JP2019094911A - Linear motion expandable mechanism robot arm mechanism - Google Patents
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Abstract
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。 Embodiments of the present invention relate to a linear motion telescopic mechanism and a robot arm mechanism.
近年、介護用ロボットはもちろん産業用ロボットでも作業者の近傍で作業を行なう状況の可能性が検討されている。この状況が実現すれば例えばロボットの支援のもとで健常者と同様に障害者が作業をすることも可能となり得る。発明者らが実用化を実現した直動伸縮機構を備えた垂直多関節型のロボットアーム機構は肘関節がなく、特異点もないことから、不測の方向に突然高速で動くようなことはなく、アームやエンドエフェクタの動きを予測する事ができ、その安全性は非常に高く、安全柵を不要にしてロボットと作業者との協働作業を実現している。 In recent years, the possibility of working in the vicinity of a worker has been examined for industrial robots as well as nursing robots. If this situation is realized, for example, it may be possible for a disabled person to work as well as a healthy person with the support of a robot. A vertical articulated robot arm mechanism with a linear motion telescopic mechanism that the inventors have realized practical use has no elbow joint and no singular point, so it does not move suddenly at high speed in an unexpected direction The movement of the arm and the end effector can be predicted, the safety of which is very high, and the safety fence is not required to realize the cooperative work between the robot and the worker.
直動伸縮機構は、ヒンジ部で屈曲自在に連結された複数の平板形状のコマと、同様にヒンジ部で屈曲自在に底部側で連結された複数のコ字溝形状のコマとを有してなる。これら2種類のコマは互いにローラユニットで強固に押圧され、接合される。それにより直線状に硬直され一定の剛性を有する柱状のアーム部が構成される。平板形状のコマの裏面にはリニアギアが設けられており、このリニアギアにはモータに連結されるドライブギアが噛合されている。ドライブギアが順回転すると、柱状体となったアーム部がローラユニットから前方に送り出され、逆回転すると後方に引き戻される。ローラユニットの後方では2種類のコマは分離され、屈曲状態に回復する。屈曲状態に回復した2種のコマは同方向に屈曲され、支柱部内部に収容される。アーム部の先端には手首部が取り付けられる。手首部にはエンドエフェクタの姿勢を任意に変更するために直交3軸の回転軸を備える3つの関節部が装備される。 The linear motion expansion and contraction mechanism has a plurality of flat plate-shaped pieces that are flexibly connected at the hinge portion and a plurality of U-shaped groove-shaped pieces that are similarly connected at the bottom portion side so as to be freely bent at the hinge portion Become. These two types of frames are pressed firmly and joined together by the roller unit. Thus, a columnar arm portion rigidly fixed in a straight line and having a certain rigidity is formed. A linear gear is provided on the back surface of the flat plate-shaped piece, and a drive gear connected to a motor is engaged with the linear gear. When the drive gear rotates forward, the columnar arm portion is sent forward from the roller unit, and when it rotates reversely, it is pulled back. At the rear of the roller unit, the two types of frames are separated and restored to the flexed state. The two types of tops restored to the flexed state are flexed in the same direction and accommodated inside the support. A wrist is attached to the tip of the arm. The wrist is equipped with three articulations with three orthogonal rotation axes in order to arbitrarily change the attitude of the end effector.
このように直動伸縮機構で重要部品の一つが、屈曲自在に連結された多数のコマであり、アーム部の伸縮に伴ってコマ間の屈曲が繰り返されるため、ヒンジ部のシャフトと軸受けの磨耗によるシャフトと軸受けの変形は、コマの屈曲負荷となり、アーム部の平滑な伸縮動を疎外する。従ってヒンジ部のシャフトと軸受けの交換頻度が比較的高いものであった。 As described above, one of the important parts in the linear motion expansion and contraction mechanism is a large number of flexibly connected pieces, and the bending between the pieces is repeated along with the expansion and contraction of the arm portion. The deformation of the shaft and the bearing due to this causes a bending load of the top, and separates the smooth expansion and contraction movement of the arm portion. Therefore, the frequency of replacement of the shaft and the bearing in the hinge portion is relatively high.
目的は、直動伸縮機構及びロボットアーム機構のコマを屈曲可能に連結するヒンジ部の耐久性を向上することにある。 It is an object of the present invention to improve the durability of a linear motion telescopic mechanism and a hinge portion that connects a top of a robot arm mechanism in a bendable manner.
