ロボット
【課題】先端側のアームの揺動やエンドエフェクタの回転を行わせるために必要な部品点数を削減することによって製造コストを低減することができるロボットを提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係るロボットは、モータとハイポイドギヤとを備える。モータは、ロボットアームの内部に設けられる。ハイポイドギヤは、モータの駆動力をロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせる。
【解決手段】実施形態の一態様に係るロボットは、モータとハイポイドギヤとを備える。モータは、ロボットアームの内部に設けられる。ハイポイドギヤは、モータの駆動力をロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットアームへ連結された手首ユニット等の先端側のアームにエンドエフェクタが取付けられ、ロボットアームの内部に設けられたモータによって先端側のアームの揺動およびエンドエフェクタの回転を行って所定の作業を自動的に行うロボットがある。
【０００３】
かかるロボットでは、モータに取付けられた駆動プーリと先端側のアームの揺動軸やエンドエフェクタの回転軸に取付けられた従動プーリとが無端ベルトによって連動連結される（例えば、特許文献１参照）。これにより、モータの駆動力が先端側のアームの揺動軸やエンドエフェクタの回転軸へ伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のロボットは、先端側のアームの揺動やエンドエフェクタの回転を行わせるために必要な部品点数が多く、製造コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減することができるロボット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】
【０００７】
実施形態の一態様に係るロボットは、モータとハイポイドギヤとを備える。モータは、ロボットアームの内部に設けられる。ハイポイドギヤは、該モータの駆動力を前記ロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して前記先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせる。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、先端側のアームの揺動やエンドエフェクタの回転を行わせるために必要な部品点数を削減することによって製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るロボットの斜視による模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係るロボットの第３アームよりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係るロボットの斜視による模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係るロボットの第３アームよりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【図７】図７は、第４の実施形態の変形例に係るロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照し、アーク溶接用のロボットを例に挙げて本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るロボット１の斜視による模式図である。図１に示すように、ロボット１は、床面等に固定された基台上に取り付けられた基礎部１０と、基礎部１０から延伸する多軸のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタとを備える。ここで、エンドエフェクタは、アーク溶接用のトーチ１６である。
【００１２】
ロボットアームは、基端側（基礎部１０）から先端側（トーチ１６）へ向けて第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４および第５アーム１５という５本のアームが連結されて構成される。
【００１３】
これらの各アームは、内部にアクチュエータが設けられており、図１に両向き矢印で示すように、各アームの連結部を関節として各アクチュエータによりそれぞれ回転駆動または揺動駆動される。
【００１４】
具体的には、ロボット１の設置面を水平面とした場合、第１アーム１１は、水平面の法線（鉛直方向に伸びる仮想線）と平行な軸Ｓを回転軸として回転駆動される。第２アーム１２は、軸Ｓに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｌを揺動軸として揺動駆動される。
【００１５】
また、第３アーム１３は、軸Ｌに対して延伸方向が平行な軸Ｕを揺動軸として揺動駆動される。第４アーム１４は、軸Ｕに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｒを回転軸として回転駆動される。
【００１６】
第５アーム１５は、軸Ｒに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｂを揺動軸として揺動駆動される。かかる第５アーム１５の先端には、エンドエフェクタであるアーク溶接用のトーチ１６が連結される。
【００１７】
トーチ１６は、軸Ｂに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｔを回転軸として回転駆動される。このように、ロボット１は、５軸の自由度を備えた片腕の多軸ロボットである。なお、実施形態に係るロボット１における関節の自由度は５軸に限定されるものではない。
【００１８】
また、ロボット１では、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤがワイヤ用ホースＷを経由してロボット１の外部からトーチ１６へ供給される。さらに、ロボット１では、アルゴンや炭酸ガス等のシールドガスがガス用ホースＧを経由してロボット１の外部からトーチ１６へ供給される。
【００１９】
ここで、ワイヤ用ホースＷは、第２アーム１２の側面を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。一方、ガス用ホースＧは、第２アーム１２の内部を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。かかるガス用ホースＧの先端は、第３アーム１３の内部でワイヤ用ホースＷへ連結される。
【００２０】
そして、溶接ワイヤおよびシールドガスは、ワイヤ用ホースＷを通してトーチ１６へ供給される。なお、ガス用ホースＧが連結されたワイヤ用ホースＷの取り回しについては、図２Ａを用いて後述する。
【００２１】
かかるロボット１は、所定のロボット制御装置（図示略）による制御にしたがって、第１〜第５アーム１１〜１５およびトーチ１６を動作させ、溶接対象へトーチ１６を接近させトーチ１６からシールドガスを噴射させながらアークを発生させてアーク溶接を行う。
【００２２】
次に、第４アーム１４および第５アーム１５の構成について図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。ここで、第５アーム１５は、ロボットアームの最も先端側に連結されたアームである。このため、以下では、第５アーム１５を便宜上、先端側のアーム１５と記載し、第４アーム１４を先端側のアーム１５と区別するためにロボットアーム１４と記載する。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂは、第１の実施形態に係る先端側のアーム１５およびロボットアーム１４の内部を示す模式的な説明図である。具体的には、図２Ａには、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５を揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によって先端側のアーム１５、ロボットアーム１４およびトーチ１６を切断した場合における模式的な断面を示す。また、図２Ｂには、図２ＡにおけるＸ−Ｘ´線による模式的な断面を示す。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ロボットアーム１４は、ロボットアーム１４の基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１を有する筐体２２を備える。
【００２５】
第１ハウジング部２０は、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２３を駆動する回転用のモータ２４を収納する。ここで、回転用のモータ２４は、回転シャフト２４１の回転軸が第１ハウジング部２０の延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００２６】
また、ハイポイドギヤ２３は、回転用のモータ２４の回転シャフト２４１へ嵌合されたピニオンギヤ２３１と、ピニオンギヤ２３１に対して噛合された傘歯車２３２とを含む。ここで、ハイポイドギヤ２３の傘歯車２３２は、回転軸とピニオンギヤ２３１の回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂと平行な方向）となるように配置される。
【００２７】
かかるハイポイドギヤ２３では、傘歯車２３２がピニオンギヤ２３１の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２３は、回転用のモータ２４の出力を減速する減速機構として機能する。
【００２８】
一方、第２ハウジング部２１は、先端側のアーム１５を揺動させるハイポイドギヤ２５およびハイポイドギヤ２５を駆動する揺動用のモータ２６を収納する。ここで、揺動用のモータ２６は、回転シャフト２６１の回転軸が第２ハウジング部２１の延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００２９】
また、ハイポイドギヤ２５は、揺動用のモータ２６の回転シャフト２６１へ嵌合されたピニオンギヤ２５１と、ピニオンギヤ２５１に対して噛合された傘歯車２５２とを含む。ここで、ハイポイドギヤ２５の傘歯車２５２は、回転軸とピニオンギヤ２５１の回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂと一致する方向）となるように配置される。
【００３０】
かかるハイポイドギヤ２５では、傘歯車２５２がピニオンギヤ２５１の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５は、揺動用のモータ２６の出力を減速する減速機構として機能する。
【００３１】
また、先端側のアーム１５は、筒状の筐体３１を備える。かかる筒状の筐体３１は、回転用のモータ２４によって駆動されるハイポイドギヤ２３の傘歯車２３２とともに回転する傘歯車３２と、傘歯車３２に対して噛合された傘歯車３３とを収納する。
【００３２】
ここで、ハイポイドギヤ２３によって駆動される傘歯車３２は、回転軸が軸Ｂと平行となるように配置される。また、傘歯車３３によって駆動される傘歯車３３は、回転軸が軸Ｔと平行な方向となるように配置される。かかる傘歯車３３の回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【００３３】
また、先端側のアーム１５における筒状の筐体３１は、第２ハウジング部２１の内側面と対向する外側面が、揺動用のモータ２６によって駆動されるハイポイドギヤ２５の傘歯車２５２における回転シャフトに対して固定される。このように、先端側のアーム１５は、ロボットアーム１４における第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１の間に配設される。
【００３４】
かかる構成により、ロボット１では、回転用のモータ２４の駆動力を、回転シャフト２４１、ハイポイドギヤ２３（ピニオンギヤ２３１、傘歯車２３２）、傘歯車３２、傘歯車３３、トーチ１６の順に伝達する。これにより、ロボット１では、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６が回転する。
【００３５】
また、ロボット１では、揺動用のモータ２６の駆動力を、回転シャフト２６１、ハイポイドギヤ２５（ピニオンギヤ２５１、傘歯車２５２）、先端側のアーム１５における筒状の筐体３１の順に伝達する。これにより、ロボット１では、軸Ｂを回転軸として先端側のアーム１５が揺動する。
【００３６】
このように、ロボット１では、回転用のモータ２４の駆動力をハイポイドギヤ２３と傘歯車３２と傘歯車３３とによってトーチ１６へ伝達し、揺動用のモータ２６の駆動力をハイポイドギヤ２５によって先端側のアーム１５へ伝達する。
【００３７】
これにより、ロボット１では、無端ベルトを用いることなく回転用のモータ２４や揺動用のモータ２６の駆動力を先端側のアーム１５やトーチ１６へ伝達することが可能となる。したがって、ロボット１によれば、トーチ１６の回転や先端側のアーム１５の揺動を行わせるために必要な部品点数を削減することでロボット１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
しかも、ロボット１は、無端ベルトを用いる場合に比べて、トーチ１６の回転や先端側のアーム１５の揺動を行う機構の剛性が高いため、振動等に対する耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５等のギヤは、無端ベルトに比べて劣化が遅く長寿命の部品である。このため、ロボット１は、無端ベルトを用いる他のロボットに比べてメンテナンス費を低減することができる。
【００４０】
また、上記のように、ロボット１では、先端側のアーム１５がロボットアーム１４における第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１の間に配設されるので、先端側のアーム１５を左右両側から安定して支持することができる。
【００４１】
さらに、ロボットアーム１４では、回転用のモータ２４およびハイポイドギヤ２３と、揺動用のモータ２６およびハイポイドギヤ２５とが、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とに分散配置される。
【００４２】
したがって、ロボットアーム１４によれば、軸Ｒを中心とした両側（以下、「左右」と記載する）の重量バランスを均等に近付けることができる。これにより、ロボット制御装置がロボットアーム１４に対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性を向上させることができる。
【００４３】
また、第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１は、図２Ａに示すように、形状が左右対称となるように形成される。これにより、ロボットアーム１４では、回転用のモータ２４および揺動用のモータ２６として共通のモータを用い、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５として共通のギヤを用いることが可能である。
【００４４】
かかる構成とすれば、ロボットアーム１４における左右の重量バランスを均一にすることが可能となる。これにより、ロボット制御装置がロボットアーム１４に対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性をより一層向上させることができる。
