回転駆動機構の取付構造
【課題】歯車間のバックラッシの調整を作業者の経験等に依存することなく簡単に行うことができる回転駆動機構の取付構造を提供する。
【解決手段】従動回転機構２０の第１歯車２１と、回転駆動機構の１種である減速機４０の第２歯車４１とを噛合させる際のバックラッシを調整する。フレーム５０の減速機取付部３０に、同一円周上に位置するように等間隔で複数のボルト挿通孔８０を形成し、減速機４０のケーシング４３にボルト挿通孔８０と連通するように第２歯車４１の回転中心に対して偏心した同一円周上に位置する複数のネジ穴７０を形成する。ネジ穴７０とボルト挿通孔８０とが連通するようにケーシング４３の取付位置を変更し、その際に第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが所望の値となる状態を選び、ボルト挿通孔８０を通してネジ穴７０にボルト７５を螺合し、ケーシング４３を取り付ける。
【解決手段】従動回転機構２０の第１歯車２１と、回転駆動機構の１種である減速機４０の第２歯車４１とを噛合させる際のバックラッシを調整する。フレーム５０の減速機取付部３０に、同一円周上に位置するように等間隔で複数のボルト挿通孔８０を形成し、減速機４０のケーシング４３にボルト挿通孔８０と連通するように第２歯車４１の回転中心に対して偏心した同一円周上に位置する複数のネジ穴７０を形成する。ネジ穴７０とボルト挿通孔８０とが連通するようにケーシング４３の取付位置を変更し、その際に第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが所望の値となる状態を選び、ボルト挿通孔８０を通してネジ穴７０にボルト７５を螺合し、ケーシング４３を取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接ロボット等の産業用ロボットの関節軸等に用いられる回転駆動機構の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの１種であるアーク溶接ロボットとして、６軸関節構造を有するものが広く用いられており、各軸（各関節）の駆動には、モータの回転を直接に用いる直接駆動と、モータの回転をベルトや減速機等を介して用いる伝達駆動とが、適宜、使い分けられている。
【０００３】
ここで、伝達駆動の形態としては、所定のアームを回動させる従動回転機構の従動回転軸に歯車（第１歯車）を取り付け、減速機の出力側回転軸に取り付けられた歯車（第２歯車）を第１歯車と噛合させ、減速機の入力側回転軸に取り付けられたプーリにベルトを用いてモータの回転を伝達する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、所定のアームを回動させる従動回転機構の従動回転軸に歯車（第１歯車）を取り付け、減速機の出力側回転軸に取り付けられた歯車（第２歯車）と第１歯車とを噛合させ、減速機の入力側回転軸に取り付けられた歯車（第３歯車）に、モータの駆動軸に取り付けられた歯車（第４歯車）を噛合させた構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。これらの構成のいずれにおいても、モータの駆動軸の回転が、減速機を介して従動回転機構の第１歯車に伝達されて、従動回転軸が回転する。
【０００４】
このような複数の歯車を噛合させた伝達駆動では、歯車間のバックラッシ（バックラッシュ）を適切に調整する必要がある。一般的に、従動回転軸の位置は予め決定されており、減速機の位置を調整することで、歯車間のバックラッシを調整する。
【０００５】
その方法として、特許文献２には、所定位置に円弧状のスリットが形成された円板部材の一方の面の中心に基軸が設けられ、他方の面の偏心位置に減速機の出力側回転軸となる偏心軸が設けられた構造を有するフランジを用いる方法が開示されている。より詳しくは、基軸をアームのフレームの所定位置に形成された孔に回転可能に挿通させると共に、偏心軸の位置を調整しながら、スリットと連通するようにフレームに形成された複数のネジ穴にスリットを通してボルトを螺合させて、円板部材をフレームに固定する。これにより、従動回転機構の第１歯車と偏心軸に取り付けられる第２歯車とのバックラッシを調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６９３８９号公報
【特許文献２】特開平６−２９７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されたバックラッシの調整方法では、減速機の出力側回転軸となる偏心軸の位置調整は、作業者の経験や勘に頼って行われるため、作業者によって減速機の取付位置が異なりやすい。この場合、減速機が必ずしも適切な位置に取り付けられるとは限らず、また、アームの回動性能がアーク溶接ロボットごとにばらつくおそれがある。さらに、一旦、円板部材をフレームに対して位置決めしても、円板部材をフレームに固定するためのボルト締めの作業中に、円板部材がフレームに対してずれるおそれもある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、歯車間のバックラッシの調整を作業者の経験等に依存することなく一定の条件で行うことができる回転駆動機構の取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造は、産業用ロボットの所定のアームに設けられた従動回転機構を駆動するための回転駆動機構を、前記アームを構成するフレームに位置調整して取り付ける取付構造であって、前記従動回転機構は、前記フレームに回転自在に設けられた従動回転軸と、前記従動回転軸に軸支された第１歯車と、を備え、前記回転駆動機構は、前記第１歯車と噛合して前記第１歯車を回転させる第２歯車と、前記第２歯車を軸支する駆動回転軸と、前記駆動回転軸を回転自在に保持して前記フレームに取り付けられるケーシングと、を備え、前記フレームは、同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔を有し、前記ケーシングは、前記複数のボルト挿通孔と連通可能となるように、前記駆動回転軸の軸中心から所定距離離れた点を中心とした同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のネジ穴を有し、前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するようにして、前記フレームに対して前記ケーシングがボルトを用いて取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するように前記フレームに対する前記ケーシングの取付位置を逐次変更し、その際に前記第１歯車と前記第２歯車との間のバックラッシが所望の値又は前記所望の値に近い値となる状態を選んで前記ケーシングを位置決めし、前記ボルト挿通孔を通して前記ネジ穴に所定のボルトを螺合することにより前記ケーシングが前記フレームに取り付けられる。このとき、回転駆動機構のケーシング取付位置が、ネジ穴の数と位置によって限定されるため、回転駆動機構を位置調整する作業者の経験や勘に依存してその取付位置が異なるということがなく、従動回転機構の第１歯車と回転駆動機構の第２歯車との間のバックラッシを所定値の状態又は所定値に近い状態に、確実に調整することができる。また、フレームに対する前記ケーシングの取付位置が、前記ネジ穴と前記ボルト挿通孔によって限定されるため、このバックラッシの調整作業の労力を大きく軽減することができる。
【００１１】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造では、前記回転駆動機構が減速機であることが好ましく、この場合には、前記減速機の出力側回転軸を前記駆動回転軸とする。なお、前記駆動回転軸に軸支される前記第２歯車と、前記駆動回転軸を回転自在に保持するケーシングは、前記減速機の構成部品となる。前記減速機としては、波動歯車装置が好適に用いられる。
【００１２】
このような構成においては、減速機を動作させるためにモータ等の駆動源が必要となるが、従動回転機構に対して減速機を前記の通りに位置決めしてフレームに取り付けた後には、モータと減速機との間での回転の伝達は、例えば、ベルトを用いて容易に調整することができるため、減速機自体の動作の調整を簡単に行うことができる。また、波動歯車装置はコンパクトな構造であるため、波動歯車装置を用いることによって、アームを省スペース化することができる。
【００１３】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造では、前記ケーシングにおいて前記複数のネジ穴は円周上に等間隔で形成され、かつ、前記フレームにおいて前記複数のボルト挿通孔は円周上に等間隔で形成されており、前記複数のネジ穴の数が前記複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっているか、又は、前記複数のボルト挿通孔の数が前記複数のネジ穴の数の自然数倍となっていることが好ましい。
【００１４】
ネジ穴の数が複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっている構成では、フレームに形成するボルト挿通孔の数を少なく抑えながら、ケーシングの取付位置の選択肢をネジ穴の数だけ確保することができる。逆に、ボルト挿通孔の数がネジ穴の数の自然数倍となっている場合には、ケーシングに形成するネジ穴の数を少なく抑えながら、ケーシングの取付位置の選択肢をボルト挿通孔の数だけ確保することができる。
【００１５】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造は、アーク溶接用ロボットに好適に適用される。すなわち、前記産業用ロボットがアーク溶接用ロボットであって、前記所定のアームは、溶接トーチを保持する手首部材を揺動自在に支持するアームであり、前記従動回転機構の駆動によって前記手首部材が揺動自在となるように、前記手首部材が前記従動回転軸に軸支されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、アーク溶接用ロボットにおいて、溶接トーチの揺動性能を良好な状態に、簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、産業用ロボットのアームを構成するフレームに、回転駆動機構を位置調整して取り付ける際に、作業者に依存してその取付位置がばらつくということがなく、これにより、従動回転機構の揺動性能を良好な状態に設定することができる。また、産業用ロボットごとの従動回転機構の揺動性能にばらつきが生じることを抑制することができる。さらに、従動回転機構の歯車と回転駆動機構の歯車との間のバックラッシを所定値の状態又は所定値に近い状態に確実に調整することができ、その調整作業の労力を大きく軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るアーク溶接ロボットの概略構成を示す側面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構を示す概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に記した矢印Ａから見た駆動機構の側面図である。
