産業用ロボットとは、製造用途に特化したロボットの一種です。自動化され、プログラム可能で、3軸以上の動作が可能です。簡単に言うと、全方向回転可能なロボットアームを備えています。これらの産業用ロボットが行う典型的な作業には、溶接、他の機械の塗装、組み立て、梱包、ラベル貼りなどがあります。
2020年現在、世界中で約1.64万台のロボットがさまざまな業界で稼働しています。産業用ロボットの歴史は1937年にまで遡り、メカノ部品を使用して組み立てられ、モーターで駆動するクレーンのような装置が最初のロボットの形態として知られていました。
それが推定されている 2030年まで, 産業用ロボットは人々から20万人以上の仕事を奪うことになるでしょう。 ロボット製造会社 この夢を実現するために、新しいイノベーションを考案するために懸命に取り組んでいます。
産業用ロボットとは何ですか?
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産業用ロボットは、ロボットアームを備えたプログラム可能な機械装置で、人間の代わりに使用して、リスクが高すぎたり、反復的すぎると考えられる作業を、はるかに高い精度で実行できます。産業用ロボットは、可動部品を備えた精巧に設計された機械で、それぞれが独自の機能を発揮するように作られています。
産業用ロボットは製造コストが高いが、人件費がかからないなど、人間よりもメリットが大きい。さらに、ロボットは疲れることがないため、メンテナンスの合間に何日も連続して稼働させることができる。
産業用ロボットの種類
前述したように、産業用ロボットは特定の役割のために設計されています。処理するようにプログラムされたロボット 溶接 扱うことができません 絵画 または梱包。これらの機能の違いにより、産業用ロボットはさまざまなタイプに分類されます。現在、産業用ロボットは、次のものを含む主要なタイプに分類できます。
多関節ロボット
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多関節ロボットは産業用ロボットの中で最も一般的なタイプです。彼らは持っています 工場用ロボットアーム 人間の腕の形で設計されており、関節部分はねじり関節で接続されています。アーム内のリンクは、通常 2 ～ 10 個の回転ジョイントを介して結合されています。
関節により動きの自由度が増し、ロボットアームがスナップすることなくどの方向にも回転できるようになります。要約すると、多関節ロボットアームには 6 つの関節があり、すべての産業用ロボットの中で最も柔軟性に優れています。これが、多関節ロボットが最も広く使用されている理由です。
メリット
- 高速なので、高精度を維持しながらスピードが要求される産業作業に最適です。
- 限られた床面積を占めます。
- 複数の平面の位置合わせは、他のタイプに比べてはるかに簡単です。
- アームにあらゆる方向への自由な動きを与える多くの軸のおかげで、柔軟性が非常に優れています。
- 多関節ロボット アームは、設計された中核機能を超えた複数のタスクを処理できます。そのため、製造プロセスを合理化するのに最適です。
デメリット
- 結局のところ、それらはそれほど単純ではありません。専用のロボットコントローラーが必要です。
- 彼らのプログラミングは非常に複雑であり、場合によっては、運用の経験が豊富な人しか実行できないことがあります。
- 多くの高度な運動学が関係しています。
- 産業用ロボットのコスト、特にその製造コストが高すぎます。
産業用アプリケーション
- 食品包装
- ロボット溶接アームです
- 材料の取り扱い
- マシンテンディング
- 鋼の切断
- 鍛造および鋳造用途
- 自動車組立
- 鋼橋の製作。
直交ロボット
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直交ロボット（直進ロボット／ガントリーロボットとも呼ばれる）は、長方形の形状を持つ産業用ロボットの一種です。3つの直動関節を備え、3つの直交軸に沿ってスライドすることで直線運動を実現します。また、回転運動を可能にする手首を備えている場合もあります。直交ロボットは、そのシンプルさと柔軟性から、産業オートメーションメーカーで広く採用されており、特殊なタスクに最適です。
メリット
- 高い位置精度を実現します。
- シンプルなので操作が非常に簡単です。動作方法の基本的な知識があれば誰でも設定できます。
- プログラムするのがはるかに簡単です。
- 高度にカスタマイズ可能なため、他のタスクに切り替えたい場合に最適なマシンになります。
- 重い荷物にも対応できます。
- 1つ作成する方がはるかに安価です。
デメリット
- そのサイズと可動範囲により、広い操作エリアと設置エリアが必要になります。
- 操作は簡単ですが、組み立てが複雑すぎます。
- 一度に一方向にしか移動できません。
産業用アプリケーション
- 重量物の積み下ろし。
- ピックアンドプレイスのロボット操作。
- 組み立てとサブアセンブリ。
