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産業タスクのパフォーマンスは、時間の経過とともに改善の変遷を経てきました。純粋な肉体労働は粗雑なツールによって改良され、さらに機械へと進化しました。それでも、さらなるイノベーションにより、ロボットなどの新しい代替手段が生み出され続けています。
ユニメイトは、 史上初のロボット 製造現場でうまく活用できるようになる。これは 50 年代後半にジョージ デボルによって発明され、ゼネラル モーターズの工場に初めて設置されました。これはダイカストに使用され、半径 12 フィート以内で移動できました。それを使用する利点を目の当たりにして、すぐにより多くの企業がそれを取得しようとしました。
それ以来、専門家はさまざまなロボットを作成し、それらを製造に適用できる新しい方法を模索し続けています。現在、EVS などの洗練されたサプライヤーが数多く存在し、革新的で高度な製品を提供する能力を備えています。 産業用ロボットアーム販売用.
以下では、さまざまな種類のロボットとその特徴を紹介します。
目次
スカラロボット
スカラロボットは、ロボットの動作軸に基づいて、従来のものと比較してより現代的です。 産業用ロボットをピックアンドプレースする。どちらも同じ機能を果たしますが、スカラ ロボットは他方を簡単に圧倒的に上回ります。
スカラロボットは、平行軸レイアウトでロボットアームに接続されたベースで構成されます。ロータリー ジョイントは、XY 平面内でのコンプライアンスを提供します。つまり、スカラロボットのアームは前後だけでなく、左右にも動かすことができます。ただし、Z 軸に関しては固定されているため、θ 軸上でのみ回転できます。
この設計は 4 つの自由度を提供します。さらに、アームは折り曲げたり伸ばしたりすることができます。使用する作業に必要な長さに応じて便利な機能です。
ソフトウェアに関しては、 スカラロボット タスクを自動化するように設計されていますが、コントローラーの指示に従います。コントローラーのインターフェイスは使いやすく、コマンドに応答する傾向があります。
既製のソリューションとして提供されるため、追加のプログラミングはほとんど必要ありません。
メリット
- スカラロボットは、アームを所定の位置に保持する回転ジョイントによって柔軟性が提供されるため、非常に高速です
- アームはタスクを実行するために広大なスペースを占有しませんが、動作中に広い領域をカバーします。かなりの範囲にわたって、選んで配置することができます
- 精度が高い
- 高い積載量を処理できる
デメリット
- 平面上に配置または取り付けられた場合にのみ機能するため、配置の柔軟性が制限されます。
- 専用コントローラーが必要
産業用アプリケーション
スカラ ロボットのピック アンド ドロップ機能は、次の用途に適しています。
- パレタイジング
- ローディングマシン
- アセンブリ機能
- 適切なエンドエフェクターを使用したレーザー彫刻
- はんだ付け
デルタロボット
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デルタ ロボットは、フランスの大学のレイモンド・クラベルと学者チームによって発明されました。パラレルロボットとも呼ばれます。
デルタ ロボットの設計は、ベースに接続されたアームを駆動する 3 つのモーターを備えたベースに取り付けられたオーバーヘッドで構成されています。平行アームには直動関節と回転関節の両方が備わっていますが、これは他のロボットでは一般的ではありません。その結果、ロボットは X、Y 軸上で移動できますが、ほとんどのユーザーはロボットをカスタマイズして追加の軸を追加します。回転軸またはピッチ軸は両方とも、特定のタスクを実行するために修正によって実現できます。
Delta ロボットはコンベア システムのピック アンド プレースの自動化によく使用されるため、プログラミングによってその有効性が決まります。また、カメラも取り付けられており、特別なソフトウェアと組み合わせてビジョン システムを構成します。ビジョン システムの目的は、ピッキングと仕分け中に良品と不良品を区別することです。
適切なエンドエフェクタは通常、アームに取り付けられますが、特別な設計スキームが必要です。アームに余分な重量がかかると、ロボットアームの高速性能が低下します。吸盤は特に人気があります。
メリット
- ゴールポストテストでは最速であり、スカラをも上回ります。
- 広い作業スペースで作業できる
- 高度なソフトウェアにより、非常に正確で効率的になります
デメリット
- 非常に軽いペイロードのみを管理できる
- 高速で繰り返し動作すると部品が磨耗します。
- それらは高価です
産業用アプリケーション
- フライト シミュレーター – これには、6 つの追加のリニア アクチュエーターと可動ベースを使用する強化バージョンが含まれます。
- 製薬業界
- 食品包装
- 低力での組み立て作業
極地ロボット
