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JP7346213B2 - Vibration damping structure, method of manufacturing vibration damping structure, robot, hand - Google Patents
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Vibration damping structure, method of manufacturing vibration damping structure, robot, hand Download PDF

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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。 The present invention relates to a vibration damping structure used as a component such as an arm portion of an industrial robot. The present invention also relates to a method of manufacturing a vibration damping structure using a three-dimensional modeling method.

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。 BACKGROUND ART In recent years, lightweight and highly rigid structural parts have been required for equipment in a wide range of fields, including industrial robots, in order to improve the operating speed of the equipment and save the energy required for its operation. For example, if the structural parts of the arms and hands of industrial robots that perform tasks such as transportation and assembly can be made lighter, they will be able to operate at higher speeds and the cycle time required for the tasks will be shortened.

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。 On the other hand, so-called 3D printers are being actively developed, and various methods are known, such as thermal fusion additive manufacturing, stereolithography using a photocurable resin, and powder lamination fusion. Although the use of 3D printers makes it possible to manufacture parts with shapes that are difficult to manufacture using conventional processing techniques, parts manufactured with 3D printers sometimes lack internal strength. Therefore, attempts are being made to increase the internal strength of objects manufactured using 3D printers.

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。 For example, Patent Document 1 discloses that a bulk structure having a reinforcement hole for filling with a reinforcing material is manufactured by additive manufacturing method, and the reinforcement hole is filled with a fluid material and then hardened. A method of increasing internal strength is described.

特開2015-134411号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-134411

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。
Although the method described in Patent Document 1 can produce objects with higher internal strength than conventional bulk structures manufactured with 3D printers, it does not directly contribute to the weight reduction required in fields such as industrial robots. It wasn't. Furthermore, in the field of industrial robots and the like, it is required not only to simply reduce the weight of structural parts, but also to be able to suppress vibrations that tend to occur during high-speed operation that accompanies weight reduction.
That is, in the field of industrial robots and the like, there has been a demand for structural components that are lightweight and have excellent vibration damping properties, that is, vibration damping structures.

本発明の第1の態様は、立体格子構造を有し、前記立体格子構造と連結された壁に囲まれた空間に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置され、前記立体格子構造は、前記壁に囲まれた空間にも設けられている、ことを特徴とする制振構造体である。 A first aspect of the present invention has a three-dimensional lattice structure, and a space surrounded by walls connected to the three-dimensional lattice structure is made of a group consisting of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a rubber, an elastomer, and an asphalt. The damping structure is characterized in that any one type of damping material selected from the above is arranged, and the three-dimensional lattice structure is also provided in a space surrounded by the wall .

また、本発明の第2の態様は、指と指駆動機構とを備え、ロボットに設置されるハンドであって、前記指駆動機構が、制振構造体を含み、前記制振構造体は、内部に空間を有する部材で構成された立体格子構造を有し、前記空間が互いに連結し、前記空間に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置されている、ことを特徴とするハンドである。 A second aspect of the present invention is a hand that is installed in a robot and includes a finger and a finger drive mechanism, wherein the finger drive mechanism includes a vibration damping structure, and the vibration damping structure includes: It has a three-dimensional lattice structure composed of members having spaces inside, the spaces are interconnected, and the spaces are filled with a material selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt. The hand is characterized in that any one type of damping material is arranged.

また、本発明の第3の態様は、制振構造体の製造方法であって、原料粉末からなる粉末層を形成する工程と、前記粉末層にレーザを照射する工程と、を有し、立体格子構造と、前記立体格子構造と連結しており穴を有する壁で囲まれた空間と、を一体として製造する工程と、前記穴から制振材を注入する工程と、を有する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。 Further, a third aspect of the present invention is a method for manufacturing a vibration damping structure, which includes the steps of forming a powder layer made of raw material powder, and irradiating the powder layer with a laser. It is characterized by comprising the steps of integrally manufacturing a lattice structure and a space connected to the three-dimensional lattice structure and surrounded by a wall having holes, and injecting a damping material through the holes. This is a method of manufacturing a vibration damping structure .

また、本発明の第4の態様は、制振構造体の製造方法であって、原料粉末からなる粉末層を形成する工程と、前記粉末層にレーザを照射する工程と、を有し、内部に空間を有し、前記空間が互いに連結する部材で構成された立体格子構造を一体として製造する工程と、前記空間に制振材を注入する工程と、を有する、ことを特徴とする制振構造体の製造方法である。 A fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a vibration damping structure, which includes the steps of forming a powder layer made of raw material powder, and irradiating the powder layer with a laser. A vibration damping method comprising the steps of integrally manufacturing a three-dimensional lattice structure in which the space is made up of members that connect with each other, and the step of injecting a damping material into the space. This is a method for manufacturing a structure .

