TW201702027A - 機械臂機構 - Google Patents

Abstract

本發明係根據維護工時及其費用而設計零件間之耐久性。本實施形態之機械臂機構具備：臂部(2)，其可於硬直狀態與彎曲狀態之間改變狀態；支持部(30)，其支持處於硬直狀態之臂部(2)；收納部(11a)，其收納處於彎曲狀態之臂部(2)；以及搬送部(50)，其使臂部(2)自支持部(11a)朝前方送出，並將臂部(2)朝後方拉回至支持部(30)，且於支持部(30)與收納部(11a)之間搬送臂部(2)。支持部(30)具備複數個輥，用於牢固地夾持臂部(2)且前後移動自如地支持，複數個輥係表面硬度及強度之至少一者與臂部(2)相同或低於臂部(2)。

Description

機械臂機構

本發明之實施形態係關於一種機械臂機構。

自先前，多關節機械臂機構被使用於產業用機器人等各種領域。此種多關節機械臂機構例如裝備有直動伸縮關節。構成直動伸縮關節之臂部係由例如將具有同一形狀之複數個鏈節呈排狀連結之兩種連結鏈節排而構成。藉由將兩種連結鏈節排接合而形成硬直狀態，構成作為具有一定剛性之柱狀體之臂部。若驅動直動伸縮關節，則成為柱狀體之臂部自射出部被送出。射出部為了牢固地夾持臂部且前後移動自如地支持而具備複數個輥。於臂部及射出部施加有臂部及設於臂部之手等、以及手固持之工件等全體之荷重，故而認為最容易發生破損之零件為輥及連結鏈節。

本發明之目的在於根據維護之工時及其費用而設計零 件間之耐久性。

本實施形態之機械臂機構具備可於硬直狀態與彎曲狀態之間改變狀態之臂部、支持處於硬直狀態之臂部之支持部、收納處於彎曲狀態之臂部之收納部、以及搬送部，該搬送部自支持部將臂部向前方送出，將臂部朝後方拉回至支持部，且於支持部與收納部之間搬送臂部，支持部為了牢固地夾持臂部且前後移動自如地支持而具備複數個輥，複數個輥係表面硬度及強度之至少一者與臂部相同或低於臂部。

1‧‧‧基部

2‧‧‧臂部

3‧‧‧末端效應器

4‧‧‧腕部

J1、J2、J4、J5、J6‧‧‧旋轉關節部

J3‧‧‧直動關節部

11a‧‧‧第1支持體

11b‧‧‧第2支持體

11c‧‧‧第3支持體

20‧‧‧第2連結鏈節排

21‧‧‧第1連結鏈節排

22‧‧‧第2連結鏈節

23‧‧‧第1連結鏈節

27‧‧‧結合鏈節

30‧‧‧射出部

31-1~31-5‧‧‧上部輥

32-1~32-5‧‧‧下部輥

33-1~33-3‧‧‧左側部輥

34-1~34-3‧‧‧右側部輥

35‧‧‧框架

圖1係本實施形態之機械臂機構之外觀立體圖。

圖2係自剖面方向觀察圖1之機械臂機構之內部構造之圖。

圖3係藉由圖符號表現而表示圖1之機械臂機構之構成之圖。

圖4係圖2之射出部之立體圖。

圖5係圖4之A-A剖面圖。

圖6係圖5之A-D箭視圖。

圖7係圖6之輥之立體圖。

圖8係圖7之輥之縱剖面圖。

圖9係表示圖7之輥之其它構造之縱剖面圖。

圖10係表示圖7之輥之進而其它構造之縱剖面圖。

圖11係表示圖6之輥之其它構造之立體圖。

圖12係圖11之輥之縱剖面圖。

以下，一面參照圖式一面對本實施形態之機械臂機構進行說明。於以下之說明中，對具有大致相同機能及構成之構成要素附加相同符號，且僅於必要情形時進行重複說明。

圖1係本實施形態之機械臂機構之外觀立體圖。機械臂機構具有大致圓筒形狀之基部10、連接於基部10之臂部2及安裝於臂部2之前端之腕部4。於腕部4設置有未圖示之轉接器。例如，轉接器係設置於後述之第6旋轉軸RA6之旋轉部。於設置於腕部4之轉接器，安裝有與用途相應的機器人手。

