JP2021055806A - 制振構造体、制振構造体の製造方法、ロボット、ロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット等の分野では、軽量であるとともに制振特性に優れた構造部品、すなわち制振構造体が求められていた。【解決手段】立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と一体成形された壁と、前記壁に囲まれた領域に設けられた制振材と、を備えることを特徴とする制振構造体である。また、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と連結した壁と、を三次元造形法により一体成形し、前記壁に囲まれた領域に液状の制振材を充填する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば産業用ロボットのアーム部分等の部品として用いられる制振構造体に関する。また、三次元造形法を用いた制振構造体の製造方法に関する。

近年、産業用ロボットをはじめとする多分野の装置において、装置の動作速度を向上させたり動作に要するエネルギーを節約するため、軽量かつ高剛性の構造部品が求められている。例えば、搬送や組み立てなどの作業を行う産業用ロボットのアームやハンドの構造部品を軽量化できれば、高速に動作させることが可能となり、作業に要するサイクルタイムを短縮することができるようになる。

一方、いわゆる３Ｄプリンタの開発が盛んに行われており、例えば、熱溶融積層造形法、光硬化性樹脂を用いた光造形法、粉末積層溶融法等のさまざまな方式が知られている。３Ｄプリンタを用いることにより、従来の加工技術では製造が困難であった形状の部品を製造できるようになる反面、３Ｄプリンタで製造した部品は内部強度が不足する場合があった。そこで、３Ｄプリンタで製造した造形物の内部強度を高めるようとする試みが行われている。

例えば、特許文献１には、補強材を充填するための補強穴を有するバルク構造体を積層造形法で製造し、補強穴に流動性物質を充填してから硬化させることにより、バルク構造体の内部強度を高める方法が記載されている。

特開２０１５−１３４４１１号公報

特許文献１に記載された方法は、３Ｄプリンタで製造した従来のバルク構造体よりも内部強度の高い造形物を製造できるとしても、産業用ロボット等の分野で求められる軽量化に直接寄与するものではなかった。また、産業用ロボット等の分野では、単に構造部品を軽量化するだけではなく、軽量化に伴う高速動作で生じがちな振動を抑制できることが求められる。
すなわち、産業用ロボット等の分野では、軽量であるとともに制振特性に優れた構造部品、すなわち制振構造体が求められていた。

本発明の第１の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と一体成形された壁と、前記壁に囲まれた領域に設けられた制振材と、を備えることを特徴とする制振構造体である。

また、本発明の第２の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部と一体成形され、所定空間を囲んでいる壁と、前記壁に囲まれた空間に設けられた制振材と、を備えることを特徴とする制振構造体である。

また、本発明の第３の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部と緊結するように一体成形された管と、前記管の内部に設けられた制振材と、を備えることを特徴とする制振構造体である。

また、本発明の第４の態様は、内部空間が連通した複数の管の集合により構成された立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記複数の管の内部に設けられた制振材と、を備えることを特徴とする制振構造体である。

また、本発明の第５の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と連結した壁と、を三次元造形法により一体成形し、前記壁に囲まれた領域に液状の制振材を充填する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。

また、本発明の第６の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部の一部と連設し、所定空間を囲んでいる壁と、を三次元造形法により一体成形し、前記壁に囲まれた領域に液状の制振材を充填する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。

また、本発明の第７の態様は、立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、前記骨格部と緊結した管と、を三次元造形法により一体成形し、前記管の内部に液状の制振材を充填する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。

また、本発明の第８の態様は、内部空間が連通した複数の管の集合により構成された立体格子構造を有する骨格部と、前記骨格部と連設した取り付け部と、を三次元造形法により一体成形し、前記複数の管の内部に液状の制振材を充填する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。

