WO2016117627A1

WO2016117627A1 - 直動伸縮機構及びロボットアーム機構

Info

Publication number: WO2016117627A1
Application number: PCT/JP2016/051627
Authority: WO
Inventors: 尹　祐根; 眞二栗原; 光佐野
Original assignee: ライフロボティクス株式会社
Priority date: 2015-01-24
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-28
Also published as: CN107206599A; JP2016136060A; US20170320217A1

Abstract

直動伸縮機構において、アームの剛性を向上する。複数の第１連結コマ（２３）からなる第１連結コマ列（２１）と、複数の第２連結コマ（２４）からなる第２連結コマ列（２２）と、第１連結コマ列（２１）を第２連結コマ列（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、複数の第２連結コマ（２３）のうち先端の第２連結コマ（２３）は複数の第１連結コマ（２４）のうち先端の第１連結コマ（２４）と接続され、第１、第２連結コマ列（２１，２２）の接合により屈曲が拘束されて筒形状を有する柱状体が構成される一方、第１、第２連結コマ列（２１，２２）の分離により柱状体が解除される直動伸縮機構において、第１連結コマ（２３）は第２連結コマ（２４）の側板の間隔と略等価な幅を有し、第２連結コマ２４に嵌め込まれる。

Description

直動伸縮機構及びロボットアーム機構

　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。

　直動伸縮機構におけるアームの剛性を向上させることにある。

　本実施形態に係る直動伸縮機構は、第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に連結された平板形状を有する複数の第１連結コマからなり、第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に連結された断面コ字形状を有する複数の第２連結コマからなり、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連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて筒状の柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、前記第１連結コマ列を前記第２連結コマ列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連結コマの側板の間隔と略等価な幅を有し、前記第２連結コマに嵌め込まれる。

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１連結コマの構造を示す側面図である。図５は、図４の第１連結コマの後方の構造を示す斜視図である。図６は、図４の第１連結コマの前方の構造を示す斜視図である。図７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側面図である。図８は、図７の第２連結コマ２４のＡ－Ａ´断面図である。図９は、図７の第２連結コマの後方の構造を示す斜視図である。図１０は、図７の第２連結コマの前方の構造を示す斜視図である。図１１は、本実施形態に係るロボットアーム機構のアーム部の構造を示す斜視図である。図１２は、図１１のアーム部の特徴部分を示す断面図である。図１３は、第１変形例に係るロボットアーム機構のアーム部の構造を示す斜視図である。図１４は、図１３のアーム部の特徴部分を示す断面図である。図１５は、第２変形例に係るロボットアーム機構のアーム部の構造を示す斜視図である。図１６は、図１５のアーム部の特徴部分を示す断面図である。図１７は、第３変形例に係るロボットアーム機構のアーム部の特徴的な構造を示す断面図である。図１８は、第４変形例に係るロボットアーム機構のアーム部の特徴的な構造を示す断面図である。

　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。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関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６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外装からなる中空構造を有する。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。

　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の主要構成物を担う。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動伸縮距離の長さが特徴的である。

　図３は、図１のロボットアーム機構の側面図である。図３に示すように、直動伸縮機構は第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを有する。第１連結コマ列２１は複数の第１連結コマ２３からなる。前後の第１連結コマ２３は、互いの端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第１連結コマ列２１は内側や外側に自在に屈曲できる。

　第２連結コマ列２２は複数の第２連結コマ２４からなる。前後の第２連結コマ２４は、互いの底面端部箇所においてピンにより屈曲自在に列状に連結される。第２連結コマ列２２は内側に屈曲できる。第２連結コマ２４の断面はコ字形状であるので、第２連結コマ列２２は、隣り合う第２連結コマ２４の側板同士が衝突して、外側には屈曲しない。なお、第１連結コマ２３（第２連結コマ２４）、第１連結コマ２３（第２連結コマ２４）の第２回転軸ＲＡ２に向いた面を内面、その反対側の面を外面というものとする。

　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２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２６により接続される。例えば、結合コマ２６は第２連結コマ２４と第１連結コマ２３とを合成した形状を有している。

　アームが伸長するときには、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２１，２２が外に向かって送り出される。第１、第２連結コマ列２１、２２は、第３支持体１１ｃの開口付近の射出部３０により互いに接合される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が維持されているとき、第１、第２連結コマ列２１，２２の屈曲は互いに拘束される。それにより第１、第２連結コマ列２１、２２は、一定の剛性を備えた柱状体を構成する。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。この柱状体は第２連結コマ２４が第１連結コマ２３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、前端部と後端部とが開放された形状として定義される。　
　アームが収縮するときには、第３支持体１１ｃの開口に第１、第２連結コマ列２１，２２が引き戻される。柱状体を構成する第１、第２連結コマ列２１，２２は、射出部３０の後方で互いに離反される。離反された第１、第２連結コマ列２１，２２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。

