WO2016199703A1 - ロボットアーム機構 - Google Patents

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WO2016199703A1
WO2016199703A1 PCT/JP2016/066694 JP2016066694W WO2016199703A1 WO 2016199703 A1 WO2016199703 A1 WO 2016199703A1 JP 2016066694 W JP2016066694 W JP 2016066694W WO 2016199703 A1 WO2016199703 A1 WO 2016199703A1
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WO
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frame
connecting piece
length
row
frames
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/066694
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English (en)
French (fr)
Inventor
光 佐野
尹 祐根
順央 川口
眞二 栗原
宗祐 ▲高▼▲瀬▼
Original Assignee
ライフロボティクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ライフロボティクス株式会社 filed Critical ライフロボティクス株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • B25J18/02Arms extensible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G13/00Chains
    • F16G13/18Chains having special overall characteristics
    • F16G13/20Chains having special overall characteristics stiff; Push-pull chains
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H19/00Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a robot arm mechanism.
  • articulated robot arm mechanisms have been used in various fields such as industrial robots.
  • Such an articulated robot arm mechanism is equipped with a combination of, for example, a linear motion telescopic joint.
  • the arm part which comprises a linear motion expansion-contraction joint is comprised by the 2 types connection frame
  • column which connected the several frame
  • a rigid state is formed, and a columnar body having a certain rigidity is formed.
  • the motor of the linear motion expansion / contraction joint rotates forward, the arm part that is a columnar body is sent out from the injection part, and when it rotates in the reverse direction, the arm part is pulled back.
  • the purpose is to realize a structure that suppresses the cost of the robot arm mechanism having the linear motion expansion joint.
  • the robot arm mechanism includes a plurality of plate-shaped first connecting pieces connected to bendable and a plurality of second connecting pieces having a U-shaped or cross-sectional shape that are connected to bendable on the bottom surface side.
  • the second connecting piece is configured as a columnar body whose bending is restricted and rigid when the first connecting piece is joined to the surface side opposite to the bottom surface side. 1.
  • the second connecting piece is returned to the bent state by the separation, the first connecting piece is joined to the second connecting piece to form a columnar body, and the supporting portion that supports the columnar body so as to be movable back and forth.
  • the first and second connecting pieces that are returned to the bent state at the rear of the support portion. It is bent on the bottom side of the pipe and is introduced into the storage part.
  • the total length of the plurality of second connecting pieces characterized in that less than the full length of the first connecting piece of the plurality connected.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a robot arm mechanism according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism of FIG. 1 as viewed from the cross-sectional direction.
  • FIG. 3 is a diagram showing an internal structure of the robot arm mechanism when the feeding of the arm part of FIG. 2 is stopped.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the robot arm mechanism of FIG.
  • FIG. 5 is a side view of the first connecting piece of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of the first connecting piece of FIG.
  • FIG. 7 is a side view showing the second connecting piece of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the second connecting piece of FIG.
  • FIG. 9 is a side view of the arm portion of FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a side view of the first connecting piece of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • FIG. 11 is a perspective view of the first connecting piece of FIG.
  • FIG. 12 is a side view of the second connecting piece of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • FIG. 13 is a perspective view of the second connecting piece of FIG.
  • FIG. 14 is a side view of the arm portion of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • FIG. 15 is a side view of the first connection piece of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • FIG. 16 is a perspective view of the first connecting piece of FIG. 15 as viewed from the rear upper side.
  • FIG. 17 is a side view of the second connecting piece of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • FIG. 18 is a perspective view of the second connecting piece of FIG.
  • FIG. 17 is viewed from the rear lower side.
  • FIG. 19 is a side view of the arm portion of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • FIG. 20 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 3 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • FIG. 21 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 4 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • FIG. 22 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 5 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • FIG. 23 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 6 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the robot arm mechanism according to the present embodiment.
  • the robot arm mechanism has a substantially cylindrical base 1, an arm 2 connected to the base 1, and a wrist 4 attached to the tip of the arm 2.
  • the wrist part 4 is provided with an adapter (not shown).
  • the adapter is provided in a rotating portion of a sixth rotating shaft RA6 described later.
  • a robot hand corresponding to the application is attached to the adapter provided on the wrist portion 4.
  • the robot arm mechanism has a plurality of, here, six joint portions J1, J2, J3, J4, J5, and J6.
  • the plurality of joint portions J1, J2, J3, J4, J5, and J6 are sequentially arranged from the base portion 1.
  • the first, second, and third joints J1, J2, and J3 are called the root three axes
  • the fourth, fifth, and sixth joints J4, J5, and J6 change the posture of the robot hand.
  • the wrist 4 has fourth, fifth, and sixth joints J4, J5, and J6.
  • At least one of the joint portions J1, J2, and J3 constituting the base three axes is a linear motion expansion / contraction joint.
  • the third joint portion J3 is configured as a linear motion expansion / contraction joint portion, particularly a joint portion having a relatively long expansion / contraction distance.
  • the arm part 2 represents the expansion / contraction part of the linear motion expansion / contraction joint part J3 (third joint part J3).
  • the first joint portion J1 is a torsion joint centered on the first rotation axis RA1 supported, for example, perpendicularly to the base surface.
  • the second joint portion J2 is a bending joint centered on the second rotation axis RA2 arranged perpendicular to the first rotation axis RA1.
  • the third joint portion J3 is a joint in which the arm portion 2 expands and contracts linearly around a third axis (moving axis) RA3 arranged perpendicular to the second rotation axis RA2.
  • the fourth joint portion J4 is a torsion joint centered on the fourth rotation axis RA4.
  • the fourth rotation axis RA4 substantially coincides with the third movement axis RA3 when a later-described seventh joint portion J7 is not rotating, that is, when the entire arm portion 2 is linear.
  • the fifth joint J5 is a bending joint centered on a fifth rotation axis RA5 orthogonal to the fourth rotation axis RA4.
  • the sixth joint portion J6 is a bending joint centered on the sixth rotation axis RA6 that is perpendicular to the fourth rotation axis RA4 and perpendicular to the fifth rotation axis RA5.
  • the arm support (first support) 11a forming the base 1 has a cylindrical hollow structure formed around the first rotation axis RA1 of the first joint J1.
  • the first joint portion J1 is attached to a fixed base (not shown).
  • the arm portion 2 pivots left and right along with the shaft rotation of the first support 11a.
  • the first support 11a may be fixed to the ground plane.
  • the arm part 2 is provided in a structure that turns independently of the first support 11a.
  • a second support part 11b is connected to the upper part of the first support 11a.
  • the second support portion 11b has a hollow structure that is continuous with the first support portion 11a.
  • One end of the second support portion 11b is attached to the rotating portion of the first joint portion J1.
  • the other end of the second support portion 11b is opened, and the third support portion 11c is fitted so as to be rotatable on the second rotation axis RA2 of the second joint portion J2.
  • the 3rd support part 11c has a hollow structure which consists of a scale-like exterior which is connected to the 1st support part 11a and the 2nd support part.
  • the third support portion 11c is accommodated in the second support portion 11b and sent out as the second joint portion J2 is bent and rotated.
  • the rear part of the arm part 2 that constitutes the linear motion expansion / contraction joint part J3 (third joint part J3) of the robot arm mechanism is housed in the hollow structure in which the first support part 11a and the second support part 11b are continuous by contraction.
  • the third support portion 11c is fitted to the lower end portion of the second support portion 11b so as to be rotatable about the second rotation axis RA2 at the lower end portion of the second support portion 11b.
  • a second joint portion J2 as a bending joint portion around the second rotation axis RA2 is configured.
  • the arm portion 2 rotates in a vertical direction around the second rotation axis RA2, that is, performs a undulation operation.
  • the fourth joint portion J4 is a torsional joint having a fourth rotation axis RA4 that is typically in contact with the arm central axis along the expansion / contraction direction of the arm portion 2, that is, the third movement axis RA3 of the third joint portion J3.
  • the fifth joint J5 is a bending joint having a fifth rotation axis RA5 orthogonal to the fourth rotation axis RA4 of the fourth joint J4.
  • the sixth joint J6 is a bending joint having a sixth rotation axis RA6 perpendicular to the fourth rotation axis RA4 of the fourth joint J4 and perpendicular to the fifth rotation axis RA5 of the fifth joint J5.
  • the robot hand turns left and right.
  • the robot hand attached to the adapter of the wrist portion 4 is moved to an arbitrary position by the first, second, and third joint portions J1, J2, and J3, and the fourth, fifth, and sixth joint portions J4, Arranged in an arbitrary posture by J5 and J6.
  • the length of the extension / contraction distance of the arm part 2 of the third joint part J3 enables the robot hand to reach a wide range of objects from the proximity position of the base 1 to the remote position.
  • the third joint portion J3 is characterized by a linear expansion / contraction operation realized by a linear motion expansion / contraction mechanism constituting the third joint portion J3 and a length of the expansion / contraction distance.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the internal structure of the robot arm mechanism of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the internal structure of the robot arm mechanism when the feeding of the arm unit 2 of FIG. 2 is stopped.
  • the linear motion expansion / contraction mechanism has an arm part 2 and an injection part 30.
  • the arm unit 2 includes a first connection frame row 21 and a second connection frame row 22.
  • the first connected frame row 21 includes a plurality of first connected frames 23.
  • the first connection piece 23 is formed in a substantially flat plate shape.
  • the front and rear first connecting pieces 23 are connected in a row so as to be freely bent by pins at the end portions of each other.
  • column 21 can be bent freely inside and outside.
  • column 22 is called a back surface, and the surface on the opposite side is called a surface.
  • the back side when viewed from the front surface of the first connecting frame row 21 is referred to as the inside, and the front side when viewed from the back surface is referred to as the outside. The same applies to “inside” and “outside” of the second linked frame row 22.
  • the second linked frame row 22 includes a plurality of second linked frames 24.
  • the second connecting piece 24 is formed in a short groove shape having a U-shaped cross section or a B-shaped cross section.
  • the front and rear second connecting pieces 24 are connected in a row so as to be freely bent by pins at the end portions of the bottom plates.
  • the second connecting frame row 22 can be bent inward from the linear body.
  • the second connecting frame row 22 cannot be bent outward from the linear body.
  • the second connecting piece 24 is connected with a pin at the bottom end portion, and the second connecting piece 24 has a U-shaped or B-shaped cross section.
  • the side plates of the connecting piece 24 are in contact with each other.
  • the first first linked frame 23 in the first linked frame sequence 21 and the first second linked frame 24 in the second linked frame sequence 22 are connected by a linked frame 27.
  • the first connecting piece 23 and the second connecting piece 24 are configured to have the same length.
  • the connecting piece 27 is configured in an L shape so that the second connecting piece row 22 is shifted forward from the first connecting piece row 21 by 1 ⁇ 2 of the length.
  • the teva and the connecting piece 27 have a shape in which the second connecting piece 24 and the first connecting piece 23 are combined.
  • the injection unit 30 includes a plurality of upper rollers 31 and a plurality of lower rollers 32 supported by a rectangular tube-shaped frame 35.
  • the plurality of upper rollers 31 are arranged along the arm central axis at an interval substantially equal to the length of the first connecting piece 23.
  • the plurality of lower rollers 32 are arranged along the arm central axis at an interval substantially equivalent to the length of the second connecting piece 24.
  • a guide roller 40 and a drive gear 50 are provided behind the injection unit 30 so as to face each other with the first connecting piece row 21 interposed therebetween.
  • the drive gear 50 is connected to the stepping motor 55 via a speed reducer (not shown).
  • the transport mechanism includes a guide roller 40, a drive gear 50, and a stepping motor 55.
  • a linear gear 239 is formed on the back surface of the first connecting piece 23 along the connecting direction.
  • the linear gears 239 are connected in a straight line to form a long linear gear 239.
  • the drive gear 50 is engaged with a linear linear gear 239.
  • the linear gear 239 connected in a straight line forms a rack and pinion mechanism together with the drive gear 50.
  • the first connecting piece row 21 is brought into a posture parallel to the arm central axis by the guide roller 40, and the upper roller 31 and the lower roller 32 are moved. Be guided in between.
  • the second connection piece row 22 is guided between the upper roller 31 and the lower roller 32 of the injection unit 30 by a guide rail (not shown) disposed behind the injection unit 30. .
  • the first and second connecting frame rows 21 and 22 guided between the upper roller 31 and the lower roller 32 are pressed against each other. Thereby, the columnar body by the 1st, 2nd connection top row
  • the injection unit 30 joins the first and second connecting frame rows 21 and 22 to form a columnar body, and supports the columnar body vertically and horizontally.
