WO2016117626A1

WO2016117626A1 - 連結コマ、直動伸縮機構及びロボットアーム機構

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Publication number: WO2016117626A1
Application number: PCT/JP2016/051625
Authority: WO
Inventors: 尹　祐根; 光佐野; 眞二栗原
Original assignee: Life Robotics Inc
Current assignee: Life Robotics Inc
Priority date: 2015-01-24
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: EP3249259A4; TW201632326A; CN107208744A; JP2016136059A; EP3249259A1; US20170320218A1

Abstract

直動伸縮機構は、複数の第１連結コマ（２３）からなる第１連結コマ列（２１）と、複数の第２連結コマ（２４）からなる第２連結コマ列（２２）と、第１連結コマ（２３）各々の背面に設けられた複数の歯（２４０）からなるリニアギア（２３９）と、第１、第２連結コマ列（２１，２２）を接合して構成される柱状体を支持する射出部（３０）と、リニアギア（２３９）に噛み合わされるドライブギア（５０）とを具備し、第１連結コマ列（２１）上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯（２４０ｆ、２４０ｅ）は、柱状体の中心軸の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる。

Description

連結コマ、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連結コマ、直動伸縮機構及びロボットアーム機構に関する。

　従来より、多関節ロボットアーム機構が産業用ロボットなどさまざまな分野で用いられている。このような多関節ロボットアーム機構には、直動伸縮機構が装備されているものがある。直動伸縮機構は、例えば、屈曲可能に列状に連結された複数の連結コマを備える。アーム伸長時、複数の連結コマは、支持体内に格納された状態からその屈曲が拘束されることにより一定の剛性を有する柱状体となって送り出される。一方、アーム収縮時、柱状体は引き戻され、支持体内でその屈曲の拘束が解除され、屈曲可能となって格納される。

　目的は、直動伸縮機構におけるアームの移動特性を向上させることにある。

　本実施形態に係る直動伸縮機構は、第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第1連結コマからなり、前記第１連結コマ各々の背面には列状に配列された複数の歯からなるリニアギアが設けられ、第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第２連結コマからなり、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、前記第１、第２連結コマ列を接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部と、前記リニアギアに噛み合わされるドライブギアとを具備し、前記第１連結コマ列上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯は、前記柱状体の中心軸の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる。

図１は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観斜視図である。図２は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。図３は、図１のロボットアーム機構の側面図である。図４は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマの構造を示す側面図である。図５は、図４の第１連結コマの後方の構造を示す斜視図である。図６は、図４の第１連結コマの前方の構造を示す斜視図である。図７は、図４の第１連結コマの内面の特徴的な構造を示す図である。図８は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第２連結コマの構造を示す側面図である。図９は、図８の第２連結コマの後方の構造を示す斜視図である。図１０は、図８の第２連結コマの前方の構造を示す斜視図である。図１１は、本実施形態に係るロボットアーム機構のアーム部の構造を示す斜視図である。図１２は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマ列のリニアギアの特徴的な構造を示す斜視図である。図１３は、図１２の第１連結コマ列の屈曲前後の姿勢を示す側面図である。図１４は、図１２のリニアギアの第１変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。図１５は、図１２のリニアギアの第２変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。図１６は、図１２のリニアギアの第３変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。図１７は、図１２のリニアギアの第４変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。図１８は、図１２のリニアギアの第５変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。図１９は、図１２のリニアギアの第６変形例の構造を示す第１連結コマ列の斜視図である。

　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。しかしながら、以下の説明では、本実施形態に係る直動伸縮機構を組み込んだ多関節ロボットアーム機構を例に本実施形態に係る直動伸縮機構を説明する。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。図２は、図１のロボットアーム機構を図記号表現により示す図である。ロボットアーム機構は、略円筒形状の基部１と基部１に接続するアーム部２とを有する。アーム部２の先端にはエンドエフェクタと呼ばれる手先効果器３が取り付けられる。図１では手先効果器３として対象物を把持可能なハンド部を図示している。手先効果器３としてはハンド部に限定されず、他のツール、又はカメラ、ディスプレイであってもよい。アーム部２の先端には任意の種類の手先効果器３に交換することができるアダプタが設けられていてもよい。

