WO2017170306A1

WO2017170306A1 - 直動伸縮機構及びロボットアーム機構

Info

Publication number: WO2017170306A1
Application number: PCT/JP2017/012212
Authority: WO
Inventors: 尹　祐根; 啓明松田
Original assignee: ライフロボティクス株式会社
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-26
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JPWO2017170306A1; CN108884918A; TW201733749A; US20190032757A1; DE112017001609T5; JP6734364B2

Abstract

直動伸縮機構及びロボットアーム機構の製造コストを低下させること。直動伸縮機構は、屈曲可能に連結された複数の第１コマ（５３）と、屈曲可能に連結された複数の第２コマ（５４）と、第１、第２コマ（５３，５４）を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複数のローラ（５９）と、第１、第２コマ（５３，５４）を前後に移動させるためのドライブギア（５６）と、ドライブギア（５６）を回転させるための動力を発生するモータユニットとを備える。第１コマ（５３）各々は第２コマ（５４）と接合する側の面にドライブギア（５６）に噛み合わされるリニアギア（５３９）と第２コマ（５４）側に突設された突起部とを有する。複数の第１コマ（５３）中の最後尾の第１コマ（５３）には少なくとも一つの第３コマ（６３）が屈曲自在に接続される。

Description

直動伸縮機構及びロボットアーム機構

　本発明の実施形態は直動伸縮機構及びロボットアーム機構に関する。

　近年、介護用ロボットはもちろん産業用ロボットでも作業者の近傍で作業を行なう状況の可能性が検討されている。この状況が実現すれば例えばロボットの支援のもとで健常者と同様に障害者が作業をすることも可能となり得る。発明者らが実用化を実現した直動伸縮機構を備えた垂直多関節型のロボットアーム機構は肘関節がなく、特異点もないことから、不測の方向に突然高速で動くようなことはなく、アームやエンドエフェクタの動きを予測する事ができ、その安全性は非常に高く、安全柵を不要にしてロボットと作業者との協働作業を実現している。

　直動伸縮機構は、屈曲自在に連結された複数の平板形状のコマと、同様に屈曲自在に底部側で連結された複数のコ字溝形状のコマとを有してなる。これら２種類のコマは互いにローラユニットで強固に押圧され、接合される。それにより直線状に硬直され一定の剛性を有する柱状のアーム部が構成される。平板形状のコマの裏面にはリニアギアが設けられており、このリニアギアにはモータに連結されるドライブギアが噛合されている。ドライブギアが順回転すると、柱状体となったアーム部がローラユニットから前方に送り出され、逆回転すると後方に引き戻される。ローラユニットの後方では２種類のコマは分離され、屈曲状態に回復する。屈曲状態に回復した２種のコマは同方向に屈曲され、支柱部内部に収容される。アーム部の先端には手首部が取り付けられる。手首部にはエンドエフェクタの姿勢を任意に変更するために直交３軸の回転軸を備える３つの関節部が装備される。

　このように直動伸縮機構は多くのパーツ、特にアーム部を構成する多数の２種類のコマを必要とする。これらコマはその製造精度がアーム部の剛性及び直線性を決定付ける重要なパーツである。そのため直動伸縮機構の製造コストの高騰は否めない。

特許第5435679号公報

　目的は、直動伸縮機構及びロボットアーム機構の製造コストを低下させることにある。

　本実施形態に係る直動伸縮機構は、屈曲可能に連結された板形状の複数の第１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コマとを有する。第２コマは底面側と反対の表面側に第１コマが接合されたとき第１、第２コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される。第１、第２コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される。当該機構は、第１、第２コマを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複数のローラと、第１、第２コマを複数のローラから前方に送り出し、第１、第２コマを後方に引き戻すためのドライブギアと、ドライブギアを回転させるための動力を発生するモータユニットとを有する。第１コマ各々は第２コマと接合する側の面にドライブギアに噛み合わされるリニアギアを有し、第１、第２コマには互いの接合状態を保持するためのロック機構が設けられる。ロック機構は、第１コマ各々の第２コマと接合する側の面に突設された突起部と、第２コマ各々の前後に設けられる狭持部とからなり、第２コマが第１コマに接合する際に前後の第２コマの狭持部が第１コマの突起部を狭持し、第２コマが第１コマから分離する際に前後の第２コマの狭持部が第１コマの突起部を開放する。複数の第１コマ中の最後尾の第１コマには少なくとも一つの第３コマが屈曲自在に接続される。