- マテリアルハンドリング。
- 接着剤の用途。
- 核物質の取り扱い。
スカラロボット
SCARA は Selective Compliance Assembly Robot Arm の略で、ドーナツのような形状の作業範囲を持つ産業用ロボットです。SCARA ロボット アームには、1 か所でコンプライアンスを提供する 2 つの平行ジョイントがあります。回転シフトは垂直に配置され、エンド エフェクタは水平に移動するアームに固定されています。
A スカラロボット 横方向の動きに特化しているため、主に組み立てロボットとして使用されます。円筒形ロボットや直交ロボットと比較すると、SCARA ロボットははるかに高速で、統合も簡単です。
メリット
- これらは高速かつ反復的なポイントツーポイント移動に最適であり、自動車組立ラインロボットとしての使用に最適です。
- 広いワークスペースがあります。
- 非常に正確です。
デメリット
- スカラロボットには専用の産業用ロボットコントローラーが必要です。
- そのデザインと形状のおかげで、平面のみに限定されます。
- オフラインでプログラムするのは困難です。
産業用アプリケーション
- 組み立て用途。
- 半導体ウエハーの取り扱い。
- バイオメッド アプリケーション。
- 包装とラベル貼り。
- パレタイジングロボットアームです。
- 機械の積み込み中。
デルタロボット
デルタ ロボットは、共通のベースによって接続された平行ジョイント リンケージで構成されています。パラレル リンク ロボットとも呼ばれるこのロボットは、各関節がエンド エフェクタを基準にして配置されているため、制御が非常に簡単です。これは与える デルタロボット 動作速度が速いため、大量生産を伴う作業に最適です。
デルタロボットはドーム型の筐体を採用しており、アーム内の重量を軽減する設計となっています。これが最終的に高速化の要因となっています。主にピックアンドプレースの自動化に使用されます。その速度を最大限に活用するため、他の機械と完全に同期して動作するようにプログラムされています。そうでなければ、ロボットに材料を供給するコンベアベルトなどが少しでも遅くなれば、大きな問題となります。
メリット
- それらは高速マシンです。一般的なデルタ ロボットは、その設計により、スカラ ロボットよりも 30% 高速です。
- 高速でありながら高い動作精度を誇ります。
- 高い生産性を実現します。 3 秒あたり最大 XNUMX つのパーツを処理できます。
- これらは、人間にとって危険な可能性がある反復的で高速な作業にとって、より安全な選択肢です。
デメリット
- 可動部分がたくさんあり、あまりにも複雑すぎます。
- 専用のロボットコントローラーが必要です。
産業用アプリケーション
- 食品業界。
- 製薬産業
- 電子産業。
- 自動車産業。
- 光ファイバーの調整。
極地ロボット
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ポーラーロボットは、アームとベースを接続するねじりジョイントと、2つの回転ジョイント、および1つの直線ジョイントで構成されています。球状の作業範囲のため、ポーラーロボットは球状ロボットとも呼ばれています。これらのロボットのもう1つのユニークな設計上の特徴は、中央に回転するシャフトと、伸縮可能な回転ロボットアームです。また、 砲塔の構成 動作時には非常に大きな空間をカバーします。
メリット
- リーチが広く、360度スイングすることができます。
- また、真上や真下にある物体に手を伸ばすこともできます。
- 彼らは大量の作業を処理できます。
- 必要な床面積は非常に小さくなります。
デメリット
- 上にある物体に手を伸ばすことはできますが、垂直方向の到達距離は限られており、コントローラーがなければ単独で行うことはできません。
- 精度が非常に低く、反復的なタスクに関してはあまりうまく機能しません。
- 非常に高度な制御システムが必要です。
- 徐々に廃止されつつあります。
産業用アプリケーション
- ガラスの取り扱い。
- ダイカスト。
- スタッキングとアンスタッキング。
- 鍛造。
- 溶接ロボット。
- マテリアルハンドリング。
- 射出成形。
円筒形ロボット
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円筒型ロボットは、ベースに回転ジョイントが 1 つと、インクを接続する別の直動ジョイントを備えています。円筒型ロボットには、名前の通り円筒形の作業スペースがあり、回転シャフトと、垂直方向にスライドして動く伸縮式ロボット アームが付いています。この独自の動きにより、ロボットは垂直方向と水平方向の両方の動きが可能になります。
また、アームは、速度や再現性を損なうことなく、ロボットが狭い作業範囲に到達できるように設計されています。円筒型ロボットは、高度な機能により、地面から材料を取り出したりする作業に最適です。 ピックアンドプレイスロボットアーム.
