TW201632322A - 機械臂機構 - Google Patents

Abstract

具有直動伸縮關節之機械臂機構實現穩定之伸縮動作。 於具有直動伸縮關節之機械臂機構中，直動伸縮關節具有臂部(2)與支持臂部(2)之射出部(30)。臂部(2)具有第1連結鏈節排(21)和第2連結鏈節排(20)。第1連結鏈節排(21)係由複數個第1連結鏈節(23)構成。第2連結鏈節排(20)係由具有大致平板形狀之複數個第2連結鏈節(22)構成。第1連結鏈節排(21)與第2連結鏈節排(20)接合，藉此構成柱狀體。柱状体自射出部(30)朝前方送出。於射出部(30)之後方設有導向輥(411)，該導向輥(411)將第2連結鏈節排(20)向射出部(30)引導，且維持設置於第2連結鏈節(22)之線性齒輪(22a)與驅動齒輪(24a)之卡合狀態。

Description

機械臂機構

本發明之實施方式係關於一種機械臂機構。

一直以來多關節機械臂機構被用於產業用機器人等各種領域。於此種多關節機械臂機構中例如組合裝配有直動伸縮關節。構成直動伸縮關節之臂部例如係由具有相同形狀之複數個鏈節排狀連結得到之連結鏈節排構成。將連結鏈節排接合，藉此構成具有一定剛性之柱狀體。若驅動直動伸縮關節，則臂部伸縮。具體而言，若馬達進行旋轉，則所收容之連結鏈節排被引導至接合機構，由接合機構接合而成為柱狀體之臂部伸長。因此，若連結鏈節排偏離設計之路徑而移動，則機械臂機構之伸縮動作可能不穩定。

目的在於於具有直動伸縮關節之機械臂機構中，實現穩定之伸縮動作。

本實施方式之機械臂機構具有直動伸縮關節，上述直動伸縮關節具有臂部和支持上述臂部之射出部，上述臂部具有第1連結鏈節排和第2連結鏈節排，上述第1連結鏈節排係由具有剖面字、圓弧或口字形狀之複數個第1連結鏈節構成，上述第2連結鏈節排係由具有大致平板形狀之複數個第2連結鏈節構成，上述第2連結鏈節排與上述第1連結鏈節排接合，藉此構成柱狀體，上述第2連結鏈節排以接合於上述第1連結鏈節排之狀態，與上述第1連結鏈節排一併自上述射出部朝前方送出，所述機械臂機構還設有導向輥，該導向輥将上述第2連結鏈節排向上述射出部引導，且維持設置於上述第2連結鏈節之線性齒輪與驅動齒輪之卡合狀態。

1‧‧‧基部

2‧‧‧臂部

3‧‧‧末端效應器

J1、J2、J4、J5、J6‧‧‧旋轉關節部

J3‧‧‧直動關節部

11a‧‧‧第1支持體

11b‧‧‧第2支持體

11c‧‧‧第3支持體

20‧‧‧第2連結鏈節排

21‧‧‧第1連結鏈節排

22‧‧‧第2連結鏈節

23‧‧‧第1連結鏈節

26‧‧‧結合鏈節

30‧‧‧射出部

311‧‧‧下部輥

312‧‧‧上部輥

313、314‧‧‧側部輥

321、322‧‧‧側壁板

323‧‧‧下壁板

324‧‧‧上壁板

325、326、327、328‧‧‧軸承部

40‧‧‧導向部

411、412、413‧‧‧導向輥

圖1係本實施方式之機械臂機構之外觀立體圖。

圖2係表示圖1之機械臂機構之內部構造之立體圖。

圖3係自剖面方向來觀察圖1之機械臂機構之內部構造之圖。

圖4係表示圖3之導向部與驅動齒輪之間的位置關係之圖。

圖5係自上方、側方及下方來觀察圖3之導向部之圖。

圖6係用於說明構成本實施方式之機械臂機構之導向 部之複數個導向輥之配置方法之補充說明圖。

圖7係用於說明本實施方式之機械臂機構之導向部之功能之補充說明圖。

圖8係表示本實施方式之機械臂機構之導向部之另一構造例之圖。

以下，一面參照圖式一面對本實施方式之機械臂機構進行說明。於以下之說明中，對具有大致相同功能及構成之構成要素附加相同符號，僅於必要情形時進行重複說明。

圖1係本實施方式之機械臂機構之外觀立體圖。圖2、圖3係表示圖1之機械臂機構之內部構造。機械臂機構具有大致圓筒形狀之基部1和與基部1連接之臂部2。於臂部2之前端安裝有被稱為末端執行器之末端效應器3。圖1圖示可固持對象物之手部作為末端效應器3。末端效應器3並不限定於手部，亦可為其他工具、或相機、顯示器。亦可於臂部2之前端設置可更換為任意種類之末端效應器3之轉接器。

