出典: ec.europa.eu
組み立ては工業プロセスの重要な部分です。別々に製造された製品のコンポーネントを組み合わせて製品を完成させる、最後から2番目のステップです。これは、多くの場合、品質テストに合格する製品と不合格の製品の間で違いを生む、成否を分けるプロセスです。
適切な組み立ての重要性を考えると、高精度で組み立てることが不可欠です。一方、工場は、コストを節約し、高い生産率を維持するために、迅速に作業を行うことを好みます。この必要性から生じた 組立ロボット。投資を検討している場合は、その理由とその適用方法について知っておくべきすべてのガイドをここに記載します。
組立ラインロボットとは何ですか?
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組立ラインロボットは、製品の構成部品を 1 つに結合するために使用されるプログラムされた機械です。人間の労働と比較して、組み立てロボットは高速で、人間には達成できないかもしれない機械的精度を備えています。大型部品を組み立てる際に、より高い積載量を処理できる能力などの他の要因も、組み立てロボットを製造業の基礎にしています。
組立ロボットは次の部品で構成されています。
組立ライン ロボット アーム - これは、組み立て中の部品を持ち上げて配置するために人間の腕の代わりとして使用される柔軟なマニピュレーターです。このタイプのロボット アームは、さまざまな製品の組み立てに適したように、さまざまな積載能力と到達範囲で設計されています。
エンドエフェクター- エンドエフェクターは、組み立てられる部品をピックアップできるようにするために、組み立てロボット アームの端に取り付けられたツールです。部位によってデザインが異なります。例としては、ガラスを扱うために使用されるグリッパー、接着剤ディスペンサー、吸引ツールなどがあります。
センサー - センサーは、部品を取り付けるときにどの程度の力を加えるべきか、どのように配置すべきかなどのパラメータを検出して、組み立てロボットを誘導します。
ビジョンシステム - ビジョンシステム 通常、組立ロボットアームの端近くに取り付けられます。ロボットアームが部品を「見る」ことができ、どこに配置するかをより正確にするのに役立ちます。
ロボット組立システムは何で構成されていますか?
A ロボット組立システム は、製品ユニットを組み立てるために連携して動作する一連の組立ライン ロボットで構成されます。これは通常、製品のコンポーネントのサイズや形状が異なる場合に適用されます。コンポーネントは異なる組み立てロボットで処理する必要があるためです。コンベヤーのようなシステムは、組み立て中のユニットをある組み立て段階から次の段階に渡します。
この例としては、車両の組み立てが挙げられます。車のシートやフロントガラスなどの部品は、同じロボットでは効率的に処理できません。したがって、一組のロボットが車両のシートを取り付け、組立システムのさらに下で、別の組の組立ロボットがフロントガラスを取り付けることになります。
組立システム内のすべてのロボットは組立用に設計されていますが、必ずしも同一であるとは限りません。ペイロードと到達範囲は、扱う部品によって異なる場合があります。取り付けられるエンドエフェクターも、タスクに合わせて選択されます。
組立ラインロボットの種類
独自のタイプの組立プロセスには、さまざまなタイプのロボットが適しています。これは、どれだけの自由度があり、処理できるペイロードが大きいかによって決まります。このように、組立ロボットとして使用されるロボットアームの主な種類は次のとおりです。
スカラロボット
スカラロボット XY 軸ではフレキシブルで、Z 軸ではリジッドです。そのため、一方の面で部品を取り出し、もう一方の面で平行な面に沿って組み立てることができる組立プロセスに最適です。広い円筒形の作業領域をカバーし、かなりの積載量を処理できます。スカラロボットを組み立てに使用することには、他にも次のようなメリットがあります。
コンパクトなアームで少ないトルクで高速回転
高い精度と再現性を備えています
小さな部品を効果的に処理できます
デルタロボット
デルタロボット ベースに取り付けられた 3 つの三角形のロボット アームで構成され、各アームは独自のサーボ モーターによって駆動されます。デルタ ロボットが組立ラインに適用される場合、それは頭上に取り付けられます。これにより、ロボット アームの安定性が向上し、組み立て中に部品を持ち上げるときにロボット アームが受けるトルクの量が軽減されます。その結果、特にセンサーが取り付けられている場合は非常に高速に動作し、精度が高くなります。
その構造を考慮すると、デルタ ロボットは小さなペイロードしか処理できません。おそらくこれが、組立ラインで最近になって使用され始めた理由です。それにもかかわらず、特に携帯電話の画面やカバーなどの小さなコンポーネントを組み立てるのに非常に効率的です。
多関節ロボット
多関節ロボットアーム 複数の回転関節があり、さまざまな方向に曲げることができます。この高い柔軟性は、複雑な組み立てプロセスに使用されるときに活用されます。これらは、取り付け中に部品を回転または操作する必要がある場合に特に効果的です。
