JP6662581B2 - ロボットアーム機構 - Google Patents

Description

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、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、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移動軸に沿って前後移動自在に支持するために、前記柱状体を前記第1連結コマ側と前記第２連結コマ側との両側から押圧する複数のローラを備える支持部と、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、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とを具備し、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、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、前記第２連結コマの数は、前記第１連結コマの数より少なく、且つ前記第１連結コマのうち最後尾の第１連結コマが前記ドライブギアにかみ合っているときに前記柱状体が前記複数のローラに前記第1連結コマ側と前記第２連結コマ側との両側から押圧される状態が確保され、前記連結された第２連結コマの全長が前記連結された第１連結コマの全長よりも短くなる数に設定されることを特徴とする。

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 (4)

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移動軸に沿って前後移動自在に支持するために、前記柱状体を前記第1連結コマ側と前記第２連結コマ側との両側から押圧する複数のローラを備える支持部と、
   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、
   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とを具備し、
   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、
   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、
   前記第２連結コマの数は、前記第１連結コマの数より少なく、且つ前記第１連結コマのうち最後尾の第１連結コマが前記ドライブギアにかみ合っているときに前記柱状体が前記複数のローラに前記第1連結コマ側と前記第２連結コマ側との両側から押圧される状態が確保され、前記連結された第２連結コマの全長が前記連結された第１連結コマの全長よりも短くなる数に設定されることを特徴とするロボットアーム機構。
2. 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連結コマよりも長く構成され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。
4. 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３記載のロボットアーム機構。

Images