本発明は、軽量であるとともに制振特性に優れ、ロボット等の分野（特に産業用のロボット等）で好適に用いられ得る構造部品、すなわち制振構造体を提供することができる。

実施形態１に係る制振構造体としてのリンク部品１の斜視図。 （ａ）リンク部品１の正面図。（ｂ）リンク部品１を図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した模式的な断面図。 リンク部品１を備えたロボット１００の模式的な斜視図。 （ａ）ハンドの一部について、外装カバーを外した状態の斜視図。（ｂ）指駆動機構ＦＵ１の一部を拡大した模式的な拡大図。 実施形態２に係るリンク部品１０を切断した模式的な断面図である。 実施形態３に係る制振構造体としてのリンク部品１１の斜視図。 （ａ）リンク部品１１の平面図。（ｂ）リンク部品１１の正面図。 （ａ）リンク部品１１の側面図。（ｂ）リンク部品１１を図８（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した模式的な断面図。 実施形態４に係る制振構造体としてのリンク部品２１の斜視図。 （ａ）リンク部品２１の平面図。（ｂ）リンク部品２１の側面図。 （ａ）リンク部品２１の正面図。（ｂ）リンク部品２１を図１１（ａ）のＧ−Ｇ線に沿って切断した模式的な断面図。 （ａ）リンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した模式的な断面形状を示す斜視図。（ｂ）図１２（ａ）に示す部分２８の拡大図。 （ａ）リンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した模式的な断面形状を示す平面図。（ｂ）リンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した模式的な断面形状を示す側面図。

図面を参照して、本発明の実施形態である制振構造体、および制振構造体の製造方法について説明する。尚、以下の実施形態及び実施例の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す部材は、同一の機能を有するものとする。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る制振構造体としてのリンク部品１の斜視図である。図２（ａ）はリンク部品１の正面図、図２（ｂ）はリンク部品１を図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した模式的な断面図である。
リンク部品１は、例えばロボットのハンドやアームの構成部品として用いられる。図３は、制振構造体としてのリンク部品１を備えたロボット１００の模式的な斜視図である。ロボット１００は、基台１０１に支持されたアーム部と、アーム部の先端に取付けられたハンド１０６を備えている。アーム部は、回動可能な関節部であるＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５と、各関節部の間を接続するリンク部である１０２、１０３、１０４、１０５を備えている。ハンド１０６は、開閉動作可能な３本の指１０７を備える。ロボット１００は、例えば部品台Ａの上に載置されたワークＷを３本の指１０７で把持し、作業台Ｂの上に搬送する作業を行う。

尚、実施形態１に係る制振構造体を構成部品として使用可能なロボットは、図３の例に限られるわけではない。例えば、関節部の数や、各関節部の回動軸の方向、あるいはハンド１０６が備える指１０７の数、等が異なる構成のロボットであってもよい。また、ワークの搬送を行う産業用ロボットに限らず、組み立て、加工、検査をはじめとする種々の作業を実施するロボットの構成部品として、実施形態１に係る制振構造体を用いることができる。

実施形態１に係るリンク部品は、例えばロボット１００のアーム部を構成するリンク部１０２、１０３、１０４、１０５や、ハンド１０６の指駆動機構に好適に用いることができる。図４（ａ）は、図３において点線１０８で囲んで示した部分、すなわちハンド１０６の一部について、外装カバーを外した状態で示した斜視図である。ただし、図３とは上下を逆に図示している。３本の指１０７を備えたハンド１０６は、各指を独立して開閉させるための指駆動機構ＦＵ１、ＦＵ２、ＦＵ３を備えている。図４（ｂ）は、図４（ａ）において円１０９で囲んで示した部分、すなわち指駆動機構ＦＵ１の一部を拡大した模式的な拡大図である。指駆動機構ＦＵ１には、本実施形態のリンク部品１が組み込まれており、リンク部品１の穴２は回動軸１１０と係合し、回動軸１１０を回動可能に支持している。尚、後述するように、リンク部品１は立体格子構造の骨格部を有するが、図４（ｂ）では図示の便宜のため、立体格子構造の骨格部は省略して模式的に示している。

図１、図２（ａ）〜図２（ｂ）に戻り、リンク部品１は、全体としてＨ字形をなす立体格子構造の骨格部４を有し、リンク部品１を装置に取り付けるための取り付け部としての回動軸支持部が４個、立体格子構造の骨格部４と連設して一体化されている。取り付け部としての回動軸支持部には、上述のように回動軸１１０と係合する穴２が設けられている。尚、ロボット等の装置に取付け可能にするためにリンク部品に設けられる取り付け部は、回動軸を回動可能に支持する穴に限られるわけではなく、立体格子構造の骨格部と一体化したものであれば他の係合方法に係る取り付け部であってもよい。
そして、リンク部品１は、立体格子構造の骨格部４の一部領域を包み込むように設けられた包囲壁３を２つ備えている。