【００４５】
また、ロボットアーム１４によれば、回転用のモータ２４と揺動用のモータ２６とを共通化するとともに、ハイポイドギヤ２３とハイポイドギヤ２５とを共通化して構成部品の種類を減少させることによりロボット１の製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、ロボット１では、図２Ａに示すように、溶接ワイヤおよびシールドガスの通り道となるワイヤ用ホースＷが、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とによって挟まれた空間と先端側のアーム１５の内部とを経由してトーチ１６へ連結される。
【００４７】
これにより、ロボット１では、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とによって挟まれた空間と先端側のアーム１５の内部とを経由してトーチ１６へ供給される。
【００４８】
かかる構成により、ロボット１を動作させた場合に、ワイヤ用ホースＷがロボットアーム１４の外部で他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１によれば、ワイヤ用ホースＷの破損にともなう溶接ワイヤの断線やシールドガスの漏出を防止することができる。
【００４９】
また、かかる構成により、ロボット１によれば、第１ハウジング部２０または第２ハウジング部２１の内部を経由させてワイヤ用ホースＷをトーチ１６へ連結するよりも、ワイヤ用ホースＷを短縮することが可能なため、製造コストを低減することができる。
【００５０】
また、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５は、回転用のモータ２４および揺動用のモータ２６の回転速度を減速して出力する減速機構として機能する。これにより、ロボット１によれば、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５よりも高価な既製品の減速機を設ける必要がないので製造コストを低減することができる。
【００５１】
しかも、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５は、ピニオンギヤ２３１およびピニオンギヤ２５１、傘歯車２３２および傘歯車２５２の寸法や組合せを変更するだけで、減速機構のレイアウトを比較的容易に変更することが可能である。
【００５２】
すなわち、ロボット１は、既製品の減速機を設ける場合に比べてロボットアーム１４内部のレイアウト変更に関する自由度が高い。したがって、ロボット１によれば、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５の寸法や構成を変更することによってロボットアーム１４内部のレイアウトを容易に最適化することができる。
【００５３】
上述してきたように、第１の実施形態に係るロボット１は、ロボットアーム１４の内部に設けられた回転用のモータ２４の駆動力をハイポイドギヤ２３によって先端側のアーム１５へ伝達して先端側のアーム１５を回転させる。
【００５４】
また、ロボット１は、ロボットアーム１４の内部に設けられた揺動用のモータ２６の駆動力をハイポイドギヤ２５によってトーチ１６へ伝達してトーチ１６を揺動させる。すなわち、ロボット１では、先端側のアーム１５の揺動およびトーチ１６の回転のために無端ベルトを設ける必要がない。
【００５５】
したがって、第１の実施形態に係るロボット１によれば、先端側のアーム１５の揺動およびトーチ１６の回転に必要な部品点数を削減することで製造コストを低減することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るロボット１ａについて図３を用いて説明する。第２の実施形態に係るロボット１ａは、第３アーム１３よりも先端側の構成が第１の実施形態に係るロボット１とは異なる。すなわち、第２の実施形態に係るロボット１ａの基礎部１０、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３の構成は、第１の実施形態に係るロボット１と同様である。
【００５７】
このため、以下では、ロボット１ａの第３アーム１３よりも先端側の構成について説明する。図３は、第２の実施形態に係るロボット１ａの第３アーム１３よりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【００５８】
ここで、図３には、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ａを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によってロボット１ａを切断した場合における模式的な断面を示す。
【００５９】
なお、図３では、説明を簡略化する観点から、ワイヤ用ホースＷの図示を省略したが、ロボット１ａにおけるワイヤ用ホースＷは、第１の実施形態に係るロボット１と同様の経路を通してトーチ１６へ連結される。
【００６０】
図３に示すように、ロボット１ａは、ロボットアーム１４ａと先端側のアーム１５ａとを連結する着脱可能なギヤユニット４０およびギヤユニット４１を備える。ここで、ギヤユニット４０は、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２３ａを備える。また、ギヤユニット４１は、先端側のアーム１５ａを揺動させるハイポイドギヤ２５ａを備える。
【００６１】
具体的には、ロボット１ａのロボットアーム１４ａは、ロボットアーム１４ａの基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部２０ａおよび第２ハウジング部２１ａを有する筐体２２ａを備える。
【００６２】
第１ハウジング部２０ａは、トーチ１６を回転させる回転用のモータ２４ａを収納する。ここで、回転用のモータ２４ａは、回転シャフト２４１ａの回転軸が第１ハウジング部２０ａの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる回転用のモータ２４ａは、回転シャフト２４１ａが第１ハウジング部２０ａの先端から回転自在に突出した状態で第１ハウジング部２０ａに収納される。
【００６３】
また、回転用のモータ２４ａによって駆動されるハイポイドギヤ２３ａは、ロボットアーム１４ａにおける第１ハウジング部２０ａの先端に対して着脱可能なギヤボックス４０１に収納される。かかるハイポイドギヤ２３ａは、ベアリング４０３によって軸支されたピニオンギヤ２３１ａと、ピニオンギヤ２３１ａに対して噛合された傘歯車２３２ａとを含む。
【００６４】
これらピニオンギヤ２３１ａおよび傘歯車２３２ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。また、ハイポイドギヤ２３ａを収納するギヤボックス４０１は、ピニオンギヤ２３１ａへ嵌合される回転用のモータ２４ａの回転シャフト２４１ａが挿入される孔部と、傘歯車２３２ａの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【００６５】
ここで、先端側のアーム１５ａは、傘歯車３２ａと傘歯車３２ａに対して噛合された傘歯車３３ａとを収納した筒状の筐体３１ａを備える。かかる筒状の筐体３１ａに収納された傘歯車３２ａは、回転用のモータ２４ａにより駆動されるハイポイドギヤ２３ａによって駆動され、傘歯車３３ａを駆動する。これら傘歯車３２ａおよび傘歯車３３ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。なお、傘歯車３３ａの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【００６６】
かかるハイポイドギヤ２３ａが収納されたギヤユニット４０をロボット１ａへ取り付ける場合には、ギヤボックス４０１の所定の孔部へ回転用のモータ２４ａの回転シャフト２４１ａを挿入してピニオンギヤ２３１ａへ嵌合する。そして、ギヤボックス４０１を第１ハウジング部２０ａの先端へボルト４０２によってネジ留めしてギヤユニット４０とロボットアーム１４ａとを連結する。
【００６７】
続いて、ハイポイドギヤ２３ａにおける傘歯車２３２ａの回転シャフトを先端側のアーム１５ａにおける傘歯車３２ａの回転シャフトへ嵌合することで、ギヤユニット４０に対して先端側のアーム１５ａを揺動自在に連結する。
【００６８】
このようにロボット１ａへギヤユニット４０を取り付けることにより、回転用のモータ２４ａの駆動力をギヤユニット４０を介して先端側のアーム１５ａへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【００６９】
一方、第２ハウジング部２１ａは、先端側のアーム１５ａを揺動させる揺動用のモータ２６ａを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ａは、回転シャフト２６１ａの回転軸が第２ハウジング部２１ａの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる揺動用のモータ２６ａは、回転シャフト２６１ａが第２ハウジング部２１ａの先端から回転自在に突出した状態で第２ハウジング部２１ａに収納される。
【００７０】
また、揺動用のモータ２６ａによって駆動され、先端側のアーム１５ａを揺動させるハイポイドギヤ２５ａは、ロボットアーム１４ａにおける第２ハウジング部２１ａの先端に対して着脱可能なギヤボックス４１１に収納される。
【００７１】
かかるハイポイドギヤ２５ａは、ベアリング４０４によって軸支されたピニオンギヤ２５１ａと、ピニオンギヤ２５１ａに対して噛合された傘歯車２５２ａとを含む。これらピニオンギヤ２５１ａおよび傘歯車２５２ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。
【００７２】
また、ギヤボックス４１１は、ピニオンギヤ２５１ａへ嵌合される揺動用のモータ２６ａの回転シャフト２６１ａが挿入される孔部と、傘歯車２５２ａの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【００７３】
かかるギャユニット４１をロボット１ａへ取り付ける場合には、ギヤボックス４１１の所定の孔部から揺動用のモータ２６ａの回転シャフト２６１ａを挿入してピニオンギヤ２５１ａへ嵌合する。そして、ギヤボックス４１１を第２ハウジング部２１ａの先端へボルト４１２によってネジ留めしてギヤユニット４１とロボットアーム１４ａとを連結する。
【００７４】
続いて、ハイポイドギヤ２５ａにおける傘歯車２５２ａの回転シャフトと先端側のアーム１５ａにおける筒状の筐体３１ａの側面とをボルト４１３によって固定することでギヤユニット４１に対して先端側のアーム１５ａを揺動自在に連結する。
【００７５】
このようにロボット１ａへギヤユニット４１を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ａの駆動力をギヤユニット４１を介して先端側のアーム１５ａへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ａを揺動させることができる。
【００７６】
上述してきたように、第２の実施形態に係るロボット１ａでは、回転用のモータ２４ａの駆動力をトーチ１６の回転力へ変換するハイポイドギヤ２３ａをロボット１ａに対して着脱可能なギヤユニット４０とした。
【００７７】
さらに、ロボット１ａでは、揺動用のモータ２６ａの駆動力を先端側のアーム１５ａの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ａをロボット１ａに対して着脱可能なギヤユニット４１とした。これにより、ロボット１ａの組立作業が簡略化され、１体のロボット１ａの組立に要する作業員の作業時間を短縮することが可能となるので、ロボット１ａの製造コストを低減することができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るロボット１ｂについて説明する。図４は、第３の実施形態に係るロボット１ｂの斜視による模式図である。なお、図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００７９】
図４に示すように、ロボット１ｂは、床面等に固定された基台上に取り付けられた基礎部１０と、基礎部１０から延伸する多軸のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタとを備える。ここで、エンドエフェクタは、アーク溶接用のトーチ１６である。
【００８０】
ロボットアームは、基端側（基礎部１０）から先端側（トーチ１６）へ向けて第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４ｂおよび第５アーム１５ｂという５本のアームが連結されて構成される。
【００８１】
これらの各アームは、内部にアクチュエータが設けられており、図１に両向き矢印で示すように、各アームの連結部を関節として各アクチュエータによりそれぞれ回転駆動または揺動駆動される。
【００８２】
具体的には、ロボット１ｂの設置面を水平面とした場合、第１アーム１１は、水平面の法線（鉛直方向に伸びる仮想線）と平行な軸Ｓを回転軸として回転駆動される。第２アーム１２は、軸Ｓに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｌを揺動軸として揺動駆動される。
【００８３】
また、第３アーム１３は、軸Ｌに対して延伸方向が平行な軸Ｕを揺動軸として揺動駆動される。第４アーム１４ｂは、軸Ｕに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｒを回転軸として回転駆動される。
【００８４】
第５アーム１５ｂは、軸Ｒに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｂを揺動軸として揺動駆動される。かかる第５アーム１５ｂの先端には、エンドエフェクタであるアーク溶接用のトーチ１６が連結される。
【００８５】
トーチ１６は、軸Ｂに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｔを回転軸として回転駆動される。このように、ロボット１ｂは、５軸の自由度を備えた片腕の多軸ロボットである。なお、実施形態に係るロボット１ｂにおける関節の自由度は５軸に限定されるものではない。
【００８６】
また、ロボット１ｂでは、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤがワイヤ用ホースＷを経由してロボット１ｂの外部からトーチ１６へ供給される。さらに、ロボット１ｂでは、アルゴンや炭酸ガス等のシールドガスがガス用ホースＧを経由してロボット１ｂの外部からトーチ１６へ供給される。
【００８７】
ここで、ワイヤ用ホースＷは、第２アーム１２の側面を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。一方、ガス用ホースＧは、第２アーム１２の内部を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。かかるガス用ホースＧの先端は、第３アーム１３の内部でワイヤ用ホースＷへ連結される。
【００８８】
そして、溶接ワイヤおよびシールドガスは、ワイヤ用ホースＷを通してトーチ１６へ供給される。なお、ガス用ホースＧが連結されたワイヤ用ホースＷの取り回しについては、図５Ａを用いて後述する。
【００８９】
かかるロボット１ｂは、所定のロボット制御装置（図示略）による制御にしたがって、第１〜第５アーム１１〜１５ｂおよびトーチ１６を動作させ、溶接対象へトーチ１６を接近させトーチ１６からシールドガスを噴射させながらアークを発生させてアーク溶接を行う。
