特許 6573417 直動伸縮機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573417

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】直動伸縮機構

(51)【国際特許分類】

   F16G 13/20 20060101AFI20190902BHJP

   B25J 18/02 20060101ALI20190902BHJP

   F16H 19/02 20060101ALN20190902BHJP

【ＦＩ】

   F16G13/20

   B25J18/02

   !F16H19/02 B

   !F16H19/02 D

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-514715(P2018-514715)

(86)(22)【出願日】2017年4月27日

(86)【国際出願番号】JP2017016843

(87)【国際公開番号】WO2017188405

(87)【国際公開日】20171102

【審査請求日】2018年12月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-89650(P2016-89650)

(32)【優先日】2016年4月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】510341215

【氏名又は名称】ライフロボティクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002103

【氏名又は名称】特許業務法人にじいろ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尹 祐根

(72)【発明者】

【氏名】神田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】松田 啓明

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１３７１７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３１２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１１９４８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｇ １３／２０

Ｂ２５Ｊ １８／０２

Ｆ１６Ｈ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屈曲可能に連結される平板形状の複数の第１コマと、
屈曲可能に連結される管形状又は半管形状の複数の第２コマと、
前記複数の第１コマの先頭と前記複数の第２コマの先頭とを結合する結合部と、
前記第１、第２コマを前後移動自在に支持するとともに、前記第１、第２コマが前方に移動するとき前記第1、第２コマを直線状に硬直させるために前記第１コマに第２コマを接合させ、前記第１、第２コマが後方に移動するとき前記第1、第２コマを屈曲状態に復帰させるために前記第１コマから第２コマを分離する支持機構部とを具備し、
前記第１、第２コマが互いに接触する前記第１、第２コマの少なくとも一方の接触面の少なくとも一部分又は少なくとも一つの接触点には、前記第１、第２コマの接触面の磨耗を防止するために前記第１、第２コマよりも低硬度材料の磨耗防止パッドが装着され、及び／又はコーティング剤がコーティングされていることを特徴とする直動伸縮機構。

【請求項2】

前記第１コマにはその前記第２コマに接合する側の面に四角錐台形状の突起部が設けられ、前記第２コマの前後端それぞれには前記突起部をその前後側面に係合する受け部が設けられ、前記第２コマが前記第１コマに接合する過程において前後の前記第２コマの前記受け部が前記突起部を前後から挟み込むものであり、
前記第２コマの後端に設けられる前記受け部にはその前記突起部の前方側面に接触する面に前記磨耗防止パッドが装着され、及び／又は前記コーティング剤がコーティングされてい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3】

前記第１コマにはその前記第２コマに接合する側の面に四角錐台形状の突起部が設けられ、前記第２コマの前後端それぞれには前記突起部をその前後側面に係合する受け部が設けられ、前記第２コマが前記第１コマに接合する過程において前後の前記第２コマの前記受け部が前記突起部を前後から挟み込むものであり、
前記突起部の前方側面には前記磨耗防止パッドが装着され、及び／又は前記コーティング剤がコーティングされてい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１、第２コマの少なくとも一方の前記接触面の全面に前記コーティング剤がコーティングされてい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】

前記磨耗防止パッドは樹脂パッドであ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6】

前記磨耗防止パッドは金属パッドであ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7】

前記コーティング剤はフッ素を主成分と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8】

前記磨耗防止パッドは円盤形であることを特徴とする請求項１記載の直動伸縮機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は直動伸縮機構に関する。

【背景技術】

【0002】

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。発明者らはこのような多関節ロボットアーム機構に適用できる直動伸縮機構を開発した（特許文献１）。直動伸縮機構は、屈曲可能に蝶番構造で連結された平板形状を有する金属製の複数のコマ（第１コマ）と、屈曲可能に底板において蝶番で連結された半角管形状を有する金属製の複数のコマ（第２コマ）とを有する。第１、第２コマは先端で結合されており、前方に送り出されるとき第１、第２コマは重ね合わされ、硬直状態が確保され、一定の剛性を有する柱状のアームに構成される。後方に引き戻されるとき第１、第２コマは分離され、それぞれ屈曲可能な状態に復帰し、支柱の内部に収納される。この直動伸縮機構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非常に有益な構造である。

【0003】

第１、第２コマを強固に接合してアームの剛性を高めることが要求される。アームの伸縮に伴って第１、第２コマ同士の強い衝突が繰り返される。従って第１、第２コマの互いの接触面の磨耗は不可避である。接触面の磨耗はアームの剛性を低下させる。そのため磨耗した第１、第２コマは早期交換が必要とされる。

【0004】

第１、第２コマの交換作業はそれらが内部構造部品であるためアーム機構を分解する必要があり非常に工数が多い。また第１、第２コマは金属の切削加工品であり、比較的高コストである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第5435679号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