　アーム部２は、複数、ここでは６つの関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６を有する。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基部１から順番に配設される。一般的に、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３は根元３軸と呼ばれ、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６はハンド部３の姿勢を変化させる手首３軸と呼ばれる。根元３軸を構成する関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の少なくとも一つは直動関節である。ここでは第３関節部Ｊ３が直動関節、特に伸縮距離の比較的長い関節部として構成される。

　第１関節部Ｊ１は基台面に対して例えば垂直に支持される第１回転軸ＲＡ１を中心としたねじり関節である。第２関節部Ｊ２は第１回転軸ＲＡ１に対して垂直に配置される第２回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節である。第３関節部Ｊ３は、第２回転軸ＲＡ２に対して垂直に配置される第３軸（移動軸）ＲＡ３を中心として直線的に伸縮する関節である。第４関節部Ｊ４は、第３移動軸ＲＡ３に一致する第４回転軸ＲＡ４を中心としたねじり関節であり、第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して直交する第５回転軸ＲＡ５を中心とした曲げ関節である。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４に対して直交し、第５回転軸ＲＡ５に対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした曲げ関節である。

　基部１を成すアーム支持体（第１支持体）１１ａは、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１を中心に形成される円筒形状の中空構造を有する。第１関節部Ｊ１は図示しない固定台に取り付けられる。第１関節部Ｊ１が回転するとき、第１支持体１１ａはアーム部２の旋回とともに軸回転する。なお、第１支持体１１ａが接地面に固定されていてもよい。その場合、第１支持体１１ａとは独立してアーム部２が旋回する構造に設けられる。第１支持体１１ａの上部には第２支持部１１ｂが接続される。

　第２支持部１１ｂは第１支持部１１ａに連続する中空構造を有する。第２支持部１１ｂの一端は第１関節部Ｊ１の回転部に取り付けられる。第２支持部１１ｂの他端は開放され、第３支持部１１ｃが第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２において回動自在に嵌め込まれる。第３支持部１１ｃは第１支持部１１ａ及び第２支持部に連通する鱗状の外装からなる中空構造を有する。第３支持部１１ｃは、第２関節部Ｊ２の曲げ回転に伴ってその後部が第２支持部１１ｂに収容され、また送出される。アーム部２の直動関節部を構成する第３関節部Ｊ３の後部はその収縮により第１支持部１１ａと第２支持部１１ｂの連続する中空構造の内部に収納される。

　第３支持部１１ｃはその後端下部において第２支持部１１ｂの開放端下部に対して回転軸ＲＡ２を中心として回動自在に嵌め込まれる。それにより回転軸ＲＡ２を中心とした曲げ関節部としての第２関節部Ｊ２が構成される。第２関節部Ｊ２が回動すると、アーム部２がハンド部３とともに第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２を中心に垂直方向に回動、つまり起伏動作をする。

　第４関節部Ｊ４は、アーム部２の伸縮方向に沿ったアーム中心軸、つまり第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３に典型的には一致する回転軸ＲＡ４を有するねじり関節である。第４関節部Ｊ４が回転すると、第４関節部Ｊ４から先端にかけてハンド部３が回転軸ＲＡ４を中心に回転する。第５関節部Ｊ５は、第４関節部Ｊ４の移動軸ＲＡ４に対して直交する回転軸ＲＡ５を有する曲げ関節部である。第５関節部が回転すると、第５関節部Ｊ５から先端にかけてハンド部３とともに上下に回動する。第６関節部Ｊ６は、第４関節部Ｊ４の回転軸ＲＡ４に直交し、第５関節部Ｊ５の回転軸ＲＡ５に垂直な回転軸ＲＡ６を有する曲げ関節である。第６関節部Ｊ６が回転するとハンド部３が左右に旋回する。

　上記の通り関節部としての第３関節部Ｊ３はアーム部２の主要構成物を担う。アーム部２の先端に装備されたハンド部３は、第１、第２、第３関節部Ｊ１．Ｊ２．Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３の直動伸縮距離の長さは、基部１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にハンド部３を到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直動伸縮距離の長さが特徴的である。