機械臂機構具有複數個、此處為6個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6。複數個關節部J1、J2、J3、J4、J5、J6係自基部10依序配設。一般而言，第1、第2、第3關節部J1、J2、J3被稱為根部3軸，第4、第5、第6關節部J4、J5、J6被稱為改變機器人手之姿勢之腕部3軸。腕部4具有第4、第5、第6關節部J4、J5、J6。構成根部3軸之關節部J1、J2、J3之至少一者為直動伸縮關節。此處，第3關節部J3構成為直動伸縮關節部、尤其係伸縮距離相對較長之關節部。臂部2表示直動伸縮關節部J3 (第3關節部J3)之伸縮部分。

第1關節部J1係以例如被基座面垂直支持之第1旋轉軸RA1為中心之扭轉關節。第2關節部J2係以與第1旋轉軸RA1垂直配置之第2旋轉軸RA2為中心之彎曲關節。第3關節部J3係以與第2旋轉軸RA2垂直配置之第3軸(移動軸)RA3為中心而讓臂部2直線伸縮之關節。

第4關節部J4係以第4旋轉軸RA4為中心之扭轉關節。第4旋轉軸RA4於後述之第7關節部J7不旋轉時、即臂部2之全體為直線形狀時，與第3移動軸RA3大致一致。第5關節部J5係以與第4旋轉軸RA4正交之第5旋轉軸RA5為中心之彎曲關節。第6關節部J6係以與第4旋轉軸RA4正交、且與第5旋轉軸RA5垂直地配置之第6旋轉軸RA6為中心的彎曲關節。

形成基部10之臂支持體(第1支持體)11a具有以與第1關節部J1之第1旋轉軸RA1為中心形成之圓筒形狀之中空構造。第1關節部J1係安裝於未圖示之固定台。當第1關節部J1旋轉時，臂部2係與第1支持體11a之軸旋轉一併左右迴旋。另，第1支持體11a亦可固定於接地面。於此情形時，係設為與第1支持體11a分開而臂部2迴旋之構造。於第1支持體11a之上部連接有第2支持部11b。

第2支持部11b具有與第1支持部11a連續之中空構造。第2支持部11b之一端係安裝於第1關節部J1之旋轉部。第2支持部11b之另一端開放，第3支持部11c係 於第2關節部J2之第2旋轉軸RA2轉動自如地嵌入。第3支持部11c具有包含與第1支持部11a及第2支持部連通之鱗片狀之外裝之中空構造。第3支持部11c係伴隨第2關節部J2之彎曲旋轉而其後部收容至第2支持部11b、或自第2支持部11b送出。構成機械臂機構之直動伸縮關節部J3(第3關節部J3)之臂部2之後部係藉由其收縮而被收納於第1支持部11a與第2支持部11b連續之中空構造之內部。

第3支持部11c係其後端下部以第2旋轉軸RA2為中心轉動自如地嵌入至第2支持部11b之開放端下部。藉此，構成作為以第2旋轉軸RA2為中心之彎曲關節部之第2關節部J2。當第2關節部J2轉動時，臂部2以第2旋轉軸RA2為中心而朝垂直方向轉動、即起伏動作。

第4關節部J4係具有與沿著臂部2之伸縮方向之臂中心軸、即第3關節部J3之第3移動軸RA3典型地相接之第4旋轉軸RA4的扭轉關節。若第4關節部J4旋轉則腕部4及安裝於腕部4之機器人手以第4旋轉軸RA4為中心而旋轉。第5關節部J5係具有與第4關節部J4之第4旋轉軸RA4正交之第5旋轉軸RA5的彎曲關節部。若第5關節部J5旋轉，則自第5關節部J5遍及前端與機器人手一併上下(以第5旋轉軸RA5為中心朝垂直方向)轉動。第6關節部J6係具有與第4關節部J4之第4旋轉軸RA4正交、且與第5關節部J5之第5旋轉軸RA5垂直之第6旋轉軸RA6的彎曲關節。若第6關節部J6旋轉， 則機器人手左右迴旋。

如上述般，安裝於腕部4之轉接器之機器人手藉由第1、第2、第3關節部J1、J2、J3而移動至任意位置，藉由第4、第5、第6關節部J4、J5、J6而配置為任意姿勢。尤其是，第3關節部J3之臂部2之伸縮距離之長度可使機器人手到達自基部10之近接位置至遠隔位置之廣範圍之對象。第3關節部J3之特徵為藉由構成其之直動伸縮機構而實現之直線的伸縮動作及其伸縮距離之長度。

圖2係表示圖1之機械臂機構之內部構造之立體圖。直動伸縮機構具有臂部2及射出部30。臂部2具有第1連結鏈節排21及第2連結鏈節排22。第1連結鏈節排21包含複數個第1連結鏈節23。第1連結鏈節23構成為大致平板形。前後之第1連結鏈節23係於相互之端部部位藉由銷而彎曲自如地呈排狀連結。第1連結鏈節排21可朝內側或外側自如地彎曲。

