JP6208022B2 - ポジショナ及びバックラッシ確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接ロボットシステムにおいて溶接の対象物となるワークを回転可能に保持するポジショナ及び当該ポジショナのバックラッシ確認方法に関する。

従来、アームの先端にワークと呼ばれる溶接対象物を搭載し、溶接部分が溶接に適した姿勢になるように、歯車により動力を伝えることでワークの姿勢を変えるポジショナが開発されている。このポジショナは、通常、直交するＸＹ方向の何れか一方を回転軸とする回転方向に回転するもの（１軸ポジショナ）、又は双方を回転軸とする回転方向に回転するもの（２軸ポジショナ）がある。

このポジショナが搭載するワークは、質量が５〜１００トンの範囲からなる大型ワークとなる。また、ワークの種類、積載方法によって、回転軸の中心から、ワークの重心が偏心する場合がある。この場合は、回転軸に偏荷重が生じるため、ポジショナは、ワークを回転させるときに非常に大きなトルクを要する。その為、従来のポジショナは、大きなトルクを発生させるために、モータに減速機を組み合わせ、更に減速機出力軸にピニオンギヤを取り付け、このピニオンギヤをアームとともに回転する大歯車と噛み合わせている（例えば、特許文献１参照）。これにより、モータが発生するトルクを増幅している。

ここで、ポジショナに搭載しているワークをロボット溶接する場合に、ピニオンギヤと大歯車との間で生じるバックラッシが判定基準値よりも大きいと、ワークの溶接する位置のずれ（以下、「位置ずれ」と記述）が発生する。ここで、バックラッシとは、噛み合う一対の歯の隙間の距離（ｍｍ）（歯車の歯面と歯面との間の遊び）であって、この隙間の距離が、判定基準値よりも大きいと位置ずれを起こす可能性がある。判定基準値は、「ＪＩＳ Ｂ １７０３」で算出できるバックラッシの適正値である。位置ずれは、溶接欠陥などの致命的な問題になるため、バックラッシは判定基準値以下とすることが好ましく、精度の高いバックラッシの調整が必要になる。なお、このバックラッシの調整方法を、以下では「バックラッシの調整」と記載する。従来のバックラッシの確認は、モータ軸を固定しておき、大歯車の歯にダイヤルゲージを当てて、適正なバックラッシになるまで、ポジショナのアームまたは大歯車を人の手で揺動させることによって、バックラッシの確認を行っていた。

また、ポジショナは、モータが「ｏｆｆ」の状態の場合に、モータに内蔵された保持ブレーキが作動して、アームにかかる負荷を保持している。ところが、このブレーキが故障した場合、又は、モータや減速機が故障した場合に、アームにかかる負荷を保持することができず、アームが重力方向に落下、もしくは回転しながら落下する危険がある。従来のポジショナは、この危険を回避するために、大歯車にディスクブレーキ（例えば、非特許文献１参照）を取り付け、ブレーキの「二重化」を行っているものがある。

特開２０１０−２６４５６８号公報（図１等）

"商品カタログ"、[online]、友信株式会社、[平成２５年１１月１２日検索]、インターネット、＜http://www.yushin-brake.co.jp/pdfcat/Cat2006.pdf＞

しかしながら、ポジショナでより重いワークを保持しようとした場合、すなわち、ワークの重量を増大させた場合に、以下の２点の問題が発生する。

第１に、ディスクブレーキの大型化及び高価格化の問題がある。ディスクブレーキの保持力は、ディスクの外径×ディスクブレーキの個数×ブレーキ１つあたりの保持力で決まる。偏荷重が大きくなって過大なトルクが生じる場合、落下の危険を回避するために、ディスクブレーキの保持トルクを大きく保たなければならないが、そのためには、ディスクの外径を大きくするか、又はディスクブレーキの個数を増加させる必要がある。しかし、ディスクの外径を大きくするとスペースの確保が困難になり、かつ高価になるという問題があった。また、ディスクブレーキを複数個用いると高価になるという問題があった。尚、ここで言う保持力とは、外力のかかる物体を静止させておくための力であり、押し付ける力に静止摩擦係数を乗じたものを示す。

第２に、バックラッシの確認についての問題がある。バックラッシの確認は、前記説明した通り、ポジショナの大歯車を手動で直接動作させる必要がある。その為、ポジショナ自体の重量が大きくなればなる程、より大きな負荷を大歯車に付与する必要がある。この場合、人の手で揺動させる手法は、作業者の技能に大きく依存するので、容易かつ精度の良いバックラッシの調整ができないという問題があった。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、ブレーキ構造の小型化及び大歯車を直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができるポジショナ及び当該ポジショナのバックラッシ確認方法を提供する。

