JPH06280935A

JPH06280935A - 制振ユニット

Info

Publication number: JPH06280935A
Application number: JP5071929A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Sato; 秀之佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-07
Also published as: DE4411158A1; DE4411158C2; US5445247A

Abstract

(57)【要約】【目的】ロボットの腕先のような片持ちはり状の回転軸
に適用可能で、低い周波数の残留振動を効果的に抑制で
き且つ装置全体の重量を増大させるおそれのない制振ユ
ニットを提供する。【構成】作業ヘッド（ロボットハンド）２７を有する作
動軸（アーム）２６１の軸線と直角方向に移動自在に作
動軸の軸端近傍に支持された質量体３１と、その質量体
３１を一端部で支持するとともに作動軸２６１の軸線と
平行に配設されて他端が作業ヘッド２７に固定されたワ
イヤ状の弾性部材３２と、その弾性部材３２を取り囲ん
で配置された流体室３３と、その流体室３３に充填され
た高粘度を有する流体３５とで構成した制振ユニットと
して上記の目的を達成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制振ユニットに関し、例
えばロボットの腕先のような、位置決めを行う片持ちは
り状の回転中空軸の先端部の振動を好適に抑制できるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの腕先のように、片持ちはり状
の構造体が位置決めを行う際には、その先端部の位置決
め停止時の低い周波数の残留振動が問題となることが多
い。このような残留振動が続くと停止安定性が悪くて安
定までに時間を要し、作業サイクルが長くなってしま
う。こうした場合、構造体の静剛性を高めてその振動を
抑制するのが一般的であるが、片持ちはり状の構造体の
静剛性を高めると装置全体の重量が増加してしまい好ま
しくない。

【０００３】一方、ダンパを用いて振動を抑制すれば重
量増加の問題はほとんど生じない。従来のこの種の吸振
ダンパとしては、例えば実開平１−１３８６３６号公報
に記載されたものがある。図１１はその吸振ダンパ１を
ロボットアーム先端のばり取り装置に適用したもので、
工具２を回転可能に支持するための支持筒３にウレタン
ゴム等の吸振材からなる第１フランジ４を固定し、この
第１フランジ４にボルト５をたてて軸方向に間隔をおき
第２フランジ７を取り付けている。この第２フランジ７
の中心部には切欠部８を設けて、前記第１フランジ４の
変形により支持筒３が動けるようになっている。第２フ
ランジ７をロボットハンドの先端に固定して吸振ダンパ
１を装着し、駆動軸９を回転させて工具２でばり取り作
業おこなう。工具２の振動を第１フランジ４のゴム材で
吸収して、ロボット本体への振動の伝達を軽減させるも
のである。

【０００４】また、特開平２−２７９２９３号公報には
ロボット用減速機構に吸振ダンパを取り付けたものが提
示されている。図１２はそのロボット用減速機構を適用
したロボットの関節を示したもので、関節支持部１１に
回転機１２が固定され、その回転軸１２ａには、減速比
の等しい第１，第２の減速機１３，１４とダンパ１５と
を介して、ロボットアーム１６の一端側が回動可能に取
り付けられている。すなわち、上記の減速機１３，１４
は例えばフラット型のハーモニックドライブ減速機で、
両減速機の固定側円盤はそれぞれ関節支持部１１に固定
されるとともに減速機入力軸は前記回転軸１２ａに接続
され、また第１の減速機１３の出力軸は回転可能に支持
されたダンパ負荷１７に接続され、第２の減速機１４の
出力軸はロボットアーム１６に接続され、ロボットアー
ム１６とダンパ負荷１７とは円盤型の回転ダンパ１５に
より結合されている。第１の減速機１３とダンパ負荷１
７が生じる共振の周波数は、第２の減速機１４とロボッ
トアーム１６が生じる共振の周波数より高く設定してい
る。上記回転ダンパ１５は、仕切り円盤とオリフィス円
盤とを仕切りとオリフィスとが交互に配置されるように
組み合わせてその内部に機械油などの粘性流体を封入し
た構造を有し、二枚の円盤が相対回転運動すると粘性流
体がオリフィスを通過する際に粘性抵抗を生じて回転ダ
ンパとして機能するものである。この回転ダンパ１５に
よってダンパ負荷１７とロボットアーム１６とを接続す
ることにより、ロボットアーム１６の共振周波数付近で
発生するダンパ負荷１７とロボットアーム１６の相対運
動にダンピングが作用して、ロボットアーム１６の振動
が抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制振ダンパは、いずれもロボットの腕先で問題とな
る低い周波数の振動に対する制振機能が十分ではなかっ
た。低い周波数の振動に対しても十分な制振効果が得ら
れるダンパとしてダイナミックダンパ（動吸振器）が知
られているが、従来はロボットの腕先のように回転する
中空軸に適用できるようなダイナミックダンパは提案さ
れておらず、ロボットの腕先用として活用されてはいな
かった。

