CN108350986A - 直动伸缩机构 - Google Patents

Abstract

目的在于实现将两种连结链节列接合以提高其在硬直状态下的刚性，以及连结链节列平滑地送出和收回的动作。直动伸缩机构具有可以被弯曲地连结的多个第一连结链节(53)和可以被弯曲地连结的多个第二连结链节(54)。第一、第二连结链节在相互接合时直线硬直，在分离时恢复弯曲状态。第一连结链节具有主体部(530)。主体部的前方两侧设有一对轴承部(531)，主体部的后方中央设有单一的轴承部(532)。为了限制连结的第一连结链节从直线排列的姿态转化为向表面侧弯曲，主体部的后方的轴承部上设有向后方突出的突起部(536)，主体部的前方的一对轴承部之间设有接收突起部的接收部(535)。

Description

直动伸缩机构

技术领域

本发明的实施方式涉及直动伸缩机构。

背景技术

以往，多关节机械臂机构被应用于工业用机器人等多个领域。在这样的多关节机械臂机构中，例如装备有直动伸缩关节。构成直动伸缩关节的臂部，例如由两种连结链节列接合而成，其中连结链节列为具有同一形状的多个链节连接成列状。通过接合两种连结链节列，构成形成硬直状态且具有一定刚性的柱状体。当直动伸缩关节的电机正转时，形成柱状体的臂部被从射出部送出；当其反转时，臂部被收回。在射出部的后方，连结链节列解除接合状态，从硬直状态恢复成弯曲状态，并在该状态下被收纳到主体内。

采用这样的直动伸缩关节的多关节机械臂机构不需要肘关节部，能够轻易地消除奇异点，因此是一种在今后非常有益的结构。

在直动伸缩关节中，重要的是将两种连结链节列接合以提高其在硬直状态下的刚性，以及实现连结链节列在前后方向上平滑地送出和收回的动作。

发明内容

本发明欲解决的问题

目的在于将两种连结链节列接合以提高其在硬直状态下的刚性，以及实现连结链节列在前后方向上平滑地送出和收回的动作。

解决问题的手段

本实施方式涉及的直动伸缩机构具有可以被弯曲地连结的平板形的多个第一连结链节和在底面侧上可以被弯曲地连结的沟形的多个第二连结链节。最前列的第二连结链节和最前列的第一连结链节结合。第一连结链节和第二连结链节在相互接合时直线硬直，在分离时恢复弯曲状态。第一连结链节具有平板形的主体部。主体部的前方两侧设有一对轴承部。主体部的后方中央设有单一的轴承部。前方的一对轴承部与后方的轴承部被旋转支撑。为了限制连结的第一连结链节从直线排列的姿态转化为向表面侧弯曲，后方的轴承部上设有向后方突出的突起部，前方的一对轴承部之间设有接收突起部的接收部。

附图说明

图1是具有本实施方式涉及的直动伸缩关节的机械臂机构的外观立体图；

图2是从剖面方向观察的图1的机械臂机构的内部构造的图；

图3是通过图形符号表示图1的机械臂机构的结构的图；

图4是图1的臂部的侧视图、俯视图和仰视图；

图5是图1的第一连结链节的侧视图；

图6是从后方下侧观察图1的第一连结链节的立体图；

图7是从前方下侧观察图1的第一连结链节的立体图；

图8是从前方上侧观察图1的第一连结链节的立体图；

图9是从后方上侧观察图1的第一连结链节的立体图；

图10是图1的第一连结链节列的侧视图；

图11是图10的A-A线剖面图；

图12是图1的第二连结链节的侧视图；

图13是从后方上侧观察图1的第二连结链节的立体图；

图14是从前方上侧观察图1的第二连结链节的立体图；

图15是表示图1的第一连结链节列和射出部的辊的位置关系的侧视图；

图16是表示相对于图1的第二连结链节的第一连结链节的长度的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本实施方式涉及的直动伸缩机构。另外，本实施方式涉及的直动伸缩机构可以作为独立的机构(关节)来使用。以下说明将以机械臂机构为例进行说明。其中，在该机器臂机构中，多个关节部之一的关节部由本实施方式涉及的直动伸缩机构构成。在以下说明中，具有基本相同的功能和结构的构成要素被赋予相同的符号，仅在有必要的情况下才进行重复说明。

图1是本实施方式涉及的机械臂机构的外观立体图。机械臂机构具有多个关节部，在此例中具有6个关节部J1、J2、J3、J4、J5和J6。多个关节部J1、J2、J3、J4、J5和J6从基座1开始依序配设。各关节部之间由链环连接。通常情况下，将第一、第二和第三关节部J1、J2和J3称为根部三轴，第四、第五和第六关节部J4、J5和J6称为用于改变手装置姿态的腕部三轴。手腕部具有构成腕部三轴第四、第五和第六关节部J4、J5和J6，以及连接这些关节部之间的链环。构成根部三轴的关节部J1、J2和J3的至少一者为直动伸缩关节。在此，第三关节部J3是直动伸缩关节部，特别是形成为伸缩距离较长的关节部。臂部5表示直动伸缩关节部J3(第三关节部J3)的伸缩部分。

第一关节部J1是以被相对于基座1的接地面垂直支撑的第一旋转轴RA1为中心的扭转关节。第二关节部J2是以被相对于第一旋转轴RA1垂直配置的第二旋转轴RA2为中心的弯曲关节。第三关节部J3是以被相对于第二旋转轴RA2垂直配置的第三轴(移动轴)RA3为中心，臂部5直线伸缩的关节。