【図３】本発明に係る減速機のケーシングに形成されたネジ穴の配置例を示す模式図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る減速機取付部に形成されたボルト挿通孔の配置例を示す模式図であり、（ｂ）は図３に示したネジ穴と（ａ）に示したボルト挿通孔とを連通させた状態の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第１の模式図である。
【図６】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第２の模式図である。
【図７】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第３の模式図である。
【図８】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第４の模式図である。
【図９】本発明に係る減速機のケーシングに形成するネジ穴の別の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を、産業用ロボットの１つであるアーク溶接ロボットの手首揺動軸に適用した形態について説明することとする。また、各構成の位置関係については、デフォルメして示し極端に記載して説明することがある。
【００２０】
＜アーク溶接ロボットの概略構造＞
図１にアーク溶接ロボットの概略構成を表した側面図を示す。このアーク溶接ロボットは、床面に固設されたベース１１と、ベース１１に設けられたアーム１０とを備えている。アーム１０は、基台１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、手首部材１５とを有している。基台１２は、旋回軸Ｊ１として機能するようにベース１１上に旋回可能に設けられている。基台１２の上面には、第１アーム１３が縦設されており、第１アーム１３は、前後揺動軸Ｊ２として機能するように揺動可能となっている。
【００２１】
第１アーム１３は上下揺動軸Ｊ３として機能するように、自由端側において第２アーム１４を回動自在に軸支している。第２アーム１４は、アーム回転軸Ｊ４として機能するように回転可能であり、その自由端側に手首部材１５が設けられている。手首部材１５は、手首揺動軸Ｊ５及び手首回転軸Ｊ６として機能するように揺動可能及び回転可能となっている。
【００２２】
手首部材１５には、トーチブラケット１８を介して溶接トーチ１７が配設されている。このトーチブラケット１８は、手首回転軸Ｊ６で駆動される手首部材１５により溶接トーチ１７を支持している。また、溶接トーチ１７は、先端面から後端面にかけて連通されており、後端面に供給された溶接ワイヤ１６を溶接トーチ１７内に挿通させて先端面から送り出す、消耗電極式の構造となっている。溶接トーチ１７の軸心方向と溶接ワイヤ１６の長さ方向とは実質的に平行となっている。溶接ワイヤ１６の送り出し方向は、手首回転軸Ｊ６の軸線に沿って（あるいは、軸線に対して一定角度で交差するように）設定されている。
【００２３】
このように構成されたアーク溶接ロボットでは、各軸Ｊ１〜Ｊ６により複数の自由度を備えることによって、３次元からなる空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の任意の位置に溶接ワイヤ１６の先端を移動させることができる。
【００２４】
＜手首揺動軸Ｊ５回りの構造＞
図２（ａ）に手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構を表した概略断面図を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）に記した矢印Ａから見た駆動機構の概略側面図を示す。なお、図２（ａ）に示した矢印Ｂは、後に説明する図３及び図４（ａ），（ｂ）の矢視方向を示すものである。また、手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構が配設される第２アーム１４には、手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構と干渉しないように、手首回転軸Ｊ６の駆動機構が配設されるが、これについては図示を省略している（図４〜８についても同様）。
【００２５】
アーク溶接ロボットのアームの１つである第２アーム１４を構成するフレーム５０は、その内部に第２アーム１４の長手方向に延びる空洞部５１を備えた構造を有している。そして、フレーム５０には、従動回転機構２０と、従動回転機構２０を直接に駆動する回転駆動機構としての減速機４０と、この減速機４０を動作させるためのモータ６０と、が配設されている。手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構では、モータ６０の駆動軸の回転が減速機４０に入力され、減速機４０において減速された回転出力によって、従動回転機構２０が駆動される。
【００２６】
〔従動回転機構〕
従動回転機構２０は、第２アーム１４の先端近傍に配設されている。従動回転機構２０は、フレーム５０に回転自在に取り付けられた従動回転軸２２と、従動回転軸２２に軸支された第１歯車２１と、を備えている。従動回転軸２２の一端は手首部材１５に固定されており、従動回転軸２２の回転によって手首部材１５が揺動する。従動回転軸２２は、ベアリング等を有する保持部材２３に保持されており、中心軸Ｑ１（手首揺動軸Ｊ５と同義となる）回りに回転自在である。なお、第１歯車２１としては平歯車が好適に用いられ、本実施形態では図２（ｂ）に示されるように、平歯車が用いられているものとする。
【００２７】
〔減速機（回転駆動機構）〕
第２アーム１４の長手方向に沿って従動回転機構２０と並ぶように、フレーム５０に減速機４０が配設されている。減速機４０は、第１歯車２１と噛合する第２歯車４１と、第２歯車４１を軸支する駆動回転軸４５と、駆動回転軸４５を回転自在に保持するケーシング４３と、を備えている。第１歯車２１が平歯車である場合には、第２歯車４１としても平歯車が用いられる（図２（ｂ）参照）。駆動回転軸４５は減速機４０における出力側回転軸であり、駆動回転軸４５に取り付けられた第２歯車４１が回転することにより、第２歯車４１と噛合している第１歯車２１が回転し、従動回転軸２２を回転させることができる。
【００２８】
減速機４０を動作させるための入力側構成要素として、減速機４０は、プーリ４４と、このプーリ４４を軸支する回転軸４２とを備えており、回転軸４２の回転は変換部４６によって駆動回転軸４５の回転へと変換される。回転軸４２と駆動回転軸４５とは、共通の中心軸Ｑ２回りに回転自在となるように、同軸に配置されている。
【００２９】
減速機４０としては、波動歯車装置が好適に用いられる。波動歯車装置は、減速比が大きく、小型かつ軽量で大きなトルク容量を有しており、構成部品点数も少ないことから、第２アーム１４を軽量化したり、細く構成したりすることが可能になる。また、波動歯車装置は、同時噛み合い歯数が多いことから、歯のピッチ誤差や累積ピッチ誤差の回転精度への影響が平均化されるために高い位置精度と回転精度が得られる等の優れた特徴を有している。
【００３０】
ケーシング４３は、フレーム５０の一部である減速機取付部３０に取り付けられる。減速機取付部３０は、フレーム５０における取付領域（図２では側面から一段凹んだ位置）を示しており、この原則機取付部３０へのケーシング４３の取付方法については、後に、図３〜９を参照して詳細に説明することとし、ここではその概要を説明する。図２（ａ）に示されるように、ケーシング４３には複数箇所にネジ穴７０（後記するネジ穴７０ａ〜７０ｈを総称する）が設けられており、減速機取付部３０には、ネジ穴７０と連通可能な位置にボルト挿通孔８０（後記するボルト挿通孔８０ａ〜８０ｈを総称する）が形成されている。ボルト挿通孔８０を通してボルト７５をネジ穴７０に螺合させることにより、減速機取付部３０にケーシング４３が取り付けられる。
【００３１】
〔モータ〕
第２アーム１４の長手方向に沿って、減速機４０の横にモータ６０が配設されている。モータ６０の本体部分はフレーム５０に取り付けられており、モータ６０の駆動軸６２が空洞部５１へ突出し、駆動軸６２に軸支されたプーリ６１が空洞部５１に位置している。モータ６０のプーリ６１と減速機４０のプーリ４４との間には、ベルト６３が一定の張力の掛かった状態で架け渡されており、モータ６０の駆動軸６２の中心軸Ｑ３回りの回転が減速機４０のプーリ４４へ伝達され、プーリ４４を軸支する回転軸４２の回転速度が変換部４６によって減速されて駆動回転軸４５が回転し、第２歯車４１を回転させる。これにより、第２歯車４１と噛合している第１歯車２１が回転し、第１歯車２１を軸支する従動回転軸２２が回転し、手首部材１５が揺動する。
【００３２】
〔第１歯車と第２歯車との間のバックラッシの調整方法〜減速機取付部に対するケーシングの位置調整と取付方法〕
第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整方法、すなわち、減速機取付部３０に対するケーシング４３の位置調整と取付方法について、図３〜図８を参照して説明する。図３はケーシングに形成されたネジ穴の配置を示す模式図であり、図２（ａ）に示されている矢印Ｂから見た図である。図４（ａ）は減速機取付部に形成されたボルト挿通孔の配置を示す模式図であり、図２（ａ）に示されている矢印Ｂから見た図である。図４（ｂ）は、図３に示したネジ穴と図４（ａ）に示したボルト挿通孔とを連通させた状態の一例を示す模式図である。また、図５は、各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第１の模式図であり、図６は第２の模式図であり、図７は第３の模式図であり、図８は第４の模式図である。
【００３３】
図３〜図８では、図２（ａ）に示した矢印Ｂの方向から見たときの従動回転軸２２の中心軸Ｑ１の位置を回転中心ｑ１で示し、駆動回転軸４５の中心軸Ｑ２の位置を回転中心ｑ２で示している。回転中心ｑ１は第１歯車２１の回転中心であり、回転中心ｑ２は第２歯車４１の回転中心であるから、以下の説明において、適宜、「第１歯車２１の回転中心ｑ１」、「第２歯車４１の回転中心ｑ２」ということとし、図３〜図８では従動回転軸２２と駆動回転軸４５に代えて、第１歯車２１と第２歯車４１を模式的に図示することとする。図３〜８では、第１歯車２１と第２歯車４１について、歯（歯車として機能する外周の凹凸（図２（ｂ）参照））の詳細な描画を省略し、第１歯車２１については円弧Ｍ１，Ｍ２間の領域が、第２歯車４１については円弧Ｎ１，Ｎ２間の領域がそれぞれ、歯（凹凸）の領域であるものとする。
【００３４】
図３に示されるように、ケーシング４３においては、第２歯車４１の回転中心ｑ２から径方向に距離Ｓだけ離れた点Ｐ１（以下「中心点Ｐ１」という）を中心とした半径ｒの円周Ｃ１上の８箇所に等間隔で、ネジ穴７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇ，７０ｈ（位置を示す観点から、黒点で描くこととする）が形成されている。ここでは、ネジ穴７０ａとネジ穴７０ｅとを結ぶ線上においてネジ穴７０ｅ側に第２歯車４１の回転中心ｑ２が位置するように、中心点Ｐ１の位置を定めている。
【００３５】
なお、距離Ｓの値は、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整可能長さである。後記するように、この距離Ｓの２倍の長さの範囲内の所定値で、バックラッシを調整することができる。図３，図４（ａ），図５〜図８では、ケーシング４３の取付位置による第１歯車２１と第２歯車４１の噛合領域の変化を明瞭に示すために、距離Ｓの値を大きく取っており、これに起因して、図３〜図８では、第１歯車２１と第２歯車４１の各歯（凹凸）の領域を広く取っている。