メリット
- 操作も設置も簡単です。
- 動作を開始するには最小限の組み立てが必要です。
- 問題なく全周に到達できます。
- 必要な床面積は非常に小さくなります。
- 大きな荷物を扱うことができます。
デメリット
- 精度レベルが低いです。
- あまりにも早く時代遅れになってしまいました。
産業用アプリケーション
- 液晶パネルの搬送。
- ロボット組立システム。
- コーティング用途。
- ダイカスト。
- 鋳造および鍛造用途。
コボット
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現在使用されている産業用ロボットのより新しいバージョンについては、ここで言及する価値があります。 協調ロボット 厳格な安全柵を必要とせず、人間と一緒に作業できる産業用ロボットです。丸みを帯びたデザインで、特別なセンサーが装備されており、常に人間がどこにいるかを把握して、作業員を支援するスペースを確保できます。
メリット
- 人間の作業者と並行して作業することができ、効率が向上します。
- これらは簡単に再利用できるため、別のジョブにすぐに移動できます。
- 他の種類のロボットと比較して、製造コストがはるかに低くなります。
デメリット
- 人間の安全のために速度が犠牲にされているため、非常に遅いです。
- これも安全性の問題のため、積載量が低いです。
産業用アプリケーション
- 機械の手入れ。
- 可動部分の組み立て。
- パッケージング。
- ビジョンシステム。
ロボットアームはどのように機能するのでしょうか?
ロボットアームは人間の腕に基づいて設計されており、ほぼ同じように動作します。 ロボットアーム 機能は、その目的で設計されたタスクに依存します。ただし、一般に、すべてのロボット アームが機能する特定の方法があります。これらはすべて動作を関節に依存しており、これを可能にする他の機能、たとえばセンサーが装備されています。
ロボットの仕組みをよりよく理解するには、ロボット アームを構成する産業用ロボットの部品について知っておく必要があります。部品には次のものが含まれます。
コントローラ
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産業用ロボット コントローラはロボットの頭脳です。ロボット アームの動作を決定する実行可能プログラムを実行するプロセッサです。自動的にプログラムすることも、資格のある技術者が手動で操作することもできます。場所によっては、巨大なコンピュータ システムの形をとることもあれば、単純なジョイスティックに縮小されることもあります。
武器
これは実際の作業を行う部分です。人間と同じように、肩、肘、手首の 3 つの主要な部分で構成されています。これら 3 つの部分はすべて、次のように相互にリンクされています。 軸と関節 中央処理装置であるコントローラーによって制御されます。効率を達成するには、各部分が他の部分と関連して動く必要があります。
エンドエフェクタ
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手の機能を担う部分です。ほとんどの場合、A ロボットエンドエフェクター 2本の爪で構成されており、自動的に開閉して対象物を保持します。物体を持ったり動かしたりするときに、回転して操縦する動きをするものもあります。
ドライブ
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これらは関節の間にあるモーターで、ロボットアームの操縦や動きを制御します。通常は、自動車のエンジンに見られるベルトを模したベルトを使用します。
なぜロボットアームが必要なのでしょうか?
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産業用ロボット企業は過去 20 年間で増加しており、時が経つにつれてロボットの世界の技術も進歩しています。近い将来、私たちの身の回りのあらゆる作業をロボットが行うようになるでしょう。ロボットは人間の労働に混乱を引き起こしていますが、ロボットが生活をはるかに楽にしていることは否定できません。
使用することで得られるメリットとしては以下のようなものがあります。 産業用ロボットアーム.