【０００６】そこで本発明は、ロボットの腕先のような
片持ちはり状の回転軸にも適用可能な構造のダイナミッ
クダンパとすることにより、低い周波数の残留振動を効
果的に抑制して十分な減衰を与えることができ且つ装置
全体の重量を増大させるおそれのない制振ユニットを提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の制振ユニットは、作業ヘッドを有する作動軸の軸
線と直角方向に移動自在に前記作動軸の軸端近傍に支持
された質量体と、その質量体を一端部で支持するととも
に前記作動軸の軸線と平行に配設されて他端が固定され
たワイヤ状の弾性部材と、その弾性部材を取り囲んで配
置された流体室と、その流体室に充填された高粘度を有
する流体とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】ロボットの腕先のような回転する作動軸を中心
にして、ダイナミックダンパを構成する質量体やこれを
可動に支承する弾性部材を配置することが可能である。
また、質量体と作業ヘッドとの重量比および弾性部材の
ばね定数の調整により、ダイナミックダンパの固有振動
数を最適値に定め（最適同調）、かつ減衰係数を最適値
に定める（最適減衰）ことが容易であって、低い周波数
の残留振動に対しても、十分な制振作用を有する。ま
た、その弾性部材の回りに配した流体の粘性抵抗でダイ
ナミックダンパの吸振作用が最大限に近く発揮できる。

【０００９】更に、構造の簡単な制振ユニットにより十
分に制振することから、ロボットの腕先のような片持ち
はり状構造体であっても静剛性を高める必要はなく、装
置が軽量で済む。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の制振ユニットを適用し
た作業用ロボットの断面図であり、基部２１に一基のダ
イレクトドライブモータ２２と二基のＤＣモータ２３，
２４を配置し、ダイレクトドライブモータ２２の出力軸
に第１アーム２５を水平回転可能に取り付け、その第１
アーム２５の先端部に鉛直にボールスプライン軸からな
る第２アーム２６を取り付け、第２アーム２６の先端に
作業ヘッドであるハンド２７を備えている。このハンド
２７には、制振ユニット３０が装着されている。

【００１１】前記ダイレクトドライブモータ２２は、例
えばＶＲ（バリアブルリラクタンス）形のモータで、
円筒状形状のハウジング２２１の内部に、同軸に配され
た円筒状の内外二個のステータ２２２と、その間に同軸
に配設されたロータ２２３とを備え、中心部に空孔Ｈを
有している。外ステータ２２２Ａの内周および内ステー
タ２２２Ｂの外周には歯列を有する熊手状の磁極が円周
方向に等間隔に突設され、各磁極にコイルが巻かれて電
磁石を構成している。隣接する磁極の歯列は所定ピッチ
ずらした位相をもって配設されている。一方、ロータ２
２３は、その内外周面に各ステータ２２２Ａ，２２２Ｂ
の磁極の歯列に対向して磁極歯列のピッチとは異なるピ
ッチ突出歯が均一に形成されている。このロータ２２３
は、回転出力軸２２４がボルト２２５で一体的に連結さ
れていて、クロスローラ軸受２２６を介して回転自在に
支持されている。ロータ２２３の出力軸２２４の上端
に、割出テーブル２２７が固定されている。