【００３６】
図４（ａ）に示されるように、減速機取付部３０においては、第１歯車２１の回転中心ｑ１から一定の距離Ｒだけ離れた点Ｐ２（以下「中心点Ｐ２」という）を中心とした半径ｒの円周Ｃ２上の８箇所に等間隔で、ボルト挿通孔８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ，８０ｈが形成されている。この距離Ｒは不変であり、第１歯車２１と第２歯車４１の各直径、歯の深さを考慮して定められる。
【００３７】
第１歯車２１の回転中心ｑ１と円周Ｃ２の中心点Ｐ２とを結ぶ方向をＸ方向とし、このＸ方向及び中心軸Ｑ１（中心軸Ｑ１は、回転中心ｑ１を通り、紙面に垂直である）と直交する方向をＹ方向とする。さらに、円周Ｃ２の中心点Ｐ２を原点として、第２歯車４１の回転中心ｑ２の位置を示すＸ−Ｙ座標系を、図４（ａ）に示した通りに定める（図５〜図８において同様）。
【００３８】
図４（ｂ）に示されるように、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０は共に半径ｒの円周Ｃ１，Ｃ２上に同じ間隔で同じ数だけ形成されているので、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、例えば、［８０ａ−７０ａ］，［８０ｂ−７０ｂ］，・・・，［８０ｇ−７０ｇ］，［８０ｈ−７０ｈ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０にボルト７５（図２（ａ）参照）を用いて取り付けることができる。
【００３９】
前記したように、第１歯車２１の回転中心ｑ１と減速機取付部３０に設定された円周Ｃ２の中心点Ｐ２との距離はＲで一定であり、前記したように、ｑ２とＰ１の距離はＳであるため、図４（ｂ）に示された状態で、図４（ａ）で定めたＸ−Ｙ座標系にしたがって、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）を定めると、その座標は（Ｘ，Ｙ）＝（Ｓ，０）となる。つまり、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離は“Ｒ＋Ｓ”となる。
【００４０】
手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構では、減速機４０の減速機取付部３０への取り付けに際して、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せを変えることによって、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標が変わる。これによる第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離の変化を利用して、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整する。これについて図５〜８を参照しながら、さらに詳細に説明する。
【００４１】
図５（ａ）には図４（ｂ）と同じ状態が示されている。第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ＋Ｓ”である。この図５（ａ）は、第２歯車４１を第１歯車２１に最も遠ざけて配置した状態を示している。
【００４２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回り（反時計回り）に４５°回転させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｈ］，［８０ｂ−７０ａ］，・・・，［８０ｇ−７０ｆ］，［８０ｈ−７０ｇ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（Ｓ／２１／２，Ｓ／２１／２）となる。図５（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向における距離は“Ｒ＋Ｓ／２１／２”となる。つまり、図５（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ−（Ｓ／２１／２）”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４３】
ここで、図５（ｂ）に示される状態では、第２歯車４１はＹ方向にも“Ｓ／２１／２”だけ変位して配置された状態となる。このような状態、つまり、本来ならＹ方向にずれることなくＸ方向のみに変位した状態であればより良いが、Ｙ方向（例えば、上下方向）にずれたとしてもＸ方向にも変位して、Ｘ、Ｙ方向に変位した状態になっても、第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態に何ら悪影響は生じない。これは、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が一定であると仮定すると、第１歯車２１の径方向のどの方向に第２歯車４１が配置されても、第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は実質的に同じとなるから、図５（ｂ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が、当初は“Ｒ＋Ｓ”であったものを、“［（Ｒ＋Ｓ／２１／２）２＋（Ｓ／２１／２）２］１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならないからである。
【００４４】
ケーシング４３の減速機取付部３０への取り付けにおいては、第２歯車４１が、図５，６に示されるように＋Ｙ方向に変位しようと、図７，８に示されるように−Ｙ方向に変位しようと、その変位量の絶対値は、第２歯車４１の回転中心ｑ２のＸ方向座標に応じて一義的に決定される。そのため、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整においては、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との実際の距離をその調整のためのパラメータとすることなく、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離を調整対象とすることができる。
【００４５】
図６（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに９０°回転（図５（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｇ］，［８０ｂ−７０ｈ］，・・・，［８０ｇ−７０ｅ］，［８０ｈ−７０ｆ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（０，Ｓ）となる。図６（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ”となる。つまり、図６（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４６】
なお、図６（ａ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が“（Ｒ２＋Ｓ２）１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならない。
【００４７】
図６（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに１３５°回転（図６（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｆ］，［８０ｂ−７０ｇ］・・・［８０ｇ−７０ｄ］，［８０ｈ−７０ｅ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ／２１／２，Ｓ／２１／２）となる。図６（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ−（Ｓ／２１／２）”となる。つまり、図６（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ＋（Ｓ／２１／２）”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４８】
なお、図６（ｂ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が“［（Ｒ−Ｓ／２１／２）２＋（Ｓ／２１／２）２］１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならない。
【００４９】
図７（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに１８０°回転（図６（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｅ］，［８０ｂ−７０ｆ］・・・［８０ｇ−７０ｃ］，［８０ｈ−７０ｄ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ，０）となる。図７（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離（第２歯車４１の回転中心ｑ２のＹ座標は０（零）であるから実際の距離に等しい）は“Ｒ−Ｓ”となる。つまり、図７（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“２Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５０】
図７（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに２２５°回転（図７（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｄ］，［８０ｂ−７０ｅ］・・・［８０ｇ−７０ｂ］，［８０ｈ−７０ｃ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ／２１／２，−Ｓ／２１／２）となる。図７（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向における距離は“Ｒ＋Ｓ１／２”となる。つまり、図７（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ＋Ｓ／２１／２”だけＸ方向に近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５１】
なお、図７（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図６（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５２】