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極地ロボットの構造は、アームが取り付けられたベースで構成されます。アームはツイストジョイントを使用して固定されています。これらは、関連する作業空間の形状から球形ロボットとしても知られています。同じく球状だったユニメイトとの共通点も多い。
極ロボットのアームは伸ばすことができますが、伸びるのは機械の周囲の半径に限定されます。いわゆる極座標系を形成する 3 つの軸があります。つまり、ロボットアームが届く範囲の点は、ロボットベースから設定した角度で伸ばすことができる距離によって決まります。
メリット
- アームは障害物の下または上に届く
- 360 度の範囲をカバーします
- 彼らは広い作業スペースで作業します
デメリット
- 彼らは多くの監視と制御を要求します
- 精度が低い
- 動きを考慮すると、反復的なタスクには理想的ではありません
産業用アプリケーション
- ダイカスト
- 溶接
- 射出成形
- ガラス製品の取り扱い
円筒形ロボット
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円筒形ロボットには、円筒形のベースに取り付けられた回転アクチュエータとリニア アクチュエータという 2 つの主要な部分があります。これらは、ロボット アームが行うことができる垂直方向と水平方向の動きを担当します。旋回シャフトにより、円筒形の作業領域でのロボットの作業が容易になります。
さらに、アームは伸ばしたり、所定の位置に折り曲げたりすることができます。合理化されたデザインにより、かさばるアームが収まらない限られたスペースでの作業が可能になります。一方、回転は垂直軸に沿ってのみ可能です。
円筒型ロボットはすでに組み立てられた状態で出荷されるため、カスタマイズが必要とみなされる場合を除き、設置に問題が生じることはありません。
メリット
- 重いペイロードを管理できる
- 自分の周りを 360 度見渡せるようにする
- ワークスペースの半径と比較して、多くのスペースを占有しません
デメリット
- 制限された回転運動
- 低精度
- これらは、利用可能な他のオプションほど多用途ではありません。
産業用アプリケーション
- 鋳造および鍛造工場
- コーティングの塗布
- ダイカスト
- 機械の積み込みおよび積み降ろし
- アームのサイズと位置により、実験室および生物医学用途に適しています。
直交ロボット
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デカルト ロボットの 3 つの軸はすべて互いに垂直です。動きは以下によって促進されます。
- XYZ 軸に沿ってスライド運動する 3 つの直動ジョイント。
- リニアアクチュエータ
- 電力を供給するモーター
- 回転が必要な手首のアタッチメント
通常、部品で提供され、工場の機械専門家による組み立てが必要です。アセンブリは複雑になる可能性がありますが、カスタマイズを行うことができます。実際、それが人気の理由の1つです。業界や用途に応じて、精度、速度、ストロークの長さを調整できます。
デカルト ロボットは、ガントリー ロボットまたは直線ロボットとも呼ばれます。作業領域に関しては、キュービクルの形状をとります。ただし、注目すべき特徴の 1 つは、必要に応じてさまざまな方法で取り付けられることです。これらは、垂直および水平位置だけでなく、頭上取り付けにも適応します。
メリット
- 大きな積載量に耐えることができます
- 運用上、非常に多用途です
- お手頃な価格
- オンラインモードを使用してプログラム可能
- 良いレベルの精度を持っています
デメリット
- 一度に実行できる軸の移動は 1 つだけです
- 彼らは多くのスペースを取ります
- インストールプロセスは一般に複雑です
産業用アプリケーション
- プラスチック成形工程におけるハンドリング
- シーリングタスク
- 3D印刷
- 上げ下ろし
多関節ロボット・6軸
多関節ロボットの回転関節により、人間の腕と同様の可動範囲が可能になります。 X、Y、Z 軸に対して柔軟でありながら、ロール、ピッチ、ヨーも可能です。
基本設計はベースとアームをロータリージョイントで結合した構造となっています。回転ジョイントの数は最大 10 個まで増やすことができ、平行または直交のいずれかにすることができます。
6 軸動作機能を備えているため、これらのロボットはほとんどのロボットでは実行できないタスクを実行できます。アームの応答性は高く、全長まで非常に速く伸びます。制御に関しては、最適なレベルで機能させるには、適切に構成されたソフトウェアが必要です。動作範囲が広いため、プログラミング プロセスは複雑になる場合があります。ただし、一部のメーカーはカスタム プリセット制御パッケージを提供しています。
メリット
- 他のロボットが到達できない領域に到達して操作することができます。
- 広い作業半径をカバーします
- 高速ロボットアーム
- ペイントなどのコントローラー固有のタスクで優れたパフォーマンスを発揮
- 重い積載量にも耐えられる
デメリット
- その 運動学的操作 複雑になる可能性があります
- 専用のコントローラーが必要です
- 高価な
産業用アプリケーション
- 自動車組立
- 食品包装
- 鋳造および鍛造作業