　図３に示すように、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とは第３支持体１１ｃの開口付近に取り付けられた射出部３０で接合される。　
　射出部３０は、複数の上部ローラ３１と複数の下部ローラ３２とが角筒形状のフレーム３５に支持されてなる。例えば、複数の上部ローラ３１は第１連結コマ２３の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。同様に、複数の下部ローラ３２は第２連結コマ２４の長さと略等価な間隔を隔ててアーム中心軸に沿って配列される。射出部３０の後方には、ガイドローラ４０とドライブギア５０とが第１連結コマ列２１を挟んで対向するように設けられる。ドライブギア５０は図示しない減速器を介してモータ５５に接続される。第１連結コマ２３の内面には連結方向に沿ってリニアギア２３９が形成されている。複数の第１連結コマ２３が直線状に整列されたときに互いのリニアギア２３９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５０は、直線状のリニアギアにかみ合わされる。直線状につながったリニアギア２３９はドライブギア５０とともにラックアンドピニオン機構を構成する。

　アーム伸長時、モータ５５が駆動し、ドライブギア５０が順回転すると、第１連結コマ列２１はガイドローラ４０により、アーム中心軸と平行な姿勢となって、上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。第１連結コマ列２１の移動に伴い、第２連結コマ列２２は射出部３０の後方に配置された図示しないガイドレールにより射出部３０の上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。射出部３０は、上部ローラ３１と下部ローラ３２とにより第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを互いに押圧し、柱状体を構成するとともに、その柱状体を上下左右に支持する。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２との接合による柱状体は第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５５が駆動し、ドライブギア５０が逆回転されると、ドライブギア５０と係合している第１連結コマ列２１が第１支持体１１ａ内に引き戻される。第１連結コマ列の移動に伴って、柱状体が第３支持体１１ｃ内に引き戻される。引き戻された柱状体は射出部３０後方で分離される。例えば、柱状体を構成する第１連結コマ列２１はガイドローラ４０とドライブギア５０とに挟まれ、柱状体を構成する第２連結コマ列２２は重力により下方に引かれ、それにより第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１とは互いに離反される。離反された第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１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４－１１を参照して説明する。まず、第１連結コマ列２１を構成する第１連結コマ２３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１連結コマ２３の構造を示す側面図である。図５は、図４の第１連結コマ２３の後方の構造を示す斜視図である。図６は、図４の第１連結コマ２３の前方の構造を示す斜視図である。

　第１連結コマ２３は略平板形に構成される。第１連結コマ２３の後方中央にはピンホールケース２３１が設けられる。第１連結コマ２３の前方両端にはそれぞれピンホールケース２３２，２３３が設けられる。ピンホールケース２３１，２３２，２３３各々のピンホールは第１連結コマ２３の幅方向に平行に空けられている。ピンホールケース２３２，２３３は後方のピンホールケース２３１の幅に略等価な距離を隔てて幅方向の両端に分散される。前方のピンホールケース２３２，２３３の間に後方のピンホールケース２３１が差し込まれる。この状態で前方のピンホールケース２３２，２３３のピンホールと後方のピンホールケース２３１のピンホールとは連続的につながる。連続的につながったピンホールには単一のピンが挿入される。このようにして、複数の第１連結コマ２３は列状に連結され、第１連結コマ列２１を構成する。前後の第１連結コマ２３は、ピンホールを中心に互いに回転することができる。これにより、第１連結コマ列２１は屈曲することができる。第１連結コマ列２１の屈曲角度は、第１連結コマ２３の断面形状、ピンホールの位置、ピンホールケース２３１，２３２，２３３の形状等により制限することができる。例えば、第１連結コマ列２１は内側に屈曲可能であるが、外側に屈曲不可になるように構成することが可能である。

　第１連結コマ２３の内面の両側中央それぞれには、断面台形状のピンホールブロック２３４，２３５が設けられる。ピンホールブロック２３４，２３５にはロックピンホールが空けられている。

　次に、第２連結コマ列２２を構成する第２連結コマ２４の構造について図７－９を参照して説明する。また、第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２との接合構造を図１０，１１を参照して説明する。図７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２４の構造を示す側面図である。図８は、図７の第２連結コマ２４のＡ－Ａ´断面図である。図９は、図７の第２連結コマ２４の後方の構造を示す斜視図である。図１０は、図７の第２連結コマ２４の前方の構造を示す斜視図である。図１１は、本実施形態に係るロボットアーム機構のアーム部２の構造を示す斜視図である。図１２は、図１１のアーム部２の特徴部分を示す断面図である。

