JPH09225883A - 吸振機構付きロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工精度の低下や工具の破損等を有効に防止
する。 【解決手段】 本発明に係る吸振動機構付きロボット
は、基台と、工具が装着されるトラベリングプレート
と、前記基台と前記トラベリングプレートとを連結する
複数のリンク機構とから構成されており、各々のリンク
機構を作動させることにより基台に対する工具の位置及
び姿勢を変えることができるロボットにおいて、前記リ
ンク機構を構成する部材９ａ，９ｂには、工具の振動を
抑制する振動抑制機構１０が設けられている。このた
め、振動の周波数がロボットの固有振動数に近づいたり
一致した場合でも振動が減衰するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるパラレル
リンク機構を備える工作ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】これに関する従来のロボットが特願平６
−２９３５９１号公報において開示されており、そのロ
ボットの工具ハンドの斜視図が図１７に記載されてい
る。前記ロボットは工作物の加工を行うためのロボット
であり、門型フレーム（図示されていない）の天井に支
柱１０２を介して工具ハンド１が装着されている。前記
工具ハンド１は、前記支柱１０２の先端に固定される基
台２と、工具Ｔやモータ等が装着されるトラベリングプ
レート４と、その基台２と前記トラベリングプレート９
とを連結する三組のリンク機構６とから構成されてい
る。前記基台２は平面六角形の厚板であり、その六角形
の辺の部分に一対のリンク機構６が等間隔で三箇所に固
定されている。

【０００３】前記リンク機構６は前記基台２に対して所
定の傾斜で固定されているガイド７を備えている。前記
ガイド７は長方形をした部材であり、長手方向にボール
ネジ７ｂが回転可能な状態で装着されている。そして、
そのボールネジ７ｂにスライドテーブル８の裏面に固定
されたナット（図示されていない）が螺合されている。
なお、前記ボールネジ７ｂはガイド７に固定された駆動
装置７ｍによって回転させられる。前記スライドテーブ
ル８の表面にはそれぞれボールジョイント８ａ，８ｂが
固定されており、それらのボールジョイント８ａ，８ｂ
にそれぞれロッド９ａ，９ｂの一端が接続されている。
そして、前記ロッド９ａ，９ｂの他端が前記トラベリン
グプレート４に固定されたボールジョイント４ａ，４ｂ
に接続されている。このため、駆動装置７ｍ、ボールネ
ジ７ｂ等によってスライドテーブル８をガイド７に倣っ
て昇降させ、各々のリンク機構６の形を変えることによ
り、基台２に対する工具Ｔの位置及び姿勢を変えること
ができる。このように、前記ロボットはいわゆるパラレ
ルリンク機構を採用しているため、工具ハンド１の高剛
性を確保できるとともに高速加工も可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ロ
ボットの工具ハンド１では、駆動装置７ｍの振動や工具
Ｔを回転させるモータの振動、及び切削負荷の変動等に
よる振動がリンク機構６のロッド９ａ，９ｂに伝わり、
それらのロッド９ａ，９ｂが振動するという問題があ
る。前記ロッド９ａ，９ｂが振動するとそれによってト
ラベリングプレート４や工具Ｔが振動し、加工精度の低
下を招くことになる。さらに、図３（Ａ）に示されるよ
うに、この振動の周波数が工具ハンド１の固有振動数に
近づいたり一致した場合には振動が増幅され、工具Ｔの
破損や工具ハンド１自身の破損をも招くことがある。本
発明の技術的課題は、ロボットの固有振動数を含む所定
領域内の振動を吸収できる吸振機構をリンク機構のロッ
ド等に装着することにより、そのロッド等の振動を減衰
させて、加工精度の低下や工具の破損等を防止しようと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有する吸振機構付きロボットによって解決され
る。即ち、請求項１に記載の発明は、基台と、工具が装
着されるトラベリングプレートと、前記基台と前記トラ
ベリングプレートとを連結する複数のリンク機構とから
構成されており、各々のリンク機構を作動させることに
より基台に対する工具の位置及び姿勢を変えることがで
きるロボットにおいて、前記リンク機構を構成する部材
には、工具の振動を抑制する振動抑制機構が設けられて
いる。このため、振動の周波数がロボットの固有振動数
に近づいたり一致した場合でも振動が減衰するため、加
工精度の低下や工具の破損等を有効に防止することがで
きる。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載された吸振機構付きロボットにおいて、吸振機構
は、リンク機構を構成する部材に連結された弾性体と、
その弾性体によって支持される重りとを備えている。こ
のため、弾性体のバネ定数や減衰係数及び重りの質量等
を調整することにより、希望する周波数領域の振動を有
効に吸収することができるようになる。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載された吸振機構付きロボットにおいて、吸振機構
の重りは、電気信号に基づいて粘度が変化する粘性流体
に浸漬されている。このため、電気信号で粘性流体の粘
度を変えて重りが移動する際の抵抗を変化させることが
できる。即ち、電気信号により吸振機構の減衰係数を変
化させることができる。したがって、基台に対する工具
の位置や姿勢が変わることによりロボットの固有振動数
が変化した場合にも、前記減衰係数を電気信号により適
正に増減させることによりその固有振動数の変化に対応
して効率的に振動を吸収できるようになる。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載された吸振機構付きロボットにおいて、粘性流体
に電圧を印加する正電極と負電極とは有底筒形に成形さ
れて互いの底を外側に向けた状態で、一方の電極が他方
の電極を収納するように同軸に配置されており、その他
方の電極の内部に重りが収納されている。このため、重
りが電極の内部を軸方向に移動すると、その重りに押圧
された粘性流体は一方の電極と他方の電極との隙間を通
過するようになる。そして、電極に加える電圧が低い、
即ち、粘度が低い場合には粘性流体がその隙間を流れ易
くなり、重りが移動する際の抵抗は小さなる。逆に、電
極に加える電圧が高い、即ち、粘度が高い場合には粘性
流体がその隙間を流れ難くなり、重りが移動する際の抵
抗は大きくなる。即ち、それらの電極の隙間が粘性流体
の流れを調整するオリフィスとしての働きをすることに
なる。したがって、電気信号により電極の隙間に位置す
る粘性流体の粘度を変化させれば、その隙間を流れる粘
性流体の流量を調整することができ、前記オリフィスの
径を変えたのと同じ状態となる。これによって、粘性流
体の全体の粘度を変えなくても減衰係数を良好に変化さ
せることができ、吸振機構の電気信号に対する応答性が
向上する。