前記課題を解決するため、本発明に係るポジショナは、ワークを着脱自在に固定するワーク固定部と、直交するＸＹ方向のいずれか一方を回転軸とする回転方向に前記ワーク固定部を第１回転駆動歯車により回転駆動させる第１回転駆動機構と、前記第１回転駆動歯車の回転を抑制する第１ブレーキ機構とを備えるポジショナであって、前記第１回転駆動機構が、前記ワーク固定部に回転力を付与する第１回転駆動源と、前記第１回転駆動源の出力軸に取り付けられた第１回転駆動機構側減速機と、前記第１回転駆動機構側減速機の出力軸に取り付けられ、前記第１回転駆動歯車と噛合する第１回転駆動機構側歯車とを有し、前記第１ブレーキ機構が、前記第１回転駆動歯車に噛合された第１ブレーキ機構側歯車と、前記第１ブレーキ機構側歯車が出力軸に取り付けられた第１ブレーキ機構側減速機と、前記第１ブレーキ機構側減速機の入力軸に取り付けられた第１ブレーキとを有し、前記第１回転駆動機構には、バックラッシの調整可能な長穴が形成され、前記第１ブレーキ機構側減速機の入力軸には、外部から回転駆動力が付与される第１被駆動部が形成されている、ことを特徴とする。

かかる構成によれば、ポジショナは、第１ブレーキが発生させる保持力を第１ブレーキ機構側減速機で増幅することができる。したがって、本発明に係るポジショナによれば、増幅した保持力を用いて、第１回転駆動歯車の回転を抑制することができる。その為、ポジショナでより重いワークを保持しようとした場合、すなわち、ワークの重量を増大させた場合でも、第１ブレーキを小型化することができる。
また、かかる構成によれば、ポジショナは、第１ブレーキ機構側減速機に外部からトルクを付与し、さらに付与されたトルクを増幅することができる。したがって、本発明に係るポジショナによれば、増幅したトルクを用いて、第１回転駆動歯車を回転することができる。その為、第１回転駆動歯車を直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができる。

また、本発明に係るポジショナは、前記直交するＸＹ方向の他方を回転軸とする回転方向に、前記ワーク固定部と共に前記第１回転駆動機構及び前記第１ブレーキ機構を第２回転駆動歯車により回転駆動させる第２回転駆動機構と、前記第２回転駆動歯車の回転を抑制する第２ブレーキ機構とをさらに備え、前記第２回転駆動機構が、前記第１回転駆動機構及び前記第１ブレーキ機構に回転力を付与する第２回転駆動源と、前記第２回転駆動源の出力軸に取り付けられた第２回転駆動機構側減速機と、前記第２回転駆動機構側減速機の出力軸に取り付けられ、前記第２回転駆動歯車と噛合する第２回転駆動機構側歯車とを有し、前記第２ブレーキ機構が、前記第２回転駆動歯車に噛合された第２ブレーキ機構側歯車と、前記第２ブレーキ機構側歯車が出力軸に取り付けられた第２ブレーキ機構側減速機と、前記第２ブレーキ機構側減速機の入力軸に取り付けられた第２ブレーキとを有する、ことを特徴とする。

かかる構成によれば、ポジショナは、第２ブレーキが発生させる保持力を第２ブレーキ機構側減速機で増幅することができる。したがって、本発明に係るポジショナによれば、増幅した保持力を用いて、第２回転駆動歯車の回転を抑制することができる。その為、ポジショナでより重いワークを保持しようとした場合、すなわち、ワークの重量を増大させた場合でも、第２ブレーキを小型化することができる。

また、本発明に係るポジショナは、前記第２回転駆動機構には、バックラッシの調整可能な長穴が形成され、前記第２ブレーキ機構側減速機の入力軸には、外部から回転駆動力が付与される第２被駆動部が形成されている、ことを特徴とする。

かかる構成によれば、ポジショナは、第２ブレーキ機構側減速機に外部からトルクを付与し、さらに付与されたトルクを増幅することができる。したがって、本発明に係るポジショナによれば、増幅した回転力を用いて、第２回転駆動歯車を回転することができる。その為、第２回転駆動歯車を直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができる。

また、本発明に係るポジショナのバックラッシ確認方法は、前記第１被駆動部に回転駆動力を付与し、前記第１ブレーキ機構側減速機で増幅した前記回転駆動力を用いて前記第１回転駆動歯車を容易に回転させる工程を有し、ダイヤルゲージを歯上に当て、歯車間を揺動させることで、法線方向に噛み合う歯車間の隙間を測定し、適正基準値に調整することを特徴とする。第２回転駆動歯車についても、前記と同様の工程を経て、バックラッシを確認する。

かかる構成によれば、ポジショナのバックラッシ確認方法は、第１ブレーキ機構側減速機に外部からトルクを付与し、さらに付与されたトルクを増幅することができる。したがって、本発明に係るポジショナのバックラッシ確認方法によれば、増幅したトルクを用いて、第１回転駆動歯車を回転することができる。その為、第１回転駆動歯車を直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができる。

本発明によれば、ブレーキ構造の小型化及び大歯車を直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができる。

実施形態に係るポジショナの概要図である。 実施形態に係るポジショナの正面図である。 実施形態に係るポジショナの平面図である。 実施形態に係るポジショナの側面図（駆動側）である。 実施形態に係るポジショナの傾斜フレームの構造を説明するための図である。 実施形態に係るポジショナの支持フレームの構造を説明するための図である。 実施形態に係る水平回転駆動機構を説明するための図であり、図４（ａ）は側面図であり、図４（ｂ）は背面図である。 実施形態に係る水平ブレーキ機構を説明するための図であり、図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は背面図である。 実施形態に係る鉛直回転駆動機構を説明するための図であり、図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は正面図である。 実施形態に係る鉛直ブレーキ機構を説明するための図であり、図７（ａ）は側面図であり、図７（ｂ）は正面図である。 実施形態に係るポジショナにおけるバックラッシ確認方法を説明するための図（その１）であり、図８（ａ）はレンチを取り付ける工程を示し、図８（ｂ）は回転力を付与する工程を示し、図８（ｃ）は駆動機構の位置を調整する工程を示すものである。 実施形態に係るポジショナにおけるバックラッシ確認方法を説明するための図（その２）であり、図９（ａ）はレンチを取り付ける工程を示し、図９（ｂ）は回転力を付与する工程を示し、図９（ｃ）はブレーキ機構の位置を調整する工程を示すものである。 変形例に係るポジショナの駆動機構及びブレーキ機構の配置を説明するための図である。 変形例に係るポジショナ（水平回転駆動機構と水平ブレーキ機構とが一つの構成要素である場合）を説明するための図である。