立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および２つの包囲壁３は、粉末積層溶融法により、互いに連結した一体の三次元造形物として作成する。（熱溶融積層造形法等の他の三次元造形法により作成してもよい）。

リンク部品１において、包囲壁３に囲まれた２つの領域には、立体格子構造の格子の隙間を埋めるように制振材５が配置されている。制振材は、所望の制振性を有する材料を使用できるが、常温下では固体状態を示すが加熱することで液体状態を示すものや、常温下で液体状態を示すが一旦加熱することで固体化するものが好ましい。例えば各種熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマー、アスファルトなどを制振材として使用することができる。

各々の包囲壁３には、制振材を注入するための注入口６が設けられている。制振材の注入は、例えば射出成形の要領で、注入口６に注入用のノズルを当接させ、注入圧力をかけながら液状の制振材を包囲壁３で囲まれた領域に充填し、その後に冷却あるいは加熱して固化する方法が用いられる。また、場合によっては、予め立体格子構造の骨格部４と包囲壁３を昇温しておき、注入口６から充填を行い、その後全体を冷却して制振材を固化させても良い。また、注入口とは別に、空気を逃がすための空気口を包囲壁３に設けておくことも可能である。また、上記空気口を真空ポンプなどに接続して包囲壁３で囲まれた領域を減圧状態にしておいて注入口６から液状の制振材注入することも可能である。注入終了後は、注入口６の封止を行う。例えば、予め注入口にネジ溝を切っておき、スクリュープラグ等を挿入する方法や、別部材の圧入、溶接等により封止することができる。

具体例として、アルミ合金であるＡｌＳｉ１２の粉末を原料に用い、粉末層の形成とレーザ加熱を繰り返し行う粉末積層溶融法により、立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および２つの包囲壁３を一体に造形する。Ｈ字形のリンク部品１の外形は、例えば、Ｘ方向の長さＬＸ＝２００ｍｍ、Ｙ方向の長さＬＹ＝３０ｍｍ、Ｚ方向の長さＬＺ＝３０ｍｍとする。立体格子構造の各枝は、直径６ｍｍの円柱（中実）とし、包囲壁の厚みは３ｍｍとする。そして、包囲壁で囲まれた空間には、制振材であるＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂を充填する。こうして製造したリンク部品１は、重量が１４８０ｇで軽量であり、かつ対数減衰率が０．５６で制振性に優れていた。尚、対数減衰率とは振動の減衰を表す係数であり、隣り合う振幅の比の自然対数である。対数減衰率の値が大きいほど、制振性に優れると言える。

これに対して、外形が同一（ＬＸ＝２００ｍｍ、ＬＹ＝３０ｍｍ、ＬＺ＝３０ｍｍ）であるが、アルミ合金のa７０７５を切削加工して作成したリンク部品は、重量が２５００ｇで、対数減衰率が０．２０であった。

以上のように、本実施形態のリンク部品１は、骨格部を立体格子構造で構成し、その一部領域を囲むように包囲壁を設け、包囲壁の内部領域に制振材が充填されている。骨格部を立体格子構造で構成することにより、バルク部材で形成する場合に比べて軽量化が可能であり、かつリンク部品１に所定の強度を持たせることができる。しかも、立体格子構造の少なくとも一部領域を包囲壁３で囲み、その内部に制振材が充填されているため、本実施形態のリンク部品１は、軽量なだけでなく制振性にも優れている。
このため、本実施形態のリンク部品は、ロボットの指駆動機構、アームのリンク部分、をはじめとする種々の部品として用いることが出来る。