目的は、直動伸縮機構の重要部品である第１、第２コマの交換頻度を低減させることにある。

【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る平板形状の複数の第１コマと、屈曲可能に連結される半管形状の複数の第２コマとを有する。複数の第１コマの先頭と複数の第２コマの先頭とは結合部で結合される。支持機構部は第１、第２コマを前後移動自在に支持するとともに、第１、第２コマが前方に移動するとき互いに接合させ、第１、第２コマが後方に移動するときそれらを分離させる。第1、第２コマは互いに接合されたとき直線状に硬直し、第1、第２コマは互いに分離されたとき屈曲状態に復帰する。第１、第２コマが互いに接触する第１、第２コマの少なくとも一方の接触面の少なくとも一部分又は少なくとも一つの接触点には、第１、第２コマの接触面の磨耗を防止するために第１、第２コマよりも低硬度材料の磨耗防止パッドが装着され、及び／又はコーティング剤がコーティングされている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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】図２は、図１のロボットアーム機構の側面図である。

【図3】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】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】図５は、図３の第１コマを示す図である。

【図6】図６は、図３の第２コマを示す図である。

【図7】図７は、図６の第２コマに装着された磨耗防止パッドを示す斜視図である。

【図8】図８は、図３の第１、第２コマの接合過程を説明するための図である。

【図9】図９は、図８のロック機構の接合過程を説明するための図である。

【図10】図１０は、磨耗防止剤による被膜部分を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【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極座標型のロボットアーム機構を例に説明する。本実施形態に係る直動伸縮機構は、円筒座標型型のロボットアーム機構にも適用される事ができる。もちろん本実施形態に係る直動伸縮機構はロボットアーム機構以外の機構に適用されることもできる。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。

【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。ロボットアーム機構は、基台１、旋回部（支柱部）２、ショルダー部４、アーム部５及び手首部６を備える。旋回部２、ショルダー部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。旋回部２、ショルダー部４、アーム部５は関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３にそれぞれ対応する。手首部６は、関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６がアセンブルされている。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は第１関節部Ｊ１を収容する。第１関節部Ｊ１は回転軸ＲＡ１を中心に回転する回転関節(rotational joint)である。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。

【0011】

旋回部２の上部にはショルダー部４が設置される。ショルダー部４は、回転関節である第２関節部Ｊ２を備える。第２関節部Ｊ２の回転によりアーム部２はその回転軸ＲＡ２の周りを回転する。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は回転軸ＲＡ１に直交する。ショルダー部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、支持機構２５が取り付けられる。支持機構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。支持機構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。ローラユニット５８は、複数のローラ５９を有し、支持機構２５の前方に配置される。ローラユニット５８の後方にはドライブギア５６が配置される。ドライブギア５６には、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。ドライブギア５６には、第１コマ５３のリニアギア５３９が噛み合わされる。リニアギア５３９は、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連結方向に沿って形成されている。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。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の上方にはガイドローラ５７が第１コマ５３の厚みと略等価な距離を隔てて配置される。これにより、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、ドライブギア５６による第１コマ列５１のスムーズな送り出しが実現される。円筒体２４の軸回転に伴って支持機構２５は回動し、支持機構２５に支持されたアーム部５が上方又は下方に回転する。

【0012】

第３関節部Ｊ３は直動伸縮機構(linear motion extending and retracting mechanism)である。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、可動範囲が従来の直動関節(prismatic joint)より明確に長い。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の根元の支持機構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。各第１コマ５３は略平板形に構成される。複数の第１コマ５３は複数のヒンジ部で屈曲自在に一列に接続される。各ヒンジ部は、隣り合うペアの第１コマ５３をその端部どうしで接続する。第２コマ列５２は複数の第２コマ５４からなる。各第２コマ５４は、円形又は多角形の断面形状を有する管又はその半管形状である。つまり、半管形状は、半円菅形状と半角菅形状とのいずれである。典型的には各第２コマ５４は、底板と２側板とが直角に組み合わされた半角菅形状である。複数の第２コマ５４は複数のヒンジ部で屈曲自在に一列に接続される。各ヒンジ部は、隣り合うペアの第２コマ５４をその底板の端部どうしで接続する。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係止される。その位置では複数の第２コマ列５２は直線的に並ぶ。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。

【0013】

第１、第２コマ列５１，５２は支持機構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。ドライブギア５６が順回転するとき第１、第２コマ列５１，５２は柱状体となって前方に送り出される。ドライブギア５６が逆回転するとき柱状体は引き戻され、ローラユニット５８とドライブギア５６との間で第１、第２コマ列５１，５２に分離される。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。