【００１２】外ステータ２２２Ａの上方の空室には、ロ
ータ２２３の回転を高精度に位置決めするために、高分
解能の回転検出器であるレゾルバ２２８が内臓されてい
る。外ステータ２２２Ａとレゾルバ２２８とは磁気遮蔽
板Ｓで隔離している。レゾルバコイル２２８Ｃを有する
レゾルバステータ２２８Ｓは、ハウジングに固定され、
レゾルバロータ２２８Ｒは、前記レゾルバステータ２２
８Ｓに対向させて出力軸２２４取付けられている。レゾ
ルバステータ２２８Ｓは、モータのステータ２２２と同
様に複数の歯列が設けてある磁極を複数有し、各磁極に
レゾルバコイル２２８Ｃが巻回されている。レゾルバロ
ータ２２８Ｒは、モータのロータ２２３と同様にレゾル
バステータ２２８Ｓの歯列に対向して所定ピッチの突出
歯を有している。そして、モータのロータ２２３の回転
でレゾルバロータ２２８Ｒが一体に回転すると、レゾル
バステータ２２８Ｓとの歯間のリラクタンスが変化し、
その変化を図示しないドライブユニットのレゾルバ制御
回路によりデジタル化し、位置信号として利用すること
でロータ２２３の回転角すなわち回転位置を高精度で検
出する。図の２２９Ａ，２２９Ｂはモータおよびレゾル
バの電気配線である。

【００１３】上記ダイレクトドライブモータ２２にはま
た、図示しないが割出テーブル２２７のクランプ機構が
取りつけられている。上記のダイレクトドライブモータ
２２の割出テーブル２２７に第１アーム２５が一体回転
可能に取り付けられている。一方、ダイレクトドライブ
モータ２２の中心部の空孔Ｈには、モータハウジング２
２１に軸受を介して支持される二重軸構造の回転軸２８
が垂直に配設され、割出テーブル２２７の中心部を貫通
して第１アーム２５内に突き出している。その回転軸２
８の外筒中空軸２８１の上下両端にはそれぞれタイミン
グプーリ２８２，２８３が固定されている。その下端の
タイミングプーリ２８３は、後述するボールスプライン
ナットの駆動用ＤＣモータ２４の出力軸２４ａに固定さ
れたタイミングプーリ２４１と、タイミングベルト２４
２で連結してある。

【００１４】この外筒中空軸２８１の内部を貫通する内
軸２８５は、外筒中空軸２８１とは独立して回転可能に
軸受を介して支持され、上下両端部にはそれぞれタイミ
ングプーリ２８６，２８７が固定されている。その下端
のタイミングプーリ２８７は、後述するボールねじナッ
トの駆動用ＤＣモータ２３の出力軸２３ａに固定された
タイミングプーリ２３１と、タイミングベルト２３２で
連結してある。

【００１５】続いて、第２アーム２６の構成を述べる。
水平に延びる第１アーム２５を貫通して垂直に延びる第
２アーム２６の軸は、ボールねじ軸であり、このボール
ねじ軸２６１には、ゴシックアーチ溝からなる螺旋状の
ボールねじ溝２６２と共に軸方向に直線状の３条のボー
ルスプライン溝２６３が形成されていて、ボールねじナ
ット２６４とボールスプラインナット２６５とがそれぞ
れ装着されている。

【００１６】ボールねじナット２６４は、ゴシックアー
チ溝からなるボールねじ溝２６２に対応するゴシックア
ーチ形状のボールねじ溝を図示されない内周面に有して
おり、そのナットのボールねじ溝と前記ボールねじ軸２
６１のボールねじ溝２６２との間に多数のボールが転動
自在に介装されている。また、ボールねじナット２６４
の内部には、図示しないがそれらのボールの循環路が形
成されており、ボールはボールねじ軸２６１とボールね
じナット２６４との相対回転と共にねじ溝内を転動しつ
つ螺旋状に移動し、ねじ溝を１回半ないし３回半回って
からナット内の戻し通路を経て元の位置に戻り、循環を
繰り返す公知の構造になっている。