【０００９】また、請求項５に記載の発明は、基台と、
工具が装着されるトラベリングプレートと、前記基台と
前記トラベリングプレートとを連結する複数のリンク機
構とから構成されており、各々のリンク機構を作動させ
ることにより基台に対する工具の位置及び姿勢を変える
ことができるロボットにおいて、前記リンク機構を構成
する棒状部材には、加えられた力の変化に対する歪みの
変化がヒステリシスループを描く減衰材料がその棒状部
材に倣って固定されている。このため、棒状部材が軸方
向に振動することにより減衰材料も軸方向に振動する。
即ち、減衰材料は振動の圧縮力あるいは引っ張り力によ
って歪むが、ヒステリシスを有しているため圧縮力が零
になっても元の形状に戻らず、引っ張り力が加わること
により元の形状に戻る。これに対して、リンク機構を構
成する棒状部材はヒステリシスを有しないために、圧縮
力あるいは引っ張り力に同期して歪む。したがって、前
記棒状部材が歪む際には減衰材料からその歪みを抑える
ような力を受けることになり、振動を抑制することがで
きる。即ち、ヒステリシス曲線に囲まれた部分の面積に
相当する振動エネルギーが減衰材料に吸収される。した
がって、全周波数領域で振動を低減させることができる
ようになる。