［実施形態］
以下、本発明の実施するための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

≪実施形態に係るポジショナの構成≫
ポジショナは、溶接の対象物となるワークの位置決めを行うものである。本実施形態では、ポジショナが垂直軸回り及び水平軸回りの双方にワークを回転させる「２軸ポジショナ」である場合を例に挙げて説明を行う。最初に、図１を参照して、本実施形態に係るポジショナ１の概要を説明し、その後に、他の図面を参照してポジショナ１の詳細な構成を説明する（適宜図１も参照）。

本実施形態に係るポジショナ１は、図１に示すように、溶接ロボットシステムＳの構成要素をなすものである。ポジショナ１は、制御装置Ｃに接続される。この制御装置Ｃは、ポジショナ１の他にマニピュレータＭ及び教示ペンダントＰに接続される。制御装置Ｃは、教示ペンダントＰから入力されたコマンドに基づいて、ポジショナ１及びマニピュレータＭを制御する。

ポジショナ１は、ワークＷを載置固定する板状のステージ２（ワーク固定部）と、水平面内での回転（垂直軸Ｙ回りの回転α）可能にステージ２を支持する正面視コの字形状（Ｕ字形状）の傾斜フレーム３と、鉛直面内での回転（水平軸Ｘ回りの回転β）可能に両端面から傾斜フレーム３を支持する一対の昇降部４Ａ，４Ｂと、昇降部４Ａ，４Ｂを上下方向（鉛直方向）に昇降可能に支持する一対の支持フレーム５Ａ，５Ｂと、を備えて構成される。

ここで、ステージ２は、傾斜フレーム３に設置されている水平回転駆動機構２０（第１回転駆動機構）で発生する回転駆動力が、回転軸旋回ベアリング１０（第１回転駆動歯車）を介して伝達されることで回転する。また、ステージ２は、傾斜フレーム３に設置されている水平ブレーキ機構３０（第１ブレーキ機構）で発生する保持力が、回転軸旋回ベアリング１０を介して伝達されることで回転が抑制される。

また、傾斜フレーム３は、昇降部４Ａに設置されている鉛直回転駆動機構５０（第２回転駆動機構）で発生する回転駆動力が、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ（第２回転駆動歯車）を介して伝達されることで回転する。また、傾斜フレーム３は、昇降部４Ａに設置されている鉛直ブレーキ機構６０（第２ブレーキ機構）で発生する保持力が、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａを介して伝達されることで回転が抑制される。

また、昇降部４Ａ，４Ｂは、各支持フレーム５Ａ，５Ｂの内部に設置されている昇降駆動機構８０Ａ，８０Ｂで発生する回転駆動力が、ボールネジ７０Ａ，７０Ｂを介して伝達されることで昇降する。

＜ステージ＞
図２Ａ，図２Ｂなどに示すステージ２は、図示しない治具を用いてワークＷを上部に固定するものである。ステージ２は、回転軸旋回ベアリング１０の上に設置されている。

＜傾斜フレーム＞
図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａなどに示す傾斜フレーム３は、ステージ２を水平面内での回転（垂直軸Ｙ回りの回転α）可能に支持するものである。傾斜フレーム３は、矩形状の台枠３ａの長手方向の両端部に、一対の略Ｌ字形状の側枠３ｂが固定されている。

台枠３ａの中央部には、ステージ２の水平面内での回転に用いられる回転軸旋回ベアリング１０（第１回転駆動歯車）が設置されている（図３Ａ参照）。この回転軸旋回ベアリング１０は、外輪１１が傾斜フレーム３にボルト１１ａを用いて固定され、内輪１２がステージ２にボルト１２ａを用いて固定されている。回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２には内歯が形成されている。

また、台枠３ａの中央部には、回転軸旋回ベアリング１０を介してステージ２を水平面内で回転駆動させる水平回転駆動機構２０（第１回転駆動機構）と、回転軸旋回ベアリング１０を介してステージ２の水平面内での回転を抑制する水平ブレーキ機構３０（第１ブレーキ機構）とが回転軸旋回ベアリング１０の周上に対向配置されている。

（水平回転駆動機構）
水平回転駆動機構２０は、図４に示すように、回転駆動力を発生するモータ２１と、モータ２１の出力側に取り付けられた減速機２２と、減速機２２の出力側に取り付けられるピニオンギヤ２３と、水平回転駆動機構２０を傾斜フレーム３に固定するためのベースプレート２４と、を備えている。水平回転駆動機構２０の仕様は、ワークＷやステージ２による最大偏荷重等を考慮して決定するのがよい。以下では、その一例を示す。

