マイクロ搬送アーム

現在の工業生産においては，製品に比較してはるかに大型の生産機械を使用している．ここで製品サイズに見合った必要最小限度の大きさにまで生産機械を小型化すれば，著しい省スペース・省資源・省エネルギを達成することができる．この｢小さなものは小さな生産設備で」という考え方に基づき，産業技術総合研究所では超小型の工作機械およびマテリアルハンドリング機器から構成されるマイクロファクトリの概念を提唱している．マイクロ搬送アームは，マイクロファクトリにおいて小型部品の搬送および組立作業を行うための小型高速アームである．

アーム外観 (最大長約100 mm)

概要・特長

小型軽量部品の搬送・組立作業用
最大長さ約100 mm, 4自由度(xyz方向移動+z軸回り回転)
水平多関節構造とパンタグラフ型パラレルリンクを組合せた機構
サーボモータをアーム基部に配置して可動部分を軽量化

狭い設置面積(50 mm×70 mm)に対して，広い領域(直径197 mmの円内)で動作可能

最大動作速度: 0.6 m/s
繰返し位置決め精度: 10 µm以下

誤差吸収+接触力検出デバイス

組立作業時の誤差吸収および接触力検出機能を備える3軸デバイスをアーム先端に搭載
接触力により生じる弾性変形をホール素子により電気信号に変換
金属薄板のエッチング+折曲げによる低コストな3次元構造
力フィードバックを用いて最大隙間28 µm のピン挿入作業を達成

原理・構造

挿入前	誤差吸収+接触力検出

製作方法

エッチングによる切抜き+溝生成	折曲げ	完成

こぼれ話

マイクロ搬送アームの開発に取組む以前は，米国ユタ大学 John M. Hollerbach 教授のもとでSARCOS社製マスターアームを使用した仮想プロトタイピングの研究に従事していた．対向する永久磁石のギャップにホール素子を挿入した組合せは，マスターアームに限らずSARCOS製品の随所に使用されている位置センサにヒントを得たものである．

また本デバイスの開発にあたって，永久磁石のサンプルを幾つか手配した．それまでは磁石に対して従来のフェライト系磁石のイメージしか持っていなかったが，送られてきた最新のネオジウム-硼素系磁石は既成概念を根本から覆すほど強力なものであった．その時「これほど強力な磁石があるならば，これまで無かった面白いものを実現できるはずだ」と考えたのが負荷感応変速機開発の布石となった．

このように個々は全く異なる研究テーマであるが，仮想プロトタイピング → マイクロ搬送アーム用デバイス → 負荷感応変速機という一連の流れが実は繋がっているのである．

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文献

リンク