図８（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに２７０°回転（図７（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｃ］，［８０ｂ−７０ｄ］・・・［８０ｇ−７０ａ］，［８０ｈ−７０ｂ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（０，−Ｓ）となる。図８（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ”となる。つまり、図８（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５３】
なお、図８（ａ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図６（ａ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５４】
図８（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに３１５°回転（図８（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｂ］，［８０ｂ−７０ｃ］・・・［８０ｇ−７０ｈ］，［８０ｈ−７０ａ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（Ｓ／２１／２，−Ｓ／２１／２）となる。図８（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ＋Ｓ／２１／２”となる。つまり、図８（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ−Ｓ／２１／２”だけＸ方向に近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５５】
なお、図８（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図５（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５６】
図８（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転させると、図５（ａ）に示した状態に戻る。
【００５７】
このように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付ける際のバックラッシの調整量が取り得る値は、連続値ではなく、段階的な値となる。そのため、図５〜８に示される状態のうちのどの状態を、ケーシング４３の減速機取付部３０に対する取付位置として決定し、実際に取り付けるかは、第１歯車２１と第２歯車との間のバックラッシについて予め定められた調整量を基準として行われる。
【００５８】
具体的には、図５〜８に示される各状態（取付位置）を、減速機取付部３０にケーシング４３を仮止めする等して実現し、各状態での第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシを計測する。つまり、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０とを個々に連通するように、ボルト挿通孔８０ａ〜８０ｈを結ぶ円周Ｃ２の中心点Ｐ２に対して第２歯車４１の回転中心ｑ２（駆動回転軸４５の中心軸Ｑ２）の位置をずらした状態（偏心状態）を作り、そのときの第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシを計測する。そして、ケーシング４３がどのポジションにあるときにバックラッシの計測値が予め定められた調整量又はこの調整量に近い値となるかを判断し、１つのポジションを決定する。こうして決定されたポジションで、ボルト挿通孔８０を通してネジ穴７０に所定のボルト７５を螺合し、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付ける。
【００５９】
なお、ケーシング４３を４５°回転させた前後でのバックラッシの計測値が２つのポジションで同じである場合（微差により実質的に同じとみなせる場合を含む）には、いずれのポジションを選択しても、第２アーム１４の駆動性能に影響はない。ベルト６３のテンションの調整は、減速機４０の位置決めが終了した後に行えばよい。
【００６０】
このような第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの位置調整、取付方法によれば、減速機４０を位置調整してフレーム５０に取り付ける際に、作業者に依存してその取付位置が異なるということがない。これにより、アーク溶接ロボットの手首部材の揺動性能を良好な状態に確保することができる。また、アーク溶接ロボットごとの手首部材１５の揺動性能にばらつきが生じることを抑制することができる。また、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを、所定値の調整量又はこの調整量に近い値に確実に調整することができ、その際の作業労力を軽減することができる。
【００６１】
［ケーシングに形成されるネジ穴の別の実施形態］
図９に減速機のケーシングに形成するネジ穴の別の実施形態を表した模式図を示す。この図９は、図３と同じ態様で描かれている。このケーシング４３には、１６カ所のネジ穴７０ａ〜７０ｐが、円周Ｃ１上に等間隔で形成されている。このように、円周Ｃ１上に形成するネジ穴７０の数を多くすることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整を、より精密に行うことができるようになる。
【００６２】
１６カ所のネジ穴７０ａ〜７０ｐをケーシング４３に形成した場合でも、減速機取付部３０に形成するボルト挿通孔の数は、図４（ａ）に示される８カ所のままでよい。ネジ穴７０の数がボルト挿通孔８０の数の自然数倍となっていれば、全てのボルト挿通孔８０が必ずネジ穴７０と連通し、ケーシング４３の減速機取付部３０への取付位置の選択肢をネジ穴７０の数だけ確保することができる。
【００６３】
逆に、図示はしないが、ボルト挿通孔８０の数がネジ穴７０の数の自然数倍となっていてもよい。この場合には、ケーシング４３に形成されたネジ穴７０の全てが、常にボルト挿通孔８０と連通した状態を作り出すことができるので、ケーシング４３の取付位置の選択肢をボルト挿通孔８０の数だけ確保することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について、ケーシング４３のネジ穴７０をケーシング４３に設ける回転軸４２の同心円から偏心した位置となるように形成する構成として説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば、減速機４０のケーシング４３においてネジ穴７０を１つの円周Ｃ１上に設け、かつ、減速機取付部３０においてボルト挿通孔８０を１つの円周Ｃ２上に設けたが、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０を数多く設ける場合には、これらを同心円の２つの円周上に分けて形成してもよい。例えば、図９に示したケーシング４３では、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐを、円周Ｃ１とは異なる半径の円周上に配置する。このとき、中心角（７０ａ−Ｐ１−７０ｉ），（７０ｉ−Ｐ１−７０ｂ），・・・，（７０ｈ−Ｐ１−７０ｐ），（７０ｐ−Ｐ１−７０ａ）の各角度が同じとなるように、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐを位置決めする。そして、減速機取付部３０には、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐに対応するボルト挿通孔８０をさらに形成すればよい。
【００６５】
また、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を、アーク溶接ロボットの関節軸に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、その他各種の産業用ロボット（スポット溶接ロボット、組み立てロボット、搬送ロボット等）の関節軸に適用することができる。また、回転駆動機構として減速機を用いた形態について説明したが、回転駆動機構としてモータを直接に用いてもよく、モータの位置調整と取り付けに、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を用いることもできる。
【００６６】
さらに、第１歯車２１と第２歯車４１として平歯車を例示したが、第１歯車２１と第２歯車４１は、前記した第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシの調整方法を実施できるものであればよく、例えば、テーパ歯車であってもよい。減速機４０として、入力側回転軸（回転軸４２）と出力側回転軸（駆動回転軸４５）とが同軸構造となっているものを示したが、これらが平行軸となっているものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１４ 第２アーム
２０ 従動回転機構
２１ 第１歯車
２２ 従動回転軸
３０ 減速機取付部
４０ 減速機（回転駆動機構）
４１ 第２歯車
４２ 回転軸
４３ ケーシング
４４ プーリ
４５ 駆動回転軸
４６ 変換部
５０ フレーム
６０ モータ
６１ プーリ
６２ 駆動軸
６３ ベルト
７０，７０ａ〜７０ｐ ネジ穴
７５ ボルト
８０，８０ａ〜８０ｈ ボルト挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接ロボット等の産業用ロボットの関節軸等に用いられる回転駆動機構の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボットの１種であるアーク溶接ロボットとして、６軸関節構造を有するものが広く用いられており、各軸（各関節）の駆動には、モータの回転を直接に用いる直接駆動と、モータの回転をベルトや減速機等を介して用いる伝達駆動とが、適宜、使い分けられている。
【０００３】
ここで、伝達駆動の形態としては、所定のアームを回動させる従動回転機構の従動回転軸に歯車（第１歯車）を取り付け、減速機の出力側回転軸に取り付けられた歯車（第２歯車）を第１歯車と噛合させ、減速機の入力側回転軸に取り付けられたプーリにベルトを用いてモータの回転を伝達する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、所定のアームを回動させる従動回転機構の従動回転軸に歯車（第１歯車）を取り付け、減速機の出力側回転軸に取り付けられた歯車（第２歯車）と第１歯車とを噛合させ、減速機の入力側回転軸に取り付けられた歯車（第３歯車）に、モータの駆動軸に取り付けられた歯車（第４歯車）を噛合させた構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。これらの構成のいずれにおいても、モータの駆動軸の回転が、減速機を介して従動回転機構の第１歯車に伝達されて、従動回転軸が回転する。
【０００４】
このような複数の歯車を噛合させた伝達駆動では、歯車間のバックラッシ（バックラッシュ）を適切に調整する必要がある。一般的に、従動回転軸の位置は予め決定されており、減速機の位置を調整することで、歯車間のバックラッシを調整する。