本実施形態に係る直動伸縮機構は第1ヒンジ部により屈曲可能に連結された板形状の複数の第1コマと、底面側において第2ヒンジ部により屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第2コマと、前記第2コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1コマが接合されたとき前記第1、第2コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第1、第2コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、とを具備する。前記第1ヒンジ部は、円柱形状のシャフトと、前記第1コマ各々の後端又は前端に後方又は前方に突出して設けられる前記シャフトの軸受け部と、前記第1コマ各々の前端又は後端に前方又は後方に突出して設けられる前記シャフトの支持部とを有し、前記軸受け部は針状ころ軸受を備える。 The linear motion telescopic mechanism according to the present embodiment has a plurality of plate-shaped first frames connected so as to be bendable by the first hinge portion, and a cross-sectionally U-shaped or cross-sectionally connected so as to be bendable by the second hinge portion When the first piece is joined to the plurality of second pieces and the second piece on the surface side opposite to the bottom side, the first and second pieces are rigid due to their bending being restricted. The first and second pieces, which are formed into a columnar body, return to a bent state when separated from each other. The first hinge portion includes a cylindrical shaft, a bearing portion of the shaft provided to project backward or forward at the rear end or front end of each of the first pieces, and the front end or rear end of each of the first pieces. And a support portion of the shaft provided to project forward or backward, and the bearing portion includes a needle roller bearing.
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。以下の説明では、複数の関節部のうち一の関節部が本実施形態に係る直動伸縮機構で構成されたロボットアーム機構を例に説明する。ロボットアーム機構として、ここでは直動伸縮機構を備えた垂直多関節型のロボットアーム機構を説明するが、他のタイプのロボットアーム機構であってもよい。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。 Hereinafter, the linear motion telescopic mechanism according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the linear motion expansion-contraction mechanism which concerns on this embodiment can be used as a single mechanism (joint). In the following description, a robot arm mechanism will be described by way of example, in which one of the plurality of joints is a linear motion telescopic mechanism according to the present embodiment. As a robot arm mechanism, here, a vertical articulated robot arm mechanism having a linear motion telescopic mechanism is described, but other types of robot arm mechanisms may be used. In the following description, components having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals, and repeated description will be made only when necessary.
図1は本実施形態に係る直動伸縮機構を装備するロボットアーム機構の外観を示している。図2は、図1のロボットアーム機構の側面図である。図3は、図1のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。
ロボットアーム機構は、基台1、旋回部(支柱部)2、起伏部4、アーム部5及び手首部6を備える。旋回部2、起伏部4、アーム部5及び手首部6は、基台1から順番に配設される。複数の関節部J1,J2,J3,J4,J5,J6は基台1から順番に配設される。基台1には円筒体をなす旋回部2が典型的には鉛直に設置される。旋回部2は旋回回転関節部としての第1関節部J1を収容する。第1関節部J1はねじり回転軸RA1を備える。回転軸RA1は鉛直方向に平行である。旋回部2は下部フレーム21と上部フレーム22とを有する。下部フレーム21の一端は第1関節部J1の固定部に接続される。下部フレーム21の他端は基台1に接続される。下部フレーム21は円筒形状のハウジング31により覆われる。上部フレーム22は第1関節部J1の回転部に接続され、回転軸RA1を中心に軸回転する。上部フレーム22は円筒形状のハウジング32により覆われる。第1関節部J1の回転に伴って下部フレーム21に対して上部フレーム22が回転し、それによりアーム部5は水平に旋回する。円筒体をなす旋回部2の内部中空には後述する直動伸縮機構としての第3関節部J3の第1、第2コマ列51、52が収納される。
FIG. 1 shows the appearance of a robot arm mechanism equipped with a linear motion telescopic mechanism according to this embodiment. FIG. 2 is a side view of the robot arm mechanism of FIG. FIG. 3 is a side view showing the internal structure of the robot arm mechanism of FIG.