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

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

　第１連結コマ列２１のうち先頭の第１連結コマ２３と、第２連結コマ列２２のうち先頭の第２連結コマ２４とは結合コマ２６により接続される。例えば、結合コマ２６は第２連結コマ２４と第１連結コマ２３とを合成した形状を有している。

　アームが伸長するときには、結合コマ２６が始端となって、第３支持部１１ｃの開口から第１、第２連結コマ列２１，２２が外に向かって送り出される。第１、第２連結コマ列２１、２２は、第３支持体１１ｃの開口付近の射出部３０により互いに接合される。第１、第２連結コマ列２１、２２の接合状態が維持されているとき、第１、第２連結コマ列２１，２２の屈曲は互いに拘束される。それにより第１、第２連結コマ列２１、２２は、一定の剛性を備えた柱状体を構成する。柱状体とは、第２連結コマ列２２に第１連結コマ列２１が接合されてなる柱状の棒体を言う。この柱状体は第２連結コマ２４が第１連結コマ２３とともに全体として様々な断面形状の筒状体に構成される。筒状体とは上下左右が天板、底板及び両側板で囲まれ、前端部と後端部とが開放された形状として定義される。　
　アームが収縮するときには、第３支持体１１ｃの開口に第１、第２連結コマ列２１，２２が引き戻される。柱状体を構成する第１、第２連結コマ列２１，２２は、射出部３０の後方で互いに離反される。離反された第１、第２連結コマ列２１，２２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰し、個々に屈曲され、第１支持体１１ａの内部に格納される。

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

　アーム伸長時、モータ５５が駆動し、ドライブギア５０が順回転すると、第１連結コマ列２１はガイドローラ４０により、アーム中心軸と平行な姿勢となって、上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。第１連結コマ列２１の移動に伴い、第２連結コマ列２２は射出部３０の後方に配置された図示しないガイドレールにより射出部３０の上部ローラ３１と下部ローラ３２との間に誘導される。射出部３０は、上部ローラ３１と下部ローラ３２とにより第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２とを互いに押圧し、柱状体を構成するとともに、その柱状体を上下左右に支持する。第１連結コマ列２１と第２連結コマ列２２との接合による柱状体は第３移動軸ＲＡ３に沿って直線的に送り出される。

　アーム収縮時、モータ５５が駆動し、ドライブギア５０が逆回転されると、ドライブギア５０と係合している第１連結コマ列２１が第１支持体１１ａ内に引き戻される。第１連結コマ列の移動に伴って、柱状体が第３支持体１１ｃ内に引き戻される。引き戻された柱状体は射出部３０後方で分離される。例えば、柱状体を構成する第１連結コマ列２１はガイドローラ４０とドライブギア５０とに挟まれ、柱状体を構成する第２連結コマ列２２は重力により下方に引かれ、それにより第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１とは互いに離反される。離反された第２連結コマ列２２と第１連結コマ列２１とは、第１支持体１１ａに格納される。

　以下、本実施形態に係るロボットアーム機構のアーム部２の構造について図４－１３を参照して説明する。まず、第１連結コマ列２１を構成する第１連結コマ２３の構造について図４－７を参照して説明する。　
　図４は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマ２３の構造を示す側面図である。図５は、図４の第１連結コマ２３の後方の構造を示す斜視図である。図６は、図４の第１連結コマ２３の前方の構造を示す斜視図である。図７は、図４の第１連結コマ２３の内面の特徴的な構造を示す斜視図である。

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

　第１連結コマ２３の内面（背面）中央には第１連結コマ２３の中心軸に沿ってリニアギア２３９が形成されている。リニアギア２３９の詳細は後述する。リニアギア２３９の両側中央それぞれには、断面台形状のピンホールブロック２３４，２３５が設けられる。ピンホールブロック２３４，２３５にはロックピンホールが空けられている。