臂部2具有複數個、此處為6個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6。複數個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6係自基部1依序配設。一般而言，第1、第2、第3軸RA1、RA2、RA3被稱為根部3軸，第4、第5、第6軸RA4、RA5、RA6被稱為改變手部3之姿勢之腕部3軸。構成根 部3軸之關節部J1、J2、J3之至少一者為直動關節。此處，第3關節部J3構成為直動關節、尤其係伸縮距離相對較長之關節部。第1關節部J1係以例如被基座面垂直支持之第1旋轉軸RA1為中心之扭轉關節。第2關節部J2係以與第1旋轉軸RA1垂直配置之第2旋轉軸RA2為中心之彎曲關節。第3關節部J3係以與第2旋轉軸RA2垂直配置之第3軸(移動軸)RA3為中心而直線伸縮之關節。第4關節部J4係以與第3移動軸RA3一致之第4旋轉軸RA4為中心之扭轉關節，第5關節部J5係以與第4旋轉軸RA4正交之第5旋轉軸RA5為中心之彎曲關節。第6關節部J6係以與第4旋轉軸RA4正交、且與第5旋轉軸RA5垂直配置之第6旋轉軸RA6為中心之彎曲關節。

藉由第1關節部J1之扭動旋轉，臂部2與手部3一併迴旋。藉由第2關節部J2之彎曲旋轉，臂部2與手部3一併以第2關節部J2之第2旋轉軸RA2為中心進行起伏移動。形成基部1之臂支持體(第1支持體)11a具有以第1關節部J1之旋轉軸RA1為中心形成之圓筒形狀之中空構造。第1關節部J1係安裝於未圖示之固定台。當第1關節部J1旋轉時，第1支持體11a係與臂部2之迴旋一併進行軸旋轉。另，第1支持體11a亦可固定於接地面。於此情形時，係設為與第1支持體11a分開而臂部2獨立迴旋之構造。於第1支持體11a之上部連接有第2支持部11b。

第2支持部11b具有與第1支持部11a連續之中空構造。第2支持部11b之一端係安裝於第1關節部J1之旋轉部。第2支持部11b之另一端開放，第3支持部11c係於第2關節部J2之旋轉軸RA2轉動自如地嵌入。第3支持部11c具有與第1支持部11a及第2支持部連通之鱗片狀之中空構造。第3支持部11c係伴隨第2關節部J2之彎曲旋轉而其後部收容或送出至第2支持部11b。構成臂部2之直動關節部之第3關節部J3之後部係藉由其收縮而被收納於第1支持部11a與第2支持部11b連續之中空構造之內部。

第1關節部J1包含圓環形狀之固定部及旋轉部。固定部係固定於基座。於旋轉部安裝有第1支持部11a及第2支持部11b。當第1關節部J1旋轉時，第1、第2、第3支持體11a、11b、11c以第1旋轉軸RA1為中心而與臂部2及手部3一併迴旋。

第3支持部11c係其後端下部以旋轉軸RA2為中心轉動自如地嵌入至第2支持部11b之開放端下部。藉此，構成作為以旋轉軸RA2為中心之彎曲關節部之第2關節部J2。當第2關節部J2旋轉時，臂部2與手部3一併以第2關節部J2之旋轉軸RA2為中心朝垂直方向轉動、即起伏動作。第2關節部J2之旋轉軸RA2係與作為扭動關節部之第1關節部J1之第1旋轉軸RA1垂直設置。

如上述般，作為關節部之第3關節部J3構成臂部2之主要構成物。於臂部2之前端設有上述手部3。如圖1 所示，手部3係安裝於臂部2之前端。手部3係藉由第1、第2、第3關節部J1、J2、J3而移動至任意位置，藉由第4，第5，第6關節部J4、J5、J6而配置為任意姿勢。手部3具有開閉之兩個指部16a、16b。第4關節部J4係具有與沿著臂部2之伸縮方向之臂部中心軸、即與第3關節部J3之移動軸RA3典型一致之旋轉軸RA4之扭轉關節。若第4關節部J4旋轉，則手部3自第4關節部J4遍及前端以旋轉軸RA4為中心旋轉。