尚、立体格子構造は、図示の形状に限られるわけではなく、柱や梁、筋交い形状を組み合わせた他の格子形状や、ハニカム形状等であってもよい。また、骨格部、取り付け部、包囲壁を一体成形するのに使用する材料は、必要な仕様を満たせる材料であればよく、金属、樹脂のいずれも用いることができる。特に軽量で加工性が良好な材料として、アルミニウム合金などの軽量金属が好ましい。

［実施形態２］
実施形態２に係るリンク部品について説明する。本実施形態のリンク部品１０の外観は、リンク部品１と概ね共通しており、図１、図２（ａ）に示したように、全体としてＨ字形をなす立体格子構造の骨格部４を有する。リンク部品１０を装置に取り付けるための取り付け部として穴２が設けられた回動軸支持部が４個、立体格子構造の骨格部４と連設して一体化されている。本実施形態のリンク部品１０も、実施形態１のリンク部品１と同様に、例えばロボットのハンド（ロボットハンド）やアームの構成部品として用いられる。リンク部品１０とリンク部品１の共通する事項については、説明を省略する。

実施形態１のリンク部品１は、立体格子構造の一部領域を包み込むように設けられた包囲壁３を２つ備えていたが、本実施形態のリンク部品１０が有する包囲壁３の内部には立体格子構造が設けられていない。本実施形態のリンク部品１０においては、包囲壁３は制振材を充填するための容器として機能するだけではなく、立体格子構造の骨格部４と連結した構造体として骨格部の一部を構成している。そして、包囲壁３の内部（所定空間）には制振材５が充填されている。

図５は、リンク部品１０を図２（ａ）のＢ−Ｂ線と同じ線に沿って切断した模式的な断面図である。図示のように、包囲壁３で囲まれた領域の内部には制振材５が充填されているが、リンク部品１とは異なり立体格子構造が設けられていない。骨格部の一部として十分な強度を保持させるために、本実施形態の包囲壁３は、実施形態１の包囲壁よりも機械的強度を大きく設定するのがよい。制振材を注入する時の圧力や外力により包囲壁を含む骨格部が変形したり破損するのを抑制するため、場合によっては、包囲壁３で囲まれた領域の内部に補強材を設置してもよい。補強材は、例えば、柱や梁、筋交い、隔壁等を設けることができるが、制振材を注入する際に流動が阻害されて充填に支障が生じないように配置する。

本実施形態のリンク部品１０を製造するには、粉末積層溶融法により、立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および２つの包囲壁３が連結した一体の三次元造形物を作成する。（熱溶融積層造形法等の他の三次元造形法により作成してもよい）。その後、実施形態１と同様の方法で制振材５を注入口６から三次元造形物に充填して固化させる。

具体例として、アルミ合金であるＡｌＳｉ１２の粉末を原料に用い、粉末層の形成とレーザ加熱を繰り返し行う粉末積層溶融法により、立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および２つの包囲壁３を一体に造形する。Ｈ字形のリンク部品１の外形は、例えば、Ｘ方向の長さＬＸ＝２００ｍｍ、Ｙ方向の長さＬＹ＝３０ｍｍ、Ｚ方向の長さＬＺ＝３０ｍｍとする。立体格子構造の各枝は、直径６ｍｍの円柱（中実）とし、包囲壁の厚みは４．５ｍｍとする。そして、包囲壁で囲まれた空間には、制振材であるＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂を充填する。こうして製造したリンク部品１０は、重量が１５００ｇで軽量であり、かつ対数減衰率が０．５６で制振性に優れていた。尚、対数減衰率とは振動の減衰を表す係数であり、隣り合う振幅の比の自然対数である。対数減衰率の値が大きいほど、制振性に優れると言える。

これに対して、外形が同一（ＬＸ＝２００ｍｍ、ＬＹ＝３０ｍｍ、ＬＺ＝３０ｍｍ）であるが、アルミ合金のa７０７５を切削加工して作成したリンク部品は、重量が２５００ｇで、対数減衰率が０．２０であった。