図１は、本実施形態に係る直動伸縮機構を装備するロボットアーム機構の外観を示す斜視図である。図２は、図１のロボットアーム機構の側面図である。図３は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。図４は、図１のアーム部後尾の斜視図である。図５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６は、図４の第１コマを示す図である。図７は、図４の第２コマを示す図である。図８は、図４の第３コマを示す図である。図９は、図８の第３コマのストッパピンが送り出し機構の後端面に当接したメカニカルストッパが機能した状態を示す側面図である。図１０は、図４の第３コマの変形例を示す図である。図１１は、図４の第３コマの変形例を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本実施形態に係る直動伸縮機構を説明する。なお、本実施形態に係る直動伸縮機構は、単独の機構（関節）として使用することができる。以下の説明では、複数の関節部のうち一の関節部が本実施形態に係る直動伸縮機構で構成されたロボットアーム機構を例に説明する。ロボットアーム機構として、ここでは直動伸縮機構を備えた垂直多関節型のロボットアーム機構を説明するが、他のタイプのロボットアーム機構であってもよい。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

　図１は本実施形態に係る直動伸縮機構を装備するロボットアーム機構の外観を示している。図２は、図１のロボットアーム機構の側面図である。図３は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。図４は、図３のアーム部５の後方斜視図である。

　ロボットアーム機構は、基台１、旋回部（支柱部）２、起伏部４、アーム部５及び手首部６を備える。旋回部２、起伏部４、アーム部５及び手首部６は、基台１から順番に配設される。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基台１から順番に配設される。基台１には円筒体をなす旋回部２が典型的には鉛直に設置される。旋回部２は旋回回転関節部としての第１関節部Ｊ１を収容する。第１関節部Ｊ１はねじり回転軸ＲＡ１を備える。回転軸ＲＡ１は鉛直方向に平行である。旋回部２は下部フレーム２１と上部フレーム２２とを有する。下部フレーム２１の一端は第１関節部Ｊ１の固定部が接続される。下部フレーム２１の他端は基台１に接続される。下部フレーム２１は円筒形状のハウジング３１により覆われる。上部フレーム２２は第１関節部Ｊ１の回転部に接続され、回転軸ＲＡ１を中心に軸回転する。上部フレーム２２は円筒形状のハウジング３２により覆われる。第１関節部Ｊ１の回転に伴って下部フレーム２１に対して上部フレーム２２が回転し、それによりアーム部５は水平に旋回する。円筒体をなす旋回部２の内部中空には後述する直動伸縮機構としての第３関節部Ｊ３の第１、第２コマ列５１、５２が収納される。

　旋回部２の上部には起伏回転関節部としての第２関節部Ｊ２を収容する起伏部４が設置される。第２関節部Ｊ２は曲げ回転関節である。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は回転軸ＲＡ１に垂直である。起伏部４は、第２関節部Ｊ２の固定部（支持部）としての一対のサイドフレーム２３を有する。一対のサイドフレーム２３は、上部フレーム２２に連結される。一対のサイドフレーム２３は、鞍形形状のカバー３３により覆われる。一対のサイドフレーム２３にモータハウジングを兼用する第２関節部Ｊ２の回転部としての円筒体２４が支持される。円筒体２４の周面には、送り出し機構２５が取り付けられる。送り出し機構２５は円筒形状のカバー３４により覆われる。鞍形カバー３３と円筒カバー３４との間の間隙は断面Ｕ字形状のＵ字蛇腹カバー１４により覆われる。Ｕ字蛇腹カバー１４は、第２関節部Ｊ２の起伏動に追従して伸縮する。送り出し機構２５は、ドライブギア５６、ガイドローラ５７及びローラユニット５８を保持する。円筒体２４の軸回転に伴って送り出し機構２５は回動し、送り出し機構２５に支持されたアーム部５が上下に起伏する。