モータ２１は、ＡＣ（Alternate Current）サーボモータであり、精密な位置決め制御が可能である。モータ２１は、例えば、定格トルクが「３５Ｎ・ｍ」、定格回転数が「１５００ｒｐｍ」であり、ブレーキ（ＤＣ２４Ｖ）が付いたものを用いる。モータ２１の出力側には、ボルト２４ａを用いてベースプレート２４が取り付けられている。

減速機２２は、ＲＶ（Rotary Vector）減速機である。減速機２２の入力側には、ボルト２４ｂを用いてモータ２１と一体となったベースプレート２４が取り付けられると共に、モータ２１の出力軸２１ａが挿入されている。また、減速機２２の出力側には、ボルト２５ａを用いてブラケット２５が取り付けられている。減速機２２は、例えば、減速比が「１／１９２．４（実減速比７／１３４７）」であるものを用いる。これにより、例えば、減速後の回転数は「１５００ｒｐｍ×７／１３４７＝７．８ｒｐｍ」、トルクは「５３００Ｎ・ｍ」となる。

ピニオンギヤ２３は、平歯車である。ピニオンギヤ２３は、ボルト２５ｂを用いて減速機２２と一体となったブラケット２５に取り付けられている。このピニオンギヤ２３は、回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２（図３Ａ参照）に形成される内歯と噛合する。

ベースプレート２４は、水平回転駆動機構２０を傾斜フレーム３に固定するものである。ベースプレート２４は、水平回転駆動機構２０を傾斜フレーム３に図示しないボルトを用いて固定するための長穴２４ｃが四隅に形成されている。この長穴２４ｃの向きは、長手方向がポジショナ１の傾斜フレーム３の長手方向（Ｘ軸方向）になっている。その為、水平回転駆動機構２０は、長穴２４ｃの長穴方向にスライドさせることで、取り付け位置の調整が可能である。これにより、回転軸旋回ベアリング１０とピニオンギヤ２３とのバックラッシを調整することができる。

この構成により、モータ２１が回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２の内歯を介して回転駆動力を付与することで、ステージ２は、回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２と一体になって垂直軸回りに回転する。

（水平ブレーキ機構）
水平ブレーキ機構３０は、図５に示すように、保持力を発生するブレーキ３１と、ブレーキ３１の出力側に取り付けられた減速機３２と、減速機３２の出力側に取り付けられるピニオンギヤ３３と、水平ブレーキ機構３０を傾斜フレーム３に固定するためのベースプレート３４と、を備えている。水平ブレーキ機構３０の仕様は、ワークＷやステージ２による最大偏荷重等を考慮して決定するのがよい。以下では、その一例を示す。

ブレーキ３１は、モータ２１が停止している場合には、ステージ２が回転しないように保持力を発生させ、モータ２１が駆動している場合には、解放されて保持力を発生しない。ブレーキ３１は、例えば、静摩擦トルク「２００Ｎ・ｍ」を発生することができる無励磁作動ブレーキである。また、減速機３２の入力軸となるブレーキ３１のシャフト（出力軸３１ａ）の端部には、六角レンチを取り付ける六角穴３１ｂ（第１被駆動部）が形成されている。この六角穴３１ｂは、バックラッシの確認において、六角レンチを差し込んで外部から回転駆動力を付与するものである。バックラッシの確認については後記する。

減速機３２は、ＲＶ（Rotary Vector）減速機である。この減速機３２は、水平回転駆動機構２０の減速機２２と同様のものであってもよい。減速機３２の入力側には、ボルト３４ｂを用いてモータ３１と一体となったベースプレート３４が取り付けられると共に、モータ３１の出力軸３１ａが挿入されている。また、減速機３２の出力側には、ボルト３５ａを用いてブラケット３５が取り付けられている。減速機３２は、例えば、減速比が「１／１９２．４（実減速比７／１３４７）」であるものを用いる。

ピニオンギヤ３３は、平歯車である。このピニオンギヤ３３は、水平回転駆動機構２０のピニオンギヤ２３と同様のものであってもよい。ピニオンギヤ３３は、ボルト３５ｂを用いて減速機３２と一体となったブラケット３５に取り付けられている。このピニオンギヤ３３は、回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２（図３Ａ参照）に形成される内歯と噛合する。

ベースプレート３４は、水平ブレーキ機構３０を傾斜フレーム３に固定するためのものである。ベースプレート３４は、水平ブレーキ機構３０を傾斜フレーム３に図示しないボルトを用いて固定するための長穴３４ｃが四隅に形成されている。この長穴３４ｃの向きは、長手方向がポジショナ１の傾斜フレーム３の長手方向（Ｘ軸方向）になっている。その為、水平ブレーキ機構３０は、長穴３４ｃの長穴方向にスライドさせることで、取り付け位置の調整が可能である。これにより、回転軸旋回ベアリング１０とピニオンギヤ３３とのバックラッシを調整することができる。

この構成により、ブレーキ３１が回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２に対して保持力を付与することで、ステージ２は、垂直軸回りの回転が抑制される。

