置（ケース側位置決め部７１ｄに対する出力側位置決め部７２ｅの回転角度位置）が常に一定となる状態で、減速機７ｂが組み付けられる。この結果、組み込まれる減速機７ｂ内部の回転角度位置（偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の噛み合い位置およびクランク軸７６の回転角度位置）が、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な位置（図１に示す位置）に対応して所定の回転角度位置に位置するように組み込まれる。
【００４５】
次に、本願発明者が鋭意検討した結果得た知見について説明する。
【００４６】
上述したように、本実施形態では、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が内歯歯車７８との噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機７ｂがロボット１００の関節部（Ｌ軸）に組み込まれている。
【００４７】
ここで、本願発明者は、減速機の偏心ギアが噛み合い位置を移動させながら減速させる構造を有する場合には、偏心ギアの回転角度位置（すなわち、内歯歯車との噛み合い位置、クランク軸の回転角度）に応じて減速機の剛性（ねじり剛性）が図８（減速機Ａ）に示すように正弦的に周期変動することに起因して、交換前のロボット（減速機Ａ）を同一のロボット（減速機Ｂ）に交換した場合に、図８に示すように交換後の減速機Ｂの偏心ギアの回転角度位置が異なる際には、剛性変動のパターン（位相）が交換前後で相違し、その結果、交換前に教示していた動作に対する動作ずれが発生することを見出した。
【００４８】
すなわち、本実施形態におけるロボット１００のＬ軸の減速機７ｂに関して検討すれば、クランク軸７６の回転に伴って偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が内歯歯車７８との噛み合い位置を周方向に移動させながら偏心回転する。このとき、クランク軸７６の回転角度に応じて減速機７ｂ自体の剛性の大きさが正弦的に変動する。Ｌ軸の減速機７ｂには、下腕部３から先端側の上腕部４、手首部５、手先部６、および、手先部６に取り付けられたハンド（エンドエフェクタ）やハンドによる把持物体などの荷重が作用し、減速機７ｂによってこの荷重を支えることになる。このため、減速機７ｂの剛性が変動する場合、減速機７ｂに作用する荷重に対する手先位置の位置ずれ量が変動することになるのである。
【００４９】
たとえば、図８の減速機ＡをＬ軸の減速機７ｂとして用いた場合には、クランク軸７６が約９０度の回転角度の時には減速機７ｂの剛性が大きいため、荷重に対する手先位置の位置ずれは小さい。一方、クランク軸７６が約２７０度の回転角度の時には減速機７ｂの剛性が小さいため、荷重に対する手先位置の位置ずれは大きくなる。ただし、ロボット１００の使用時にユーザが教示（ティーチング）を行う際には、クランク軸７６の回転角度位置に応じた剛性変動（手先位置のずれ易さ）を反映した状態で所望の軌跡を描くように教示をするため、ロボット１００単体の動作では何ら問題は発生しない。
【００５０】
ここで、故障時にロボットを入れ替えたり、減速機を取り替えたりした場合には、通常、減速機のクランク軸７６の回転角度が交換の前後で一致しない。このため、図８の従来例（比較例）に示すように、交換前のロボットの減速機Ａと交換後のロボットの減速機Ｂが、減速機Ａに対してクランク軸７６の回転角度（偏心ギアの回転角度）１８０度ずれた状態で組み込まれていた場合、交換の前後では剛性の大きさの差が最大でＧ１となる。交換前に教示したプログラムは、減速機Ａの剛性変動パターン（位相）を反映しているため、減速機Ｂに交換した後に元の教示データを使用しても、減速機Ｂの剛性変動パターン（位相）と全く異なるために大きな手先位置ずれが発生してしまう可能性がある。このように、本願発明者は、ロボットの構成部材（アーム支持部および下腕部など）に対する減速機内部のギアの回転角度位置の相違が、ロボットの個体差を大きくする要因となっていることを見出した。
【００５１】
これに対し、本願発明者は、たとえばＬ軸について、上記のように各位置決め部（ケース側位置決め部７１ｄおよび支持部側位置決め部２１ｂと、出力側位置決め部７２ｅおよび下腕側位置決め部３ｂと）の係合によって、アーム支持部２に対して下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるときには、Ｌ軸の関節部の減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように構成した。この結果、交換前のロボット１００（Ｌ軸の減速機７ｂ：減速機Ａ）を同一のロボット１００（Ｌ軸の減速機７ｂ：減速機Ｂ）に交換した場合にも、図９に示すように、減速機７ｂのクランク軸７６の回転角度を常に一致させることができる。これにより、正弦的な剛性変動のパターン（位相）が一致するため、剛性の大きさの差がクランク軸７６の回転角度位置によらず一定のＧ２とすることができる。このとき、図９に現れる剛性の差Ｇ２は、加工精度や組付誤差などの周期的な剛性変動以外の要因に起因する個体差に相当し、剛性変動の位相が一致しない場合の剛性の大きさの差Ｇ１よりも顕著に小さい。なお、ここでは便宜的にロボット１００のＬ軸の関節部（減速機７ｂ）について説明したが、Ｌ軸以外の各軸についても同様である。すなわち、ロボット１００を交換した場合に、交換の前後でＳ軸の減速機７ａ同士、Ｌ軸の減速機７ｂ同士、Ｕ軸の減速機７ｃ同士、Ｒ軸の減速機７ｄ同士、Ｂ軸の減速機７ｅ同士、および、Ｔ軸の減速機７ｆ同士のそれぞれについて、回転角度位置を一致させた状態で組み付けることができるので、交換前後のロボット１００の各軸について、減速機の剛性の大きさの差がクランク軸の回転角度位置によらず一定のＧ２とすることができる。
【００５２】
上述した本願発明者が得た知見に基づく効果を確認するため、本実施形態によるロボット１００同士を交換して動作させた場合の交換の前後における手先位置の位置ずれ量を実際に測定した。本実施形態によるロボット１００同士を交換した場合には、図９のように、減速機のクランク軸７６の回転角度が一致するので、交換の前後で発生する減速機の剛性の差Ｇ２は減速機自体の個体差レベルとなる。また、比較例として、従来のロボット同士を交換して動作させた場合の交換の前後における手先位置の位置ずれ量を実際に測定した。比較例では、図８のように、減速機のクランク軸の回転角度が一致しないので、各軸の減速機のそれぞれについて、交換の前後で減速機の剛性の差が図８のＧ１のように大きくなる可能性がある。
【００５３】
この結果、比較例による測定結果では数ｍｍのオーダーで位置ずれが発生したのに対して、実施例による測定結果では、位置ずれの大きさが０．数ｍｍのオーダーとなることが確認された。すなわち、本実施形態によるロボット１００により、位置ずれを比較例の１０％程度に抑制することができた。