また、本発明の第5の態様は、指と指駆動機構とを備え、ロボットに設置されるハンドであって、前記指駆動機構が、制振構造体を含み、前記制振構造体は、立体格子構造と、 Further, a fifth aspect of the present invention is a hand that is installed in a robot and includes a finger and a finger drive mechanism, wherein the finger drive mechanism includes a vibration damping structure, and the vibration damping structure includes: Three-dimensional lattice structure,
前記立体格子構造と連結された壁に囲まれた空間と、を有し、前記空間の内部に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置されている、ことを特徴とするハンドである。 a space surrounded by walls connected to the three-dimensional lattice structure, and in the interior of the space, one selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt. This hand is characterized by having seed vibration damping material arranged thereon.

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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a structural component, that is, a vibration damping structure, which is lightweight and has excellent vibration damping properties, and can be suitably used in fields such as robots (especially industrial robots, etc.).

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。FIG. 1 is a perspective view of a link component 1 as a vibration damping structure according to a first embodiment. (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。(a) A front view of the link component 1. (b) A schematic cross-sectional view of the link component 1 taken along the line BB in FIG. 2(a). リンク部品1を備えたロボット100の模式的な斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view of a robot 100 including a link component 1. (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。(a) A perspective view of a part of the hand with the exterior cover removed. (b) A schematic enlarged view of a part of the finger drive mechanism FU1. 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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a link component 10 according to a second embodiment. 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。FIG. 7 is a perspective view of a link component 11 as a vibration damping structure according to a third embodiment. (a)リンク部品11の平面図。(b)リンク部品11の正面図。(a) A plan view of the link component 11. (b) A front view of the link component 11. (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。(a) A side view of the link component 11. (b) A schematic cross-sectional view of the link component 11 taken along line AA in FIG. 8(a). 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。FIG. 4 is a perspective view of a link component 21 as a vibration damping structure according to a fourth embodiment. (a)リンク部品21の平面図。(b)リンク部品21の側面図。(a) A plan view of the link component 21. (b) A side view of the link component 21. (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) A front view of the link component 21. (b) A schematic cross-sectional view of the link component 21 taken along line GG in FIG. 11(a). (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) A perspective view showing a schematic cross-sectional shape of the link component 21 taken along line HH in FIG. 11(a). (b) An enlarged view of the portion 28 shown in FIG. 12(a). (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。(a) A plan view showing a schematic cross-sectional shape of the link component 21 taken along line HH in FIG. 11(a). (b) A side view showing a schematic cross-sectional shape of the link component 21 taken along line HH in FIG. 11(a).

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。 A damping structure and a method of manufacturing the damping structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to in the description of the embodiments and examples below, unless otherwise specified, members designated with the same reference numerals have the same functions.

[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。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view of a link component 1 as a vibration damping structure according to the first embodiment. 2(a) is a front view of the link component 1, and FIG. 2(b) is a schematic cross-sectional view of the link component 1 taken along line BB in FIG. 2(a).
The link component 1 is used, for example, as a component of a robot hand or arm. FIG. 3 is a schematic perspective view of the robot 100 including the link component 1 as a vibration damping structure. The robot 100 includes an arm supported by a base 101 and a hand 106 attached to the tip of the arm. The arm section includes rotatable joint sections J1, J2, J3, J4, and J5, and link sections 102, 103, 104, and 105 that connect the respective joint sections. The hand 106 includes three fingers 107 that can be opened and closed. The robot 100 performs the work of, for example, grasping a workpiece W placed on a parts stand A with three fingers 107 and transporting it onto a workbench B.

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。 Note that robots that can use the vibration damping structure according to Embodiment 1 as a component are not limited to the example shown in FIG. 3. For example, the robots may have different configurations, such as the number of joints, the direction of the rotation axis of each joint, or the number of fingers 107 included in the hand 106. Further, the vibration damping structure according to the first embodiment can be used not only as an industrial robot that transports workpieces, but also as a component of a robot that performs various operations such as assembly, processing, and inspection.

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。 The link parts according to the first embodiment can be suitably used, for example, in the link parts 102, 103, 104, and 105 that constitute the arm part of the robot 100, and the finger drive mechanism of the hand 106. FIG. 4A is a perspective view of the portion surrounded by the dotted line 108 in FIG. 3, that is, a part of the hand 106, with the exterior cover removed. However, the diagram is shown upside down compared to FIG. The hand 106 with three fingers 107 includes finger drive mechanisms FU1, FU2, and FU3 for opening and closing each finger independently. FIG. 4(b) is a schematic enlarged view of a portion surrounded by a circle 109 in FIG. 4(a), that is, a part of the finger drive mechanism FU1. The finger drive mechanism FU1 incorporates the link component 1 of this embodiment, and the hole 2 of the link component 1 engages with the rotation shaft 110 to rotatably support the rotation shaft 110. As will be described later, the link component 1 has a skeleton portion with a three-dimensional lattice structure; however, for convenience of illustration, the skeleton portion with a three-dimensional lattice structure is omitted and schematically shown in FIG. 4(b).