＜昇降部＞
図２Ａ，図２Ｃ，図３Ｂなどに示す一対の昇降部４Ａ，４Ｂは、傾斜フレーム３（ステージ２を含む）を鉛直面内での回転傾斜可能に両端面から支持するものである。
各昇降部４Ａ，４Ｂには、傾斜フレーム３の垂直面内での回転（傾斜）に用いられる各々の傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂ（第２回転駆動歯車）が設置されている。この傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂは、同様の構成である。その為、図３Ｂを参照して傾斜軸旋回ベアリング４０Ａについて説明する。
傾斜軸旋回ベアリング４０Ａは、外輪４１Ａがボルト４１Ａａを用いて昇降部４Ａに固定され、内輪４２Ａがボルト４２Ａａを用いて傾斜フレーム３に固定されている。傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａには内歯が形成されている。

また、昇降部４Ａには、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａを介して傾斜フレーム３を鉛直面内で回転駆動させる鉛直回転駆動機構５０（第２回転駆動機構）と、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａを介して傾斜フレーム３の鉛直面内での回転を抑制する鉛直ブレーキ機構６０（第２ブレーキ機構）とが設置されている。なお、本実施形態では、ポジショナ１として傾斜フレーム３を回転動作させる駆動側と駆動側に従動して動作する従動側とがある場合を想定している。その為、昇降部４Ｂには、鉛直回転駆動機構５０及び鉛直ブレーキ機構６０が設置されていないが、昇降部４Ｂにも同様に鉛直回転駆動機構５０及び鉛直ブレーキ機構６０が設置されていてもよい。

（鉛直回転駆動機構）
鉛直回転駆動機構５０の構成は、水平回転駆動機構２０と同様であってよい。つまり、鉛直回転駆動機構５０は、図６に示すように、回転駆動力を発生するモータ５１と、モータ５１の出力側に取り付けられた減速機５２と、減速機５２の出力側に取り付けられると共に傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａに噛合するピニオンギヤ５３と、鉛直回転駆動機構５０を昇降部４Ａに固定するためのベースプレート５４と、を備えて構成されている。鉛直回転駆動機構５０の仕様は、ワークＷ、ステージ２及び傾斜フレーム３の最大偏荷重等を考慮して決定するのがよい。以下では、その一例を示す。

モータ５１は、ＡＣ（Alternate Current）サーボモータであり、精密な位置決め制御が可能である。モータ５１は、例えば、定格トルクが「９５．５Ｎ・ｍ」、定格回転数が「１５００ｒｐｍ」であり、ブレーキ（ＤＣ２４Ｖ）が付いたものを用いる。
減速機５２は、遊星減速機である。減速機５２の入力側には、モータ５１が取り付けられている。また、減速機５２の出力側には、ピニオンギヤ５３が取り付けられている。減速機５２は、例えば、減速比が「１３２３／６２５６００」であるものを用いる。

ピニオンギヤ５３は、平歯車である。このピニオンギヤ５３は、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａ（図３Ｂ参照）の内歯に噛合する。ベースプレート５４は、鉛直回転駆動機構５０を昇降部４Ａに固定するためのものである。ベースプレート５４は、鉛直回転駆動機構５０を昇降部４Ａにボルト５４ｄを用いて固定するための長穴５４ｃが６つ形成されている。この長穴５４ｃの向きは、長手方向が昇降部４Ａの上下方向（Ｙ軸方向）になっている。その為、鉛直回転駆動機構５０は、長穴５４ｃの長穴方向にスライドさせることで、取り付け位置の調整が可能である。これにより、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａとピニオンギヤ５３とのバックラッシを調整することができる。

この構成により、モータ５１が傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａの内歯を介して駆動力を付与することで、傾斜フレーム３は、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂの内輪４２Ａ，４２Ｂ（４２Ｂは図示せず）と一体になって水平軸回りに回転する。

（鉛直ブレーキ機構）
鉛直ブレーキ機構６０の構成は、水平ブレーキ機構３０と同様であってよい。つまり、鉛直ブレーキ機構６０は、図７に示すように、保持力を発生するブレーキ６１と、ブレーキ６１の出力側に取り付けられた減速機６２と、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａに噛合すると共に減速機６２の出力側に取り付けられるピニオンギヤ６３と、鉛直ブレーキ機構６０を昇降部４Ａに固定するためのベースプレート５４と、を備えて構成されている。鉛直ブレーキ機構６０の仕様は、ワークＷ、ステージ２及び傾斜フレーム３による最大偏荷重等を考慮して決定するのがよい。以下では、その一例を示す。

ブレーキ６１は、モータ５１が停止している場合には、傾斜フレーム３が回転（傾斜）しないように保持力を発生させ、モータ５１が駆動している場合には、開放されて保持力を発生しない。ブレーキ６１は、例えば、静摩擦トルク「２００Ｎ・ｍ」を発生する無励磁作動ブレーキである。また、減速機６２の入力軸となるブレーキ６１のシャフト（図示せず）の端部には、六角レンチを取り付ける六角穴６１ｂ（第２被駆動部）が形成されている。この六角穴６１ｂは、バックラッシの確認において、六角レンチを差し込んで外部から回転駆動力を付与するものである。バックラッシの確認については後記する。

減速機６２は、遊星減速機である。この減速機６２は、鉛直回転駆動機構５０の減速機５２と同様のものであってもよい。減速機６２の入力側には、ブレーキ６１が取り付けられている。また、減速機６２の出力側には、ピニオンギヤ６３が取り付けられている。減速機６２は、例えば、減速比が「１３２３／６２５６００」であるものを用いる。