第2連結鏈節排22包含複數個第2連結鏈節24。第2連結鏈節24係構成為橫剖面字形狀之短槽狀體。前後之第2連結鏈節24係於相互之底面端部部位藉由銷而彎曲自如地呈排狀連結。第2連結鏈節排22可朝內側彎曲。第2連結鏈節24之剖面為字形狀，故而第2連結鏈節排22與相鄰之第2連結鏈節24之側板彼此衝突，不會朝外側彎曲。另，將第1、第2連結鏈節23、24之面朝第2旋轉軸RA2之面設為內面，將其相反側之面設為外面。第1連結鏈節排21中最前端之第1連結鏈節23、 與第2連結鏈節排22中最前端之第2連結鏈節24係藉由結合鏈節27而連接。例如，結合鏈節27具有將第2連結鏈節24與第1連結鏈節23合成後之形狀。

射出部30具備複數個輥，將引導至射出部30之第1、第2連結鏈節排21、22相互接合，並自上下左右支持接合形成之柱狀體。射出部30之詳細說明於下文敘述。於射出部30之後方，導輥40與驅動齒輪50係以隔著第1連結鏈節排21而對向之方式設置。驅動齒輪50係經由未圖示之減速器而連接於步進馬達55。於第1連結鏈節23之內面沿著連結方向而形成有線性齒輪。複數個第1連結鏈節23呈直線狀整齊排列時相互之線性齒輪呈直線狀相連，而構成較長之線性齒輪。驅動齒輪50嚙合於直線狀之線性齒輪。直線狀相連之線性齒輪係與驅動齒輪50一併構成齒輪齒條機構。

當臂伸長時，馬達55駆動，驅動齒輪50正向旋轉，則第1連結鏈節排21藉由導輥40變成與臂中心軸平行之姿勢，被引導至射出部30。隨著第1連結鏈節排21之移動，第2連結鏈節排22藉由配置於射出部30後方之未圖示之導軌而被引導至射出部30。射出部30藉由將第1、第2連結鏈節排21、22相互擠壓而使其等接合，並上下左右地支持接合形成之柱狀體。藉由射出部30保持柱狀體防止脫出，藉此保持第1、第2連結鏈節排21、22之接合狀態。當維持第1、第2連結鏈節排21、22之接合狀態時，第1、第2連結鏈節排21、22之彎曲相互約 束。藉此，第1、第2連結鏈節排21、22構成具備一定剛性之柱狀體。所謂柱狀體係指於第2連結鏈節排22接合有第1連結鏈節排21而成之柱狀之棒體。該柱狀體係第2連結鏈節24與第1連結鏈節23一併整體構成為各種剖面形狀之筒狀體。所謂筒狀體係定義為上下左右被天板、底板及兩側板包圍，前端部及後端部開放之形狀。第1、第2連結鏈節排21、22接合而成之柱狀體係以結合鏈節27為始端，沿著第3移動軸RA3直線地自第3支持部11c之開口朝前方被送出。

當臂收縮時，馬達55駆動，驅動齒輪50逆向旋轉，則與驅動齒輪50卡合之第1連結鏈節排21被拉回至第1支持體11a內。隨著第1連結鏈節排21之移動，柱狀體被拉回至第3支持體11c內。拉回之柱狀體於射出部30後方分離。例如，構成柱狀體之第1連結鏈節排21被導輥40及驅動齒輪50夾持，構成柱狀體之第2連結鏈節排22因重力而被拉向下方，藉此第2連結鏈節排22與第1連結鏈節排21相互遠離。遠離後之第1、第2連結鏈節排21、22分別恢復成可彎曲之狀態。於收納時，第2連結鏈節排22自射出部30朝內側彎曲地被搬送至第1支持體11a(基部10)之內部之收納部，第1連結鏈節排21亦朝與第2連結鏈節排22相同之方向(內側)彎曲而被搬送。第1連結鏈節排21係以與第2連結鏈節排22大致平行之狀態被收納。

圖3係藉由圖符號表現來表示圖1之機械臂機構之 圖。於機械臂機構中，藉由構成根部3軸之第1關節部J1、第2關節部J2及第3關節部J3，而實現3個位置自由度。又，藉由構成腕部3軸之第4關節部J4、第5關節部J5及第6關節部J6而實現3個姿勢自由度。