【０００５】
その方法として、特許文献２には、所定位置に円弧状のスリットが形成された円板部材の一方の面の中心に基軸が設けられ、他方の面の偏心位置に減速機の出力側回転軸となる偏心軸が設けられた構造を有するフランジを用いる方法が開示されている。より詳しくは、基軸をアームのフレームの所定位置に形成された孔に回転可能に挿通させると共に、偏心軸の位置を調整しながら、スリットと連通するようにフレームに形成された複数のネジ穴にスリットを通してボルトを螺合させて、円板部材をフレームに固定する。これにより、従動回転機構の第１歯車と偏心軸に取り付けられる第２歯車とのバックラッシを調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６９３８９号公報
【特許文献２】特開平６−２９７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されたバックラッシの調整方法では、減速機の出力側回転軸となる偏心軸の位置調整は、作業者の経験や勘に頼って行われるため、作業者によって減速機の取付位置が異なりやすい。この場合、減速機が必ずしも適切な位置に取り付けられるとは限らず、また、アームの回動性能がアーク溶接ロボットごとにばらつくおそれがある。さらに、一旦、円板部材をフレームに対して位置決めしても、円板部材をフレームに固定するためのボルト締めの作業中に、円板部材がフレームに対してずれるおそれもある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、歯車間のバックラッシの調整を作業者の経験等に依存することなく一定の条件で行うことができる回転駆動機構の取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造は、産業用ロボットの所定のアームに設けられた従動回転機構を駆動するための回転駆動機構を、前記アームを構成するフレームに位置調整して取り付ける取付構造であって、前記従動回転機構は、前記フレームに回転自在に設けられた従動回転軸と、前記従動回転軸に軸支された第１歯車と、を備え、前記回転駆動機構は、前記第１歯車と噛合して前記第１歯車を回転させる第２歯車と、前記第２歯車を軸支する駆動回転軸と、前記駆動回転軸を回転自在に保持して前記フレームに取り付けられるケーシングと、を備え、前記フレームは、同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔を有し、前記ケーシングは、前記複数のボルト挿通孔と連通可能となるように、前記駆動回転軸の軸中心から所定距離離れた点を中心とした同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のネジ穴を有し、前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するようにして、前記フレームに対して前記ケーシングがボルトを用いて取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するように前記フレームに対する前記ケーシングの取付位置を逐次変更し、その際に前記第１歯車と前記第２歯車との間のバックラッシが所望の値又は前記所望の値に近い値となる状態を選んで前記ケーシングを位置決めし、前記ボルト挿通孔を通して前記ネジ穴に所定のボルトを螺合することにより前記ケーシングが前記フレームに取り付けられる。このとき、回転駆動機構のケーシング取付位置が、ネジ穴の数と位置によって限定されるため、回転駆動機構を位置調整する作業者の経験や勘に依存してその取付位置が異なるということがなく、従動回転機構の第１歯車と回転駆動機構の第２歯車との間のバックラッシを所定値の状態又は所定値に近い状態に、確実に調整することができる。また、フレームに対する前記ケーシングの取付位置が、前記ネジ穴と前記ボルト挿通孔によって限定されるため、このバックラッシの調整作業の労力を大きく軽減することができる。
【００１１】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造では、前記回転駆動機構が減速機であることが好ましく、この場合には、前記減速機の出力側回転軸を前記駆動回転軸とする。なお、前記駆動回転軸に軸支される前記第２歯車と、前記駆動回転軸を回転自在に保持するケーシングは、前記減速機の構成部品となる。前記減速機としては、波動歯車装置が好適に用いられる。
【００１２】
このような構成においては、減速機を動作させるためにモータ等の駆動源が必要となるが、従動回転機構に対して減速機を前記の通りに位置決めしてフレームに取り付けた後には、モータと減速機との間での回転の伝達は、例えば、ベルトを用いて容易に調整することができるため、減速機自体の動作の調整を簡単に行うことができる。また、波動歯車装置はコンパクトな構造であるため、波動歯車装置を用いることによって、アームを省スペース化することができる。
【００１３】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造では、前記ケーシングにおいて前記複数のネジ穴は円周上に等間隔で形成され、かつ、前記フレームにおいて前記複数のボルト挿通孔は円周上に等間隔で形成されており、前記複数のネジ穴の数が前記複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっているか、又は、前記複数のボルト挿通孔の数が前記複数のネジ穴の数の自然数倍となっていることが好ましい。
【００１４】
ネジ穴の数が複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっている構成では、フレームに形成するボルト挿通孔の数を少なく抑えながら、ケーシングの取付位置の選択肢をネジ穴の数だけ確保することができる。逆に、ボルト挿通孔の数がネジ穴の数の自然数倍となっている場合には、ケーシングに形成するネジ穴の数を少なく抑えながら、ケーシングの取付位置の選択肢をボルト挿通孔の数だけ確保することができる。
【００１５】
本発明に係る回転駆動機構の取付構造は、アーク溶接用ロボットに好適に適用される。すなわち、前記産業用ロボットがアーク溶接用ロボットであって、前記所定のアームは、溶接トーチを保持する手首部材を揺動自在に支持するアームであり、前記従動回転機構の駆動によって前記手首部材が揺動自在となるように、前記手首部材が前記従動回転軸に軸支されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、アーク溶接用ロボットにおいて、溶接トーチの揺動性能を良好な状態に、簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、産業用ロボットのアームを構成するフレームに、回転駆動機構を位置調整して取り付ける際に、作業者に依存してその取付位置がばらつくということがなく、これにより、従動回転機構の揺動性能を良好な状態に設定することができる。また、産業用ロボットごとの従動回転機構の揺動性能にばらつきが生じることを抑制することができる。さらに、従動回転機構の歯車と回転駆動機構の歯車との間のバックラッシを所定値の状態又は所定値に近い状態に確実に調整することができ、その調整作業の労力を大きく軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るアーク溶接ロボットの概略構成を示す側面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構を示す概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に記した矢印Ａから見た駆動機構の側面図である。
【図３】本発明に係る減速機のケーシングに形成されたネジ穴の配置例を示す模式図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る減速機取付部に形成されたボルト挿通孔の配置例を示す模式図であり、（ｂ）は図３に示したネジ穴と（ａ）に示したボルト挿通孔とを連通させた状態の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第１の模式図である。
【図６】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第２の模式図である。
【図７】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第３の模式図である。
【図８】本発明に係る各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第４の模式図である。
【図９】本発明に係る減速機のケーシングに形成するネジ穴の別の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を、産業用ロボットの１つであるアーク溶接ロボットの手首揺動軸に適用した形態について説明することとする。また、各構成の位置関係については、デフォルメして示し極端に記載して説明することがある。
【００２０】
＜アーク溶接ロボットの概略構造＞
図１にアーク溶接ロボットの概略構成を表した側面図を示す。このアーク溶接ロボットは、床面に固設されたベース１１と、ベース１１に設けられたアーム１０とを備えている。アーム１０は、基台１２と、第１アーム１３と、第２アーム１４と、手首部材１５とを有している。基台１２は、旋回軸Ｊ１として機能するようにベース１１上に旋回可能に設けられている。基台１２の上面には、第１アーム１３が縦設されており、第１アーム１３は、前後揺動軸Ｊ２として機能するように揺動可能となっている。
【００２１】
第１アーム１３は上下揺動軸Ｊ３として機能するように、自由端側において第２アーム１４を回動自在に軸支している。第２アーム１４は、アーム回転軸Ｊ４として機能するように回転可能であり、その自由端側に手首部材１５が設けられている。手首部材１５は、手首揺動軸Ｊ５及び手首回転軸Ｊ６として機能するように揺動可能及び回転可能となっている。
【００２２】
手首部材１５には、トーチブラケット１８を介して溶接トーチ１７が配設されている。このトーチブラケット１８は、手首回転軸Ｊ６で駆動される手首部材１５により溶接トーチ１７を支持している。また、溶接トーチ１７は、先端面から後端面にかけて連通されており、後端面に供給された溶接ワイヤ１６を溶接トーチ１７内に挿通させて先端面から送り出す、消耗電極式の構造となっている。溶接トーチ１７の軸心方向と溶接ワイヤ１６の長さ方向とは実質的に平行となっている。溶接ワイヤ１６の送り出し方向は、手首回転軸Ｊ６の軸線に沿って（あるいは、軸線に対して一定角度で交差するように）設定されている。
【００２３】
このように構成されたアーク溶接ロボットでは、各軸Ｊ１〜Ｊ６により複数の自由度を備えることによって、３次元からなる空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の任意の位置に溶接ワイヤ１６の先端を移動させることができる。
【００２４】
＜手首揺動軸Ｊ５回りの構造＞