　第３関節部Ｊ３は直動伸縮機構により提供される。直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、可動範囲の観点でいわゆる従来の直動関節とは明確に区別される。第３関節部Ｊ３のアーム部５は屈曲自在であるが、中心軸（伸縮中心軸ＲＡ３）に沿ってアーム部５の根元の送り出し機構２５から前方に送り出されるときには屈曲が制限され、直線的剛性が確保される。アーム部５は後方に引き戻されるときには屈曲が回復される。アーム部５は第１コマ列５１と第２コマ列５２とを有する。第１コマ列５１は屈曲自在に連結された複数の第１コマ５３からなる。第１コマ５３は略平板形に構成される。第１コマ５３は端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２は複数の第２コマ５４からなる。第２コマ５４は横断面コ字形状の溝状体又はロ字形状の筒状体に構成される。第２コマ５４は底板端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２の屈曲は、第２コマ５４の側板の端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第２コマ列５２は直線的に配列する。第１コマ列５１の先頭の第１コマ５３と、第２コマ列５２の先頭の第２コマ５４とは結合コマ５５により接続される。例えば、結合コマ５５は第１コマ５３と第２コマ５４とを合成した形状を有している。図４に示すように、第１コマ列５１の最後尾の第１コマ５３には、少なくとも一つの第３コマ６３が屈曲自在に接続される。第１、第２、第３コマ５３，５４，６３の構造の詳細は後述する。

　第１、第２コマ列５１，５２は送り出し機構２５のローラユニット５８を通過する際にローラ５９により互いに押圧されて接合する。接合により第１、第２コマ列５１，５２は直線的剛性を発揮し、柱状のアーム部５を構成する。ローラユニット５８の後方にはドライブギア５６がガイドローラ５７とともに配置される。ドライブギア５６は図示しないモータユニットに接続される。モータユニットは、ドライブギア５６を回転させるための動力を発生する。後述するが、第１コマ５３の内側の面、換言すると、第２コマ５４と接合する側の面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギア５３９が形成されている。複数の第１コマ５３が直線状に整列されたときに隣合うリニアギア５３９は直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア５６はガイドローラ５７に押圧された第１コマ５３のリニアギア５３９に噛み合わされる。直線状につながったリニアギア５３９はドライブギア５６とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア５６が順回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８から前方に送り出される。ドライブギア５６が逆回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８の後方に引き戻される。引き戻された第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８とドライブギア５６との間で分離される。分離された第１、第２コマ列５１，５２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第１、第２コマ列５１，５２は、ともに同じ方向（内側）に屈曲し、旋回部２の内部に鉛直に収納される。このとき、第１コマ列５１は第２コマ列５２に略平行にほぼ揃った状態で収納される。

　アーム部５の先端には手首部６が取り付けられる。手首部６は第４～第６関節部Ｊ４～Ｊ６を装備する。第４～第６関節部Ｊ４～Ｊ６はそれぞれ直交３軸の回転軸ＲＡ４～ＲＡ６を備える。第４関節部Ｊ４は伸縮中心軸ＲＡ３と略一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり回転関節であり、この第４関節部Ｊ４の回転によりエンドエフェクタは揺動回転される。第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して垂直に配置される第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ回転関節であり、この第５関節部Ｊ５の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４と第５回転軸ＲＡ５とに対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心としたねじり回転関節であり、この第６関節部Ｊ６の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。

　エンドエフェクタ（手先効果器）は、手首部６の第６関節部Ｊ６の回転部下部に設けられたアダプタ７に取り付けられる。エンドエフェクタはロボットが作業対象（ワーク）に直接働きかける機能を持つ部分であり、例えば把持部、真空吸着部、ナット締め具、溶接ガン、スプレーガンなどのタスクに応じて様々なツールが存在する。エンドエフェクタは、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３のアーム部５の伸縮距離の長さは、基台１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが従前の直動関節と異なる特徴的な点である。

　図５はロボットアーム機構の構成を図記号表現により示している。ロボットアーム機構において、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とにより３つの位置自由度が実現される。また、手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの姿勢自由度が実現される。図５に示すように、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１は鉛直方向に設けられる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は水平方向に設けられる。第２関節部Ｊ２は第１関節部Ｊ１に対して回転軸ＲＡ１と回転軸ＲＡ１に直交する軸との２方向に関してオフセットされる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１には交差しない。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第３関節部Ｊ２は第２関節部Ｊ２に対して回転軸ＲＡ１と回転軸ＲＡ１に直交する軸との２方向に関してオフセットされる。第３関節部Ｊ３の回転軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２には交差しない。複数の関節部Ｊ１－Ｊ６の根元３軸のうちの一つの曲げ関節部を直動伸縮関節部Ｊ３に換装し、第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２を２方向にオフセットさせ、第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３を２方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。