ピニオンギヤ６３は、平歯車である。このピニオンギヤ６３は、鉛直回転駆動機構５０のピニオンギヤ５３と同様のものであってもよい。このピニオンギヤ６３は、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａの内歯に噛合する。ベースプレート６４は、鉛直ブレーキ機構６０を昇降部４Ａに固定するためのものである。ベースプレート６４は、鉛直ブレーキ機構６０を昇降部４Ａにボルト６４ｄを用いて固定するための長穴６４ｃが６つ形成されている。この長穴６４ｃの向きは、長手方向が昇降部４Ａの上下方向（Ｙ軸方向）になっている。その為、鉛直ブレーキ機構６０は、長穴６４ｃの長穴方向にスライドさせることで、取り付け位置の調整が可能である。これにより、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａとピニオンギヤ６３とのバックラッシを調整することができる。

この構成により、ブレーキ６１が傾斜軸旋回ベアリング４０Ａの内輪４２Ａに対して保持力を付与することで、傾斜フレーム３は、水平軸回りの回転が抑制される。
以上で、実施形態に係るポジショナ１の構成についての説明を終了する。

これまで説明したように、ポジショナ１は、鉛直回転駆動機構５０（第２回転駆動機構）が発生する回転駆動力を傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ（第２回転駆動歯車）に伝達することにより、傾斜フレーム３が傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂの内輪４２Ａ，４２Ｂ（４２Ｂは図示せず）と一体になって水平軸回りに回転する。
また、ポジショナ１は、水平回転駆動機構２０（第１回転駆動機構）が発生する回転駆動力を回転軸旋回ベアリング１０（第１回転駆動歯車）に伝達することにより、ステージ２が回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２と一体になって垂直軸回りに回転する。
また、ポジショナ１は、昇降駆動機構８０Ａ，８０Ｂが発生する回転駆動力をボールネジ７０Ａ，７０Ｂに伝達することにより、昇降部４Ａ，４Ｂが昇降する。

≪実施形態に係るポジショナのバックラッシ確認方法≫
続いて、図８，図９を参照して、ポジショナ１のバックラッシ確認方法について説明する。ここでは、回転軸旋回ベアリング１０（第１回転駆動歯車）、水平回転駆動機構２０（第１回転駆動機構）、及び水平ブレーキ機構３０（第１ブレーキ機構）を例に挙げて説明を行う。傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ（第２回転駆動歯車）、鉛直回転駆動機構５０、及び鉛直ブレーキ機構６０（第２ブレーキ機構）についても同様である。

ポジショナ１のバックラッシ確認方法は、「水平回転駆動機構２０と回転軸旋回ベアリングとの間のバックラッシの確認」及び「水平ブレーキ機構３０と回転軸旋回ベアリング１０との間のバックラッシの確認」の２段階で構成される。以下では、各段階に分けてバックラッシの確認方法を説明する。

（水平回転駆動機構と回転軸旋回ベアリングとの間のバックラッシの確認）
最初に、ポジショナ１のバックラッシを調整する者（以下では、「調整者」とよぶ）は、モータ２１を停止させ、モータ２１内部の図示しないブレーキを作動させる。これにより、ピニオンギヤ２３が固定される。そして、調整者は、回転軸旋回ベアリング１０の内歯上のいずれかにダイヤルゲージを当てると共に、ブレーキ３１を解放する。

続いて、調整者は、ブレーキ３１の六角穴３１ｂ（図５参照）に六角レンチＴを挿入し（図８（ａ）参照）、六角レンチＴを回転させ、減速機３２の入力軸に回転駆動力を付与する（図８（ｂ）参照）。回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２は、減速機３２で増幅した回転駆動力により回転する。調整者は、回転軸旋回ベアリング１０の内歯がピニオンギヤ２３に当接するまでの隙間をダイヤルゲージで測定し、法線方向のバックラッシを測定する。

続いて、調整者は、読み取ったバックラッシが判定基準範囲内であれば確認を終了する。一方、調整者は、読み取ったバックラッシが判定基準範囲内でなければ、ベースプレート２４に形成される長穴２４ｃの中で水平回転駆動機構２０の取り付け位置を調整する（図８（ｃ）参照）。これにより、水平回転駆動機構２０と回転軸旋回ベアリング１０との間のバックラッシが調整される。なお、このバックラッシの調整を繰り返し行ってもよい。

（水平ブレーキ機構と回転軸旋回ベアリングとの間のバックラッシの確認）
次に、調整者は、モータ２１内部の図示しないブレーキを作動させると共に、ブレーキ３１を解放した状態のまま、ピニオンギヤ３３の歯上のいずれかにダイヤルゲージを当てる。そして、調整者は、ブレーキ３１の六角穴３１ｂ（図５参照）に六角レンチＴを挿入し（図９（ａ）参照）、六角レンチＴを回転させ、減速機３２の入力軸に回転駆動力を付与する（図９（ｂ）参照）。ピニオンギヤ３３は、減速機３２で増幅した回転駆動力により回転する。調整者は、ピニオンギヤ３３の歯が回転軸旋回ベアリング１０に当接するまでの隙間をダイヤルゲージで測定し、法線方向のバックラッシを測定する。