  • the columnar body formed by joining the first and second connecting piece rows 21 and 22 is firmly held by the injection unit 30, so that the joining state of the first and second connecting piece rows 21 and 22 is maintained.
  • the bending of the first and second connection frame rows 21 and 22 is constrained to each other.
  • columns 21 and 22 comprise the columnar body provided with fixed rigidity.
  • the columnar body refers to a columnar rod body in which the first connection frame row 21 is joined to the second connection frame row 22.
  • the second connecting piece 24 and the first connecting piece 23 are formed into cylindrical bodies having various cross-sectional shapes as a whole.
  • the cylindrical body is defined as a shape in which the top, bottom, left, and right sides are surrounded by a top plate, a bottom plate, and both side plates, and a front end portion and a rear end portion are opened.
  • the columnar body formed by joining the first and second connecting piece rows 21 and 22 starts from the connecting piece 27 and linearly extends from the opening of the third support portion 11c along the third movement axis RA3. Sent out.
  • the first connecting piece row 21 engaged with the drive gear 50 is pulled back into the first support 11a.
  • the columnar body is pulled back into the third support body 11c with the movement of the first connection frame row.
  • the columnar body pulled back is separated behind the injection unit 30.
  • the first connecting piece row 21 constituting the columnar body is sandwiched between the guide roller 40 and the drive gear 50, and the second connecting piece row 22 constituting the columnar body is pulled downward by gravity, whereby the second connecting piece row 22 is drawn.
  • the frame row 22 and the first linked frame row 21 are separated from each other. The separated first and second connecting frame rows 21 and 22 return to a bendable state.
  • the second connection piece row 22 is bent and conveyed from the injection unit 30 to the storage portion inside the first support 11a (base 1), and the first connection piece row 21 is also transferred to the second connection piece. It is bent and conveyed in the same direction (inner side) as the row 22.
  • the first linked frame row 21 is stored in a state substantially parallel to the second linked frame row 22.
  • FIG. 4 is a diagram showing the robot arm mechanism of FIG.
  • three position degrees of freedom are realized by the first joint portion J1, the second joint portion J2, and the third joint portion J3 that form the three base axes.
  • three posture degrees of freedom are realized by the fourth joint portion J4, the fifth joint portion J5, and the sixth joint portion J6 constituting the wrist three axes.
  • the robot coordinate system ⁇ b is a coordinate system having an arbitrary position on the first rotation axis RA1 of the first joint portion J1 as an origin.
  • three orthogonal axes (Xb, Yb, Zb) are defined.
  • the Zb axis is an axis parallel to the first rotation axis RA1.
  • the Xb axis and the Yb axis are orthogonal to each other and orthogonal to the Zb axis.
  • the hand coordinate system ⁇ h is a coordinate system having an arbitrary position (hand reference point) of the robot hand 5 attached to the wrist 4 as an origin.
  • the position of the hand reference point (hereinafter simply referred to as the hand) is defined as the center position between the two fingers.
  • the hand coordinate system ⁇ h three orthogonal axes (Xh, Yh, Zh) are defined.
  • the Zh axis is an axis parallel to the sixth rotation axis RA6.
  • the Xh axis and the Yh axis are orthogonal to each other and orthogonal to the Zh axis.
  • the Xh axis is an axis parallel to the front-rear direction of the robot hand 5.
  • the hand posture is a rotation angle around each of three orthogonal axes of the hand coordinate system ⁇ h with respect to the robot coordinate system ⁇ b (rotation angle around the Xh axis (yaw angle) ⁇ , rotation angle around the Yh axis (pitch angle) ⁇ , Zh axis It is given as the surrounding rotation angle (roll angle) ⁇ .
  • 1st joint part J1 is arrange
  • the rotation axis RA1 is arranged perpendicular to the reference plane BP of the base on which the fixing portion of the first joint portion J1 is installed.
  • 2nd joint part J2 is comprised as a bending joint centering on rotating shaft RA2.
  • the rotation axis RA2 of the second joint portion J2 is provided in parallel to the Xb axis on the spatial coordinate system.
  • the rotation axis RA2 of the second joint portion J2 is provided in a direction perpendicular to the rotation axis RA1 of the first joint portion J1.
  • the second joint portion J2 is offset with respect to the first joint portion J1 in two directions, that is, the direction of the first rotation axis RA1 (Zb axis direction) and the Yb axis direction perpendicular to the first rotation axis RA1.
  • the second support 11b is attached to the first support 11a so that the second joint J2 is offset in the two directions with respect to the first joint J1.
  • a virtual arm rod portion (link portion) that connects the second joint portion J2 to the first joint portion J1 has a crank shape in which two hook-shaped bodies whose tips are bent at right angles are combined.
  • This virtual arm rod part is comprised by the 1st, 2nd support bodies 11a and 11b which have a hollow structure.
  • 3rd joint part J3 is comprised as a linear motion expansion-contraction joint centering on movement axis RA3.
  • the movement axis RA3 of the third joint portion J3 is provided in a direction perpendicular to the rotation axis RA2 of the second joint portion J2.
  • the movement axis RA3 of the third joint portion J3 is the second joint
  • the rotation axis RA2 of the part J2 and the rotation axis RA1 of the first joint part J1 are provided in a direction perpendicular to the rotation axis RA2.
  • the movement axis RA3 of the third joint portion J3 is provided in parallel to the Yb axis perpendicular to the Xb axis and the Zb axis. Further, the third joint portion J3 is offset with respect to the second joint portion J2 in two directions, that is, the direction of the rotation axis RA2 (Yb axis direction) and the direction of the Zb axis orthogonal to the movement axis RA3.
  • the third support 11c is attached to the second support 11b so that the third joint J3 is offset in the two directions with respect to the second joint J2.
  • the virtual arm rod portion (link portion) that connects the third joint portion J3 to the second joint portion J2 has a hook-shaped body whose tip is bent vertically. This virtual arm rod portion is constituted by the second and third supports 11b and 11c.
  • the fourth joint portion J4 is configured as a torsion joint with the rotation axis RA4 as the center.
  • the rotation axis RA4 of the fourth joint part J4 is arranged to substantially coincide with the movement axis RA3 of the third joint part J3.
  • the fifth joint J5 is configured as a bending joint with the rotation axis RA5 as the center.
  • the rotation axis RA5 of the fifth joint portion J5 is disposed so as to be substantially orthogonal to the movement axis RA3 of the third joint portion J3 and the rotation axis RA4 of the fourth joint portion J4.
  • the sixth joint portion J6 is configured as a torsion joint with the rotation axis RA6 as the center.
  • the rotation axis RA6 of the sixth joint portion J6 is disposed so as to be substantially orthogonal to the rotation axis RA4 of the fourth joint portion J4 and the rotation axis RA5 of the fifth joint portion J5.
  • the sixth joint J6 is provided to turn the robot hand 5 as a hand effector left and right.
  • the sixth joint portion J6 may be configured as a bending joint whose rotation axis RA6 is substantially orthogonal to the rotation axis RA4 of the fourth joint portion J4 and the rotation axis RA5 of the fifth joint portion J5.
  • one bending joint portion of the base three axes of the plurality of joint portions J1-J6 is replaced with a linear motion expansion / contraction joint portion, and the second joint portion J2 is offset in two directions with respect to the first joint portion J1.
  • the robot arm mechanism according to the present embodiment eliminates the singularity posture structurally.
  • FIG. 5 is a side view of the first connecting piece 23 of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of the first connecting piece 23 of FIG.
  • the first connecting piece 23 has a substantially flat plate shape.
  • a pinhole case 231 is provided at the rear center of the first connecting piece 23.
  • Pinhole cases 232 and 233 are provided in front of the first connecting piece 23 with a distance slightly shorter than the width of the pinhole case 231.
  • Each pinhole of the pinhole cases 231, 232, 233 is opened in parallel to the width direction of the first connecting piece 23.
  • the pinhole cases 232 and 233 are separated from both ends in the width direction by a distance approximately equivalent to the width of the rear pinhole case 231.
  • the pinhole case 231 behind the front first connecting piece 23 is inserted into the gap between the front pinhole cases 232 and 233 of the rear first connecting piece 23.
  • the pinholes in the front pinhole cases 232 and 233 and the pinholes in the rear pinhole case 231 are continuously connected.
  • a single pin is inserted into the continuously connected pinhole.
  • the plurality of first connecting pieces 23 are connected in a row to form the first connecting piece row 21.
  • the front and rear first connecting pieces 23 can rotate with respect to each other about a pinhole.
  • the bending angle of the first connecting piece row 21 can be limited by the shape of the cross section of the first connecting piece 23, the position of the pinhole, the shape of the pinhole cases 231, 232, 233, and the like.
  • the first connecting frame row 21 can be bent inward, but cannot be bent outward.
  • Pinhole blocks 234 and 235 having a trapezoidal cross section are provided at the center of both sides of the back surface of the first connecting piece 23. Lock pinholes are opened in the pinhole blocks 234 and 235. A linear gear 239 is formed at the center of the back surface of the first connecting piece 23 along the connecting direction.
  • the length of the first connection frame 23 is L11 (hereinafter referred to as the first connection frame length L11).
  • the first connecting frame length L11 is defined as the distance between the pinhole centers of the front pinhole cases 232 and 233 and the pinhole center of the rear pinhole case 231.
  • the center positions of the pinholes of the front pinhole cases 232 and 233 exist on the front end surface of the first connection piece 23, and the center position of the pinhole of the rear pinhole case 231 is the first connection piece 23. It exists on the rear end face. Therefore, the first connection frame length L11 corresponds to the length of the first connection frame 23.
  • FIG. 7 is a side view of the second connecting piece 24 of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the second connecting piece 24 of FIG.
  • the second connecting piece 24 is configured in a short groove shape.
  • the second connecting piece 24 has a substantially U-shaped or substantially B-shaped cross section.
  • Pin hole cases 241, 242, and 243, chuck blocks 244 and 245, and lock pin blocks 246 and 247 are integrally formed in the second connecting piece 24.
  • a pinhole case 241 is provided behind the second connection piece 24 and in the center of the width.
  • pinhole cases 242 and 243 are provided at a distance slightly shorter than the width of the pinhole case 241.
  • Each pinhole case 241, 242, 243 has a pinhole parallel to the width direction of the second connecting piece 24.
  • the front pinhole cases 242 and 243 are distributed at both ends in the width direction with a distance substantially equivalent to the width of the rear pinhole case 241.
  • the pinhole case 241 behind the front second connection piece 24 is inserted into the gap between the pinhole cases 242 and 243 in front of the rear second connection piece 24.
  • the pinholes in the front pinhole cases 242 and 243 and the pinholes in the rear pinhole case 241 are continuously connected.
  • a single pin is inserted into the continuously connected pinhole.
  • the plurality of second connecting pieces 24 are connected in a row to form a second connecting piece row 22.
  • the front and rear second connecting pieces 24 can rotate with respect to each other about the pinhole.
  • column 22 can be bent inside or outside.
  • the bending angle of the second connecting piece row 22 can be limited by the cross-sectional shape, the position of the pinhole, the shape of the pinhole cases 241, 242, 243, and the like. Since the second connecting piece 24 according to the present embodiment has a substantially U-shaped cross section, the second connecting piece row 22 can be bent inward from a linearly arranged state, but cannot be bent outward. .
  • the chuck blocks 244 and 245 are formed at the rear end of the second connecting piece 24 and above the both side plates.
  • the lock pin blocks 246 and 247 are formed at the tip of the second connecting piece 24 and above the both side plates.
  • the lock pin blocks 246 and 247 have lock pins that are respectively inserted into the pinholes of the pinhole blocks 234 and 235 described above.
  • the lock pin has a central axis parallel to the length direction of the second connecting piece 24.
  • the shape and axial length of the lock pin are designed according to the pinhole.
  • the pinhole blocks 234 and 235 constitute a lock mechanism together with the chuck blocks 244 and 245 and the lock pin blocks 246 and 247.
  • the pinhole blocks 234 and 235 are fitted into the fitting receiving portions when the first and second connecting frame rows 21 and 22 are linearly aligned and pressed against each other.
  • the lock pins of the lock pin blocks 246 and 247 are inserted into the pin holes of the pin hole blocks 234 and 235, respectively.
  • the first connecting piece 23 is locked with respect to the second connecting piece 24.
  • the locked state is maintained by fitting the pinhole blocks 234 and 235 into the fitting receiving portion.