第四关节部J4是以与第三移动轴RA3基本一致的第四旋转轴RA4为中心的扭转关节。第五关节部J5是以被相对于第四旋转轴RA4垂直配置的第五旋转轴RA5为中心的弯曲关节。第六关节部J6是以被相对于第四旋转轴RA4和第五旋转轴RA5垂直配置的第六旋转轴RA6为中心的弯曲关节。

从基座1开始依序配设第一、第二和第三关节部J1、J2和J3。基座1和第一关节部J1之间插设有作为链环的主体框2，第一关节部J1和第二关节部J2之间插设有作为链环的旋转框3，第二关节部J2和第三关节部J3之间插设有作为链环的起伏框4。

具体而言，基座1上连接主体框2的一端。主体框2的另一端连接第一关节部J1的固定部。第一关节部J1的固定部处，通过以旋转轴RA1为中心自由旋转的方式安装有第一关节部J1的可动部。第一关节部J1的可动部处连接旋转框3的一端。当第一关节部J1旋转时，第一关节部J1的可动部以旋转轴RA1为中心，相对于第一关节部J1的固定部旋转。由此连接在可动部上的旋转框3与比它更前方部分一起，以旋转轴RA1为中心旋转，即执行左右旋转动作。另外，第一关节部J1的固定部也可以被固定在基座上。在这种情况下，第一关节部J1的可动部处连接主体框2的另一端和旋转框3的一端。当第一关节部J1旋转时，连接在可动部上的主体框2以旋转轴RA1为中心旋转，旋转框3与比它更前方部分一起，以旋转轴RA1为中心旋转。

旋转框3的另一端连接第二关节部J2的固定部。第二关节部J2的可动部通过以旋转轴RA2为中心自由旋转的方式安装在第二关节部J2的固定部处。第二关节部J2的可动部处连接起伏框4的一端。当第二关节部J2旋转时，可动部以旋转轴RA2为中心，相对于第二关节部J2的固定部旋转。由此连接在可动部上的起伏框4与比它更前方部分一起，以旋转轴RA2为中心，在垂直方向上起伏。

起伏框4的另一端连接第三关节部J3的固定部(射出部58)。第三关节部J3的固定部处，以沿旋转轴RA3自由伸缩的方式安装有第三关节部J3的可动部(臂部5)。第三关节部J3的可动部处安装有手腕部。当第三关节部J3伸缩时，可动部(臂部5)相对于第三关节部J3的固定部伸缩。由此，连接在可动部的手腕部沿移动轴RA3直线移动。

在手腕部处，从第三关节部J3的可动部开始依序配设第四、第五和第六关节部J4、J5和J6。第三关节部J3和第四关节部J4之间插设有作为链环的框6，第四关节部J4和第五关节部J5之间插设有作为链环的框7，第五关节部J5和第六关节部J6之间插设有作为链环的框8。

具体而言，框6的一端连接第三关节部J3的可动部(臂部5)。框6的另一端连接第四关节部J4的固定部。第四关节部J4的可动部通过以旋转轴RA4为中心自由旋转的方式安装在第四关节部J4的固定部处。第四关节部J4的可动部处连接框7的一端。当第四关节部J4旋转时，可动部以旋转轴RA4为中心，相对于第四关节部J4的固定部旋转。由此，连接在可动部上的框7与比它更前方部分一起，以旋转轴RA4为中心旋转。

框7的另一端连接第五关节部J5的固定部。第五关节部J5的可动部通过以旋转轴RA1为中心自由旋转的方式安装在第五关节部J5的固定部处。第五关节部J5的可动部处连接有框8的一端。当第五关节部J5旋转时，可动部以旋转轴RA5为中心，相对于第五关节部J5的固定部旋转。由此，连接在可动部上的框8与比它更前方部分一起，以旋转轴RA5为中心，在垂直方向上起伏。

框8的另一端连接第六关节部J6的固定部。第六关节部J6的可动部通过以旋转轴RA6为中心自由旋转的方式安装在第六关节部J6的固定部处。第六关节部J6的可动部处设有用于安装手装置的适配器。当第六关节部J6旋转时，可动部以旋转轴RA6为中心，相对于第六关节部J6的固定部旋转。由此，安装在可动部的适配器处的手装置以旋转轴RA6为中心旋转。

如上所述，安装在设置于手腕部的第六关节部J6的可动部处的适配器上的手装置，通过第一、第二和第三关节部J1、J2和J3而移动到任意位置，并且通过第四、第五和第六关节部J4、J5和J6而配置成任意姿态。特别是第三关节部J3的臂部5的伸缩距离的长度，可以使得手装置到达从基座1的邻近位置到远隔位置之间的广域范围内的对象。第三关节部J3的特征在于通过构成它的直动伸缩机构来实现直线伸缩动作和其伸缩距离的长度。

构成根部三轴的第一、第二和第三关节部J1、J2和J3被多个罩12、13和14所覆盖。主体罩12成形为圆筒形。主体罩12的一端固定在基座1处，另一端固定在第一关节部J1的固定部，以使得与该圆筒的中心轴与旋转轴RA1一致。由此，主体罩12覆盖了从基座1配设至第一关节部J1的固定部的机构(主体框2)。

旋转罩13成形为椭圆形的盖状。旋转罩13的一端固定在第一关节部J1的可动部，和固定在第二关节部J2的固定部。由此，旋转罩13覆盖了从第一关节部J1的可动部配设至第二关节部J2的固定部的机构。

