JP2016125588A - 直動伸縮機構及びロボットアーム機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 用途等に応じた直動伸縮機構を提供すること。【解決手段】 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマ２３と、屈曲可能に連結された複数の第２連結コマ２２と、複数の第２連結コマ２２のうち先端の第２連結コマ２２は複数の第１連結コマ２３のうち先端の第１連結コマ２３と接続される、第１、第２連結コマ２３、２２は背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、第１、第２連結コマ２３，２２の分離により柱状体が解除される、第１連結コマ２３を第２連結コマ２２に接合し柱状体を構成するとともに柱状体を支持する射出部３０とを具備し、第１連結コマ２３は第２連結コマ２２とともに全体として断面略円形状又は断面略楕円形状の筒形状を有する。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は直動伸縮機構及びロボットアーム機構に関する。

従来より、多関節ロボットアーム機構が産業用ロボットなどさまざまな分野で用いられている。このような多関節ロボットアーム機構には、例えば、直動伸縮機構が装備されている。直動伸縮機構は、例えば、屈曲可能に列状に連結された複数の連結コマを備える。アーム伸長時、複数の連結コマは、支持体内に格納された状態からその屈曲が拘束されることにより一定の剛性を有する柱状体となって送り出される。一方、アーム収縮時、柱状体は引き戻され、支持体内でその屈曲の拘束が解除され、屈曲可能となって格納される。

直動伸縮機構を備えるロボットアーム機構は様々な場面用途で使用できる可能性がある。そこで本実施形態の目的は、用途に応じた直動伸縮アームを備えるロボットアーム機構を提供することにある。

本実施形態に係る直動伸縮機構は、屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１連結コマはその上部において前記第２連結コマに接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面略円形状又は断面略楕円形状の筒形状を有する。

図１は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観斜視図である。 図２は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。 図３は、図１のロボットアーム機構の側面図である。 図４は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第２連結コマの構造を示す図である。 図５は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマの構造を示す図である。 図６は、本実施形態に係るロボットアーム機構の柱状体の構造を示す図である。 図７は、本実施形態に係り断面略円形状を構成する第１連結コマと第２連結コマとを説明するための補足説明図である。 図８は、本実施形態の変形例に係り、断面三角形状を有する柱状体の第１構成例を説明するための補足説明図である。 図９は、本実施形態の変形例に係り、断面三角形状を有する柱状体の第２構成例を説明するための補足説明図である。 図１０は、本実施形態の変形例に係り、断面台形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。 図１１は、本実施形態の変形例に係り、断面平行四辺形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。 図１２は、本実施形態の変形例に係り、断面六角形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。 図１３は、本実施形態の変形例に係り、長方形状を変形した形状の断面を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る直動伸縮機構を説明する。なお、本実施形態に係る直動伸縮機構は、単独の機構（関節）として使用することができる。しかしながら、以下の説明では、本実施形態に係る直動伸縮機構を組み込んだ多関節ロボットアーム機構を例に本実施形態に係る直動伸縮機構を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観斜視図である。図２は図１のロボットアーム機構の内部構造を示している。ロボットアーム機構は、略円筒形状の基部１と基部１に接続するアーム部２とを有する。アーム部２の先端にはエンドエフェクタと呼ばれる手先効果器３が取り付けられる。図１では手先効果器３として対象物を把持可能なハンド部を図示している。手先効果器３としてはハンド部に限定されず、他のツール、又はカメラ、ディスプレイであってもよい。アーム部２の先端には任意の種類の手先効果器３に交換することができるアダプタが設けられていてもよい。

アーム部２は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３軸ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６軸ＲＡ４，ＲＡ５，ＲＡ６はハンド部３の姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動関節、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。

第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的に伸縮する関節である。第４関節部Ｊ４は、第３移動軸ＲＡ３に一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節であり、第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１ａはアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。

第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第２支持部１１ｂの一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１１ｂの他端は開放され、第３支持部１１ｃが第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。アーム部２の直動関節部を構成する第３関節部Ｊ３の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。

基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１ａはアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。