多関節ロボットアームは構造上に複数の関節があるため、他のロボットに比べて速度が若干遅くなります。それにもかかわらず、スピードに欠けている部分は、重い積載物を処理し、広い作業範囲をカバーし、部品を取り付けるために上下に手を伸ばすことができることで補っています。視覚システムと組み合わせることで、同様にさらに効果を高めることができます。
組立におけるロボットの応用
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組み立てラインは、組み立てられる部品や関連するその他のプロセスの点で業界によって異なります。したがって、異なるタイプの組立ロボットが、各タイプの組立ラインに独自に適用されます。組立ロボットの活用事例をご紹介します。
電子マイクロ部品の組み立て - 電子機器の内部部品は、人間の目では追跡が困難なマイクロ部品の連続で構成されています。特に回路基板のような複雑な配置では、組み立てがさらに困難になります。そのため、小さな部品を簡単かつ正確に処理できるスカラロボットやデルタロボットなどの組み立てロボットを使用する方が効果的です。
自動車の組み立て – 自動車は、サイズが異なる数百の部品で構成されています。そのため、自動車の組み立てはロボット組み立てシステムによって行われ、さまざまな部品が段階的に取り付けられます。部品を取り付けるために車のシェルの内部に到達するには、多くの操作が必要になるため、このタイプの組み立てには多関節ロボット アームが最も一般的に使用されています。
接着剤による組み立て – これは、工業用強度の接着剤を使用して製品の部品を結合する必要があるアセンブリの一種です。人間のスタッフがそのような煙を吸入したり、皮膚がそのような接着剤と接触したりすることは危険を伴う可能性があります。このため、スカラのような組立ロボットを使用して接着剤を塗布し、グリッパーを備えた別のロボットを組立ラインのさらに下流で部品を接合することができます。
クリーンルームでの組み立て - 人工股関節や治療器具などの医療機器は、滅菌環境で高精度に製造する必要があります。滅菌され、簡単に洗浄できる侵入防止機能を備えたロボットアームは、この種の製造に適しています。ロボットアームは周囲の滅菌状態を維持するのがはるかに簡単で、人間とは異なり、毎日衛生器具を必要としません。
組立ロボットのメリット
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高速 – 製品ユニットの組み立てに時間がかかるほど、生産コストが高くなります。さらに、生産時間が長くなると、サプライ チェーンが遅れる場合があります。組み立てロボットは人間の作業よりもはるかに速く作業し、生産ラインを 24 時間稼働させます。
精度 – 部品の組み立てが不十分だと、製品全体の品質が低下します。たとえば、パイプバルブを精密に組み立てると、消費者に届く頃には漏れてしまいます。組み立てロボットの機械的な精度により、このような製造エラーがなくなります。
コスト効率 - 1 台の組み立てロボットは、数人の人間が行うよりも速く、正確に製品コンポーネントを組み立てます。ロボットの初期コストは高いかもしれませんが、長期的には、膨れ上がった定期的な賃金請求よりもはるかに安価です。エラーが減ると無駄も減り、生産面でのコストも節約できます。
品質の標準化 - 組み立てロボットの高い再現性により、デザインと品質が同一の完成品が生産されます。これは、各作業員のスキルレベルが異なる人間の労働力に頼るのではなく、製品の一貫性を保つために重要です。
安全性の向上 – 組み立て工程は、さまざまな点で作業員にとって危険を伴う可能性があります。重い部品を持ち上げる、接着剤を塗る、部品を釘で留めるなどの工程は、いつでも失敗する可能性があります。これらの作業を組み立てロボットに割り当てることで、作業員はより安全で、よりやりがいのある、より負担の少ない責任を負うことができます。
組立ロボットのデメリット
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失業 – 当初は手作業で行われていた作業が自動化されると、一部の従業員は他の職種に異動しますが、大半は結局不要になります。この生計手段の喪失が、ロボット工学がこれ以上進歩することに多くの人が反対する理由です。
安全性の問題 - 大型電子機器や自動車に使用されるような大型部品の組み立てロボットは、設置スペースだけでなく安全性のためにも十分な床面積を必要とします。 協働ロボット 安全センサーを備えていると、作業員が組立ロボットと接近して作業するのは危険です。安全な距離が維持されないと、衝突やその他の事故がいつでも発生する可能性があります。また、工場が大きくない場合は、このため、それらを組み込むことが妨げられる可能性があります。
高い投資コスト - 組み立てロボットの利点は否定できませんが、コストもかなり高くなる可能性があります。このようなコストには、購入コストだけでなく、定期的なメンテナンスのコストや予期しないダウンタイム中に発生する損失も含まれます。
結論
組立ロボットに投資することで得られるものはたくさんあります。ただし、その利点は、セットアップに適切なロボットを選択した場合にのみ実現できます。認定資格を見つける 組立ロボットメーカー 耐久性のある高品質のユニットを提供することで、自動組立への移行がよりスムーズになる可能性があります。