【００１０】また、請求項６に記載の発明は、基台と、
工具が装着されるトラベリングプレートと、前記基台と
前記トラベリングプレートとを連結する複数のリンク機
構とから構成されており、各々のリンク機構を作動させ
ることにより基台に対する工具の位置及び姿勢を変える
ことができるロボットにおいて、前記リンク機構を構成
する棒状部材には、強磁性体がその棒状部材に倣って固
定されている。このため、棒状部材が軸方向に振動する
ことにより強磁性体も軸方向に振動する。即ち、強磁性
体は振動の圧縮力あるいは引っ張り力によって歪み、圧
縮時あるいは引っ張り時にはそれぞれ逆の方向に磁化さ
れる。しかしながら、強磁性体では、磁化の強さの変
化、即ち、磁束密度の変化は前記歪みの変化に対してヒ
ステリシスループを描くため、その歪みが周期的に変化
した場合にはヒステリシス曲線に囲まれた面積に比例し
たエネルギーが損失となる。即ち、棒状部材に加わる振
動は強磁性体によって前記ヒステリシス曲線に囲まれた
面積に相当するエネルギー分だけ吸収されることにな
る。したがって、請求項５に記載の発明と同様に全周波
数領域で振動を低減させることができるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕以下、図１から図３及び図１６、
図１７に基づいて、本発明の第１の実施の形態に係る吸
振機構付きロボットの説明を行う。ここで、図１は本実
施の形態に係る吸振機構付きロボットの要部斜視図であ
り、図２は本実施の形態に係る吸振機構の等価モデルで
ある。また、図３はロボットの工具ハンドにおける振動
の周波数特性を表すグラフである。本実施の形態に係る
吸振機構付きロボットは、図１６に示されるように、門
型フレーム１００の天井に支持柱１０２を介して吊設さ
れた工具ハンド１を備えている。前記工具ハンド１は、
図１７に示される従来の工具ハンドと同じ型式のもので
あり、その工具ハンド１のリンク機構６を構成する各々
のロッド９ａ，９ｂに吸振機構１０が装着されている。
前記吸振機構１０は、図１に示されるように、重り１２
と、その重り１２をロッド９ａ，９ｂに対して同軸に、
かつ、非接触に保持する複数の粘弾性リング１４とから
構成されている。ここで、前記粘弾性リング１４の内周
面は重り１２の表面に固着されており、さらに、その外
周面は前記ロッド９ａ，９ｂの内壁面に固着されてい
る。このため、前記吸振機構１０に振動が加わるとその
加振力により重り１２がロッド９ａ，９ｂの軸方向に移
動し、その粘弾性リング１４を変形させる。そして、前
記重り１２が移動しようとする際にその重り１２が粘弾
性リング１４をある速度で変形させようとするため減衰
効果が現れる。ここで、前記重り１２の重量ｍや粘弾性
リング１４のバネ定数ｋ1 、減衰係数ｃ等は、工具ハン
ド１の固有振動数を含む所定領域内の振動を減衰できる
ような値に設定されている。即ち、前記粘弾性リング１
４が本発明の弾性体に相当する。

【００１２】次に、前記重り１２の重量ｍと、粘弾性リ
ング１４のバネ定数ｋ1 及び減衰係数ｃを決定するため
の一般的手法について概説する。図２は、吸振機構１０
の等価モデルであり、一点鎖線で囲まれた符号１０の部
分がその吸振機構を、また、一点鎖線で囲まれた符号Ｒ
の部分がロボットの全体を表している。ここで、ロボッ
トは本体部分Ｂが完全に固定されており、工具ハンド１
は本体部分Ｂに対してバネ定数Ｋ1 で連結されているも
のとして考える。なお、工具ハンド１の重量はＭとす
る。図２において、工具ハンド１に対して加振力Ｐ0 co
s ωt が加わるときのこの系の運動方程式は

【数１】 で表される。

【００１３】ここで、ｘ1 、ｘ2 は、工具ハンド１及び
重り１２の平衡位置からの変位である。振動の複素数表
示を用いて、ｘ1 、ｘ2 を表すと

【数２】 のようになる。なお、ａ1 、ａ2 は複素数定数である。
〔数２〕を〔数１〕に代入して整理すると

【数３】 が得られ、さらに、〔数３〕を解くと

【数４】 が得られる。〔数４〕は、振幅比｜ａ1 ｜／δ_stを 質
量比μ、減衰比ｃ／ｃ_c 、固有振動数比ｆ及び強制振動
数比ｇの四つの変数の関数として表現したものである。
この〔数４〕において、強制振動数比ｇが約0.9 〜1.1
、即ち、振動の周波数が工具ハンド１の固有振動数を
含む所定の周波数領域内にあるとき、振幅比｜ａ1 ｜／
δ_stが減衰するように質量比μ、減衰比ｃ／ｃ_c 及び固
有振動数比ｆを決定する。そして、決定された質量比
μ、減衰比ｃ／ｃ_c 及び固有振動数比ｆに基づいて、吸
振機構１０の重り１２の重量ｍと、粘弾性リング１４の
バネ定数ｋ2 及び減衰係数ｃを求める。なお、上記計算
はコンピュータを使用して反復して行う。