【００１７】一方、ボールスプラインナット２６５は、
ボールねじ軸２６１に沿って直線的に延びるボールスプ
ライン溝２６３に対応するボールスプライン溝を図示さ
れない内周面に有しており、そのナットのボールねじ溝
と前記ボールねじ軸２６１のボールねじ溝２６２との間
に図示されない多数のボールが転動自在に介装されてい
る。また、ボールスプラインナット２６５の内部には、
図示しないがそれらのボールの循環路が形成されてお
り、ボールはボールねじ軸２６１とボールスプラインナ
ット２６５との相対的な直線移動と共にねじ溝内を転動
しつつ直線方向に移動し、ナット端部に至ってナット内
の戻し通路に入りＵターンして元の位置にもどり循環を
繰り返す構造になっている。

【００１８】上記のボールねじナット２６４は玉軸受２
６６を介して第１アーム２５のハウジング２５１に回転
自在に支持されるとともに、一端にタイミングプーリ２
６７が固定されている。一方、ボールスプラインナット
２６５はクロスローラ軸受２６８を介して第１アーム２
５のハウジング２５１に回転自在に支持されるととも
に、一端にタイミングプーリ２６９が固定されている。

【００１９】ボールねじナット２６４に固定されたタイ
ミングプーリ２６７は、ボールねじナット駆動用ＤＣモ
ータ２３の回転を伝達する内軸２８５の上端のタイミン
グプーリ２８６とタイミングベルト２６７Ａで連結され
ている。一方、ボールスプラインナット２６５に固定さ
れたタイミングプーリ２６９は、ボールスプラインナッ
ト駆動用ＤＣモータ２４の回転を伝達する外筒中空軸２
８１の上端のタイミングプーリ２８２とタイミングベル
ト２６９Ａで連結されている。

【００２０】ロボットのハンド２７は、上記のボールね
じ軸２６１の下端に、ハウジング２７１を介して取り付
けられている。そして、このハンド２７に、制振ユニッ
ト３０が装着されている。図２ないし図４により、ハン
ド２７の取付け構造を説明する。前記ハウジング２７１
はフランジ２７２と円筒形の胴部２７３を有し、その胴
部２７３の側面に切欠き２７４が設けられている。この
切欠き２７４に軸固定板２７５を嵌め込み、ボールねじ
軸２６１の側面に予め設けられた切欠溝２６１ａに係合
させてねじ２７６を締めつけることにより、ハウジング
２７１がボールねじ軸２６１に回り止めに取付けられて
いる。ハンド２７はそのハウジング２７１のフランジ２
７２の下面に密着させてボルト２７７で固定されてい
る。

【００２１】制振ユニット３０は、上述のようにしてボ
ールねじ軸２６１の先端に固定されたハウジング２７１
を介してボールねじ軸２６１の先端の作業ヘッドである
ハンド２７に取り付けられる。すなわち、制振ユニット
３０はその中心部にハウジング挿入孔を有しており、上
記のようにハンド２７をボールねじ軸２６１に固定する
前に、ボールねじ軸２６１に挿通しておく。そして、ハ
ンド２７を取り付けたハウジング２７１がボールねじ軸
２６１に軸固定板２７５で固定された後、ハウジング挿
入孔にそのハウジング２７１の胴部２７３が挿通され
る。次いでハウジング２７１のフランジ２７２の上面に
制振ユニット３０の下面を当接させるとともに、ハウジ
ングのフランジ２７２の側面と制振ユニット３０の側面
とに長方形のダンパ固定板３０２を懸け渡してあてが
い、ねじ３０３を締め付ける。ダンパ固定板３０２は円
周等分に四箇所に配されていて、ハウジング２７１と制
振ユニット３０とを確実に連結している。

【００２２】制振ユニット３０の詳細を図５，図６に示
す。この実施例の制振ユニット３０は、リング状の質量
体３１と、ワイヤ状の弾性部材３２と、この弾性部材３
２を取り囲んだ流体室３３を備えた補助ダンパカバー３
４と、その流体室３３内に充填された高粘度を有する流
体３５とを備えている。