労働者の安全性の向上
建設の仕事 労働集約型であり、人間の労働者に危険を及ぼす可能性のある多くの重機が関係しています。有害な化学物質にさらされることも、人々の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。産業用ロボットアームは無生物であるため、どのような状況でも動作できるため、このリスクが大幅に軽減されています。一瞬たりとも集中力を失わずに反復作業を処理できます。
コスト削減
ロボットを購入するための初期費用は高額になる可能性がありますが、 長期的なメリット 巨大です。給与、休暇、その他の発生する福利厚生の必要性がなくなるだけでなく、ロボットはエラーを起こしにくくなります。人間の過失による機械や製品の破壊によって工場が被った損失は過去のことです。
生産性の向上
以前は達成するのに何日もかかっていたことが、今では数時間以内に達成できるようになりました。人間の労働を伴うものは燃え尽きやすいし、休息も必要だ。 24 時間生産を継続できる唯一の方法は、シフトを組むことです。一方、ロボットは、一度の休憩も取らずに何日も走り続けることができます。アン インテリジェント組立作業セル 同時に4人に相当する作業を行うことができます。
製品の品質の向上
ロボットが製造工程の一部となった場合、人間はそれに伴う正確さと精度を再現することはできません。製造に使用されるロボットはレーザーのように鋭い誘導技術によって誘導されるため、ロボットが行うすべての切断と測定は正確です。 多関節ロボットたとえば、ロボットの世界における正確性を体現したものです。精度の向上は製品の品質の向上につながります。
信頼性の向上
製造業でロボットを使用する業界 生産量が飛躍的に増加するのを見てきました。定期的にメンテナンスを受けていれば、どんなに過酷な条件であっても、一貫した作業を継続します。同じことは人間の労働者にも言えず、病気や疲労に陥りやすく、最終的に生産量に影響を及ぼします。
産業用ロボットはどのような業界で使用されていますか?
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多くのメーカーが生産プロセスの完全自動化に切り替えているか、現在進行中です。その理由はたくさんありますが、主な理由は、ロボットが信頼性が高く、給与の支払いコストが削減され、他のことに振り向けられるお金が節約できることです。活用している業種としては以下のようなものがあります。 ロボットアームの応用例 製造工程で。
自動車産業
自動車製造におけるロボットは、産業用ロボットとしては最も早く導入された分野の一つです。現在、生産の75%以上に自動車製造ロボットを導入していない自動車メーカーは存在しません。 自動車産業 産業用ロボットアームの総設置数の約 30% を占めています。自動車メーカーで最もよく使用されるロボットは、自動車フレームの溶接に適した ABB IRB 6640 です。
航空宇宙産業
自動車産業と同様に、飛行機の製造にはロボットの力が必要です。世界中で航空旅行の需要が高まっており、この需要を満たすには、以前よりも多くの飛行機をより速く製造する必要があります。産業用ロボットは、より高速で、あらゆる種類のタスクを処理するようにプログラムできるため、このニーズに応えます。次のような用途があります。 モーター部品の塗装、シーリング、穴あけ、溶接などは自動機械で処理される作業の一部です。
エレクトロニクス産業
電子機器は私たちの生活の一部であり、なくてはならないものです。電子機器の製造には多くの部品が関わっており、その組み立ては人間では簡単に忘れられてしまいます。産業用ロボットは現在、 電子機器の製造 彼らは電化製品の小さくて敏感な部品を扱うことに熟達しているからです。たとえば、クリーンルーム ロボットを使用すると、組み立て中に塵が内部部品に接触することがなくなり、エレクトロニクスの品質が大幅に向上しました。
食品業界
食品の包装は現在ロボットのみが担当しています。場所によっては、デリケートな仕事にロボットのサービスを利用することが要件の一部となっている場合もあります。 梱包と倉庫保管を選択します。 ロボットを使用する利点 食品加工においては、ロボットが正確かつ高速であるため、汚染の可能性が低いことが挙げられます。食べ物を適切な量とサイズで入れることも、 ロボット食品加工.
医療および製薬業界
医薬品の仕分け、瓶詰め、調剤、検査は、現在では産業用ロボットの領域になっています。ロボットは、最後のミリグラムまで医薬品の正確な量を測定できるようにプログラムされています。 医療および製薬業界のロボット 過度の無駄や汚染を避け、より適切な方法で医薬品を簡単に取り扱うことができるようになりました。
手術器具などの繊細な医療機器は現在、次の方法を使用して必要に応じて正確なサイズに製造されています。 医療用ロボット それが世界を変えているのです。医療ツールが侵害されると、医師が患者を適切に治療することが困難になります。
ロボットアームの価格はいくらですか?