The robot arm mechanism includes a
旋回部2の上部には起伏回転関節部としての第2関節部J2を収容する起伏部4が設置される。第2関節部J2は曲げ回転関節である。第2関節部J2の回転軸RA2は回転軸RA1に垂直である。起伏部4は、第2関節部J2の固定部(支持部)としての一対のサイドフレーム23を有する。一対のサイドフレーム23は、上部フレーム22に連結される。一対のサイドフレーム23は、鞍形形状のカバー33により覆われる。一対のサイドフレーム23にモータハウジングを兼用する第2関節部J2の回転部としての円筒体24が支持される。円筒体24の周面には、送り出し機構25が取り付けられる。送り出し機構25は円筒形状のカバー34により覆われる。鞍形カバー33と円筒カバー34との間の間隙は断面U字形状のU字蛇腹カバー14により覆われる。U字蛇腹カバー14は、第2関節部J2の起伏動に追従して伸縮する。
At the upper part of the
送り出し機構25は、ドライブギア56、ガイドローラ57及びローラユニット58を保持する。円筒体24の軸回転に伴って送り出し機構25は回動し、送り出し機構25に支持されたアーム部5が上下に起伏する。
The
第3関節部J3は直動伸縮機構により提供される。直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、可動範囲の観点でいわゆる従来の直動関節とは明確に区別される。第3関節部J3のアーム部5は屈曲自在であるが、中心軸(伸縮中心軸RA3)に沿ってアーム部5の根元の送り出し機構25から前方に送り出されるときには屈曲が制限され、直線的剛性が確保される。アーム部5は後方に引き戻されるときには屈曲が回復される。アーム部5は第1コマ列51と第2コマ列52とを有する。第1コマ列51は屈曲自在に連結された複数の第1コマ53からなる。第1コマ53は略平板形に構成される。第1コマ53は端部箇所の第1ヒンジ部300で屈曲自在に連結される。第2コマ列52は複数の第2コマ54からなる。第2コマ54は横断面コ字形状の溝状体又はロ字形状の筒状体に構成される。第2コマ54は底板端部箇所の第2ヒンジ部400で屈曲自在に連結される。第2コマ列52の屈曲は、第2コマ54の側板の端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第2コマ列52は直線的に配列する。第1、第2ヒンジ部300,400の詳細は後述する。第1コマ列51の先頭の第1コマ53と、第2コマ列52の先頭の第2コマ54とは結合コマ55により接続される。例えば、結合コマ55は第1コマ53と第2コマ54とを合成した形状を有している。
The third joint J3 is provided by a linear motion telescopic mechanism. The linear motion telescopic mechanism has a structure newly developed by the inventors, and is clearly distinguished from a so-called conventional linear joint in view of the movable range. The
第1、第2コマ列51,52は送り出し機構25のローラユニット58を通過する際にローラ59により互いに押圧されて接合する。接合により第1、第2コマ列51,52は直線的剛性を発揮し、柱状のアーム部5を構成する。ローラユニット58の後方にはドライブギア56がガイドローラ57とともに配置される。ドライブギア56は図示しないモータユニットに接続される。モータユニットは、ドライブギア56を回転させるための動力を発生する。第1コマ53の内側の面、つまり第2コマ54と接合する側の面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギア539が形成されている。複数の第1コマ53が直線状に整列されたときに隣合うリニアギア539は直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア56はガイドローラ57に押圧された第1コマ53のリニアギア539に噛み合わされる。直線状につながったリニアギア539はドライブギア56とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア56が順回転するとき第1、第2コマ列51,52はローラユニット58から前方に送り出される。ドライブギア56が逆回転するとき第1、第2コマ列51,52はローラユニット58の後方に引き戻される。引き戻された第1、第2コマ列51,52はローラユニット58とドライブギア56との間で互いに分離される。分離された第1、第2コマ列51,52はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第1、第2コマ列51,52は、ともに同じ方向(内側)に屈曲し、旋回部2の内部に鉛直に収納される。このとき、第1コマ列51は第2コマ列52に略平行にほぼ揃った状態で収納される。
When passing through the
アーム部5の先端には手首部6が取り付けられる。手首部6は第4〜第6関節部J4〜J6を装備する。第4〜第6関節部J4〜J6はそれぞれ直交3軸の回転軸RA4〜RA6を備える。第4関節部J4は伸縮中心軸RA3と略一致する第4回転軸RA4を中心としたねじり回転関節であり、この第4関節部J4の回転によりエンドエフェクタは揺動回転される。第5関節部J5は第4回転軸RA4に対して垂直に配置される第5回転軸RA5を中心とした曲げ回転関節であり、この第5関節部J5の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第6関節部J6は第4回転軸RA4と第5回転軸RA5とに対して垂直に配置される第6回転軸RA6を中心としたねじり回転関節であり、この第6関節部J6の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。
The
