具体实施方式

下面，参照附图对本实施方式的直动机构进行说明。在下面的说明中，对于具有大致相同的功能及结构的构成要素，赋予相同的附图标记，并且，仅在必要的情况下进行重复说明。本实施方式的直动机构既可以单独使用，也可以作为机械臂机构的直动伸缩关节的臂部(可动部)来使用。

如图1、图2所示，直动机构1具有板状的基部90和被基部90支撑且自由伸缩的臂部10。臂部10由以相互自由移动的方式串联的多个直动元件构成。在本实施方式中，作为直动元件，以圆筒体为例进行说明。臂部10由坚固地组成可伸缩结构(多级嵌套结构)的多个圆筒体构成，在此，由四个圆筒体11、13、15、17构成。此外，构成臂部10的筒体也可以为方筒形状。

如图4至图9所示，在基部90，最末尾的圆筒体11被固定在基部90的后端法兰上。圆筒体13经由设置在最末尾的圆筒体11的前端的内周面上的滑动轴承21以自由移动的方式与最末尾的圆筒体11连接。圆筒体15经由设置在圆筒体13的前端的内周面的滑动轴承23以自由移动的方式与圆筒体13连接。最前面的圆筒体17经由设置在圆筒体15的前端的内周面的滑动轴承25与圆筒体15连接。通过采用经由滑动轴承将相邻的两个圆筒体连接的结构，实现抑制臂部10的整体变粗且提高臂部10的防水、防尘功能的效果。

构成上述的可伸缩结构的臂部10能够沿着圆筒中心线CL1前后伸缩。由于采用了可伸缩结构，所以臂部10自身也具有一定程度的刚性。但是，例如，在要求长的伸缩长度的情况或被用于拾取重物的机械臂机构等情况下，要求臂部10进一步提高刚性。在本实施方式中，具有用于使构成可伸缩结构的臂部10的刚性进一步提高的加强结构。典型地，加强结构由滚珠花键机构构成。滚珠花键机构介于相邻的两个圆筒体之间。此外，在本实施方式中，从确保刚性的观点来看，作为加强结构，采用了滚珠花键机构，但也可以采用由导轨以及与导轨卡合的滑动件构成的直动机构等其他直动机构。

具体来说，如图4所示，构成第一滚珠花键机构的第一花键轴41以与圆筒中心线CL1平行的朝向使其后端固定在基部90上，被第一花键轴41插入的第一花键螺母(Splinenut)42被固定在与圆筒体13的后端缘连结的第一连结板33上。由此，第一花键螺母42随着圆筒体13相对于圆筒体11的移动而从动，从而能够相对于第一花键轴41移动。

如图6所示，构成第二滚珠花键机构的第二花键轴43以与圆筒中心线CL1平行的朝向使其后端固定在第一连结板33上，被第二花键轴43插入的第二花键螺母44被固定在与圆筒体15的后端缘连结的第二连结板35上。由此，第二花键螺母44随着圆筒体15相对于圆筒体13的移动而从动，从而能够相对于第二花键轴43移动。

如图8所示，构成第三滚珠花键机构的第三花键轴45以与圆筒中心线CL1平行的朝向使其后端固定在第二连结板35上，被第三花键轴45插入的第三花键螺母46被固定在与圆筒体17的后端缘连结的第三连结板37上。由此，第三花键螺母46随着圆筒体17相对于圆筒体15的移动而从动，从而能够相对于第三花键轴45移动。

如图5、图7、图9所示，在已经使臂部10收缩时，为了不使第一滚珠花键机构碰撞第二连结板35、第三连结板37，如图4所示，在第二连结板35和第三连结板37上分别开设有开孔351、371。开孔351、371分别形成在第一花键轴41的中心线上的位置，并分别形成为使第一滚珠花键机构通过所需的大小。在已经使臂部10收缩时，为了不使第二滚珠花键机构碰撞第三连结板37，如图6所示，在第三连结板37上开设有其他开孔372。其他开孔372形成在第二花键轴43的中心线上的位置，并形成为使第二滚珠花键机构通过所需的大小。

此外，如图5所示，优选第一花键轴41、第二花键轴43、第三花键轴45集中配置在从圆筒中心线CL1偏离的位置。由此，能够在空的空间内收纳用于实现臂部10的伸缩动作的驱动机构，能够抑制臂部10的大型化。作为臂部10的驱动机构，能够采用块列的送出/拉回机构、齿条齿轮机构、滚珠丝杠机构等任意机构。

此外，如图4、图6、图8所示，优选被固定在臂部10的根部侧的基部90上的第一花键轴41的直径R1比第二花键轴43、第三花键轴45的直径R2、R3粗。将对臂部10施加最大负荷的基侧的第一花键轴41变粗，有助于提高臂部10的根部的刚性。同样，优选臂部10的前端侧的第三花键轴45的直径R3比第一花键轴41、第二花键轴43的直径R1、R2细。将对臂部10施加的负荷最小的前端侧的第三花键轴45变细，有助于直动机构的轻量化。