【００９０】
次に、第４アーム１４ｂおよび第５アーム１５ｂの構成について図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを用いて説明する。ここで、第５アーム１５ｂは、ロボットアームの最も先端側に連結されたアームである。このため、以下では、第５アーム１５ｂを便宜上、先端側のアーム１５ｂと記載し、第４アーム１４ｂを先端側のアーム１５ｂと区別するためにロボットアーム１４ｂと記載する。
【００９１】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、第３の実施形態に係る先端側のアーム１５ｂおよびロボットアーム１４ｂの内部を示す模式的な説明図である。具体的には、図５Ａには、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ｂを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によって先端側のアーム１５ｂ、ロボットアーム１４ｂおよびトーチ１６を切断した場合における模式的な断面を示す。
【００９２】
また、図５Ｂには、図５ＡにおけるＹ−Ｙ´線による模式的な断面を示しており、図５Ｃには、図５ＡにおけるＺ−Ｚ´線による模式的な断面を示す。
【００９３】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、ロボットアーム１４ｂは、ロボットアーム１４ｂの基端部に設けられた基端側ハウジング部２０ｂを備える。さらに、ロボットアーム１４ｂは、基端側ハウジング部２０ｂよりもロボットアーム１４ｂにおける幅が狭く、基端側ハウジング部２０ｂからロボットアーム１４ｂの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｂを備える。これら基端側ハウジング部２０ｂおよび先端側ハウジング部２１ｂは一体に形成され、内部に空洞を備えた筐体２２ｂである。
【００９４】
基端側ハウジング部２０ｂは、エンドエフェクタであるトーチ１６を回転させるハイポイドギヤ（ピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｂ）３０ｂを無端ベルト２４４によって駆動する回転用のモータ２４ｂを収納する。
【００９５】
ここで、回転用のモータ２４ｂは、回転シャフト２４１ｂの回転軸と軸Ｒとのなす角度が９０度となるように配置される。なお、回転用のモータ２４ｂの回転シャフト２４１ｂには、駆動プーリ２４２が取り付けられる。
【００９６】
一方、先端側ハウジング部２１ｂは、先端側のアーム１５ｂを揺動させるハイポイドギヤ２５ｂと、ハイポイドギヤ２５ｂを駆動する揺動用のモータ２６ｂと、無端ベルト２４４とを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ｂは、回転シャフト２６１ｂの回転軸が先端側ハウジング部２１ｂの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００９７】
また、ハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの回転シャフト２６１ｂへ嵌合されたピニオンギヤ２５１ｂと、ピニオンギヤ２５１ｂに対して噛合された傘歯車２５２ｂとを含む。ここで、ハイポイドギヤ２５ｂの傘歯車２５２ｂは、回転軸とピニオンギヤ２５１ｂの回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂ一致する方向）となるように配置される。
【００９８】
なお、ハイポイドギヤ２５ｂでは、傘歯車２５２ｂがピニオンギヤ２５１ｂの回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの出力を減速する減速機構として機能する。
【００９９】
また、ハイポイドギヤ２５ｂにおける傘歯車２５２ｂは、軸Ｂを軸芯とする円筒状の空洞を備える。そして、かかる空洞には、回転用のモータ２４ｂの駆動力を先端側のアーム１５ｂへ伝達する回転シャフト２４５が回転自在に挿入される。
【０１００】
かかる回転シャフト２４５における先端側ハウジング部２１ｂの内部へ突出した部位には、従動プーリ２４３が取り付けられる。そして、従動プーリ２４３と駆動プーリ２４２とには無端ベルト２４４が巻回され、かかる無端ベルト２４４によって、回転用のモータ２４ｂの駆動力が駆動プーリ２４２から従動プーリ２４３を介して回転シャフト２４５へ伝達される。
【０１０１】
また、ロボット１ｂにおける先端側のアーム１５ｂは、先端側ハウジング部２１ｂの側面に面する位置に配置される。かかる先端側のアーム１５ｂは、ハイポイドギヤ３０ｂを収納した筒状の筐体３１ｂを備える。かかる筒状の筐体３１ｂは、周面がハイポイドギヤ２５ｂにおける傘歯車２５２ｂの回転シャフト先端面に対して連結固定される。
【０１０２】
また、ハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂによって回転駆動される回転シャフト２４５が嵌合されたピニオンギヤ２４６と、ピニオンギヤ２４６に対して噛合された傘歯車３３ｂとを含む。
【０１０３】
ここで、ピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｂは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。具体的には、ピニオンギヤ２４６の回転軸は軸Ｂと一致し、傘歯車３３ｂの回転軸は、軸Ｔと一致する。なお、傘歯車３３ｂの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【０１０４】
かかるハイポイドギヤ３０ｂでは、傘歯車３３ｂがピニオンギヤ２４６の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂの出力を減速する減速機構として機能する。
【０１０５】
かかる構成により、ロボット１ｂでは、回転用のモータ２４ｂの駆動力を、回転シャフト２４１ｂ、駆動プーリ２４２、無端ベルト２４４、従動プーリ２４３、回転シャフト２４５、ハイポイドギヤ３０ｂ、トーチ１６の順に伝達する。これにより、ロボット１ｂでは、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６が回転する。
【０１０６】
また、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を、回転シャフト２６１ｂ、ハイポイドギヤ（ピニオンギヤ２５１ｂ、傘歯車２５２ｂ）２５ｂ、先端側のアーム１５ｂの順に伝達する。これにより、ロボット１ｂでは、軸Ｂを回転軸として先端側のアーム１５ｂが揺動する。
【０１０７】
このように、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力をハイポイドギヤ２５ｂによって先端側のアーム１５ｂへ伝達する。すなわち、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を先端側のアーム１５ｂへ伝達する無端ベルトを設ける必要がない。したがって、ロボット１ｂによれば、先端側のアーム１５ｂの揺動に必要な部品点数を削減することで製造コストを低減することができる。
【０１０８】
また、先端側のアーム１５ｂにおけるハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂの回転速度を減速する減速機構として機能する。また、ロボットアーム１４ｂにおけるハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの回転速度を減速する減速機構として機能する。
【０１０９】
これにより、ロボット１ｂによれば、回転用のモータ２４ｂおよび揺動用のモータ２６ｂの回転速度を減速させるために、ハイポイドギヤ２５ｂおよびハイポイドギヤ３０ｂよりも高価な既製品の減速機を設ける必要がないので製造コストを低減することができる。
【０１１０】
しかも、ハイポイドギヤ２５ｂおよび３０ｂは、ピニオンギヤ２５１ｂおよび２４６、傘歯車２５２ｂおよび３３ｂの寸法や組合せを変更するだけで、減速機構のレイアウトを比較的容易に変更することが可能である。
【０１１１】
すなわち、ロボット１ｂは、既製品の減速機を設ける場合に比べてロボットアーム１４ｂや先端側のアーム１５ｂの内部のレイアウト変更に関する自由度が高い。したがって、ロボット１ｂによれば、ハイポイドギヤ２５ｂおよび３０ｂの寸法や構成を変更することによってロボットアーム１４ｂ内部のレイアウトを容易に最適化することができる。
【０１１２】
また、上記のように、ロボットアーム１４ｂは、ロボットアーム１４ｂの基端部に設けられた基端側ハウジング部２０ｂを備える。さらに、ロボットアーム１４ｂは、基端側ハウジング部２０ｂよりもロボットアーム１４ｂにおける幅が狭く、基端側ハウジング部２０ｂからロボットアーム１４ｂの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｂを備える。そして、先端側のアーム１５ｂは、先端側ハウジング部２１ｂの先端側における側面に面する位置に配置される。
【０１１３】
これにより、ロボット１ｂでは、ロボットアーム１４ｂの先端部分が基端部分よりもスリム化されるので、ロボットアーム１４ｂを動作させた場合に、ロボットアーム１４ｂが他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１ｂによれば、限られた作業スペースで行う作業内容の幅を広げることが可能となる。
【０１１４】
また、ロボットアーム１４ｂでは、基端側ハウジング部２０ｂに回転用のモータ２４ｂが収納される。これにより、ロボットアーム１４ｂは、先端部分が軽量化されるので、ロボット制御装置がロボットアーム１４ｂに対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性をより一層向上させることができる。
【０１１５】
また、図５Ａに示すように、溶接ワイヤおよびシールドガスの通り道となるワイヤ用ホースＷが、基端側ハウジング部２０ｂ、先端側ハウジング部２１ｂおよび先端側のアーム１５ｂによって囲まれる空間を経由して先端側のアーム１５ｂへ導かれる。そして、ワイヤ用ホースＷは、先端側のアーム１５ｂの内部を経由してトーチ１６へ供給される。
【０１１６】
より具体的には、ワイヤ用ホースＷは、基端側ハウジング部２０ｂにおけるロボットアーム１４ａの先端側端面と先端側のアーム１５ｂにおける基端側端面とによって挟まれる空間内を先端側ハウジング部２１ｂの側面に沿って先端側のアーム１５ｂへ導かれる。そして、ワイヤ用ホースＷは、先端側のアーム１５ｂの内部を経由してトーチ１６へ連結される。
【０１１７】
かかる構成により、ロボット１ｂを動作させた場合に、ワイヤ用ホースＷがロボットアーム１４ｂの外部で他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１ｂによれば、ワイヤ用ホースＷの破損にともなう溶接ワイヤの断線やシールドガスの漏出を防止することができる。
【０１１８】
また、かかる構成により、ロボット１ｂによれば、基端側ハウジング部２０ｂおよび先端側ハウジング部２１ｂの内部を経由させてワイヤ用ホースＷをトーチ１６へ連結するよりもワイヤ用ホースＷを短縮することが可能なため製造コストを低減することができる。
【０１１９】
上述してきたように、第３の実施形態に係るロボット１ｂは、ロボットアーム１４ｂの内部に設けられた揺動用のモータ２６ｂの駆動力をハイポイドギヤ２５ｂによってトーチ１６へ伝達してトーチ１６を回転させる。
【０１２０】
かかる構成により、第３の実施形態に係るロボット１ｂは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を無端ベルトによって先端側のアーム１５ｂへ伝達するロボットよりも少ない部品点数で先端側のアーム１５ｂを揺動させることができる。したがって、第３の実施形態に係るロボット１ｂによれば、製造コストを低減することができる。
【０１２１】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るロボット１ｃについて図６を用いて説明する。第４の実施形態に係るロボット１ｃは、図４に示すロボット１ｂにおける第３アーム１３よりも先端側の構成が第３の実施形態に係るロボット１ｂとは異なる。
【０１２２】
すなわち、第４の実施形態に係るロボット１ｃの基礎部１０、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３の構成は、第３の実施形態に係るロボット１ｂと同様の構成である。このため、以下では、ロボット１ｃの第３アーム１３よりも先端側の構成について説明する。
【０１２３】
図６は、第４の実施形態に係るロボット１ｃの第３アーム１３よりも先端側の構成を示す断面模式図である。ここで、図６には、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ｃを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によってロボット１ｃを切断した場合における模式的な断面を示す。
【０１２４】
なお、図６では、説明を簡略化する観点から、ワイヤ用ホースＷの図示を省略したが、ロボット１ｃにおけるワイヤ用ホースＷは、第３の実施形態に係るロボット１ｂと同様の経路を通してトーチ１６へ連結される。
【０１２５】
図６に示すように、ロボット１ｃでは、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２５ｃが、ロボットアーム１４ｃと先端側のアーム１５ｃとを連結する着脱可能なギヤユニット５０として構成される。
【０１２６】
具体的には、ロボット１ｃにおけるロボットアーム１４ｃは、ロボットアーム１４ｃの基端から先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｃを有する筐体２２ｃを備える。なお、ここでは図示を省略したが、ロボットアーム１４ｃは、図５Ａに示すロボットアーム１４ｂと同様に基端側ハウジング部２０を備え、基端側ハウジング部２０ｂの内部に回転用のモータ２４ｂを収納する。
【０１２７】
ロボットアーム１４ｃの先端側ハウジング部２１ｃは、先端側のアーム１５ｃを揺動させる揺動用のモータ２６ｃを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ｃは、回転シャフト２６１ｃの回転軸が先端側ハウジング部２１ｃの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる揺動用のモータ２６ｃは、回転シャフト２６１ｃが先端側ハウジング部２１ｃの先端から回転自在に突出した状態で先端側ハウジング部２１ｃに収納される。
【０１２８】
また、先端側のアーム１５ｃを揺動させるハイポイドギヤ２５ｃは、ロボットアーム１４ｃにおける先端側ハウジング部２１ｃの先端に対して着脱可能なギヤボックス５０１に収納される。
【０１２９】
かかるハイポイドギヤ２５ｃは、ベアリング５０２によって軸支されたピニオンギヤ２５１ｃと、ピニオンギヤ２５１ｃに対して噛合された傘歯車２５２ｃとを含む。これらピニオンギヤ２５１ｃおよび傘歯車２５２ｃは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。
【０１３０】
かかるハイポイドギヤ２５ｃを収納したギヤボックス５０１は、揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃおよび無端ベルトが挿入される孔部と、傘歯車２５２ｃの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【０１３１】