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。
Returning to FIGS. 1 and 2(a) to 2(b), the link component 1 has a skeleton portion 4 having a three-dimensional lattice structure that is H-shaped as a whole, and a mounting portion for attaching the link component 1 to the device. Four rotating shaft support parts are connected and integrated with the skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure. The pivot shaft support section serving as the attachment section is provided with the hole 2 that engages with the pivot shaft 110 as described above. In addition, the attachment part provided in the link part to enable it to be attached to a device such as a robot is not limited to a hole that rotatably supports a rotation axis, but can be attached to a frame part of a three-dimensional lattice structure. It is also possible to use an attachment part using other engagement methods.
The link component 1 includes two surrounding walls 3 that are provided so as to wrap around a partial area of the skeleton section 4 having a three-dimensional lattice structure.

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)。 The skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure, the four pivot shaft support parts provided with the holes 2, and the two surrounding walls 3 are created as an integral three-dimensional structure connected to each other by a powder lamination melting method. (It may also be created by other three-dimensional manufacturing methods such as fused deposition modeling).

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。 In the link component 1, damping materials 5 are arranged in two areas surrounded by the surrounding wall 3 so as to fill the gaps in the lattice of the three-dimensional lattice structure. The damping material can be a material that has the desired damping properties, but it may be solid at room temperature but turn into a liquid state when heated, or it may be a liquid state at room temperature but once heated. Those that solidify are preferred. For example, various thermoplastic resins, thermosetting resins, rubber, elastomers, asphalt, etc. can be used as the damping material.

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。 Each surrounding wall 3 is provided with an injection port 6 for injecting damping material. The damping material is injected, for example, in the same manner as injection molding, by bringing an injection nozzle into contact with the injection port 6 and filling the area surrounded by the surrounding wall 3 with liquid damping material while applying injection pressure. Thereafter, a method of solidifying by cooling or heating is used. Further, depending on the case, the temperature of the skeleton part 4 and the surrounding wall 3 having a three-dimensional lattice structure may be raised in advance, filling may be performed from the injection port 6, and then the whole may be cooled to solidify the damping material. Moreover, it is also possible to provide an air port in the surrounding wall 3 for letting air escape, separately from the injection port. It is also possible to connect the air port to a vacuum pump or the like to reduce the pressure in the area surrounded by the surrounding wall 3, and then inject the liquid vibration damping material through the injection port 6. After the injection is completed, the injection port 6 is sealed. For example, the injection port can be sealed by cutting a thread groove in advance and inserting a screw plug or the like, or by press-fitting a separate member, welding, or the like.

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。 As a specific example, four rotating bodies with a three-dimensional lattice structure skeleton 4 and holes 2 were created using a powder layered melting method that uses AlSi12 powder, which is an aluminum alloy, as a raw material and repeats the formation of a powder layer and laser heating. The shaft support part and the two surrounding walls 3 are integrally molded. The external shape of the H-shaped link component 1 is, for example, a length in the X direction LX=200 mm, a length in the Y direction LY=30 mm, and a length in the Z direction LZ=30 mm. Each branch of the three-dimensional lattice structure is a cylinder (solid) with a diameter of 6 mm, and the thickness of the surrounding wall is 3 mm. The space surrounded by the surrounding wall is filled with ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) resin as a vibration damping material. The link component 1 manufactured in this manner was lightweight with a weight of 1480 g, and had a logarithmic damping ratio of 0.56, which showed excellent vibration damping properties. Note that the logarithmic damping rate is a coefficient representing vibration damping, and is the natural logarithm of the ratio of adjacent amplitudes. It can be said that the larger the value of the logarithmic damping rate, the better the damping performance.

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。 On the other hand, the link parts made by cutting aluminum alloy A7075 have the same external dimensions (LX=200mm, LY=30mm, LZ=30mm), but have a weight of 2500g and a logarithmic damping rate of 0. It was .20.

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。
As described above, in the link component 1 of this embodiment, the skeleton part is configured with a three-dimensional lattice structure, a surrounding wall is provided to surround a part of the structure, and the internal area of the surrounding wall is filled with damping material. There is. By configuring the skeleton part with a three-dimensional lattice structure, it is possible to reduce the weight compared to the case where it is formed from a bulk member, and it is possible to provide the link component 1 with a predetermined strength. Moreover, since at least a part of the three-dimensional lattice structure is surrounded by the surrounding wall 3 and the inside thereof is filled with damping material, the link component 1 of this embodiment is not only lightweight but also has excellent damping properties. ing.
Therefore, the link component of this embodiment can be used as various components including a finger drive mechanism of a robot and a link portion of an arm.