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ロボットは、昔は現在よりもずっと高価でした。大量生産によって価格は多少下がるようになりましたが、それでも予算の上限を超えています。現在の市場では、産業用ロボットの平均価格は約 25,000 ドルですが、モデルやサイズによっては 400,000 ドルを超えることもあります。
ロボットアームの価格は、周辺機器や追加機能が増えるにつれて高くなる傾向があります。衝突センサーや安全ケージなど、アプリケーション固有の追加機能は必須であり、機械全体の初期価格が 2 倍になることもあります。
関心のある購入者は、新品のロボットか、以前使用された安価な産業用ロボットアームのいずれかを選択できます。中古ロボットを選択する利点の 1 つは、コストを節約できることですが、途中でいくつかの小さなトラブルに遭遇することになります。
2020 年の最高のプログラム可能なロボット アーム
あらゆる業界でロボットアームの使用が増加するにつれて、さまざまなメーカーのアプリケーション固有のタスクを処理するためのモデルが作成されています。以下は、2020 年の最高のプログラム可能な産業用ロボットアームです。
DOBOT マジシャン 教育用プログラミングロボット
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マルチタスク向けに設計されたロボットアームです。 3D プリント、レーザー彫刻、 ピックアンドプレース、描画および書き込みマシン。 20 を超えるコーディング言語が搭載されていると同時に、初心者レベルの人でも使用できるほどシンプルです。
LewanSoul LeArm 6DOF フルメタル ロボット アーム
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サーボを駆動してフレキシブルに可動するアームです。金属製の爪が付いているので強度も十分です。 重い荷物を扱う どの方向でも。ロボットの制御はワイヤレスで行うことができると同時に、スマートフォンからも制御することができます。
QJRB800-1 ロボットアーム
これは EVSが開発したロボットアーム 最大積載量は約1700ポンドです。ロボット自体と他の部品を合わせた全体の重量は約 5600 ポンドで、ほとんどの製造業で一般的な重量物の持ち上げ作業に非常に安定した基盤を提供します。
Owi ロボット アーム エッジ
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これは、有線 5 スイッチ コントローラーによって制御される 270 つの関節を備えたロボット アームで、リモート操作が可能です。ロボットは D 電池で駆動でき、同時に AC 電源でも駆動できます。基本回転は XNUMX° で、ギアボックスの寿命が長くなっています。
産業用ロボットアームの選び方
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ロボットアームを選択する際には、まず考慮しなければならないことがあります。
用途
ロボットアームだからといって、必ずしもビールを開けるのに使えるわけではありません。それぞれのロボットアームは特定の用途向けに設計されています。 塗装用に設計されたアーム として使用することはできません 研磨アーム またはその逆。ロボット アームが多目的でない限り、単一機能のロボット アームを使用することになります。
ペイロード
ペイロードとは、ロボット アームが処理できる荷重の最大量を指します。工業用梱包のような重い荷物を扱う場合は、次の方法を選択する必要があります。 大きなロボットアーム シンプルなピックアンドプレース自動化により、より重い荷物も処理できます。
自由度
ロボットアームが操縦できる動きは、 軸数。軸の数が増えるほど、アームの動きがより柔軟になります。ロボットアームが大きくなると、回転させるのに多くの労力がかかるため、より多くの軸が必要になります。
速度
反復的なタスクに対処している場合は、 高速ロボットアーム つまり、可能な限り高速であるため、多関節ロボットは、そのようなタスクに適した高速ロボットの一例です。一部のロボット アームには、コントローラーで速度を調整できるオプションが付属しています。
費用
購入できるのは予算の範囲内の製品だけです。製造業などの大量生産の仕事の場合は、複数のロボットアームが必要になり、コストが高くなります。家庭用のシンプルな装置だけを探している場合は、シンプルで低コストのロボットアームを選ぶべきです。
結論
産業用ロボット技術は、時が経つにつれ欠かせないものになりつつあります。製造業では、すでに人間の労働はほぼ終わりを迎えています。残されたわずかな人間の労働は、必要に応じてこれらのロボットのメンテナンスと制御に限られています。将来、ロボットは世界中のあらゆる産業で標準機能となるでしょう。