なお、ハイポイドギヤ２５ｃでは、傘歯車２５２ｃがピニオンギヤ２５１ｃの回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５ｃは、揺動用のモータ２６ｃの出力を減速する減速機構として機能する。
【０１３２】
また、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃは、軸Ｂを軸芯とする円筒状の空洞を備える。そして、かかる空洞には、回転用のモータ２４ｂ（図５Ａ参照）の駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達する回転シャフト２４５ｃが回転自在に挿入される。かかる回転シャフト２４５ｃにおけるギヤボックス５０１の内部へ突出した部位には、従動プーリ２４３が取り付けられる。
【０１３３】
そして、従動プーリ２４３と駆動プーリ２４２（図５Ａ参照）とには無端ベルト２４４が巻回され、かかる無端ベルト２４４によって、回転用のモータ２４ｂの駆動力が駆動プーリ２４２から従動プーリ２４３を介して回転シャフト２４５ｃへ伝達される。
【０１３４】
一方、先端側のアーム１５ｃは、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させるハイポイドギヤ３０ｃを収納する筒状の筐体３１ｃを備える。ハイポイドギヤ３０ｃは、ギヤボックス５０１内部の従動プーリ２４３とともに回転する回転シャフト２４５ｃが嵌合されたピニオンギヤ２４６と、ピニンオンギヤ２４６に対して噛合された傘歯車３３ｃとを含む。
【０１３５】
これらピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｃは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。なお、ピニオンギヤ２４６は、ベアリング５０５によって軸支され、傘歯車３３ｃの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【０１３６】
かかるギヤユニット５０をロボット１ｃへ取り付ける場合には、ギヤボックス５０１の所定の孔部へ揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃを挿入してピニオンギヤ２５１ｃへ嵌合する。さらに、ギヤボックス５０１の所定の孔部へ無端ベルト２４４を挿入して従動プーリ２４３へ巻回する。
【０１３７】
そして、ギヤボックス５０１を先端側ハウジング部２１ｃの先端へボルト５０３によってネジ留めしてギヤユニット５０とロボットアーム１４ｃとを連結する。
【０１３８】
続いて、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃを貫通した回転シャフト２４５ｃを先端側のアーム１５ｃ内部のピニオンギヤ２４６へ嵌合する。その後、ギヤボックス５０１内部のハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃと先端側のアーム１５ｃにおける筒状の筐体３１ｃの周面とをボルト５０４によってネジ留めしてギヤユニット５０と先端側のアーム１５ｃとを連結する。
【０１３９】
このようにロボット１ｃへギヤユニット５０を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ｃの駆動力をギヤユニット５０を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させることができる。さらに、回転用のモータの駆動力をギヤユニット５０を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【０１４０】
上述してきたように、第４の実施形態に係るロボット１ｃでは、揺動用のモータ２６ｃの駆動力を先端側のアーム１５ｃの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ｃをロボット１ｃに対して着脱可能なギヤユニット５０とした。さらに、ロボット１ｃでは、ロボット１ｃに対して着脱可能なギヤユニット５０を介して回転用のモータの駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達してトーチ１６を回転させる構成とした。
【０１４１】
これにより、ギヤユニット５０を取付けるだけでロボットアーム１４ｃと先端側のアーム１５ｃとを連動連結させることが可能となるので、ロボット１ｃの組立作業が簡略化することができる。したがって、１体のロボット１ｃの組立に要する作業員の作業時間を短縮することにより、ロボット１ｃの製造コストを低減することができる。
【０１４２】
次に、第４の実施形態の変形例に係るロボット１ｄについて図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態の変形例に係るロボット１ｄを示す図である。ここで、図７には、ロボット１ｄの図６に示す構成要素と対応する構成要素の断面を模式的に示す。なお、図７では、図６に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付した。
【０１４３】
図７に示すように、本変形例に係るロボット１ｄは、ロボットアーム１４ｄにおける先端側ハウジング部２１ｄおよび軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させるギヤユニット５１の構成が図６に示すロボット１ｃとは異なる。このため、以下では、先端側ハウジング部２１ｄおよびギヤユニット５１について説明する。
【０１４４】
図７に示すように、ロボット１ｄにおけるロボットアーム１４ｄの先端側ハウジング部２１ｄは、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させる揺動用のモータ２６ｃを収納する筐体２２ｄと、筐体２２ｄの開口部分を閉塞する蓋体２２ｆとを含む。
【０１４５】
また、ギヤユニット５１は、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させるハイポイドギヤ２５ｃを収納したギヤボックス５１１を備える。かかるギヤボックス５１１は、揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃが挿入される孔部およびハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃの回転シャフトをギヤボックス５１１の外部へ突出させる孔部を備える。
【０１４６】
さらに、ギヤボックス５１１は、傘歯車２５２ｃの回転シャフトをギヤボックス５１１の外部へ突出させる孔部と対向する位置に、従動プーリ２４３とともに回転する回転シャフト２４５ｃが挿入される孔部を備える。
【０１４７】
そして、かかるギヤユニット５１をロボット１ｄへ取り付ける場合には、ギヤボックス５１１の所定の孔部へ揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃを挿入してピニオンギヤ２５１ｃへ嵌合する。
【０１４８】
その後、ギヤボックス５１１の所定の孔部へ回転シャフト２４５ｃの一端を挿入し、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃを貫通させて回転シャフト２４５ｃの一端を回転自在にギヤボックス５１１から突出させる。続いて、回転シャフト２４５ｃの他端へ従動プーリ２４３を取付ける。
【０１４９】
そして、ギヤボックス５１１を先端側ハウジング部２１ｄの先端へボルト５０３によってネジ留めしてギヤユニット５１とロボットアーム１４ｄとを連結する。ここで、従動プーリ２４３は、ギヤボックス５１１の外側に露出した状態となる。
【０１５０】
続いて、回転用のモータ（図５Ａ参照）の回転シャフトに取り付けられた駆動プーリ２４２（図５Ａ参照）へ巻回された無端ベルト２４４を、ギヤボックス５１１から露出した状態の従動プーリ２４３へ巻回する。その後、先端側ハウジング部２１ｄの開口部分を蓋体２２ｆによって閉塞する。
【０１５１】
続いて、ギヤボックス５１１から突出した回転シャフト２４５ｃを先端側のアーム１５ｃにおける所定の孔部へ挿入して先端側のアーム１５ｃ内部のピニオンギヤ２４６へ嵌合する。
【０１５２】
その後、ギヤボックス５１１内部の傘歯車２５２ｃと先端側のアーム１５ｃにおける筒状の筐体３１ｃの周面とをボルト５０４によってネジ留めしてギヤユニット５１と先端側のアーム１５ｃとを連結する。
【０１５３】
このようにロボット１ｄへギヤユニット５１を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ｃの駆動力をギヤユニット５１を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させることができる。さらに、回転用のモータの駆動力をギヤユニット５１を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【０１５４】
上述してきたように、本変形例に係るロボット１ｄでは、揺動用のモータ２６ｃの駆動力を先端側のアーム１５ｃの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ｃをロボット１ｄに対して着脱可能なギヤユニット５１とした。さらに、ロボット１ｄでは、ロボット１ｄに対して着脱可能なギヤユニット５１を介して回転用モータの駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達してトーチ１６を回転させる構成とした。
【０１５５】
かかる構成によっても、ギヤユニット５１を取付けるだけでロボットアーム１４ｄと先端側のアーム１５ｃとを連動連結させることが可能となるので、ロボット１ｄの組立作業が簡略化することができる。したがって、１体のロボット１ｄの組立に要する作業員の作業時間を短縮することにより、ロボット１ｄの製造コストを低減することができる。
【０１５６】
しかも、図７に示すギヤユニット５１は、図３に示すロボット１ａの先端側のアーム１５ａにおけるボルト４１３の螺合位置を変更するだけで、図３に示すロボット１ａ用のギヤユニット４１としても流用することができる。
【０１５７】
これにより、本変形例に係るギヤユニット５１を用いれば、図３に示すロボット１ａおよび図７に示すロボット１ｄを製造する場合に、ロボット１ａ用のギヤユニット４１とロボット１ｄ用のギヤユニット５１とを個別に用意する必要がない。したがって、本変形例に係るギヤユニット５１によれば、ロボット１ａおよびロボット１ｄを製造する場合に、製造コストを低減することができる。
【０１５８】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更か可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ロボット
１０ 基礎部
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 第４アーム（ロボットアーム）
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第５アーム（先端側のアーム）
１６ トーチ
Ｗ ワイヤ用ホース
Ｇ ガス用ホース
２０、２０ａ 第１ハウジング部
２１、２１ａ 第２ハウジング部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 筐体
２２ｆ 蓋体
２３、２５、２３ａ、２５ａ、３０ｂ、２５ｂ、２５ｃ、３０ｃ ハイポイドギヤ
２４、２４ａ、２４ｂ 回転用のモータ
２４１、２６１、２４１ａ、２６１ａ、２４１ｂ、２６１ｂ、２４５、２６１ｃ、２４５ｃ 回転シャフト
２３１、２５１、２３１ａ、２５１ａ、２４６、２５１ｂ、２５１ｃ ピニオンギヤ
３３、３２、２３２、２５２、２３２ａ、３２ａ、３３ａ、２５２ａ、３３ｂ、２５２ｂ、２５２ｃ、３３ｃ 傘歯車
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 揺動用のモータ
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 筒状の筐体
４０、４１、５０、５１ ギヤユニット
４０１、４１１、５０１、５１１ ギヤボックス
４１３、４０４、５０２、５０５ ベアリング
４０２、４１２、５０３、５０４、４１３ ボルト
２０ｂ 基端側ハウジング部
２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 先端側ハウジング部
２４４ 無端ベルト
２４２ 駆動プーリ
２４３ 従動プーリ
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットアームへ連結された手首ユニット等の先端側のアームにエンドエフェクタが取付けられ、ロボットアームの内部に設けられたモータによって先端側のアームの揺動およびエンドエフェクタの回転を行って所定の作業を自動的に行うロボットがある。
【０００３】
かかるロボットでは、モータに取付けられた駆動プーリと先端側のアームの揺動軸やエンドエフェクタの回転軸に取付けられた従動プーリとが無端ベルトによって連動連結される（例えば、特許文献１参照）。これにより、モータの駆動力が先端側のアームの揺動軸やエンドエフェクタの回転軸へ伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のロボットは、先端側のアームの揺動やエンドエフェクタの回転を行わせるために必要な部品点数が多く、製造コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減することができるロボット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】
【０００７】
実施形態の一態様に係るロボットは、モータとハイポイドギヤとを備える。モータは、ロボットアームの内部に設けられる。ハイポイドギヤは、該モータの駆動力を前記ロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して前記先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせる。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、先端側のアームの揺動やエンドエフェクタの回転を行わせるために必要な部品点数を削減することによって製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るロボットの斜視による模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係るロボットの第３アームよりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係るロボットの斜視による模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第３の実施形態に係る先端側のアームおよびロボットアームの内部を示す模式的な説明図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係るロボットの第３アームよりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【図７】図７は、第４の実施形態の変形例に係るロボットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照し、アーク溶接用のロボットを例に挙げて本願の開示するロボットの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るロボット１の斜視による模式図である。図１に示すように、ロボット１は、床面等に固定された基台上に取り付けられた基礎部１０と、基礎部１０から延伸する多軸のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタとを備える。ここで、エンドエフェクタは、アーク溶接用のトーチ１６である。