第３支持部１１ｃはその後端下部において第２支持部１１ｂの開放端下部に対して回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動すると、アーム部２がハンド部３とともに第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に典型的には一致する回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、第４関節部Ｊ４から先端にかけてハンド部３が回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の移動軸ＲＡ４に対して直交する回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてハンド部３とともに上下に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に垂直な回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転するとハンド部３が左右に旋回する。

上記の通り関節部としての第３関節部Ｊ３はアーム部２の主要構成物を構成する。アーム部２の先端に装備されたハンド部３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３の直動伸縮距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にハンド部３で作用することを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直動伸縮距離の長さが特徴的である。

直動伸縮機構は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とを有する。第１連結コマ列２１は、同一の断面形状を有する複数の第１連結コマ２３からなる。前後の第１連結コマ２３は互いの表面箇所においてピンにより列状に連結される。第１連結コマ列２１は、屈曲可能な性質を有する。第２連結コマ列２０は同一の断面形状を有する複数の第２連結コマ２３からなる。前後の第２連結コマ２３はピンにより列状に連結される。第２連結コマ列２０は屈曲可能な性質を有する。第２連結コマ２２は第１連結コマ２３と略等価な幅を有する。なお、第１連結コマ２３の背面は第２連結コマ２２の背面と対向する。したがって、後述する第１連結コマ２３の背面方向は、第２連結コマ２２の表面方向と同方向である。同様に、第１連結コマ２３の表面方向は、第２連結コマ２２の背面方向と同方向である。

第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２０のうち先頭の第２連結コマ２２とは結合コマ２６により接続される。結合コマ２６は第１連結コマ２３と第２連結コマ２２とを合成した形状を有している。結合コマ２６が始端となって、第３支持部１１ｃの開口から第１、第２連結コマ列２０，２１が送り出されるときには、第１、第２連結コマ列２１、２０は互いに背面同士で接合される。第１、第２連結コマ２１、２０の接合状態が維持されているとき、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０との屈曲は互いに拘束される。それにより第１、第２連結コマ２１、２０は、一定の剛性を備えた柱状体を構成する。第１、第２連結コマ列２１、２０が互いに離反されるとき、屈曲の拘束が解除され柱状体は分離される。分離された第１、第２連結コマ列２１，２０はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰し、個々に屈曲され、第１支持体１１ａの内部に格納される。

アーム伸長時、モータＭ１が駆動し、ドライブギア２４ａが順回転することにより第２連結コマ列２０はガイドローラ４０によりアーム中心軸と平行な姿勢で射出部３０に誘導される。なお、第２連結コマ２２の背面にはドライブギア２４ａとかみ合わされるための個々にリニアギア２３ａが形成されている。前後の第２連結コマ２２が直線状になったときに互いのリニアギアが連結され、連続的なリニアギア（ラック）を構成する。ドライブギア２４ａが回転することにより、第２連結コマ列２０は直線的に移動する。第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２０の移動に伴って、射出部３０の後方の図示しないガイドレールに沿って射出部３０に誘導される。射出部３０は、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とを接合して柱状体を構成するとともにその柱状体を支持する。したがって、射出部３０に誘導されてきた第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは接合され、柱状体となって第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に送り出される。

アーム収縮時、モータＭ１が駆動し、ドライブギア２４ａが逆回転されると、ドライブギア２４ａと係合している第２連結コマ列２０とともに柱状体が第３支持体１１ｃに向かって引き戻される。引き戻された柱状体は射出部３０よりも後方で分離される。例えば、柱状体を構成する第２連結コマ列２０はガイドローラ４０とドライブギア２４ａとに挟まれ、柱状体を構成する第１連結コマ列２１は例えば重力により下方に引かれ、それにより第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２０と分離される。分離された第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは、第１支持体１１ａに格納される。