第5關節部J5係具有與第4關節部J4之移動軸RA4正交之旋轉軸RA5之彎曲關節部。若第5關節部旋轉，則手部16自第5關節部J5遍及前端上下轉動。第6關節部J6係具有與第4關節部J4之旋轉軸RA4正交、與第5關節部J5之旋轉軸RA5垂直之旋轉軸RA6的彎曲關節。若第6關節部J6旋轉則手部16左右迴旋。

藉由第1至第6關節部J1-J6之轉動、彎曲、伸縮，可將手部3之2指手16配置為任意之位置.姿勢。尤其係，第3關節部J3之直動伸縮距離之長度可實現手部3對基部1之近接位置至遠隔位置之廣範圍之對象的作用。

第3關節部J3之特徵為藉由構成其之直動伸縮臂機構而實現之直動伸縮距離之長度。直動伸縮距離之長度係藉由圖2、圖3所示之構造達成。直動伸縮臂機構具有第1連結鏈節排21及第2連結鏈節排20。於臂部2水平配置之基準姿勢下，第1連結鏈節排21位於第2連結鏈節排20之下部，第2連結鏈節排20位於第1連結鏈節排 21之上部。

第1連結鏈節排21具有相同之剖面字形狀，包含藉由銷而於背面部位排狀連結之複數個第1連結鏈節23。具備如下性質：因利用第1連結鏈節23之剖面形狀及銷實現之連結位置，而第1連結鏈節排21可向其背面方向彎曲但無法反過來朝表面方向彎曲。第1連結鏈節23之剖面形狀除字形狀外，亦可為剖面口字形狀、圓弧形狀等。

第2連結鏈節排20係具有與第1連結鏈節23大致相等之寬度之大致平板形狀，包含藉由銷而排狀地連結之複數個第2連結鏈節22。第2連結鏈節排20具備如下性質：因利用連結部分之形狀或銷之連結位置，可向表面方向彎曲但無法發過來向背面方向彎曲。第1連結鏈節排21於前端部藉由結合鏈節26而與第2連結鏈節排20結合。結合鏈節26具備第1連結鏈節23與第2連結鏈節22成為一體之形狀。如圖2所示，於第2連結鏈節22之背面側分別形成有線性齒輪22a。當第2連結鏈節22成為直線狀時，線性齒輪22a被連結，構成連續之線性齒輪(齒條)。

如圖3所示，於驅動齒輪24a與射出部30之間設有導向部40。藉由導向部40，維持形成於第2連結鏈節22之背面之線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態。當臂伸長時，馬達M1進行驅動，驅動齒輪24a進行正向旋轉，藉此，第2連結鏈節排20與第1連結鏈節排21接 合，成為柱狀體而自射出部30朝前方送出。此時，第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20之背面彼此接合，藉此構成柱狀體。臂收縮時，馬達M1進行驅動，驅動齒輪24a進行反向旋轉，藉此，柱狀體於射出部30之後方解除接合狀態，相互分離。分離後之第2連結鏈節排20與第1連結鏈節排21分別成為可彎曲之狀態，向沿第1旋轉軸RA1之方向彎曲，收容於第1支持體11a內部。

以下，針對導向部40之構造，參照圖4，5進行說明。圖4係表示圖3之導向部40與驅動齒輪24a之間之位置關係之圖。圖5係自上方、側方及下方來觀察圖3之導向部40之圖。

導向部40具有將第2連結鏈節排20向接合機構引導之功能。接合機構係用於將第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20接合，構成柱狀體之機構。於本實施方式中，接合機構構成於射出部30。因此，以下，設接合機構為射出部30。導向部40形成驅動齒輪24a至射出部30為止之第2連結鏈節排20之移動路徑。移動路徑係用於第2連結鏈節排20以適宜角度進入射出部30之路徑。以適宜角度使第2連結鏈節排20進入射出部30，藉此可減少無法由射出部30將第1連結鏈節排21接合於第2連結鏈節排20等不良情況之產生。再者，導向部40具有維持設置於第2連結鏈節22之線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態之功能。該等功能之細節後述。

導向部40典型地如以下般構成。導向部40具有字 形狀之外觀。導向部40具備一對側壁板321、322、下壁板323及上壁板324。側壁板321係長方形平板。側壁板321之短邊較臂部2之厚度長，長邊具有射出為33至驅動齒輪24a之後方之距離程度之長度。側壁板322及上壁板324具有與側壁板321相同之形狀。一對側壁板321、322係固定於第1支持體11a或第2支持體11b。