以上のように、本実施形態のリンク部品１０は、立体格子構造とそれと連結して一体化した包囲壁３により骨格部を構成し、包囲壁の内部領域に制振材が充填されている。骨格部を立体格子構造と包囲壁で構成することにより、バルク部材で形成する場合に比べて軽量化が可能であり、かつリンク部品１０に所定の強度を持たせることができる。しかも、立体格子構造と連結した包囲壁３の内部に制振材５が充填されているため、本実施形態のリンク部品１０は、軽量なだけでなく制振性にも優れている。
このため、本実施形態のリンク部品は、ロボットの指駆動機構、アームのリンク部分、をはじめとする種々の部品として用いることが出来る。

尚、立体格子構造は、図示の形状に限られるわけではなく、柱や梁、筋交い形状を組み合わせた他の格子形状や、ハニカム形状等であってもよい。また、立体格子構造の材料は、必要な仕様を満たせる物であればよく、金属、樹脂のいずれであっても用いることができる。特に軽量で加工性が良好な材料として、アルミニウム合金などの軽量金属の使用が好ましい。

［実施形態３］
実施形態３に係るリンク部品１１について説明する。本実施形態のリンク部品１１も、実施形態１のリンク部品１、実施形態２のリンク部品１０と同様に、例えばロボットのハンドやアームの構成部品をはじめとして多分野で用いられ得る。
図６は、実施形態３に係る制振構造体としてのリンク部品１１の斜視図である。図７（ａ）はリンク部品１１の平面図、図７（ｂ）は正面図、図８（ａ）は側面図である。図８（ｂ）は、リンク部品１１を図８（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した模式的な断面図である。

本実施形態のリンク部品１１も、立体格子構造の骨格部４を備えており、リンク部品１１を装置に取り付けるための取り付け部として穴２が設けられた回動軸支持部が４個、立体格子構造の骨格部４と連設して一体化されている。

本実施形態の特徴は、全体としてＨ字型の骨格部を構成する立体格子構造の格子に緊結するように設けられた４本の管を備え、各管の内部には制振材５が充填されている点である。リンク部品１１の上面側には、図８（ｂ）に示すように、端部１６Ａと端部１６Ｃを両端とする管１３Ａと、端部１６Ｂと端部１６Ｄを両端とする管１３Ｂが、立体格子構造の格子に緊結するように設けられている。また、リンク部品１１の下面側には、端部１６Ｅと端部１６Ｇを両端とする管と、端部１６Ｆと端部１６Ｈを両端とする管が、立体格子構造の格子に緊結するように設けられている。制振材５が充填された４本の管は、立体格子構造により構成されるＨ字型の骨格部と一体化して、振動を吸収する。

本実施形態のリンク部品１１を製造するには、粉末積層溶融法により、立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および４本の管が連結した一体の三次元造形物を作成する。（熱溶融積層造形法等の他の三次元造形法により作成してもよい）。その後、実施形態１と同様の方法で制振材５を三次元造形物の４本の管に充填して固化させる。尚、本実施形態の場合、管の一端を注入口、他端を空気抜き（あるいは吸引口）とすることにより、高粘度の制振材でも比較的容易に充填することができる。

具体例として、アルミ合金であるＡｌＳｉ１２の粉末を原料に用い、粉末層の形成とレーザ加熱を繰り返し行う粉末積層溶融法により、立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部、および４本の管を一体に造形する。Ｈ字形のリンク部品１の外形は、例えば、Ｘ方向の長さＬＸ＝２００ｍｍ、Ｙ方向の長さＬＹ＝３０ｍｍ、Ｚ方向の長さＬＺ＝３０ｍｍとする。立体格子構造の各枝は、直径６ｍｍの円柱（中実）とし、菅の外径は８ｍｍ、厚みは１．５ｍｍとする。そして、４本の管の内部には、制振材であるＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂を充填する。こうして製造したリンク部品１１は、重量が９１２ｇで軽量であり、かつ対数減衰率が０．４８で制振性に優れていた。尚、対数減衰率とは振動の減衰を表す係数であり、隣り合う振幅の比の自然対数である。対数減衰率の値が大きいほど、制振性に優れると言える。

これに対して、外形が同一（ＬＸ＝２００ｍｍ、ＬＹ＝３０ｍｍ、ＬＺ＝３０ｍｍ）であるが、アルミ合金のa７０７５を切削加工して作成したリンク部品は、重量が２５００ｇで、対数減衰率が０．２０であった。