【００１２】
ロボットアームは、基端側（基礎部１０）から先端側（トーチ１６）へ向けて第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４および第５アーム１５という５本のアームが連結されて構成される。
【００１３】
これらの各アームは、内部にアクチュエータが設けられており、図１に両向き矢印で示すように、各アームの連結部を関節として各アクチュエータによりそれぞれ回転駆動または揺動駆動される。
【００１４】
具体的には、ロボット１の設置面を水平面とした場合、第１アーム１１は、水平面の法線（鉛直方向に伸びる仮想線）と平行な軸Ｓを回転軸として回転駆動される。第２アーム１２は、軸Ｓに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｌを揺動軸として揺動駆動される。
【００１５】
また、第３アーム１３は、軸Ｌに対して延伸方向が平行な軸Ｕを揺動軸として揺動駆動される。第４アーム１４は、軸Ｕに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｒを回転軸として回転駆動される。
【００１６】
第５アーム１５は、軸Ｒに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｂを揺動軸として揺動駆動される。かかる第５アーム１５の先端には、エンドエフェクタであるアーク溶接用のトーチ１６が連結される。
【００１７】
トーチ１６は、軸Ｂに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｔを回転軸として回転駆動される。このように、ロボット１は、５軸の自由度を備えた片腕の多軸ロボットである。なお、実施形態に係るロボット１における関節の自由度は５軸に限定されるものではない。
【００１８】
また、ロボット１では、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤがワイヤ用ホースＷを経由してロボット１の外部からトーチ１６へ供給される。さらに、ロボット１では、アルゴンや炭酸ガス等のシールドガスがガス用ホースＧを経由してロボット１の外部からトーチ１６へ供給される。
【００１９】
ここで、ワイヤ用ホースＷは、第２アーム１２の側面を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。一方、ガス用ホースＧは、第２アーム１２の内部を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。かかるガス用ホースＧの先端は、第３アーム１３の内部でワイヤ用ホースＷへ連結される。
【００２０】
そして、溶接ワイヤおよびシールドガスは、ワイヤ用ホースＷを通してトーチ１６へ供給される。なお、ガス用ホースＧが連結されたワイヤ用ホースＷの取り回しについては、図２Ａを用いて後述する。
【００２１】
かかるロボット１は、所定のロボット制御装置（図示略）による制御にしたがって、第１〜第５アーム１１〜１５およびトーチ１６を動作させ、溶接対象へトーチ１６を接近させトーチ１６からシールドガスを噴射させながらアークを発生させてアーク溶接を行う。
【００２２】
次に、第４アーム１４および第５アーム１５の構成について図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。ここで、第５アーム１５は、ロボットアームの最も先端側に連結されたアームである。このため、以下では、第５アーム１５を便宜上、先端側のアーム１５と記載し、第４アーム１４を先端側のアーム１５と区別するためにロボットアーム１４と記載する。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂは、第１の実施形態に係る先端側のアーム１５およびロボットアーム１４の内部を示す模式的な説明図である。具体的には、図２Ａには、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５を揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によって先端側のアーム１５、ロボットアーム１４およびトーチ１６を切断した場合における模式的な断面を示す。また、図２Ｂには、図２ＡにおけるＸ−Ｘ´線による模式的な断面を示す。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ロボットアーム１４は、ロボットアーム１４の基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１を有する筐体２２を備える。
【００２５】
第１ハウジング部２０は、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２３を駆動する回転用のモータ２４を収納する。ここで、回転用のモータ２４は、回転シャフト２４１の回転軸が第１ハウジング部２０の延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００２６】
また、ハイポイドギヤ２３は、回転用のモータ２４の回転シャフト２４１へ嵌合されたピニオンギヤ２３１と、ピニオンギヤ２３１に対して噛合された傘歯車２３２とを含む。ここで、ハイポイドギヤ２３の傘歯車２３２は、回転軸とピニオンギヤ２３１の回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂと平行な方向）となるように配置される。
【００２７】
かかるハイポイドギヤ２３では、傘歯車２３２がピニオンギヤ２３１の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２３は、回転用のモータ２４の出力を減速する減速機構として機能する。
【００２８】
一方、第２ハウジング部２１は、先端側のアーム１５を揺動させるハイポイドギヤ２５およびハイポイドギヤ２５を駆動する揺動用のモータ２６を収納する。ここで、揺動用のモータ２６は、回転シャフト２６１の回転軸が第２ハウジング部２１の延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００２９】
また、ハイポイドギヤ２５は、揺動用のモータ２６の回転シャフト２６１へ嵌合されたピニオンギヤ２５１と、ピニオンギヤ２５１に対して噛合された傘歯車２５２とを含む。ここで、ハイポイドギヤ２５の傘歯車２５２は、回転軸とピニオンギヤ２５１の回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂと一致する方向）となるように配置される。
【００３０】
かかるハイポイドギヤ２５では、傘歯車２５２がピニオンギヤ２５１の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５は、揺動用のモータ２６の出力を減速する減速機構として機能する。
【００３１】
また、先端側のアーム１５は、筒状の筐体３１を備える。かかる筒状の筐体３１は、回転用のモータ２４によって駆動されるハイポイドギヤ２３の傘歯車２３２とともに回転する傘歯車３２と、傘歯車３２に対して噛合された傘歯車３３とを収納する。
【００３２】
ここで、ハイポイドギヤ２３によって駆動される傘歯車３２は、回転軸が軸Ｂと平行となるように配置される。また、傘歯車３３によって駆動される傘歯車３３は、回転軸が軸Ｔと平行な方向となるように配置される。かかる傘歯車３３の回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【００３３】
また、先端側のアーム１５における筒状の筐体３１は、第２ハウジング部２１の内側面と対向する外側面が、揺動用のモータ２６によって駆動されるハイポイドギヤ２５の傘歯車２５２における回転シャフトに対して固定される。このように、先端側のアーム１５は、ロボットアーム１４における第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１の間に配設される。
【００３４】
かかる構成により、ロボット１では、回転用のモータ２４の駆動力を、回転シャフト２４１、ハイポイドギヤ２３（ピニオンギヤ２３１、傘歯車２３２）、傘歯車３２、傘歯車３３、トーチ１６の順に伝達する。これにより、ロボット１では、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６が回転する。
【００３５】
また、ロボット１では、揺動用のモータ２６の駆動力を、回転シャフト２６１、ハイポイドギヤ２５（ピニオンギヤ２５１、傘歯車２５２）、先端側のアーム１５における筒状の筐体３１の順に伝達する。これにより、ロボット１では、軸Ｂを回転軸として先端側のアーム１５が揺動する。
【００３６】
このように、ロボット１では、回転用のモータ２４の駆動力をハイポイドギヤ２３と傘歯車３２と傘歯車３３とによってトーチ１６へ伝達し、揺動用のモータ２６の駆動力をハイポイドギヤ２５によって先端側のアーム１５へ伝達する。
【００３７】
これにより、ロボット１では、無端ベルトを用いることなく回転用のモータ２４や揺動用のモータ２６の駆動力を先端側のアーム１５やトーチ１６へ伝達することが可能となる。したがって、ロボット１によれば、トーチ１６の回転や先端側のアーム１５の揺動を行わせるために必要な部品点数を削減することでロボット１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
しかも、ロボット１は、無端ベルトを用いる場合に比べて、トーチ１６の回転や先端側のアーム１５の揺動を行う機構の剛性が高いため、振動等に対する耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５等のギヤは、無端ベルトに比べて劣化が遅く長寿命の部品である。このため、ロボット１は、無端ベルトを用いる他のロボットに比べてメンテナンス費を低減することができる。
【００４０】
また、上記のように、ロボット１では、先端側のアーム１５がロボットアーム１４における第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１の間に配設されるので、先端側のアーム１５を左右両側から安定して支持することができる。
【００４１】
さらに、ロボットアーム１４では、回転用のモータ２４およびハイポイドギヤ２３と、揺動用のモータ２６およびハイポイドギヤ２５とが、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とに分散配置される。
【００４２】
したがって、ロボットアーム１４によれば、軸Ｒを中心とした両側（以下、「左右」と記載する）の重量バランスを均等に近付けることができる。これにより、ロボット制御装置がロボットアーム１４に対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性を向上させることができる。
【００４３】
また、第１ハウジング部２０および第２ハウジング部２１は、図２Ａに示すように、形状が左右対称となるように形成される。これにより、ロボットアーム１４では、回転用のモータ２４および揺動用のモータ２６として共通のモータを用い、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５として共通のギヤを用いることが可能である。
【００４４】
かかる構成とすれば、ロボットアーム１４における左右の重量バランスを均一にすることが可能となる。これにより、ロボット制御装置がロボットアーム１４に対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性をより一層向上させることができる。
【００４５】
また、ロボットアーム１４によれば、回転用のモータ２４と揺動用のモータ２６とを共通化するとともに、ハイポイドギヤ２３とハイポイドギヤ２５とを共通化して構成部品の種類を減少させることによりロボット１の製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、ロボット１では、図２Ａに示すように、溶接ワイヤおよびシールドガスの通り道となるワイヤ用ホースＷが、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とによって挟まれた空間と先端側のアーム１５の内部とを経由してトーチ１６へ連結される。
【００４７】
これにより、ロボット１では、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、第１ハウジング部２０と第２ハウジング部２１とによって挟まれた空間と先端側のアーム１５の内部とを経由してトーチ１６へ供給される。
【００４８】
かかる構成により、ロボット１を動作させた場合に、ワイヤ用ホースＷがロボットアーム１４の外部で他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１によれば、ワイヤ用ホースＷの破損にともなう溶接ワイヤの断線やシールドガスの漏出を防止することができる。
【００４９】
また、かかる構成により、ロボット１によれば、第１ハウジング部２０または第２ハウジング部２１の内部を経由させてワイヤ用ホースＷをトーチ１６へ連結するよりも、ワイヤ用ホースＷを短縮することが可能なため、製造コストを低減することができる。
【００５０】
また、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５は、回転用のモータ２４および揺動用のモータ２６の回転速度を減速して出力する減速機構として機能する。これにより、ロボット１によれば、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５よりも高価な既製品の減速機を設ける必要がないので製造コストを低減することができる。
【００５１】
しかも、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５は、ピニオンギヤ２３１およびピニオンギヤ２５１、傘歯車２３２および傘歯車２５２の寸法や組合せを変更するだけで、減速機構のレイアウトを比較的容易に変更することが可能である。
【００５２】
すなわち、ロボット１は、既製品の減速機を設ける場合に比べてロボットアーム１４内部のレイアウト変更に関する自由度が高い。したがって、ロボット１によれば、ハイポイドギヤ２３およびハイポイドギヤ２５の寸法や構成を変更することによってロボットアーム１４内部のレイアウトを容易に最適化することができる。
【００５３】
上述してきたように、第１の実施形態に係るロボット１は、ロボットアーム１４の内部に設けられた回転用のモータ２４の駆動力をハイポイドギヤ２３によって先端側のアーム１５へ伝達して先端側のアーム１５を回転させる。
【００５４】
また、ロボット１は、ロボットアーム１４の内部に設けられた揺動用のモータ２６の駆動力をハイポイドギヤ２５によってトーチ１６へ伝達してトーチ１６を揺動させる。すなわち、ロボット１では、先端側のアーム１５の揺動およびトーチ１６の回転のために無端ベルトを設ける必要がない。
【００５５】