【００１４】このように、工具ハンド１のリンク機構６
を構成するロッド９ａ，９ｂには、ロボットに加わる振
動の周波数がその工具ハンド１の固有振動数を含む所定
領域内にあるときにその振動を減衰させる機構が設けら
れている。このため、図３（Ｂ）に示されるように、振
動の周波数が工具ハンド１の固有振動数に近づいたり一
致した場合にもその工具ハンド１の振動が減衰され、加
工精度の低下や工具の破損等を有効に防止することがで
きるようになる。また、粘弾性リング１４のバネ定数ｋ
2 や減衰係数ｃ及び重り１２の質量ｍ等を調整すること
により、希望する周波数領域の振動を有効に吸収するこ
とができるようになる。

【００１５】〔第２の実施の形態〕以下、図４、図５に
基づいて、本発明の第２の実施の形態に係る吸振機構付
きロボットの説明を行う。本実施の形態に係る吸振機構
付きロボットに使用される吸振機構２０は、重り２２
と、その重り２２をロッド９ａ，９ｂのボールジョイン
ト取付部９ｔに吊設するスプリング２４と、その重り２
２をロッド９ａ，９ｂに対して同軸に保持する複数の弾
性リング２６とから構成されている。ここで、前記弾性
リング２６はロッド９ａ，９ｂの内壁面に固定されてお
らず、その外径はロッド９ａ，９ｂの内径よりも若干大
きく設定されている。このため、それらの弾性リング２
６はロッド９ａ，９ｂの内壁面から半径方向の抗力Ｌを
受けている。したがって、それらの弾性リング２６とロ
ッド９ａ，９ｂの内壁面との間には、摩擦係数αに応じ
た摩擦力Ｆ（Ｆ＝αＬ）が存在する。

【００１６】図５は、前記吸振機構２０の等価モデルで
あり、一点鎖線で囲まれた符号２０の部分がその吸振機
構を、また、一点鎖線で囲まれた符号Ｒの部分がロボッ
トの全体を表している。即ち、本実施の形態における吸
振機構２０は、第１の実施の形態における吸振機構１０
の減衰力ｆ＝ｃ（ｄｘ1 ／ｄｔ−ｄｘ2 ／ｄｔ）〔数１
参照〕を摩擦力Ｆ＝αＬで置き換えたものに等しくな
る。したがって、第１の実施の形態における吸振機構１
０では、減衰力ｆは重り１２の移動速度に依存するが、
本実施の形態における吸振機構２０では前記減衰力を一
定と考えることができる。本実施の形態に係る吸振機構
２０では重り２２の重量ｍ、スプリング２４のバネ定数
ｋ2 及び摩擦力Ｆ（Ｆ＝αＬ）を調整することにより、
希望する周波数領域の振動を有効に吸収することができ
るようにしている。ここで、本実施の形態に係る吸振機
構２０が吸収した振動エネルギーは重り２２が移動する
ときの摩擦熱となって消費される。なお、本実施の形態
に係る吸振機構２０では弾性リング２６を変形させるこ
とにより抗力Ｌを得ているが、重り２２の周囲にばね等
を装着して抗力Ｌを得る方法でも可能である。

【００１７】〔第３の実施の形態〕以下、図６〜図１１
に基づいて、本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構
付きロボットの説明を行う。ここで、図６は本実施の形
態に係る吸振機構付きロボットの要部斜視図であり、図
７は本実施の形態に係る吸振機構の等価モデルである。
また、図８、図１０は本実施の形態に係る吸振機構の縦
断面図、分解斜視図である。本実施の形態に係る吸振機
構付きロボットに使用される吸振機構３０は、第１の実
施の形態に係る吸振機構１０の減衰係数ｃを工具ハンド
１の姿勢等に応じて制御できるようにしたものである。
したがって、本実施の形態に係る吸振機構の等価モデル
は減衰係数ｃが可変である点を除いては、第１の実施の
形態に係る吸振機構の等価モデルと同じである。

