産業用ロボットを正確に選択するにはどうすればいいですか?これら 9 つのパラメータが教えてくれます。

オートメーション業界のベテランや経験豊富な電気機械エンジニアにとって、適切な「ロボット」を選択することは簡単な作業かもしれません。しかし、初めてロボットを購入または輸入しようと考えている設計者や工場にとっては、少し戸惑うかもしれません。

以下では、9 つ​​の専門的なパラメータから適切な産業用ロボットを選択する方法について説明します。

01 アプリケーション

まず、最も重要な情報源は、輸入したロボットがどのような用途やプロセスで使用されるのかを評価することです。

アプリケーション プロセスを人間と機械が共同で完了する必要がある場合、特にワークステーションの頻繁な変更やラインのシフトが必要な場合や、新しいトルク センサーと組み合わせて使用​​する場合は、人間と機械が混在する通常の半自動ラインに協働ロボット (コボット) が適した選択肢となります。

コンパクトなピックアンドプレースロボットをお探しの場合は、水平多関節ロボット（Scara）を選択することをお勧めします。

小さな物体を素早くピックアンドプレースするアプリケーションをお探しの場合は、並列ロボット (Delta) が最適です。

以下の説明では、垂直関節型多軸ロボット（多軸）に焦点を当てます。このロボットは非常に幅広い用途に適応できます。積み込み、積み下ろしからパレット積み込み、さらにスプレー、バリ取り、溶接などの特殊工程まで。現在、産業用ロボットメーカーは基本的に、あらゆるアプリケーションプロセスに対応するロボットソリューションを提供しています。あなたがしなければならないことは、ロボットにどのような仕事をさせたいかを特定し、さまざまなカテゴリから最も適したモデルを選択することだけです。

02 ペイロード

ペイロードは、ロボットが作業スペース内で運ぶことができる最大荷重であり、3 kg から 1300 kg の範囲です。

ロボットに対象のワークピースをあるステーションから別のステーションに移動させる場合は、ワークピースの重量とロボットのグリッパーの重量を作業負荷に追加するように注意する必要があります。

他に特に注意が必要なのは、ロボットの負荷曲線です。実際の負荷容量は、空間範囲内の距離によって異なります。

03 自由度（軸の数）

ロボットに設定されている軸の数は、その自由度に直接関係します。あるベルトラインから別のベルトラインへ持ち上げて移すといった単純なアプリケーションであれば、シンプルな 4 軸ロボットで十分です。

ただし、アプリケーションが狭い作業スペースで実行され、ロボットアームで多くのねじりや回転が必要な場合は、6 軸または 7 軸ロボットが最適な選択肢になります。

軸の数は一般的にアプリケーションによって異なります。コストが許せば、より多くの軸を選択しても柔軟性の点で問題にならないことに注意してください。これにより、軸数が不足していることが判明するのではなく、ロボットを別のアプリケーション プロセスに再利用および変換することが容易になり、より多くの作業タスクに適応できるようになります。

ロボットメーカーは、軸やジョイントに若干異なる名前を付ける傾向があります。基本的に、最初のジョイント (J1) はロボットのベースに最も近いジョイントです。次の関節は J2、J3、J4 などと呼ばれ、手首の端に達するまで続きます。安川電機やモートマンなどの他の企業では、ロボットの軸に文字の名前を付けています。

04 最大可動範囲

ターゲットアプリケーションを評価するときは、ロボットが到達する必要がある最大距離を理解する必要があります。ロボットを選択する際には、積載量だけでなく、ロボットが到達できる正確な距離も考慮する必要があります。各社は対応するロボットの動作範囲の図を提供しており、そこからロボットが特定の用途に適しているかどうかを判断できます。ロボットの水平動作範囲では、ロボットの近くと後ろの非動作領域に注意してください。

ロボットの最大垂直高さは、ロボットが到達できる最低点（通常はロボットのベースの下）から手首が到達できる最大高さ（Y）まで測定されます。最大水平作動距離は、ロボットベースの中心から手首が水平に到達できる最も遠い点の中心までの距離 (X) です。

05 再現性

繰り返しますが、この要素はアプリケーションによって異なります。再現性とは、ロボットが日常的なタスクを完了するときに毎回同じ位置に到達する能力として説明できます。

一般的には±0.05mm～±0.02mmですが、さらに精度は高くなります。たとえば、ロボットに電子回路基板を組み立てさせる必要がある場合、超高精度の繰り返し精度を備えたロボットが必要になるかもしれません。包装やパレット積みなどの比較的粗いアプリケーションプロセスの場合、産業用ロボットはそれほど正確である必要はありません。

一方、組立工程におけるロボット精度の選択要件は、入荷した材料の位置決め精度、治具内でのワークピース自体の繰り返し位置決め精度など、組立工程の各リンクにおける寸法と許容誤差の伝達と計算にも関係しています。この指標は2Dでは±として表されます。実際、ロボットの動作繰り返しポイントは直線ではなく 3D 空間で移動するため、このパラメータの実際の値は許容半径内の球面空間のどこにでも設定できます。

もちろん、現在のモーション補正と現在のマシンビジョン技術を組み合わせることで、ロボットの要件と入ってくる材料の精度への依存が軽減され、全体的な組み立て精度が向上します。

06 スピード

このパラメータはすべてのユーザーに密接に関連しています。実際のところ、ジョブを完了するのに必要なサイクル時間によって異なります。仕様書にはロボット モデルの最大速度が記載されていますが、あるポイントから別のポイントへの加速と減速を考慮すると、実際の動作速度は 0 から最大速度の間になることを知っておく必要があります。このパラメーターの単位は通常、度/秒です。一部のロボット製造元では、ロボットの最大加速度も記載しています。

07 体重

ロボットセルを設計する際には、ロボット本体の重量が重要な要素となります。産業用ロボットをカスタム機械テーブルやレールに取り付ける必要がある場合は、それに応じてサポートを設計するためにロボットの重量を知る必要がある場合があります。

08 ブレーキと慣性モーメント

基本的に、すべてのロボットメーカーは、自社のロボットのブレーキ システムに関する情報を提供しています。一部のロボットにはすべての軸にブレーキが装備されていますが、他のロボットモデルにはすべての軸にブレーキが装備されていません。作業エリア内で正確かつ繰り返し可能な位置を確保するには、十分な数のブレーキが必要です。別の特殊なケースでは、予期しない停電が発生すると、ブレーキのない荷重支持ロボットの軸がロックされず、事故が発生するリスクがあります。

同時に、ロボットの慣性モーメントも提供するロボットメーカーもあります。実際、これは設計の安全性に対する追加の保証となります。さまざまなシャフトに適用されるトルクにも気づくかもしれません。たとえば、動作を正しく実行するために一定のトルクが必要な場合は、その軸に適用できる最大トルクが正しいことを確認する必要があります。選択が間違っていると、ロボットが過負荷のためにシャットダウンする可能性があります。

09 保護レベル

ロボットの使用環境に応じて、一定の保護レベル（IPレベル）を実現する規格を選択してください。メーカーによっては、さまざまな状況に合わせて、同じロボットを異なる IP 保護レベルを持つさまざまな製品シリーズで提供しているところもあります。ロボットが食品関連製品、医薬品、医療機器の製造や、可燃性および爆発性の環境で動作する場合、IP 定格は異なります。一般的には、規格：IP40、オイルミスト：IP67、清浄度ISOレベル：3。