一對側壁板321、322係自射出中心軸分別朝左右方向(圖中，+Y方向與-Y方向)間隔等距離而配置。一對側壁板321、322係間隔較柱狀體之寬度長之距離來配置。一對側壁板321、322之下端部間係由下壁板323來固定。一對側壁板321、322之上端部間係由上壁板324來固定。藉由下壁板323及上壁板324，一對側壁板321、322之間隔保持為一定。另，射出中心軸係射出部30之中心軸。當射出中心軸藉由射出部30來支持臂部2時，係與臂部2之中心軸一致。

於側壁板321、322之上端部間可旋轉地固定有導向輥。導向輥具備軸和輥。軸之兩端係分別固定於側壁板321、322。於軸上旋轉自如地安裝有兩個輥。本實施方式之導向部40具備複數個，此處為3個導向輥411、412、413。複數個導向輥411、412、413具有與第2連結鏈節22之寬度方向平行之旋轉軸。複數個導向輥411、412、413係排列於驅動齒輪24a附近至射出部30之間。

首先，針對複數個導向輥411、412、413中最末尾之導向輥411之配置進行說明。最末尾之導向輥411係於驅 動齒輪24a附近，配置於用於維持驅動齒輪24a與線性齒輪22a之卡合之位置。具體而言，導向輥411以相對於自驅動齒輪24a之旋轉軸24r至導向輥411之旋轉軸為止之射出中心軸之距離dx1為驅動齒輪24a之半徑以下之方式來配置。較佳為導向輥411之距離dx1為零，即，相對於射出中心軸配置於與驅動齒輪24a相同位置。再者，導向輥411相對於驅動齒輪24a之半徑方向，自驅動齒輪24a之旋轉軸24r間隔較既定距離dz1長之距離來配置。既定距離dz1係具有將驅動齒輪24a與線性齒輪22a卡合所需之距離。即，既定距離dz1與合計驅動齒輪24a之半徑24d與第2連結鏈節22之厚度22d得到之長度對應。厚度22d與第2連結鏈節22之表面至設置於背面之線性齒輪22a之下端為止之長度對應。藉此，第2連結鏈節排20卡合於驅動齒輪24a之後，夾持於導向輥411與驅動齒輪24a之間，維持線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態。複數個導向輥412、413排列於最末尾之導向輥411與射出部30之間。針對複數個導向輥412、413之配置方法後述。

射出部30具有將第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20接合之功能和支持臂部2之功能。因此，射出部30如以下般構成。射出部30具有大致錐筒形狀之外觀。於本實施方式中，一對側壁板321、322、下壁板323、上壁板324係導向部40與射出部30之共用零件。因此，於一對側壁板321、322上構成導向部40和射出部30。此 時，導向部40係構成於射出部30之後方。再者，導向部40和射出部30亦可構成於分別不同之一對側壁板。然而，如本實施方式般，於共用之一對側壁板321、322上構成導向部40和射出部30，藉此可得到以下效果。即，藉由共用之一對側壁板321、322，可以減少一方之一對側壁板部分、零件數。再者，藉由共用之一對側壁板321、322，可以避免第2連結鏈節排20到達射出部30之間，第2連結鏈節排20向寬度方向偏離。換言之，共用之一對側壁板321、322可以實現一部分引導第2連結鏈節排20之功能。

於一對側壁板321、322上分別設有複數個側部輥313、314。以下，針對設於側壁板321之複數個側部輥313進行說明。

於側壁板321之外側面之既定位置固定一對軸承部325、326。軸承部325係細長棱柱，具有與射出中心軸平行之中心軸。軸承部326具有與軸承部325相同之形狀。固定一對軸承部325、326之位置分別與自射出中心軸於上下方向(圖中+Z方向與-Z方向)間隔等距離之位置對應。

於軸承部325、326之間，可旋轉地固定有複數個側部輥313。複數個側部輥313係相互平行，且沿射出中心軸排列。複數個側部輥313具有上下方向(圖中Z方向)之旋轉軸。側部輥313具有較自固定於軸承部325、326之側部輥313之旋轉軸至側壁板321之內側面為止之距離 長之半徑。於側壁板321之既定位置，形成有用於使側部輥313自側壁板321之內側面突出之突出孔329。側壁板321上形成有突出孔329之位置係與固定於軸承部325與326之間之側部輥313之位置對應。於側壁板321上形成有突出孔329，藉此，固定於軸承部325、326之側部輥313自側壁板321之內側面突出。藉由自側壁板321之內側面突出之複數個側部輥313之突出端來規定支持柱狀體之支持面。