起伏罩14由构成嵌套结构的4个罩21、22、23和24组成。4个罩21、22、23和24之中的后方的罩24的后方部分成形为与主体罩12连续的圆筒形，前方部分成形为鞍形。前方的罩21的前方部分成形为圆筒形，后方部分成形为鞍形。罩22和23分别成形为鞍形。后方的罩24的后端固定在第一关节部J1的可动部。罩21、22和23以将第二关节部J2从与旋转轴RA2垂直的一侧横跨的状态下被安装在第二关节部J2的可动部上。当第二关节部J2旋转以使得臂部5朝下时，受第二关节部J2的可动部的驱动，罩21、22和23依序从起伏罩14的罩24中被拉出。当第二关节部J2旋转以使得臂部5朝上时，受第二关节部J2的可动部的驱动，罩23、22和21依序被收纳入起伏罩14的罩24。由此，与被配设至从第二关节部J2的可动部到第三关节部J3的固定部的机构(起伏框4)一起，起伏罩14覆盖了从第一关节部J1的可动部到第三关节部J3的固定部的臂部5的搬运路径。

起伏罩14与主体罩12一起形成了连续的中空结构。该中空结构内收纳臂部5的后方部分。当臂部5伸长时，臂部5被从起伏罩14的前端开口处向外送出。当臂部5缩短时，臂部5被从起伏罩14的前端开口处向内收回，并被收纳到中空部分。

构成腕部三轴的第四、第五和第六关节部J4、J5和J6分别被罩16、17和18所覆盖。罩16成形为其一端具有开口的箱形。罩16被固定在第四关节部J4的可动部或者框7处，以使得开口朝向后方。由此，罩16覆盖第四关节部J4及其前后的链环(框6、7)，以及第五关节部J5的固定部。覆盖第五关节部J5的罩17与覆盖第六关节部J6的罩18结合。罩17成形为圆形的盖状。罩18成形为圆筒形。从罩17到罩18，配合框8的形状的罩是连续的。这些罩17和18固定在第五关节J5的可动部。由此，罩17和18覆盖第五关节部J5、框8以及第六关节部J6的固定部。

图2是表示图1的机械臂机构的内部构造的立体图。直动伸缩机构具有臂部5和射出部58。臂部5具有第一连结链节列51和第二连结链节列52。第一连结链节列51由连结成列状的多个第一连结链节53构成。第一连结链节53大致形成平板形。前后的第一连结链节53在各自的端部部分，通过轴(シャフト)连结成列状。第一连结链节列51形成为可以自由地向内侧弯曲，不可向外侧弯曲。第二连结链节列52由连结成列状的多个第二连结链节54构成。例如，第二连结链节54形成横截面为U字形的沟状体。前后的第二连结链节54在各自的底面端部位置，通过轴连结成列状。第二连结链节列52形成为可以自由地向内侧弯曲，不可向外侧弯曲。第一、第二连结链节53、54的结构将在下文中描述。第一连结链节列51中的最前列的第一连结链节53和第二连结链节列52中的最前列的第二连结链节54通过结合链节55而连接。例如，结合链节55具有将第二连结链节54和第一连结链节53合成后的形状。

射出部58将第一、第二连结链节列51、52接合以形成柱状体，并在上下左右支撑该柱状体。射出部58通过将多个辊59支撑在矩形柱状的框60上而形成。多个辊59通过框60隔着臂部5被分散到上下左右。例如，从上方支撑臂部5的多个辊59与从下方支撑臂部5的多个辊59间隔大致等于臂部5的厚度或者比臂部5的厚度略短的距离。从上方支撑臂部5的多个辊59以大致等于第一连结链节53的长度的间隔沿臂中心轴排列。同样地，从下方支撑臂部5的多个辊59以大致等于第二连结链节54的长度的间隔沿臂中心轴排列。射出部58的后方隔着第一连结链节列51对向地设有导向辊57和传动齿轮56。传动齿轮56经由减速器连接步进电机(图未示)。第一连结链节53的背面处沿连结方向形成齿条(linear gear)500。当多个第一连结链节53直线排列时，相邻的齿条500被连接成直线状，形成长齿条。传动齿轮56啮合直线状的齿条。连接成直线状的齿条与传动齿轮56一起形成齿轮齿条副(ラックアンドピニオン)机构。

当臂部5伸长时，传动齿轮56正转，第一连结链节列51通过导向辊57，以与臂中心轴平行的姿态被引导到射出部58的内部。伴随第一连结链节列51的移动，第二连结链节列52通过配置在射出部58后方的导轨(图未示)被引导到射出部58。被引导到射出部58的第一、第二连结链节列51、52通过配设在上下的多个辊59而相互挤压(压紧)。由此，第一连结链节列51接合第二连结链节列52，第一、第二连结链节列51、52形成柱状的棒体(以下称为柱状体或者臂部5)。由第一、第二连结链节列51、52接合的柱状体被射出部58保持，以此维持一、第二连结链节列51、52的接合状态。当第一、第二连结链节列51、52维持接合状态时，第一、第二连结链节列51、52的弯曲彼此受到限制。由此，由第一、第二连结链节列51、52接合的柱状体具备一定的刚性。在该柱状体中，第二连结链节54和第一连结链节53一起作为一个整体，构成具有各种截面形状的筒状体。筒状体被定义为上下左右被顶板、底板和两侧板包围，而前端部和后端部为开放的形状。由第一、第二连结链节列51、52接合的柱状体以结合链节55作为始端，沿第三移动轴RA3从起伏罩14的开口处被直线地向外送出。

当臂部5收缩时，传动齿轮56反转，与传动齿轮56配合的第一连结链节列51被收回由主体罩12和起伏罩14形成的中空部分。随着第一连结链节列51的移动，柱状体从起伏罩14的开口处被向内拉回。拉回的柱状体在射出部58的后方分离。例如，构成柱状体的第一连结链节列51通过导向辊57和传动齿轮56维持水平姿态，构成柱状体的第二连结链节列52被重力向下牵引，由此，第二连结链节列52和第一连结链节列51相互分离。分离的第一、第二连结链节列51、52恢复成可以分别弯曲的状态。恢复成可以弯曲的状态的第一、第二连结链节列51、52一起向相同的方向(内侧)弯曲，并被收纳入主体罩12内部的收纳部。此时，第一连结链节列51以与第二连结链节列52大致平行的状态被收纳。