【００５４】
本実施形態では、上記のように、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設ける。これにより、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置と、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置とを位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）に基づいて対応づけた状態で減速機７ｂを組み付けることができる。このように位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）に基づいて減速機７ｂの回転角度位置を位置合わせした状態で減速機７ｂが組み付けられたロボット１００同士では、交換前と同一のロボット１００（減速機７ｂ）に同一の姿勢をとらせた場合に減速機７ｂ内部の偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置を一致させることができる。これにより、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置（噛み合い位置）に応じて剛性が周期的に変動する減速機７ｂを組み付けたロボット１００間において、交換前後で減速機７ｂの剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット１００間の個体差を小さくすることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、アーム支持部２および下腕部３に対する減速機７ｂの偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の相対的な回転角度位置を予め設定された回転角度位置に位置決めするための位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設ける。ここで、たとえば位置基準部としてマーク（目印）などを設け、この位置基準部に基づいて減速機を組み付ける場合には、組み付け時にマーク（目印）を確認しながら組み付け作業を行う必要がある。これに対して、本実施形態のように位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設けることによって、組み付け時に容易に減速機７ｂの位置決めを行うことができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、アーム支持部２に設けられた支持部側位置決め部２１ｂと、下腕部３に設けられた下腕側位置決め部３ｂと、減速機７ｂのケース７１に設けられたケース側位置決め部７１ｄと、減速機７ｂの出力側部材７２に設けられた出力側位置決め部７２ｅとを設ける。このように構成することによって、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置を支持部側位置決め部２１ｂと、下腕側位置決め部３ｂとによって位置決めすることができる。そして、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置を、支持部側位置決め部２１ｂに対応するケース側位置決め部７１ｄと、下腕側位置決め部３ｂに対応する出力側位置決め部７２ｅとによって、常に一定の回転角度位置に位置決めすることができる。この結果、確実に、アーム支持部２および下腕部３に対する減速機７ｂの偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の相対的な回転角度位置を、予め設定された回転角度位置に位置決めすることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとが互いに係合することにより、アーム支持部２と減速機７ｂのケース７１との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成する。また、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとが互いに係合することにより、下腕部３と減速機７ｂの出力側部材７２との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成する。このように構成することによって、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとを互いに係合し、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとを互いに係合するだけで、容易に、アーム支持部２と減速機７ｂとの位置決めおよび下腕部３と減速機７ｂとの位置決めを行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂおよびケース側位置決め部７１ｄが、それぞれ、アーム支持部２のケース７１に対する支持部側取付面２１ａ、および、ケース７１のアーム支持部２に対するケース取付面７１ｂに設けられる。また、下腕側位置決め部３ｂおよび出力側位置決め部７２ｅが、それぞれ、下腕部３の出力側部材７２に対する下腕取付面３ａ、および、出力側部材７２の下腕部３に対する出力側取付面７２ｃに設けられる。このように構成することにより、減速機７ｂの組み付け時に、支持部側取付面２１ａと減速機７ｂのケース取付面７１ｂとを合わせるだけで、支持部側位置決め部２１ｂおよびケース側位置決め部７１ｄによる位置決めを行うことができる。また、下腕取付面３ａと減速機７ｂの出力側取付面７２ｃとを合わせるだけで、下腕側位置決め部３ｂおよび出力側位置決め部７２ｅによる位置決めを行うことができる。これにより、アーム支持部２と減速機７ｂとの位置決めおよび取り付けと、減速機７ｂと下腕部３との位置決めおよび取り付けとを、さらに容易に行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとは、位置決めピン８１を装着可能でかつ位置決めピン８１を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている。また、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとは、位置決めピン８２を装着可能でかつ位置決めピン８２を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている。このように構成することによって、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとに位置決めピン８１の一端と他端とをそれぞれ装着するだけの簡素な構造で、支持部側位置決め部２１ｂとケース側位置決め部７１ｄとを係合させることができる。