  • the first and second connecting frame rows 21 and 22 joined as described above constitute a columnar body having a certain rigidity.
  • the columnar body has a cylindrical shape with a substantially square cross section.
  • the length of the second linked frame 24 is L21 (hereinafter referred to as the second linked frame length L21).
  • the second connecting frame length L21 is defined by the distance between the center position of the pinholes of the front pinhole cases 242 and 243 and the center position of the pinhole of the rear pinhole case 241.
  • the center positions of the pinholes of the front pinhole cases 242 and 243 exist on the front end surface of the second connection piece 24, and the center position of the pinhole of the rear pinhole case 241 is the second connection piece 24. It exists on the rear end face. Therefore, the second linked frame length L21 represents the length of the second linked frame 24.
  • the second linked frame length L21 is the same as the first linked frame length L11.
  • FIG. 9 is a side view of the arm portion 2 of FIG.
  • the first first linked frame 23 in the first linked frame sequence 21 and the first second linked frame 24 in the second linked frame sequence 22 are connected by a linked frame 27.
  • the connecting piece 27 is configured in an L-shaped vertical cross-sectional shape.
  • the first first connecting piece 23 is flexibly connected to a portion protruding rearward of the connecting piece 27.
  • the length of the protruding portion of the connecting piece 27 is expressed as “Lj1”.
  • the length of the connecting piece 27 other than the protruding portion is expressed as “Lj2”.
  • a total length LT1 (hereinafter referred to as a first connection frame row length LT1) of the plurality of first connection frames 23 (first connection frame row 21) aligned in a straight line is set to the first connection frame length L11. It is given by a length obtained by multiplying 23 frame number m1.
  • the total length LT2 (hereinafter, referred to as second connection frame row length LT2) of the plurality of second connection frames 24 (second connection frame row 22) aligned in a straight line is the second connection frame length L21. It is given by the length obtained by multiplying the number n1 of the two linked frames 24.
  • the cost of the linear joint portion can be suppressed. Further, by reducing the number of the plurality of second connection pieces 24 to be connected rather than the number of the plurality of first connection pieces 23 to be connected, the cost of the linear joint portion can be reduced rather than making them the same number. Can be suppressed.
  • first and second connecting piece rows 21 and 22 are bent inward from the injection section 30 to the storage section inside the first support 11a (base 1).
  • the second linked frame row 22 arranged on the inner side of the first linked frame row 21 can have a smaller number of frames than the first linked frame row 21.
  • a transport mechanism for transporting the first and second connection frame rows 21 and 22 and a support mechanism (an injection unit) for supporting the columnar body formed by joining the first and second connection frame rows 21 and 22 30
  • the first linked frame sequence length LT1 and the second linked frame length LT2 do not have to be configured to be the same length, but here the first linked frame sequence length LT1 and the second It is assumed that the connected frame length LT2 is the same length.
  • the drive gear 50 is disposed behind the injection unit 30.
  • the distance between the rotation center axis of the drive gear 50 and the rotation center axis of the lowermost roller 32 at the rear end of the injection unit 30 is denoted as DLmax.
  • the distance DLmax is a fixed value.
  • the state in which the first and second connecting piece rows 21 and 22 can be sent out and pulled back requires that the linear gear 239 of the first connecting piece row 21 is engaged with the drive gear 50. Accordingly, when the linear gear 239 of the first connecting piece 23 at the end engages with the drive gear 50 (first condition) when it is extended to the maximum, the minimum length and the minimum piece of the first connecting piece row 21 are set. The number is determined.
  • the minimum length and the minimum number of frames of the second connection frame row 22 are set such that the second connection frame 24 at the end is connected to the lower roller 32 at the end of the injection unit 30 when the arm part 2 is extended most. It is determined that it is pressed as a condition (second condition).
  • the second connection frame array 22 constitutes the second connection frame row 22.
  • the frame number n1 of 24 is designed to be smaller than the frame number m1 of the first linked frame 23 constituting the first linked frame row 21 (n1 ⁇ m1). Accordingly, the second connected frame length LT2 is necessarily shorter than the first connected frame row length LT1.
  • the first and second conditions are satisfied when the difference (referred to as a shortened length) Ls of the second connected frame length LT2 with respect to the first connected frame length LT1 is equal to or less than the distance DLmax.
  • the shortened length Ls is given by LT1-LT2 + (Lj1-Lj2).
  • the maximum number Dmax is determined within the range. That is, the number n1 of frames in the second linked frame row 22 can be reduced by the maximum number Dmax with respect to the number of frames m1 in the first linked frame row 21.
  • the second connection frame length L21 is the same as the first connection frame length L11, and the frame number n1 of the second connection frame 24 is determined from the first connection frame number m1.
  • the second connected frame sequence length LT2 can be configured to be shorter than the first connected frame sequence length LT1.
  • the frame number n1 of the second linked frames 24 so that the shortened length Ls is equal to or less than the distance DLmax, both the first and second conditions can be satisfied.
  • the first and second linked frame sequence lengths LT1 and LT2 are the same length. Compared to the case, the cost of the arm portion 2 of the robot arm mechanism can be reduced.
  • the first and second connection frame lengths L11 and L21 are configured to be the same length, and the frame number n1 of the second connection frame 24 is determined from the frame number m1 of the first connection frame 23.
  • the second linked frame row length LT2 is made shorter than the first linked frame row length LT1.
  • the configuration for making the second connected frame sequence length LT2 shorter than the first connected frame sequence length LT1 is not limited to this.
  • Modifications 1 and 2 relate to other configurations in which the second connected frame sequence length LT2 is shorter than the first connected frame sequence length LT1.
  • FIG. 10 is a side view of the first connecting piece 23 of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • FIG. 11 is a perspective view of the first connecting piece 23 of FIG.
  • the first connection piece 23 according to the first modification shown in FIGS. 10 and 11 has the same structure and the same size as the first connection piece 23 according to the present embodiment shown in FIGS. 5 and 6.
  • the length of the first connection piece 23 is L12 (hereinafter referred to as the first connection piece length L12).
  • FIG. 12 is a side view of the second connecting piece 24 of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • FIG. 13 is a perspective view of the second connecting piece 24 of FIG.
  • the second connection piece 24 according to the first modification shown in FIGS. 12 and 13 has the same structure as the second connection piece 24 according to the present embodiment shown in FIGS. 7 and 8.
  • the length of the second connection piece 24 according to Modification 1 is L22 (hereinafter referred to as the second connection piece length L22).
  • FIG. 14 is a side view of the arm unit 2 of the robot arm mechanism according to the first modification.
  • the first first linked frame 23 in the first linked frame sequence 21 and the first second linked frame 24 in the second linked frame sequence 22 are connected by a linked frame 27.
  • the first connecting frame row length LT1 is the length from the leading end of the connecting piece 27 when aligned in a straight line to the rear end of the first connecting piece 23 at the end of the plurality of first connecting pieces 23. And define.
  • the first connected frame sequence length LT1 is given by multiplying the first connected frame length L12 by the frame number m2 of the first connected frame 23.
  • the second connecting frame row length LT2 is defined as the length from the leading end of the connecting piece 27 when aligned in a straight line to the rear end of the second connecting piece 24 at the end of the plurality of second connecting pieces 24. To do. At this time, the second linked frame length LT2 is given by multiplying the second linked frame length L22 by the frame number n2 of the second linked frame 24.
  • the frame length LT2 can be configured to be shorter than the first linked frame row length LT1.
  • the frame number n2 of the second linked frames 24 is adjusted so that the shortened length Ls is less than or equal to the distance DLmax.
  • the second connection piece length L22 is configured to be 1 ⁇ 2 of the first connection piece length L12, and the second connection piece 24 has a frame length.
  • the second linked frame length LT2 can be made shorter than the first linked frame sequence length LT1.
  • the functions of the transport mechanism and the support mechanism can be maintained by adjusting the frame number n2 of the second connection frames 24 so that the shortened length Ls is equal to or less than the distance DLmax.
  • the second linked frame length L22 is made shorter than the first linked frame length L12, the frame number n2 of the second linked frame 24 is adjusted, and the second linked frame length LT2 is set to the first linked frame length L2.
  • the cost of the second linked piece 24 corresponding to the shortened length Ls can be reduced. That is, the robot arm mechanism according to the first modification is similar to the robot arm mechanism according to the present embodiment in that the arm of the robot arm mechanism is compared to the case where the first and second coupled frame row lengths LT1 and LT2 are the same length. The cost of the part 2 can be reduced.
  • the second connection frame length L22 is shorter than the first connection frame length L12, for example, half the length, and the frame number n2 of the second connection frame 24 is adjusted.
  • the second connected frame sequence length LT2 is shorter than the first connected frame sequence length LT1.
  • the second connection frame length L22 may be configured to be longer than the first connection frame length L12.
  • FIG. 15 is a side view of the first connecting piece 23 of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • FIG. 16 is a perspective view of the first connecting piece 23 of FIG.
  • the first connection piece 23 according to Modification 2 shown in FIGS. 15 and 16 has the same structure and the same size as the first connection piece 23 according to the present embodiment shown in FIGS. 5 and 6.
  • the length of the first connecting piece 23 is L13 (hereinafter referred to as the first connecting piece length L13).
  • FIG. 17 is a side view of the second connecting piece 24 of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • FIG. 18 is a perspective view of the second connecting piece 24 of FIG.
  • the second connection piece 24 according to the second modification shown in FIGS. 17 and 18 has the same structure as the second connection piece 24 according to the present embodiment shown in FIGS.
  • the length of the second connecting piece 24 according to Modification 2 is L23 (hereinafter referred to as the second connecting piece length L23).
  • FIG. 19 is a side view of the arm unit 2 of the robot arm mechanism according to the second modification.
  • the first first linked frame 23 in the first linked frame sequence 21 and the first second linked frame 24 in the second linked frame sequence 22 are connected by a linked frame 27.
  • the first connecting frame row length LT1 is the length from the leading end of the connecting piece 27 when aligned in a straight line to the rear end of the first connecting piece 23 at the end of the plurality of first connecting pieces 23.
  • the first linked frame sequence length LT1 is given by multiplying the first linked frame length L13 by the number of frames m3 of the first linked frame 23.
  • the second connecting frame row length LT2 is defined as the length from the leading end of the connecting piece 27 when aligned in a straight line to the rear end of the second connecting piece 24 at the end of the plurality of second connecting pieces 24. To do.
  • the second linked frame sequence length LT2 is given by multiplying the second linked frame length L23 by the frame number n3 of the second linked frame 24.
  • the frame number n3 of 24 can be configured to be shorter than the first connected frame sequence length LT1.
  • the frame number n3 of the second linked frame 24 is adjusted so that the shortened length Ls is equal to or less than the distance DLmax.
  • the second connection frame length L23 is configured to be twice the first connection frame length L13, and the number of frames of the second connection frame 24 is increased.
  • the second linked frame length LT2 can be configured to be shorter than the first linked frame row length LT1.
  • the functions of the transport mechanism and the support mechanism can be maintained by adjusting the frame number n3 of the second connection frame 24 so that the shortened length Ls is equal to or less than the distance DLmax.
  • the second linked frame length L23 is made longer than the first linked frame length L13, the frame number n3 of the second linked frame 24 is adjusted, and the second linked frame length LT2 is set to the first linked frame length.
  • the length is configured to be shorter than the length LT1
  • the drive gear 50 is provided at a position that meshes with the linear gear formed on the inner surface of the first connection piece 23 that is linearly aligned behind the injection unit 30.
  • the arrangement of the linear gear and the drive gear 50 is not limited to this.
  • FIG. 20 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to the third modification of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • the guide roller 40 is disposed behind the injection unit 30 and further behind a drive gear 50 described later.
  • the guide roller 40 supports the first connecting piece row 21 stored in a storing posture parallel to the first rotation axis RA1 and the first connecting piece row 21 supported by the injection unit 30 in accordance with the feeding operation of the arm portion 2.
  • the first connection frame row 21 that is linearly aligned in the arm posture by the guide roller 40 is guided to the injection unit 30 along the arm central axis.
  • the drive gear 50 has a rotation axis parallel to the second rotation axis RA2.
  • the drive gear 50 is disposed at a position behind the injection unit 30 and meshed with a linear gear formed linearly across the bottom plate surface of the second connecting piece row 22 linearly aligned with the injection unit 30. .
  • the distance between the drive gear 50 and the bottom lower roller 32 of the injection unit 30 is preferably set to be less than the length of the second connecting piece 24.