图3是通过图形符号表示图1的机械臂机构的图。在机械臂机构中，通过构成根部三轴的第一关节部J1、第二关节部J2和第三关节部J3来实现三个位置自由度。另外，通过构成腕部三轴的第四关节部J4、第五关节部J5和第六关节部J6来实现三个姿态自由度。

机器人坐标系Σb是以第一关节部J1的第一旋转轴RA1上的任意位置为原点的坐标系。在机器人坐标系Σb中规定了正交3轴(Xb、Yb、Zb)。Zb轴是与第一旋转轴RA1平行的轴。Xb轴与Yb轴彼此正交，且与Zb轴正交。末端坐标系Σh是以安装在手腕部的手装置的任意位置(末端基准点)为原点的坐标系。例如，当手装置为两指手时，末端基准点(以下简称为末端)的位置规定为两指尖之间的中间位置。在末端坐标系Σh中规定了正交3轴(Xh、Yh、Zh)。Xh轴是与第六旋转轴RA6平行的轴。Xh作为末端的前后轴。Yh轴与Zh轴彼此正交，且与Xh轴正交。Yh作为末端的左右轴。所谓末端姿态是指与正交三轴Σh的机器人坐标系正交的绕三轴各自旋转的旋转角，即绕Xh轴旋转的旋转角(滚动角)αh，绕Yh轴旋转的旋转角(俯仰角)βh，绕Zh轴旋转的旋转角(偏航角)γh。

接地面BP上设置有基座1。主体框2的后端部分垂直于基座1而设置。主体框2的前端部分安装有第一关节部J1的固定部。第一关节部J1形成为以第一旋转轴RA1为中心的扭转关节。旋转轴RA1被配置为垂直于设置了基座1的接地面BP。

第一关节部J1的可动部处安装有旋转框3的后端部分，旋转框3作为连接第一关节部J1和第二关节部J2之间的链环。旋转框3的前端部分处安装有第二关节部J2的固定部。第二关节部J2形成为以第二旋转轴RA2为中心的弯曲关节。旋转轴RA2被设置为垂直于第一关节部J1的旋转轴RA1的朝向。并且，第二关节部J2相对于第一关节部，在旋转轴RA1的方向(Zb轴方向)和与旋转轴RA1垂直的方向的两个方向上被偏置。形成旋转框3，以使得第二关节部J2相对于第一关节部J1，在上述两个方向上被偏置。

第二关节部J2的可动部处安装有起伏框4的后端部分，起伏框4作为连接第二关节部J2和第三关节部J3之间的链环。起伏框4的前端部分处安装有第三关节部J3的固定部。该第三关节部J3的固定部构成后述射出部58。作为第三关节部J3的可动部的臂部5被设置为相对于该射出部58自由伸缩。第三关节部J3形成为以移动轴RA3为中心的直动伸缩关节。移动轴RA3被设置为垂直于旋转轴RA2的朝向。第二关节部J2的旋转角是0度，也就是说在臂部5的起伏角为0度，即臂部5为水平的基准姿态下，第三关节部J3的移动轴RA3被设置在垂直于第二关节部J2的旋转轴RA2和第一关节部J1的旋转轴RA1的方向上。在机器人坐标系Σb上，移动轴RA3被设置为平行于Xb轴，Xb轴垂直于Yb轴和Zb轴。并且，第三关节部J3相对于第二关节部J2，在移动轴RA3的方向(Xb轴方向)和与移动轴RA3和第二关节部J2的旋转轴RA2正交的Zb轴方向的两个方向上偏置。形成起伏框4，以使得第三关节部J3相对于第二关节部J2，在上述两个方向上被偏置。

第三关节部J3的可动部(臂部5)处安装有框6的后端部分，框6作为连接第二关节部J2和第三关节部J3之间的链环。框6的前端部分处安装有第四关节部J4的固定部。第四关节部J4形成为以旋转轴RA4为中心的扭转关节。旋转轴RA4被配置为大致与第三关节部J3的移动轴RA3一致。

第四关节部J4的可动部处安装有框7的后端部分，框7作为连接第四关节部J4和第五关节部J5之间的链环。框7的前端部分处安装有第五关节部J5的固定部。第五关节部J5形成为以旋转轴RA5为中心的弯曲关节。旋转轴RA5被配置为大致与第三关节部J3的移动轴RA3和第四关节部J4的旋转轴RA4正交。

第五关节部J5的可动部处安装有框8的后端部分，框8作为连接第五关节部J5和第六关节部J6之间的链环。框8的前端部分处安装有第六关节部J6的固定部。第六关节部J6形成为以旋转轴RA6为中心的扭转关节。旋转轴RA6被配置为大致与第四关节部J4的旋转轴RA4和第五关节部J5的旋转轴RA5正交。第六关节部J6的可动部具有适配器，该适配器上安装有作为末端执行器的手装置。第六关节部J6设置为用于左右旋转作为末端执行器的手装置。另外，第六关节部J6也可以形成为弯曲关节，该弯曲关节的旋转轴RA6大致与第四关节部J4的旋转轴RA4和第五关节部J5的旋转轴RA5正交。