以下、本実施形態に係るロボットアーム機構のアーム部２の構造について図４−６を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第２連結コマ２２の構造を示す図である。図４（ａ）は第２連結コマ２２の後端を示す斜視図、図４（ｂ）は第２連結コマ２２の先端を示す斜視図、図４（ｃ）は第２連結コマ２２の後方図、図４（ｄ）は第２連結コマ２２前方図、図４（ｅ）は第２連結コマ２２の側面図、図４（ｆ）は第２連結コマ列２０を示す図である。図５は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマ２３の構造を示す図である。図５（ａ）は第１連結コマ２３の後端を示す斜視図、図５（ｂ）は第１連結コマ２３の先端を示す斜視図、図５（ｃ）は第１連結コマ２３の後方図、図５（ｄ）は第１連結コマ２３前方図、図５（ｅ）は第１連結コマ２３の側面図、図５（ｆ）は第１連結コマ列２１を示す図である。図６は、本実施形態に係るロボットアーム機構の柱状体の構造を示す図である。図６（ａ）は柱状体の斜視図、図６（ｂ）は柱状体の断面図を示している。

第１連結コマ２３と第２連結コマ２２との接合により柱状体が構成される。柱状体とは、第１連結コマ列２１に第２連結コマ列２０が接合されてなる一定の剛性を有する柱状の棒体を言う。この柱状体は第１連結コマ２３が第２連結コマ２２とともに全体として様々な断面形状の筒状体に構成される。筒状体とは上下左右が天板、底板及び両側板で囲まれ、前後が開放された形状として定義される。

第１連結コマ２３は、柱状体の断面形状を２つに分割した一方の断面形状となるように構成され、第２連結コマ２２は、他方の断面形状となるように構成される。柱状体の断面形状は、円形状、楕円形状、多角形状等の種々の形状を採用することができる。典型的な一例として、図６に示すように、略円形状の断面を有する柱状体の構成について説明する。略円形状の断面を直線で２つに分割することで、略円形状の断面は２つに分割される。第１連結コマ２３は、その一方の断面形状となるように構成され、第２連結コマ２２は他方の断面形状となるように構成される。例えば、図６に示すように、略円形状の断面は、その直径を１：２に分割する垂線により、２つに分割される。第１連結コマ２３はその１／３部分に対応する断面形状となるように構成され、第２連結コマ２２は残りの２／３部分の断面形状となるように構成される。

図４に示すように、第２連結コマ２２はその表面が円弧上に突出した平板である。この形状は蒲鉾形状とも三日月形状とも言うことができる。第２連結コマ２２には、ピンホールケース２２１，２２２，２２３が一体成型されている。ピンホールケース２２１，２２２，２２３は、前後の第２連結コマ２２を連結するためのピンが挿入されるピンホールを有する。具体的には、第２連結コマ２２の後端面の中央背面側にはピンホールケース２２１が一体成型されている。また、第２連結コマ２２の先端両側にはピンホールケース２２２，２２３が一体成型されている。ピンホールケース２２１，２２２，２２３のピンホールは第２連結コマ２２の幅方向に平行な中心軸を有する。前の第２連結コマ２２のピンホールケース２２１のピンホールには、後ろの第２連結コマ２２のピンホールケース２２２，２２３とともに単一ピンが挿入される。それにより前後の第２連結コマ２２は連結される。連結後の前後の第２連結コマ２２の表面同士及び背面同士は連続する。前後の第２連結コマ２２の連結される位置及び第２連結コマ２２の断面形状により、第２連結コマ列２０は背面方向に屈曲可能であるが、表面方向に屈曲不可な性質を有する。

図５に示すように、第１連結コマ２３は短溝状体に構成される。第１連結コマ２３は略円弧形状の断面を有する。第１連結コマ２３には、ピンホールケース２３１，２３２，２３３が一体成型されている。ピンホールケース２３１，２３２，２３３は、前後の第１連結コマ２３を連結するためのピンが挿入されるピンホールを有する。具体的には、第１連結コマ２３の後端面の中央背面側にはピンホールケース２３１が一体成型されている。また、第１連結コマ２３の先端両側にはピンホールケース２３２，２３３が一体成型されている。ピンホールケース２３１，２３２，２３３のピンホールは第１連結コマ２３の幅方向に平行な中心軸を有する。前の第１連結コマ２３のピンホールケース２３１のピンホールには、後ろの第１連結コマ２３のピンホールケース２３２，２３３とともに単一ピンが挿入される。それにより前後の第１連結コマ２３は連結される。それにより、第１連結コマ列２１の背面２３５，２３６は連続する。また、第１連結コマ列２１の表面同士は連続する。前後の第１連結コマ２３の連結される位置及び第１連結コマ２３の断面形状により、第１連結コマ列２１は表面方向に屈曲可能であるが、背面方向に屈曲不可な性質を有する。