機器人座標系Σb係以第1關節部J1之第1旋轉軸RA1上之任意位置為原點之座標系。於機器人座標系Σb中，規定有正交3軸(Xb、Yb、Zb)。Zb軸係與第1旋轉軸RA1平行之軸。Xb軸與Yb軸係相互正交、且與Zb軸正交之軸。末端座標系Σh係以安裝於腕部4之機器人手5之任意位置(末端基準點)為原點之座標系。例如，當機器人手5為2指手時，末端基準點(以下僅稱為末端)之位置係規定於2指尖間中央位置。於末端座標系Σh中，規定有正交3軸(Xh、Yh、Zh)。Zh軸係與第6旋轉軸RA6平行之軸。Xh軸與Yh軸係相互正交、且與Zh軸正交之軸。例如，Xh軸係與機器人手5之前後方向平行之軸。所謂末端姿勢係設為末端座標系Σh之相對於機器人座標系Σb之繞正交3軸各者之旋轉角(繞Xh軸之旋轉角(側傾角)α、繞Yh軸之旋轉角(俯仰角)β、繞Zh軸之旋轉角(擺動角)γ)。

第1關節部J1係配設於第1支持部11a與第2支持部11b之間，構成為以旋轉軸RA1為中心之扭轉關節。旋轉軸RA1係與設置有第1關節部J1之固定部之基座之基準面BP垂直地配置。

第2關節部J2係構成為以旋轉軸RA2為中心之彎曲 關節。第2關節部J2之旋轉軸RA2係與空間座標系上之Xb軸平行地設置。第2關節部J2之旋轉軸RA2係設為與第1關節部J1之旋轉軸RA1垂直之朝向。進而，第2關節部J2係相對於第1關節部J1，於第1旋轉軸RA1之方向(Zb軸方向)及與第1旋轉軸RA1垂直之Yb軸方向之2方向偏移。以第2關節部J2相對於第1關節部J1而於上述2方向偏移之方式，將第2支持體11b安裝於第1支持體11a。於第1關節部J1連接第2關節部J2之虛設的臂桿部分(鏈路部分)係具有前端垂直彎曲之2個鈎形狀體組合而成之曲柄形狀。該虛設臂桿部分係由具有中空構造之第1、第2支持體11a、11b構成。

第3關節部J3係構成為以移動軸RA3為中心之直動伸縮關節。第3關節部J3之移動軸RA3係設為與第2關節部J2之旋轉軸RA2垂直之朝向。第2關節部J2之旋轉角為零度、即臂部2之起伏角為零度且臂部2為水平之基準姿勢下，第3關節部J3之移動軸RA3係設為與第2關節部J2之旋轉軸RA2以及第1關節部J1之旋轉軸RA1垂直之方向。於空間座標系上，第3關節部J3之移動軸RA3係與垂直於Xb軸及Zb軸之Yb軸平行地設置。進而，第3關節部J3係相對於第2關節部J2於其旋轉軸RA2之方向(Yb軸方向)、及與移動軸RA3正交之Zb軸之方向之2方向上偏移。以第3關節部J3相對於第2關節部J2於上述2方向偏移的方式，將第3支持體11c安裝於第2支持體11b。於第2關節部J2連接第3關節部 J3之虛設臂桿部分(鏈路部分)具有前端垂直彎曲之鈎形狀體。該虛設臂桿部分係由第2、第3支持體11b、11c構成。

第4關節部J4係構成為以旋轉軸RA4為中心之扭轉關節。第4關節部J4之旋轉軸RA4係以與第3關節部J3之移動軸RA3大致一致的方式配置。

第5關節部J5係構成為以旋轉軸RA5為中心之彎曲關節。第5關節部J5之旋轉軸RA5係以與第3關節部J3之移動軸RA3及第4關節部J4之旋轉軸RA4大致正交的方式配置。

第6關節部J6係構成為以旋轉軸RA6為中心之扭轉關節。第6關節部J6之旋轉軸RA6係以與第4關節部J4之旋轉軸RA4及第5關節部J5之旋轉軸RA5大致正交的方式配置。第6關節部J6係為了使作為末端效應器之機器人手5左右迴旋而設置。另，第6關節部J6亦可構成其旋轉軸RA6與第4關節部J4之旋轉軸RA4及第5關節部J5之旋轉軸RA5大致正交的彎曲關節。

如此，將複數個關節部J1-J6之根部3軸中之一個彎曲關節部更換為直動伸縮關節部，使第2關節部J2於2方向上相對於第1關節部J1偏移，且使第3關節部J3於2方向上相對於第2關節部J2偏移，藉此本實施形態之機械臂機構於構造上消除臨界點姿勢。