　第２連結コマ２４は短溝状体に構成される。第２連結コマ２４は略コ字形状の断面を有する。第２連結コマ２４には、ピンホールケース２４１，２４２，２４３、チャックブロック２４４，２４５、及びロックピンブロック２４６，２４７が一体成型されている。

　第２連結コマ２４の後方中央にはピンホールケース２４１が設けられる。第２連結コマ２４の前方両端にはそれぞれピンホールケース２４２，２４３が設けられる。ピンホールケース２４１，２４２，２４３各々のピンホールは第２連結コマ２４の幅方向に平行に空けられている。ピンホールケース２４２，２４３は後方のピンホールケース２４１の幅に略等価な距離を隔てて幅方向の両端に分散される。前方のピンホールケース２４２，２４３の間に後方のピンホールケース２４１が差し込まれる。この状態で前方のピンホールケース２４２，２４３のピンホールと後方のピンホールケース２４１のピンホールとは連続的につながる。連続的につながったピンホールには単一のピンが挿入される。このようにして、複数の第２連結コマ２４は列状に連結され、第２連結コマ列２２を構成する。前後の第２連結コマ２４は、ピンホールを中心に互いに回転することができる。これにより、第２連結コマ列２２は内側や外側に屈曲することができる。第２連結コマ列２２の屈曲角度は、断面形状、ピンホールの位置、ピンホールケース２４１，２４２，２４３の形状等により制限することができる。本実施形態に係る第２連結コマ２４は断面略コ字形状であるため、第２連結コマ列２２は外側に屈曲可能であるが、内側に屈曲不可な性質を有する。

　チャックブロック２４４，２４５は第２連結コマ２４の後端であって、両側板の上方の内側にそれぞれ形成される。ロックピンブロック２４６，２４７は第２連結コマ２４の先端であって、両側板の上方の内側にそれぞれ形成される。ロックピンブロック２４６，２４７は、既述のピンホールブロック２３４，２３５のピンホールにそれぞれ挿入されるロックピンを有する。ロックピンは、第２連結コマ２４の長さ方向に平行な中心軸を有する。ロックピンの形状や軸長は、ピンホールに合わせて設計される。第２連結コマ列２２が直線状に整列されると、前の第２連結コマ２４のチャックブロック２４４，２４５と後の第２連結コマ２４のロックピンブロック２４６，２４７との間に所定形状の嵌合受け部が形成される。チャックブロック２４４，２４５とロックピンブロック２４６，２４７とは、嵌合受け部が第１連結コマ２３のピンホールブロック２３４，２３５に略一致する形状となるように、その形状と位置とが設計される。

　ピンホールブロック２３４，２３５は、チャックブロック２４４，２４５とロックピンブロック２４６，２４７とともにロック機構を構成する。ピンホールブロック２３４，２３５は、第１、第２連結コマ列２１、２２が直線状に整列され、互いに押圧される際に嵌合受け部にそれぞれ嵌め込まれる。このとき、ピンホールブロック２３４，２３５のピンホールにロックピンブロック２４６，２４７のロックピンがそれぞれ挿入される。これにより、第１連結コマ２３は第２連結コマ２４に対してロックされる。そのロック状態は、ピンホールブロック２３４，２３５が嵌合受け部に嵌め込まれることにより維持される。図１１に示すように、上述のように接合された第１、第２連結コマ列２１，２２は一定の剛性を有する柱状体を構成する。当該柱状体は断面略ロ字形状の筒形状を有する。

　以下、本実施形態に係る直動伸縮機構における、第１連結コマ列２１が第２連結コマ列２２に嵌め込まれる構造について説明する。本実施形態では、第１連結コマ列２１が第２連結コマ列２２に嵌め込まれる構造として段差嵌合構造を例に説明する。

　第２連結コマ２４の両側板において、縁部２４８，２４９は２種の厚みで構成され、階段状に加工されている。これにより、縁部２４８，２４９の内側から外側に向かってあがる一段の段差が設けられる。説明の便宜上、縁部２４８、２４９の各面を、第２連結コマ２４の側面（表面）に垂直な上段面及び下段面、第２連結コマ２４の側面に平行な段差面と称して区別する。縁部２４８、２４９の上段面は第２連結コマ２４の側板の外側の縁面とも言う。縁部２４８，２４９の下段面は第２連結コマ２４の側板の内側の縁面とも言う。縁部２４８，２４９の段差面は上段面と下段面との間に介在され、好適には上段面と下段面との間に垂直に介在される。