同様に、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとに位置決めピン８２の一端と他端とをそれぞれ装着するだけの簡素な構造で、下腕側位置決め部３ｂと出力側位置決め部７２ｅとを係合させることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、上記のように、減速機７ｂは、第１段減速部７０ａと、第２段減速部７０ｂと、第１段減速部７０ａおよび第２段減速部７０ｂを収容するケース７１とを含む。また、第１段減速部７０ａは、入力ギア７３と、入力ギア７３と噛み合うスパーギア７４とから構成されている。また、第２段減速部７０ｂは、偏心部７６ａ（７６ｂ）を有しスパーギア７４に連結されたクランク軸７６と、内歯歯車７８と、偏心部７６ａ（７６ｂ）に係合して偏心回転し、内歯歯車７８に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する偏心ギア７７ａ（７７ｂ）と、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の自転に伴い回転する出力側部材７２とから構成されている。そして、ケース７１および出力側部材７２には、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅがそれぞれ設けられている。このように構成することによって、偏心ギア７７ａ（７７ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成され、２段式減速機構により高い減速比を有する減速機７ｂをロボット１００に組み込むことができる。このような減速機７ｂでは、上述の通りクランク軸７６（偏心ギア７７ａ（７７ｂ））の回転角度位置に応じて剛性が周期的に変動する。本実施形態によるロボット１００では、この減速機７ｂのケース７１および出力側部材７２に、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にもクランク軸７６（偏心ギア７７ａ（７７ｂ））の回転角度位置を一致させることができるので、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上記のように、減速機７ｂを組み込む際、アーム支持部２に対する下腕部３の相対的な回転位置が２台以上のロボット１００間において略同一であるとき、アーム支持部２および下腕部３の間の減速機７ｂの回転角度位置が、２台以上のロボット１００間において略同一となるように組み立てることによって、２台以上のロボット１００間で、アーム支持部２に対する下腕部３の回転位置と、その回転位置における減速機７ｂの回転角度位置とを対応づけた状態で減速機７ｂを組み付けることができる。このため、交換前と同一のロボット１００に同一の姿勢をとらせた場合に減速機７ｂ内部の偏心ギア７７ａ（７７ｂ）の回転角度位置を一致させることができる。この結果、２台以上のロボット１００間において、交換前後で減速機７ｂの剛性変動のパターンを一致させることができるので、ロボット１００間の個体差を小さくすることができる。
【００６２】
（第１変形例）
上記実施形態では、平歯車減速機構を有する第１段減速部７０ａと、差動式減速機構を有する第２段減速部７０ｂとの２段減速式の減速機構を有した減速機７ｂを用いた例を示したが、図１０および図１１に示す第１変形例のように、減速機７ｂとは異なる減速機構を有する減速機２０７を用いてもよい。なお、ここではロボット１００のＬ軸の関節部に減速機２０７を用いる例について説明するが、減速機２０７を他のいずれの関節部に用いてもよい。
【００６３】
図１０に示すように、本実施形態の第１変形例によるロボット１００の減速機２０７は、偏心部２１１ａおよび２１１ｂを有する入力軸２１１と、偏心部２１１ａおよび２１１ｂにそれぞれ転がり軸受２１２を介して偏心回転可能に取り付けられた２枚の偏心ギア（外歯遊星歯車）２１３ａおよび２１３ｂと、偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂが内接して噛み合う内歯歯車２１４と、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴って回転する出力側部材２１５とを含んでいる。これらの入力軸２１１、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）、内歯歯車２１４および出力側部材２１５は、筒状のケース２１６の内部に収容されている。なお、偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂは、本発明の「外歯遊星歯車」の一例である。また、ケース２１６は、本発明の「固定側部材」の一例である。
【００６４】
入力軸２１１は、中空軸からなり、一端側を軸受２１７ａを介して保持部材２１８により支持され、他端側を軸受２１７ｂを介して出力側部材２１５により支持されている。これにより、入力軸２１１は、中心軸（Ｌ軸）周りに回転可能に支持されている。入力軸２１１には、Ｌ軸モータ２２（図３参照）の出力軸が直接または間接的に接続され、入力軸２１１がＬ軸モータ２２により回転駆動されるように構成されている。偏心部２１１ａおよび２１１ｂは、軸受２１７ａおよび２１７ｂの間に軸方向に並んで設けられている。偏心部２１１ａと偏心部２１１ｂとは、約１８０度の位相差となるように配置されている。
【００６５】
図１１に示すように、偏心ギア２１３ａは、中心部に取付孔２１３ｃが設けられた平板状の外歯歯車である。偏心ギア２１３ａは、入力軸２１１の偏心部２１１ａに転がり軸受２１２を介して取付孔２１３ｃが外嵌めされることにより、入力軸２１１（偏心部２１１ａ）の回転に伴い偏心回転可能に構成されている。また、偏心ギア２１３ａには、Ｌ軸を中心とした同心円上に複数の内ローラ孔２１３ｄが形成されている。なお、図１０に示すように、偏心ギア２１３ｂは偏心部２１１ｂに取り付けられており、偏心ギア２１３ａと同一形状を有する。
【００６６】
図１１に示すように、内歯歯車２１４は、ピン歯２１４ａにより偏心ギア２１３ａおよび２１３ｂが内接して部分的に噛み合うように構成されている。内歯歯車２１４の歯数（ピン歯２１４ａの数）は、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の歯数よりも１つだけ多くなるように構成されている。このため、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）は、内歯歯車２１４（ピン歯２１４ａ）との噛み合い位置を回転方向に移動させながら偏心回転し、入力軸２１１が１回転すると内歯歯車２１４（ピン歯２１４ａ）の歯数と偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の歯数との差分の１歯分だけ自転するように構成されている。