(射出部30之構造)

射出部30具有用於支持由第1、第2連結鏈節排21、22接合所形成之柱狀體之構造。以下，參照圖4、圖5、圖6對射出部30之典型構造進行說明。圖4係表示圖2之射出部30之立體圖。如圖4所示，射出部30構成為大致角筒形狀之框架35。射出部30係配置於第3支持體11c之前端之射出口39之後方附近。以下，將大致角筒形狀之射出部30之中心軸稱為射出中心軸。射出中心軸係與臂中心軸(第3移動軸RA3)一致。臂中心軸係被射出部30支持之柱狀體之中心軸。

圖5係圖4之A-A剖面圖。如圖5所示，於框架35設置有複數個輥，該等輥用於自上下左右之4個方位牢固且移動自如地支持由第1、第2連結鏈節排21、22接合所形成之柱狀體。為了於輥破損時能夠僅更換破損輥，設置可於框架35單獨地裝卸該等複數個輥之構造、即可將輥之軸單獨地固定於框架之構造。以下，為了便於說明，將自第1連結鏈節21之表面側支持臂部2之輥稱為上部輥，將自第2連結鏈節21之底面側支持臂部2之輥稱為下部輥，將自左側方支持臂部2之輥稱為左側部輥，將自右側方支持臂部2之輥稱為右側部輥。

圖6(a)係圖5之射出部30之A箭視圖(平面圖)。圖6(b)係圖5之射出部30之B箭視圖(左側視圖)。圖6(c)係圖5之射出部30之C箭視圖(仰視圖)。圖6(d)係圖5之射出部30之D箭視圖(右側視圖)。於框架35之上部自前方沿著射出中心軸而以等間 隔依序排列有上部輥31-1、31-2、31-3、31-4、31-5。5個上部輥31-1~31-5係配設為其等之旋轉中心軸相互平行、且配設於與射出中心軸正交之方向。典型而言，將排列有複數個上部輥31-1~31-5之旋轉中心線間距離(間隔)設定得短於第1連結鏈節23之長度。

於框架35之下部自前方沿著射出中心軸而以等間隔依序排列有與上部輥31-1~31-5相同根數之下部輥32-1、32-2、32-3、32-4、32-5。5個下部輥32-1~32-5係配設為其等之旋轉中心軸相互平行、且配設於與射出中心軸正交之方向。典型而言，排列有複數個下部輥32-1~32-5之旋轉中心線間距離(間隔)係與排列有複數個上部輥31-1~31-5之旋轉中心線間距離(間隔)等價，設定得短於第2連結鏈節24之長度。最前之下部輥32-1係與最前之上部輥31-1沿著射出中心軸而配置於相同位置。複數個下部輥32-1~32-5隔著柱狀體而與複數個上部輥31-1~31-5分別對向。

於框架35之左側部，自前方沿著射出中心軸而以等間隔排列有左側部輥33-1、33-2、33-3。左側部輥33-1、33-2、33-3之根數少於上部輥31-1~31-5、下部輥32-1~32-5各者之根數。3個左側部輥33-1~33-3係配設為其等之旋轉中心軸相互平行、且配設於與射出中心軸正交之方向。左側部輥33-1、33-2、33-3係配置於最前之上部輥31-1與最末尾之上部輥31-5之範圍內。複數個左側部輥33-1~33-3之排列間隔係設定為最前之上部輥31-1與最 末尾之上部輥31-5之間隔之1/4。

於框架35之右側部自前方沿著射出中心軸而以等間隔排列有右側部輥34-1、34-2、34-3。右側部輥34-1、34-2、34-3之根數係與左側部輥33-1、33-2、33-3之根數相同。3個右側部輥34-1~34-3係配設為其等之旋轉中心軸相互平行、且配設於與射出中心軸正交之方向。右側部輥34-1、34-2、34-3係配置於最前之上部輥31-1與最末尾之上部輥31-5之範圍內。複數個右側部輥34-1~34-3係以與複數個左側部輥33-1~33-3之排列間隔等價之排列間隔設置。最前之右側部輥34-1係與最前之左側部輥33-1沿著射出中心軸而配置於相同位置。複數個右側部輥34-1~34-3係隔著柱狀體而與複數個左側部輥33-1~33-3分別對向。