　（第１コマ５３）　
　図６は、図４の第１コマ５３の構造を示す図である。第１コマ５３は全体として略平板体である。第１コマ５３は、平板矩形の本体部５３１に一対の支持ブロック５３２と軸受ブロック５３３とが一体成形されてなる。一対の支持ブロック５３２は、本体部５３１の前端両側に前方に突出して設けられる。軸受ブロック５３３は、本体部５３１の後端中央に後方に突出して設けられる。前端の一対の支持ブロック５３２には、第１コマ５３の幅方向と平行に一対の軸孔５３４が貫通されている。後端の軸受ブロック５３３にも、第１コマ５３の幅方向と平行に軸孔５３５が貫通されている。第１コマ５３の前端の一対の支持ブロック５３２の間に、他の第１コマ５３の後端の軸受ブロック５３３が嵌め込まれた状態で、一対の軸孔５３４と軸孔５３５とは連続的につながる。この連続的につながった貫通孔に図示しないシャフトが挿入され、前後の第１コマ５３は互いに回転自在に連結される。第１コマ５３の背面の幅中央には連結方向(長さ方向)と平行に前後に渡ってリニアギア５３９が設けられる。第１コマ５３の背面にはリニアギア５３９とともに、当該背面に垂直に突出した四角錐台形状の一対の突起部（ピンホールブロック）５３６が設けられる。一対のピンホールブロック５３６は第１コマ５３の長さ中央付近の両側に位置する。ピンホールブロック５３６の厚み中央には連結方向と平行にロックピンホール５３７が空けられている。ピンホールブロック５３６は後述する第２コマ５４のチャックブロック５４８及びロックピンブロック５４６とともに第１、第２コマ５３，５４の接合状態を堅持するためのロック機構を構成する。ロック機構の詳細については後述する。

　（第２コマ５４）　
　図７は、図４の第２コマ５４の構造を示す図である。第２コマ５４は全体として断面コ字形の溝状体又は断面ロ字形の筒状体である。ここでは、第２コマ５４は断面コ字形の溝状体とする。第２コマ５４は、底板５４１と、同サイズ、同形状の一対の側板５４０とからなる。底板５４１の前端両側に一対の支持ブロック５４２が突設される。底板５４１の後端中央に軸受ブロック５４３が突設される。前端の一対の支持ブロック５４２には、第２コマ５４の幅方向と平行に一対の軸孔５４４が貫通されている。後端の軸受ブロック５４３にも、第２コマ５４の幅方向と平行に軸孔５４５が貫通されている。第２コマ５４の前端の一対の支持ブロック５４２の間に、他の第２コマ５４の後端の軸受ブロック５４３が嵌め込まれた状態で、一対の軸孔５４４と軸孔５４５とは連続的につながる。この連続的につながった貫通孔にシャフトが挿入され、前後の第２コマ５４は互いに回転自在に連結される。第２コマ５４の側板５４０それぞれの前端上部にはロックピンブロック５４６が内側に突設される。第２コマ５４の側板５４０それぞれの後端上部にはチャックブロック５４８が内側に突設される。ロックピンブロック５４６は直方体をなし、その前端面には連結方向と平行に円柱形状のロックピン５４７が設けられる。チャックブロック５４８は、四角錐台形状をなし、その傾斜面が後方に向く。前後の第２コマ５４において、前方の第２コマ５４のチャックブロック５４８は、後方の第２コマ５４のロックピンブロック５４６とともに、ピンホールブロック５３６を挟持する挟持部を構成する。