  • the drive shaft of the motor 55 is connected to the drive gear 50. Due to the forward rotation of the motor, the second connecting piece row 22 is sent forward from the injection unit 30 along the arm central axis together with the first connecting piece row 21.
  • the second connection piece row 22 is fed forward from the injection unit 30, the second connection piece row 22 is moved from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 to the arm central axis of the injection unit 30 by the drive gear 50. Displaced to parallel arm posture.
  • the first connecting piece row 21 is displaced by the guide roller 40 from an accommodation posture parallel to the first rotation axis RA1 to an arm posture parallel to the arm central axis of the injection unit 30.
  • the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 join the first and second connecting frame rows 21 and 22. As a result, a columnar body having a fixed and rigid rigidity is formed.
  • the second connected top row 22 is pulled back to the rear of the injection unit 30 together with the first connected top row 21.
  • the first and second connecting piece rows 21 and 22 are released from joining by pressing of the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 and are restored to a bendable state.
  • the second connecting frame row 22 is bent inward by the drive gear 50 and is stored in a storage portion inside the support 11a.
  • the first connecting piece row 21 is bent inward by the guide roller 40 in the same manner as the second connecting piece row 22 and is stored along the second connecting piece row 22 in the storage portion inside the support 11a.
  • the rearmost first connecting piece 23 of the first connecting piece row 21 is moved to the guide roller 40. It needs to be supported.
  • the second connecting piece 24 at the end of the second connecting piece row 22 needs to have its linear gear meshed with the drive gear 50. Therefore, when the drive gear 50 is arranged at the position shown in FIG. 20, the total length of the second connecting piece row 22 is increased according to the distance DLmax between the rotation center axis of the drive gear 50 and the rotation center axis of the guide roller 40. , It can be shortened from the total length of the first connected top row 21.
  • the minimum length of the second connecting piece row 22 is obtained on condition that the linear gear formed on the bottom plate surface of the second connecting piece 24 at the rearmost position engages with the drive gear 50 (first condition).
  • the minimum number of frames is determined.
  • the minimum length and the minimum number of frames of the first connecting frame row 21 are such that the rearmost first connecting frame 23 is held by the guide roller 40 when the arm portion 2 is extended most. It is determined as (second condition).
  • the difference between the total length of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax, thereby satisfying the first and second conditions.
  • the difference between the total length of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax. It is possible to determine a number by which the number of second connected frames 24 constituting the second connected frame sequence 22 is reduced from the number of first connected frames 21 configuring the 1 connected frame sequence 21. For example, when the lengths of the first and second connection frames 23 and 24 are the same, the distance DLmax is divided by the length of the second connection frame 24, so that the number of the first connection frames 23 is increased. The maximum number of numbers that reduce the number of two connected frames 24 can be determined.
  • the number of frames of the second connected frame 24 is reduced by 2 frames relative to the number of frames of the first connected frame 23. be able to.
  • the last first connection frame 23 is normally supported by the guide roller 40.
  • the second connecting piece 24 at the tail is detached from the drive gear 50.
  • the cost of the arm portion 2 of the robot arm mechanism can be reduced as compared with the case where the total lengths of the connected first and second connecting pieces 23 and 24 are the same.
  • FIG. 21 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 4 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • linear gears are formed on the side surfaces of the first connecting pieces 23.
  • the plurality of linear gears are configured as a long linear gear in a row.
  • a drive gear 50 is disposed behind the injection unit 30. The drive gear 50 is disposed at a position where the rotation axis thereof is perpendicular to the second rotation axis RA2 and the third movement axis RA3 and meshes with a long linear gear formed by the injection unit 30.
  • the guide rollers 42 and 43 are disposed such that their rotation axes are perpendicular to the rotation center axis of the drive gear 50 and the thickness of the first connection top row 21 is separated. As a result, the guide rollers 42 and 43 face each other with the first connecting frame row 21 interposed therebetween. The state in which the linear gear formed on the side surface of the first connecting piece row 21 is engaged with the drive gear 50 is maintained by the guide rollers 42 and 43.
  • the guide rollers 40 and 41 are arranged such that their rotation axes are oriented in parallel with the rotation center axis of the guide rollers 42 and 43, and the thickness of the first connecting piece row 21 is separated. Arranged.
  • the guide rollers 40 and 41 are positions where the first connecting piece row 21 is supported by the injection unit 30 from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 in accordance with the feeding operation of the first connecting piece row 21 by the drive gear 50. Is provided to guide the linear gear formed on the side surface of the first connecting piece row 21 to the drive gear 50 by displacing it to an arm posture parallel to the third movement axis RA3 (arm central axis).
  • the drive shaft of the motor 55 is connected to the drive gear 50.
  • the first connecting piece row 21 is sent forward from the injection unit 30 along the arm central axis together with the second connecting piece row 22.
  • the first connection piece row 21 is moved from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 by the guide rollers 40 and 41 to the arm center of the injection unit 30. It is displaced to an arm posture parallel to the axis.
  • the second connecting frame row 22 is displaced from the stowed posture parallel to the first rotation axis RA1 to 0 by the bottom lower roller 32 of the injection portion 30 to the arm posture parallel to the arm central axis of the injection portion 30. Is done.
  • the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 join the first and second connecting frame rows 21 and 22. As a result, a columnar body having a fixed and rigid rigidity is formed.
  • the first connecting piece row 21 is pulled back to the rear of the injection unit 30 with the second connecting piece row 22.
  • the first and second connecting piece rows 21 and 22 are released from joining by pressing of the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 and are restored to a bendable state.
  • the second connecting frame row 22 is bent inward by the lowermost lower roller 32 and stored in the storage portion inside the first support 11a.
  • the first connecting piece row 21 is bent inward by the guide rollers 40 and 41 in the same manner as the second connecting piece row 22 and is stored along the second connecting piece row 22 in the storage portion inside the support 11a.
  • the rearmost first connecting piece 23 of the first connecting piece row 21 has a linear gear. It is necessary to mesh with the drive gear 50.
  • the last second connecting piece 24 of the second connecting piece row 22 needs to be supported by the bottom lower roller 32 of the injection unit 30.
  • the drive gear 50 is arranged at the position shown in FIG. 21, the total length of the second connecting piece row 22 is according to the distance DLmax between the rotation center axis of the drive gear 50 and the rotation center axis of the last lower roller 32. Can be shortened from the total length of the first connected top row 21.
  • the minimum length of the first connecting piece row 21 is a condition (first condition) that the linear gear formed on the side surface of the rearmost first connecting piece 23 is engaged with the drive gear 50 when it is most extended.
  • the minimum number of frames is determined.
  • the minimum length and the minimum number of frames of the second connected frame row 22 are such that the rearmost second connected frame 24 is pressed by the rearmost lower roller 32 when the arm portion 2 is extended most. This is determined as a condition (second condition).
  • the difference between the total length of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax, thereby satisfying the first and second conditions.
  • the same effect as the third modification can be obtained. That is, from the number of first connection pieces 21 constituting the first connection piece row 21 such that the difference between the total lengths of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax. Also, it is possible to determine the number by which the number of the second linked frames 24 constituting the second linked frame sequence 22 is reduced. Thereby, compared with the case where the full length of the connected 1st, 2nd connection piece 23 and 24 is the same length, the cost of the arm part 2 of a robot arm mechanism can be reduced.
  • FIG. 22 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 5 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • the guide roller 40 is disposed behind the injection unit 30 and further behind a drive gear 50 described later.
  • the guide roller 40 supports the first connecting piece row 21 stored in a storing posture parallel to the first rotation axis RA1 and the first connecting piece row 21 supported by the injection unit 30 in accordance with the feeding operation of the arm portion 2.
  • the first connecting piece row 21 is provided to guide the first connecting piece row 21 to the injection unit 30 by displacing it to an arm posture parallel to the arm central axis.
  • the first connection frame row 21 which is in the arm posture by the guide roller 40 and is linearly aligned is guided to the injection unit 30 along the arm central axis (third movement axis RA3).
  • the guide roller 41 is disposed between a drive gear 50 and a guide roller 40 which will be described later.
  • the guide roller 41 includes a linear gear formed on the surface of the side plate of the second connecting top row 22 stored in a storage posture parallel to the first rotation axis RA1 in accordance with the feeding operation of the arm portion 2, and a drive gear. 50 is provided to displace the arm posture parallel to the arm central axis at the position engaged with the arm 50.
  • the second connected top row 22 that is linearly aligned in the arm posture by the guide roller 41 is guided to the drive gear 50 along the arm central axis.
  • a linear gear is formed on each side surface of the second connecting piece 22.
  • the plurality of linear gears are configured as one long linear gear.
  • a drive gear 50 is disposed behind the injection unit 30.
  • the drive gear 50 is disposed at a position where its rotation shaft is perpendicular to the second rotation shaft RA2 and the third movement shaft RA3 and meshes with a long linear gear formed by the injection unit 30.
  • the distance between the drive gear 50 and the bottom lower roller 32 of the injection unit 30 is preferably set to be less than the length of the second connecting piece 24.
  • the drive shaft of the motor 55 is connected to the drive gear 50. Due to the forward rotation of the motor, the second connecting piece row 22 is sent forward from the injection unit 30 along the arm central axis together with the first connecting piece row 21.
  • the second connection piece row 22 is fed forward from the injection unit 30, the second connection piece row 22 is moved from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 to the arm central axis of the injection unit 30 by the drive gear 50. Displaced to parallel arm posture.
  • the first connecting piece row 21 is displaced by the guide roller 40 from an accommodation posture parallel to the first rotation axis RA1 to an arm posture parallel to the arm central axis of the injection unit 30.
  • the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 join the first and second connecting frame rows 21 and 22. As a result, a columnar body having a fixed and rigid rigidity is formed.
  • the second connected top row 22 is pulled back to the rear of the injection unit 30 together with the first connected top row 21.
  • the first and second connecting piece rows 21 and 22 are released from joining by pressing of the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 and are restored to a bendable state.
  • the second connecting frame row 22 is bent inward by the guide roller 41 and is stored in a storage portion inside the support 11a.
  • the first connecting piece row 21 is bent inward by the guide roller 40 in the same manner as the second connecting piece row 22 and is stored along the second connecting piece row 22 in the storage portion inside the support 11a.
  • the rearmost first connecting piece 23 of the first connecting piece row 21 is moved to the guide roller 40. It needs to be supported.
  • the second connecting piece 24 at the end of the second connecting piece row 22 needs to have its linear gear meshed with the drive gear 50. Therefore, when the drive gear 50 is disposed at the position shown in FIG. 22, the total length of the second connecting piece row 22 is increased according to the distance DLmax between the rotation center axis of the drive gear 50 and the rotation center axis of the guide roller 40. , It can be shortened from the total length of the first connected top row 21.
  • the minimum length of the second connecting piece row 22 is obtained on condition that the linear gear formed on the bottom plate surface of the second connecting piece 24 at the rearmost position engages with the drive gear 50 (first condition).
  • the minimum number of frames is determined.
  • the minimum length and the minimum number of frames of the first connecting frame row 21 are such that the rearmost first connecting frame 23 is held by the guide roller 40 when the arm portion 2 is extended most. It is determined as (second condition).
  • the difference between the total length of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax, thereby satisfying the first and second conditions.
  • the same effect as in the third modification can be obtained. That is, from the number of first connection pieces 21 constituting the first connection piece row 21 such that the difference between the total lengths of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax. Also, it is possible to determine the number by which the number of the second linked frames 24 constituting the second linked frame sequence 22 is reduced. Thereby, compared with the case where the full length of the connected 1st, 2nd connection piece 23 and 24 is the same length, the cost of the arm part 2 of a robot arm mechanism can be reduced.
  • FIG. 23 is a view of the internal structure of the robot arm mechanism according to Modification 6 of the present embodiment as viewed from the cross-sectional direction.
  • a linear gear is formed on the surface of each of the first connecting pieces 23.
  • the plurality of linear gears are configured as a long linear gear in a row.
  • a drive gear 50 is disposed behind the injection unit 30.
  • the drive gear 50 has a rotation axis parallel to the second rotation axis RA2 and is perpendicular to the third movement axis RA3, and is disposed at a position where the drive gear 50 meshes with a long linear gear formed by the injection unit 30.
  • the A guide roller 40 is disposed below the drive gear 50 with the thickness of the first connecting top row 21 being separated.
  • the guide roller 40 is engaged with the first connection piece row 21 stored in a storage posture parallel to the first rotation axis RA1 and the first connection piece row 21 with the drive gear 50 in accordance with the feeding operation of the arm portion 2.