図２（ａ）に手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構を表した概略断面図を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）に記した矢印Ａから見た駆動機構の概略側面図を示す。なお、図２（ａ）に示した矢印Ｂは、後に説明する図３及び図４（ａ），（ｂ）の矢視方向を示すものである。また、手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構が配設される第２アーム１４には、手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構と干渉しないように、手首回転軸Ｊ６の駆動機構が配設されるが、これについては図示を省略している（図４〜８についても同様）。
【００２５】
アーク溶接ロボットのアームの１つである第２アーム１４を構成するフレーム５０は、その内部に第２アーム１４の長手方向に延びる空洞部５１を備えた構造を有している。そして、フレーム５０には、従動回転機構２０と、従動回転機構２０を直接に駆動する回転駆動機構としての減速機４０と、この減速機４０を動作させるためのモータ６０と、が配設されている。手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構では、モータ６０の駆動軸の回転が減速機４０に入力され、減速機４０において減速された回転出力によって、従動回転機構２０が駆動される。
【００２６】
〔従動回転機構〕
従動回転機構２０は、第２アーム１４の先端近傍に配設されている。従動回転機構２０は、フレーム５０に回転自在に取り付けられた従動回転軸２２と、従動回転軸２２に軸支された第１歯車２１と、を備えている。従動回転軸２２の一端は手首部材１５に固定されており、従動回転軸２２の回転によって手首部材１５が揺動する。従動回転軸２２は、ベアリング等を有する保持部材２３に保持されており、中心軸Ｑ１（手首揺動軸Ｊ５と同義となる）回りに回転自在である。なお、第１歯車２１としては平歯車が好適に用いられ、本実施形態では図２（ｂ）に示されるように、平歯車が用いられているものとする。
【００２７】
〔減速機（回転駆動機構）〕
第２アーム１４の長手方向に沿って従動回転機構２０と並ぶように、フレーム５０に減速機４０が配設されている。減速機４０は、第１歯車２１と噛合する第２歯車４１と、第２歯車４１を軸支する駆動回転軸４５と、駆動回転軸４５を回転自在に保持するケーシング４３と、を備えている。第１歯車２１が平歯車である場合には、第２歯車４１としても平歯車が用いられる（図２（ｂ）参照）。駆動回転軸４５は減速機４０における出力側回転軸であり、駆動回転軸４５に取り付けられた第２歯車４１が回転することにより、第２歯車４１と噛合している第１歯車２１が回転し、従動回転軸２２を回転させることができる。
【００２８】
減速機４０を動作させるための入力側構成要素として、減速機４０は、プーリ４４と、このプーリ４４を軸支する回転軸４２とを備えており、回転軸４２の回転は変換部４６によって駆動回転軸４５の回転へと変換される。回転軸４２と駆動回転軸４５とは、共通の中心軸Ｑ２回りに回転自在となるように、同軸に配置されている。
【００２９】
減速機４０としては、波動歯車装置が好適に用いられる。波動歯車装置は、減速比が大きく、小型かつ軽量で大きなトルク容量を有しており、構成部品点数も少ないことから、第２アーム１４を軽量化したり、細く構成したりすることが可能になる。また、波動歯車装置は、同時噛み合い歯数が多いことから、歯のピッチ誤差や累積ピッチ誤差の回転精度への影響が平均化されるために高い位置精度と回転精度が得られる等の優れた特徴を有している。
【００３０】
ケーシング４３は、フレーム５０の一部である減速機取付部３０に取り付けられる。減速機取付部３０は、フレーム５０における取付領域（図２では側面から一段凹んだ位置）を示しており、この原則機取付部３０へのケーシング４３の取付方法については、後に、図３〜９を参照して詳細に説明することとし、ここではその概要を説明する。図２（ａ）に示されるように、ケーシング４３には複数箇所にネジ穴７０（後記するネジ穴７０ａ〜７０ｈを総称する）が設けられており、減速機取付部３０には、ネジ穴７０と連通可能な位置にボルト挿通孔８０（後記するボルト挿通孔８０ａ〜８０ｈを総称する）が形成されている。ボルト挿通孔８０を通してボルト７５をネジ穴７０に螺合させることにより、減速機取付部３０にケーシング４３が取り付けられる。
【００３１】
〔モータ〕
第２アーム１４の長手方向に沿って、減速機４０の横にモータ６０が配設されている。モータ６０の本体部分はフレーム５０に取り付けられており、モータ６０の駆動軸６２が空洞部５１へ突出し、駆動軸６２に軸支されたプーリ６１が空洞部５１に位置している。モータ６０のプーリ６１と減速機４０のプーリ４４との間には、ベルト６３が一定の張力の掛かった状態で架け渡されており、モータ６０の駆動軸６２の中心軸Ｑ３回りの回転が減速機４０のプーリ４４へ伝達され、プーリ４４を軸支する回転軸４２の回転速度が変換部４６によって減速されて駆動回転軸４５が回転し、第２歯車４１を回転させる。これにより、第２歯車４１と噛合している第１歯車２１が回転し、第１歯車２１を軸支する従動回転軸２２が回転し、手首部材１５が揺動する。
【００３２】
〔第１歯車と第２歯車との間のバックラッシの調整方法〜減速機取付部に対するケーシングの位置調整と取付方法〕
第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整方法、すなわち、減速機取付部３０に対するケーシング４３の位置調整と取付方法について、図３〜図８を参照して説明する。図３はケーシングに形成されたネジ穴の配置を示す模式図であり、図２（ａ）に示されている矢印Ｂから見た図である。図４（ａ）は減速機取付部に形成されたボルト挿通孔の配置を示す模式図であり、図２（ａ）に示されている矢印Ｂから見た図である。図４（ｂ）は、図３に示したネジ穴と図４（ａ）に示したボルト挿通孔とを連通させた状態の一例を示す模式図である。また、図５は、各ボルト挿通孔に対して連通させるネジ穴の位置を変えた場合の第１歯車に対する第２歯車の位置の変化の形態を示す第１の模式図であり、図６は第２の模式図であり、図７は第３の模式図であり、図８は第４の模式図である。
【００３３】
図３〜図８では、図２（ａ）に示した矢印Ｂの方向から見たときの従動回転軸２２の中心軸Ｑ１の位置を回転中心ｑ１で示し、駆動回転軸４５の中心軸Ｑ２の位置を回転中心ｑ２で示している。回転中心ｑ１は第１歯車２１の回転中心であり、回転中心ｑ２は第２歯車４１の回転中心であるから、以下の説明において、適宜、「第１歯車２１の回転中心ｑ１」、「第２歯車４１の回転中心ｑ２」ということとし、図３〜図８では従動回転軸２２と駆動回転軸４５に代えて、第１歯車２１と第２歯車４１を模式的に図示することとする。図３〜８では、第１歯車２１と第２歯車４１について、歯（歯車として機能する外周の凹凸（図２（ｂ）参照））の詳細な描画を省略し、第１歯車２１については円弧Ｍ１，Ｍ２間の領域が、第２歯車４１については円弧Ｎ１，Ｎ２間の領域がそれぞれ、歯（凹凸）の領域であるものとする。
【００３４】
図３に示されるように、ケーシング４３においては、第２歯車４１の回転中心ｑ２から径方向に距離Ｓだけ離れた点Ｐ１（以下「中心点Ｐ１」という）を中心とした半径ｒの円周Ｃ１上の８箇所に等間隔で、ネジ穴７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇ，７０ｈ（位置を示す観点から、黒点で描くこととする）が形成されている。ここでは、ネジ穴７０ａとネジ穴７０ｅとを結ぶ線上においてネジ穴７０ｅ側に第２歯車４１の回転中心ｑ２が位置するように、中心点Ｐ１の位置を定めている。
【００３５】
なお、距離Ｓの値は、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整可能長さである。後記するように、この距離Ｓの２倍の長さの範囲内の所定値で、バックラッシを調整することができる。図３，図４（ａ），図５〜図８では、ケーシング４３の取付位置による第１歯車２１と第２歯車４１の噛合領域の変化を明瞭に示すために、距離Ｓの値を大きく取っており、これに起因して、図３〜図８では、第１歯車２１と第２歯車４１の各歯（凹凸）の領域を広く取っている。
【００３６】
図４（ａ）に示されるように、減速機取付部３０においては、第１歯車２１の回転中心ｑ１から一定の距離Ｒだけ離れた点Ｐ２（以下「中心点Ｐ２」という）を中心とした半径ｒの円周Ｃ２上の８箇所に等間隔で、ボルト挿通孔８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆ，８０ｇ，８０ｈが形成されている。この距離Ｒは不変であり、第１歯車２１と第２歯車４１の各直径、歯の深さを考慮して定められる。
【００３７】
第１歯車２１の回転中心ｑ１と円周Ｃ２の中心点Ｐ２とを結ぶ方向をＸ方向とし、このＸ方向及び中心軸Ｑ１（中心軸Ｑ１は、回転中心ｑ１を通り、紙面に垂直である）と直交する方向をＹ方向とする。さらに、円周Ｃ２の中心点Ｐ２を原点として、第２歯車４１の回転中心ｑ２の位置を示すＸ−Ｙ座標系を、図４（ａ）に示した通りに定める（図５〜図８において同様）。
【００３８】
図４（ｂ）に示されるように、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０は共に半径ｒの円周Ｃ１，Ｃ２上に同じ間隔で同じ数だけ形成されているので、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、例えば、［８０ａ−７０ａ］，［８０ｂ−７０ｂ］，・・・，［８０ｇ−７０ｇ］，［８０ｈ−７０ｈ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０にボルト７５（図２（ａ）参照）を用いて取り付けることができる。
【００３９】
前記したように、第１歯車２１の回転中心ｑ１と減速機取付部３０に設定された円周Ｃ２の中心点Ｐ２との距離はＲで一定であり、前記したように、ｑ２とＰ１の距離はＳであるため、図４（ｂ）に示された状態で、図４（ａ）で定めたＸ−Ｙ座標系にしたがって、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）を定めると、その座標は（Ｘ，Ｙ）＝（Ｓ，０）となる。つまり、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離は“Ｒ＋Ｓ”となる。
【００４０】
手首揺動軸Ｊ５回りの駆動機構では、減速機４０の減速機取付部３０への取り付けに際して、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せを変えることによって、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標が変わる。これによる第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離の変化を利用して、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整する。これについて図５〜８を参照しながら、さらに詳細に説明する。
【００４１】
図５（ａ）には図４（ｂ）と同じ状態が示されている。第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ＋Ｓ”である。この図５（ａ）は、第２歯車４１を第１歯車２１に最も遠ざけて配置した状態を示している。