【００１８】前記吸振機構３０は、図８、図１０に示さ
れるように、リンク機構６を構成するロッド９ａ，９ｂ
内に同軸に固定される円筒状のハウジング３２を備えて
おり、そのハウジング３２の上面と下面とが樹脂製の上
蓋３３と下蓋３４によって閉じられている。さらに、前
記上蓋３３の下面には正電極３５がその上蓋３３と同軸
に取付けられており、前記下蓋３４の上面には負電極３
６がその下蓋３４と同軸に取付けられている。前記正電
極３５は、円盤部３５ｅと、その円盤部３５ｅに同軸に
固定された小径の第１円筒３５ａ及び大径の第２円筒３
５ｂとから構成されており、その円盤部３５ｅの中心に
重り３０ｗを吊り下げる上バネ３７が接続されている。

【００１９】前記負電極３６は、円盤部３６ｅと、その
円盤部３６ｅに同軸に固定された小径の第３円筒３６ａ
及び大径の第４円筒３６ｂとから構成されており、その
円盤部３６ｅの中心に前記重り３０ｗを支える下バネ３
８が接続されている。ここで、前記負電極３６の第３円
筒３６ａは、その内径が正電極３５の第１円筒３５ａの
外径よりも大きく、さらに、その外径が正電極３５の第
２円筒３５ｂの内径よりも小さく設定されている。ま
た、前記負電極３６の第４円筒３６ｂは、その内径が正
電極３５の第２円筒３５ｂの外径よりも大きく設定され
ている。

【００２０】このため、前記正電極３５と負電極３６と
が軸方向から組み合わされることにより、正電極３５の
第１円筒３５ａが負電極３６の第３円筒３６ａの内側
に、また、正電極３５の第２円筒３５ａが負電極３６の
第３円筒３６ａの外側で、第４円筒３６ｂの内側に位置
決めされるようになる。なお、正電極３５の円盤部３５
ｅの外周部分と負電極３６の円盤部３６ｅの外周部分に
は、電極３５，３６とハウジング３２との間を電気的に
絶縁できるリング状のシール材３９がそれぞれ装着され
ている。また、上バネ３７、下バネ３８と各電極３５，
３６間にも図示されていない絶縁材が装着されている。

【００２１】また、前記吸振機構３０には組立てが行わ
れる際に、ハウジング３２内に電気粘性流体３１が充填
される。前記電気粘性流体３１は、図９に示されるよう
に、印加電圧が増加することによって、その粘度が大き
くなる特性を有している。このため、正電極３５と負電
極３６との間の電圧を増加させれば、その電極３５，３
６間の電気粘性流体３１の粘度を大きくすることができ
る。

【００２２】前述のように、前記電極３５，３６は第１
円筒３５ａ、第２円筒３５ｂ及び第３円筒３６ａ、第４
円筒３６ｂが互い違いに組み合わされて配置されてい
る。このため、前記重り３０ｗが正電極３５の第１円筒
３５ａ内を軸方向に移動するとその重り３０ｗに押圧さ
れた電気粘性流体３１は両電極３５，３６の隙間を通過
するようになる。そして、電気粘性流体３１がその隙間
を流れ易ければ重り３０ｗが移動する際の抵抗は小さ
く、逆に、電気粘性流体３１がその隙間を流れ難ければ
重り３０ｗが移動する際の抵抗は大きくなる。即ち、そ
れらの電極３５，３６の隙間が電気粘性流体３１の流れ
を調整するオリフィスとしての働きをすることになる。
したがって、電圧信号により電極３５，３６の隙間に位
置する電気粘性流体３１の粘度を変化させれば、その隙
間を流れる電気粘性流体３１の流量を調整することがで
きる。即ち、前記オリフィスの径を変えたのと同じ状態
となり、吸振機構３０の減衰係数ｃを変化させることが
できるようになる。したがって、ハウジング３２内に充
填された電気粘性流体３１の全体の粘度を変えなくても
減衰係数ｃを変化させることができ、吸振機構３０の電
圧信号に対する応答性が向上する。