  • the position of the linear gear and the drive gear 50 are maintained to be engaged with each other and the arm posture parallel to the arm central axis is maintained.
  • the first connection frame row 21 that is linearly aligned in the arm posture by the guide roller 40 is guided to the injection unit 30 along the arm central axis.
  • the drive shaft of the motor 55 is connected to the drive gear 50.
  • the first connecting piece row 21 is sent forward from the injection unit 30 along the arm central axis together with the second connecting piece row 22.
  • the first connection piece row 21 is moved from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 by the guide rollers 40 and 41 to the arm center of the injection unit 30. It is displaced to an arm posture parallel to the axis.
  • the second connecting piece row 22 is displaced from the storage posture parallel to the first rotation axis RA1 by the lower roller 32 at the end of the injection portion 30 to the arm posture parallel to the arm central axis of the injection portion 30.
  • the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 join the first and second connecting frame rows 21 and 22. As a result, a columnar body having a fixed and rigid rigidity is formed.
  • the first connecting piece row 21 is pulled back to the rear of the injection unit 30 with the second connecting piece row 22.
  • the first and second connecting piece rows 21 and 22 are released from joining by pressing of the rollers 31 and 32 of the injection unit 30 and are restored to a bendable state.
  • the second connecting frame row 22 is bent inward by the lowermost lower roller 32 and stored in the storage portion inside the first support 11a.
  • the first connecting piece row 21 is bent inward by the guide roller 40 in the same manner as the second connecting piece row 22 and is stored along the second connecting piece row 22 in the storage portion inside the first support 11a.
  • the rearmost first connecting piece 23 of the first connecting piece row 21 has a linear gear. It is necessary to mesh with the drive gear 50.
  • the last second connecting piece 24 of the second connecting piece row 22 needs to be supported by the bottom lower roller 32 of the injection unit 30.
  • the drive gear 50 is arranged at the position shown in FIG. 21, the total length of the second connecting piece row 22 is according to the distance DLmax between the rotation center axis of the drive gear 50 and the rotation center axis of the last lower roller 32. Can be shortened from the total length of the first connected top row 21.
  • the minimum length of the first connecting piece row 21 is a condition (first condition) that the linear gear formed on the side surface of the rearmost first connecting piece 23 is engaged with the drive gear 50 when it is most extended.
  • the minimum number of frames is determined.
  • the minimum length and the minimum number of frames of the second connected frame row 22 are such that the rearmost second connected frame 24 is pressed by the rearmost lower roller 32 when the arm portion 2 is extended most. This is determined as a condition (second condition).
  • the difference between the total length of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax, thereby satisfying the first and second conditions.
  • the same effect as in the third modification can be obtained. That is, from the number of first connection pieces 21 constituting the first connection piece row 21 such that the difference between the total lengths of the plurality of second connection pieces 24 with respect to the total length of the plurality of first connection pieces 23 is equal to or less than the distance DLmax. Also, it is possible to determine the number by which the number of the second linked frames 24 constituting the second linked frame sequence 22 is reduced. Thereby, compared with the case where the full length of the connected 1st, 2nd connection piece 23 and 24 is the same length, the cost of the arm part 2 of a robot arm mechanism can be reduced.

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Abstract

直動伸縮関節を備えたロボットアーム機構のコストを抑制する。 本実施形態に係るロボットアーム機構は、屈曲可能に連結された複数の第1連結コマ(23)と底面側において屈曲可能に連結された複数の第2連結コマ(24)とを備える。第2連結コマ(24)は底面側と反対の表面側に第1連結コマ(23)が接合されたとき、第1、第2連結コマ(23,24)はその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、第1、第2連結コマ(23,24)はその分離により屈曲状態に復帰される。支持部(30)は、第1、第2連結コマ(23,24)を互いに接合し柱状体を構成するとともにその柱状体を前後移動自在に支持する。収納部(11a)は、支持部(30)の後方において屈曲状態に復帰され、ともに底面側に屈曲された第1、第2連結コマ(23,24)を収納する。連結された複数の第2連結コマ(24)の全長は連結された複数の第1連結コマ(23)の全長より短い。

Description

ロボットアーム機構
 本発明の実施形態は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、直動伸縮関節が組み合わされて装備されている。直動伸縮関節を構成するアーム部は、例えば、同一形状を有する複数のコマを列状に連結した2種類連結コマ列で構成される。2種類の連結コマ列を接合することで硬直状態が形成され一定の剛性を有する柱状体が構成される。直動伸縮関節のモータが順回転すると柱状体となったアーム部が射出部から送り出され、逆回転するとアーム部は引き戻される。
 この直動伸縮関節の多関節ロボットアーム機構への採用は肘関節部を不要とし、容易に特異点を解消することができるので今後非常に有益な構造ではあるが、多数の連結コマを必要とし、またそれらを連結する構造が必要となることから、コストを抑制することは難しいといえる。
 目的は、直動伸縮関節を備えたロボットアーム機構のコストを抑制する構造を実現することにある。
 本実施形態に係るロボットアーム機構は屈曲可能に連結された板形状の複数の第1連結コマと、底面側において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連結コマと、第2連結コマは前記底面側と反対の表面側に第1連結コマが接合されたとき前記第1、第2連結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、第1、第2連結コマはその分離により屈曲状態に復帰される、第1連結コマを前記第2連結コマに接合し柱状体を構成するとともに柱状体を前後移動自在に支持する支持部と、屈曲状態に復帰された第1、第2連結コマを収納する収納部とを具備し、支持部の後方において前記屈曲状態に復帰された第1、第2連結コマはともに第1、第2連結コマの底面側に屈曲され収納部に導入される、連結された複数の第2連結コマの全長は連結された複数の第1連結コマの全長より短いことを特徴とする。
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の内部構造を断面方向から見た図である。 図3は、図2のアーム部の送り出し停止時のロボットアーム機構の内部構造を示す図である。 図4は、図1のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。 図5は、図1の第1連結コマの側面図である。 図6は、図5の第1連結コマを後上方から見た斜視図である。 図7は、図1の第2連結コマを示す側面図である。 図8は、図7の第2連結コマを後下方から見た斜視図である。 図9は、図1のアーム部の側面図である。 図10は、変形例1に係るロボットアーム機構の第1連結コマの側面図である。 図11は、図10の第1連結コマを後上方から見た斜視図である。 図12は、変形例1に係るロボットアーム機構の第2連結コマの側面図である。 図13は、図12の第2連結コマを後下方から見た斜視図である。 図14は、変形例1に係るロボットアーム機構のアーム部の側面図である。 図15は、変形例2に係るロボットアーム機構の第1連結コマの側面図である。 図16は、図15の第1連結コマを後上方から見た斜視図である。 図17は、変形例2に係るロボットアーム機構の第2連結コマの側面図である。 図18は、図17の第2連結コマを後下方から見た斜視図である。 図19は、変形例2に係るロボットアーム機構のアーム部の側面図である。 図20は、本実施形態の変形例3に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。 図21は、本実施形態の変形例4に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。 図22は、本実施形態の変形例5に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。 図23は、本実施形態の変形例6に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。
 以下、図面を参照しながら本実施形態に係るロボットアーム機構を説明する。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。ロボットアーム機構は、略円筒形状の基部1と基部1に接続されるアーム部2とアーム部2の先端に取り付けられる手首部4とを有する。手首部4には図示しないアダプタが設けられている。例えば、アダプタは後述の第6回転軸RA6の回転部に設けられる。手首部4に設けられたアダプタには、用途に応じたロボットハンドが取り付けられる。
 ロボットアーム機構は、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はロボットハンドの姿勢を変化させる手首3軸と呼ばれる。手首部4は第4、第5、第6関節部J4,J5,J6を有する。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伸縮関節である。ここでは第3関節部J3が直動伸縮関節部、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。アーム部2は直動伸縮関節部J3(第3関節部J3)の伸縮部分を表している。
 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アーム部2が伸縮する関節である。
 第4関節部J4は、第4回転軸RA4を中心としたねじり関節である。第4回転軸RA4は、後述の第7関節部J7が回転していないとき、つまりアーム部2の全体が直線形状にあるとき、第3移動軸RA3と略一致する。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の第1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、アーム部2は第1支持体11aの軸回転とともに左右に旋回する。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の第2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。ロボットアーム機構の直動伸縮関節部J3(第3関節部J3)を構成するアーム部2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第2回転軸RA2を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより第2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が回動するとき、アーム部2は第2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の第3移動軸RA3に典型的には接する第4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、手首部4及び手首部4に取り付けられたロボットハンドは第4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の第4回転軸RA4に対して直交する第5回転軸RA5を有する曲げ関節部である。第5関節部J5が回転すると、第5関節部J5から先端にかけてロボットハンドとともに上下(第5回転軸RA5を中心に垂直方向)に回動する。第6関節部J6は、第4関節部J4の第4回転軸RA4に直交し、第5関節部J5の第5回転軸RA5に垂直な第6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、ロボットハンドは左右に旋回する。