【００４２】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回り（反時計回り）に４５°回転させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｈ］，［８０ｂ−７０ａ］，・・・，［８０ｇ−７０ｆ］，［８０ｈ−７０ｇ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（Ｓ／２１／２，Ｓ／２１／２）となる。図５（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向における距離は“Ｒ＋Ｓ／２１／２”となる。つまり、図５（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ−（Ｓ／２１／２）”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４３】
ここで、図５（ｂ）に示される状態では、第２歯車４１はＹ方向にも“Ｓ／２１／２”だけ変位して配置された状態となる。このような状態、つまり、本来ならＹ方向にずれることなくＸ方向のみに変位した状態であればより良いが、Ｙ方向（例えば、上下方向）にずれたとしてもＸ方向にも変位して、Ｘ、Ｙ方向に変位した状態になっても、第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態に何ら悪影響は生じない。これは、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が一定であると仮定すると、第１歯車２１の径方向のどの方向に第２歯車４１が配置されても、第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は実質的に同じとなるから、図５（ｂ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が、当初は“Ｒ＋Ｓ”であったものを、“［（Ｒ＋Ｓ／２１／２）２＋（Ｓ／２１／２）２］１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならないからである。
【００４４】
ケーシング４３の減速機取付部３０への取り付けにおいては、第２歯車４１が、図５，６に示されるように＋Ｙ方向に変位しようと、図７，８に示されるように−Ｙ方向に変位しようと、その変位量の絶対値は、第２歯車４１の回転中心ｑ２のＸ方向座標に応じて一義的に決定される。そのため、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整においては、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との実際の距離をその調整のためのパラメータとすることなく、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離を調整対象とすることができる。
【００４５】
図６（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに９０°回転（図５（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｇ］，［８０ｂ−７０ｈ］，・・・，［８０ｇ−７０ｅ］，［８０ｈ−７０ｆ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（０，Ｓ）となる。図６（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ”となる。つまり、図６（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４６】
なお、図６（ａ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が“（Ｒ２＋Ｓ２）１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならない。
【００４７】
図６（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに１３５°回転（図６（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｆ］，［８０ｂ−７０ｇ］・・・［８０ｇ−７０ｄ］，［８０ｈ−７０ｅ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ／２１／２，Ｓ／２１／２）となる。図６（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ−（Ｓ／２１／２）”となる。つまり、図６（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ＋（Ｓ／２１／２）”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００４８】
なお、図６（ｂ）に示される状態は、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２との距離が“［（Ｒ−Ｓ／２１／２）２＋（Ｓ／２１／２）２］１／２”となるように、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを調整したものに他ならない。
【００４９】
図７（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに１８０°回転（図６（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｅ］，［８０ｂ−７０ｆ］・・・［８０ｇ−７０ｃ］，［８０ｈ−７０ｄ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ，０）となる。図７（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離（第２歯車４１の回転中心ｑ２のＹ座標は０（零）であるから実際の距離に等しい）は“Ｒ−Ｓ”となる。つまり、図７（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“２Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５０】
図７（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに２２５°回転（図７（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｄ］，［８０ｂ−７０ｅ］・・・［８０ｇ−７０ｂ］，［８０ｈ−７０ｃ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（−Ｓ／２１／２，−Ｓ／２１／２）となる。図７（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向における距離は“Ｒ＋Ｓ１／２”となる。つまり、図７（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ＋Ｓ／２１／２”だけＸ方向に近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５１】
なお、図７（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図６（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５２】
図８（ａ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに２７０°回転（図７（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｃ］，［８０ｂ−７０ｄ］・・・［８０ｇ−７０ａ］，［８０ｈ−７０ｂ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（０，−Ｓ）となる。図８（ａ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ”となる。つまり、図８（ａ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ”だけＸ方向で近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５３】
なお、図８（ａ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図６（ａ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５４】
図８（ｂ）は、図５（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに３１５°回転（図８（ａ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転）させて、［ボルト挿通孔８０−ネジ穴７０］の組合せが、［８０ａ−７０ｂ］，［８０ｂ−７０ｃ］・・・［８０ｇ−７０ｈ］，［８０ｈ−７０ａ］となるように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付けた状態を示しており、第２歯車４１の回転中心ｑ２の座標（Ｘ，Ｙ）は（Ｓ／２１／２，−Ｓ／２１／２）となる。図８（ｂ）に示した状態では、第１歯車２１の回転中心ｑ１と第２歯車４１の回転中心ｑ２とのＸ方向距離は“Ｒ＋Ｓ／２１／２”となる。つまり、図８（ｂ）に示した状態は、図５（ａ）に示した状態と対比すると、第２歯車４１を第１歯車２１に距離“Ｓ−Ｓ／２１／２”だけＸ方向に近付けることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシが調整された状態を示している。
【００５５】
なお、図８（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態は、図５（ｂ）に示した第１歯車２１と第２歯車４１との噛合状態と同等となる。
【００５６】
図８（ｂ）に示した状態からケーシング４３を左回りに４５°回転させると、図５（ａ）に示した状態に戻る。
【００５７】
このように、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付ける際のバックラッシの調整量が取り得る値は、連続値ではなく、段階的な値となる。そのため、図５〜８に示される状態のうちのどの状態を、ケーシング４３の減速機取付部３０に対する取付位置として決定し、実際に取り付けるかは、第１歯車２１と第２歯車との間のバックラッシについて予め定められた調整量を基準として行われる。
【００５８】
具体的には、図５〜８に示される各状態（取付位置）を、減速機取付部３０にケーシング４３を仮止めする等して実現し、各状態での第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシを計測する。つまり、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０とを個々に連通するように、ボルト挿通孔８０ａ〜８０ｈを結ぶ円周Ｃ２の中心点Ｐ２に対して第２歯車４１の回転中心ｑ２（駆動回転軸４５の中心軸Ｑ２）の位置をずらした状態（偏心状態）を作り、そのときの第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシを計測する。そして、ケーシング４３がどのポジションにあるときにバックラッシの計測値が予め定められた調整量又はこの調整量に近い値となるかを判断し、１つのポジションを決定する。こうして決定されたポジションで、ボルト挿通孔８０を通してネジ穴７０に所定のボルト７５を螺合し、ケーシング４３を減速機取付部３０に取り付ける。