エンドエフェクタ(手先効果器)は、手首部6の第6関節部J6の回転部下部に設けられたアダプタ7に取り付けられる。エンドエフェクタはロボットが作業対象(ワーク)に直接働きかける機能を持つ部分であり、例えば把持部、真空吸着部、ナット締め具、溶接ガン、スプレーガンなどのタスクに応じて様々なツールが存在する。エンドエフェクタは、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のアーム部5の伸縮距離の長さは、基台1の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させ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線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが従前の直動関節と異なる特徴的な点である。
The end effector (hand effect device) is attached to an
図4はロボットアーム機構の構成を図記号表現により示している。ロボットアーム機構において、根元3軸を構成する第1関節部J1と第2関節部J2と第3関節部J3とにより3つの位置自由度が実現される。また、手首3軸を構成する第4関節部J4と第5関節部J5と第6関節部J6とにより3つの姿勢自由度が実現される。図4に示すように、第1関節部J1の回転軸RA1は鉛直方向に設けられる。第2関節部J2の回転軸RA2は水平方向に設けられる。第2関節部J2は第1関節部J1に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第2関節部J2の回転軸RA2は、第1関節部J1の回転軸RA1には交差しない。第3関節部J3の移動軸RA3は回転軸RA2に対して垂直な向きに設けられる。第3関節部J2は第2関節部J2に対して回転軸RA1と回転軸RA1に直交する軸との2方向に関してオフセットされる。第3関節部J3の回転軸RA3は、第2関節部J2の回転軸RA2には交差しない。複数の関節部J1−J6の根元3軸のうちの一つの曲げ関節部を直動伸縮関節部J3に換装し、第1関節部J1に対して第2関節部J2を2方向にオフセットさせ、第2関節部J2に対して第3関節部J3を2方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。 FIG. 4 shows the configuration of the robot arm mechanism in a pictorial representation. In the robot arm mechanism, three positional freedoms are realized by the first joint portion J1, the second joint portion J2 and the third joint portion J3 constituting the three axes of roots. Further, three posture freedoms are realized by the fourth joint portion J4, the fifth joint portion J5, and the sixth joint portion J6 that constitute the three wrist axes. As shown in FIG. 4, the rotation axis RA1 of the first joint J1 is provided in the vertical direction. The rotation axis RA2 of the second joint J2 is provided in the horizontal direction. The second joint J2 is offset with respect to the first joint J1 in two directions of the rotation axis RA1 and the axis orthogonal to the rotation axis RA1. The rotation axis RA2 of the second joint J2 does not intersect the rotation axis RA1 of the first joint J1. The movement axis RA3 of the third joint J3 is provided in a direction perpendicular to the rotation axis RA2. The third joint J2 is offset with respect to the second joint J2 in two directions of the rotation axis RA1 and the axis orthogonal to the rotation axis RA1. The rotation axis RA3 of the third joint J3 does not intersect the rotation axis RA2 of the second joint J2. The bending joint of one of the root three axes of the plurality of joints J1-J6 is replaced with the linear motion expansion joint J3, and the second joint J2 is offset in two directions with respect to the first joint J1, By offsetting the third joint J3 in two directions with respect to the second joint J2, the robot arm mechanism of the robot apparatus according to the present embodiment structurally eliminates the singularity posture.