続いて、調整者は、読み取ったバックラッシが判定基準範囲内であれば確認を終了する。一方、調整者は、読み取ったバックラッシが判定基準範囲内でなければ、ベースプレート３４に形成される長穴３４ｃの中で水平ブレーキ機構３０の取り付け位置を調整する（図９（ｃ）参照）。これにより、水平ブレーキ機構３０と回転軸旋回ベアリング１０との間のバックラッシが調整される。なお、このバックラッシの調整を繰り返し行ってもよい。

このバックラッシ確認方法であれば、調整者は、水平ブレーキ機構３０の減速機３２の入力軸または鉛直ブレーキ機構６０の減速機６２に外部から回転力を付与し、減速機３２，６２で増幅した回転力を用いて、回転軸旋回ベアリング１０や傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂを回転させる。その為、調整者は、小さい負荷でバックラッシを確認することができる。
また、このバックラッシ確認方法であれば、モータ２１，５１内部のブレーキが常に作動している。その為、バックラッシの確認を行う場合に、ステージ２や傾斜フレーム３が回転することがない。特に、傾斜軸側（傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ、鉛直回転駆動機構５０、及び鉛直ブレーキ機構６０）のバックラッシの確認を行う場合に、傾斜フレーム３が重力方向に回転することがないので、調整者は安全に作業をすることができる。
以上で、実施形態に係るポジショナ１のバックラッシ確認方法についての説明を終了する。

以上のように、本実施形態に係るポジショナ１は、ブレーキ３１，６１が発生させる保持力を減速機３２，６２で増幅することができる。したがって、ポジショナ１によれば、増幅した保持力を用いて、回転軸旋回ベアリング１０や傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂの回転を抑制することができる。その為、ポジショナ１でより重いワークＷを保持しようとした場合（すなわち、ワークＷの重量を増大させた場合）でも、ブレーキ３１，６１を小型化することができる。

また、本実施形態に係るポジショナ１は、減速機３２，６２に外部からトルクを付与し、さらに付与されたトルクを増幅することができる。したがって、ポジショナ１によれば、増幅したトルクを用いて、回転軸旋回ベアリング１０や傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂを回転することができる。その為、回転軸旋回ベアリング１０や傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂを直接動作させるよりも小さい負荷でバックラッシを確認することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例を以下に示す。

（ポジショナの構成）
実施形態に係るポジショナ１は、図１に示すように、垂直軸回り及び水平軸回りの双方にワークＷを回転させる「２軸ポジショナ」であった。しかしながら、本発明に係るポジショナは、２軸ポジショナに限定されるものではなく、垂直軸回り及び水平軸回りの何れか一方にワークＷを回転させる「１軸ポジショナ」であってもよい。

（六角レンチを取り付ける穴）
実施形態に係るポジショナ１は、減速機３２の入力軸となるブレーキ３１のシャフト（出力軸３１ａ）に、六角レンチを取り付ける六角穴３１ｂ（第１被駆動部）が形成されていた。しかしながら、減速機３２の入力軸に回転駆動力を付与できるものであれば、六角レンチを取り付ける六角穴３１ｂに限定されるものではない。例えば、六角レンチ以外の形状の他のレンチやスパナと取り付ける凹部や凸部が形成されてもよい。なお、六角レンチを取り付ける六角穴６１ｂ（第２被駆動部）についても同様である。

（回転駆動機構とブレーキ機構との位置関係）
実施形態に係るポジショナ１は、水平回転駆動機構２０と水平ブレーキ機構３０との位置が、図３Ａに示すように対向していた。しかしながら、図１０（ａ）に示すように、水平回転駆動機構２０と水平ブレーキ機構３０との位置は、隣り合っていてもよい。なお、鉛直回転駆動機構５０と鉛直ブレーキ機構６０との位置関係についても同様である。

（回転駆動機構及びブレーキ機構の数）
また、実施形態に係るポジショナ１は、回転軸旋回ベアリング１０に対して各一つずつの水平回転駆動機構２０及び水平ブレーキ機構３０を有していた。しかしながら、水平回転駆動機構２０及び水平ブレーキ機構３０の数は特に限定されるものではない。例えば、図１０（ｂ）に示すように、回転軸旋回ベアリング１０に対して水平回転駆動機構２０及び水平ブレーキ機構３０を二つずつ有していてもよい。なお、鉛直回転駆動機構５０及び鉛直ブレーキ機構６０との数についても同様である。

（旋回ベアリングの構成）
また、実施形態に係るポジショナ１は、回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２に内歯が形成されていた。言い換えると、内輪１２が内歯車（内歯歯車）であった。しかしながら、内輪１２に内歯が形成される代わりに、回転軸旋回ベアリング１０の外輪１１に外歯が形成されていてもよい。その場合、図１０（ｃ）に示すように、回転軸旋回ベアリング１０の外輪１１側に水平回転駆動機構２０及び水平ブレーキ機構３０を配置する。なお、傾斜軸旋回ベアリング４０Ａ，４０Ｂの構成についても同様である。

（水平回転駆動機構２０と水平ブレーキ機構３０とが一つの構成要素）
また、実施形態に係るポジショナ１は、水平回転駆動機構２０と水平ブレーキ機構３０とを別々の構成要素としていた。しかしながら、図１１に示すように、ブレーキ３１の入力側にモータ２１を備える構成にしてもよい。この場合、減速機３２の入力軸に回転駆動力を付与する手段は、限定されるものではない。