【００６７】
図１０に示すように、出力側部材２１５は、入力軸２１１の他端側を軸受２１７ｂを介して支持するとともに、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の内ローラ孔２１３ｄ内を通る内ピン２１９によって保持部材２１８と連結されている。また、内ピン２１９は、中実の丸棒形状を有し、外周に内ローラ２１９ａが嵌め込まれるとともに、この内ローラ２１９ａの外周面が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接するように設けられている。なお、内ローラ孔２１３ｄの内径は、内ローラ２１９ａの外形よりも大きくなるように形成されている。具体的には、内ローラ孔２１３ｄと内ローラ２１９ａとは、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の偏心量（偏心部２１１ａおよび２１１ｂの偏心量）に対応した間隙が形成されるように構成されている。
【００６８】
これにより、図１１に示すように、入力軸２１１の回転によって偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）が偏心回転すると、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）には偏心回転による揺動が伝達されることなく、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接し続ける。この結果、内ローラ孔２１３ｄの内周面と内ローラ２１９ａの外周面との間隙によって回転の偏心成分が吸収される一方、内ピン２１９（内ローラ２１９ａ）が内ローラ孔２１３ｄの内周面に内接することによって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転成分だけが内ピン２１９に伝達される。これにより、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴って、内ピン２１９に連結された出力側部材２１５と保持部材２１８とが、内ピン２１９と一体的に中心軸（Ｌ軸）周りに回転する。
【００６９】
このようにして、減速機２０７では、偏心回転の結果１歯分ずつ自転する偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転が取り出され、歯数分だけ減速された回転（自転）が出力側部材２１５に伝達されるように構成されている。
【００７０】
ここで、図１０に示すように、減速機２０７のケース２１６には、フランジ部２１６ａが形成され、このフランジ部２１６ａのアーム支持部２側の表面によって環状のケース取付面２１６ｂが構成されている。そして、ケース取付面２１６ｂには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなるケース側位置決め部２１６ｃが形成されている。なお、ケース取付面２１６ｂは、本発明の「取付面」の一例である。また、ケース側位置決め部２１６ｃは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第３位置決め部」の一例である。
【００７１】
また、出力側部材２１５の表面（下腕部３側の表面）には平坦な出力側取付面２１５ａが形成されている。そして、出力側取付面２１５ａには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる出力側位置決め部２１５ｂが形成されている。なお、出力側取付面２１５ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、出力側位置決め部２１５ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第４位置決め部」の一例である。
【００７２】
これにより、第１変形例による減速機２０７では、ケース側位置決め部２１６ｃと、アーム支持部２（下腕取付部２１）の支持部側位置決め部２１ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８１（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。また、出力側位置決め部２１５ｂと、下腕部３の下腕側位置決め部３ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８２（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。
【００７３】
さらに、減速機２０７のケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとは、減速機２０７の回転角度位置と対応づけられて形成されている。したがって、ケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとの相対的な位置関係によって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の回転角度位置（偏心部２１１ａ（２１１ｂ）の回転角度位置）が所定の回転角度位置に定まるように構成されている。
【００７４】
本実施形態の第１変形例では、上記のように、減速機２０７は、偏心部２１１ａ（２１１ｂ）を有する入力軸２１１と、内歯歯車２１４と、偏心部２１１ａ（２１１ｂ）に係合して偏心回転し、内歯歯車２１４に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）と、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）の自転に伴い回転する出力側部材２１５と、入力軸２１１、内歯歯車２１４、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）および出力側部材２１５を収容するケース２１６とを含む。そして、ケース側位置決め部２１６ｃと出力側位置決め部２１５ｂとが、ケース２１６と出力側部材２１５とにそれぞれ設けられている。このように構成することによって、偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ）が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機２０７をロボット１００に組み込むことができる。このような減速機２０７では、入力軸２１１（偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ））の回転角度位置に応じて剛性が周期的に変動する。第１変形例においても、この減速機２０７のケース２１６および出力側部材２１５に、ケース側位置決め部２１６ｃおよび出力側位置決め部２１５ｂをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にも入力軸２１１（偏心ギア２１３ａ（２１３ｂ））の回転角度位置を一致させることができる。この結果、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００７５】