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。 Note that the three-dimensional lattice structure is not limited to the illustrated shape, and may be other lattice shapes combining columns, beams, and brace shapes, or a honeycomb shape. Moreover, the material used to integrally mold the skeleton part, the mounting part, and the surrounding wall may be any material that can meet the required specifications, and either metal or resin can be used. In particular, lightweight metals such as aluminum alloys are preferred as materials that are lightweight and have good workability.

[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。
[Embodiment 2]
A link component according to Embodiment 2 will be explained. The appearance of the link component 10 of this embodiment is generally the same as that of the link component 1, and as shown in FIGS. 1 and 2(a), the link component 10 has a skeleton portion 4 having a three-dimensional lattice structure that is H-shaped as a whole. . Four rotating shaft support parts provided with holes 2 as attachment parts for attaching the link component 10 to the device are connected and integrated with the skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure. The link component 10 of this embodiment is also used, like the link component 1 of the first embodiment, as a component of a robot hand (robot hand) or arm, for example. Descriptions of common items between link component 10 and link component 1 will be omitted.

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。 The link component 1 of Embodiment 1 was provided with two surrounding walls 3 provided so as to wrap around a partial area of the three-dimensional lattice structure, but the inside of the surrounding wall 3 of the link component 10 of this embodiment is No three-dimensional lattice structure is provided. In the link component 10 of this embodiment, the surrounding wall 3 not only functions as a container for filling vibration damping material, but also constitutes a part of the skeleton part as a structure connected to the skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure. are doing. The inside (predetermined space) of the surrounding wall 3 is filled with a damping material 5.

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。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the link component 10 taken along the same line as the line BB in FIG. 2(a). As shown in the figure, the inside of the area surrounded by the surrounding wall 3 is filled with a damping material 5, but unlike the link component 1, a three-dimensional lattice structure is not provided. In order to maintain sufficient strength as a part of the skeleton, the surrounding wall 3 of this embodiment is preferably set to have a greater mechanical strength than the surrounding wall of the first embodiment. In some cases, reinforcing materials may be installed inside the area surrounded by the surrounding wall 3 in order to prevent the skeleton including the surrounding wall from being deformed or damaged due to pressure or external force when injecting the damping material. It's okay. The reinforcing material can be provided, for example, by pillars, beams, braces, partition walls, etc., but it is arranged so that when injecting the damping material, the flow will not be hindered and filling will not be hindered.

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。 In order to manufacture the link component 10 of this embodiment, a skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure, four rotation shaft support parts provided with holes 2, and two surrounding walls 3 are connected by a powder lamination melting method. Create an integrated three-dimensional object. (It may also be created by other three-dimensional manufacturing methods such as fused deposition modeling). Thereafter, the damping material 5 is filled into the three-dimensional structure through the injection port 6 and solidified in the same manner as in the first embodiment.

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。 As a specific example, four rotating bodies with a three-dimensional lattice structure skeleton 4 and holes 2 were created using a powder layered melting method that uses AlSi12 powder, which is an aluminum alloy, as a raw material and repeats the formation of a powder layer and laser heating. The shaft support part and the two surrounding walls 3 are integrally molded. The external shape of the H-shaped link component 1 is, for example, a length in the X direction LX=200 mm, a length in the Y direction LY=30 mm, and a length in the Z direction LZ=30 mm. Each branch of the three-dimensional lattice structure is a cylinder (solid) with a diameter of 6 mm, and the thickness of the surrounding wall is 4.5 mm. The space surrounded by the surrounding wall is filled with ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) resin as a vibration damping material. The link component 10 manufactured in this manner was lightweight with a weight of 1500 g, and had a logarithmic damping ratio of 0.56 and excellent vibration damping properties. Note that the logarithmic damping rate is a coefficient representing vibration damping, and is the natural logarithm of the ratio of adjacent amplitudes. It can be said that the larger the value of the logarithmic damping rate, the better the damping performance.

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。 On the other hand, the link parts made by cutting aluminum alloy A7075 have the same external dimensions (LX=200mm, LY=30mm, LZ=30mm), but have a weight of 2500g and a logarithmic damping rate of 0. It was .20.