上部輥31-1~31-5與下部輥32-1~32-5之間之距離係以較柱狀體之厚度略薄之方式設計。具體而言，於框架35，複數個上部輥31-1~31-5之安裝位置與複數個下部輥32-1~32-5之安裝位置係以射出部30之厚度較柱狀體之厚度略薄之方式進行調整。藉此，複數個上部輥31-1~31-5與複數個下部輥32-1~32-5係於對與柱狀體之間施加預壓之狀態下牢固地支持柱狀體。

左側部輥33-1~33-3與右側部輥34-1~34-3之距離係以較柱狀體之寬度略窄之方式設計。具體而言，於框架35，複數個左側部輥33-1~33-3之安裝位置與複數個右側部輥34-1~34-3之安裝位置係以射出部30之寬度較柱 狀體之寬度略窄之方式進行調整。藉此，複數個左側部輥33-1~33-3與複數個右側部輥34-1~34-3係於對與柱狀體之間施加有預壓之狀態下牢固地支持柱狀體。藉由以對射出部30與柱狀體之間施加適當之預壓之方式調整複數個輥之位置，可減少臂伸縮時之輥與柱狀體之間之晃動，藉此可提高射出部30之剛性。

(輥之構造)

參照圖7、圖8對輥之構造進行說明。此處，以最前之上部輥31-1為例進行說明。其它上部輥31-2~31-5、下部輥32-1~32-5係以與最前之上部輥31-1相同材料、相同形狀、相同尺寸構成。左側部輥33-1~33-3及右側部輥34-1~34-3係與最前之上部輥31-1之材料及形狀相同，但構成為較最前之上部輥31-1大徑。右側部輥34-1~34-3及左側部輥33-1~33-3係以相同材料、相同形狀、相同尺寸構成。

圖7係圖6之輥之立體圖。圖8係圖7之輥之縱剖面圖。如圖7所示，上部輥31-1包含輥軸315及輥本體316。輥軸315係利用金屬而構成為圓柱狀，藉由例如螺釘而裝卸自如地安裝於框架35。輥軸315插入至輥本體316之軸孔317，直接軸支輥本體316。藉此，輥本體316能夠以輥軸315為旋轉軸而旋轉。如圖8所示，於輥本體316，以較輥軸315之徑略短之徑形成有圓筒狀之軸孔317。因此，於輥軸315產生與軸孔317之內壁接觸所致 之摩擦力。若該摩擦力較大，則有輥本體316無法以輥軸315為中心順利地旋轉之情形。因此，亦可於軸孔317之內壁實施用於減小輥軸315與軸孔317之內壁之間之摩擦力的加工。

圖9係表示圖7之輥之其它構造之縱剖面圖。如圖9所示，為了減小輥軸315與軸孔317之間之摩擦力，亦可於輥本體316之軸孔317之內壁在其中央附近形成槽320，減少輥軸315與軸孔317之接觸面積。根據輥軸315與軸孔317之內壁之間要求的摩擦力，而調整槽320之寬度。藉由增大槽之寬度，可進而減小輥軸315與軸孔317之接觸面積，從而進一步減小輥軸315與軸孔317之內壁之間的摩擦力。如圖9所示，槽320係形成與軸孔317之中央部。但，槽320既可於自軸孔317之中心部朝軸孔317之軸方向偏移後之位置設置，亦可沿著軸孔317之軸方向於複數個位置形成槽320。

圖10係表示圖7之輥之進而其它構造之縱剖面圖。亦可於輥本體316之軸孔317之內壁設置螺紋槽321、322。螺紋槽321係於軸孔317朝其前方切出，螺紋槽322係於軸孔317朝其後方切出。螺紋槽322係與螺紋槽321螺紋相反地切出。螺紋槽322係與螺紋槽321以相同螺距、相同槽數而形成。根據輥軸315與軸孔317之內壁之間要求之摩擦力，而調整螺紋槽321、322之間隔。藉由擴大螺紋槽321、322之間隔，可減少輥軸315與軸孔317之內壁之間之接觸面積，減小當該輥軸315與軸孔 317之內壁之間的摩擦力。螺紋槽322係與螺紋槽321螺紋相反地切出，且以相同螺距、相同槽數而形成，故而輥本體316不伴隨其旋轉移動至輥軸315之一端側，而可保留於相同位置。

圖7~圖10中說明之輥係藉由輥軸315而直接軸支輥本體316。但，輥之構造並不限定於此，參照圖11、圖12說明輥之其它構造。此處，以最前之上部輥31-1為例進行說明。其它上部輥31-2~31-5、下部輥32-1~32-5係以與最前之上部輥31-1相同材料、相同形狀、相同尺寸構成。左側部輥33-1~33-3及右側部輥34-1~34-3係與上部輥31-1~31-5及下部輥32-1~32-5為相同材料及形狀，但構成為較上部輥31-1大徑。右側部輥34-1~34-3與左側部輥33-1~33-3係以相同材料、相同形狀、相同尺寸而構成。