（第２変形例）
また、本実施形態および上記第１変形例とは異なり、図１２および図１３に示す減速機３０７のように波動歯車減速機を用いてもよい。なお、ここではロボット１００のＬ軸の関節部に減速機３０７を用いる例について説明するが、減速機３０７を他のいずれの関節部に用いてもよい。
【００７６】
図１２に示すように、本実施形態の第２変形例による減速機３０７は、内歯３１１ａが内周面に形成された環状の剛性内歯歯車３１１と、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴って回転駆動される波動発生器３１２と、波動発生器３１２の外周部分に嵌め合わされる可撓性外歯歯車３１３とを含んでいる。なお、剛性内歯歯車３１１は、本発明の「固定側部材」の一例である。また、可撓性外歯歯車３１３は、本発明の「出力側部材」の一例である。
【００７７】
図１３に示すように、剛性内歯歯車３１１の内周面は円形形状に形成され、剛性内歯歯車３１１の内周面部全体に渡って内歯３１１ａが円周方向に複数形成されている。この内歯３１１ａの歯数は、可撓性外歯歯車３１３の歯数よりも２枚程度多くなるように構成されている。また、剛性内歯歯車３１１は、アーム支持部２の下腕取付部２１に固定的に取り付けられている。
【００７８】
波動発生器３１２は、可撓性外歯歯車３１３の内側に配置されている。また、波動発生器３１２は、楕円形状の外周面を有している。具体的には、波動発生器３１２は、楕円形状の外周面を有する波動プラグ３１２ａと、波動プラグ３１２ａの外周部分に嵌め合わされた波動ベアリング３１２ｂとを含んでいる。波動プラグ３１２ａは、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴ってＬ軸周りに回転されるように構成されている。また、波動ベアリング３１２ｂは、回転される楕円形状の波動プラグ３１２ａの形状を反映するように、弾性変形可能に構成されている。
【００７９】
図１２に示すように、可撓性外歯歯車３１３は、円筒形状の胴部３１４と、胴部３１４の下腕部３側の端部に配置された円板部３１５とにより構成されている。可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４は、環状の剛性内歯歯車３１１と波動発生器３１２（波動ベアリング３１２ｂ）の長軸側との間に挟み込まれるように配置されている。そして、可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４の外周面に設けられた外歯が、剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａと噛み合うように構成されている。また、可撓性外歯歯車３１３の胴部３１４は、図１３に示すように、波動発生器３１２が回転駆動された場合に、嵌め合わされている波動発生器３１２（波動ベアリング３１２ｂ）の外周面形状を反映するようにたわみ変形（弾性変形）されるように構成されている。つまり、胴部３１４は、波動発生器３１２の楕円形状の外周面形状に沿って楕円形状にたわみ変形される。また、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５には、下腕部３が取り付けられている。
【００８０】
このように、剛性内歯歯車３１１の内側に配置された胴部３１４が波動発生器３１２の楕円形状の外周面形状を反映するように楕円形状に変形されることによって、楕円形状の長手方向の両端部近傍の２箇所の外歯３１４ａのみが、剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａと噛み合うように構成されている。これにより、波動発生器３１２の回転に伴って可撓性外歯歯車３１３（胴部３１４）の外歯３１４ａと剛性内歯歯車３１１の内歯３１１ａとの噛み合わせ位置が、円周方向に移動するように構成されている。この際、可撓性外歯歯車３１３（外歯）の歯数が内歯３１１ａの歯数よりも２枚程度少ないので、波動発生器３１２の波動プラグ３１２ａが１回転されると、可撓性外歯歯車３１３が歯数の差分だけ回転される。これにより、Ｌ軸モータ２２の回転運動を減速して可撓性外歯歯車３１３に伝達することが可能となる。この結果、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５に取り付けられた下腕部３が、剛性内歯歯車３１１が取り付けられた下腕取付部２１に対してＬ軸周りに回動される。
【００８１】
ここで、減速機３０７の剛性内歯歯車３１１のアーム支持部２側の表面によって、環状の固定側取付面３１１ｂが構成されている。そして、固定側取付面３１１ｂには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる固定側位置決め部３１１ｃが形成されている。なお、剛性内歯歯車３１１の固定側取付面３１１ｂには多数のボルト固定用の孔部が形成されるが、図示を省略している。なお、固定側取付面３１１ｂは、本発明の「取付面」の一例である。また、固定側位置決め部３１１ｃは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第３位置決め部」の一例である。
【００８２】
また、可撓性外歯歯車３１３の下腕部３側の円板部３１５には平坦な出力側取付面３１５ａが形成されている。そして、出力側取付面３１５ａには、回転軸方向（Ｌ軸方向）に延びる凹部（穴）からなる出力側位置決め部３１５ｂが形成されている。なお、可撓性外歯歯車３１３の円板部３１５には多数のボルト固定用の孔部が形成されるが、図示を省略している。なお、出力側取付面３１５ａは、本発明の「取付面」の一例である。また、出力側位置決め部３１５ｂは、本発明の「位置基準部」、「位置決め部」、「凹部」、および、「第４位置決め部」の一例である。
【００８３】
これにより、第２変形例による減速機３０７では、固定側位置決め部３１１ｃと、アーム支持部２（下腕取付部２１）の支持部側位置決め部２１ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８１（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。また、出力側位置決め部３１５ｂと、下腕部３の下腕側位置決め部３ｂ（図３参照）とが、位置決めピン８２（図３参照）の一端と他端とをそれぞれに挿入（装着）することによって、互いに係合可能に構成されている。