與側壁板321同樣地，於側壁板322上固定有一對軸承部327、328。與一對軸承部325、326同樣地，於一對軸承部327、328間可旋轉地固定有複數個側部輥314。側部輥314具有與側部輥313相同之形狀。複數個側部輥314與複數個側部輥313同樣地自側壁板322之內側面突出。藉由自側壁板322之內側面突出之複數個側部輥314之突出端來規定支持柱狀體之支持面。

由複數個側部輥313規定之支持面至由複數個側部輥314規定之支持面為止之距離係與射出部30之筒狀部分之寬度對應。由複數個側部輥313規定之支持面與由複數個側部輥314規定之支持面，係以射出部30之筒狀部分之寬度成為柱狀體之寬度以下之長度之方式來設計。具體而言，距離側部輥313、314之側壁板321、322之內側面之突出長度以由複數個側部輥313規定之支持面至由複數個側部輥314規定之支持面為止之距離成為柱狀體之寬度以下之長度之方式來調整。當由複數個側部輥313規定之支 持面至由複數個側部輥314規定之支持面為止之距離較柱狀體之寬度短時，複數個側部輥313、314以對柱狀體之間施加有預壓之狀態來支持柱狀體。

於側壁板321、322之上部間可旋轉地固定有複數個上部輥312。複數個上部輥312係相互平行，且沿射出中心軸而排列。因此，複數個上部輥312具有左右方向(圖中Y方向)之旋轉軸。由複數個上部輥312之下部來規定支持柱狀體之支持面。於側壁板321、322之下部間可旋轉地固定有複數個下部輥311。複數個下部輥311係相互平行，且沿射出中心軸而排列。因此，複數個下部輥311具有左右方向(圖中Y方向)之旋轉軸。由複數個下部輥311之上部來規定支持柱狀體之支持面。

由複數個上部輥312規定之支持面至由複數個下部輥311規定之支持面為止之距離係與射出部30之筒狀部分之厚度對應。由複數個上部輥312規定之支持面與由複數個下部輥311規定之支持面，係以射出部30之筒狀部分之厚度成為柱狀體之厚度以下之長度之方式來設計。具體而言，複數個上部輥312與複數個下部輥311之固定位置，係以由複數個上部輥312規定之支持面至由複數個下部輥311規定之支持面為止之距離成為柱狀體之厚度以下之長度之方式來確定。當由複數個上部輥312規定之支持面至由複數個下部輥311規定之支持面為止距離較柱狀體之厚度短時，複數個上部輥312和複數個下部輥係以對柱狀體之間施加有預壓之狀態來支持柱狀體。

如以上說明般，射出部30之筒狀部分之寬度及厚度分別以較柱狀體之寬度及厚度短之方式來設計。藉此，成為對射出部30與柱狀體之間施加有預壓之狀態。藉由對射出部30與柱狀體之間施加適宜之預壓，可以減少臂收縮時之擺動，藉由減少擺動，可以防止異響。再者，可以提高射出部30之剛性。即，可以針對伴隨著臂部2及末端效應器3之移動而施加之外力和與臂部2及末端效應器3之重量對應之外力，減少射出部30之變形量。藉此，可以提高藉由射出部30來保持臂部2之位置之精度。再者，於本實施方式中，作為施加預壓之方法係採用定位置預壓。於本實施方式中，定位置預壓係依照輥與柱狀體之間之位置關係，對柱狀體與射出部30之間施加預壓之方法。此時，輥之間隔較柱狀體之寬度(厚度)稍短，藉此對柱狀體與射出部30之間施加預壓。然而，對柱狀體與射出部30之間施加預壓之方法並不限定於此。亦可藉由利用螺旋彈簧或盤形彈簧等之定壓預壓，對柱狀體與射出部30之間施加預壓。於本實施方式中，可藉由利用該等彈簧將輥向柱狀體壓入，對柱狀體與射出部30之間施加預壓。

再者，與臂部2及末端效應器3之重量對應之外力(重力)通常作用於射出部30。因此，對與柱狀體之間施加預壓之效果，尤其係對射出部30之上部輥312與下部輥311較為顯著。另一方面，較上部輥312及下部輥311，不會對側部輥313、314作用大之外力。因此，亦可 不對側部輥313、314與柱狀體之間施加預壓。即，射出部30之筒狀部分之寬度係與柱狀體之寬度相等即可。再者，亦可代替與柱狀體線接觸之側部輥313、314，而採用與柱狀體點接觸之滾珠軸承。