　好適には、上段面と下段面とは同じ幅に設けられ、つまり側板の厚みの１／２の幅をそれぞれ有する。段差面の深さｄ２１（以下、段差ｄ２１と称す。）は第１連結コマ２３の厚みｔ１１と略等価な深さである。また、縁部２４８，２４９の段差面の間の距離Ｗ２１は、第１連結コマ２３の幅Ｗ１１と略等価である。これにより、図１１に示すように、第１連結コマ２３を第２連結コマ２４の両側板の段差部分に嵌め込むことができる。このとき、第２連結コマ２４の上方開口は第１連結コマ２３により完全に蓋をされる。縁部２４８，２４９の上段面は第１連結コマ２３の外面と連続する。したがって、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合による柱状体の外周は凹凸のほとんどないロ字を示す。縁部２４８，２４９の下段面は第１連結コマ２３を受ける。縁部２４８、２４９の段差面は第１連結コマ２３を側方から抑える。言い換えると、第２連結コマ２４の側板は第１連結コマ２３により内側から支えられる。

　上述の第１、第２連結コマ列２１，２２の段差嵌合構造によれば、以下の効果を得られる。すなわち、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合により柱状体が構成される。この柱状体において、第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２２の両側板に設けられた段差部分、つまり第２連結コマ列２２の上方開口に嵌め込まれる。これにより、第２連結コマ列２２の側面は第１連結コマ列２１により内側から支えられる。したがって、本実施形態に係る直動伸縮機構はアーム部２の側方に関して剛性を向上させることができる。

　なお、本実施形態に係る第２連結コマ２４の両側板に設けられる段差の深さｄ２１は、第１連結コマ２３の厚みｔ１１と略等価であることに限定されない。

　（第１変形例）　
　図１３は、第１変形例に係るロボットアーム機構のアーム部２の構造を示す斜視図である。図１４は、図１３のアーム部２の特徴的な構造を示す断面図である。図１４に示すように、第２連結コマ２４の両側板の縁部２４８，２４９に設けられる段差ｄ２２は、第１連結コマ２３の厚みｔ１１よりも深くてもよい。図１３に示すように、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合による柱状体において、第２連結コマ列２２の両側板の段差部分に嵌め込まれた第１連結コマ列２１の表面は、第２連結コマ列２２の両側板の縁面よりも内側に収容される。言い換えると、第１連結コマ列２１は第２連結コマ列２２に埋め込まれる。したがって、第１変形例でもアーム部２の剛性を向上させることができる。

　（第２変形例）　
　図１５は、第２変形例に係るロボットアーム機構のアーム部２の構造を示す斜視図である。図１６は、図１５のアーム部２の特徴的な構造を示す断面図である。図１６に示すように、第２連結コマ２４の縁部２４８，２４９に設けられる段差ｄ２３は、第１連結コマ２３の厚みｔ１１より浅くてもよい。図１５に示すように、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合による柱状体において、第１連結コマ列２１の表面は第２連結コマ列２２の両側板の縁面よりも外側に突出する。しかしながら、第２連結コマ列２２の側面は第１連結コマ列２１により内側から支えられる。したがって、第２変形例でもアーム部２の剛性を向上させることができる。また、柱状体を溝形状に構成することができるため、溝部分を活用することもできる。

　（第３変形例）　
　第２連結コマ２４の縁部２４８，２４９に設けられる段差ｄ２３が、第１連結コマ２３の厚みｔ１１よりも浅い場合、第１連結コマ２３を図１７に示す構造とすることで、さらにアーム部２の剛性を向上させることができる。

　図１７は、第３変形例に係るロボットアーム機構のアーム部２の特徴的な構造を示す断面図である。図１７に示すように、第１連結コマ２３は、第２連結コマ２４の縁部２４８，２４９の階段形状と同一の階段形状に加工されている。これにより、第１連結コマ２３の側面には一段の段差が設けられる。第１連結コマ２３の側面に設けられた段差は、第２連結コマ２４の両側板に設けられた段差ｄ２３と略等価な深さｔ１２を有する。第１連結コマ２３の外面は、第２連結コマ２４の両側板の外寸Ｗ２２に略等価な幅Ｗ１２を有する。第１連結コマ２３の内面は、第２連結コマ２４の縁部２４８，２４９の段差面の間の距離Ｗ２１と略等価な幅Ｗ１１を有する。第２連結コマ２４の側板の階段状の縁部２４８，２４９と第１連結コマ２３の階段状の側面縁部とは噛み合わされる。これにより、第２連結コマ２４の上方開口は第１連結コマ２３に完全に覆われる。第１、第２連結コマ列２１，２２の接合による柱状体の外周は凹凸のほとんどない断面ロ字を示す。したがって、図１７に示した嵌め込み構造は、図１５，１６に示した嵌め込み構造よりもアーム部２の剛性を向上させることができる。