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。
As described above, the link component 10 of the present embodiment has a skeleton part composed of the three-dimensional lattice structure and the surrounding wall 3 connected and integrated with the three-dimensional lattice structure, and the internal region of the surrounding wall is filled with a damping material. By configuring the skeleton part with a three-dimensional lattice structure and an enclosing wall, it is possible to reduce the weight compared to the case where it is formed from a bulk member, and it is possible to provide the link component 10 with a predetermined strength. Moreover, since the damping material 5 is filled inside the surrounding wall 3 connected to the three-dimensional lattice structure, the link component 10 of this embodiment is not only lightweight but also excellent in damping properties.
Therefore, the link component of this embodiment can be used as various components including a finger drive mechanism of a robot and a link portion of an arm.

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。 Note that the three-dimensional lattice structure is not limited to the illustrated shape, and may be other lattice shapes combining columns, beams, and brace shapes, or a honeycomb shape. Further, the material for the three-dimensional lattice structure may be any material that satisfies the required specifications, and may be either metal or resin. In particular, it is preferable to use a lightweight metal such as an aluminum alloy as a material that is lightweight and has good workability.

[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。
[Embodiment 3]
The link component 11 according to the third embodiment will be explained. The link component 11 of this embodiment, like the link component 1 of the first embodiment and the link component 10 of the second embodiment, can be used in many fields including, for example, as a component of a robot hand or arm.
FIG. 6 is a perspective view of the link component 11 as a vibration damping structure according to the third embodiment. 7(a) is a plan view of the link component 11, FIG. 7(b) is a front view, and FIG. 8(a) is a side view. FIG. 8(b) is a schematic cross-sectional view of the link component 11 taken along line AA in FIG. 8(a).

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。 The link component 11 of this embodiment also includes a skeleton portion 4 with a three-dimensional lattice structure, and four rotation shaft support portions provided with holes 2 as attachment portions for attaching the link component 11 to the device, and a three-dimensional lattice structure. It is connected and integrated with the skeleton part 4 of the structure.

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。 The feature of this embodiment is that it includes four tubes that are tightly connected to a lattice of a three-dimensional lattice structure that constitutes an H-shaped skeleton as a whole, and the inside of each tube is filled with a damping material 5. This is the point. As shown in FIG. 8(b), on the upper surface side of the link component 11, a pipe 13A having end portions 16A and 16C as both ends, and a pipe 13B having end portions 16B and 16D as both ends are arranged in a three-dimensional structure. It is provided so as to be tightly connected to the lattice of the lattice structure. Further, on the lower surface side of the link component 11, a tube having both ends at the end portion 16E and the end portion 16G, and a tube having both ends at the end portion 16F and the end portion 16H are provided so as to be tightly connected to the lattice of the three-dimensional lattice structure. It is being The four tubes filled with the damping material 5 are integrated with an H-shaped skeleton formed by a three-dimensional lattice structure to absorb vibrations.

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。 In order to manufacture the link component 11 of this embodiment, a powder lamination melting method is used to fabricate a skeleton part 4 with a three-dimensional lattice structure, four rotation shaft support parts provided with holes 2, and an integrated body in which four pipes are connected. Create a three-dimensional object. (It may also be created by other three-dimensional manufacturing methods such as fused deposition modeling). Thereafter, the damping material 5 is filled into the four tubes of the three-dimensional structure and solidified in the same manner as in Embodiment 1. In the case of this embodiment, by using one end of the tube as an injection port and the other end as an air vent (or suction port), even a high-viscosity damping material can be filled relatively easily.

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。 As a specific example, four rotating bodies with a three-dimensional lattice structure skeleton 4 and holes 2 were created using a powder layered melting method that uses AlSi12 powder, which is an aluminum alloy, as a raw material and repeats the formation of a powder layer and laser heating. The shaft support part and four tubes are integrally molded. The external shape of the H-shaped link component 1 is, for example, a length in the X direction LX=200 mm, a length in the Y direction LY=30 mm, and a length in the Z direction LZ=30 mm. Each branch of the three-dimensional lattice structure is a cylinder (solid) with a diameter of 6 mm, and the outer diameter of the tube is 8 mm and the thickness is 1.5 mm. The insides of the four tubes are filled with ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) resin, which is a vibration damping material. The link component 11 manufactured in this manner was lightweight with a weight of 912 g, and had a logarithmic damping ratio of 0.48 and excellent vibration damping properties. Note that the logarithmic damping rate is a coefficient representing vibration damping, and is the natural logarithm of the ratio of adjacent amplitudes. It can be said that the larger the value of the logarithmic damping rate, the better the damping performance.

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。 On the other hand, the link parts made by cutting aluminum alloy A7075 have the same external dimensions (LX=200mm, LY=30mm, LZ=30mm), but have a weight of 2500g and a logarithmic damping rate of 0. It was .20.