図６に示すように、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とは、第１連結コマ列の連続した背面２３５，２３６と第２連結コマ２２の背面とが接触された状態で接合される。図６に示すように、略円弧形状の断面を有する第１連結コマ列２１と表面が円弧状に突出した蒲鉾型の第２連結コマ列２０との接合により、略円形状の断面を有する柱状体が構成される。

既出のとおり、第１連結コマ列２１は表面方向（内側）に屈曲可能な性質を有し、第２連結コマ列２０は背面方向（内側）に屈曲可能な性質を有する。つまり、第１、第２連結コマ列２１，２０は同じ内側に屈曲可能な性質を有する。第１、第２連結コマ列２１、２０は互いに接合されたとき、それぞれの屈曲が拘束される。それにより、第１、第２連結コマ列２１，２０は一定の剛性を有する柱状体を構成することができる。

以上説明した本実施形態に係るロボットアーム機構によれば、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する断面略円形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。また、図３に示すように、第１連結コマ列２１は支持体１１ｂ内をその表面方向に屈曲しながら移動する。このとき、第１連結コマ列２１にその背面方向に屈曲するような外力が働いても、前後の第１連結コマ２１の端面同士の干渉により背面方向に屈曲不可な性質を有するため、背面方向に屈曲することはない。すなわち、第１連結コマ列２１のその背面方向の屈曲不可な性質により、背面方向への屈曲を防止するための機構が不要となる。そのため、部品点数を少なくすることができ、コストを削減することができる。同様に、第２連結コマ列２０は支持体１１ｂ内をその背面方向に屈曲しながら移動する。

なお、柱状体はその断面の外輪郭が略円形状となればよい。したがって、第１、第２連結コマ２３、２２の断面は、図４−６で示した形状に限定されない。
図７は、本実施形態に係り断面略円形状を構成する第１連結コマ２３と第２連結コマ２２とを説明するための補足説明図である。図７は柱状体の断面を後方から見た図である。

本実施形態（図６参照）に比べて、柱状体の断面において、第１連結コマ２３の断面の占める割合が多くてもよい。例えば、図７（ａ）に示すように、略円形状の断面は、その直径を１：７に分割する垂線により、２つの断面部分に分割される。第２連結コマ２２は、円の１／８部分に対応する断面形状となるように構成され、第１連結コマ２３は残りの７／８部分に対応する断面形状となるように構成される。それにより柱状体を構成する材料を少なくすることができ、柱状体の軽量化、コスト削減等に効果がある。また、中空部分が広がるため、その中空部分を利用する用途が広がる。例えば、複数のケーブルを中空部分を通してハンド部３に接続することができる。

また、本実施形態（図６参照）に比べて、柱状体の断面において、第２連結コマ２２の断面の占める割合が多くなってもよい。具体的には、図７（ｂ）に示すように、第１連結コマ２３と第２連結コマ２２はそれぞれ断面半円形状を有する。図７（ｃ）に示すように、第２連結コマ２２に中空部分２２９を有する筒状に形成されてもよい。それにより、中空部分２２９に対応する量の材料が不要となるため、第２連結コマ２２の軽量化、コスト削減等に効果がある。また、図７（ｄ）に示すように、第２連結コマ２２の外枠にピンホールケース２２１ａ、２２１ｂが一体成型されてもよい。それにより、第２連結コマ２２の軽量化、コスト削減等に効果がある。また、中空部分が広がるため、その中空部分を利用できる用途を広げることができる。