図5は、図3のアーム部5を示す図である。図6は、図5の第1コマ53の構造を示す図である。図7は、図5の第2コマ54の構造を示す図である。図8は、図6のベアリング538−1の構造を示す図である。図9は、図5の第1ヒンジ部300の可動部の構造を示す図である。
FIG. 5 is a view showing the
(第1コマ53)
図5に示すように、前後の第1コマ53は端部箇所の第1ヒンジ部300で屈曲自在に連結される。第1ヒンジ部300は、シャフト60と、第1コマ53の前端の支持部と、第1コマ53の後端の軸受け部とを有する。
図6に示すように、第1コマ53は全体として略平板体である。第1コマ53は、矩形平板の本体部531を有する。第1コマ53の前端の支持部として、ここでは、本体部531の前端両側に一対の支持ブロック532−1,532−2が前方に突出して設けられる。一対の支持ブロック532−1,532−2には、第1コマ53の幅方向と平行に一対の軸孔534−1,534−2が貫通されている。一対の軸孔534−1,534−2は、後述のベアリング538−1,538−2の内径と等価又はベアリング538−1,538−2の内径よりも若干大きい径を有する。一方の軸受ブロック532−1の外側面には、後述のシャフト60の鍔部61を受ける鍔受け部535−1が設けられる。他方の軸受ブロック532−2の外側面には、後述のシャフト60の先端の溝部63に嵌め込む係止リング65を収容するリング収容部535−2が設けられる。
(1st piece 53)
As shown in FIG. 5, the front and rear first tops 53 are flexibly connected by the first hinges 300 at end portions. The
As shown in FIG. 6, the first top 53 is a substantially flat plate as a whole. The first top 53 has a
第1コマ53の後端の軸受け部として、本体部531の後端中央に軸受ブロック533が後方に突出して設けられる。第1コマ53の軸受ブロック533の幅と一対の支持ブロック532−1,532−2の幅との合計の幅は、第1コマ53の幅と略等価である。第1コマ53の軸受ブロック533の幅は、一対の支持ブロック532−1,532−2の合計幅よりも広い。この軸受ブロック533は、軸受ブロック533に対してシャフト60を回転自在に支持するベアリング、ここでは一対のベアリング538−1、538−2を備える。具体的には、軸受ブロック533には、第1コマ53の幅方向と平行に軸孔536が貫通されている。軸孔536は、後述のベアリング538−1,538−2の内径に略等価な径を有する。この軸孔536の両端には、一対のベアリング収容部537−1,537−2が設けられる。一対のベアリング収容部537−1,537−2には、一対のベアリング538−1,538−2が嵌め込まれる。図8に示すように、ベアリング538−1,538−2は、複数種類のベアリングのうち、シャフトの表面と線接触する「ころ」を転動体として備えるころ軸受けとして特にニードルベアリング(針状ころ軸受)である。シャフトの表面と線接触する転動体を備えるベアリングは、シャフトの表面と点接触するボールベアリングに比べて、負荷能力が高く、振動、衝撃荷重に対して有利である。ニードルベアリング(針状ころ軸受)は、転動体の直径が長さに比べて非常に短く、ベアリングの円周上に転動体を数多く配置できるため、ボールベアリングに比べて、振動、衝撃荷重に対してさらに有利である。
As a bearing portion at the rear end of the first top 53, a
第1コマ53の前端の一対の支持ブロック532−1,532−2の間に、他の第1コマ53の後端の軸受ブロック533が嵌め込まれた状態で、一対の軸孔534−1,534−2と軸孔537とは連続的につながる。この連続的につながった貫通孔にはシャフト60が挿通される。この連続的につながった貫通孔に挿通されたシャフト60は、第1コマ53の軸受けブロック533が備えるベアリング538−1,538−2により回転自在に支持され、これにより前後の第1コマ53はシャフト60を軸に互いに回転自在に連結される。図9に示すように、シャフト60は、ベアリング538−1,538−2の内径と略等価な径を有する円柱状体の本体部62を有する。本体部62の後端には、非円形状、ここでは断面D形状の鍔部61が設けられる。本体部62の先端部分には本体部62の円周に沿って溝部63が設けられる。溝部63には、係止リング65が嵌め込まれる。シャフト60の後端から先端までの長さは、第1コマ53の幅と略等価又は第1コマ53の幅よりも若干短い。これにより、シャフト60は、ベアリング538−1,538−2に挿通された状態で、ベアリング538−1,538−2の内輪とともに回転し、シャフト60の軸移動は、第1コマ53の鍔受け部535−1が鍔部61を受け、リング収容部535−2が係止リング65を受けることにより、係止される。
With the bearing block 533 at the rear end of the other
上記説明したように、第1コマ53の後端中央の軸受ブロックは一対のベアリング538−1,538−2を備える。第1コマ53の後端中央の軸受ブロック533の幅を、第1コマ53の先端両側の支持ブロック532−1,532−2の合計幅よりも広くすることは、一対のベアリング538−1,538−2にニードルベアリングを採用することを実現する。もちろん、第1コマ53の幅がニードルベアリングの長さに比べて十分広い場合において、軸受ブロック533の幅が一対の支持ブロック532−1,532−2の合計幅と等価又は合計幅よりも短くてもよい。
As described above, the bearing block at the center of the rear end of the