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。
As described above, the link component 11 of this embodiment has a skeleton having a three-dimensional lattice structure, and includes a tube that is tightly connected to the lattice, and the tube is filled with a damping material. By configuring the skeleton part with a three-dimensional lattice structure, it is possible to reduce the weight compared to the case where it is formed from a bulk member, and it is possible to provide the link component 11 with a predetermined strength. Moreover, since the tubes are provided so as to be tightly connected to the three-dimensional lattice structure, and the damping material is filled inside the tubes, the link component 11 of this embodiment is not only lightweight but also has excellent vibration damping properties. .
Therefore, the link component of this embodiment can be used as various components including a finger drive mechanism of a robot and a link portion of an arm.

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。 Note that the three-dimensional lattice structure is not limited to the illustrated shape, and may be other lattice shapes combining columns, beams, and brace shapes, or a honeycomb shape. Further, the material for the three-dimensional lattice structure may be any material that satisfies the required specifications, and may be either metal or resin. In particular, it is preferable to use a lightweight metal such as an aluminum alloy as a material that is lightweight and has good workability.

[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。
[Embodiment 4]
The link component 21 according to the fourth embodiment will be explained. The link component 21 of this embodiment is also used, for example, as a component of a robot's hand or arm, like the link components of other embodiments.
FIG. 9 is a perspective view of a link component 21 as a vibration damping structure according to the fourth embodiment. 10(a) is a plan view of the link component 21, FIG. 10(b) is a side view, and FIG. 11(a) is a front view. 11(b) is a schematic cross-sectional view of the link component 21 taken along line GG in FIG. 11(a), and FIG. 12(a) shows the link component 21 along the line H-- It is a perspective view showing a typical cross-sectional shape cut along the H line. Moreover, FIG. 12(b) is an enlarged view of the portion 28 shown in FIG. 12(a). 13(a) is a schematic plan view showing the cross-sectional shape of the link component 21 taken along line HH in FIG. 11(a), and FIG. FIG. 3 is a schematic side view showing a cross-sectional shape taken along line HH in FIG.

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。 The link component 21 of this embodiment also includes a skeleton part 4 with a three-dimensional lattice structure, and four pivot shaft support parts provided with holes 2 as attachment parts for attaching the link component 21 to the device, and a three-dimensional lattice structure. It is connected and integrated with the skeleton part 4 of the structure.

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。 The feature of this embodiment is that it has a three-dimensional lattice structure that constitutes an H-shaped skeleton as a whole, and at least a part of the three-dimensional lattice structure is constituted by a collection of a plurality of tubes whose internal spaces communicate with each other. This is the point where the damping material 5 is filled. In the illustrated example, the entire H-shaped skeleton made of a three-dimensional lattice structure is composed of a collection of tubes with connected internal spaces.

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)。 Eight openings 26A to 26H are provided at the corners of the H-shaped skeleton to be used as injection ports or air vents when filling the pipes constituting the three-dimensional lattice structure with damping material. (For convenience of illustration, 26H is not shown).

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。 In order to manufacture the link component 21 of this embodiment, a skeleton part 4 having a three-dimensional lattice structure made up of a set of connected tubes, and four rotation shaft support parts provided with holes 2 are manufactured by a powder lamination melting method. Create a three-dimensional object that is integrated with (It may also be created by other three-dimensional manufacturing methods such as fused deposition modeling). Thereafter, the damping material 5 is filled into the pipe in the same manner as described in the first embodiment. In the case of this embodiment, even a high-viscosity damping material can be filled relatively easily by appropriately using the openings 26A to 26H as injection ports or air vents (or suction ports). For this reason, as shown in each partial sectional view, the inside of each tube constituting the three-dimensional lattice structure is filled with a damping material 5.

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。 As a specific example, a three-dimensional lattice structure, which is a collection of a plurality of tubes with communicating internal spaces, and holes 2 are created by using powder of AlSi12, which is an aluminum alloy, as a raw material and using a powder layered melting method that repeatedly forms a powder layer and performs laser heating. The four rotation shaft support parts provided with the following are integrally molded. The external shape of the H-shaped link component 1 is, for example, a length in the X direction LX=200 mm, a length in the Y direction LY=30 mm, and a length in the Z direction LZ=30 mm. Each branch of the three-dimensional lattice structure is a circular tube with an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4.2 mm. The inside of the tube constituting the three-dimensional lattice structure is filled with ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) resin as a vibration damping material. The link component 21 manufactured in this manner was lightweight with a weight of 520 g, and had a logarithmic damping ratio of 0.54 and excellent vibration damping properties. Note that the logarithmic damping rate is a coefficient representing vibration damping, and is the natural logarithm of the ratio of adjacent amplitudes. It can be said that the larger the value of the logarithmic damping rate, the better the damping performance.