本実施形態では、典型例として、断面略円形状を有する柱状体を例に、第１、第２連結コマ列２１，２０の構造を説明した。もちろん、断面略楕円形状であってもよい。しかしながら、第１連結コマ２３及び第２連結コマ２２により構成される柱状体の断面形状は略円形状、略楕円形状に限定されない。柱状体の断面形状は多角形状であってもよい。例えば、柱状体の断面形状には略三角形状、台形状、平行四辺形状、六角形状等を採用することができる。以下、変形例として、これらの断面形状を有する柱状体を構成する第１、第２連結コマ２３，２２について説明する。

図８は、本実施形態の変形例に係り、断面三角形状を有する柱状体の第１構成例を説明するための補足説明図である。図８（ａ）は柱状体の斜視図、図８（ｂ）は柱状体の断面図を示している。図８に示すように、柱状体は全体として三角形状、好適には正三角形状の断面の筒形状を有する。三角形状の断面は、底辺に平行な直線により２つに分割され、第１連結コマ２３はその一方の断面形状となるように構成され、第２連結コマ２２は他方の断面形状となるように構成される。例えば、図８に示すように、三角形状の断面は、高さを１：２に分割する垂線により、２つに分割される。第２連結コマ２２は、底辺と対の頂点を含む１／３部分に対応する断面形状となるように構成され、第１連結コマ２３は、底辺を含む残りの２／３部分に対応する断面形状となるように構成される。このように構成された第２連結コマ２２は正三角柱に形成され、第１連結コマ２３は上底のない台形形状の断面を有する溝状体に形成される。それにより本実施形態の説明と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する断面三角形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。

図９は、本実施形態の変形例に係り、断面三角形状を有する柱状体の第２構成例を説明するための補足説明図である。図９（ａ）は柱状体の斜視図、図９（ｂ）は柱状体の断面図を示している。図９に示すように、柱状体は全体として三角形状、好適には正三角形状の断面を有する。例えば、図９に示すように、三角形状の断面は、底辺と他の部分とに分割される。第２連結コマ２２は、底辺部分に対応する断面形状となる板状体に構成され、第１連結コマ２３は他の部分に対応する断面形状となるＶ字溝状体に構成される。それにより本実施形態の説明と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する断面三角形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。

図１０は、本実施形態の変形例に係り、断面台形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。図１０（ａ）は柱状体の斜視図、図１０（ｂ）は柱状体の断面図を示している。図１０に示すように、柱状体は全体として断面台形状の筒状に形成される。台形状の断面は、上底（下底）に平行な直線により２つに分割され、第１連結コマ２３はその一方の断面形状となるように構成され、第２連結コマ２３は他方の断面形状となるように構成される。例えば、台形状の断面は上底と他の部分とに分割される。第２連結コマ２２は上底部分に対応する断面形状となる板状体に構成され、第１連結コマ２３は他の部分に対応する断面形状となる溝状体に構成される。上述と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する台形状の断面形状、全体として筒形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。なお、柱状体の台形状の断面が、下底と他の部分とに分割されてもよい。このとき、下底部分が第２連結コマ２２で構成され、他の部分が第１連結コマ２３により構成される。

図１１は、本実施形態の変形例に係り、断面平行四辺形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。図１１（ａ）は柱状体の斜視図、図１１（ｂ）は柱状体の断面図を示している。図１１に示すように、柱状体は全体として平行四辺形状の断面を有する。平行四辺形状の断面は、底辺に平行な直線により２つに分割され、第１連結コマ２３はその一方の断面形状となるように構成され、第２連結コマ２３は他方の断面形状となるように構成される。例えば、平行四辺形状の断面は底辺と他の部分とに分割される。第２連結コマ２２は底辺部分に対応する断面形状となる板状体に構成され、第１連結コマ２３は他の部分に対応する断面形状となる溝状体に構成される。それにより本実施形態の説明と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する平行四辺形の断面形状、全体として筒形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。