【００２３】前記質量体３１は、前記ハウジング２７１
の胴部２７３の外径より大きな内径とされた金属製円環
であり、ハウジング２７１との間に隙間３１１を介して
取り付けられる。これにより、質量体３１は、その重心
位置が作業ヘッドであるハンド２７を有する作動軸すな
わちボールねじ軸２６１の中心に位置し、かつねじ軸線
に対して直角方向に移動できるようになっている。ま
た、この質量体３１には、肉厚部を軸方向に貫通する細
い貫通孔３１２が円周を三等分した位置に設けられると
ともに、外周面からその貫通孔３１２に達するねじ孔を
上下二段に形成してビス３１３が螺合されている。

【００２４】前記弾性部材３２は例えばピアノ線のよう
な金属製の複数本（三本）のワイヤからなり、その上端
側は前記質量体３１の三箇所の貫通孔３１２にそれぞれ
に挿入され、ビス３１３で止めて前記質量体３１に係止
されている。各弾性部材３２はボールねじ軸２６１の軸
線と平行に下方に延びている。前記補助ダンパカバー３
４は、例えば金属製環からなり、円環形状に形成されて
いて、ハウジング２７１の胴部２７３に緩く嵌め込まれ
ている。その補助ダンパカバー３４は、その厚肉部の円
周三等分の位置の三箇所に貫通孔を有し、各貫通孔がそ
れぞれに流体室３３とされている。前記弾性部材３２は
この流体室３３の中央を通してあり、したがって各流体
室３３は、それぞれ弾性部材３２を取り囲むように対応
して配置されている。この補助ダンパカバー３４の下面
には、図４に示すようにダンパベースリング３４１がボ
ルト３４２で固定されて流体室３３の下端を塞いでい
る。ダンパベースリング３４１にはまた、軸方向に貫通
する細い貫通孔３４２が円周を三等分した位置に設けら
れるとともに、外周面からその貫通孔３４２に達するね
じ孔を形成してビス３４３が螺合されている。前記弾性
部材３２の下端はこの貫通孔３４２に挿入されて、ビス
３４３でダンパベースリング３４１に係止して固定され
ている。

【００２５】ここで、ビス３１３を緩めれば弾性部材３
２と質量体３１との係止が外れて、質量体３１を上下に
スライドさせてその取り付け位置を調整することがで
き、ビス３１３は弾性部材３２と共に質量体３１の取付
け位置の調整手段でもある。補助ダンパカバー３４の流
体室３３には、高粘度を有する流体として例えばシリコ
ングリース５が充填されている。

【００２６】次に作用を説明する。図外のクランプ機構
をアンクランプ状態にして、ダイレクトドライブモータ
２２のステータ２２２のコイルに図外のドライブユニッ
トを介してモータ電流を通電すると、ステータ２２２の
各歯が所定の順序に励磁されてロータ２２３が回転す
る。このロータ２２３の回転角をレゾルバ２２８で検出
し、図外のドライブユニットにフィードバックすること
によりロータ２２３の回転角度を規制して、割出テーブ
ル２２７の正確な割り出しがなされる。

【００２７】割り出しが終了した後、割出テーブル２２
７をクランプ機構でクランプする。ロボットの第１アー
ム２５は、割出テーブル２２７と共に回転し、割出テー
ブル２２７のクランプで所定位置に固定される。こうし
て、ロボットのハンド２７の水平方向への旋回と位置決
めがなされる。この実施例の場合、内外両ステータ２２
２Ａ，２２２Ｂの間にモータロータ２２３を配設した高
トルク型のものであるから、大きな重量負荷を移動させ
ることができる。

【００２８】ロボットのハンド２７の垂直方向への移動
およびボールねじ軸２６１を軸とした回動運動は、第２
アーム２６を構成しているボールねじ装置の駆動で行わ
れる。すなわち、ＤＣモータ２３，２４によりタイミン
グベルト２６７Ａ，２６９Ａを介してボールねじナット
２６４、およびボールスプラインナット２６５を回転駆
動させることにより、ボールねじ軸２６１を駆動させて
ハンド２７を操作する。