前後の第1コマ53を連結するシャフト60を回転自在に支持するベアリング538−1,538−2に、ボールベアリングに比べて負荷性能の高いニードルベアリングを採用することは、第1ヒンジ部300の耐久性能を向上させる。第1ヒンジ部300の耐久性能を向上させることは、前後の第1コマ53の間のガタツキを抑制し、アーム部5の平滑な伸縮動を実現するだけではなく、シャフト60、ベアリング538−1,538−2、及び第1コマ53の交換頻度を低下させる。
Adopting a needle bearing with high load performance as compared to a ball bearing as the bearings 538-1 and 538-2 rotatably supporting the
なお、一対のベアリング538−1,538−2は、ニードルベアリングではなく、シャフトの表面と線接触する転動体を備える他のベアリング、例えば円筒ころ軸受等であってもよい。また、ここでは軸受ブロック533は一対のニードルベアリング538−1,538−2を備えるとしたが、軸受ブロック533は幅広の単一のニードルベアリングを備えてもよい。また、ここでは第1コマ53の後端中央の軸受ブロック533が一対のニードルベアリング538−1,538−2を備えるとしたが、第1コマ53の前端両側の一対の支持ブロック532−1,532−2が一対のニードルベアリング538−1,538−2を備えてもよい。さらに、第1ヒンジ部300の構造はこれに限定されない。例えば、上記説明した第1コマ53の前後端の構造は逆であってもよい。つまり、第1コマ53の前端中央に前方に突出して軸受ブロックが設けられ、第1コマ53の後端両側に後方に突出して支持ブロックが設けられてもよい。また、第1コマ53の前端右側に第1軸受ブロックが前方に突出して設けられ、第1コマ53の後端左側に第2軸受ブロックが後方に突出して設けられてもよい。このとき、第1、第2軸受ブロックに一対のニードルベアリングが装備される。
The pair of bearings 538-1 and 538-2 may not be needle bearings, but may be other bearings provided with rolling elements in linear contact with the surface of the shaft, such as cylindrical roller bearings. Also, although the
(第2コマ54)
第2コマ54は底板端部箇所の第2ヒンジ部400で屈曲自在に連結される。第2ヒンジ部400は、シャフト70と、第2コマ54の前端の支持部と、第2コマ54の後端の軸受け部とを有する。
(2nd piece 54)
The second top 54 is flexibly connected by the
第2ヒンジ部400は、第1コマ53の第1ヒンジ部300と同じ構造を備える。図7に示すように、第2コマ54は全体として断面コ字形の溝状体又はロ字形の筒状体である。第2コマ54は、溝形状(鞍形状)の本体部を有する。本体部は、同サイズ、同形状の一対の側板540−1,540−2が底板541により平行に連結されてなる。第2コマ54の前端の支持部として、底板541の前端両側には、一対の支持ブロック542−1,542−2が前方に突出して設けられる。一対の支持ブロック542−1,542−2には、第2コマ54の幅方向と平行に一対の軸孔544−1,544−2が貫通されている。一対の軸孔544−1,544−2は、後述のベアリング548−1,548−2の内径と等価又はベアリング548−1,548−2の内径よりも若干大きい径を有する。一方の軸受ブロック542−1の外側面には、シャフト70の鍔部71を受ける鍔受け部545が設けられる。他方の軸受ブロック542−2の外側面には、シャフト70の先端の溝部73に嵌め込む係止リング75を収容するリング収容部545−2が設けられる。
The
第2コマ54の後端の軸受け部として、底板541の後端中央には、軸受ブロック543が後方に突出して設けられる。第2コマ54の軸受ブロック543の幅と一対の支持ブロック542−1,542−2の幅との合計の幅は、第2コマ54の幅と略等価である。第2コマ54の軸受ブロック543の幅は、一対の支持ブロック542−1,542−2の合計幅よりも広い。この軸受ブロック543は、軸受ブロック543に対してシャフト70を回転自在に支持するベアリング、ここでは一対のベアリング548−1、548−2を備える。具体的には、軸受ブロック543には、第2コマ54の幅方向と平行に軸孔546が貫通されている。軸孔546は、ベアリング548−1,548−2の内径に略等価な径を有する。この軸孔546の両端には、一対のベアリング収容部547−1,547−2が設けられる。一対のベアリング収容部547−1,547−2には、一対のベアリング548−1,548−2が嵌め込まれる。ベアリング548−1,548−2は、好ましくは、第1コマ53が備えるベアリング538−1と同種、同サイズである。
A
第2コマ54の前端の一対の支持ブロック542−1,542−2の間に、他の第2コマ54の後端の軸受ブロック543が嵌め込まれた状態で、一対の軸孔544−1,544−2と軸孔547とは連続的につながる。この連続的につながった貫通孔にシャフト70が挿通された状態で、シャフト70の先端の溝部に係止リング75が嵌め込まれる。シャフト70と係止リング75とは、好ましくは、第1コマ53のシャフト60と係止リング65と、同種、同サイズである。この連続的につながった貫通孔に挿通されたシャフト70は、第2コマ54の軸受けブロック543が備えるベアリング548−1,548−2により回転自在に支持され、これにより前後の第2コマ54はシャフト70を軸に互いに回転自在に連結される。
With the bearing block 543 at the rear end of the other