　（第４変形例）　
　ここまで、第１連結コマ２３が第２連結コマ２４に嵌め込まれる構造として段差嵌合構造を例に説明した。しかしながら、第１連結コマ２３を第２連結コマ２４に嵌め込める構造であれば、その構造は他の構造であってもよい。例えば、第１連結コマ列２１を第２連結コマ列２２に嵌め込む構造として、テーパー嵌合構造が用いられてもよい。

　図１８は、第４変形例に係るロボットアーム機構のアーム部２の特徴的な構造を示す断面図である。図１８に示すように、第１連結コマ２３は断面等脚台形状を有する。第１連結コマ２３の両側面は内側から外側に向かって拡がるよう、傾斜がつけられている。外面から内面に向かって幅が狭くなるテーパーがつけられる。第１連結コマ２３の外面は第１連結コマ２３の内面の幅Ｗ１３よりも広い幅Ｗ１４を有する。

　第２連結コマ２４の両側板の縁部２４８，２４９は、開口が広がるテーパー形状に加工される。具体的には、第２連結コマ２４の両側板の縁部２４８，２４９には、内側から外側に向かって拡がるよう傾斜がつけられている。つまり、縁部２４８，２４９には、縁面に向かって側板の厚みが薄くなる斜面が形成されている。両側板のテーパー部分は第１連結コマ２３の厚みｔ１３以上、好適には略等価な深さｄ３１を有する。両側板のテーパー部分は第１連結コマ２３の内面の幅Ｗ１３と略等価な内寸幅Ｗ３１を有する。両側板のテーパー部分は第１連結コマ２４の外面の幅Ｗ１４と略等価な外寸幅Ｗ３２を有する。これにより、図１８に示すように、第１連結コマ２３の両側面は第２連結コマ２４の両側板のテーパー部分と嵌合する。したがって、第１、第２連結コマ列２１，２２の接合による柱状体の外周は凹凸のほとんどない断面ロ字を示す。縁部２４８，２４９に形成される斜面は第１連結コマ２３を受け、第１連結コマ２３を外側から抑える。言い換えると、第２連結コマ２４の側板は第１連結コマ２３により内側から支えられる。したがって、第４変形例でもアーム部２の剛性を向上させることができ、さらに、第２連結コマ２４に対する第１連結コマ２３の接合と離反とをなめらかに動作せることができる。

　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、２１…第１連結コマ列、２２…第２連結コマ列、２３…第１連結コマ、２４…第２連結コマ、２６…結合コマ、３０…射出部、４０…ガイドローラ、５０…ドライブギア、５５…モータ

Claims

　第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に連結された平板形状を有する複数の第１連結コマからなり、
　第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に連結された断面コ字形状を有する複数の第２連結コマからなり、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連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて筒状の柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、
　前記第１連結コマ列を前記第２連結コマ列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連結コマの側板の間隔と略等価な幅を有し、前記第２連結コマに嵌め込まれる、直動伸縮機構。
　前記第２連結コマの側板の縁内側には段差が形成され、前記段差に前記第１連結コマが嵌め込まれる請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記段差は前記第１連結コマの厚みと略等価な深さを有する、請求項２記載の直動伸縮機構。
　前記段差は前記第１連結コマの厚みよりも深い、請求項２記載の直動伸縮機構。
　前記段差は前記第１連結コマの厚みよりも浅い、請求項２記載の直動伸縮機構。
　第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に連結された平板形状を有する複数の第１連結コマからなり、
　第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に連結された断面コ字形状を有する複数の第２連結コマからなり、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連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて筒状の柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列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連結コマは断面等脚台形状を有し、前記第２連結コマの両側板の縁部は前記第１連結コマの断面形状に対応して、内側から外側に向かって拡がるよう傾斜がつけられている、直動伸縮機構。
　前記斜面は前記第１連結コマの厚みと略等価な高さを有する、請求項６記載の直動伸縮機構。
　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、
　第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に連結された平板形状を有する複数の第１連結コマからなり、
　第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に連結された断面コ字形状を有する複数の第２連結コマからなり、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連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて筒状の柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、
　前記第１連結コマ列を前記第２連結コマ列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連結コマの側板の間隔と略等価な幅を有し、前記第２連結コマに嵌め込まれる、ロボットアーム機構。