以这种方式，通过将多个关节部J1-J6的根部三线中的一个弯曲关节部替换成直动伸缩关节部，并且将第二关节部J2相对于第一关节部J1在两个方向上偏置，并且将第三关节部J3相对于第二关节部J2向两个方向上偏置，从构造上消除了本实施方式的机器人装置的机械臂机构的奇异点姿态。

图4是图1的臂部的侧视图、俯视图和仰视图。图4(a)是表示图1的臂部5的侧视图。图4(b)是图4(a)的A箭头视图(上方平面图)。图4(c)是图4(a)的B箭头视图(下方平面图)。如图4(b)所示，第一连结链节列51由多个第一连结链节53连结成列状而成。第一连结链节53成形为其前方部分为凹形，后方部分为凸形的大致平板状。在前后的第一连结链节53中，前方的第一连结链节53后方的凸部嵌入到后方的第一连结链节53的前端的凹部，并通过轴连结。同样地，第二连结链节列52由多个第二连结链节54连结成列状而成。第二连结链节54形成横截面大致为U字形的沟状体。第二连结链节54成形为其前方部分为凹形，后方部分为凸形。在前后的第二连结链节54中，前方的第二连结链节54后方的凸部嵌入到后方的第二连结链节54的前端的凹部，并通过轴连结。以下说明第一、第二连结链节53、54的结构。

图5是图1的第一连结链节53的侧视图。图6是从后方下侧观察图1的第一连结链节53的立体图。图7是从前方下侧观察图1的第一连结链节53的立体图。图8是从前方上侧观察图1的第一连结链节53的立体图。图9是从后方上侧观察图1的第一连结链节53的立体图。图10是图1的第一连结链节列51的侧视图。图11是图10的A-A线剖面图。

第一连结链节53成形为其前方部分为凹形，后方部分为凸形的大致平板状。具体而言，第一连结链节53具有成形为平面矩形的主体部530。主体部530的前方两侧处设有一对轴承座(以下称为前方的轴承座)531。主体部530的后方中央处设有单一的轴承座(以下称为后方的轴承座)532。这些轴承座531、532的表面上与主体部530的表面一起形成单一的平坦面。

主体部530的前方两侧的一对轴承座531相互间隔的距离与后方的轴承座532的宽度大致相同。前方的轴承座531的宽度与从后方的轴承座532的宽度方向的一端到第一连结链节53宽度方向的一端的距离大致相同。例如，后方的轴承座532具有第一连结链节53的宽度的1/2的宽度，前方的轴承座531具有第一连结链节53的宽度的1/4的宽度。由此，在前后的第一连结链节53中，在后方的第一连结链节53的前方两侧的一对轴承座531之间能够插入前方的第一连结链节53的后方中央的单一的轴承座532。在后方的第一连结链节53的前方两侧的一对轴承座531之间插入前方的第一连结链节53的后方中央的轴承座532的状态下，前后第一连结链节53各自的侧面形成单一的平坦面。

第一连结链节53具有用于连接前后的第一连结链节53，以使它们能够相互旋转的结构。具体而言，在前方的一对轴承座531分别穿开一对轴孔533，一对轴孔533与第一连结链节53的宽度方向平行地贯穿。在后方的一对轴承座532处，分别与第一连结链节53的宽度方向平行地穿开一对轴孔534。一对轴孔534中的一个从轴承座532宽度方向的一端朝向另一端被穿开，另一个从轴承座532宽度方向的另一端朝向一端被穿开。一对轴孔534的每一个的深度不满轴承座532的宽度的1/2。由此，在将前方的第一连结链节53的后方中央的轴承座532插入到后方的第一连结链节53的前方两侧的一对轴承座531之间的状态下，分别连续地连接后方的第一连结链节53的前方的一对轴孔533和前方的第一连结链节53的后方的一对轴孔534，构成一对插入孔。在每一个一对插入孔中插入轴，连接前后的第一连结链节53。像这样，多个第一连结链节53被连结成列状，构成第一连结链节列51。前后的第一连结链节53能够以轴为中心相互旋转，由此第一连结链节列51列能够弯曲。

第一连结链节53具有用于从第一连结链节列51被直线状排列，不再进一步向外侧(链节表面侧)弯曲的结构。第一连结链节53的后端部分形成突出部，前端部分形成用于接收突出部的接收部。

具体而言，第一连结链节53的后方的轴承座532的后端上表面处形成朝向后方突出的突出部536。第一连结链节53的主体部530的后方两侧的上表面处形成朝向后方突出的一对突出部538。

第一连结链节53的主体部530的前端上表面处形成用于接收后方的轴承座532的后端的突出部536的接收部535。该接收部535在主体部530的表面形成凹陷的形状。该凹部在主体部530的前端中央的一对轴承座531之间的整个表面上形成与突出部536的厚度大致相同的深度。同样地，第一连结链节53的一对轴承座531的前端上表面处分别形成用于接收主体部530的后端上表面的一对突出部538的一对接收部537。该一对接收部537的每一个在轴承部531的表面形成凹陷的形状。该凹部的深度与突出部538的厚度相同。

如图10所示，当前后的第一连接链节53从向内侧弯曲的状态转变为排列成直线状时，形成于前方的第一连结链节53的后端处的突出部536、538分别嵌入到形成于后方的第一连结链节53的前端处的接收部535、537内。在前方的第一连结链节53的突出部536、538分别嵌入到后方的第一连结链节53的接收部535、537的状态下，第一连结链节53的突出部536、538的表面与其后方的第一连结链节53的接收部535、537的表面一起构成单一的平坦面。由此，排列成直线状的第一连结链节列51的表面构成平坦面。另外，当第一连结链节列51被排列成直线状时，通过第一连结链节53的突出部536、538，其后方的第一连结链节53的接收部535、537被分别从上方压紧。由此，后方的第一连结链节53相对于前方的第一连结链节53，不能够从排列成直线状的状态向外侧弯曲。