【００８４】
さらに、減速機３０７の固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとは、減速機３０７の回転角度位置と対応づけられて形成されている。したがって、固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとの相対的な位置関係によって、可撓性外歯歯車３１３の回転角度位置（剛性内歯歯車３１１に対する噛み合い位置）が所定の回転角度位置に定まるように構成されている。
【００８５】
第２変形例では、上記のように、減速機３０７は、内歯３１１ａが内周面に形成された環状の剛性内歯歯車３１１と、Ｌ軸モータ２２の駆動に伴って回転駆動される波動発生器３１２と、波動発生器３１２の外周部分に嵌め合わされる可撓性外歯歯車３１３とを含む波動歯車減速機からなる。そして、固定側位置決め部３１１ｃと出力側位置決め部３１５ｂとが、剛性内歯歯車３１１と可撓性外歯歯車３１３とにそれぞれ設けられている。このように構成することによって、可撓性外歯歯車３１３が噛み合い位置を移動させながら回転するように構成された減速機３０７をロボット１００に組み込むことができる。第２変形例においても、減速機３０７の剛性内歯歯車３１１および可撓性外歯歯車３１３に、固定側位置決め部３１１ｃおよび出力側位置決め部３１５ｂをそれぞれ設けることにより、ロボット交換時にも可撓性外歯歯車３１３の回転角度位置（噛み合い位置）を一致させることができる。この結果、剛性変動に起因する使用時の手先位置ずれ量を抑制し、ロボット１００の個体差を小さくすることができる。
【００８６】
なお、今回開示された実施形態、第１変形例および第２変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態、第１変形例および第２変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記実施形態では、本発明を垂直多関節型のロボット１００に適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機が関節部に組み込まれたロボットであれば、ロボット１００以外の他のロボットに適用してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、Ｌ軸の関節部の減速機の組み付けを例として説明したが、上述の通り、ロボットの全ての関節部の減速機について本発明を適用することが可能である。本発明では、全ての関節部の減速機について位置基準部を設けてもよいし、一部の関節部のみについて、減速機に位置基準部を設けて所定の回転角度位置となるように組み付けてもよい。なお、上記実施形態によるロボット１００の場合、減速機の剛性の差異は、荷重が作用しやすいＬ軸、Ｕ軸およびＢ軸で特に影響が大きくなる。このため、たとえば、Ｌ軸、Ｕ軸およびＢ軸にのそれぞれの減速機７ｂ、７ｃおよび７ｅについてのみ、減速機に位置基準部を設けて所定の回転角度位置となるように組み付けてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、凹部からなる位置決め部（支持部側位置決め部２１ｂ、下腕側位置決め部３ｂ、ケース側位置決め部７１ｄおよび出力側位置決め部７２ｅ）を設け、位置決めピンを用いて位置決め部同士を係合させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部側位置決め部２１ｂ（下腕側位置決め部３ｂ）およびケース側位置決め部７１ｄ（出力側位置決め部７２ｅ）を、たとえば凹部と凹部に係合可能な凸部の組み合わせによって構成してもよい。また、たとえば、支持部側位置決め部２１ｂ（下腕側位置決め部３ｂ）およびケース側位置決め部７１ｄ（出力側位置決め部７２ｅ）としてキー溝を設け、位置決め用のキー部材により係合するように構成してもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、位置決め部同士を係合させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位置決め部に代えて回転角度位置を示すマーク（目印）からなる位置基準部を設け、このマークの位置を基準として減速機の組み付けを行うように構成してもよい。この他、位置基準部として、減速機内部の偏心ギアやクランク軸の回転角度位置を視認可能な窓部を設け、偏心ギアやクランク軸の回転角度位置を直接確認しながら組み付けを行ってもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、たとえばロボット１００のＬ軸に関して、アーム支持部２と、減速機７ｂのケース７１と、減速機７ｂの出力側部材７２と、下腕部３とにそれぞれ位置決め部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば減速機７ｂのケース７１と、出力側部材７２とにのみ、位置決め部を設けてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、アーム支持部２と、下腕部３との相対的な回転位置が図１に示す状態（下腕部３が直立する状態）で減速機７ｂの組み付けを行う場合について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム支持部２と、下腕部３との相対的な回転位置が所定の位置の場合に、減速機７ｂの回転角度位置が所定の回転角度位置となるように組み付ければよいので、組み付け時の回転位置はどのような位置にあってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１ 旋回ベース（第１構成部材）
２ アーム支持部（第１構成部材、第２構成部材）
３ 下腕部（第１構成部材、第２構成部材）
３ａ 下腕取付面（取付面）
３ｂ 下腕側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部および、第２位置決め部）
５ 手首部（第１構成部材、第２構成部材）
６ 手先部（第２構成部材）
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、２０７、３０７ 減速機
２１ａ 支持部側取付面（取付面）
２１ｂ 支持部側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第１位置決め部）
４１ 第１上腕部（第１構成部材、第２構成部材）
４２ 第２上腕部（第１構成部材、第２構成部材）
７０ａ 第１段減速部
７０ｂ 第２段減速部
７１ ケース（固定側部材）
７１ｂ ケース取付面（取付面）
７１ｄ ケース側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