上記説明したように、第2ヒンジ部400の構造によれば、第1ヒンジ部300と同様の効果を発揮する。すなわち、前後の第2コマ54を連結するシャフト70を回転自在に支持するベアリング548−1,548−2に、ボールベアリングに比べて負荷性能の高いニードルベアリングを採用することにより、第2ヒンジ部400の耐久性能が向上される。第2ヒンジ部400の耐久性能を向上させることは、前後の第2コマ54の間のガタツキを抑制し、アーム部5の平滑な伸縮動を実現するだけではなく、シャフト70、ベアリング548−1,548−2、及び第2コマ54の交換頻度を低下させる。
As described above, according to the structure of the
なお、上述では軸受けとして、転がり軸受けとしてニードルベアリング(針状ころ軸受)538−1,538−2,548−1,548−2であるとして説明したが、負荷能力、振動、衝撃荷重が許容可能である場合には、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE;ふっ素樹脂)などの自己潤滑性樹脂製の円筒形の滑り軸受けであることを完全に否定するものではない。 In the above description, although the bearing is a needle bearing (needle roller bearing) 538-1, 538-2, 548-1, and 548-2 as a rolling bearing, load capacity, vibration, and impact load can be tolerated. In this case, it does not completely deny that it is a cylindrical slide bearing made of a self-lubricating resin such as polyacetal (POM), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE; fluorocarbon resin), etc. .
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。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
53…第1コマ、531…本体部、532−1,532−2…支持ブロック、533…軸受ブロック、534−1,534−2、536…軸孔、535−1…鍔受け部、535−2…リング収容部、537−1、537−2…ベアリング収容部、538−1,538−2…ベアリング。
53
Claims (4)
底面側において第2ヒンジ部により屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第2コマと、前記第2コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1コマが接合されたとき前記第1、第2コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第1、第2コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、とを具備し、
前記第1ヒンジ部は、円柱形状のシャフトと、前記第1コマ各々の後端又は前端に後方又は前方に突出して設けられる前記シャフトの軸受け部と、前記第1コマ各々の前端又は後端に前方又は後方に突出して設けられる前記シャフトの支持部とを有し、
前記軸受け部は針状ころ軸受を備えることを特徴とする直動伸縮機構。 A plurality of plate-shaped first frames connected so as to be bendable by the first hinge portion;
On the bottom side, a plurality of second pieces having a cross section U-shape or B-shape connected so as to be bendable by a second hinge part, and the second pieces are joined on the surface side opposite to the bottom side And the first and second pieces are structured in the shape of a rigid column whose bending is restrained, and the first and second pieces are returned to the bent state when separated from each other. ,
The first hinge portion includes a cylindrical shaft, a bearing portion of the shaft provided to project backward or forward at the rear end or front end of each of the first pieces, and the front end or rear end of each of the first pieces. And a support portion of the shaft provided to project forward or backward,
The linear motion telescopic mechanism characterized in that the bearing portion comprises needle roller bearings.