如图6和7所示，第一连结链节53的背面处形成齿条500，齿条500和传动齿轮56一起形成齿轮齿条副机构。齿条500在第一连结链节53背面的宽度中央处沿长度(连结)方向形成。另外，第一连结链节53的背面处形成有用于将第一连结链节列51接合在第二连结链节列52上的针孔座(pinhole block)539。针孔座539分别设在第一连结链节53的背面的两侧中央。针孔座539具有梯形的垂直截面，其厚度的中央处穿开有针孔，针孔与第一连结链节53的长度方向平行。

图11(a)是图10的第一连结链节列51的A-A线剖面图。图11(a)表示前后的第一连结链节53的连结结构。第一连结链节53的前方的轴承座531的轴孔533的内壁设有轴承5331。该轴承5331适用球轴承、滚子轴承等滚动轴承。另外，也可以适用需要润滑油的合金滑动轴承、以及将以二硫化钼等为主体的固体润滑剂混合到金属或树脂等中并分散，从而赋予自润滑性能的滑动轴承等。后方的轴承座532的轴孔534具有和轴承5331的直径大致相同的直径，其前端部分的内壁经螺纹加工，形成有阴螺纹5341。轴501成形为具有和轴承5331的内径大致相同直径的圆柱状体。轴501形成为其长度大致等于从第一连结链节53的一端到后方的轴承座532的轴孔534的前端之间的距离。轴501的前端部分形成阳螺纹5011。该阳螺纹5011的齿距与后方的轴承座532的轴孔534的前端部分相同，沟数由螺纹加工而成。

在以将前方的第一连结链节53的后方中央的轴承座532插入到后方的第一连结链节53的前方两侧的轴承座531之间的状态下，连续地连接后方的第一连结链节53的前方的一对轴承座531的轴孔533与前方的第一连结链节53的后方的轴承座532的一对轴孔534，构成一对插入孔。一对插入孔分别被插入轴501。插入到插入孔的轴501通过将其前端的阳螺纹5011紧固在轴孔534的阴螺纹5341处，从而固定在后方的轴承座532上。通过插入到插入孔的轴501，前方的轴承座531的轴孔533的轴承被旋转支撑。由此，能够防止轴501从插入孔脱落，连结前后的第一连结链节53，以轴501为中心相互地旋转。

图11(b)表示图11(a)的前后的第一连结链节53的连结结构的其他示例。如图11(b)所示，在第一连结链节53的后方的轴承座532上穿开的轴孔534也可以在第一连结链节53的宽度方向上贯穿。在这种情况下，后方的轴承座532的轴孔534的内壁设有与轴承5331相同的轴承5343。轴503的长度与第一连结链节53的宽度大致相同。

在以将前方的第一连结链节53的后方中央的轴承座532插入到后方的第一连结链节53的前方两侧的轴承座531之间的状态下，连续地连接后方的第一连结链节53的前方的轴承座531的轴孔533与前方的第一连结链节53的后方的轴承座532的轴孔534，构成在第一连结链节53的宽度方向上贯穿的插入孔。轴503从贯穿的插入孔的一侧插入，在插入孔的另一侧被止动环止动。由此，能够防止轴503从插入孔脱落。通过插入到插入孔的轴503，前方的轴承座531的轴孔533的轴承5331和后方的轴承座532的轴孔534的轴承5343被旋转支撑。由此，能够连结前后的第一连结链节53，以轴503为中心相互地旋转。

以下参照图12-14，说明构成第二连结链节列52的第二连结链节54的结构。图12是图1的第二连结链节54的侧视图。图13是从后方上侧观察图1的第二连结链节54的立体图。图14是从前方上侧观察图1的第二连结链节54的立体图。

第二连结链节54成形为其前方部分为凹形，后方部分为凸形的沟状体。具体而言，第二连结链节54具有成形为具有U字形截面的沟状体的主体部。主体部由大小和形状相同的一对侧板540通过底板541平行连接而成。底板541的后方中央处设有轴承座(以下称为后方的轴承座)543。底板541的前方两侧处设有轴承座(以下称为前方的轴承座)542。这些前方的轴承座542间隔的距离与后方的轴承座543的宽度大致相同。前方的轴承座542的宽度与从后方的轴承座543的宽度方向的一端到第二连结链节54宽度方向的一端的距离大致相同。例如，后方的轴承座543具有第二连结链节54的宽度的1/2的宽度，前方的轴承座542具有第二连结链节54的宽度的1/4的宽度。由此，在前后的第二连结链节54中，后方的第二连结链节54的前方两侧的轴承座542之间能够插入前方的第二连结链节54的后方中央的轴承座543。

第二连结链节54具有用于连接前后的第二连结链节54，以使它们能够相互旋转的结构。该构造与上述第一连结链节53的结构相同。即，在前方的轴承座542处，从其宽度方向的一端向另一端穿开有轴孔544，轴孔544与第二连结链节54的宽度方向平行地贯穿。在后方的轴承座543处，从另一端向一端穿开有轴孔545，轴孔545与第二连结链节54的宽度方向平行。这些后方的轴承座543的轴孔545的深度不到轴承座543的宽度的1/2。由此，以将前方的第二连结链节54的后方中央的轴承座543插入到后方的第二连结链节54的前方两侧的一对轴承座542之间的状态，分别连续地连接后方的第二连结链节54的前方的一对轴孔544和前方的第二连结链节54的后方的一对轴孔545，构成一对插入孔。在每一对插入孔中插入轴，连接前后的第二连结链节54。像这样，多个第二连结链节54被连结成列状，构成第二连结链节列52。前后的第二连结链节54以能够以轴为中心相互旋转的方式连结。第二连结链节54的主体部的截面为U字形，前后的第二连结链节54的侧板540相互接触，因此第二连结链节列52能够从被排列成直线状的状态下向内侧弯曲，但不能向外侧弯曲。