７２ｃ 出力側取付面（取付面）
７２ｅ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
７３ 入力ギア
７４ スパーギア
７６ クランク軸（回転軸）
７７ａ、７７ｂ 偏心ギア（外歯遊星歯車）
７８ 内歯歯車
１００ ロボット
２１１ 入力軸
２１３ａ、２１３ｂ 偏心ギア（外歯遊星歯車）
２１４ 内歯歯車
２１５ 出力側部材
２１５ａ 出力側取付面（取付面）
２１５ｂ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
２１６ ケース（固定側部材）
２１６ｂ ケース取付面（取付面）
２１６ｃ ケース側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
３１１ 剛性内歯歯車（固定側部材）
３１１ｂ 固定側取付面（取付面）
３１１ｃ 固定側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第３位置決め部）
３１２ 波動発生器
３１３ 可撓性外歯歯車（出力側部材）
３１５ａ 出力側取付面（取付面）
３１５ｂ 出力側位置決め部（位置基準部、位置決め部、凹部、第４位置決め部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１構成部材と、
前記第１構成部材に関節部を介して連結される第２構成部材と、
前記関節部に配置され、前記第２構成部材を前記第１構成部材に対して回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機と、
前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、前記減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部とを備える、ロボット。
【請求項２】
前記位置基準部は、前記第１構成部材および前記第２構成部材に対する前記減速機のギアの相対的な回転角度位置を予め設定された回転角度位置に位置決めするための位置決め部を含む、請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記減速機は、前記第１構成部材に取り付けられる固定側部材と、前記第２構成部材に取り付けられ、前記固定側部材に対して相対的に回転する出力側部材とを含み、
前記位置決め部は、前記第１構成部材に設けられた第１位置決め部と、前記第２構成部材に設けられた第２位置決め部と、前記減速機の固定側部材に設けられた第３位置決め部と、前記減速機の出力側部材に設けられた第４位置決め部とを含む、請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１位置決め部と前記第３位置決め部とが互いに係合することにより、前記第１構成部材と前記減速機の固定側部材との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成され、
前記第２位置決め部と前記第４位置決め部とが互いに係合することにより、前記第２構成部材と前記減速機の出力側部材との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成されている、請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記第１位置決め部および前記第３位置決め部は、それぞれ、前記第１構成部材の前記固定側部材に対する取付面、および、前記固定側部材の前記第１構成部材に対する取付面に設けられ、
前記第２位置決め部および前記第４位置決め部は、それぞれ、前記第２構成部材の前記出力側部材に対する取付面、および、前記出力側部材の前記第２構成部材に対する取付面に設けられている、請求項３または４に記載のロボット。
【請求項６】
前記第１位置決め部と前記第３位置決め部とは、凸部と前記凸部に係合可能な凹部との組み合わせ、または、係合部材を装着可能でかつ前記係合部材を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成され、
前記第２位置決め部と前記第４位置決め部とは、凸部と前記凸部に係合可能な凹部との組み合わせ、または、係合部材を装着可能でかつ前記係合部材を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている、請求項４または５に記載のロボット。
【請求項７】
前記減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、前記第１段減速部および前記第２段減速部を収容する固定側部材とを含み、
前記第１段減速部は、入力ギアと、前記入力ギアと噛み合うスパーギアとを有し、
前記第２段減速部は、偏心部を有し前記スパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転する出力側部材とを有し、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項８】
前記減速機は、
偏心部を有する入力軸と、
内歯歯車と、
前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、
前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転する出力側部材と、
前記入力軸、前記内歯歯車、前記外歯遊星歯車および前記出力側部材を収容する固定側部材とを含み、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
前記減速機は、
環状の剛性内歯歯車を有する固定側部材と、
前記剛性内歯歯車の内歯に噛み合い可能な外歯が形成された可撓性外歯歯車を有する出力側部材と、
前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓ませて、部分的に複数箇所で外歯を内歯に噛み合わせるとともに、噛み合い位置を円周方向に移動させることにより前記剛性内歯歯車および前記可撓性外歯歯車の間に相対回転運動を発生させる波動発生器とを含む波動歯車減速機からなり、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
関節部に配置され、第１構成部材に対して第２構成部材を回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた２台以上のロボットの組み立て方法であって、
前記減速機を組み込む際、前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上の前記ロボット間において略同一であるとき、前記第１構成部材および前記第２構成部材の間の前記減速機の回転角度位置が、前記２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てる、２台以上のロボットの組み立て方法。