【0014】

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を中心に回転する回転関節であり、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を中心に回転する回転関節である。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する。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４と第５回転軸ＲＡ５とに対して直交する直交する第６回転軸ＲＡ６を中心に回転する回転関節である。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。

【0015】

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。

【0016】

図４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に対して直交する向きに設けられる。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軸のうちの一つの回転関節部が直動伸縮関節部Ｊ３に換装される。第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２が２方向にオフセットされる。第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３が２方向にオフセットされる。これらにより、本実施形態に係るロボットアーム機構は、特異点を解消することを実現する。

【0017】

（第１コマ５３）
図５は、図３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の背面中央には前後にわたってリニアギア５３９が設けられ、当該背面両側には四角錐台形状の一対の突起部（ピンホールブロック）５３６が垂直に突出される。一対のピンホールブロック５３６は第１コマ５３の前後方向（長さ方向）の中央付近の両側に位置する。ピンホールブロック５３６にはその前後方向に沿ってロックピンホール５３７が空けられている。

【0018】

図５では、第１、第２コマ５３、５４が接合した状態で、第２コマ５４に接触する第１コマ５３の接触面を斜線で示している。図５に示すように、第１コマ５３の接触面は、第１コマ５３の背面両側部分と、ピンホールブロック５３６の前端面と後端面とである。

【0019】

（第２コマ５４）
図６は、図３の第２コマ５４の構造を示す図である。第２コマ５４は半角管形状である。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。ロックピンブロック５４６は直方体をなし、その前方側面には、ロックピン５４７が設けられる。ロックピン５４７は円柱体をなし、連結方向と平行に前方に向かって突設される。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。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。第２コマ列２２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を前後に受ける受け部を構成する。

【0020】

図６では、第１、第２コマ５３、５４が接合した状態で、第１コマ５３に接触する第２コマ５４の接触面を斜線で示している。図６に示すように、第２コマ５４の接触面は、一対の側板５４０の上端面、ロックピンブロック５４６の前端面、及びチャックブロック５４８の後端面である。

【0021】

（ロック機構）
直動伸縮機構は、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。

【0022】

アーム部５が伸長するとき、前後の第２コマ５４の受け部により第１コマ５３のピンホールブロック５３６が狭み込まれ、これにより第１、第２コマ５３，５４は接合される。第１、第２コマ５３，５４の接合状態は、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が挿入された状態で維持される。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、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。

【0023】

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２コマ５４が下方に引かれ、第１コマ５３が後方に引かれることで、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、前後の第２コマ５４の受け部は、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、互いに屈曲可能に分離される。

【0024】

上記説明したように、直動伸縮機構を構成するアーム部５の伸縮は、第１、第２コマ５３，５４が送り出されるときに接合し、引き戻されるときに離反することにより実現される。第１、第２コマ５３，５４が接合するとき、第１コマ５３に対して第２コマ５４が衝突することにより、第１、第２コマ５３，５４の接触面は磨耗する。また、第１、第２コマ５３，５４が接合した状態で、アーム部５の伸縮動等によりコマが微小に振動することにより接触面が磨耗する。第１、第２コマ５３，５４の接触面の摩耗は、第１、第２コマ５３，５４の外形寸法を変化させる。第１、第２コマ５３，５４の外形寸法の変化は、アーム部５の剛性を低下させ、アーム部５の直線性を阻害する可能性がある。本実施形態に係る直動伸縮機構は、第１、第２コマ５３，５４の接触面の磨耗を軽減する。具体的には、第１コマ５３の接触面と第２コマ５４の接触面とのうち、少なくとも一方の接触面の少なくとも一部分に、摩耗防止パッドを装着する。摩耗防止パッドとともに、又は摩耗防止パッドに代えて、第１コマ５３の接触面と第２コマ５４の接触面とのうち、少なくとも一方の接触面の少なくとも一部分に、コーティング剤がコーティングされている。

【0025】

図７は、図３の第１コマ５３に装着された摩耗防止パッドを示す斜視図である。図７に示すように、磨耗防止パッド５５０は、好適にはチャックブロック５４８の後方側面に装着される。磨耗防止パッド５５０は、例えば円盤形であり、接着等によりチャックブロック５４８に貼着される。磨耗防止パッド５５０は、第１、第２コマ５３，５４の表面硬度、つまり素材（例えばAlCu系のアルミニウム合金）、又は第１、第２コマ５３，５４の表面コーティング層（例えばハードアルマイト層）よりも硬度が低い金属又は樹脂製である。樹脂であれば、天然ゴムの他、摩擦係数が低く、耐久性が高いポリ四フッ化エチレン等のフッ素系の樹脂、超高分子量高密度ポリエチレン、さらに自己潤滑性樹脂としてポリアセタール、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレンなどが採用される。第１、第２コマ５３，５４同士の衝突、接触、摺動は、第１、第２コマ５３，５４よりも低硬度な材料の磨耗防止パッド５５０を優先的に磨耗させる。