第二连结链节54具有用于将第一连结链节列51固定到第二连结链节列52的锁定机构。该锁定机构通过夹块548和锁销座546构成。

在第二连结链节54的侧板540的前端上方的内面处形成锁销座546。锁销座546具有长方体形状，其前方的面形成有向前方突出的锁销547。该锁销547具有和第一连结链节53的针孔座539配合的形状。在第二连结链节54的侧板540的后端上方的内面处形成夹块548。夹块548具有长方体形状，其后方部分被从前方向后方倾斜地切割。当前后的第二连结链节54被排列成直线状时，前方的第二连结链节54的夹块548的后方部分和后方的第二连结链节54的锁销座546的前方部分形成指定形状的嵌合接收部。

当第一、第二连结链节列51、52排列成直线状，第一链节列51压靠在第二连结链节列52上时，第一连结链节53的针孔座539在其针孔插入第二连结链节54的锁销座546的锁销547，并且嵌合在由前后的第二连结链节54形成的嵌合接收部。由此，第一连结链节列51锁定在第二连结链节52处。通过将第一连结链节53的针孔座539嵌入到由前后的第二连结链节54所形成的嵌合接收部来维持该锁定状态。通过上述方法接合的第一、第二连结链节列51、52构成具有一定刚性的柱状体。该柱状体为截面大致呈口字型的筒状。

图15(a)、图15(b)是表示图1的第一连结链节列51和射出部58的辊59的位置关系的侧视图。在图15(a)中，第一连结链节列51由多个第一连结链节53构成，第一连结链节53的前方部分成形为凹形，后方部分成形为凸形。在图15(b)中，第一连结链节列51由多个第一连结链节53构成，第一连结链节53的前方部分成形为凸形，后方部分成形为凹形。

如上所述，第一连结链节53的前方部分成形为凹形，后方部分成形为凸形。第一连结链节53的前端处形成有接收部535、537，后端处形成有突出部536、538。当第一连结链节53被排列成直线状时，前方的第一连结链节53后端的突出部536、538嵌入到后方的第一连结链节53前端的接收部535、537。由此，前后的第一连结链节53从排列成直线状的状态进一步向外侧弯曲会受到限制。第一连结链节列51向内侧弯曲地被收纳，并且向内侧弯曲地被引导到射出部58。即，第一连结链节列51没有必要能够向外侧弯曲，通过限制第一连结链节列51向外侧的弯曲，能够提高由第一、第二连结链节列51、52接合的柱状体的刚性。另外，在第一连结链节53的前方部分成形为凸形、后方部分成形为凹形，即第一连结链节53的前端处形成突出部536、538，后端处形成接收部535、537的情况下，也同样能够得到上述效果。

在第一连结链节53的前方部分成形为凹形、后方部分成形为凸形的情况下，即，第一连结链节53的后端处形成突出部536、538，前端处形成接收部535、537的情况下，与第一连结链节53的前方部分成形为凸形、后方部分成形为凹形的情况相比，能够提高第一连结链节列51移动的平滑性。

由于第一连结链节列51被夹在传动齿轮56和导向辊57之间，第一连结链节53背面的齿条500与传动齿轮56配合，由于传动齿轮56的旋转，第一连结链节列51被从主体罩12内部的收纳部送出。当通过传动齿轮56和导向辊57之间时，第一连结链节列51向内侧弯曲，将其姿态从垂直姿态变化为水平姿态。如图15(b)所示，在第一连结链节53的后端处形成接收部535、537，前端处形成突出部536、538的情况下，当后方的第一连结链节53相对于前方的第一连结链节53向内侧弯曲时，第一连结链节53前端的突出部536、538有时会从其前方的第一连结链节53的链节表面突出。在第一连结链节53前端的突出部536、538从其前方的第一连结链节53的链节表面突出的情况下，当通过传动齿轮56和导向辊57之间时，该突出部分有可能与导向辊57发生冲突。为了回避该冲突，切掉导向辊57的一部分，在第一连结链节53被夹在传动齿轮56和导向辊57之间前，使第一连结链节53的姿态从垂直姿态变化为水平姿态，并且为了在维持该姿态的状态下引导到传动齿轮56和导向辊57之间，有必要采取在导向辊57的后方配置其他导向辊等对策。

另外，第一连结链节列51在排列成直线状的状态下被引导到射出部58。但是，出于某些理由，在第一连结链节列51在向内侧弯曲的状态下被引导到射出部58的情况下，与上述相同，第一连结链节53前端的突出部536、538从其前方的第一连结链节53的链节表面突出，该突出部分有可能与配置在射出部58的上部的多个辊59冲突。为了避免该冲突，有必要采取切除射出部58的上部辊59的一部分等对策。

另一方面，如图15(b)所示，在第一连结链节53的前端处形成接收部535、537，后端处形成突出部536、538的情况下，即使第一连接链节53后端的突出部536、538从其后方的第一连结链节53的链节表面突出，也不会从其前方的第一连结链节53的链节表面突出。因此，在第一连结链节列51被送出时，如上所述，第一连结链节53的突出部536、538能够避免与导向辊57或射出部58的上部辊59的冲突。另一方面，当第一连结链节列51被收回时，第一连结链节列51在与第二连结链节列52一起构成柱状体的状态下被回收到射出部58，因此第一连结链节53后方的突出部536、538与射出部58的上部辊59冲突的可能性很低。同样地，当第一连结链节列51被收回时，第一连结链节列51以维持水平姿态的状态下通过传动齿轮56和导向辊57之间，因此第一连结链节53后方的突出部536、538与导向辊57冲突的可能性很低。