【請求項１１】
前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が所定の回転角度位置にあるとき、前記減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部に基づいて、前記ロボットに前記減速機を組み込む、請求項１０に記載の２台以上のロボットの組み立て方法。
【請求項１】
第１構成部材と、
前記第１構成部材に関節部を介して連結される第２構成部材と、
前記関節部に配置され、前記第２構成部材を前記第１構成部材に対して回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機と、
前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が所定の位置にあるとき、前記減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部とを備える、ロボット。
【請求項２】
前記位置基準部は、前記第１構成部材および前記第２構成部材に対する前記減速機のギアの相対的な回転角度位置を予め設定された回転角度位置に位置決めするための位置決め部を含む、請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記減速機は、前記第１構成部材に取り付けられる固定側部材と、前記第２構成部材に取り付けられ、前記固定側部材に対して相対的に回転する出力側部材とを含み、
前記位置決め部は、前記第１構成部材に設けられた第１位置決め部と、前記第２構成部材に設けられた第２位置決め部と、前記減速機の固定側部材に設けられた第３位置決め部と、前記減速機の出力側部材に設けられた第４位置決め部とを含む、請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１位置決め部と前記第３位置決め部とが互いに係合することにより、前記第１構成部材と前記減速機の固定側部材との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成され、
前記第２位置決め部と前記第４位置決め部とが互いに係合することにより、前記第２構成部材と前記減速機の出力側部材との相対的な回転角度位置の位置決めが行われるように構成されている、請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記第１位置決め部および前記第３位置決め部は、それぞれ、前記第１構成部材の前記固定側部材に対する取付面、および、前記固定側部材の前記第１構成部材に対する取付面に設けられ、
前記第２位置決め部および前記第４位置決め部は、それぞれ、前記第２構成部材の前記出力側部材に対する取付面、および、前記出力側部材の前記第２構成部材に対する取付面に設けられている、請求項３または４に記載のロボット。
【請求項６】
前記第１位置決め部と前記第３位置決め部とは、凸部と前記凸部に係合可能な凹部との組み合わせ、または、係合部材を装着可能でかつ前記係合部材を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成され、
前記第２位置決め部と前記第４位置決め部とは、凸部と前記凸部に係合可能な凹部との組み合わせ、または、係合部材を装着可能でかつ前記係合部材を介して互いに係合可能な一対の凹部により構成されている、請求項４または５に記載のロボット。
【請求項７】
前記減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、前記第１段減速部および前記第２段減速部を収容する固定側部材とを含み、
前記第１段減速部は、入力ギアと、前記入力ギアと噛み合うスパーギアとを有し、
前記第２段減速部は、偏心部を有し前記スパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転する出力側部材とを有し、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項８】
前記減速機は、
偏心部を有する入力軸と、
内歯歯車と、
前記偏心部に係合して偏心回転し、前記内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、
前記外歯遊星歯車の自転に伴い回転する出力側部材と、
前記入力軸、前記内歯歯車、前記外歯遊星歯車および前記出力側部材を収容する固定側部材とを含み、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
前記減速機は、
環状の剛性内歯歯車を有する固定側部材と、
前記剛性内歯歯車の内歯に噛み合い可能な外歯が形成された可撓性外歯歯車を有する出力側部材と、
前記可撓性外歯歯車を半径方向に撓ませて、部分的に複数箇所で外歯を内歯に噛み合わせるとともに、噛み合い位置を円周方向に移動させることにより前記剛性内歯歯車および前記可撓性外歯歯車の間に相対回転運動を発生させる波動発生器とを含む波動歯車減速機からなり、
前記位置基準部は、前記固定側部材と前記出力側部材とにそれぞれ設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
関節部に配置され、第１構成部材に対して第２構成部材を回動可能に連結し、ギアが噛み合い位置を移動させながら回転する減速機を備えた２台以上のロボットの組み立て方法であって、
前記減速機を組み込む際、前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が２台以上の前記ロボット間において略同一であるとき、前記第１構成部材および前記第２構成部材の間の前記減速機の回転角度位置が、前記２台以上のロボット間において略同一となるように組み立てる、２台以上のロボットの組み立て方法。
【請求項１１】
前記第１構成部材に対する前記第２構成部材の相対的な回転位置が所定の回転角度位置にあるとき、前記減速機の回転角度位置が所定の回転角度位置となるように位置合わせ可能な位置基準部に基づいて、前記ロボットに前記減速機を組み込む、請求項１０に記載の２台以上のロボットの組み立て方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５６０３７（Ｐ２０１２−５６０３７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２３６７（Ｐ２０１０−２０２３６７）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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