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

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

　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、両側板の上方にそれぞれ形成される。ロックピンブロック２４６，２４７は第２連結コマ２４の先端であって、両側板の上方にそれぞれ形成される。ロックピンブロック２４６，２４７は、既述のピンホールブロック２３４，２３５のピンホールにそれぞれ挿入されるロックピンを有する。ロックピンは、第２連結コマ２４の長さ方向に平行な中心軸を有する。ロックピンの形状や軸長は、ピンホールに合わせて設計されればよい。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、その形状とその位置とが決定される。ピンホールブロック２３４，２３５は、チャックブロック２４４，２４５とロックピンブロック２４６，２４７とともにロック機構を構成する。ピンホールブロック２３４，２３５は、第１、第２連結コマ列２１、２２が直線状に整列され、互いに押圧される際に嵌合受け部にそれぞれ嵌め込まれる。このとき、ピンホールブロック２３４，２３５のピンホールにロックピンブロック２４６，２４７のロックピンがそれぞれ挿入される。これにより、第１連結コマ２３は第２連結コマ２４に対してロックされる。そのロック状態は、ピンホールブロック２３４，２３５が嵌合受け部に嵌め込まれることにより維持される。図１１に示すように、上述のように接合された第１、第２連結コマ列２１，２２は一定の剛性を有する柱状体を構成する。当該柱状体は断面略ロ字形状の筒形状を有する。

　以下、図７を参照してリニアギア２３９の詳細を説明する。　
　図７に示すように、第１連結コマ２３の内面（背面）にはリニアギア２３９が形成される。リニアギア２３９は、その中心軸ｃ２が第１連結コマ２３の中心軸ｃ１と略一致する位置に形成される。なお、第１連結コマ２３の中心軸ｃ１は柱状体の状態では第３関節部Ｊ３の第３軸（移動軸）ＲＡ３に一致する。リニアギア２３９は列状に整列された複数の歯２４０で構成される。複数の歯２４０のうち、歯２４０ｅは先頭の歯、歯２４０ｆは最後尾の歯、歯２４０ｍは先頭の歯と最後尾の歯との間の他の歯をそれぞれ示す。複数の歯２４０は第１連結コマ２３の幅Ｗ０以下、好適には、ドライブギア５０の歯の歯幅と略等価な歯幅Ｗ１を有する。先頭の歯２４０ｅと最後尾の歯２４０ｆと（以下、先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆと称す。）は、第１連結コマ２３の中心軸ｃ１の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる。典型的には先頭の歯２４０ｅと最後尾の歯２４０ｆは、歯幅は等価であり、幅方向に関する中央の位置（以下単に位置という。）が異なる。先頭の歯２４０ｅと最後尾の歯２４０ｆは、先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆとの間に位置する他の歯２４０ｍに対して、歯幅が異なり、位置も異なる。図７に示すように、先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは他の歯２４０ｍの歯幅の略１／２の歯幅Ｗ３，Ｗ２を有する。先頭の歯２４０ｅは幅方向の一方に寄せられ、最後尾の歯２４０ｆは反対側に寄せられる。つまり先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは、歯幅方向に分散される。好適には、先頭の歯２４０ｅの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられ、最後尾の歯２４０ｆの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。

　図１２は、本実施形態に係るロボットアーム機構の第１連結コマ列２１のリニアギアの特徴的な構造を示す斜視図である。図１３は、図１２の第１連結コマ列２１の屈曲前後の姿勢を示す側面図である。図１３（ａ）は直線状に整列した状態の第１連結コマ列２１、図１３（ｂ）は屈曲状態の第１連結コマ列２１をそれぞれ示している。図１３（ｃ）は図１３（ｂ）の屈曲部分を拡大した図である。

　第１連結コマ列２１を構成する複数の第１連結コマ２３各々の内面にリニアギア２３９が形成される。上述したように、リニアギア２３９を構成する複数の歯２４０のうち、先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは、第１連結コマ２３の中心軸ｃ１の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる。例えば、先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは他の歯２４０ｍの歯幅の略１／２の歯幅Ｗ３，Ｗ２を有する。先頭の歯２４０ｅの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられ、最後尾の歯２４０ｆの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。