　（ロック機構）　
　第１、第２コマ５３，５４は、互いの接合状態を保持するためのロック機構を有する。ロック機構は、第２コマ５４のチャックブロック５４８及びロックピンブロック５４６と、第１コマ５３のピンホールブロック５３６とにより構成される。　
　アーム部５が伸長するとき、前後の第２コマ５４は屈曲した状態から直線的な状態に変位する。その過程で、前後の第２コマ５４のチャックブロック５４８とロックピンブロック５４６とにより第１コマ５３のピンホールブロック５３６が挟み込まれる。さらに第１コマ５３のピンホール５３７に第２コマ５４のロックピンブロック５４６のロックピン５４７が挿入される。これにより第１、第２コマ５３，５４の接合状態は堅持される。第２コマ５４のロックピン５４７は、第２コマ５４がローラユニット５８の最後尾のローラ５９を通過して、その前方の第２コマ５４に対して直線状に整列するとき、第１コマ５３のピンホール５３７に挿入される。第１コマ５３のピンホール５３７に第２コマ５４のロックピン５４７が挿入された状態は、前後の第２コマ５４が直線状に整列された状態、つまり、アーム部５の後端部分がローラユニット５８に堅持された状態で維持される。

　アーム部５が収縮するとき、ローラユニット５８の後方において、第２コマ５４は屈曲可能な状態に復帰し、重力により下方に引かれる。一方、第１コマ５３はドライブギア５６により水平姿勢を維持した状態で後方に引かれる。第１コマ５３に対して第２コマ５４は下方に離脱しながら、前後の第２コマ５４は直線的な状態から屈曲した状態に変位する。その過程で、第１コマ５３のピンホール５３７から第２コマ５４のロックピン５４７が抜ける。前後の第２コマ５４のチャックブロック５４８とロックピンブロック５４６は、第１コマ５３のピンホールブロック５３６を開放し、これにより第１、第２コマ５３，５４の接合状態が解除され、互いに分離される。

　（第３コマ６３）　
　図８は、図４の第３コマ６３の構造を示す図である。第３コマ６３は、第１コマ５３と外形が実質的に同一であり、第１コマ５３のリニアギア５３９と突起部５３６とを有さないものである。第３コマ６３は全体として略平板体である。第３コマ６３は、平板矩形の本体部６３１と、一対の支持ブロック６３２とを有する。本体部６３１の表面はフラットであるが、背面はフラットではなく、両側及び後端には板中央部分より厚い縁が形成され、板中央部分が窪んでいる。しかし図１０に示すように本体部６３１はその表面、背面ともにフラットであってもよい。一対の支持ブロック６３２は、本体部６３１の前端両側に離間して前方に突出して設けられる。第３コマ６３の本体部６３１の表面、背面ともにフラットであることは、第３コマ６３の特に本体部６３１の外形を第１コマ５３と実質的に同一にする範疇に含まれる。第３コマ６３の特に本体部６３１の外形が第１コマ５３と実質的に同一であることの範疇は、第３コマ６３が、第１コマ５３に装備されているリニアギアと突起部とを有さないことにその本質がある。

　一対の支持ブロック６３２には、第３コマ６３の幅方向と平行に一対の軸孔６３４が貫通されている。第３コマ６３の前端の一対の支持ブロック６３２の間に、第１コマ列５１の最後尾の第１コマ５３の後端の軸受ブロック５３３が嵌め込まれた状態で、一対の軸孔６３４と軸孔５３５とは連通する。この連通する貫通孔６３４，５３５にシャフトが挿入されることで、第３コマ６３は、第１コマ列５１の最後尾の第１コマ５３に回転自在に連結される。第３コマ６３の両側面、長さ中央にはストッパピン６５を装着するための構造として例えば一対のネジ孔６４が空けられている。このネジ孔６４にストッパピン６５が側方に突出した状態で固定される。

　図９は、図８の第３コマ６３のストッパピン６５が送り出し機構２５の後端面に当接した状態を示す側面図である。ドライブギア５６が順回転して第１、第２コマ列５１，５２が送り出され、第３関節部Ｊ３の伸長距離が機構上の作動範囲の限界に達したとき、第３コマ６３に装備されたストッパピン６５が送り出し機構２５の後端面に当接する。これにより第３関節部Ｊ３のそれ以上の伸張動作が規制される（メカニカルストッパ機能）。規制状態では、ドライブギア５６と第１コマ５３の背面のリニアギア５３９との噛合状態が維持される。換言すると、噛合状態が維持される位置に、ストッパピン６５が第３コマ６３に装備される。なお、ドライブギア５６と送り出し機構２５の後端面との距離に応じて、第１コマ列５１の最後尾の第１コマ５３に複数の第３コマ６３が列状に連結されてもよい。