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。 On the other hand, the link parts made by cutting aluminum alloy A7075 have the same external dimensions (LX=200mm, LY=30mm, LZ=30mm), but have a weight of 2500g and a logarithmic damping rate of 0. It was .20.

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。
The link component 21 of this embodiment constitutes a skeleton part having a three-dimensional lattice structure by a collection of connected pipes, and the pipes are filled with a damping material. By configuring the skeleton part with a three-dimensional lattice structure, it is possible to reduce the weight compared to the case where it is formed from a bulk member, and it is possible to provide the link component 21 with a predetermined strength. Furthermore, since the pipes of the entire three-dimensional lattice structure are filled with vibration damping material, the link component 21 of this embodiment is not only lightweight but also has extremely excellent vibration damping properties.
Therefore, the link component of this embodiment can be used as various components including a finger drive mechanism of a robot and a link portion of an arm.

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。 Note that the three-dimensional lattice structure is not limited to the illustrated shape, and may be other lattice shapes combining columns, beams, and brace shapes, or a honeycomb shape. Further, the material for the three-dimensional lattice structure may be any material that satisfies the required specifications, and may be either metal or resin. In particular, it is preferable to use a lightweight metal such as an aluminum alloy as a material that is lightweight and has good workability.

[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。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the embodiments and examples described above, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention. For example, the three-dimensional lattice structure and the shape and material of the vibration damping material can be changed as appropriate depending on the mechanical strength, light weight, and vibration damping properties required of the part.

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 1... Link part / 2... Hole / 3... Surrounding wall / 4... Skeleton part of three-dimensional lattice structure / 5... Damping material / 6... Inlet / 10, 11, 21...Link parts/13A, 13B...Pipe/26A-26H...Opening/100...Robot/102-105...Link part

Claims (11)

立体格子構造を有し、
前記立体格子構造と連結された壁に囲まれた空間に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置され
前記立体格子構造は、前記壁に囲まれた空間にも設けられている、
ことを特徴とする制振構造体。
It has a three-dimensional lattice structure,
Any one type of damping material selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt is arranged in a space surrounded by a wall connected to the three-dimensional lattice structure ,
The three-dimensional lattice structure is also provided in a space surrounded by the wall ,
A vibration damping structure characterized by:
前記制振材は、前記立体格子構造の一部を囲む、
ことを特徴とする請求項1に記載の制振構造体。
The damping material surrounds a part of the three-dimensional lattice structure,
The damping structure according to claim 1, characterized in that:
前記空間が、前記立体格子構造を構成する部材の間に設けられている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の制振構造体。
the space is provided between members constituting the three-dimensional lattice structure,
The damping structure according to claim 1 or 2 , characterized in that:
指と指駆動機構とを備え、ロボットに設置されるハンドであって、
前記指駆動機構が、制振構造体を含み、
前記制振構造体は、内部に空間を有する部材で構成された立体格子構造を有し、
前記空間が互いに連結し、
前記空間に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置されている、
ことを特徴とするハンド
A hand installed on a robot, comprising fingers and a finger drive mechanism,
the finger drive mechanism includes a vibration damping structure;
The vibration damping structure has a three-dimensional lattice structure composed of members having a space inside,
the spaces are connected to each other,
Any one type of damping material selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt is arranged in the space .
A hand characterized by:
関節部と前記関節部と接続するリンク部とを備えるロボットであって、
前記リンク部が、請求項1乃至のいずれか一項に記載の制振構造体を含む、
ことを特徴とするロボット。
A robot comprising a joint part and a link part connected to the joint part,
The link portion includes the vibration damping structure according to any one of claims 1 to 3 .
A robot characterized by:
指と指駆動機構とを備え、ロボットに設置されるハンドあって、
前記指駆動機構が、請求項1乃至のいずれか一項に記載の制振構造体を含む、
ことを特徴とするハンド。
There is a hand that is equipped with fingers and a finger drive mechanism and is installed on the robot.
The finger drive mechanism includes the vibration damping structure according to any one of claims 1 to 3 .
A hand characterized by:
指と指駆動機構とを備え、ロボットに設置されるハンドであって、 A hand installed on a robot, comprising fingers and a finger drive mechanism,
前記指駆動機構が、制振構造体を含み、 the finger drive mechanism includes a vibration damping structure;
前記制振構造体は、立体格子構造と、 The vibration damping structure has a three-dimensional lattice structure;
前記立体格子構造と連結された壁に囲まれた空間と、を有し、 a space surrounded by walls connected to the three-dimensional lattice structure,
前記空間の内部に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種の制振材が配置されている、 Any one type of damping material selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt is arranged inside the space.
ことを特徴とするハンド。 A hand characterized by:
制振構造体の製造方法であって、
原料粉末からなる粉末層を形成する工程と、
前記粉末層にレーザを照射する工程と、
を有し、
立体格子構造と、前記立体格子構造と連結しており穴を有する壁で囲まれた空間と、を一体として製造する工程と、
前記穴から制振材を注入する工程と、を有する、
ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
A method for manufacturing a vibration damping structure, the method comprising:
forming a powder layer made of raw material powder;
irradiating the powder layer with a laser;
has
A step of integrally manufacturing a three-dimensional lattice structure and a space connected to the three-dimensional lattice structure and surrounded by a wall having holes;
injecting a damping material through the hole;
A method of manufacturing a vibration damping structure characterized by:
前記制振材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種である、
ことを特徴とする請求項に記載の制振構造体の製造方法。
The damping material is any one selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt.
The method of manufacturing a vibration damping structure according to claim 8 .
制振構造体の製造方法であって、
原料粉末からなる粉末層を形成する工程と、
前記粉末層にレーザを照射する工程と、
を有し、
内部に空間を有し、前記空間が互いに連結する部材で構成された立体格子構造を一体として製造する工程と、
前記空間に制振材を注入する工程と、を有する、
ことを特徴とする制振構造体の製造方法。
A method for manufacturing a vibration damping structure, the method comprising:
forming a powder layer made of raw material powder;
irradiating the powder layer with a laser;
has
A step of integrally manufacturing a three-dimensional lattice structure that has a space inside and is made up of members that connect the spaces to each other;
injecting a damping material into the space;
A method of manufacturing a vibration damping structure characterized by:
前記制振材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマーおよびアスファルトからなる群より選択されるいずれか1種であることを特徴とする請求項10に記載の制振構造体の製造方法。 The production of the damping structure according to claim 10 , wherein the damping material is any one selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin, rubber, elastomer, and asphalt. Method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250018893A1 (en) * 2021-12-10 2025-01-16 Daicel Corporation Impact absorption device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11981268B2 (en) * 2021-10-13 2024-05-14 GM Global Technology Operations LLC Energy absorbing material for a vehicle
CN115434825B (en) * 2022-04-22 2026-01-06 西北工业大学 A hybrid structure connector and its preparation method
JP2024042385A (en) * 2022-09-15 2024-03-28 ウシオ電機株式会社 Vibration damping structure and device incorporating vibration damping structure
CN116164076B (en) * 2023-02-03 2026-04-10 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 Honeycomb sandwich vibration isolation base, adjustment system and method of honeycomb sandwich vibration isolation base