底面側において第2ヒンジ部により屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第2コマと、前記第2コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1コマが接合されたとき前記第1、第2コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第1、第2コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、とを具備し、
前記第2ヒンジ部は、円柱形状のシャフトと、前記第2コマ各々の後端又は前端に後方又は前方に突出して設けられる前記シャフトの軸受け部と、前記第2コマ各々の前端又は後端に前方又は後方に突出して設けられる前記シャフトの支持部とを有し、
前記軸受け部は針状ころ軸受を備えることを特徴とする直動伸縮機構。 A plurality of plate-shaped first frames connected so as to be bendable by the first hinge portion;
On the bottom side, a plurality of second pieces having a cross section U-shape or B-shape connected so as to be bendable by a second hinge part, and the second pieces are joined on the surface side opposite to the bottom side And the first and second pieces are structured in the shape of a rigid column whose bending is restrained, and the first and second pieces are returned to the bent state when separated from each other. ,
The second hinge portion includes a cylindrical shaft, a bearing portion of the shaft provided to project backward or forward at the rear end or front end of each of the second pieces, and the front end or rear end of each of the second pieces. And a support portion of the shaft provided to project forward or backward,
The linear motion telescopic mechanism characterized in that the bearing portion comprises needle roller bearings.
前記直動伸縮機構は、
第1ヒンジ部により屈曲可能に連結された板形状の複数の第1コマと、
底面側において第2ヒンジ部により屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第2コマと、前記第2コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1コマが接合されたとき前記第1、第2コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第1、第2コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、とを具備し、
前記第1ヒンジ部は、円柱形状のシャフトと、前記第1コマ各々の後端又は前端に後方又は前方に突出して設けられる前記シャフトの軸受け部と、前記第1コマ各々の前端又は後端に前方又は後方に突出して設けられる前記シャフトの支持部とを有し、
前記軸受け部は針状ころ軸受を備えることを特徴とするロボットアーム機構。 A supporting column having a pivoting rotation joint is supported on a base, a relief having a rising and lowering rotation joint is mounted on the support, and the relief has a linear motion stretchable arm. A linear motion extension mechanism is provided, and a tip of the arm is equipped with a wrist capable of mounting an end effector, and the wrist has at least one rotation joint for changing the attitude of the end effector In the equipped robot arm mechanism,
The linear motion telescopic mechanism is
A plurality of plate-shaped first frames connected so as to be bendable by the first hinge portion;
On the bottom side, a plurality of second pieces having a cross section U-shape or B-shape connected so as to be bendable by a second hinge part, and the second pieces are joined on the surface side opposite to the bottom side And the first and second pieces are structured in the shape of a rigid column whose bending is restrained, and the first and second pieces are returned to the bent state when separated from each other. ,
The first hinge portion includes a cylindrical shaft, a bearing portion of the shaft provided to project backward or forward at the rear end or front end of each of the first pieces, and the front end or rear end of each of the first pieces. And a support portion of the shaft provided to project forward or backward,
The robot arm mechanism characterized in that the bearing portion comprises a needle roller bearing.
前記直動伸縮機構は、
第1ヒンジ部により屈曲可能に連結された板形状の複数の第1コマと、
底面側において第2ヒンジ部により屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第2コマと、前記第2コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1コマが接合されたとき前記第1、第2コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第1、第2コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、とを具備し、
前記第2ヒンジ部は、円柱形状のシャフトと、前記第2コマ各々の後端又は前端に後方又は前方に突出して設けられる前記シャフトの軸受け部と、前記第2コマ各々の前端又は後端に前方又は後方に突出して設けられる前記シャフトの支持部とを有し、
前記軸受け部は針状ころ軸受を備えることを特徴とするロボットアーム機構。 A supporting column having a pivoting rotation joint is supported on a base, a relief having a rising and lowering rotation joint is mounted on the support, and the relief has a linear motion stretchable arm. A linear motion extension mechanism is provided, and a tip of the arm is equipped with a wrist capable of mounting an end effector, and the wrist has at least one rotation joint for changing the attitude of the end effector In the equipped robot arm mechanism,
The linear motion telescopic mechanism is
A plurality of plate-shaped first frames connected so as to be bendable by the first hinge portion;
On the bottom side, a plurality of second pieces having a cross section U-shape or B-shape connected so as to be bendable by a second hinge part, and the second pieces are joined on the surface side opposite to the bottom side And the first and second pieces are structured in the shape of a rigid column whose bending is restrained, and the first and second pieces are returned to the bent state when separated from each other. ,
The second hinge portion includes a cylindrical shaft, a bearing portion of the shaft provided to project backward or forward at the rear end or front end of each of the second pieces, and the front end or rear end of each of the second pieces. And a support portion of the shaft provided to project forward or backward,
The robot arm mechanism characterized in that the bearing portion comprises a needle roller bearing.
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