したがって、第１の実施形態に係るロボット１によれば、先端側のアーム１５の揺動およびトーチ１６の回転に必要な部品点数を削減することで製造コストを低減することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るロボット１ａについて図３を用いて説明する。第２の実施形態に係るロボット１ａは、第３アーム１３よりも先端側の構成が第１の実施形態に係るロボット１とは異なる。すなわち、第２の実施形態に係るロボット１ａの基礎部１０、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３の構成は、第１の実施形態に係るロボット１と同様である。
【００５７】
このため、以下では、ロボット１ａの第３アーム１３よりも先端側の構成について説明する。図３は、第２の実施形態に係るロボット１ａの第３アーム１３よりも先端側の構成を示す断面模式図である。
【００５８】
ここで、図３には、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ａを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によってロボット１ａを切断した場合における模式的な断面を示す。
【００５９】
なお、図３では、説明を簡略化する観点から、ワイヤ用ホースＷの図示を省略したが、ロボット１ａにおけるワイヤ用ホースＷは、第１の実施形態に係るロボット１と同様の経路を通してトーチ１６へ連結される。
【００６０】
図３に示すように、ロボット１ａは、ロボットアーム１４ａと先端側のアーム１５ａとを連結する着脱可能なギヤユニット４０およびギヤユニット４１を備える。ここで、ギヤユニット４０は、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２３ａを備える。また、ギヤユニット４１は、先端側のアーム１５ａを揺動させるハイポイドギヤ２５ａを備える。
【００６１】
具体的には、ロボット１ａのロボットアーム１４ａは、ロボットアーム１４ａの基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部２０ａおよび第２ハウジング部２１ａを有する筐体２２ａを備える。
【００６２】
第１ハウジング部２０ａは、トーチ１６を回転させる回転用のモータ２４ａを収納する。ここで、回転用のモータ２４ａは、回転シャフト２４１ａの回転軸が第１ハウジング部２０ａの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる回転用のモータ２４ａは、回転シャフト２４１ａが第１ハウジング部２０ａの先端から回転自在に突出した状態で第１ハウジング部２０ａに収納される。
【００６３】
また、回転用のモータ２４ａによって駆動されるハイポイドギヤ２３ａは、ロボットアーム１４ａにおける第１ハウジング部２０ａの先端に対して着脱可能なギヤボックス４０１に収納される。かかるハイポイドギヤ２３ａは、ベアリング４０３によって軸支されたピニオンギヤ２３１ａと、ピニオンギヤ２３１ａに対して噛合された傘歯車２３２ａとを含む。
【００６４】
これらピニオンギヤ２３１ａおよび傘歯車２３２ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。また、ハイポイドギヤ２３ａを収納するギヤボックス４０１は、ピニオンギヤ２３１ａへ嵌合される回転用のモータ２４ａの回転シャフト２４１ａが挿入される孔部と、傘歯車２３２ａの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【００６５】
ここで、先端側のアーム１５ａは、傘歯車３２ａと傘歯車３２ａに対して噛合された傘歯車３３ａとを収納した筒状の筐体３１ａを備える。かかる筒状の筐体３１ａに収納された傘歯車３２ａは、回転用のモータ２４ａにより駆動されるハイポイドギヤ２３ａによって駆動され、傘歯車３３ａを駆動する。これら傘歯車３２ａおよび傘歯車３３ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。なお、傘歯車３３ａの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【００６６】
かかるハイポイドギヤ２３ａが収納されたギヤユニット４０をロボット１ａへ取り付ける場合には、ギヤボックス４０１の所定の孔部へ回転用のモータ２４ａの回転シャフト２４１ａを挿入してピニオンギヤ２３１ａへ嵌合する。そして、ギヤボックス４０１を第１ハウジング部２０ａの先端へボルト４０２によってネジ留めしてギヤユニット４０とロボットアーム１４ａとを連結する。
【００６７】
続いて、ハイポイドギヤ２３ａにおける傘歯車２３２ａの回転シャフトを先端側のアーム１５ａにおける傘歯車３２ａの回転シャフトへ嵌合することで、ギヤユニット４０に対して先端側のアーム１５ａを揺動自在に連結する。
【００６８】
このようにロボット１ａへギヤユニット４０を取り付けることにより、回転用のモータ２４ａの駆動力をギヤユニット４０を介して先端側のアーム１５ａへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【００６９】
一方、第２ハウジング部２１ａは、先端側のアーム１５ａを揺動させる揺動用のモータ２６ａを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ａは、回転シャフト２６１ａの回転軸が第２ハウジング部２１ａの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる揺動用のモータ２６ａは、回転シャフト２６１ａが第２ハウジング部２１ａの先端から回転自在に突出した状態で第２ハウジング部２１ａに収納される。
【００７０】
また、揺動用のモータ２６ａによって駆動され、先端側のアーム１５ａを揺動させるハイポイドギヤ２５ａは、ロボットアーム１４ａにおける第２ハウジング部２１ａの先端に対して着脱可能なギヤボックス４１１に収納される。
【００７１】
かかるハイポイドギヤ２５ａは、ベアリング４０４によって軸支されたピニオンギヤ２５１ａと、ピニオンギヤ２５１ａに対して噛合された傘歯車２５２ａとを含む。これらピニオンギヤ２５１ａおよび傘歯車２５２ａは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。
【００７２】
また、ギヤボックス４１１は、ピニオンギヤ２５１ａへ嵌合される揺動用のモータ２６ａの回転シャフト２６１ａが挿入される孔部と、傘歯車２５２ａの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【００７３】
かかるギャユニット４１をロボット１ａへ取り付ける場合には、ギヤボックス４１１の所定の孔部から揺動用のモータ２６ａの回転シャフト２６１ａを挿入してピニオンギヤ２５１ａへ嵌合する。そして、ギヤボックス４１１を第２ハウジング部２１ａの先端へボルト４１２によってネジ留めしてギヤユニット４１とロボットアーム１４ａとを連結する。
【００７４】
続いて、ハイポイドギヤ２５ａにおける傘歯車２５２ａの回転シャフトと先端側のアーム１５ａにおける筒状の筐体３１ａの側面とをボルト４１３によって固定することでギヤユニット４１に対して先端側のアーム１５ａを揺動自在に連結する。
【００７５】
このようにロボット１ａへギヤユニット４１を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ａの駆動力をギヤユニット４１を介して先端側のアーム１５ａへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ａを揺動させることができる。
【００７６】
上述してきたように、第２の実施形態に係るロボット１ａでは、回転用のモータ２４ａの駆動力をトーチ１６の回転力へ変換するハイポイドギヤ２３ａをロボット１ａに対して着脱可能なギヤユニット４０とした。
【００７７】
さらに、ロボット１ａでは、揺動用のモータ２６ａの駆動力を先端側のアーム１５ａの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ａをロボット１ａに対して着脱可能なギヤユニット４１とした。これにより、ロボット１ａの組立作業が簡略化され、１体のロボット１ａの組立に要する作業員の作業時間を短縮することが可能となるので、ロボット１ａの製造コストを低減することができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るロボット１ｂについて説明する。図４は、第３の実施形態に係るロボット１ｂの斜視による模式図である。なお、図４では、図１に示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。
【００７９】
図４に示すように、ロボット１ｂは、床面等に固定された基台上に取り付けられた基礎部１０と、基礎部１０から延伸する多軸のロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタとを備える。ここで、エンドエフェクタは、アーク溶接用のトーチ１６である。
【００８０】
ロボットアームは、基端側（基礎部１０）から先端側（トーチ１６）へ向けて第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３、第４アーム１４ｂおよび第５アーム１５ｂという５本のアームが連結されて構成される。
【００８１】
これらの各アームは、内部にアクチュエータが設けられており、図１に両向き矢印で示すように、各アームの連結部を関節として各アクチュエータによりそれぞれ回転駆動または揺動駆動される。
【００８２】
具体的には、ロボット１ｂの設置面を水平面とした場合、第１アーム１１は、水平面の法線（鉛直方向に伸びる仮想線）と平行な軸Ｓを回転軸として回転駆動される。第２アーム１２は、軸Ｓに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｌを揺動軸として揺動駆動される。
【００８３】
また、第３アーム１３は、軸Ｌに対して延伸方向が平行な軸Ｕを揺動軸として揺動駆動される。第４アーム１４ｂは、軸Ｕに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｒを回転軸として回転駆動される。
【００８４】
第５アーム１５ｂは、軸Ｒに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｂを揺動軸として揺動駆動される。かかる第５アーム１５ｂの先端には、エンドエフェクタであるアーク溶接用のトーチ１６が連結される。
【００８５】
トーチ１６は、軸Ｂに対して延伸方向が９０°異なる軸Ｔを回転軸として回転駆動される。このように、ロボット１ｂは、５軸の自由度を備えた片腕の多軸ロボットである。なお、実施形態に係るロボット１ｂにおける関節の自由度は５軸に限定されるものではない。
【００８６】
また、ロボット１ｂでは、アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤがワイヤ用ホースＷを経由してロボット１ｂの外部からトーチ１６へ供給される。さらに、ロボット１ｂでは、アルゴンや炭酸ガス等のシールドガスがガス用ホースＧを経由してロボット１ｂの外部からトーチ１６へ供給される。
【００８７】
ここで、ワイヤ用ホースＷは、第２アーム１２の側面を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。一方、ガス用ホースＧは、第２アーム１２の内部を経由して第３アーム１３の内部へ導入される。かかるガス用ホースＧの先端は、第３アーム１３の内部でワイヤ用ホースＷへ連結される。
【００８８】
そして、溶接ワイヤおよびシールドガスは、ワイヤ用ホースＷを通してトーチ１６へ供給される。なお、ガス用ホースＧが連結されたワイヤ用ホースＷの取り回しについては、図５Ａを用いて後述する。
【００８９】
かかるロボット１ｂは、所定のロボット制御装置（図示略）による制御にしたがって、第１〜第５アーム１１〜１５ｂおよびトーチ１６を動作させ、溶接対象へトーチ１６を接近させトーチ１６からシールドガスを噴射させながらアークを発生させてアーク溶接を行う。
【００９０】
次に、第４アーム１４ｂおよび第５アーム１５ｂの構成について図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを用いて説明する。ここで、第５アーム１５ｂは、ロボットアームの最も先端側に連結されたアームである。このため、以下では、第５アーム１５ｂを便宜上、先端側のアーム１５ｂと記載し、第４アーム１４ｂを先端側のアーム１５ｂと区別するためにロボットアーム１４ｂと記載する。
【００９１】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、第３の実施形態に係る先端側のアーム１５ｂおよびロボットアーム１４ｂの内部を示す模式的な説明図である。具体的には、図５Ａには、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ｂを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によって先端側のアーム１５ｂ、ロボットアーム１４ｂおよびトーチ１６を切断した場合における模式的な断面を示す。
【００９２】
また、図５Ｂには、図５ＡにおけるＹ−Ｙ´線による模式的な断面を示しており、図５Ｃには、図５ＡにおけるＺ−Ｚ´線による模式的な断面を示す。
【００９３】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、ロボットアーム１４ｂは、ロボットアーム１４ｂの基端部に設けられた基端側ハウジング部２０ｂを備える。さらに、ロボットアーム１４ｂは、基端側ハウジング部２０ｂよりもロボットアーム１４ｂにおける幅が狭く、基端側ハウジング部２０ｂからロボットアーム１４ｂの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｂを備える。これら基端側ハウジング部２０ｂおよび先端側ハウジング部２１ｂは一体に形成され、内部に空洞を備えた筐体２２ｂである。
【００９４】
基端側ハウジング部２０ｂは、エンドエフェクタであるトーチ１６を回転させるハイポイドギヤ（ピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｂ）３０ｂを無端ベルト２４４によって駆動する回転用のモータ２４ｂを収納する。
【００９５】
ここで、回転用のモータ２４ｂは、回転シャフト２４１ｂの回転軸と軸Ｒとのなす角度が９０度となるように配置される。なお、回転用のモータ２４ｂの回転シャフト２４１ｂには、駆動プーリ２４２が取り付けられる。
【００９６】
一方、先端側ハウジング部２１ｂは、先端側のアーム１５ｂを揺動させるハイポイドギヤ２５ｂと、ハイポイドギヤ２５ｂを駆動する揺動用のモータ２６ｂと、無端ベルト２４４とを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ｂは、回転シャフト２６１ｂの回転軸が先端側ハウジング部２１ｂの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。
【００９７】
また、ハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの回転シャフト２６１ｂへ嵌合されたピニオンギヤ２５１ｂと、ピニオンギヤ２５１ｂに対して噛合された傘歯車２５２ｂとを含む。ここで、ハイポイドギヤ２５ｂの傘歯車２５２ｂは、回転軸とピニオンギヤ２５１ｂの回転軸とのなす角度が９０度となる方向（軸Ｂ一致する方向）となるように配置される。
【００９８】
なお、ハイポイドギヤ２５ｂでは、傘歯車２５２ｂがピニオンギヤ２５１ｂの回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの出力を減速する減速機構として機能する。