　なお、第３コマ６３はそのストッパピン６５に代えて、図１１に示すように、その本体部６３１それ自体の形状として、後方部分の幅が前方部分の幅よりも長く、両側にストッパ部６６として張り出した構造であっても良い。これらストッパ部６６が送り出し機構２５の後端面に当接して、第３関節部Ｊ３のそれ以上の伸張動作が規制される。

　第３コマ６３は、その外形が第１コマ５３と実質的に同一である。具体的には、第３コマ６３を構成する本体部６３１は、第１コマ５３を構成する本体部５３１と同じ幅、実質的に同じ厚み、実質的に同じ長さに構成される。第３コマ６３を構成する本体部６３１の厚みは、第１コマ５３を構成する本体部５３１のそれよりも多少厚くても良いし、多少薄くても良い。また第３コマ６３を構成する本体部６３１の長さは、第１コマ列５１の支柱部２と送り出し機構２５との間の屈曲を阻害しない限りにおいて、ドライブギア５６と送り出し機構２５の後端面との距離に応じて、第１コマ５３を構成する本体部５３１のそれよりも多少長くても良いし、多少短くても良い。

　第３コマ６３の外形を第１コマ５３と実質的に同一にすることは、第１コマ列５１に第３コマ６３を装備したことによる、第１コマ列５１の送り出し、引き戻し動作の平滑性の低下を抑制する。

　第１コマ５３はその本体部５３１の後端に軸受ブロック５３３を装備する。それに対して、第３コマ６３はその本体部６３１の後端には軸受ブロックを装備しない。第１コマ５３はその本体部５３１の前端両側に一対の支持ブロック５３２を装備する。それと同様に第３コマ６３はその本体部６３１の前端には一対の軸受ブロック６３２を装備する。

　第１、第２コマ５３，５４には、アーム部５を上下左右に支持するローラユニット５８による押圧に耐えられるように、高剛性及び高表面硬度が要求される。そのため、第１、第２コマ５３、５４は金属、典型的には硬度と成形性とが両立しているアルミニウム製であり、さらにその表面は硬度を高めるための表面処理、例えばハードアルマイト処理がなされている。一方、第３コマ６３は第３関節部Ｊ３の伸長距離を、機構上の作動範囲に制限するために第１コマ列５１の最後尾の第１コマ５３に装備されるコマであり、ドライブギア５６に到達する前までしか移動できない。そのため、第３コマ６３は、ドライブギア５６に噛合することがなければ、ローラユニット５８に押圧されることもない。したがって、第３コマ６３には、第１コマ５３と同じような剛性や表面硬度を必要とされない。そのため、第３コマ６３は、第１、第２コマ５３，５４と異なる材料、具体的には第１、第２コマ５３，５４よりも硬度が低く、比較的成形容易な合成樹脂により安価に生成するものである。勿論、第３コマ６３を、第１、第２コマ５３，５４の金属よりも硬度が低く、比較的成形容易な異なる金属で生成してもよい。

　第１コマ５３をストッパ用のコマとしてする場合に比べて、コマの製造コストの抑制に寄与する。さらに、第３コマ６３は、第１コマ５３に装備されているリニアギア５３９とピンホールブロック５３６とを装備する必要がない。第３コマ６３がリニアギアとピンホールブロックとを装備しないことは、複雑なコマの加工を不要とし、コマの製造コストの抑制に寄与する。