【００２９】いま、ＤＣモータ２３を始動させると、そ
の出力軸２３ａの回転がタイミングプーリ２３１，タイ
ミングベルト２３２，タイミングプーリ２８７，内軸２
８５，タイミングプーリ２８６，タイミングベルト２６
７Ａ，タイミングプーリ２６７とを経て伝達されてボー
ルねじナット２６４が回転する。こうしてボールねじナ
ット２６４のみを回転させれば、ボールねじ軸２６１は
回転方向に応じて軸方向に垂直運動する。

【００３０】また、ＤＣモータ２４を始動させると、そ
の出力軸２４ａの回転がタイミングプーリ２４１，タイ
ミングベルト２４２，タイミングプーリ２８３，外筒中
空軸２８１，タイミングプーリ２８２，タイミングベル
ト２６９Ａ，タイミングプーリ２６９を経て伝達されて
ボールスプラインナット２６５が回転する。こうしてボ
ールスプラインナット２６５のみを回転させれば、ボー
ルねじ軸２６１は回転運動を伴って軸方向に運動する。

【００３１】また、ボールねじナット２６４とボールス
プラインナット２６５とを共に同じ回転数で同方向に回
転させれば、ボールねじ軸２６１は軸方向の運動をせず
に回転運動のみを行う。ボールねじナット２６４とボー
ルスプラインナット２６５とを異なる回転数で駆動すれ
ば、ボールねじ軸２は回転運動と軸方向運動との複合さ
れた運動となる。回転方向を逆とすれば、各運動も逆方
向となる。

【００３２】このようにしてハンド２７を移動させて所
定位置に位置決めを行う場合、その停止時の残留振動
を、本実施例の制振ユニット３０で効果的に防止する。
制振ユニット３０は、ハンド２７に取り付けたダンパベ
ース３４１にワイヤ状の弾性部材３２を介してリング状
の質量体３１が支えられており、その質量体３１はハウ
ジング２７１との間に隙間３１１を介在していることか
ら径方向に自由に動いて振動を効果的に吸収することが
できる。且つ、その質量体３１を支えて揺動する弾性部
材３２の振動はこれを取り囲む高粘性のグリスオイル３
５の粘性抵抗によって効果的に減衰される。

【００３３】上記の質量体３１と弾性部材３２およびダ
ンパとして機能する粘性流体３５が充填された流体室３
３を有するダイナミックダンパにおいて、いま質量体３
１の質量をｍ，制振対象であるハンド２７の質量をＭ，
両者の質量の比を質量比μ＝ｍ／Ｍとする。ダイナミッ
クダンパの最適設計法によれば、共振を効果的に抑制す
るダイナミックダンパの最適同調は次式（１）で表され
る。

【００３４】 ω_n／Ω_n＝１／（１＋μ）（１）ここに ω_n＝（ｋ／ｍ）^1/2：ダイナミックダンパの固有振動
数 Ω_n＝（Ｋ／Ｍ）^1/2：制振対象系の固有振動数〔ｋ，Ｋはそれぞれのばね定数〕また、最適減衰は次式（２）で表される。

【００３５】 ζ＝〔３μ／８（１＋μ）〕^1/2 （２）ここに ζ＝ｃ／２（ｍｋ）^1/2：ダイナミックダンパの減衰率〔ｃはダイナミックダンパの減衰係数〕この時、共振ピークの高さは次式（３）のように抑制さ
れる。

【００３６】（Ｘ₁／Ｘ_st）_max＝（１＋２／μ）^1/2 （３）ここにＸ₁／Ｘ_stは制振対象系の振幅倍率これから、抑制を希望する高さを指定すれば式（３）か
らμが決定される。さらに制振対象の固有振動数Ω_nと
質量Ｍとがわかれば、まずダイナミックダンパの質量ｍ
が定まり、ついで式（１）からばね定数ｋ、さらに式
（２）から減衰係数ｃが決定される。