若驅動齒輪24a進行正向旋轉，則第2連結鏈節排20與第1連結鏈節排21被一併向射出部30引導。被向射出部30引導之第1連結鏈節23一面沿最末尾之下部輥311旋轉，一面排列於與射出中心軸平行之直線上。同樣地，被向射出部30引導之第2連結鏈節22係沿最末尾之上部輥312之旋轉軸排列於與射出中心軸平行之直線上。如上述般，射出部30之筒狀部分之厚度較臂部2之厚度稍短。因此，第2連結鏈節排20與第1連結鏈節排21一併，被射出部30之後方之上部輥312與下部輥311夾持。藉此，第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20相互擠壓而接合。接合後之第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20係藉由射出部30之複數個輥來支持，藉此保持接合狀態。當保持第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20之接合狀態時，第1連結鏈節排21與第2連結鏈節排20之彎曲被限制，藉此，由第1連結鏈節排21和第2連結鏈節排20來構成具有一定剛性之柱狀體。並且，被接合之臂部2自射出部30朝前方送出。

其次，針對複數個導向輥411、412、413之配置方法，參照圖6進行說明。圖6係用於說明構成本實施方式之導向部40之複數個導向輥411、412、413之配置方法 之補充說明圖。圖6(a)係自剖面方向來觀察包含機械臂機構之導向部40與射出部30之範圍之圖。圖6(b)係用於說明第2連結鏈節22之長度之補充說明圖。如圖6(b)所示，於第2連結鏈節22連結之方向(長度方向)，係設第2連結鏈節22之前端至後端之距離L2為第2連結鏈節22長度L2。再者，設導向輥411與導向輥412之間之旋轉軸間距離為L41(以下，稱為輥間隔L41)，設導向輥412與導向輥413之間之旋轉軸間距離為L42(以下，稱為輥間隔L42)，設導向輥413之旋轉軸與射出部30之後端、此處與射出部30之最末尾之上部輥312之旋轉軸之間之距離為L43(以下，稱為輥間隔L43)。

如圖6所示，複數個導向輥411、412、413係相互平行地自驅動齒輪24a附近至射出部30分別配置。具體而言，導向輥413(前端之導向輥413)係關於射出中心軸，自射出部30之後端(自最末尾之上部輥312)間隔輥間隔L43而配置。輥間隔L43具有第2連結鏈節長L2以下之長度。前端之導向輥413係關於射出部30之厚度方向，配置於與最末尾之上部輥312相同之位置。

導向輥412係配置於導向輥411與413之間。具體而言，導向輥412係相對於射出中心軸，配置於自導向輥411間隔輥間隔L41之位置、自導向輥413間隔輥間隔L42之位置。輥間隔L41、L42係具有第2連結鏈節長L2以下之長度。藉此，第2連結鏈節22係至少被一個導向 輥支持。導向輥412係相對於射出部30之厚度方向，被配置於前端之導向輥413與最末尾之導向輥411之間。如本實施方式般，當最末尾之導向輥411相對於射出部30之厚度方向而配置於與最末尾之上部輥312相同位置時，由複數個導向輥411、412、413之下部和最末尾之上部輥312規定之面與射出中心軸平行。

再者，若合計輥間隔L41與L42得到之長度為第2連結鏈節長L2以下，亦可不具有導向輥412。再者，當合計輥間隔L41與L42得到之長度較第2連結鏈節長L2之2倍長時，亦可以輥間隔成為第2連結鏈節長L2以下之方式，於前端之導向輥413與最末尾之導向輥411之間配置2個以上導向輥。

其次，針對複數個導向輥411、412、413依照於圖6中說明之條件進行配置時之功能，參照圖7進行說明。

圖7係用於說明本實施方式之機械臂機構之導向部40之功能之補充說明圖。圖7係自剖面方向來觀察包含機械臂機構之導向部40與射出部30之範圍之圖。圖7係表示臂部2被送出之情形。圖7(b)係表示自圖7(a)經過規定時間之狀態。

首先，針對最末尾之導向輥411之功能進行說明。若驅動齒輪24a進行正向旋轉，則第2連結鏈節排20被向射出部30引導。如圖6所示，第2連結鏈節22卡合於驅動齒輪24a之後，鏈節之朝向立即發生較大變化。因此，尤其係，當臂部2快速伸長時，剛剛卡合於驅動齒輪24a 之後之第2連結鏈節22，係以其前方之連結部分為旋轉中心，其後方部分向圖中箭頭UD之方向快速旋轉。最末尾之導向輥411將剛剛卡合於驅動齒輪24a之後之、旋轉後之第2連結鏈節22卡合。因此，最末尾之導向輥411相對於射出中心軸，配置於與驅動齒輪24a相同之位置或配置於驅動齒輪24a之後方附近。藉此，藉由最末尾之導向輥411，可以減少第2連結鏈節22撞擊第2支持體11b及其蓋等之可能性，亦可抑制第2連結鏈節22之損傷或由撞擊產生之聲音。