以上のように、本実施形態のリンク部品１１は、骨格部を立体格子構造で構成し、その格子に緊結するように設けられた管を備え、管内に制振材が充填されている。骨格部を立体格子構造で構成することにより、バルク部材で形成する場合に比べて軽量化が可能であり、かつリンク部品１１に所定の強度を持たせることができる。しかも、立体格子構造に緊結するように管を設けて、その内部に制振材が充填されているため、本実施形態のリンク部品１１は、軽量なだけでなく制振性にも優れている。
このため、本実施形態のリンク部品は、ロボットの指駆動機構、アームのリンク部分、をはじめとする種々の部品として用いることが出来る。

尚、立体格子構造は、図示の形状に限られるわけではなく、柱や梁、筋交い形状を組み合わせた他の格子形状や、ハニカム形状等であってもよい。また、立体格子構造の材料は、必要な仕様を満たせる物であればよく、金属、樹脂のいずれであっても用いることができる。特に軽量で加工性が良好な材料として、アルミニウム合金などの軽量金属の使用が好ましい。

［実施形態４］
実施形態４に係るリンク部品２１について説明する。本実施形態のリンク部品２１も、他の実施形態のリンク部品と同様に、例えばロボットのハンドやアームの構成部品として用いられる。
図９は、実施形態４に係る制振構造体としてのリンク部品２１の斜視図である。図１０（ａ）はリンク部品２１の平面図、図１０（ｂ）は側面図、図１１（ａ）は正面図である。図１１（ｂ）はリンク部品２１を図１１（ａ）のＧ−Ｇ線に沿って切断した模式的な断面図、図１２（ａ）は、リンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した模式的な断面形状を示す斜視図である。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す部分２８の拡大図である。また、図１３（ａ）はリンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面形状を示す模式的な平面図、図１３（ｂ）は、リンク部品２１を図１１（ａ）のＨ−Ｈ線に沿って切断した断面形状を示す模式的な側面図である。

本実施形態のリンク部品２１も、立体格子構造の骨格部４を備えており、リンク部品２１を装置に取り付けるための取り付け部として穴２が設けられた回動軸支持部が４個、立体格子構造の骨格部４と連設して一体化されている。

本実施形態の特徴は、全体としてＨ字型の骨格部を構成する立体格子構造を備えるが、その立体格子構造の少なくとも一部は内部空間が連通した複数の管の集合により構成され、管内に制振材５が充填されている点である。図示した例においては、立体格子構造より成るＨ字型の骨格部全体は、内部空間が連結した管の集合により構成されている。

Ｈ字型の骨格部の角部には、立体格子構造を構成する管に制振材を充填する際に、注入口あるいは空気抜き口として用いる８つの開口２６Ａ〜２６Ｈが設けられている。（尚、図示の便宜上、２６Ｈは不図示である）。

本実施形態のリンク部品２１を製造するには、粉末積層溶融法により、連結された管の集合により構成される立体格子構造の骨格部４、穴２が設けられた４つの回動軸支持部が一体化された三次元造形物を作成する。（熱溶融積層造形法等の他の三次元造形法により作成してもよい）。その後、実施形態１で説明したのと同様の方法で制振材５を管内に充填する。尚、本実施形態の場合、開口２６Ａ〜２６Ｈを適宜に注入口、あるいは空気抜き（あるいは吸引口）とすることにより、高粘度の制振材でも比較的容易に充填することができる。このため、各部分断面図に示したように、立体格子構造を構成する各管の内部には、制振材５が充填されている。

具体例として、アルミ合金であるＡｌＳｉ１２の粉末を原料に用い、粉末層の形成とレーザ加熱を繰り返し行う粉末積層溶融法により、内部空間が連通した複数の管の集合である立体格子構造、穴２が設けられた４つの回動軸支持部を一体に造形する。Ｈ字形のリンク部品１の外形は、例えば、Ｘ方向の長さＬＸ＝２００ｍｍ、Ｙ方向の長さＬＹ＝３０ｍｍ、Ｚ方向の長さＬＺ＝３０ｍｍとする。立体格子構造の各枝は、外径６ｍｍ、内径４．２ｍｍの円管とする。そして、立体格子構造を構成する管の内部には、制振材であるＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂を充填する。こうして製造したリンク部品２１は、重量が５２０ｇで軽量であり、かつ対数減衰率が０．５４で制振性に優れていた。尚、対数減衰率とは振動の減衰を表す係数であり、隣り合う振幅の比の自然対数である。対数減衰率の値が大きいほど、制振性に優れると言える。