　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。

　５３…第１コマ、５４…第２コマ、６３…第３コマ、６４…ネジ孔、６５…ストッパピン、６３１…本体部、６３２…支持ブロック。

Claims

　屈曲可能に連結された板形状の複数の第１コマと、
　底面側において屈曲可能に連結された横断面コ字又はロ字形状の複数の第２コマと、前記第２コマは前記底面側と反対の表面側に前記第１コマが接合されたとき前記第１、第２コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第１、第２コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、
　前記第１、第２コマを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複数のローラと、
　前記第１、第２コマを前記複数のローラから前方に送り出し、前記第１、第２コマを後方に引き戻すためのドライブギアと、
　前記ドライブギアを回転させるための動力を発生するモータユニットとを具備し、
　前記第１コマ各々は前記第２コマと接合する側の面に前記ドライブギアに噛み合わされるリニアギアを有し、
　前記第１、第２コマには互いの接合状態を保持するためのロック機構が設けられ、
　前記ロック機構は、前記第１コマ各々の前記第２コマと接合する側の面に突設された突起部と、前記第２コマ各々の前後に設けられる狭持部とからなり、前記第２コマが前記第１コマに接合する際に前後の前記第２コマの前記狭持部が前記第１コマの前記突起部を狭持し、前記第２コマが前記第１コマから分離する際に前後の前記第２コマの前記狭持部が前記第１コマの前記突起部を開放する、
　前記複数の第１コマ中の最後尾の第１コマには少なくとも一つの第３コマが屈曲自在に接続されることを特徴とする直動伸縮機構。
　前記第３コマは、前記第１コマと外形が実質的に同一であり、前記リニアギアと前記突起部とを有さないことを特徴とする請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記ローラと前記ドライブギアとはフレームに支持され、
　前記第３コマには側方に突出するストッパピンが突設され、
　前記第３コマの前記ストッパピンは前記フレームの後縁に当接して前記第１、第２コマが前記ローラと前記ドライブギアとから抜落することを防止することを特徴とする請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記第３コマは前記第１コマとは異なる材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記第３コマは合成樹脂製であることを特徴とする請求項４記載の直動伸縮機構。
　前記第１コマは金属製であることを特徴とする請求項５記載の直動伸縮機構。
　前記第１コマはヒンジ部で連結され、前記第１コマ各々の後端には第１軸受け孔を有する第１軸受けブロックが後方に突出して設けられ、前記第１コマ各々の前端には前記第１軸受け孔と連通する第２軸受け孔を有する第２軸受けブロックが前方に突出して設けられ、
　前記第３コマの前端には前記第１コマの前記第２軸受け孔と連通する第３軸受け孔を有する第３軸受けブロックが前方に突出して設けられ、前記第３コマの後端には軸受けブロックが設けられていないことを特徴とする請求項１記載の直動伸縮機構。
　基台に旋回回転関節部を備えた支柱部が支持され、前記支柱部上には起伏回転関節部を備えた起伏部が載置され、前記起伏部には直動伸縮性のアーム部を備えた直動伸縮機構が設けられ、前記アーム部の先端にはエンドエフェクタを装着可能な手首部が装備され、前記手首部には前記エンドエフェクタの姿勢を変更するための少なくとも一の回転関節部が装備されてなるロボットアーム機構において、
　前記直動伸縮機構は、
　屈曲可能に連結された板形状の複数の第１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コマと、前記第２コマは前記底面側と反対の表面側に前記第１コマが接合されたとき前記第１、第２コマはその屈曲が拘束され硬直された柱状体に構成される、前記第１、第２コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰される、
　前記第１、第２コマを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複数のローラと、
　前記第１、第２コマを前記複数のローラから前方に送り出し、前記第１、第２コマを後方に引き戻すためのドライブギアと、
　前記ドライブギアを回転させるための動力を発生するモータユニットとを具備し、
　前記第１コマ各々は前記第２コマと接合する側の面に前記ドライブギアに噛み合わされるリニアギアを有し、
　前記第１、第２コマには互いの接合状態を保持するためのロック機構が設けられ、
　前記ロック機構は、前記第１コマ各々の前記第２コマと接合する側の面に突設された突起部と、前記第２コマ各々の前後に設けられる狭持部とからなり、前記第２コマが前記第１コマに接合する際に前後の前記第２コマの前記狭持部が前記第１コマの前記突起部を狭持し、前記第２コマが前記第１コマから分離する際に前後の前記第２コマの前記狭持部が前記第１コマの前記突起部を開放する、
　前記複数の第１コマ中の最後尾の第１コマには少なくとも一つの第３コマが屈曲自在に接続されることを特徴とするロボットアーム機構。
　前記第３コマは、前記第１コマと外形が実質的に同一であり、前記リニアギアと前記突起部とを有さないことを特徴とする請求項８記載のロボットアーム機構。