像这样，因为第一连结链节53的前端处形成接收部535、537，后端处形成突出部536、538，能够避免第一连结链节53的突出部536、538与导向辊57等冲突，由此，能够平滑地移动第一连结链节列51。

图16(a)是表示图1的臂部5的侧视图。图16(b)是表示图16(a)的臂部5的其他规格示例的侧视图。在此，第一连结链节53的长度被定义为前方的轴承座531的轴孔533的中心与后方轴承座532的轴孔534的中心之间的距离。同样地，第二连结链节54的长度被定义为前方的轴承座542的插入孔544的中心与后方轴承座543的插入孔545的中心之间的距离。

如图16(a)所示，典型地，第一连结链节53的长度L11形成为与第二连结链节54的长度L21等长。通过结合链节55，第一连结链节列51从第二连结链节列52向前方或者后方偏置长度Lu1。偏置长度Lu1大致等于第一连结链节53长度L21的1/2。由此，能够避免将第一、第二连结链节列51、52各自的连接部分配置在与臂部5的厚度方向平行的直线上，确保作为柱状体的臂部5的刚性。

另外，第一连结链节53的长度L11也可以构成为与第二连结链节54的长度L21不同，典型的是比第二连结链节54的长度L21更短。例如，如图16(b)所示，第一连结链节53的长度L12也可以形成为第二连结链节54的长度L22的1/3。在这种情况下，通过结合链节55，第一连结链节列51从第二连结链节列52向后方偏置长度Lu2。偏置长度Lu2大致等于第一连结链节53长度L12的1/2。由此，能够避免将第一、第二连结链节列51、52各自的连接部分配置在与臂部5的厚度方向平行的直线上，确保作为柱状体的臂部5的刚性。

本发明说明了多个实施方式，但是这些实施方式仅作为示例，并不旨在限定发明的范围。这些实施方式可以以其他形态来实施，在不脱离发明的要旨的范围内，可以实行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变体不仅包含在发明的范围或要旨内，也同样包含在记载于权利要求的发明和其等同的范围内。

附图标记说明：

53……第一连结链节，530……主体部，531、532……轴承座，533、534……轴孔，535、537……接收部，536、538……突出部。

Claims (9)

1.直动伸缩机构，其特征在于包括：

能够弯曲地连结的平板形的多个第一连结链节；和

在底面侧能够弯曲地连结的沟形的多个第二连结链节，

其中，最前列的所述第二连结链节与最前列的第一连结链节接合，

所述第一、第二连结链节在相互接合时直线硬直，在分离时恢复弯曲状态，

所述第一连结链节具有平板形的主体部，所述主体部的前方两侧处设有一对轴承部，所述主体部的后方中央处设有单一的轴承部，所述前方的一对轴承部和所述后方的轴承部被旋转支撑，

为了限制所述连结的第一连结链节从直线排列的姿态转化为向表面侧弯曲，所述后方的轴承部上设有向后方突出的突起部，所述前方的一对轴承部之间设有接收所述突起部的接收部。

2.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于还包括：

射出部，其包括多个辊，所述多个辊挟压所述接合的第一、第二连结链节，以能够前后自由移动的方式支撑所述接合的第一、第二连结链节；

传动齿轮，其配设在所述射出部的后方，用于与所述第一连结链节配合，以前后地移动所述第一连结链节；以及

导向辊，其用于将所述第一连结链节按压到所述传动齿轮上。

3.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

所述第一连结链节的所述前后的轴承部和所述突起部形成为使得它们的表面与所述主体部的表面成为单一的平坦表面。

4.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

所述第一连结链节的前方的轴承部的轴孔内插入有轴，所述轴的前端被紧固在所述后方的轴承部内。

5.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

通孔沿所述第一连结链节前方的轴承部的轴孔和所述后方的轴承部的轴孔连通的宽度方向贯穿，所述通孔内插入有轴。

6.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

所述第二连结链节的底板的前方两侧处设有一对轴承部，所述第二连结链节的底板的后方中央处设有单一的轴承部，所述前方的一对轴承部和所述后方的轴承部被旋转支撑。

7.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

所述第一连结链节形成为与所述第二连结链节的长度相同；所述最前列的第一连结链节接合所述最前列的第二连结链节，以使得所述第一连结链节的前端相对于所述第二连结链节的前端移位长度的1/2。

8.根据权利要求1所述的直动伸缩机构，其特征在于：

所述第一连结链节的长度短于与所述第二连结链节的长度；所述最前列的第一连结链节接合所述最前列的第二连结链节，以使得所述第一连结链节的前端相对于所述第二连结链节的前端移位所述第一连结链节的长度的1/2。

9.直动伸缩机构，其特征在于包括：

多个第一连结链节，其能够弯曲地连结；

多个第二连结链节，其能够弯曲地连结，其中，最前列的第二连结链节连接最前列的所述第一连结链节，所述第一、第二连结链节在相互接合时直线硬直，在分离时恢复弯曲状态；以及

射出部，其以能够前后自由移动的方式支撑所述接合的第一、第二连结链节，

其中，所述第一连结链节具有主体部，所述主体部的前方设有至少一个轴承部，所述主体部的后方设有至少一个轴承部，所述前后的轴承部被旋转地支撑，

为了限制所述连结的第一连结链节从直线排列的姿态转化为向表面侧弯曲，所述后方的轴承部上设有向后方突出的突起部，所述前方的轴承部设有接收所述突起部的接收部。