根据以上说明的直动机构1，能够将施加在臂部10上的负荷分散到构成可伸缩结构的多个圆筒体11、13、15、17以及多个滚珠花键机构这两种机构上，另外，多个滚珠花键机构能够收纳在臂部10的内部，因而无需使可伸缩结构的臂部10大型化便能够实现刚性的提高。当然，为加强臂部10而追加的滚珠花键机构与可伸缩结构同样是直动机构，因此不会阻碍臂部10的直动运动。

此外，直动机构的臂部的结构并不仅限于可伸缩结构。例如，构成臂部的直动元件也可以不是圆筒体，而是由线性导轨和沿着线性导轨移动的移动体构成的元件。在变形例中，以将圆柱形状的杆作为线性导轨、将板状的移动板作为移动体为例进行说明。

如图10、图11所示，变形例的直动机构2具有板状的基部100和被基部100支撑且自由伸缩的臂部50。臂部50由多个杆在此为4个杆51、53、55、57以及将相邻的两个杆连接的多个移动板73、75、77构成。

如图13至图18所示，在多个杆51、53、55、57中，最末尾的杆51以与特定的轴(移动轴)CL2平行的朝向使其后端固定在基部100上。第一移动板73经由滑动轴承63以自由移动的方式与最末尾的杆51连接。杆53的后端以与移动轴CL2平行的朝向固定在该第一移动板73上。第二移动板75经由滑动轴承65以自由移动的方式与杆53连接。杆55的后端以与移动轴CL2平行的朝向被固定在该第二移动板75上。第三移动板77经由滑动轴承67以自由移动的方式与杆55连接。最前面的杆57的后端以与移动轴CL2平行的朝向被固定在该第三移动板77上。

如上所述构成的臂部10能够沿着移动轴CL2前后伸缩。由于滑动轴承介于杆与移动板之间，所以臂部50自身也具有一定程度的刚性。直动机构2具有多个滚珠花键机构来作为用于进一步提高臂部50的刚性的加强结构。滚珠花键机构介于相邻的两个移动板之间。

如图13所示，构成第一滚珠花键机构的第一花键轴81以与移动轴CL2平行的朝向使其后端固定在基部100上，被第一花键轴81插入的第一花键螺母82被固定在第一移动板73上。如图15所示，构成第二滚珠花键机构的第二花键轴83以与移动轴CL2平行的朝向使其后端固定在第一移动板73上，被第二花键轴83插入的第二花键螺母84被固定在第二移动板75上。如图17所示，构成第三滚珠花键机构的第三花键轴85以与移动轴CL2平行的朝向使其后端固定在第二移动板75上，被第三花键轴85插入的第三花键螺母86被固定在第三移动板77上。

如图14、图16、图18所示，在已经使臂部50收缩时，为了不使第一滚珠花键机构和杆51碰撞第二移动板75、第三移动板77，如图13所示，在第二移动板75上开设有开孔751、752，在第三移动板77上开设有开孔771、772。开孔752、772分别形成在第一花键轴81的中心线上的位置，并分别形成为使第一滚珠花键机构通过所需的大小。开孔751、771分别形成在杆51的中心线上的位置，并分别形成为使杆51通过所需的大小。在已经使臂部10收缩时，为了不使第二滚珠花键机构和杆53碰撞第三移动板77，如图15所示，在第三移动板77上开设有其他开孔773、774。开孔774形成在第二花键轴83的中心线上的位置，并形成为使第二滚珠花键机构通过所需的大小。其他开孔773形成在杆53的中心线上的位置，并形成为使杆53通过所需的大小。

此外，如图12所示，第一花键轴41、第二花键轴43、第三花键轴45以等间隔的方式配置在以移动轴CL2为中心的圆周上。由此，能够在维持臂部50的重量平衡的同时提高扭转刚性。另外，如图12所示，通过将杆以及滚珠花键机构靠近移动轴CL2配置，能够抑制臂部50的大型化。

当然，为了提高臂部10的刚性，优选在相当于臂部50的根部的基部100上固定的第一花键轴81构成为比第二花键轴83、第三花键轴85粗。另外，为了使直动机构轻量化，优选相当于臂部50的前端的第三花键轴85构成为比第一花键轴81、第二花键轴83细。

根据以上说明的直动机构2，能够将施加在臂部10上的负荷分散到串联的多个直动元件(杆和移动板)以及多个滚珠花键机构这两种机构上，另外，由于能够将多个滚珠花键机构靠近移动轴CL2配置，因而无需使臂部50大型化便能够实现刚性的提高。

虽然已经对一些实施例进行了说明，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并不旨在限制本发明的范围。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以各种其它形式体现；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对本文所述的方法和系统的实施方式进行各种省略、替换和变更。所附权利要求及其等同内容旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的形式或修改。