【００９９】
また、ハイポイドギヤ２５ｂにおける傘歯車２５２ｂは、軸Ｂを軸芯とする円筒状の空洞を備える。そして、かかる空洞には、回転用のモータ２４ｂの駆動力を先端側のアーム１５ｂへ伝達する回転シャフト２４５が回転自在に挿入される。
【０１００】
かかる回転シャフト２４５における先端側ハウジング部２１ｂの内部へ突出した部位には、従動プーリ２４３が取り付けられる。そして、従動プーリ２４３と駆動プーリ２４２とには無端ベルト２４４が巻回され、かかる無端ベルト２４４によって、回転用のモータ２４ｂの駆動力が駆動プーリ２４２から従動プーリ２４３を介して回転シャフト２４５へ伝達される。
【０１０１】
また、ロボット１ｂにおける先端側のアーム１５ｂは、先端側ハウジング部２１ｂの側面に面する位置に配置される。かかる先端側のアーム１５ｂは、ハイポイドギヤ３０ｂを収納した筒状の筐体３１ｂを備える。かかる筒状の筐体３１ｂは、周面がハイポイドギヤ２５ｂにおける傘歯車２５２ｂの回転シャフト先端面に対して連結固定される。
【０１０２】
また、ハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂによって回転駆動される回転シャフト２４５が嵌合されたピニオンギヤ２４６と、ピニオンギヤ２４６に対して噛合された傘歯車３３ｂとを含む。
【０１０３】
ここで、ピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｂは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。具体的には、ピニオンギヤ２４６の回転軸は軸Ｂと一致し、傘歯車３３ｂの回転軸は、軸Ｔと一致する。なお、傘歯車３３ｂの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【０１０４】
かかるハイポイドギヤ３０ｂでは、傘歯車３３ｂがピニオンギヤ２４６の回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂの出力を減速する減速機構として機能する。
【０１０５】
かかる構成により、ロボット１ｂでは、回転用のモータ２４ｂの駆動力を、回転シャフト２４１ｂ、駆動プーリ２４２、無端ベルト２４４、従動プーリ２４３、回転シャフト２４５、ハイポイドギヤ３０ｂ、トーチ１６の順に伝達する。これにより、ロボット１ｂでは、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６が回転する。
【０１０６】
また、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を、回転シャフト２６１ｂ、ハイポイドギヤ（ピニオンギヤ２５１ｂ、傘歯車２５２ｂ）２５ｂ、先端側のアーム１５ｂの順に伝達する。これにより、ロボット１ｂでは、軸Ｂを回転軸として先端側のアーム１５ｂが揺動する。
【０１０７】
このように、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力をハイポイドギヤ２５ｂによって先端側のアーム１５ｂへ伝達する。すなわち、ロボット１ｂでは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を先端側のアーム１５ｂへ伝達する無端ベルトを設ける必要がない。したがって、ロボット１ｂによれば、先端側のアーム１５ｂの揺動に必要な部品点数を削減することで製造コストを低減することができる。
【０１０８】
また、先端側のアーム１５ｂにおけるハイポイドギヤ３０ｂは、回転用のモータ２４ｂの回転速度を減速する減速機構として機能する。また、ロボットアーム１４ｂにおけるハイポイドギヤ２５ｂは、揺動用のモータ２６ｂの回転速度を減速する減速機構として機能する。
【０１０９】
これにより、ロボット１ｂによれば、回転用のモータ２４ｂおよび揺動用のモータ２６ｂの回転速度を減速させるために、ハイポイドギヤ２５ｂおよびハイポイドギヤ３０ｂよりも高価な既製品の減速機を設ける必要がないので製造コストを低減することができる。
【０１１０】
しかも、ハイポイドギヤ２５ｂおよび３０ｂは、ピニオンギヤ２５１ｂおよび２４６、傘歯車２５２ｂおよび３３ｂの寸法や組合せを変更するだけで、減速機構のレイアウトを比較的容易に変更することが可能である。
【０１１１】
すなわち、ロボット１ｂは、既製品の減速機を設ける場合に比べてロボットアーム１４ｂや先端側のアーム１５ｂの内部のレイアウト変更に関する自由度が高い。したがって、ロボット１ｂによれば、ハイポイドギヤ２５ｂおよび３０ｂの寸法や構成を変更することによってロボットアーム１４ｂ内部のレイアウトを容易に最適化することができる。
【０１１２】
また、上記のように、ロボットアーム１４ｂは、ロボットアーム１４ｂの基端部に設けられた基端側ハウジング部２０ｂを備える。さらに、ロボットアーム１４ｂは、基端側ハウジング部２０ｂよりもロボットアーム１４ｂにおける幅が狭く、基端側ハウジング部２０ｂからロボットアーム１４ｂの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｂを備える。そして、先端側のアーム１５ｂは、先端側ハウジング部２１ｂの先端側における側面に面する位置に配置される。
【０１１３】
これにより、ロボット１ｂでは、ロボットアーム１４ｂの先端部分が基端部分よりもスリム化されるので、ロボットアーム１４ｂを動作させた場合に、ロボットアーム１４ｂが他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１ｂによれば、限られた作業スペースで行う作業内容の幅を広げることが可能となる。
【０１１４】
また、ロボットアーム１４ｂでは、基端側ハウジング部２０ｂに回転用のモータ２４ｂが収納される。これにより、ロボットアーム１４ｂは、先端部分が軽量化されるので、ロボット制御装置がロボットアーム１４ｂに対して行う軸Ｒを回転軸とした回転制御の容易性および正確性をより一層向上させることができる。
【０１１５】
また、図５Ａに示すように、溶接ワイヤおよびシールドガスの通り道となるワイヤ用ホースＷが、基端側ハウジング部２０ｂ、先端側ハウジング部２１ｂおよび先端側のアーム１５ｂによって囲まれる空間を経由して先端側のアーム１５ｂへ導かれる。そして、ワイヤ用ホースＷは、先端側のアーム１５ｂの内部を経由してトーチ１６へ供給される。
【０１１６】
より具体的には、ワイヤ用ホースＷは、基端側ハウジング部２０ｂにおけるロボットアーム１４ａの先端側端面と先端側のアーム１５ｂにおける基端側端面とによって挟まれる空間内を先端側ハウジング部２１ｂの側面に沿って先端側のアーム１５ｂへ導かれる。そして、ワイヤ用ホースＷは、先端側のアーム１５ｂの内部を経由してトーチ１６へ連結される。
【０１１７】
かかる構成により、ロボット１ｂを動作させた場合に、ワイヤ用ホースＷがロボットアーム１４ｂの外部で他の部材と干渉することを防止することができる。したがって、ロボット１ｂによれば、ワイヤ用ホースＷの破損にともなう溶接ワイヤの断線やシールドガスの漏出を防止することができる。
【０１１８】
また、かかる構成により、ロボット１ｂによれば、基端側ハウジング部２０ｂおよび先端側ハウジング部２１ｂの内部を経由させてワイヤ用ホースＷをトーチ１６へ連結するよりもワイヤ用ホースＷを短縮することが可能なため製造コストを低減することができる。
【０１１９】
上述してきたように、第３の実施形態に係るロボット１ｂは、ロボットアーム１４ｂの内部に設けられた揺動用のモータ２６ｂの駆動力をハイポイドギヤ２５ｂによってトーチ１６へ伝達してトーチ１６を回転させる。
【０１２０】
かかる構成により、第３の実施形態に係るロボット１ｂは、揺動用のモータ２６ｂの駆動力を無端ベルトによって先端側のアーム１５ｂへ伝達するロボットよりも少ない部品点数で先端側のアーム１５ｂを揺動させることができる。したがって、第３の実施形態に係るロボット１ｂによれば、製造コストを低減することができる。
【０１２１】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るロボット１ｃについて図６を用いて説明する。第４の実施形態に係るロボット１ｃは、図４に示すロボット１ｂにおける第３アーム１３よりも先端側の構成が第３の実施形態に係るロボット１ｂとは異なる。
【０１２２】
すなわち、第４の実施形態に係るロボット１ｃの基礎部１０、第１アーム１１、第２アーム１２、第３アーム１３の構成は、第３の実施形態に係るロボット１ｂと同様の構成である。このため、以下では、ロボット１ｃの第３アーム１３よりも先端側の構成について説明する。
【０１２３】
図６は、第４の実施形態に係るロボット１ｃの第３アーム１３よりも先端側の構成を示す断面模式図である。ここで、図６には、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔが同一平面上となるように先端側のアーム１５ｃを揺動させ、軸Ｒ、軸Ｂおよび軸Ｔを含む平面によってロボット１ｃを切断した場合における模式的な断面を示す。
【０１２４】
なお、図６では、説明を簡略化する観点から、ワイヤ用ホースＷの図示を省略したが、ロボット１ｃにおけるワイヤ用ホースＷは、第３の実施形態に係るロボット１ｂと同様の経路を通してトーチ１６へ連結される。
【０１２５】
図６に示すように、ロボット１ｃでは、トーチ１６を回転させるハイポイドギヤ２５ｃが、ロボットアーム１４ｃと先端側のアーム１５ｃとを連結する着脱可能なギヤユニット５０として構成される。
【０１２６】
具体的には、ロボット１ｃにおけるロボットアーム１４ｃは、ロボットアーム１４ｃの基端から先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部２１ｃを有する筐体２２ｃを備える。なお、ここでは図示を省略したが、ロボットアーム１４ｃは、図５Ａに示すロボットアーム１４ｂと同様に基端側ハウジング部２０を備え、基端側ハウジング部２０ｂの内部に回転用のモータ２４ｂを収納する。
【０１２７】
ロボットアーム１４ｃの先端側ハウジング部２１ｃは、先端側のアーム１５ｃを揺動させる揺動用のモータ２６ｃを収納する。ここで、揺動用のモータ２６ｃは、回転シャフト２６１ｃの回転軸が先端側ハウジング部２１ｃの延伸方向（軸Ｒと平行な方向）となるように配置される。かかる揺動用のモータ２６ｃは、回転シャフト２６１ｃが先端側ハウジング部２１ｃの先端から回転自在に突出した状態で先端側ハウジング部２１ｃに収納される。
【０１２８】
また、先端側のアーム１５ｃを揺動させるハイポイドギヤ２５ｃは、ロボットアーム１４ｃにおける先端側ハウジング部２１ｃの先端に対して着脱可能なギヤボックス５０１に収納される。
【０１２９】
かかるハイポイドギヤ２５ｃは、ベアリング５０２によって軸支されたピニオンギヤ２５１ｃと、ピニオンギヤ２５１ｃに対して噛合された傘歯車２５２ｃとを含む。これらピニオンギヤ２５１ｃおよび傘歯車２５２ｃは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。
【０１３０】
かかるハイポイドギヤ２５ｃを収納したギヤボックス５０１は、揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃおよび無端ベルトが挿入される孔部と、傘歯車２５２ｃの回転シャフトを外部へ突出させる孔部とを備える。
【０１３１】
なお、ハイポイドギヤ２５ｃでは、傘歯車２５２ｃがピニオンギヤ２５１ｃの回転速度よりも遅い回転速度で回転する。すなわち、ハイポイドギヤ２５ｃは、揺動用のモータ２６ｃの出力を減速する減速機構として機能する。
【０１３２】
また、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃは、軸Ｂを軸芯とする円筒状の空洞を備える。そして、かかる空洞には、回転用のモータ２４ｂ（図５Ａ参照）の駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達する回転シャフト２４５ｃが回転自在に挿入される。かかる回転シャフト２４５ｃにおけるギヤボックス５０１の内部へ突出した部位には、従動プーリ２４３が取り付けられる。
【０１３３】
そして、従動プーリ２４３と駆動プーリ２４２（図５Ａ参照）とには無端ベルト２４４が巻回され、かかる無端ベルト２４４によって、回転用のモータ２４ｂの駆動力が駆動プーリ２４２から従動プーリ２４３を介して回転シャフト２４５ｃへ伝達される。
【０１３４】
一方、先端側のアーム１５ｃは、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させるハイポイドギヤ３０ｃを収納する筒状の筐体３１ｃを備える。ハイポイドギヤ３０ｃは、ギヤボックス５０１内部の従動プーリ２４３とともに回転する回転シャフト２４５ｃが嵌合されたピニオンギヤ２４６と、ピニンオンギヤ２４６に対して噛合された傘歯車３３ｃとを含む。
【０１３５】
これらピニオンギヤ２４６および傘歯車３３ｃは、各回転軸のなす角度が９０度となるように配置される。なお、ピニオンギヤ２４６は、ベアリング５０５によって軸支され、傘歯車３３ｃの回転シャフトの先端には、トーチ１６が連結される。
【０１３６】
かかるギヤユニット５０をロボット１ｃへ取り付ける場合には、ギヤボックス５０１の所定の孔部へ揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃを挿入してピニオンギヤ２５１ｃへ嵌合する。さらに、ギヤボックス５０１の所定の孔部へ無端ベルト２４４を挿入して従動プーリ２４３へ巻回する。
【０１３７】
そして、ギヤボックス５０１を先端側ハウジング部２１ｃの先端へボルト５０３によってネジ留めしてギヤユニット５０とロボットアーム１４ｃとを連結する。
【０１３８】
続いて、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃを貫通した回転シャフト２４５ｃを先端側のアーム１５ｃ内部のピニオンギヤ２４６へ嵌合する。その後、ギヤボックス５０１内部のハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃと先端側のアーム１５ｃにおける筒状の筐体３１ｃの周面とをボルト５０４によってネジ留めしてギヤユニット５０と先端側のアーム１５ｃとを連結する。
【０１３９】
このようにロボット１ｃへギヤユニット５０を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ｃの駆動力をギヤユニット５０を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させることができる。さらに、回転用のモータの駆動力をギヤユニット５０を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【０１４０】
上述してきたように、第４の実施形態に係るロボット１ｃでは、揺動用のモータ２６ｃの駆動力を先端側のアーム１５ｃの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ｃをロボット１ｃに対して着脱可能なギヤユニット５０とした。さらに、ロボット１ｃでは、ロボット１ｃに対して着脱可能なギヤユニット５０を介して回転用のモータの駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達してトーチ１６を回転させる構成とした。
【０１４１】
これにより、ギヤユニット５０を取付けるだけでロボットアーム１４ｃと先端側のアーム１５ｃとを連動連結させることが可能となるので、ロボット１ｃの組立作業が簡略化することができる。したがって、１体のロボット１ｃの組立に要する作業員の作業時間を短縮することにより、ロボット１ｃの製造コストを低減することができる。
【０１４２】