【００３７】このようにして、諸元を決定した制振ユニ
ット３０を用いて実施したハンド２７でのインパルス応
答の一例を図７ないし図１２に示す。図７はハンド２７
への加振部位と応答部位を示す模式図で、図８は制振ユ
ニット３０無しの場合、図９は制振ユニット３０を用い
た場合である。また図１０〜図１２は、ハンド２７への
加振方向の位相を図７のものから角度で９０度ずらして
行ったもので、図１０はハンド２７への加振部位と応答
部位を示す模式図、図１１は制振ユニット３０無しの場
合、図１２は制振ユニット３０を用いた場合である。い
ずれも制振ユニット３０の有無で振動の減衰性に明確な
差異が認められる。なお、グラフの横軸は時間、縦軸は
振動変位及び加振力である。

【００３８】制振対象であるハンド２７を交換した場合
などには、固有振動数が変化しそれに応じて最適同調，
最適減衰が変動して、そのままでは制振効果が減退す
る。その場合も本実施例によれば、質量体３１の取付け
位置の調整手段であるビス３１３を緩めて弾性部材３２
の長さを調整することで、ばね定数ｋをかえることがで
き、容易に制振ユニット３０の固有振動数を可変させて
常に最適同調を維持することができる。

【００３９】図９，図１０に制振ユニット３０の他の実
施例を示す。この実施例では、制振ユニット３０の流体
室３３Ａが上記実施例とは異なっている。すなわち、こ
の流体室３３Ａは、円筒状の容器３３１で形成され、そ
の中心部を弾性部材３２が貫通している。弾性部材３２
の下端部にはつば３３２とねじ３３３とが設けてあり、
このねじ３３３にナットを螺合して締めつけることで、
弾性部材３２がダンパベース３４１に固定される。容器
３３１内には粘性流体３５が充填されており、ジャバラ
で蓋されている。この実施例によれば円筒状の補助ダン
パカバー３４は不要で、かつ粘性流体３５の交換が必要
なときは容器３３１ごと交換できる利点がある。制振作
用・効果の点は上記の実施例の場合と同様である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、作業ヘッドを有する作動軸の軸線と直角方向に移動
自在に前記作動軸の軸端近傍に支持された質量体と、そ
の質量体を一端部で支持するとともに前記作動軸の軸線
と平行に配設されて他端が固定されたワイヤ状の弾性部
材と、その弾性部材を取り囲んで配置された流体室と、
該流体室に充填された高粘度を有する流体とを備えたも
のとしたため、質量体と作業ヘッドとの重量比および弾
性部材のばね定数の調整により、ダイナミックダンパの
固有振動数を最適値に定め（最適同調）、かつ減衰係数
を最適値に定める（最適減衰）ことが容易であって、低
い周波数の残留振動に対しても、十分な制振作用を有す
ると共に、その弾性部材の回りに配した流体の粘性抵抗
でダイナミックダンパの吸振作用が最大限に近く発揮で
き、更に構造の簡単な制振ユニットにより十分に制振す
ることから、ロボットの腕先のような片持ちはり状構造
体であっても静剛性を高める必要はなく、装置が軽量で
済むなど、実用上種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の制振ユニットを適用したロ
ボットの断面図である。

【図２】制振ユニット取付け構造を説明する側面図であ
る。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】制振ユニット取付け構造を説明する側面図であ
る。