　前後の第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は連結され、ラックを構成する。本実施形態に係る第１連結コマ２３各々は同一のリニアギア２３９が形成される。したがって、リニアギア２３９の先頭の歯２４０ｅは、第１連結コマ列２１上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯のうち後の歯ともいえる。同様に、リニアギア２３９の最後尾の歯２４０ｆは、第１連結コマ列２１上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯のうち前の歯ともいえる。以下、第１連結コマ列２１上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯２４０ｆ、２４０ｅを単に前後の歯２４０ｆ、２４０ｅと称す。すなわち、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、第１連結コマ２３の中心軸ｃ1の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる。例えば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは他の歯２４０ｍの歯幅の略１／２の歯幅Ｗ２，Ｗ３を有する。前の歯２４０fの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられ、後の歯２４０ｅの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。つまり、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは歯幅方向に関して互い違いに構成される。なお、好適には、他の歯２４０ｍはドライブギア５０の歯と略等価な歯幅Ｗ１を有する。したがって、他の歯２４０ｍの略１／２の歯幅Ｗ２，Ｗ３を有する前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０に係合することできる。

　以上説明した第１連結コマ列２１の内面のリニアギア２３９の構造によれば、第１連結コマ２３（第１連結コマ列２１）の中心軸ｃ１の方向から見て、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは互いに重ならない。図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１連結コマ列２１を内側に屈曲するとき、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは互いの位置がずらされており互いに衝突しないので、その内側への屈曲が制限されない。前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、他の歯２４０ｍと同じ断面形状、歯高、間隔で連続的に構成されており、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅと他の歯２４０ｍとはドライブギア５０に対してシームレスに噛み合うことができる。したがって、本実施形態に係る第１連結コマ列２１の内面のリニアギア２３９の構造であっても、ドライブギア５０による第１連結コマ列２１の送り出し、引き戻し動作を保持できる。これにより、図３に示すように、第１連結コマ列２１は第１支持体１１ａ内に格納された垂直姿勢から、内側に屈曲しながら水平姿勢まで、姿勢を変化できる。したがって、本実施形態に係る直動伸縮機構は、アーム部２の移動特性を向上させることができる。

　なお、リニアギア２３９の構造は、第１連結コマ列２１が屈曲した状態で、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅが互いに干渉しない構造であれば、その構造は本実施形態に限定されない。具体的には、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられればよい。リニアギア２３９の他の構造について図１４―１９を参照して説明する。