【００２３】図１１は、前記吸振機構３０の制御ブロッ
ク図を表している。図中８０は、ロボットのコントロー
ラであり、ロボットの稼働中における工具ハンド１のト
ラベリングプレート４の位置及び姿勢情報を吸振機構３
０のコントローラ９０に出力する。前記コントローラ９
０では、指令変換部９１においてロッド９ａ，９ｂの位
置及び姿勢情報から工具ハンド１の固有振動数を求め、
さらに、その固有振動数に基づいて所定の周波数領域の
振動を減衰させるような減衰係数ｃを求める。そして、
その減衰係数ｃに応じた電気粘性流体３１の粘度を計算
し、その粘度のデータを電圧発生部９２に出力する。前
記電圧発生部９２では指令変換部９１からの電気粘性流
体３１の粘度のデータを電圧信号に変換し、その電圧信
号を吸振機構３０の電極３５，３６に印加する。前記吸
振機構３０では電圧発生部９２からの電圧信号に基づい
て電気粘性流体３１の粘度を変化させる。ここで、前記
ロッド９ａ，９ｂの位置及び姿勢情報から最終的に電気
粘性流体３１の粘度を計算する方法としては、理論式で
の計算や経験に基づくニューラルネットによる計算ある
いはファジーコントローラによる計算等が利用される。

【００２４】本実施の形態に係る吸振機構３０による
と、工具ハンド１のロッド９ａ，９ｂの位置や姿勢に応
じて適正な減衰係数ｃを設定できるようになるため、加
工状況に応じて工具ハンド１の固有振動数が変化した場
合にもその固有振動数の変化に対応して効率的に振動を
吸収できるようになる。また、本実施の形態に係る工具
ハンド１の場合、ロッド９ａ，９ｂの長さは不変である
が、ロッドの長さを変えることができる工具ハンドであ
っても前記コントローラ９０の指令変換部９１において
ロッドの長さ情報に基づいて減衰係数ｃを補償すれば効
率的に振動を減衰させることができるようになる。な
お、本実施の形態に係る吸振機構３０では、工具ハンド
１のトラベリングプレート４の位置や姿勢に応じて電気
粘性流体３１の粘度を変化させることにより減衰係数ｃ
を変化させたが、流体の粘度を一定に保持した状態でオ
リフィスの径を機械的に増減させても減衰係数ｃを変化
させられることはいうまでもない。

【００２５】〔第４の実施の形態〕以下、図１２、図１
３に基づいて、本発明の第４の実施の形態に係る吸振機
構付きロボットの説明を行う。本実施の形態に係る吸振
機構付きロボットに使用される吸振機構４０は減衰パイ
プ４２から構成されている。前記減衰パイプ４２は、図
１２に示されるように、リンク機構６を構成するロッド
９ａ，９ｂの内部にそれらのロッド９ａ，９ｂと同軸に
収納されており、その両端部が前記ロッド９ａ，９ｂの
両端部とともにボールジョイント取付部９ｔに固定され
ている。また、前記減衰パイプ４２の外周面はロッド９
ａ，９ｂの内壁面と非接触の状態に保持されている。し
たがって、前記ロッド９ａ，９ｂが軸方向に振動する際
に減衰材料４２はそれらのロッド９ａ，９ｂとともに軸
方向に振動する。

【００２６】前記減衰パイプ４２は、高分子プラスチッ
クにより成形されたパイプであり、図１３に示されるよ
うに、軸方向から加えられた力（Ｆ）の変化に対する歪
み（ｘ）の変化がヒステリシスループを描くようになっ
ている。即ち、減衰パイプ４２に対して軸方向から圧縮
力が加わるとその減衰パイプ４２は圧縮方向に歪み、そ
の圧縮力が減少して零になったとしてもその圧縮歪みは
ある程度残留している。そして、前記減衰パイプ４２に
軸方向から引っ張り力が加わることにより圧縮歪みが零
となり、その減衰パイプ４２は引き続き引っ張り方向に
歪む。同様に、前記引っ張り力が減少して零になったと
してもその引っ張り歪みはある程度残留し、再び圧縮力
が加わることによりその引っ張り歪みは零となる。