 上記の通り手首部4のアダプタに取り付けられたロボットハンドは、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2の伸縮距離の長さは、基部1の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にロボットハンド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特徴的である。
 図2は、図1のロボットアーム機構の内部構造を示す斜視図である。図3は、図2のアーム部2の送り出し停止時のロボットアーム機構の内部構造を示す図である。直動伸縮機構はアーム部2と射出部30とを有する。アーム部2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。第1連結コマ23は略平板形に構成される。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。なお、第2連結コマ列22に接合される第1連結コマ列21の面を背面といい、その反対側の面を表面という。以下、第1連結コマ列21の表面から見て背面の側を内側といい、その背面から見て表面の側を外側というものとする。第2連結コマ列22の「内側」、「外側」も同様である。
 第2連結コマ列22は複数の第2連結コマ24からなる。第2連結コマ24は横断面コ字形状又はロ字形状の短溝状体に構成される。前後の第2連結コマ24は、互いの底板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は直線状体から内側には屈曲できる。第2連結コマ列22は直線状体から外側には屈曲できない。それは、第2連結コマ24は底面端部箇所においてピンで連結され、また第2連結コマ24の断面はコ字形状又はロ字形状であるので、第2連結コマ列22は、隣り合う第2連結コマ24の側板同士が当接することにある。
 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22のうち先頭の第2連結コマ24とは結合コマ27により接続される。第1連結コマ23と、第2連結コマ24は同じ長さに構成される。その長さの1/2だけ第2連結コマ列22が第1連結コマ列21より前方にずれるよう結合コマ27はL字形に構成される。
タトエバ、結合コマ27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。
 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ステッピングモータ55に接続される。本実施形態において、搬送機構は、ガイドローラ40とドライブギア50とステッピングモータ55とにより構成される。後述の図6に示すように、第1連結コマ23の背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239を構成する。ドライブギア50は、直線状のリニアギア239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。上部ローラ31と下部ローラ32との間に誘導された第1、第2連結コマ列21,22は互いに押圧される。これにより、第1、第2連結コマ列21,22による柱状体が構成される。射出部30は、第1、第2連結コマ列21,22を接合して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、第2連結コマ列21、22の接合による柱状体が射出部30により堅持されることで、第1、第2連結コマ列21,22の接合状態が保持される。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。第1、第2連結コマ列21、22の接合による柱状体は、結合コマ27が始端となって、第3移動軸RA3に沿って直線的に第3支持部11cの開口から外に向かって送り出される。
 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する。収納に際しては、射出部30から、第1支持体11a(基部1)の内部の収納部に第2連結コマ列22は内側に屈曲されて搬送され、第1連結コマ列21も第2連結コマ列22と同じ方向(内側)に屈曲されて搬送される。第1連結コマ列21は第2連結コマ列22に略平行な状態で格納される。
 図4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。
 ロボット座標系Σbは第1関節部J1の第1回転軸RA1上の任意位置を原点とした座標系である。ロボット座標系Σbにおいて、直交3軸(Xb、Yb,Zb)が規定されている。Zb軸は第1回転軸RA1に平行な軸である。Xb軸とYb軸とは互いに直交し、且つZb軸に直交する軸である。手先座標系Σhは、手首部4に取り付けられたロボットハンド5の任意位置(手先基準点)を原点とした座標系である。例えば、ロボットハンド5が2指ハンドのとき、手先基準点(以下、単に手先という。)の位置は2指先間中央位置に規定される。手先座標系Σhにおいて、直交3軸(Xh、Yh,Zh)が規定されている。Zh軸は第6回転軸RA6に平行な軸である。Xh軸とYh軸とは互いに直交し、且つZh軸に直交する軸である。例えば、Xh軸は、ロボットハンド5の前後方向に平行な軸である。手先姿勢とは、手先座標系Σhのロボット座標系Σbに対する直交3軸各々周りの回転角(Xh軸周りの回転角(ヨウ角)α、Yh軸周りの回転角(ピッチ角)β、Zh軸周りの回転角(ロール角)γとして与えられる。
 第1関節部J1は、第1支持部11aと第2支持部11bとの間に配設されており、回転軸RA1を中心としたねじり関節として構成されている。回転軸RA1は第1関節部J1の固定部が設置される基台の基準面BPに垂直に配置される。
 第2関節部J2は回転軸RA2を中心とした曲げ関節として構成される。第2関節部J2の回転軸RA2は空間座標系上のXb軸に平行に設けられる。第2関節部J2の回転軸RA2は第1関節部J1の回転軸RA1に対して垂直な向きに設けられる。さらに第2関節部J2は、第1関節部J1に対して、第1回転軸RA1の方向(Zb軸方向)と第1回転軸RA1に垂直なYb軸方向との2方向に関してオフセットされる。第2関節部J2が第1関節部J1に対して上記2方向にオフセットされるように、第2支持体11bは第1支持体11aに取り付けられる。第1関節部J1に第2関節部J2を接続する仮想的なアームロッド部分(リンク部分)は、先端が直角に曲がった2つの鈎形状体が組み合わされたクランク形状を有している。この仮想的なアームロッド部分は、中空構造を有する第1、第2支持体11a、11bにより構成される。
 第3関節部J3は移動軸RA3を中心とした直動伸縮関節として構成される。第3関節部J3の移動軸RA3は第2関節部J2の回転軸RA2に対して垂直な向きに設けられる。第2関節部J2の回転角がゼロ度、つまりアーム部2の起伏角がゼロ度であってアーム部2が水平な基準姿勢においては、第3関節部J3の移動軸RA3は、第2関節部J2の回転軸RA2とともに第1関節部J1の回転軸RA1にも垂直な方向に設けられる。空間座標系上では、第3関節部J3の移動軸RA3はXb軸及びZb軸に対して垂直なYb軸に平行に設けられる。さらに、第3関節部J3は、第2関節部J2に対して、その回転軸RA2の方向(Yb軸方向)と、移動軸RA3に直交するZb軸の方向との2方向に関してオフセットされる。第3関節部J3が第2関節部J2に対して上記2方向にオフセットされるように、第3支持体11cは第2支持体11bに取り付けられる。第2関節部J2に第3関節部J3を接続する仮想的なアームロッド部分(リンク部分)は、先端が垂直に曲がった鈎形状体を有している。この仮想的なアームロッド部分は、第2、第3支持体11b、11cにより構成される。
 第4関節部J4は回転軸RA4を中心としたねじり関節として構成される。第4関節部J4の回転軸RA4は第3関節部J3の移動軸RA3に略一致するよう配置される。 
 第5関節部J5は回転軸RA5を中心とした曲げ関節として構成される。第5関節部J5の回転軸RA5は第3関節部J3の移動軸RA3及び第4関節部J4の回転軸RA4に略直交するよう配置される。 
 第6関節部J6は回転軸RA6を中心としたねじり関節として構成される。第6関節部J6の回転軸RA6は第4関節部J4の回転軸RA4及び第5関節部J5の回転軸RA5に略直交するよう配置される。第6関節部J6は手先効果器としてのロボットハンド5を左右に旋回するために設けられている。なお、第6関節部J6は、その回転軸RA6が第4関節部J4の回転軸RA4及び第5関節部J5の回転軸RA5に略直交する曲げ関節として構成されてもよい。
 このように複数の関節部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アーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。
 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5~図8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5、図6を参照して説明する。図5は、図1の第1連結コマ23の側面図である。図6は、図5の第1連結コマ23を後上方から見た斜視図である。
 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の前方には、ピンホールケース232,233が、ピンホールケース231の幅より若干短い距離を隔てて設けられる。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離間される。前後の第1連結コマ23において、後方の第1連結コマ23の前方のピンホールケース232,233の間隙に、前の第1連結コマ23の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の横断面の形状、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の背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。第1連結コマ23の背面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギア239が形成されている。
 ここでは、第1連結コマ23の長さをL11(以下、第1連結コマ長L11と称す)とする。第1連結コマ長L11は、前方のピンホールケース232,233のピンホールの中心と後方のピンホールケース231のピンホールの中心との間の距離として定義される。実際には、前方のピンホールケース232,233のピンホールの中心位置は第1連結コマ23の前端面上に存在し、後方のピンホールケース231のピンホールの中心位置は第1連結コマ23の後端面上に存在する。そのため、第1連結コマ長L11は、第1連結コマ23の長さに対応する。
 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、図8を参照して説明する。図7は、図1の第2連結コマ24の側面図である。図8は、図7の第2連結コマ24を後下方から見た斜視図である。
 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は略コ字形状または略ロ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の後方であって、幅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の前方には、ピンホールケース242,243が、ピンホールケース241の幅より若干短い距離を隔てて設けられる。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。前方のピンホールケース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。前後の第2連結コマ24において、後の第2連結コマ24の前方のピンホールケース242,243の間隙に、前の第2連結コマ24の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は直線状に並んだ状態から内側には屈曲可能であるが、外側には屈曲不可である。
 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、両側板の上方に形成される。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、両側板の上方に形成される。ロックピンブロック246,247は、上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。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。
 第2連結コマ24の長さをL21(以下、第2連結コマ長L21と称す)とする。第2連結コマ長L21は、前方のピンホールケース242,243のピンホールの中心位置と後方のピンホールケース241のピンホールの中心位置との間の距離で定義される。実際には、前方のピンホールケース242,243のピンホールの中心位置は第2連結コマ24の前端面上に存在し、後方のピンホールケース241のピンホールの中心位置は第2連結コマ24の後端面上に存在する。そのため、第2連結コマ長L21は、第2連結コマ24の長さを表す。第2連結コマ長L21は、第1連結コマ長L11と同一である。
 図9は、図1のアーム部2の側面図である。 
 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22のうち先頭の第2連結コマ24とは結合コマ27により接続される。結合コマ27はL字の縦断面形状に構成される。先頭の第1連結コマ23は結合コマ27の後方に突出した部分に屈曲自在に接続される。結合コマ27の突出部分の長さは、“Lj1”と表記する。結合コマ27の突出部分以外の長さは、“Lj2”と表記する。Lj1とLj2との差(Lj1-Lj2)は、第2連結コマ24の長さL21(=第1連結コマ23の長さL11)の1/2に構成される。先頭の第2連結コマ24は、先頭の第1連結コマ23より長さL21(=L11)の1/2だけ前方の位置で結合コマ27に屈曲自在に接続される。
 直線状に整列された複数の第1連結コマ23(第1連結コマ列21)の全長LT1(以下、第1連結コマ列長LT1と称す)は、第1連結コマ長L11に第1連結コマ23のコマ数m1を乗算した長さで与えられる。同様に、直線状に整列された複数の第2連結コマ24(第2連結コマ列22)の全長LT2(以下、第2連結コマ列長LT2と称す)は、第2連結コマ長L21に第2連結コマ24のコマ数n1を乗算した長さで与えられる。
 連結される複数の第1連結コマ23の数、連結される複数の第2連結コマ24の数を少なくすることにより、直動関節部のコストを抑えることができる。また、連結される複数の第1連結コマ23の数よりも、連結される複数の第2連結コマ24の数を少なくすることにより、それらを同数とするよりも、直動関節部のコストを抑えることができる。
 収納に際しては、射出部30から第1支持体11a(基部1)の内部の収納部に第1、第2連結コマ列21、22は内側に屈曲される。第1連結コマ列21よりも内側に配置される第2連結コマ列22は、そのコマ数を第1連結コマ列21よりも少なくすることができる。
 複数の第2連結コマ24の数を複数の第1連結コマ23の数よりもどの程度少なくすることができるかについて以下説明する。第1、第2連結コマ列21,22を搬送するための搬送機構(ドライブギア50)と第1、第2連結コマ列21,22の接合による柱状体を支持するための支持機構(射出部30)との機能を維持できるのであれば、第1連結コマ列長LT1と第2連結コマ長LT2とは同一長に構成されなくてよいが、ここでは第1連結コマ列長LT1と第2連結コマ長LT2とは同一長であるとする。
 図2、図3に示すように、本実施形態において、ドライブギア50は射出部30よりも後方に配置されている。ドライブギア50の回転中心軸と射出部30の最後尾の下部ローラ32の回転中心軸との間の距離をDLmaxと表記する。距離DLmaxは固定値である。
 第1、第2連結コマ列21,22を送り出し、また引き戻し可能な状態は、第1連結コマ列21のリニアギア239がドライブギア50に噛み合う状態が確保されている事が必要とされる。従って、最も伸張させたとき、最後尾の第1連結コマ23のリニアギア239がドライブギア50に噛み合うことを条件(第1条件)として、第1連結コマ列21の最小の長さ、最小のコマ数が決定される。
 一方、第2連結コマ列22の最小の長さ、最小のコマ数は、アーム部2を最も伸張させたとき、最後尾の第2連結コマ24が射出部30の最後尾の下部ローラ32に押圧されていることを条件(第2条件)として決定される。
 例えば、図9に示すように、第2連結コマ長L21を第1連結コマ長L11と同一の長さ(L21=L11)に構成するとき、第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24のコマ数n1は、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ23のコマ数m1よりも少ない数に設計される(n1<m1)。それにより必然的に第2連結コマ長LT2は第1連結コマ列長LT1よりも短くなる。第1連結コマ長LT1に対する第2連結コマ長LT2の長さの差(短縮長という)Lsが、距離DLmax以下になることが、上記第1、第2条件を満足させる。