【図５】図４の平面図である。

【図６】図５のVI−VI線断面図である。

【図７】図１のロボットハンドのインパルス応答の一例
の加振方向を示す図である。

【図８】図７における制振ユニットなしの場合のグラフ
である。

【図９】図７における制振ユニット有りの場合のグラフ
である。

【図１０】図７とは加振の位相をずらしたときのインパ
ルス応答の加振方向を示す図である。

【図１１】図１０における制振ユニットなしの場のグラ
フである。

【図１２】図１０における制振ユニット有りの場合のグ
ラフである。

【図１３】本発明の制振ユニットの他の実施例の一部を
切り欠いて示す側面図である。

【図１４】図１３の一部拡大断面図である。

【図１５】従来の吸振ダンパの一例を示す斜視図であ
る。

【図１６】従来の他の吸振ダンパを適用したロボットの
関節構造の断面図である。

【符号の説明】

２６１作動軸３０制振ユニット３２弾性部材３３流体室３５流体

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】一方、ダンパを用いて振動を抑制すれば重
量増加の問題はほとんど生じない。従来のこの種の吸振
ダンパとしては、例えば実開平１−１３８６３６号公報
に記載されたものがある。図１５はその吸振ダンパ１を
ロボットアーム先端のばり取り装置に適用したもので、
工具２を回転可能に支持するための支持筒３にウレタン
ゴム等の吸振材からなる第１フランジ４を固定し、この
第１フランジ４にボルト５をたてて軸方向に間隔をおき
第２フランジ７を取り付けている。この第２フランジ７
の中心部には切欠部８を設けて、前記第１フランジ４の
変形により支持筒３が動けるようになっている。第２フ
ランジ７をロボットハンドの先端に固定して吸振ダンパ
１を装着し、駆動軸９を回転させて工具２でばり取り作
業を行う。工具２の振動を第１フランジ４のゴム材で吸
収して、ロボット本体への振動の伝達を軽減させるもの
である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】また、特開平２−２７９２９３号公報には
ロボット用減速機構に吸振ダンパを取り付けたものが提
示されている。図１６はそのロボット用減速機構を適用
したロボットの関節を示したもので、関節支持部１１に
回転機１２が固定され、その回転軸１２ａには、減速比
の等しい第１，第２の減速機１３，１４とダンパ１５と
を介して、ロボットアーム１６の一端側が回動可能に取
り付けられている。すなわち、上記の減速機１３，１４
は例えばフラット型のハーモニックドライブ減速機で、
両減速機の固定側円盤はそれぞれ関節支持部１１に固定
されるとともに減速機入力軸は前記回転軸１２ａに接続
され、また第１の減速機１３の出力軸は回転可能に支持
されたダンパ負荷１７に接続され、第２の減速機１４の
出力軸はロボットアーム１６に接続され、ロボットアー
ム１６とダンパ負荷１７とは円盤型の回転ダンパ１５に
より結合されている。第１の減速機１３とダンパ負荷１
７が生じる共振の周波数は、第２の減速機１４とロボッ
トアーム１６が生じる共振の周波数より高く設定してい
る。上記回転ダンパ１５は、仕切り円盤とオリフィス円
盤とを仕切りとオリフィスとが交互に配置されるように
組み合わせてその内部に機械油などの粘性流体を封入し
た構造を有し、二枚の円盤が相対回転運動すると粘性流
体がオリフィスを通過する際に粘性抵抗を生じて回転ダ
ンパとして機能するものである。この回転ダンパ１５に
よってダンパ負荷１７とロボットアーム１６とを接続す
ることにより、ロボットアーム１６の共振周波数付近で
発生するダンパ負荷１７とロボットアーム１６の相対運
動にダンピングが作用して、ロボットアーム１６の振動
が抑制される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】図１３，図１４に制振ユニット３０の他の
実施例を示す。この実施例では、制振ユニット３０の流
体室３３Ａが上記実施例とは異なっている。すなわち、
この流体室３３Ａは、円筒状の容器３３１で形成され、
その中心部を弾性部材３２が貫通している。弾性部材３
２の下端部にはつば３３２とねじ３３３とが設けてあ
り、このねじ３３３にナットを螺合して締めつけること
で、弾性部材３２がダンパベース３４１に固定される。
容器３３１内には粘性流体３５が充填されており、ジャ
バラで蓋されている。この実施例によれば円筒状の補助
ダンパカバー３４は不要で、かつ粘性流体３５の交換が
必要なときは容器３３１ごと交換できる利点がある。制
振作用・効果の点は上記の実施例の場合と同様である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業ヘッドを有する作動軸の軸線と直角
方向に移動自在に前記作動軸の軸端近傍に支持された質
量体と、該質量体を一端部で支持するとともに前記作動
軸の軸線と平行に配設されて他端が固定されたワイヤ状
の弾性部材と、該弾性部材を取り囲んで配置された流体
室と、該流体室に充填された高粘度を有する流体とを備
えたことを特徴とする制振ユニット。