【００２７】これに対して、リンク機構６を構成するロ
ッド９ａ，９ｂは前記ヒステリシスを有しないため、軸
方向から加わる圧縮力あるいは引っ張り力に同期して歪
む。ここで、前述のように、前記ロッド９ａ，９ｂと減
衰パイプ４２とはその両端部がボールジョイント取付部
９ｔによって固定されているため、それらのロッド９
ａ，９ｂが歪むときには減衰パイプ４２からその歪みを
抑えるような力を受ける。即ち、前記ロッド９ａ，９ｂ
に加わる振動は減衰パイプ４２によって吸収されること
になる。ここで、前記減衰パイプ４２に吸収される振動
エネルギーは、図１３に示されるヒステリシス曲線に囲
まれた部分の面積に比例する。また、全周波数領域で振
動を低減させることができるようになる。即ち、前記減
衰パイプ４２が本発明の減衰材料として機能する。

【００２８】〔第５の実施の形態〕以下、図１４、図１
５に基づいて、本発明の第５の実施の形態に係る吸振機
構付きロボットの説明を行う。本実施の形態に係る吸振
機構付きロボットに使用される吸振機構５０は強磁性パ
イプ５２から構成されている。前記強磁性パイプ５２
は、リンク機構６を構成するロッド９ａ，９ｂの内部に
それらのロッド９ａ，９ｂと同軸に収納されており、そ
の両端部が前記ロッド９ａ，９ｂの両端部とともにボー
ルジョイント取付部９ｔに固定されている。また、前記
強磁性パイプ５２の外周面はロッド９ａ，９ｂの内壁面
と非接触の状態に保持されている。したがって、前記ロ
ッド９ａ，９ｂが軸方向に振動する際に強磁性パイプ５
２はそれらのロッド９ａ，９ｂとともに軸方向に振動す
る。

【００２９】前記強磁性パイプ５２は強磁性体により成
形されたパイプであり、振動の圧縮力あるいは引っ張り
力によって歪み、圧縮時あるいは引っ張り時にはそれぞ
れ逆の方向に磁化される。しかしながら、強磁性体で
は、磁化の強さの変化、即ち、磁束密度（Ｂ）の変化
は、図１５に示されるように、歪み（ｘ）の変化に対し
てヒステリシスループを描くため、その歪みが周期的に
変化した場合にはヒステリシス曲線に囲まれた面積に比
例したエネルギーが損失となる。即ち、前記ロッド９
ａ，９ｂに加わる振動は強磁性パイプ５２によって前記
ヒステリシス曲線に囲まれた面積に相当するエネルギー
分だけ吸収されて、熱となって消費される。

【００３０】ここで、第１の実施の形態から第５の実施
の形態では、吸振機構１０，２０，３０，４０，５０を
ロッド９ａ，９ｂの内部に収納する例を示したが、これ
に限定されることはなく、前記ロッド９ａ，９ｂ等の外
部に装着することも可能である。また、第２の実施の形
態におけるスプリング２４や第３の実施の形態における
上バネ３７、下バネ３８の代わりにゴム等の弾性体を使
用することも可能である。

【００３１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この本発明の実施の形態には請求の範囲に記載し
た技術的事項以外に次のような各種の技術的事項を有す
るものであることを付記しておく。 （１）請求項１に記載された吸振機構付きロボットにお
いて、吸振機構は、リンク機構を構成する筒状部材の内
部に収納されていることを特徴とする吸振機構付きロボ
ット。このため、吸振機構を備えることによってリンク
機構の可動範囲が狭められない。 （２）請求項４に記載された吸振機構付きロボットにお
いて、正電極と負電極とは、筒部分をそれぞれ複数備え
ており、各々の電極の筒部分が互い違いに組み合わされ
ていることを特徴とする吸振機構付きロボット。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、振動の周波数がロボッ
トの固有振動数に近づいたり一致した場合でも振動が減
衰するために、加工精度の低下や工具の破損等を有効に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの要部斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの吸振機構の等価モデルである。

