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技術 直動伸縮機構及びロボットアーム機構

出願人 ライフロボティクス株式会社
発明者 尹祐根松田啓明
出願日 2017年3月26日 (3年9ヶ月経過) 出願番号 2018-509289
公開日 2019年2月14日 (1年10ヶ月経過) 公開番号 WO2017-170306
状態 特許登録済
技術分野 伝動装置 ベルト・チェーン マニプレータ
主要キーワード 傾動回転 伸縮距離 蛇腹カバー 円筒カバー 軸受けブロック 伸長距離 チャックブロック 厚み中央
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年2月14日)のものです。
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図面 (12)

課題・解決手段

直動伸縮機構及びロボットアーム機構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。

概要

背景

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ロボットアーム機構肘関節がなく、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、アームエンドエフェクタ動き予測する事ができ、その安全性は非常に高く、安全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。

概要

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。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

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

請求項2

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。

請求項3

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。

請求項4

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。

請求項5

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。

請求項6

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。

請求項7

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。

請求項8

基台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。

請求項9

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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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、アームエンドエフェクタ動き予測する事ができ、その安全性は非常に高く、安全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。

0003

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。

0004

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。

先行技術

0005

特許第5435679号公報

発明が解決しようとする課題

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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。

図面の簡単な説明

0008

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。

実施例

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

(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。

0019

(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。

0020

(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。

0021

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。

0022

(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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

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