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014076524A (en) 2012-10-11 2014-05-01 Seiko Epson Corp Robot hand, robot device and method of manufacturing robot hand
JP2015093461A (en) 2013-11-13 2015-05-18 株式会社東芝 Three-dimensional structure component
JP2015134411A (en) 2014-01-16 2015-07-27 株式会社Ihi Method for manufacturing three-dimensionally shaped article
JP2016154845A (en) 2015-02-24 2016-09-01 ディズニー エンタープライゼス インコーポレイテッド Method for developing and controlling robot to have movements matching animation character
WO2017009646A1 (en) 2015-07-16 2017-01-19 University College Cardiff Consultants Limited Impact absorbing device and method of producing an impact absorbing device
JP2017150020A (en) 2016-02-23 2017-08-31 マツダ株式会社 Manufacturing method of structure
JP6533886B1 (en) 2018-07-11 2019-06-19 信安 牧 Method of manufacturing member using 3D printer
JP2019100390A (en) 2017-11-30 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Vibration damping structure and method for manufacturing the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014076524A (en) 2012-10-11 2014-05-01 Seiko Epson Corp Robot hand, robot device and method of manufacturing robot hand
JP2015093461A (en) 2013-11-13 2015-05-18 株式会社東芝 Three-dimensional structure component
JP2015134411A (en) 2014-01-16 2015-07-27 株式会社Ihi Method for manufacturing three-dimensionally shaped article
JP2016154845A (en) 2015-02-24 2016-09-01 ディズニー エンタープライゼス インコーポレイテッド Method for developing and controlling robot to have movements matching animation character
WO2017009646A1 (en) 2015-07-16 2017-01-19 University College Cardiff Consultants Limited Impact absorbing device and method of producing an impact absorbing device
JP2017150020A (en) 2016-02-23 2017-08-31 マツダ株式会社 Manufacturing method of structure
JP2019100390A (en) 2017-11-30 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Vibration damping structure and method for manufacturing the same
JP6533886B1 (en) 2018-07-11 2019-06-19 信安 牧 Method of manufacturing member using 3D printer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250018893A1 (en) * 2021-12-10 2025-01-16 Daicel Corporation Impact absorption device
US12370971B2 (en) * 2021-12-10 2025-07-29 Daicel Corporation Impact absorption device

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