【0026】

図８は、図３のアーム部５の接合過程を説明するための図である。図９は、図８のロック機構を示す概略図である。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図８（ａ），（ｂ），（ｃ）のロック機構を示す概略図である。図８（ａ），図８（ｂ）、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、第２コマ５４−１が屈曲した状態から直線的な状態に変位するとき、第２コマ５４−１のチャックブロック５４８−１の後方側面は、第１コマ５３−１のピンホールブロック５３６−１の前方側面に衝突し、これにより接触面が磨耗する。また、図８（ｃ）、図９（ｃ）に示すように、後方の第２コマ５４−２が屈曲した状態から直線的な状態に変位したとき、後方の第２コマ５４−２のロックピンブロック５４６−２は第１コマ５３−１のピンホールブロック５３６−１に衝突し、第１コマ５３−１のピンホールブロック５３６−１は前方に押され、その前方側面が第２コマ５４−１のチャックブロック５４８−１の後方側面を押圧する。チャックブロック５４８−１の後方側面とピンホールブロック５３６−１の前方側面とは伸縮軸ＲＡ３に対して傾斜しているため、チャックブロック５４８−１の後方側面に対してピンホールブロック５３６−１の前方側面が滑り、磨耗する。

【0027】

このように、第１コマ５３のピンホールブロック５３６の前方側面と第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面との間の接合強度は他の接触面のそれよりも高く、単位面積当たりにかかる応力が高く、従って他の接触面に比べて磨耗の進行が早い。第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面に磨耗防止パッド５５０を装着することは、第１、第２コマ５３，５４の接触面の磨耗を最も効果的に軽減する。具体的には、第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面に磨耗防止パッド５５０は、第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面の磨耗を防止し、第１コマ５３のピンホールブロック５３６の前方側面の磨耗を軽減する。また、磨耗防止パッド５５０は、第１コマ５３に対して第２コマ５４が衝突する衝撃を緩和し、他の接触面の磨耗も軽減する。さらに、磨耗防止パッド５５０は、滑り止めとして機能し、第１、第２コマ５３，５４の接触面に発生する滑り磨耗を軽減する。

【0028】

なお、磨耗防止パッド５５０の装着位置は、これに限定されない。例えば、磨耗防止パッド５５０は、第１コマ５３のピンホールブロック５３６の前方側面に装着されてもよい。この場合、磨耗防止パッド５５０を第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面に装着したときと同等の効果を得られる。また、ロック機構は、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を挿入した状態で維持できれば、第１、第２コマ５３，５４が接合した状態で、チャックブロック５４８の後方側面とピンホールブロック５３６の前方側面とが接触していなくてもよい。そのため、磨耗防止パッド５５０を、第２コマ５４のチャックブロック５４８の後方側面又は第１コマ５３のピンホールブロック５３６の前方側面に装着することは、他の接触面に磨耗防止パッド５５０が装着される場合に比べてコマ外形に影響はなく、磨耗防止パッド５５０が磨耗したときのアーム部５の性能低下も小さい。もちろん、磨耗防止パッド５５０は、チャックブロック５４８の後方側面とピンホールブロック５３６の前方側面と以外の第１、第２コマ５３，５４の接触面に装着されてもよい。

【0029】

また、第１、第２コマ５３，５４の磨耗を軽減するために、第１コマ５３の接触面と第２コマ５４の接触面とのうち、少なくとも一方の接触面の少なくとも一部分に、磨耗防止剤、典型的には樹脂コーティング剤、好ましくはフッ素を主成分とする樹脂コーティング剤、例えばハナール（登録商標）がコーティングされていてもよい。図１０は、磨耗防止剤５５３による被膜部分を示す図である。図１０に示すように、例えば、第２コマ５４の接触面の全面に樹脂コーティング剤５５３をコーティングしてもよい。

【0030】

また第１コマ５３の接触面と第２コマ５４の接触面とのうち少なくとも一方に複数の先鋭突起が形成されて、それら先鋭突起の先端（接触点）において互いに接触するようにしてもよく、その場合、少なくとも一つの先鋭突起の先端に微小な摩耗防止パッドが装着され、又はコーティング剤がコーティングされていてもよい。

【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。

【符号の説明】

【0032】

５４…第２コマ、５４０…側板、５４１…底板、５４２…支持ブロック、５４３…軸受ブロック、５４４，５４５…軸孔、５４６…ロックピンブロック、５４７…ロックピン、５４８…チャックブロック、５５０…磨耗防止パッド。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】