図１１では、ブレーキ３１とモータ２１とは、ボルトを介して所定の隙間を空けて固定されている。円盤形状のプレート１０１は、ブレーキ３１とモータ２１との間の隙間に挟み込むようにして、減速機３２の入力軸（モータ２１の出力軸）に固定されている。また、プレート１０１には、円周上にネジ穴が形成されていて、ロッド１０２を取り付け可能である。この構成では、ロッド１０２を用いてプレート１０１を回転させることで、減速機３２の入力軸に回転駆動力を付与し、減速機３２で増幅した回転駆動力により回転軸旋回ベアリング１０の内輪１２が回転する。これにより、ポジショナ１のバックラッシを確認する。

１ ポジショナ
２ ステージ（ワーク固定部）
３ 傾斜フレーム
４Ａ，４Ｂ 昇降部
５Ａ，５Ｂ 支持フレーム
１０ 回転軸旋回ベアリング（第１回転駆動歯車）
２０ 水平回転駆動機構（第１回転駆動機構）
２１ モータ（第１回転駆動源）
２２ 減速機（第１回転駆動機構側減速機）
２３ ピニオンギヤ（第１回転駆動機構側歯車）
３０ 水平ブレーキ機構（第１ブレーキ機構）
３１ ブレーキ（第１ブレーキ）
３１ｂ 六角穴（第１被駆動部）
３２ 減速機（第１ブレーキ機構側減速機）
３３ ピニオンギヤ（第１ブレーキ機構側歯車）
４０Ａ，４０Ｂ 傾斜軸旋回ベアリング（第２回転駆動歯車）
５０ 鉛直回転駆動機構（第２回転駆動機構）
５１ モータ（第２回転駆動源）
５２ 減速機（第２回転駆動機構側減速機）
５３ ピニオンギヤ（第２回転駆動機構側歯車）
６０ 鉛直ブレーキ機構（第２ブレーキ機構）
６１ ブレーキ（第２ブレーキ）
６１ｂ 六角穴（第２被駆動部）
６２ 減速機（第２ブレーキ機構側減速機）
６３ ピニオンギヤ（第２ブレーキ機構側歯車）
７０Ａ，７０Ｂ ボールネジ
８０Ａ，８０Ｂ 昇降駆動機構
Ｗ ワーク
Ｔ 六角レンチ

Claims (4)

1. ワークを着脱自在に固定するワーク固定部と、直交するＸＹ方向のいずれか一方を回転軸とする回転方向に前記ワーク固定部を第１回転駆動歯車により回転駆動させる第１回転駆動機構と、前記第１回転駆動歯車の回転を抑制する第１ブレーキ機構とを備えるポジショナであって、
   前記第１回転駆動機構は、
   前記ワーク固定部に回転力を付与する第１回転駆動源と、前記第１回転駆動源の出力軸に取り付けられた第１回転駆動機構側減速機と、前記第１回転駆動機構側減速機の出力軸に取り付けられ、前記第１回転駆動歯車と噛合する第１回転駆動機構側歯車とを有し、
   前記第１ブレーキ機構は、
   前記第１回転駆動歯車に噛合された第１ブレーキ機構側歯車と、前記第１ブレーキ機構側歯車が出力軸に取り付けられた第１ブレーキ機構側減速機と、前記第１ブレーキ機構側減速機の入力軸に取り付けられた第１ブレーキとを有し、
   前記第１回転駆動機構には、バックラッシの調整可能な長穴が形成され、
   前記第１ブレーキ機構側減速機の入力軸には、外部から回転駆動力が付与される第１被駆動部が形成されている、
   ことを特徴とするポジショナ。
2. 前記直交するＸＹ方向の他方を回転軸とする回転方向に、前記ワーク固定部と共に前記第１回転駆動機構及び前記第１ブレーキ機構を第２回転駆動歯車により回転駆動させる第２回転駆動機構と、前記第２回転駆動歯車の回転を抑制する第２ブレーキ機構とをさらに備え、
   前記第２回転駆動機構は、
   前記第１回転駆動機構及び前記第１ブレーキ機構に回転力を付与する第２回転駆動源と、前記第２回転駆動源の出力軸に取り付けられた第２回転駆動機構側減速機と、前記第２回転駆動機構側減速機の出力軸に取り付けられ、前記第２回転駆動歯車と噛合する第２回転駆動機構側歯車とを有し、
   前記第２ブレーキ機構は、
   前記第２回転駆動歯車に噛合された第２ブレーキ機構側歯車と、前記第２ブレーキ機構側歯車が出力軸に取り付けられた第２ブレーキ機構側減速機と、前記第２ブレーキ機構側減速機の入力軸に取り付けられた第２ブレーキとを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のポジショナ。
3. 前記第２回転駆動機構には、バックラッシの調整可能な長穴が形成され、
   前記第２ブレーキ機構側減速機の入力軸には、外部から回転駆動力が付与される第２被駆動部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のポジショナ。
4. 請求項１に記載のポジショナのバックラッシ確認方法であって、
   前記第１被駆動部に回転駆動力を付与し、前記第１ブレーキ機構側減速機で増幅した前記回転駆動力を用いて前記第１回転駆動歯車を回転させる工程を有する、
   ことを特徴とするポジショナのバックラッシ確認方法。

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