【００５９】
なお、ケーシング４３を４５°回転させた前後でのバックラッシの計測値が２つのポジションで同じである場合（微差により実質的に同じとみなせる場合を含む）には、いずれのポジションを選択しても、第２アーム１４の駆動性能に影響はない。ベルト６３のテンションの調整は、減速機４０の位置決めが終了した後に行えばよい。
【００６０】
このような第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの位置調整、取付方法によれば、減速機４０を位置調整してフレーム５０に取り付ける際に、作業者に依存してその取付位置が異なるということがない。これにより、アーク溶接ロボットの手首部材の揺動性能を良好な状態に確保することができる。また、アーク溶接ロボットごとの手首部材１５の揺動性能にばらつきが生じることを抑制することができる。また、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシを、所定値の調整量又はこの調整量に近い値に確実に調整することができ、その際の作業労力を軽減することができる。
【００６１】
［ケーシングに形成されるネジ穴の別の実施形態］
図９に減速機のケーシングに形成するネジ穴の別の実施形態を表した模式図を示す。この図９は、図３と同じ態様で描かれている。このケーシング４３には、１６カ所のネジ穴７０ａ〜７０ｐが、円周Ｃ１上に等間隔で形成されている。このように、円周Ｃ１上に形成するネジ穴７０の数を多くすることにより、第１歯車２１と第２歯車４１との間のバックラッシの調整を、より精密に行うことができるようになる。
【００６２】
１６カ所のネジ穴７０ａ〜７０ｐをケーシング４３に形成した場合でも、減速機取付部３０に形成するボルト挿通孔の数は、図４（ａ）に示される８カ所のままでよい。ネジ穴７０の数がボルト挿通孔８０の数の自然数倍となっていれば、全てのボルト挿通孔８０が必ずネジ穴７０と連通し、ケーシング４３の減速機取付部３０への取付位置の選択肢をネジ穴７０の数だけ確保することができる。
【００６３】
逆に、図示はしないが、ボルト挿通孔８０の数がネジ穴７０の数の自然数倍となっていてもよい。この場合には、ケーシング４３に形成されたネジ穴７０の全てが、常にボルト挿通孔８０と連通した状態を作り出すことができるので、ケーシング４３の取付位置の選択肢をボルト挿通孔８０の数だけ確保することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について、ケーシング４３のネジ穴７０をケーシング４３に設ける回転軸４２の同心円から偏心した位置となるように形成する構成として説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば、減速機４０のケーシング４３においてネジ穴７０を１つの円周Ｃ１上に設け、かつ、減速機取付部３０においてボルト挿通孔８０を１つの円周Ｃ２上に設けたが、ネジ穴７０とボルト挿通孔８０を数多く設ける場合には、これらを同心円の２つの円周上に分けて形成してもよい。例えば、図９に示したケーシング４３では、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐを、円周Ｃ１とは異なる半径の円周上に配置する。このとき、中心角（７０ａ−Ｐ１−７０ｉ），（７０ｉ−Ｐ１−７０ｂ），・・・，（７０ｈ−Ｐ１−７０ｐ），（７０ｐ−Ｐ１−７０ａ）の各角度が同じとなるように、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐを位置決めする。そして、減速機取付部３０には、ネジ穴７０ｉ〜７０ｐに対応するボルト挿通孔８０をさらに形成すればよい。
【００６５】
また、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を、アーク溶接ロボットの関節軸に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、その他各種の産業用ロボット（スポット溶接ロボット、組み立てロボット、搬送ロボット等）の関節軸に適用することができる。また、回転駆動機構として減速機を用いた形態について説明したが、回転駆動機構としてモータを直接に用いてもよく、モータの位置調整と取り付けに、本発明に係る回転駆動機構の取付構造を用いることもできる。
【００６６】
さらに、第１歯車２１と第２歯車４１として平歯車を例示したが、第１歯車２１と第２歯車４１は、前記した第１歯車２１と第２歯車４１のバックラッシの調整方法を実施できるものであればよく、例えば、テーパ歯車であってもよい。減速機４０として、入力側回転軸（回転軸４２）と出力側回転軸（駆動回転軸４５）とが同軸構造となっているものを示したが、これらが平行軸となっているものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１４ 第２アーム
２０ 従動回転機構
２１ 第１歯車
２２ 従動回転軸
３０ 減速機取付部
４０ 減速機（回転駆動機構）
４１ 第２歯車
４２ 回転軸
４３ ケーシング
４４ プーリ
４５ 駆動回転軸
４６ 変換部
５０ フレーム
６０ モータ
６１ プーリ
６２ 駆動軸
６３ ベルト
７０，７０ａ〜７０ｐ ネジ穴
７５ ボルト
８０，８０ａ〜８０ｈ ボルト挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用ロボットの所定のアームに設けられた従動回転機構を駆動するための回転駆動機構を、前記アームを構成するフレームに位置調整して取り付ける取付構造であって、
前記従動回転機構は、前記フレームに回転自在に設けられた従動回転軸と、前記従動回転軸に軸支された第１歯車と、を備え、
前記回転駆動機構は、前記第１歯車と噛合して前記第１歯車を回転させる第２歯車と、前記第２歯車を軸支する駆動回転軸と、前記駆動回転軸を回転自在に保持して前記フレームに取り付けられるケーシングと、を備え、
前記フレームは、同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔を有し、
前記ケーシングは、前記複数のボルト挿通孔と連通可能となるように、前記駆動回転軸の軸中心から所定距離離れた点を中心とした同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のネジ穴を有し、
前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するようにして、前記フレームに対して前記ケーシングがボルトを用いて取り付けられていることを特徴とする回転駆動機構の取付構造。
【請求項２】
前記回転駆動機構は減速機であり、
前記減速機の出力側回転軸を前記駆動回転軸とすることを特徴とする請求項１に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項３】
前記減速機は、波動歯車装置であることを特徴とする請求項２に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項４】
前記ケーシングにおいて前記複数のネジ穴は円周上に等間隔で形成され、かつ、前記フレームにおいて前記複数のボルト挿通孔は円周上に等間隔で形成されており、
前記複数のネジ穴の数が前記複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっているか、又は、前記複数のボルト挿通孔の数が前記複数のネジ穴の数の自然数倍となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項５】
前記産業用ロボットがアーク溶接用ロボットであって、
前記所定のアームは、溶接トーチを保持する手首部材を揺動自在に支持するアームであり、
前記従動回転機構の駆動によって前記手首部材が揺動自在となるように、前記手首部材が前記従動回転軸に軸支されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項１】
産業用ロボットの所定のアームに設けられた従動回転機構を駆動するための回転駆動機構を、前記アームを構成するフレームに位置調整して取り付ける取付構造であって、
前記従動回転機構は、前記フレームに回転自在に設けられた従動回転軸と、前記従動回転軸に軸支された第１歯車と、を備え、
前記回転駆動機構は、前記第１歯車と噛合して前記第１歯車を回転させる第２歯車と、前記第２歯車を軸支する駆動回転軸と、前記駆動回転軸を回転自在に保持して前記フレームに取り付けられるケーシングと、を備え、
前記フレームは、同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔を有し、
前記ケーシングは、前記複数のボルト挿通孔と連通可能となるように、前記駆動回転軸の軸中心から所定距離離れた点を中心とした同一円周上に位置するように所定間隔で形成された複数のネジ穴を有し、
前記複数のネジ穴と前記複数のボルト挿通孔とが連通するようにして、前記フレームに対して前記ケーシングがボルトを用いて取り付けられていることを特徴とする回転駆動機構の取付構造。
【請求項２】
前記回転駆動機構は減速機であり、
前記減速機の出力側回転軸を前記駆動回転軸とすることを特徴とする請求項１に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項３】
前記減速機は、波動歯車装置であることを特徴とする請求項２に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項４】
前記ケーシングにおいて前記複数のネジ穴は円周上に等間隔で形成され、かつ、前記フレームにおいて前記複数のボルト挿通孔は円周上に等間隔で形成されており、
前記複数のネジ穴の数が前記複数のボルト挿通孔の数の自然数倍となっているか、又は、前記複数のボルト挿通孔の数が前記複数のネジ穴の数の自然数倍となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転駆動機構の取付構造。
【請求項５】
前記産業用ロボットがアーク溶接用ロボットであって、
前記所定のアームは、溶接トーチを保持する手首部材を揺動自在に支持するアームであり、
前記従動回転機構の駆動によって前記手首部材が揺動自在となるように、前記手首部材が前記従動回転軸に軸支されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転駆動機構の取付構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０２１４（Ｐ２０１１−２０２１４Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７１３６（Ｐ２００９−１６７１３６）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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