 実際的には、結合コマ27のL字形状により、先頭の第2連結コマ24は、先頭の第1連結コマ23より、長さL21(=L11)の1/2だけ前方に位置するので、短縮長Lsは、LT1-LT2+(Lj1-Lj2)で与えられる。
 従って、第1連結コマ列21のコマ数m1に対する第2連結コマ列22のコマ数n1の差数D(=m1-n1)は、“D・L21”が“Ls”を超えない範囲で選択され、その範囲内で最大数Dmaxが決定される。つまり、第2連結コマ列22のコマ数n1を、第1連結コマ列21のコマ数m1に対して、最大Dmaxの個数だけ減らすことができる。
 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2連結コマ長L21を第1連結コマ長L11と同一長にし、第2連結コマ24のコマ数n1を第1連結コマ数m1よりも少なくすることで、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することができる。第2連結コマ24のコマ数n1を、短縮長Lsが距離DLmax以下になるように調整することで、第1、第2条件をともに満足させることができる。第2連結コマ24のコマ数を削減し、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することで、第1、第2連結コマ列長LT1,LT2が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例1) 
 上述した本実施形態に係るロボットアーム機構では、第1、第2連結コマ長L11、L21を同一長に構成し、第2連結コマ24のコマ数n1を第1連結コマ23のコマ数m1よりも少なくすることで、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短くしていた。しかしながら、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短くするための構成はこれに限定されない。変形例1、2は、その第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短くする他の構成に関するものである。
 図10は、変形例1に係るロボットアーム機構の第1連結コマ23の側面図である。図11は、図10の第1連結コマ23を後上方から見た斜視図である。図10、図11に示す変形例1に係る第1連結コマ23は、図5,図6に示す本実施形態に係る第1連結コマ23と同じ構造、同じサイズで構成される。図10、図11に示すように、変形例1において第1連結コマ23の長さをL12(以下、第1連結コマ長L12と称す)とする。
 図12は、変形例1に係るロボットアーム機構の第2連結コマ24の側面図である。図13は、図12の第2連結コマ24を後下方から見た斜視図である。図12、図13に示す変形例1に係る第2連結コマ24は、図7,図8に示す本実施形態に係る第2連結コマ24と同じ構造を有する。変形例1に係る第2連結コマ24の長さをL22(以下、第2連結コマ長L22と称す)とする。第2連結コマ長L22は第1連結コマ長L12の1/2の長さに構成される(L22=L12/2)。
 図14は、変形例1に係るロボットアーム機構のアーム部2の側面図である。 
 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22のうち先頭の第2連結コマ24とは結合コマ27により接続される。変形例1でも、第1連結コマ列長LT1は、直線状に整列されたときの結合コマ27の先端から複数の第1連結コマ23の最後尾の第1連結コマ23の後端までの長さと定義する。このとき、第1連結コマ列長LT1は、第1連結コマ長L12に第1連結コマ23のコマ数m2を乗算ことにより与えられる。同様に、第2連結コマ列長LT2は、直線状に整列されたときの結合コマ27の先端から複数の第2連結コマ24の最後尾の第2連結コマ24の後端までの長さと定義する。このとき、第2連結コマ列長LT2は、第2連結コマ長L22に第2連結コマ24のコマ数n2を乗算することにより与えられる。
 本変形例1でも上述の第1、第2条件を満足することが必要とされる。 
 図14に示すように、第2連結コマ長L22を第1連結コマ長L12の1/2の長さに構成し(L22=L12/2)、第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24のコマ数n2を、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ23のコマ数m2の2倍よりも少ないコマ数で構成することで(n2<2×m2)、第2連結コマ長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することができる。第2連結コマ24のコマ数n2は、短縮長Lsが距離DLmax以下になるように調整されている。
 以上説明した本実施形態の変形例1に係るロボットアーム機構によれば、第2連結コマ長L22を第1連結コマ長L12の1/2の長さに構成し、第2連結コマ24のコマ数n2を第1連結コマ23のコマ数m2の2倍よりも少なくすることで、第2連結コマ長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することができる。このとき、第2連結コマ24のコマ数n2を、短縮長Lsが距離DLmax以下になるように調整することで、搬送機構と支持機構との機能を維持することができる。このように、第2連結コマ長L22を第1連結コマ長L12よりも短くし、第2連結コマ24のコマ数n2を調整して、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することで、短縮長Lsに対応する第2連結コマ24のコストを削減することができる。つまり、変形例1に係るロボットアーム機構は、本実施形態に係るロボットアーム機構と同様に、第1、第2連結コマ列長LT1,LT2が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例2) 
 上述した変形例1に係るロボットアーム機構では、第2連結コマ長L22を第1連結コマ長L12よりも短く、例えば、半分の長さに構成し、第2連結コマ24のコマ数n2を調整して、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短くしていた。しかしながら、第2連結コマ長L22を第1連結コマ長L12よりも長く構成してもよい。
 図15は、変形例2に係るロボットアーム機構の第1連結コマ23の側面図である。図16は、図15の第1連結コマ23を後上方から見た斜視図である。図15、図16に示す変形例2に係る第1連結コマ23は、図5,図6に示す本実施形態に係る第1連結コマ23と同じ構造、同じサイズで構成される。図15、図16に示すように、変形例2において第1連結コマ23の長さをL13(以下、第1連結コマ長L13と称す)とする。
 図17は、変形例2に係るロボットアーム機構の第2連結コマ24の側面図である。図18は、図17の第2連結コマ24を後下方から見た斜視図である。図17、図18に示す変形例2に係る第2連結コマ24は、図7,図8に示す本実施形態に係る第2連結コマ24と同じ構造を有する。変形例2に係る第2連結コマ24の長さをL23(以下、第2連結コマ長L23と称す)とする。第2連結コマ長L23は第1連結コマ長L13の2倍の長さに構成される(L23=L13×2)。
 図19は、変形例2に係るロボットアーム機構のアーム部2の側面図である。 
 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22のうち先頭の第2連結コマ24とは結合コマ27により接続される。変形例2でも、第1連結コマ列長LT1は、直線状に整列されたときの結合コマ27の先端から複数の第1連結コマ23の最後尾の第1連結コマ23の後端までの長さと定義する。第1連結コマ列長LT1は、第1連結コマ長L13に第1連結コマ23のコマ数m3を乗算することにより与えられる。同様に、第2連結コマ列長LT2は、直線状に整列されたときの結合コマ27の先端から複数の第2連結コマ24の最後尾の第2連結コマ24の後端までの長さと定義する。第2連結コマ列長LT2は、第2連結コマ長L23に第2連結コマ24のコマ数n3を乗算することにより与えられる。
 図19に示すように、第2連結コマ長L23を第1連結コマ長L13の2倍の長さに構成し(L23=L13×2)、第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24のコマ数n3を、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ23のコマ数m3の半分よりも少ないコマ数で構成することで(n3<m3/2)、第2連結コマ長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することができる。第2連結コマ24のコマ数n3は、短縮長Lsが距離DLmax以下になるように調整されている。
 以上説明した本実施形態の変形例2に係るロボットアーム機構によれば、第2連結コマ長L23を第1連結コマ長L13の2倍の長さに構成し、第2連結コマ24のコマ数n3を第1連結コマ23のコマ数m3の半分よりも少なくすることで、第2連結コマ長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することができる。このとき、第2連結コマ24のコマ数n3を、短縮長Lsが距離DLmax以下になるように調整することで、搬送機構と支持機構との機能を維持することができる。このように、第2連結コマ長L23を第1連結コマ長L13よりも長くして、第2連結コマ24のコマ数n3を調整して、第2連結コマ列長LT2を第1連結コマ列長LT1よりも短く構成することで、短縮長Lsに対応する第2連結コマ24の個数に応じてコストを削減することができる。つまり、変形例2に係るロボットアーム機構は、本実施形態に係るロボットアーム機構と同様に、第1、第2連結コマ列長LT1,LT2が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例3) 
 上述したロボットアーム機構では、ドライブギア50は、射出部30の後方で直線状に整列された第1連結コマ23の内面に形成されたリニアギアに噛み合う位置に設けられていた。しかしながら、リニアギア及びドライブギア50の配置はこれに限定されない。
 図20は、本実施形態の変形例3に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。図20に示すように、ガイドローラ40は、射出部30の後方、さらに後述するドライブギア50の後方に配置される。ガイドローラ40は、アーム部2の送り出し動作に伴って、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢で収納された第1連結コマ列21を、第1連結コマ列21が射出部30で支持される位置でアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位させるために設けられる。ガイドローラ40によりアーム姿勢となって直線状に整列された第1連結コマ列21は、アーム中心軸に沿って射出部30に誘導される。
 ドライブギア50は、第2回転軸RA2と平行な回転軸を有する。ドライブギア50は、射出部30の後方であって、射出部30に直線状に整列された第2連結コマ列22の底板表面に前後にわたって直線状に形成されたリニアギアに噛み合う位置に配置される。ドライブギア50と射出部30の最後尾の下部ローラ32との間の距離は、第2連結コマ24の長さ未満に設定される事が好ましい。
 モータ55のドライブシャフトはドライブギア50に接続される。 
 モータの順回転により第2連結コマ列22は第1連結コマ列21を伴ってアーム中心軸に沿って射出部30から前方に送り出される。第2連結コマ列22が射出部30から前方に送り出されるとき、第2連結コマ列22は、ドライブギア50により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。同様に、第1連結コマ列21は、ガイドローラ40により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。射出部30のローラ31,32は第1、第2連結コマ列21、22を接合する。それにより硬直した一定の剛性を備えた柱状体が構成される。
 モータ55の逆回転により第2連結コマ列22は第1連結コマ列21を伴って射出部30の後方に引き戻される。柱状体が射出部30より後方に引き戻されるとき、第1、第2連結コマ列21、22は射出部30のローラ31,32の押圧による接合から開放され、屈曲可能な状態に回復する。第2連結コマ列22はドライブギア50により内側に屈曲され、支持体11aの内部の収納部に収納される。第1連結コマ列21はガイドローラ40により第2連結コマ列22と同じく内側に屈曲され、第2連結コマ列22に沿って支持体11aの内部の収納部に収納される。
 接合された第1、第2連結コマ列21、22、つまり柱状体としてのアーム部2を最大に伸張したとき、第1連結コマ列21の最後尾の第1連結コマ23はガイドローラ40に支持されている必要がある。同様に、第2連結コマ列22の最後尾の第2連結コマ24はそのリニアギアがドライブギア50に噛み合っている必要がある。従って、図20に示す位置にドライブギア50が配置された場合、ドライブギア50の回転中心軸とガイドローラ40の回転中心軸との間の距離DLmaxにしたがって、第2連結コマ列22の全長を、第1連結コマ列21の全長より短縮することができる。
 つまり、第1、第2連結コマ列21,22を送り出し、また引き戻し可能な状態は、第2連結コマ列22のリニアギアがドライブギア50に噛み合う状態が確保されている事が必要とされる。従って、最も伸張させたとき、最後尾の第2連結コマ24の底板表面に形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合うことを条件(第1条件)として、第2連結コマ列22の最小の長さ、最小のコマ数が決定される。一方、第1連結コマ列21の最小の長さ、最小のコマ数は、アーム部2を最も伸張させたとき、最後尾の第1連結コマ23がガイドローラ40に保持されていることを条件(第2条件)として決定される。
 複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になることが、上記第1、第2条件を満足させる。
 したがって、本実施形態の変形例3に係るロボットアーム機構によれば、複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になるように、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ21の数よりも第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24の数を減らす数を決定することができる。例えば、第1、第2連結コマ23,24の長さが同一長のとき、距離DLmaxを第2連結コマ24の長さで除算することで、第1連結コマ23の数に対して、第2連結コマ24の数を減少させる数の最大数が決定され得る。例えば、距離DLmaxが50mm、第1、第2連結コマ23、24の長さが23mmであれば、第1連結コマ23のコマ数に対して第2連結コマ24のコマ数を2コマ削減することができる。なお、第1連結コマ23のコマ数に対して第2連結コマ24のコマ数を3コマ削減した場合、最後尾の第1連結コマ23はガイドローラ40に正常に支持されているが、最後尾の第2連結コマ24はドライブギア50から外れてしまう。
 これにより、連結された第1、第2連結コマ23,24の全長が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例4) 
 図21は、本実施形態の変形例4に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。図21には図示しないが第1連結コマ23各々の側面にはリニアギアが形成される。複数の第1連結コマ23が射出部30で直線状に整列されたとき、複数のリニアギアは一列の長いリニアギアに構成される。射出部30の後方にはドライブギア50が配置される。ドライブギア50は、その回転軸が第2回転軸RA2と第3移動軸RA3とに垂直になる向きであって、射出部30で構成された一列の長いリニアギアに噛み合う位置に配置される。
 ガイドローラ42,43は、それらの回転軸がドライブギア50の回転中心軸に直交する向きであって、第1連結コマ列21の厚さを隔てて配設される。それによりガイドローラ42,43は、第1連結コマ列21を挟んで対向する。ガイドローラ42,43により、第1連結コマ列21の側面に形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合った状態を維持する。
 ガイドローラ42,43の後方には、ガイドローラ40,41が、それらの回転軸がガイドローラ42,43の回転中心軸と平行な向きであって、第1連結コマ列21の厚さを隔てて配設される。ガイドローラ40、41は、ドライブギア50による第1連結コマ列21の送り出し動作に伴って、第1連結コマ列21を第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から射出部30で支持される位置で第3移動軸RA3(アーム中心軸)に平行なアーム姿勢に変位させ、第1連結コマ列21の側面に形成されたリニアギアをドライブギア50に誘導するために設けられる。