　（第１変形例）　
　図１４は、図１２のリニアギア２３９の第１変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。前の歯２４０fの歯幅Ｗ４と後の歯２４０ｅの歯幅Ｗ５との合計が、他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１と略等価であれば、前の歯２４０fの歯幅Ｗ４と後の歯２４０ｅの歯幅Ｗ５との間の比は１：１でなくてもよい。例えば、図１４に示すように、前の歯２４０fの歯幅Ｗ４と後の歯２４０ｅの歯幅Ｗ５との間の比が３：１であってもよい。前の歯２４０fの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられ、後の歯２４０ｅの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。第１変形例に係るリニアギア２３９によれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　（第２変形例）　
　図１５は、図１２のリニアギア２３９の第２変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。前の歯２４０fの歯幅Ｗ６と後の歯２４０ｅの歯幅Ｗ７との合計は、他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１と略等価でなくてもよい。例えば、図１５に示すように、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１と略等価な歯幅Ｗ６，Ｗ７を有する。つまり、前の歯２４０fの歯幅Ｗ６と後の歯２４０ｅの歯幅Ｗ７との合計は、他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の２倍に略等価である。前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは他の歯２４０ｍと異なる位置に設けられる。具体的には、前の歯２４０fは歯幅方向に関して一方向にオフセットして設けられ、後の歯２４０ｅは歯幅方向に関して他の方向にオフセットして設けられる。オフセットされる距離は、他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２と等価である。以上説明した第２変形例に係るリニアギア２３９によれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　（第３変形例）　
　図１６は、図１２のリニアギア２３９の第３変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、複数の歯部分２４１ｆ、２４１ｅで構成されてもよい。例えば、図１６に示すように、前の歯２４０ｆは複数、ここでは２つの歯部分２４１ｆを有する。同様に、後ろの歯２４０ｅは複数、ここでは２つの歯部分２４１ｅを有する。複数の歯部分２４１ｆ各々は他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／４の歯幅Ｗ８を有する。同様に、複数の歯部分２４１ｅ各々は他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／４の歯幅Ｗ９を有する。前後の歯２４０ｆ、２４０ｅを構成する複数、ここでは４つの歯部分は歯幅方向に分散される。具体的には、前の歯２４０fを構成する２つの歯部分２４１ｆのうち、一方の歯部分２４１ｆの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられる。他方の歯部分２４１ｆは一方の歯部分２４１ｆの他端から他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／４と等価な距離を隔てられる。後の歯２４０ｅを構成する２つの歯部分２４１ｅのうち、一方の歯部分２４１ｅの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。他方の歯部分２４１ｅは一方の歯部分２４１ｅの一端から他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／４と等価な距離隔てられる。以上説明した第３変形例に係るリニアギア２３９によれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　（第４変形例）　
　図１７は、図１２のリニアギア２３９の第４変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。隣り合う２つの第１連結コマ２３に形成されるリニアギア２３９は同一でなくてもよい。例えば、図１７に示すように、隣り合う２つの第１連結コマ２３のうち、一方の第１連結コマ２３の先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２の歯幅Ｗ１０を有する。一方の第１連結コマ２３ａの先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆの一端は、他の歯２４０ｍの一端に揃えられる。隣り合う２つの第１連結コマ２３のうち、他方の第１連結コマ２３の先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２の歯幅Ｗ１１を有する。他方の第１連結コマ２３の先頭と最後尾の歯２４０ｅ、２４０ｆの他端は、他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。以上説明した第４変形例に係る第１連結コマ列２１によれば、第１連結コマ列２１上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　（第５変形例）　
　図１８は、図１２のリニアギア２３９の第５変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。ここまでの前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは他の歯２４０ｍと同一の歯山を有する。しかしながら、ドライブギア５０と係合できるのであれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅの歯山は他の歯２４０ｍの歯山と同一形状でなくてもよい。例えば、図１８に示すように、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２の歯幅Ｗ１２，１３を有する。前の歯２４０fの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられ、後の歯２４０ｅの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。前の歯２４０fは後の歯２４０ｅとともに他の歯２４０ｍの歯山と同一の断面形状を構成する。具体的には、前の歯２４０fは他の歯２４０ｍの歯山の縦半分の前部分と同一形状を有する。後の歯２４０ｅは他の歯２４０ｍの歯山の縦半分の後部分と同一形状を有する。前の歯２４０fは単独で用いた場合に１つの歯として機能しない。同様に後の歯２４０ｅは単独で用いた場合に１つの歯として機能しない。しかしながら、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅを組み合わせて用いた場合、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅが１つの歯として機能することができる。例えば、ドライブギア５０が順回転したとき、前の歯２４０fがドライブギア５０の歯に噛み合い、第１連結コマ列２１は送り出される。ドライブギア５０が逆回転したとき、後の歯２４０ｅがドライブギア５０の歯に噛み合い、第１連結コマ列２１は引き戻される。以上説明した第５変形例に係るリニアギア２３９によれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０と係合することができ、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　（第６変形例）　
　図１９は、図１２のリニアギア２３９の第６変形例の構造を示す第１連結コマ列２１の斜視図である。前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、第１変形例―第５変形例で説明した前後の歯２４０ｆ、２４０ｅを構造を組み合わせて構成されてもよい。例えば、図１９に示すように、後の歯２４０ｅだけが複数、ここでは２つの歯部分２４１ｅで構成される。前の歯２４０fは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２の歯幅Ｗ１４を有する。後の歯２４０ｅを構成する複数の歯部分２４１ｅは他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／４の歯幅Ｗ１５を有する。前の歯２４０fと後の歯２４０ｅとは歯幅方向に分散される。具体的には、前の歯２４０fは第１連結コマ２３の幅中心位置に揃えられる。後の歯２４０ｅを構成する２つの歯部分２４１ｅのうち、一方の歯部分２４１ｅの一端は他の歯２４０ｍの一端に揃えられる。他方の歯部分２４１ｅの他端は他の歯２４０ｍの他端に揃えられる。つまり、他方の歯部分２４１ｅは一方の歯部分２４１ｅから、他の歯２４０ｍの歯幅Ｗ１の略１／２の距離を隔てられる。以上説明した第６変形例に係るリニアギア２３９によれば、前後の歯２４０ｆ、２４０ｅは、ドライブギア５０の歯と係合可能な位置であって、第１連結コマ列２１の中心軸ｃ１の方向から見て互いに重ならないように設けられる。これにより、本実施形態と同様の効果を得られる。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　１…基部、２…アーム部、３…手先効果器、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６…回転関節部、Ｊ３…直動関節部、１１ａ…第１支持体、１１ｂ…第２支持体、１１ｃ…第３支持体、２１…第１連結コマ列、２２…第２連結コマ列、２３…第１連結コマ、２３９…リニアギア、２４…第２連結コマ、２４０…歯、２４０ｅ…前の歯（最後尾の歯）、２４０ｆ…後の歯（先頭の歯）、２４０ｍ…他の歯、２４１ｅ，２４１ｆ…歯部分、２６…結合コマ、３０…射出部、４０…ガイドローラ、５０…ドライブギア、５５…モータ