再者，最末尾之導向輥411具有較第2連結鏈節22低之硬度。具體而言，最末尾之導向輥411係由彈性體、例如由橡膠等覆蓋其輥部分。藉此，可以由彈性體吸收第2連結鏈節22撞擊導向輥411時之力，因此，可以防止第2連結鏈節22損傷。另，例如，最末尾之導向輥411具有較其他導向輥大之直徑。藉此，可以提高可卡合旋轉後之第2連結鏈節22之可能性。

再者，將最末尾之導向輥411配置於用於與驅動齒輪24a之間夾持第2連結鏈節22之位置，藉此，最末尾之導向輥411可以維持線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態。因此，藉由最末尾之導向輥411，可防止線性齒輪22a偏離驅動齒輪24a，因此可以使臂部2之收縮動作穩定。

其次，針對複數個導向輥412、413之功能進行說明。複數個導向輥412、413係以輥間隔成為第2連結鏈 節長L2以下之長度之方式來配置。藉此，於第2連結鏈節長L2之間至少配置一個導向輥。第2連結鏈節排20具有可向表面方向彎曲之性質。因此，第2連結鏈節排20可向表面方向彎曲。然而，第2連結鏈節22係至少由一個導向輥支持於表面方向上，因此，即便由於某些原因對第2連結鏈節排20作用向其表面方向彎曲之力，亦可抑制第2連結鏈節排20向表面方向彎曲。複數個導向輥412、413具有較第2連結鏈節22低之硬度。藉此，即便於由第2連結鏈節22对複數個導向輥412、413作用強力之情形時，亦於第2連結鏈節22之前損傷複數個導向輥412、413，因此，可以抑制損傷第2連結鏈節22。

再者，前端之導向輥413具有以下功能。前端之導向輥413相對於射出部30之厚度方向，配置於與最末尾之上部輥312相同位置。前端之導向輥413相對於射出部30之厚度方向配置於與最末尾之上部輥312相同之位置，藉此可使第2連結鏈節排20進入最末尾之上部輥312之角度為零。即，藉由前端之導向輥413，可以使第2連結鏈節排20沿平行於射出中心軸之方向而進入射出部30。從而，第2連結鏈節22於最末尾之上部輥312，朝向不會較大地變化，因此，可以減小藉由射出部30，第1連結鏈節23與第2連結鏈節22接合不良之可能性。

再者，導向部40之構造並不限定於本實施方式。

圖8係表示本實施方式之機械臂機構之導向部40之另一構成例之圖。如圖8(a)所示，當驅動齒輪24a與射 出部30之間之距離長時，以最末尾之導向輥411至射出部30之間，輥間隔為第2連結鏈節長L2以下之方式，沿著射出中心軸配置複數個導向輥412、413、414、415、416即可。再者，當第2連結鏈節排20向背面方向亦可彎曲時，如圖8(a)所示，亦可夾著第2連結鏈節排20於與複數個導向輥412、413、414、415、416對置之位置配置複數個導向輥417、418。此時，複數個導向輥417、418係自複數個導向輥412-416，間隔與第2連結鏈節22之厚度相同或稍長之距離來配置。藉此，複數個導向輥412-418可以防止第2連結鏈節排20向表面方向和背面方向彎曲。

再者，假定第2連結鏈節排20向表面方向彎曲之角度被銷等進行限制。於該等情形時，如圖8(b)所示，導向部40亦可僅由導向輥411構成。第2連結鏈節排20向表面方向彎曲之角度被限制，因此，不會向表面方向較大地彎曲。因此，需要防止第2連結鏈節排20向表面方向彎曲之必要性低。再者，如本實施方式般，當相對於射出部30之厚度方向，最末尾之上部輥312與導向輥411被配置於相同位置時，被導向輥411與驅動齒輪24a夾持之第2連結鏈節22已經與射出中心軸平行。因此，不需要配置用於使第2連結鏈節排20沿著與射出中心軸平行之方向進入射出部30之前端之導向輥413。因此，於第2連結鏈節排20朝向背面方向之彎曲為負荷，朝向表面方向之彎曲角度被限制之情形時，不需要複數個導向輥 412、413。当然，相對於射出部30之厚度方向，當導向輥411相對於最末尾之上部輥312間隔較大時，需要使第2連結鏈節排20沿着與射出中心軸平行之方向進入射出部30。因此，亦可配置前端之導向輥413。藉由這般構成導向部40，亦可減少零件數量，因此，有效降低成本。