圖11係表示圖6之輥之其它構造之立體圖。圖12係圖11之輥之縱剖面圖。如圖11所示，上部輥31-1包含輥軸315、輥本體316及軸承318。輥軸315插入至輥本體316之軸孔317，經由軸承318而與輥本體316連接。藉此，輥本體316能夠以輥軸315為旋轉軸而旋轉。

以下，對形成輥之材料(輥材)與構成臂部2之第1、第2連結鏈節23、24之材料(鏈節材)之組合進行說明。輥係表面硬度及強度之至少一者與構成臂部2之第1、第2連結鏈節23、24相同或較低。只要滿足該條件，則輥較第1、第2連結鏈節23、24提前產生表面剝落或 斷裂、龜裂等破損。其理由係，隨著臂部2之前後移動，第1、複數個第2連結鏈節23、24依序通過輥，但輥無關於臂部2之前後移動而一直維持擠壓臂部2之狀態。

為了滿足上述條件，構成臂部2之第1、第2連結鏈節23、24為金屬製，另一方面，複數個輥係與第1、第2連結鏈節23、24相同之金屬製、樹脂製或硬質橡膠製。作為金屬典型而言為鋁。於第1、第2連結鏈節23、24為金屬製之情形時，較佳為藉由表面處理提高表面硬度。例如，於第1、第2連結鏈節23、24為鋁製之情形時，作為表面處理而實施硬質氧化鋁處理。作為樹脂較佳為自潤滑性樹脂。作為自潤滑性樹脂，採用聚縮醛(POM)、聚醯胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE：氟樹脂)、或其它樹脂。其中就自潤滑性、機械性質、成形性之觀點而言，最佳為聚縮醛(POM)。作為硬質橡膠係採用例如氯丁二烯橡膠、腈橡膠或硬橡膠。

又，為了滿足上述條件，構成臂部2之第1、第2連結鏈節23、24亦可為樹脂製。該情形時，複數個輥為與第1、第2連結鏈節23、24相同之樹脂製或硬質橡膠製。

複數個輥較佳為自潤滑性樹脂製，該情形時臂部為金屬製或樹脂製。於臂部為樹脂製之情形時，較佳為自潤滑性樹脂製。

如此，將輥之表面硬度與強度之至少一者設計成低於第1、第2連結鏈節23、24(臂部2)之表面硬度，藉此 相較第1、第2連結鏈節23、24而輥之破損提前發生。相比第1、第2連結鏈節23、24之單價而輥之單價低。相比第1、第2連結鏈節23、24之更換作業工時而輥之更換作業工時少。因此，可提升維護性。

典型而言，第1、第2連結鏈節23、24(臂部2)均由相同材料構成，複數個輥均由相同材料構成。最佳為，複數個輥由具有滑動特性高之自潤滑性之樹脂形成，第1、第2連結鏈節23、24係由金屬形成，典型而言由同時實現硬度及成形性之鋁形成。

亦考慮其它各種組合。亦可為輥與第1、第2連結鏈節23、24由鋁形成，僅對第1、第2連結鏈節23、24實施用於提高表面硬度之表面處理、例如硬質氧化鋁處理。又，亦可為輥與第1、第2連結鏈節23、24均為樹脂製，第1、第2連結鏈節23、24由硬度高於輥之樹脂形成。

此處，複數個輥係均由相同輥材形成，但只要輥之表面硬度與強度之至少一者低於第1、第2連結鏈節23、24之表面硬度與強度，則複數個輥中亦可混雜表面硬度與強度之至少一者不同之複數種輥。例如，亦可為第1、第2連結鏈節23、24由經硬質氧化鋁處理之鋁形成，複數個輥中混雜有鋁製輥及樹脂製輥。例如，複數個輥之中、配置於柱狀體之上方最末尾之上部輥31-5與配置於柱狀體之下方最前的下部輥32-1，係由表面硬度高於其它輥之輥材形成。於上部輥31-5及下部輥32-1，施加之臂部2之 自重所致的負荷扭矩大於其它輥。因此，藉由使上部輥31-5及下部輥32-1以表面硬度高於其它輥之輥材形成，可提高射出部30之剛性。