Claims

　第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第1連結コマからなり、前記第１連結コマ各々の背面には列状に配列された複数の歯からなるリニアギアが設けられ、
　第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第２連結コマからなり、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、
　前記第１、第２連結コマ列を接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部と、
　前記リニアギアに噛み合わされるドライブギアとを具備し、
　前記第１連結コマ列上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯は、前記柱状体の中心軸の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる、直動伸縮機構。
　前記前後の歯の歯幅合計は他の歯の歯幅と略等価である、請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記前後の歯各々は前記他の歯の歯幅の略１／２の歯幅を有する、請求項２記載の直動伸縮機構。
　前記前後の歯は他の歯の歯幅と略等価な歯幅を有し、前記他の歯と異なる位置に設けられる、請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記前後の歯各々は複数の歯部分から構成され、前記複数の歯部分は幅方向に分散される、請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記リニアギアは前記第１連結コマの中心軸に略一致する中心軸を有し、且つ前記第１連結コマの幅未満の幅を有する、請求項１記載の直動伸縮機構。
　前記前後の歯の一方は他の歯の前部分の縦半分に対応し、前記前後の歯の他方は前記他の歯の後部分の縦半分に対応する、請求項１記載の直動伸縮機構。
　直動伸縮機構に用いられる連結コマにおいて、
　平板形状を有し、
　背面にリニアギアが設けられ、
　前記リニアギアを構成する複数の歯のうち、先頭の歯と最後尾の歯とは前記連結コマの中心軸の方向から見て重ならないように設けられる、連結コマ。
　直動伸縮機構を備えるロボットアーム機構において、
　前記直動伸縮機構は、
　第１連結コマ列と、前記第１連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第1連結コマからなり、前記第１連結コマ各々の背面には列状に配列された複数の歯からなるリニアギアが設けられ、
　第２連結コマ列と、前記第２連結コマ列は屈曲可能に列状に連結された複数の第２連結コマからなり、前記複数の第２連結コマのうち先端の第２連結コマは前記複数の第１連結コマのうち先端の第１連結コマと接続される、前記第１、第２連結コマ列の接合により屈曲が拘束されて柱状体が構成される、前記第１、第２連結コマ列の分離により前記柱状体が解除される、
　前記第１、第２連結コマ列を接合し前記柱状体を構成するとともに前記柱状体を支持する射出部と、
　前記リニアギアに噛み合わされるドライブギアとを具備し、
　前記第１連結コマ列上の連結部分を挟んで隣り合う前後の歯は、前記柱状体の中心軸の方向から見て、互いに重ならないよう設けられる、ロボットアーム機構。