図１２は、本実施形態の変形例に係り、断面六角形状を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。図１２に示すように、柱状体は全体として正六角形状の断面を有する。六角形状の断面は、ある一辺に平行な直線により２つに分割され、第１連結コマ２３はその一方の断面形状となる板状体に構成され、第２連結コマ２２は他方の断面形状となる溝状体に構成される。図１２に示すように、正六角形状の断面は、底辺からの高さを１：４に分割する垂線により、２つに分割されてもよい。そのうち、正六角形の一辺をなす板状体により第２連結コマ２２が構成され、他の五辺をなす溝状体により第１連結コマ２３が構成される。本実施形態の説明と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する六角形状の断面形状、全体として六角筒状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。

図１３は、本実施形態の変形例に係り、II字形状の断面を有する柱状体の構成例を説明するための補足説明図である。このとき、柱状体の断面は、底辺と２つの側辺を含む部分と頂辺部分とに分割される。第２連結コマ２２はその頂辺部分に対応する断面形状となる板状体に構成され、第１連結コマ２３は底辺と２つの側辺を含む部分に対応する断面形状となる溝状体に構成される。本実施形態の説明と同様に、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２０とにより、一定の剛性を有する略II字の断面形状の柱状体（アーム部２）を構成することができる。したがって、他の多角形状を有する断面においても、その多角形を構成する辺が、多角形の内側にオフセットしていてもよい。また、柱状体の断面の外枠形状は完全な多角形状でなくてもよい。例えば、角が丸く加工されていてもよい。また、図示しないが、柱状体はＨ型形状の断面を有してもよい。Ｈ型形状の断面は、互いに平行な２辺のうち、１辺と他の部分とに分割される。第２連結コマ２２はその１辺部分に対応する断面形状となるように構成され、第１連結コマ２３は他の部分に対応する断面形状となるように構成される。

以上、図８−１３で説明した変形例によれば、第１連結コマ列２１及び第２連結コマ列２０により、一定の剛性を有する断面多角形状の柱状体を構成することができる。すなわち、本実施形態及び変形例で説明したロボットアーム機構によれば、第１連結コマ列２１及び第２連結コマ列２０により、一定の剛性を有し、種々の断面形状を有する柱状体を構成することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…基部、２…アーム部、３…手先効果器、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６…回転関節部、Ｊ３…直動関節部、１１ａ…第１支持体、１１ｂ…第２支持体、１１ｃ…第３支持体、２０…第２連結コマ列、２１…第１連結コマ列、２２…第２連結コマ、２３…第１連結コマ、２４ａ…ドライブギア、２６…結合コマ、３０…射出部、４０…ガイドローラ

Claims (10)

1. 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面略円形又は断面略楕円形の筒形状を有する、直動伸縮機構。
2. 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面三角形の筒形状を有する、直動伸縮機構。
3. 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として五角以上の断面多角形の筒形状を有する、直動伸縮機構。
4. 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面台形状の筒形状を有する、直動伸縮機構。
5. 屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面略I字形状の筒形状を有する、直動伸縮機構。
6. 直動伸縮機構を有するロボットアーム機構において、
   前記直動伸縮機構は、
   屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面略円形又は断面略楕円形の筒形状を有する、ロボットアーム機構。
7. 直動伸縮機構を有するロボットアーム機構において、
   前記直動伸縮機構は、
   屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面三角形状の筒形状を有する、ロボットアーム機構。
8. 直動伸縮機構を有するロボットアーム機構において、
   前記直動伸縮機構は、
   屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として五角以上の断面多角形状の筒形状を有する、ロボットアーム機構。
9. 直動伸縮機構を有するロボットアーム機構において、
   前記直動伸縮機構は、
   屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
   屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
   前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
   前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
   前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面台形状の筒形状を有する、ロボットアーム機構。
10. 直動伸縮機構を有するロボットアーム機構において、
    前記直動伸縮機構は、
    屈曲可能に連結された複数の第１連結コマと、
    屈曲可能に連結された複数の第２連結コマと、
    前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマの背面同士が接合されることにより屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマの分離により前記柱状体が解除される、
    前記第１連結コマを前記第２連結コマに接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部とを具備し、
    前記第１連結コマは前記第２連結コマとともに全体として断面I字形状の筒形状を有する、直動伸縮機構。