 モータ55のドライブシャフトはドライブギア50に接続される。 
 モータの順回転により第1連結コマ列21は第2連結コマ列22を伴ってアーム中心軸に沿って射出部30から前方に送り出される。第1連結コマ列21が射出部30から前方に送り出されるとき、第1連結コマ列21は、ガイドローラ40,41により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。同様に、第2連結コマ列22は、射出部30の最後尾の下部ローラ32により0、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。射出部30のローラ31,32は第1、第2連結コマ列21、22を接合する。それにより硬直した一定の剛性を備えた柱状体が構成される。
 モータ55の逆回転により第1連結コマ列21は第2連結コマ列22を伴って射出部30の後方に引き戻される。柱状体が射出部30より後方に引き戻されるとき、第1、第2連結コマ列21、22は射出部30のローラ31,32の押圧による接合から開放され、屈曲可能な状態に回復する。第2連結コマ列22は最後尾の下部ローラ32により内側に屈曲され、第1支持体11aの内部の収納部に収納される。第1連結コマ列21はガイドローラ40、41により第2連結コマ列22と同じく内側に屈曲され、第2連結コマ列22に沿って支持体11aの内部の収納部に収納される。
 接合された第1、第2連結コマ列21、22、つまり柱状体としてのアーム部2を最大に伸張したとき、第1連結コマ列21の最後尾の第1連結コマ23は、そのリニアギアがドライブギア50に噛み合っている必要がある。同様に、第2連結コマ列22の最後尾の第2連結コマ24が射出部30の最後尾の下部ローラ32に支持されている必要がある。図21に示す位置にドライブギア50が配置された場合、ドライブギア50の回転中心軸と最後尾の下部ローラ32の回転中心軸との間の距離DLmaxにしたがって、第2連結コマ列22の全長を、第1連結コマ列21の全長より短縮することができる。
 つまり、第1、第2連結コマ列21,22を送り出し、また引き戻し可能な状態は、第1連結コマ列21のリニアギアがドライブギア50に噛み合う状態が確保されている事が必要とされる。従って、最も伸張させたとき、最後尾の第1連結コマ23の側面に形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合うことを条件(第1条件)として、第1連結コマ列21の最小の長さ、最小のコマ数が決定される。一方、第2連結コマ列22の最小の長さ、最小のコマ数は、アーム部2を最も伸張させたとき、最後尾の第2連結コマ24が最後尾の下部ローラ32に押圧されていることを条件(第2条件)として決定される。
 複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になることが、上記第1、第2条件を満足させる。
 したがって、本実施形態の変形例4に係るロボットアーム機構によれば、変形例3と同様の効果を得られる。すなわち、複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になるように、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ21の数よりも第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24の数を減らす数を決定することができる。これにより、連結された第1、第2連結コマ23,24の全長が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例5) 
 図22は、本実施形態の変形例5に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。図22に示すように、ガイドローラ40は、射出部30の後方、さらに後述するドライブギア50の後方に配置される。ガイドローラ40は、アーム部2の送り出し動作に伴って、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢で収納された第1連結コマ列21を、第1連結コマ列21が射出部30で支持される位置でアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位させ、第1連結コマ列21を射出部30に誘導するために設けられる。ガイドローラ40によりアーム姿勢となって直線状に整列された第1連結コマ列21は、アーム中心軸(第3移動軸RA3)に沿って射出部30に誘導される。
 ガイドローラ41は、後述するドライブギア50とガイドローラ40との間に配置される。ガイドローラ41は、アーム部2の送り出し動作に伴って、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢で収納された第2連結コマ列22を、その側板表面に前後にわたって形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合わされる位置でアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位させるために設けられる。ガイドローラ41によりアーム姿勢となって直線状に整列された第2連結コマ列22は、アーム中心軸に沿ってドライブギア50に誘導される。
 図22には図示しないが第2連結コマ22各々の側面にはリニアギアが形成される。複数の第2連結コマ22が射出部30で直線状に整列されたとき、複数のリニアギアは一列の長いリニアギアに構成される。射出部30の後方にはドライブギア50が配置される。ドライブギア50は、その回転軸が第2回転軸RA2と第3移動軸RA3とに垂直になる向きであって、射出部30で構成された一列の長いリニアギアに噛み合う位置に配置される。ドライブギア50と射出部30の最後尾の下部ローラ32との間の距離は、第2連結コマ24の長さ未満に設定される事が好ましい。
 モータ55のドライブシャフトはドライブギア50に接続される。 
 モータの順回転により第2連結コマ列22は第1連結コマ列21を伴ってアーム中心軸に沿って射出部30から前方に送り出される。第2連結コマ列22が射出部30から前方に送り出されるとき、第2連結コマ列22は、ドライブギア50により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。同様に、第1連結コマ列21は、ガイドローラ40により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。射出部30のローラ31,32は第1、第2連結コマ列21、22を接合する。それにより硬直した一定の剛性を備えた柱状体が構成される。
 モータ55の逆回転により第2連結コマ列22は第1連結コマ列21を伴って射出部30の後方に引き戻される。柱状体が射出部30より後方に引き戻されるとき、第1、第2連結コマ列21、22は射出部30のローラ31,32の押圧による接合から開放され、屈曲可能な状態に回復する。第2連結コマ列22はガイドローラ41により内側に屈曲され、支持体11aの内部の収納部に収納される。第1連結コマ列21はガイドローラ40により第2連結コマ列22と同じく内側に屈曲され、第2連結コマ列22に沿って支持体11aの内部の収納部に収納される。
 接合された第1、第2連結コマ列21、22、つまり柱状体としてのアーム部2を最大に伸張したとき、第1連結コマ列21の最後尾の第1連結コマ23はガイドローラ40に支持されている必要がある。同様に、第2連結コマ列22の最後尾の第2連結コマ24はそのリニアギアがドライブギア50に噛み合っている必要がある。従って、図22に示す位置にドライブギア50が配置された場合、ドライブギア50の回転中心軸とガイドローラ40の回転中心軸との間の距離DLmaxにしたがって、第2連結コマ列22の全長を、第1連結コマ列21の全長より短縮することができる。
 つまり、第1、第2連結コマ列21,22を送り出し、また引き戻し可能な状態は、第2連結コマ列22のリニアギアがドライブギア50に噛み合う状態が確保されている事が必要とされる。従って、最も伸張させたとき、最後尾の第2連結コマ24の底板表面に形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合うことを条件(第1条件)として、第2連結コマ列22の最小の長さ、最小のコマ数が決定される。一方、第1連結コマ列21の最小の長さ、最小のコマ数は、アーム部2を最も伸張させたとき、最後尾の第1連結コマ23がガイドローラ40に保持されていることを条件(第2条件)として決定される。
 複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になることが、上記第1、第2条件を満足させる。
 したがって、本実施形態の変形例5に係るロボットアーム機構によれば、変形例3と同様の効果を得られる。すなわち、複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になるように、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ21の数よりも第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24の数を減らす数を決定することができる。これにより、連結された第1、第2連結コマ23,24の全長が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 (変形例6) 
 図23は、本実施形態の変形例6に係るロボットアーム機構の内部構造を断面方向から見た図である。図23には図示しないが第1連結コマ23各々の表面にはリニアギアが形成される。複数の第1連結コマ23が射出部30で直線状に整列されたとき、複数のリニアギアは一列の長いリニアギアに構成される。射出部30の後方にはドライブギア50が配置される。ドライブギア50は、その回転軸が第2回転軸RA2と平行であり、第3移動軸RA3に垂直になる向きであって、射出部30で構成された一列の長いリニアギアに噛み合う位置に配置される。ドライブギア50の下方には第1連結コマ列21の厚さを隔ててガイドローラ40が配置される。ガイドローラ40は、アーム部2の送り出し動作に伴って、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢で収納された第1連結コマ列21を、第1連結コマ列21がドライブギア50で噛み合わされる位置でアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位させるとともに、リニアギアとドライブギア50との噛み合わせを維持するために設けられる。ガイドローラ40によりアーム姿勢となって直線状に整列された第1連結コマ列21は、アーム中心軸に沿って射出部30に誘導される。
 モータ55のドライブシャフトはドライブギア50に接続される。 
 モータの順回転により第1連結コマ列21は第2連結コマ列22を伴ってアーム中心軸に沿って射出部30から前方に送り出される。第1連結コマ列21が射出部30から前方に送り出されるとき、第1連結コマ列21は、ガイドローラ40,41により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。同様に、第2連結コマ列22は、射出部30の最後尾の下部ローラ32により、第1回転軸RA1に平行な収納姿勢から、射出部30のアーム中心軸に平行なアーム姿勢に変位される。射出部30のローラ31,32は第1、第2連結コマ列21,22を接合する。それにより硬直した一定の剛性を備えた柱状体が構成される。
 モータ55の逆回転により第1連結コマ列21は第2連結コマ列22を伴って射出部30の後方に引き戻される。柱状体が射出部30より後方に引き戻されるとき、第1、第2連結コマ列21、22は射出部30のローラ31,32の押圧による接合から開放され、屈曲可能な状態に回復する。第2連結コマ列22は最後尾の下部ローラ32により内側に屈曲され、第1支持体11aの内部の収納部に収納される。第1連結コマ列21はガイドローラ40により第2連結コマ列22と同じく内側に屈曲され、第2連結コマ列22に沿って第1支持体11aの内部の収納部に収納される。
 接合された第1、第2連結コマ列21,22、つまり柱状体としてのアーム部2を最大に伸張したとき、第1連結コマ列21の最後尾の第1連結コマ23は、そのリニアギアがドライブギア50に噛み合っている必要がある。同様に、第2連結コマ列22の最後尾の第2連結コマ24が射出部30の最後尾の下部ローラ32に支持されている必要がある。図21に示す位置にドライブギア50が配置された場合、ドライブギア50の回転中心軸と最後尾の下部ローラ32の回転中心軸との間の距離DLmaxにしたがって、第2連結コマ列22の全長を、第1連結コマ列21の全長より短縮することができる。
 つまり、第1、第2連結コマ列21,22を送り出し、また引き戻し可能な状態は、第1連結コマ列21のリニアギアがドライブギア50に噛み合う状態が確保されている事が必要とされる。従って、最も伸張させたとき、最後尾の第1連結コマ23の側面に形成されたリニアギアがドライブギア50に噛み合うことを条件(第1条件)として、第1連結コマ列21の最小の長さ、最小のコマ数が決定される。一方、第2連結コマ列22の最小の長さ、最小のコマ数は、アーム部2を最も伸張させたとき、最後尾の第2連結コマ24が最後尾の下部ローラ32に押圧されていることを条件(第2条件)として決定される。
 複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になることが、上記第1、第2条件を満足させる。
 したがって、本実施形態の変形例6に係るロボットアーム機構によれば、変形例3と同様の効果を得られる。すなわち、複数の第1連結コマ23の全長に対する複数の第2連結コマ24の全長の差が、距離DLmax以下になるように、第1連結コマ列21を構成する第1連結コマ21の数よりも第2連結コマ列22を構成する第2連結コマ24の数を減らす数を決定することができる。これにより、連結された第1、第2連結コマ23,24の全長が同一長の場合に比べて、ロボットアーム機構のアーム部2のコストを低減することができる。
 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。
4…手首部、11a…第1支持体(収納部)、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、27…結合コマ、30…射出部(支持部)

Claims (7)

  1.  屈曲可能に連結された板形状の複数の第1連結コマと、
     底面側において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連結コマと、前記第2連結コマは前記底面側と反対の表面側に前記第1連結コマが接合されたとき前記第1、第2連結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連結コマはその分離により屈曲状態に復帰される、
     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前後移動自在に支持する支持部と、
     前記屈曲状態に復帰された前記第1、第2連結コマを収納する収納部とを具備し、
     前記支持部の後方において前記屈曲状態に復帰された前記第1、第2連結コマはともに前記第1、第2連結コマの底面側に屈曲され前記収納部に導入される、
     前記連結された複数の第2連結コマの全長は前記連結された複数の第1連結コマの全長より短いことを特徴とするロボットアーム機構。
  2.  前記第1、第2連結コマを前記支持部から前方に送り出し、前記第1、第2連結コマを前記支持部に後方に引き戻すとともに前記第1、第2連結コマを前記支持部と前記収納部との間で搬送するためのドライブギアをさらに具備し、前記ドライブギアは前記複数の第1連結コマの背面に形成されたリニアギアに係合され、前記支持部の後方に配置される、る、
     前記支持部は、前記第2連結コマ側から支持する複数のローラを備え、
     前記連結された複数の第1連結コマの全長に対する前記連結された複数の第2連結コマの全長の差は、前記ドライブギアの回転中心軸と前記複数のローラの最後尾のローラの回転中心軸との間の軸間距離以下であることを特徴とする請求項1記載のロボットアーム機構。
  3.  前記第2連結コマは前記第1連結コマと同一長で構成され、前記第2連結コマのコマ数は、前記第1連結コマのコマ数よりも少ないことを特徴とする請求項2記載のロボットアーム機構。
  4.  前記第2連結コマは前記第1連結コマよりも短く構成され、前記第2連結コマのコマ数は、前記第1連結コマのコマ数よりも多いことを特徴とする請求項2記載のロボットアーム機構。
  5.  前記第2連結コマは前記第1連結コマの長さの1/2で構成され、前記第2連結コマのコマ数は、前記第1連結コマのコマ数よりも多く、且つ前記第1連結コマのコマ数の2倍よりも少ないことを特徴とする請求項4記載のロボットアーム機構。
  6.  前記第2連結コマは前記第1連結コマよりも長く構成され、前記第2連結コマのコマ数は、前記第1連結コマのコマ数よりも少ないことを特徴とする請求項2記載のロボットアーム機構。
  7.  前記第2連結コマは前記第1連結コマの長さの2倍で構成され、前記第2連結コマのコマ数は、前記第1連結コマのコマ数よりも少なく、且つ前記第1連結コマのコマ数の1/2よりも少ないことを特徴とする請求項6記載のロボットアーム機構。
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