ロボット アーム製造企業トップ 10 (パート 1)
産業用ロボットのアプリケーションでは、アーム ロボット (ロボット アームとも呼ばれます) が作業の精度と速度に大きな影響を与えます。 この記事では、ロボットアームの使い方を簡単に説明し、良い製品を選ぶ方法と基準を紹介します。 さらに、この記事では、アーム ロボティクスの分野におけるエンタープライズ ランキングと上位 10 社についても言及しています。
1. アームロボットとは
現在の産業用ロボットは、アーム型の垂直多関節ロボットが主流です。 アームロボットは、人間の手のような機械的なアームの一種であり、事前にプログラムされ、プログラムによって連続的に操作および制御されます。
ロボット アームという用語は、マシン デバイス全体を指す場合もあれば、ロボットの大きくて複雑な部分を指す場合もあります。 接続部品は、力と円運動の伝達を可能にする「シャフト」と呼ばれるカップリングによって接続されています。
6軸、2リンク一体型、3関節で可動する万能ロボットアーム。
2.動作原理
- アクチュエータ
アクチュエータは、ロボットの関節を構成する重要な要素であり、アームが上下に動き、回転するのを助けます。
動力伝達では、電気が最も一般的な形式ですが、油圧と空圧も一般的に使用されます。一部の部品に使用される油圧は、大きな力が発生しやすく、外的影響が強いという特徴があります。
- ギヤードモーター
ギヤードモーターは、モーターのパワーを上げるための装置です。歯数の違う歯車を組み合わせて回転数を1/10に落とすとモーターのパワーは10倍になります。この装置は自転車のスプロケットに似ています。自転車では、ホイールのギアのサイズが常に異なります。通常、自転車は後輪のギアを変更するために使用します。このギアを最大ギアにして、回転数を最小にすれば、ペダルが軽くなり、速度が遅くなり、上り坂でも楽になります。つまり、出力電力を大きくすることができます。
- エンコーダー
エンコーダーは、モーター軸の位置（角度）を確認する装置です。エンコーダーを所有することで、ロボットはロボットがどの方向にいて、どこに移動しているかを知ることができます。従来の光学式エンコーダには、モータースピンドルに回転ディスクが装備されています。ディスクにはシステム内で光が通過するスロットがあり、発光ダイオードと受光ユニット (フォト ダイオード) は、両側の光強度 (コントラスト) を確認します。
モーターが回転するたびに光が通過したり遮られたりするので、この信号を見ると回転角度や回転速度がわかります。さらに、サーボモーターは、回転の位置と速度を正確に制御することにも関与しています。
- 伝送方式
伝達系は、アクチュエーターやギヤードモーターから受け取った動力を伝達する重要な要素です。伝達システムのおかげで、力の方向と大きさを変えることができます。先述の自転車を例にとると、クランクと後輪をつなぐチェーンが変速機に相当します。自転車は、ペダルの回転を後輪に伝えるトランスミッションで走行します。
そこから先はロボットの仕組みが似ています。ロボットのモーターは主に関節の近くに配置されていますが、ベルトやギアなどの伝達システムを使用して遠くに配置することもできます。
3.ロボットアームの選定基準
- 自由度（可動範囲）
ロボットアームには、人間の関節に対応する軸番号があります。軸数が多いほど自由度が高く（可動範囲が広く）、操作が複雑になり、3D空間作業に対応します。そのため、製造工場では垂直多関節ロボットが主流になりつつあります。
ロボットアームを選ぶ際は、自由度が低く軸数が少ないロボットの方が組み立てが簡単になりますが、ロボットの自由度が高い垂直関節など、それぞれの特徴を活かせるシステム構成にすることが重要です。手の届かない深さで自由に作業を行います。
- 積載重量（負荷）
アームロボットが持ち上げることができる最大重量。どの会社も負荷を設計するので、購入者は出荷するワークの負荷を相談して選択する必要があります。搬送量は、ロボットアームの軸とリンクの接続方法と密接に関係しています。例えば、縦多関節ロボットや平行ロボットはモーターが頭につながっている構造なので、本来の軸に近い大きなモーターが必要になります。そのため、搬送容積は通常、ロボット本体全体のサイズと重量よりも小さくなります。
ロボットのバランス負荷を考慮し、移動するオブジェクトに応じてロボットアームを選択する必要があることに注意してください。
- 送信方法
ロボット アームの伝達方法は、油圧式、空圧式、電気力学的、手動式とよく言われます。伝達の各モードに応じて、操作機械の速度、強度、および精度が決定的になります。
最も一般的な伝送モードは起電力です。動電型トランスミッションは、操作が簡単で、高速で、設置がコンパクトであるという利点があります。
油圧伝達は大きな力を出しやすく、時には外部から強い衝撃を受けることもあるため、重量物を運ぶロボットとしてよく使われます。空圧式アクチュエータは、電動式に比べて位置決め精度は劣りますが、空気圧縮により力を柔軟に制御できます。さらに、ガス圧伝達には、油圧ほどではありませんが、大きな力を簡単に生成できるという利点もあります。
対象物の負荷、速度、動作精度を参考にしてください。同時に、アクチュエータのサイズも考慮に値する要素です。
- スピード
ロボットアームを操作する速度という点では、どちらが速いかは時間を無駄にしません。生産ラインの速度に適した機器を選択することが重要です。これは、ロボットの速度が必要以上に速い場合、エンドツーエンドのプロセスでの待ち時間が増加し、処理量の増加を差し引くのに時間がかかる無駄な在庫が発生することを意味します。
また、協働ロボットや無防備ロボットによる人的安全対策の確立も不可欠です。
- 正確さ
産業用ロボットによる生産では、同じ作業を何度も繰り返すため、精度が求められます。
通常、関節の数が多くても精度と関節の数は反比例の関係にあるため、材質の耐久性はもちろん、サーボモーターの品質を高めることで精度を向上させることができます。
出典：コレクション