根據以上說明之機械臂機構，構成射出部30之複數個輥係第1、第2連結鏈節23、24之表面硬度與強度之至少一者較低。藉此，即便因經年劣化、臂部2之自重所致之負荷、第3關節部(直動伸縮關節部)J3之臂部2之伸縮動作之不良等，自臂部2全體對複數個輥施加未設想之較大荷重的情形時，輥亦較臂部2提前破損。於第1、第2連結鏈節23、24破損之情形時，有臂部2自射出部30落下之可能性。另一方面，於輥破損之情形時，能夠利用未破損之其它輥支持臂部2，故而與第1、第2連結鏈節23、24破損之情形相比，可減小臂部2自射出部30落下之風險。又，複數個輥之中，對配置於柱狀體之上方最末尾之上部輥31-5及配置於柱狀體之下方最前之下部輥32-1，施加之臂部2之自重所致之荷重大於其它輥。因此，該等輥31-5、32-1較其它輥先破損之可能性高。因此，藉由對該等輥31-5、32-1應用表面硬度與強度之至少一者高於其它輥之輥，可減小輥之破損可能性。

即便於輥破損之情形時，由於複數個輥可單獨更換，只要更換破損之輥即可，故而與第1、第2連結鏈節23、24破損之情形相比，可降低零件更換成本。因此，本實施形態之機械臂機構可提高對自臂部2全體被施加有荷重之射出部30之破損的維護性。

雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該等實施形態能以其它各種形態實施，且於不脫離發明主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變形包含於發明範圍及主旨，同樣包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。

2‧‧‧臂部

4‧‧‧腕部

21‧‧‧第1連結鏈節排

22‧‧‧第2連結鏈節

23‧‧‧第1連結鏈節

24‧‧‧第2連結鏈節

30‧‧‧射出部

35‧‧‧框架

39‧‧‧射出口

Claims (17)

1. 一種機械臂機構，其特徵在於具備：臂部，其可於硬直狀態與彎曲狀態之間改變狀態；支持部，其支持處於上述硬直狀態之上述臂部；收納部，其收納處於上述彎曲狀態之上述臂部；以及搬送部，其使上述臂部自上述支持部朝前方送出，並將上述臂部朝後方拉回至上述支持部，且於上述支持部與上述收納部之間搬送上述臂部；且上述支持部具備複數個輥，該等輥用於牢固地夾持上述臂部且前後移動自如地支持，上述複數個輥係表面硬度及強度之至少一者與上述臂部相同或低於上述臂部。
2. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述臂部為金屬製，上述複數個輥為金屬製、樹脂製或硬質橡膠製。
3. 如申請專利範圍2之機械臂機構，其中上述臂部係經表面處理之金屬製。
4. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述臂部為樹脂製，上述複數個輥為樹脂製或硬質橡膠製。
5. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述複數個輥為自潤滑性樹脂製，上述臂部為金屬製或樹脂製。
6. 如申請專利範圍5之機械臂機構，其中上述臂部為自潤滑性樹脂製。
7. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述複數個輥係表面硬度與強度之至少一者相同。
8. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中於上述複數個輥中混雜有表面硬度與強度之至少一者不同之複數種輥。
9. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中於上述複數個輥中混雜有金屬製輥及樹脂性輥。
10. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述複數個輥係於前後且夾著上述臂部而上下地分散配置，上述複數個輥之中配置於上方最末尾之輥與配置於下方最前之輥係表面硬度及強度之至少一者高於其它輥。
11. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述複數個輥係經由軸承而旋轉自如地連接於輥軸。
12. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述複數個輥係潤滑性樹脂製之圓筒，被輥軸直接軸支。
13. 如申請專利範圍12之機械臂機構，其中上述輥之軸孔之內壁經槽加工。
14. 如申請專利範圍12之機械臂機構，其中上述輥之軸孔之內壁形成有螺紋槽。
15. 如申請專利範圍14之機械臂機構，其中上述輥之軸孔之內壁係自其兩端以相反之朝向形成有螺紋槽。
16. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述臂部具備可彎曲地連結之板形狀之複數個第1連結鏈節、及可彎曲地連結之橫剖面字形狀或口字形狀之複數個第2連結鏈節，藉由上述第1、第2連結鏈節接合而約束彎曲，構成硬直之柱狀體，藉由上述第1、第2連結鏈節之分離 而解除上述柱狀體，恢復成彎曲狀態。
17. 如申請專利範圍1之機械臂機構，其中上述臂部於背面側具有彎曲自如地連結之複數個連結鏈節，藉由約束上述連結鏈節之彎曲而構成處於硬直狀態之柱狀體。