次に、第４の実施形態の変形例に係るロボット１ｄについて図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態の変形例に係るロボット１ｄを示す図である。ここで、図７には、ロボット１ｄの図６に示す構成要素と対応する構成要素の断面を模式的に示す。なお、図７では、図６に示す構成要素と同様の構成要素に対して同一の符号を付した。
【０１４３】
図７に示すように、本変形例に係るロボット１ｄは、ロボットアーム１４ｄにおける先端側ハウジング部２１ｄおよび軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させるギヤユニット５１の構成が図６に示すロボット１ｃとは異なる。このため、以下では、先端側ハウジング部２１ｄおよびギヤユニット５１について説明する。
【０１４４】
図７に示すように、ロボット１ｄにおけるロボットアーム１４ｄの先端側ハウジング部２１ｄは、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させる揺動用のモータ２６ｃを収納する筐体２２ｄと、筐体２２ｄの開口部分を閉塞する蓋体２２ｆとを含む。
【０１４５】
また、ギヤユニット５１は、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させるハイポイドギヤ２５ｃを収納したギヤボックス５１１を備える。かかるギヤボックス５１１は、揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃが挿入される孔部およびハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃの回転シャフトをギヤボックス５１１の外部へ突出させる孔部を備える。
【０１４６】
さらに、ギヤボックス５１１は、傘歯車２５２ｃの回転シャフトをギヤボックス５１１の外部へ突出させる孔部と対向する位置に、従動プーリ２４３とともに回転する回転シャフト２４５ｃが挿入される孔部を備える。
【０１４７】
そして、かかるギヤユニット５１をロボット１ｄへ取り付ける場合には、ギヤボックス５１１の所定の孔部へ揺動用のモータ２６ｃの回転シャフト２６１ｃを挿入してピニオンギヤ２５１ｃへ嵌合する。
【０１４８】
その後、ギヤボックス５１１の所定の孔部へ回転シャフト２４５ｃの一端を挿入し、ハイポイドギヤ２５ｃにおける傘歯車２５２ｃを貫通させて回転シャフト２４５ｃの一端を回転自在にギヤボックス５１１から突出させる。続いて、回転シャフト２４５ｃの他端へ従動プーリ２４３を取付ける。
【０１４９】
そして、ギヤボックス５１１を先端側ハウジング部２１ｄの先端へボルト５０３によってネジ留めしてギヤユニット５１とロボットアーム１４ｄとを連結する。ここで、従動プーリ２４３は、ギヤボックス５１１の外側に露出した状態となる。
【０１５０】
続いて、回転用のモータ（図５Ａ参照）の回転シャフトに取り付けられた駆動プーリ２４２（図５Ａ参照）へ巻回された無端ベルト２４４を、ギヤボックス５１１から露出した状態の従動プーリ２４３へ巻回する。その後、先端側ハウジング部２１ｄの開口部分を蓋体２２ｆによって閉塞する。
【０１５１】
続いて、ギヤボックス５１１から突出した回転シャフト２４５ｃを先端側のアーム１５ｃにおける所定の孔部へ挿入して先端側のアーム１５ｃ内部のピニオンギヤ２４６へ嵌合する。
【０１５２】
その後、ギヤボックス５１１内部の傘歯車２５２ｃと先端側のアーム１５ｃにおける筒状の筐体３１ｃの周面とをボルト５０４によってネジ留めしてギヤユニット５１と先端側のアーム１５ｃとを連結する。
【０１５３】
このようにロボット１ｄへギヤユニット５１を取り付けることにより、揺動用のモータ２６ｃの駆動力をギヤユニット５１を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｂを揺動軸として先端側のアーム１５ｃを揺動させることができる。さらに、回転用のモータの駆動力をギヤユニット５１を介して先端側のアーム１５ｃへ伝達し、軸Ｔを回転軸としてトーチ１６を回転させることができる。
【０１５４】
上述してきたように、本変形例に係るロボット１ｄでは、揺動用のモータ２６ｃの駆動力を先端側のアーム１５ｃの揺動力へ変換するハイポイドギヤ２５ｃをロボット１ｄに対して着脱可能なギヤユニット５１とした。さらに、ロボット１ｄでは、ロボット１ｄに対して着脱可能なギヤユニット５１を介して回転用モータの駆動力を先端側のアーム１５ｃへ伝達してトーチ１６を回転させる構成とした。
【０１５５】
かかる構成によっても、ギヤユニット５１を取付けるだけでロボットアーム１４ｄと先端側のアーム１５ｃとを連動連結させることが可能となるので、ロボット１ｄの組立作業が簡略化することができる。したがって、１体のロボット１ｄの組立に要する作業員の作業時間を短縮することにより、ロボット１ｄの製造コストを低減することができる。
【０１５６】
しかも、図７に示すギヤユニット５１は、図３に示すロボット１ａの先端側のアーム１５ａにおけるボルト４１３の螺合位置を変更するだけで、図３に示すロボット１ａ用のギヤユニット４１としても流用することができる。
【０１５７】
これにより、本変形例に係るギヤユニット５１を用いれば、図３に示すロボット１ａおよび図７に示すロボット１ｄを製造する場合に、ロボット１ａ用のギヤユニット４１とロボット１ｄ用のギヤユニット５１とを個別に用意する必要がない。したがって、本変形例に係るギヤユニット５１によれば、ロボット１ａおよびロボット１ｄを製造する場合に、製造コストを低減することができる。
【０１５８】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される統括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更か可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ロボット
１０ 基礎部
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ 第３アーム
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 第４アーム（ロボットアーム）
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第５アーム（先端側のアーム）
１６ トーチ
Ｗ ワイヤ用ホース
Ｇ ガス用ホース
２０、２０ａ 第１ハウジング部
２１、２１ａ 第２ハウジング部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 筐体
２２ｆ 蓋体
２３、２５、２３ａ、２５ａ、３０ｂ、２５ｂ、２５ｃ、３０ｃ ハイポイドギヤ
２４、２４ａ、２４ｂ 回転用のモータ
２４１、２６１、２４１ａ、２６１ａ、２４１ｂ、２６１ｂ、２４５、２６１ｃ、２４５ｃ 回転シャフト
２３１、２５１、２３１ａ、２５１ａ、２４６、２５１ｂ、２５１ｃ ピニオンギヤ
３３、３２、２３２、２５２、２３２ａ、３２ａ、３３ａ、２５２ａ、３３ｂ、２５２ｂ、２５２ｃ、３３ｃ 傘歯車
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 揺動用のモータ
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 筒状の筐体
４０、４１、５０、５１ ギヤユニット
４０１、４１１、５０１、５１１ ギヤボックス
４１３、４０４、５０２、５０５ ベアリング
４０２、４１２、５０３、５０４、４１３ ボルト
２０ｂ 基端側ハウジング部
２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 先端側ハウジング部
２４４ 無端ベルト
２４２ 駆動プーリ
２４３ 従動プーリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの内部に設けられたモータと、
該モータの駆動力を前記ロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して前記先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせるハイポイドギヤと
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記ロボットアームは、
該ロボットアームの基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部および第２ハウジング部
を備え、
前記先端側のアームは、
前記第１ハウジング部および第２ハウジング部の間に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記第１ハウジングは、
前記エンドエフェクタを回転させる前記ハイポイドギヤおよび該ハイポイドギヤを駆動する前記モータを収納し、
前記第２ハウジング部は、
前記先端側のアームを揺動させる前記ハイポイドギヤおよび該ハイポイドギヤを駆動する前記モータを収納する
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記ハイポイドギヤは、
前記ロボットアームに対して着脱可能なギヤボックスに収納される
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項５】
前記エンドエフェクタは、
アーク溶接用のトーチであり、
アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、
前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とによって挟まれた空間と前記先端側のアームの内部とを経由して前記トーチへ供給される
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のロボット。
【請求項６】
前記ロボットアームは、
該ロボットアームの基端部に設けられた基端側ハウジング部と、
前記基端側ハウジング部よりも該ロボットアームにおける幅が狭く、前記基端側ハウジング部から該ロボットアームの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部と
を備え、
前記先端側のアームは、
前記先端側ハウジング部の側面に面する位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項７】
前記基端側ハウジング部は、
前記エンドエフェクタを回転させる前記ハイポイドギヤを無端ベルトによって駆動する前記モータを収納し、
前記先端側ハウジング部は、
前記先端側のアームを揺動させる前記ハイポイドギヤと該ハイポイドギヤを駆動するモータと、前記無端ベルトとを収納する
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記ハイポイドギヤは、
前記ロボットアームに対して着脱可能なギヤボックスに収納される
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項９】
前記エンドエフェクタは、
アーク溶接用のトーチであり、
アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、
前記基端側ハウジング部、前記先端側ハウジング部および前記先端側のアームによって囲まれる空間と前記先端側のアームの内部とを経由して前記トーチへ供給される
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載のロボット。
【請求項１】
ロボットアームの内部に設けられたモータと、
該モータの駆動力を前記ロボットアームへ連結された先端側のアームへ伝達して前記先端側のアームの揺動またはエンドエフェクタの回転を行わせるハイポイドギヤと
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記ロボットアームは、
該ロボットアームの基端から先端へ向けて延伸した一対の第１ハウジング部および第２ハウジング部
を備え、
前記先端側のアームは、
前記第１ハウジング部および第２ハウジング部の間に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記第１ハウジングは、
前記エンドエフェクタを回転させる前記ハイポイドギヤおよび該ハイポイドギヤを駆動する前記モータを収納し、
前記第２ハウジング部は、
前記先端側のアームを揺動させる前記ハイポイドギヤおよび該ハイポイドギヤを駆動する前記モータを収納する
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記ハイポイドギヤは、
前記ロボットアームに対して着脱可能なギヤボックスに収納される
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項５】
前記エンドエフェクタは、
アーク溶接用のトーチであり、
アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、
前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とによって挟まれた空間と前記先端側のアームの内部とを経由して前記トーチへ供給される
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のロボット。
【請求項６】
前記ロボットアームは、
該ロボットアームの基端部に設けられた基端側ハウジング部と、
前記基端側ハウジング部よりも該ロボットアームにおける幅が狭く、前記基端側ハウジング部から該ロボットアームの先端へ向けて延伸した先端側ハウジング部と
を備え、
前記先端側のアームは、
前記先端側ハウジング部の側面に面する位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項７】
前記基端側ハウジング部は、
前記エンドエフェクタを回転させる前記ハイポイドギヤを無端ベルトによって駆動する前記モータを収納し、
前記先端側ハウジング部は、
前記先端側のアームを揺動させる前記ハイポイドギヤと該ハイポイドギヤを駆動するモータと、前記無端ベルトとを収納する
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記ハイポイドギヤは、
前記ロボットアームに対して着脱可能なギヤボックスに収納される
ことを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項９】
前記エンドエフェクタは、
アーク溶接用のトーチであり、
アーク溶接の溶加材となる溶接ワイヤは、
前記基端側ハウジング部、前記先端側ハウジング部および前記先端側のアームによって囲まれる空間と前記先端側のアームの内部とを経由して前記トーチへ供給される
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載のロボット。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５２４６０（Ｐ２０１３−５２４６０Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１０８８（Ｐ２０１１−１９１０８８）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【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２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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