【図３】ロボットの工具ハンドにおける振動の周波数特
性である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの要部斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの吸振機構の等価モデルである。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの要部斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの吸振機構の等価モデルである。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構付き
ロボットの吸振機構の縦断面図である。

【図９】電気粘性流体における印加電圧と粘度との関係
を表すグラフである。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構付
きロボットの吸振機構の分解斜視図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る吸振機構付
きロボットの吸振機構の制御ブロック図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る吸振機構付
きロボットの要部斜視図、縦断面図である。

【図１３】減衰パイプのヒステリシス特性を表すグラフ
である。

【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る吸振機構付
きロボットの要部斜視図、縦断面図である。

【図１５】強磁性パイプのヒステリシス特性を表すグラ
フである。

【図１６】本発明に係る吸振機構付きロボットの全体斜
視図である。

【図１７】ロボットの工具ハンドの全体斜視図である。

【符号の説明】 Ｔ 工具 Ｒ ロボット Ｂ 本体部分 １ 工具ハンド ２ 基台 ４ トラベリングプレート ６ リンク機構 ９ａ ロッド ９ｂ ロッド １０ 吸振機構 １２ 重り １４ 粘弾性リング（弾性体） ２０ 吸振機構 ２２ 重り ２４ スプリング（弾性体） ２６ 弾性リング ３０ 吸振機構 ３０ｗ 重り ３１ 電気粘性流体 ３５ 正電極 ３６ 負電極 ３７ 上バネ ３８ 下バネ ４０ 吸振機構 ４２ 減衰パイプ（減衰材料） ５０ 吸振機構 ５２ 強磁性パイプ（強磁性体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋川 哲郎 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 遠山 退三 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 服部 和也 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 水野 幹 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 大坪 和義 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、工具が装着されるトラベリング
   プレートと、前記基台と前記トラベリングプレートとを
   連結する複数のリンク機構とから構成されており、各々
   のリンク機構を作動させることにより基台に対する工具
   の位置及び姿勢を変えることができるロボットにおい
   て、 前記リンク機構を構成する部材には、工具の振動を抑制
   する振動抑制機構が設けられていることを特徴とする吸
   振機構付きロボット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された吸振機構付きロボ
   ットにおいて、 吸振機構は、リンク機構を構成する部材に連結された弾
   性体と、その弾性体によって支持される重りとを備えて
   いることを特徴とする吸振機構付きロボット。
3. 【請求項３】 請求項２に記載された吸振機構付きロボ
   ットにおいて、 吸振機構の重りは、電気信号に基づいて粘度が変化する
   粘性流体に浸漬されていることを特徴とする吸振機構付
   きロボット。
4. 【請求項４】 請求項３に記載された吸振機構付きロボ
   ットにおいて、 粘性流体に電圧を印加する正電極と負電極とは有底筒形
   に成形されて互いの底を外側に向けた状態で、一方の電
   極が他方の電極を収納するように同軸に配置されてお
   り、その他方の電極の内部に重りが収納されていること
   を特徴とする吸振機構付きロボット。
5. 【請求項５】 基台と、工具が装着されるトラベリング
   プレートと、前記基台と前記トラベリングプレートとを
   連結する複数のリンク機構とから構成されており、各々
   のリンク機構を作動させることにより基台に対する工具
   の位置及び姿勢を変えることができるロボットにおい
   て、 前記リンク機構を構成する棒状部材には、加えられた力
   の変化に対する歪みの変化がヒステリシスループを描く
   減衰材料がその棒状部材に倣って固定されていることを
   特徴とする吸振機構付きロボット。
6. 【請求項６】 基台と、工具が装着されるトラベリング
   プレートと、前記基台と前記トラベリングプレートとを
   連結する複数のリンク機構とから構成されており、各々
   のリンク機構を作動させることにより基台に対する工具
   の位置及び姿勢を変えることができるロボットにおい
   て、 前記リンク機構を構成する棒状部材には、強磁性体がそ
   の棒状部材に倣って固定されていることを特徴とする吸
   振機構付きロボット。