これに対して、外形が同一（ＬＸ＝２００ｍｍ、ＬＹ＝３０ｍｍ、ＬＺ＝３０ｍｍ）であるが、アルミ合金のa７０７５を切削加工して作成したリンク部品は、重量が２５００ｇで、対数減衰率が０．２０であった。

本実施形態のリンク部品２１は、連結された管の集合により立体格子構造を有する骨格部を構成し、管内に制振材が充填されている。骨格部を立体格子構造で構成することにより、バルク部材で形成する場合に比べて軽量化が可能であり、かつリンク部品２１に所定の強度を持たせることができる。しかも、立体格子構造全体の管内に制振材が充填されているため、本実施形態のリンク部品２１は、軽量なだけでなく制振性も極めて優れている。
このため、本実施形態のリンク部品は、ロボットの指駆動機構、アームのリンク部分、をはじめとする種々の部品として用いることが出来る。

尚、立体格子構造は、図示の形状に限られるわけではなく、柱や梁、筋交い形状を組み合わせた他の格子形状や、ハニカム形状等であってもよい。また、立体格子構造の材料は、必要な仕様を満たせる物であればよく、金属、樹脂のいずれであっても用いることができる。特に軽量で加工性が良好な材料として、アルミニウム合金などの軽量金属の使用が好ましい。

［他の実施形態］
本発明は、以上説明した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、立体格子構造や制振材の形状、材料は、当該部品に要求される機械的強度、軽量性、制振性に応じて、適宜変更することが可能である。

１・・・リンク部品／２・・・穴／３・・・包囲壁／４・・・立体格子構造の骨格部／５・・・制振材／６・・・注入口／１０、１１、２１・・・リンク部品／１３Ａ、１３Ｂ・・・管／２６Ａ〜２６Ｈ・・・開口／１００・・・ロボット／１０２〜１０５・・・リンク部

Claims (11)

1. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と一体成形された壁と、
   前記壁に囲まれた領域に設けられた制振材と、
   を備えることを特徴とする制振構造体。
2. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部と一体成形され、所定空間を囲んでいる壁と、
   前記壁に囲まれた空間に設けられた制振材と、
   を備えることを特徴とする制振構造体。
3. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部と緊結するように一体成形された管と、
   前記管の内部に設けられた制振材と、
   を備えることを特徴とする制振構造体。
4. 内部空間が連通した複数の管の集合により構成された立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記複数の管の内部に設けられた制振材と、
   を備えることを特徴とする制振構造体。
5. 前記制振構造体は、リンク部品である、
   ことを特徴とする請求項１ないし４の中のいずれか１項に記載の制振構造体。
6. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部の一部を囲むように前記骨格部と連結した壁と、を三次元造形法により一体成形し、
   前記壁に囲まれた領域に液状の制振材を充填する、
   ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
7. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部の一部と連設し、所定空間を囲んでいる壁と、を三次元造形法により一体成形し、
   前記壁に囲まれた領域に液状の制振材を充填する、
   ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
8. 立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、
   前記骨格部と緊結した管と、を三次元造形法により一体成形し、
   前記管の内部に液状の制振材を充填する、
   ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
9. 内部空間が連通した複数の管の集合により構成された立体格子構造を有する骨格部と、
   前記骨格部と連設した取り付け部と、を三次元造形法により一体成形し、
   前記複数の管の内部に液状の制振材を充填する、
   ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
10. 請求項１ないし４の中のいずれか１項に記載の制振構造体がリンク部品として取り付けられていることを特徴とするロボット。
11. 請求項１ないし４の中のいずれか１項に記載の制振構造体がリンク部品として取り付けられていることを特徴とするロボットハンド。
    

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