再者，導向部40亦可作為射出部30之一部分來發揮作用。具體而言，如圖8(c)所示，導向輥411與下部輥311一併構成射出部30。此時，設重力方向為-Z方向。此時，藉由對柱狀體根據臂部2及末端效應器3之重量而作用之重力，產生力矩。然而，藉由導向輥411來支持柱狀體，藉此，可以抑制由於力矩而欲旋轉之柱狀體。例如，於臂部2及末端效應器3之重力輕等情形時，可以藉由由導向輥411和下部輥311構成之射出部30來實現支持柱狀體之功能。藉由這樣構成射出部30，可以減少射出部30之零件數量，因此，有效降低成本。

根據以上說明之本實施方式之機械臂機構之導向部40，可以得到以下效果。即，藉由導向部40，當臂伸長時，可以使剛剛與驅動齒輪24a卡合後之第2連結鏈節22不撞擊其他機構，引導至射出部30。具體而言，可以藉由最末尾之導向輥411來抑制與驅動齒輪24a卡合之後跳起之第2連結鏈節22。再者，最末尾之導向輥411可以維持設置於第2連結鏈節22之背面之線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態。即，最末尾之導向輥411可以將第2連結鏈節排20向射出部30引導，且維持設置於第2 連結鏈節22之背面之線性齒輪22a與驅動齒輪24a之卡合狀態。再者，前端之導向輥413相對於射出中心軸，配置於與最末尾之上部輥312相同之位置。前端之導向輥413可以使第2連結鏈節排20與射出中心軸平行地進入射出部30。藉此，可以減少藉由射出部30，與第1連結鏈節排21之接合不良之情形。再者，複數個導向輥411、412、413以旋轉軸間距離為第2連結鏈節22之長度以下之方式來排列。藉此，可防止第2連結鏈節排20向表面方向彎曲。因此，本實施方式之機械臂機構之導向部40可使臂部2之收縮動作穩定。

雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該等實施形態能以其他各種形態實施，且於不脫離發明主旨之範圍內可進行各種省略，置換，變更。該等實施形態或其變化包含於發明範圍及主旨，同樣包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

1‧‧‧基部

2‧‧‧臂部

3‧‧‧末端效應器

J1、J2、J4、J5、J6‧‧‧旋轉關節部

J3‧‧‧直動關節部

11a‧‧‧第1支持體

11b‧‧‧第2支持體

11c‧‧‧第3支持體

20‧‧‧第2連結鏈節排

21‧‧‧第1連結鏈節排

22‧‧‧第2連結鏈節

23‧‧‧第1連結鏈節

24a‧‧‧驅動齒輪

26‧‧‧結合鏈節

30‧‧‧射出部

311‧‧‧下部輥

312‧‧‧上部輥

RA1‧‧‧第1旋轉軸

RA2‧‧‧第2旋轉軸

RA3‧‧‧第3旋轉軸

RA4‧‧‧第4旋轉軸

RA5‧‧‧第5旋轉軸

RA6‧‧‧第6旋轉軸

M1‧‧‧馬達

Claims (3)

1. 一種機械臂機構，其具有直動伸縮關節，其中，上述直動伸縮關節具有臂部和支持上述臂部之射出部，上述臂部具有第1連結鏈節排和第2連結鏈節排，上述第1連結鏈節排係由具有剖面字、圓弧或口字形状之複數個第1連結鏈節構成，上述第2連結鏈節排係由具有大致平板形状之複數個第2連結鏈節構成，上述第2連結鏈節排與上述第1連結鏈節排接合，藉此構成柱状体，上述第2連結鏈節排以接合於上述第1連結鏈節排之狀態，與上述第1連結鏈節排一併自上述射出部朝前方送出，還設置有導向輥，該導向輥將上述第2連結鏈節排向上述射出部引導，且維持設置於上述第2連結鏈節之線性齒輪與驅動齒輪之卡合狀態。
2. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述導向輥相對於上述臂部之中心軸，設置於與上述驅動齒輪相同之位置或上述驅動齒輪之後方。
3. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述導向輥之表面具有較上述第2連結鏈節低之硬度。