- 鋼の切断
- ガラスの取り扱い
- 金属鋳造
コボット
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コボットは人間と協働するように設計されているため、協働ロボットとしても知られています。従来のロボットには、工場内で作業者と衝突するなどの課題がありました。このような事故を防ぐために、より安全な代替手段として協働ロボットが作成されました。
コボットには主に 3 つのタイプがあります。
ハンドガイド協働ロボット
これらは、技術者が手動装置を使用してプログラムし、ロボットアームに希望の動きを訓練します。
スピードと自動化のコボット
これらは基本的に、ビジョン システムを備えた従来の産業用ロボットです。警告と停止ゾーンがあります。作業者が警告ゾーンに入ると、自動的に作業速度が低下します。停止ゾーンにさらに近づくと、協働ロボットは完全に機能を停止します。両方のゾーンに障害物がなくなると、動作が再開されます。
力と家族の力を制限する協働ロボット
これらは人間と共同作業することができますが、視覚システム、スキャナー、安全柵は一切装備されていません。その代わりに、露出したモーターや鋭い角を持たないように設計されています。さらに、周囲に障害物がある場合に停止する衝突モーターも備えています。
安全監視による停止コボット
他のロボットと比較すると、ロボットは最も「人間に優しくない」。ただし、人間の障害物を検出すると動作を停止し、再度作動する安全センサーが付いています。
ロボットを差別化する要素
産業用ロボットは、ロボット アームなどの共通の機能を備えている傾向があります。ただし、次のような設計面では根本的に異なります。
軸
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数学的なグラフと同様、ロボットの軸はロボット アームが移動できる方向を指します。X、Y、Z 軸があります。これらはそれぞれ前後、左/右、上/下を表します。
自由度
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ロボットの自由度は、3D 空間内でのロボットの動きの範囲を表します。 XNUMX つの軸に加えて、自由度には回転、ヨー、ピッチなどの側面が含まれます。
ロボットが持つ軸の数によって自由度が決まります。
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たとえば、あるカートから別のカートにオレンジを選ぶためにロボットが使用されていると考えてみましょう。 2 つのカート間の距離は、ワークスペースと呼ばれます。一部のロボットは、その構造に基づいて、他のロボットよりも広い距離をカバーできます。さらに、自由度やアームの長さなどの要素により、ロボットの作業範囲が広がります。
エンドエフェクタ
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デザインの点では、ロボット アームは実際に人間の腕を模倣しています。器用さや能力は異なりますが、根底にある概念は同じです。
とはいえ、エンドエフェクタは基本的に工場のロボットアームの先端に取り付けられた「手」です。 エンドエフェクターの種類これらはタスクによって異なります。例としては、グリッパー、溶接ツール、吸盤などがあります。
関節
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ジョイントを使用することで、ロボット アームが構造物に確実に取り付けられると同時に、動きも容易になります。ロボットが持つ関節の種類は、ロボットの柔軟性と可動範囲に大きな影響を与えます。それらには次のものが含まれます。
平行ジョイント – 名前が示すように、互いに並んで配置されており、通常は直線的な動きに適しています。
直動ジョイント - ロボットの 2 つの部分の間で直線的なスライド動作を実現するため、スライダーとも呼ばれます。
回転ジョイント - 多次元回転などの柔軟性が求められる場合に最適です。
回転ジョイント - 回転角度に関係なく、1 つ以上のこのジョイントが必要です。ただし、回転ジョイントと比較すると、回転範囲は制限されます。
モーター
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ロボットアームが移動してコマンドを実行するには、電源が必要です。モーターは電気エネルギーを変換して動力を供給します。 ロボットアーム.
プログラミング
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これには、ロボットの動作を制御するソフトウェアの使用が含まれます。アーム動作の速度、再現性、ストローク長などの性能パラメータをプログラミングで管理できます。
すべてのロボットには独自の種類とレベルのプログラミングがあり、一部のロボットは他のロボットよりも高度です。さらに、ロボットが事前にプログラムされている場合もあれば、カスタマイズ可能な場合もあります。ロボットに指示を与えるために使用される物理コントローラー インターフェイスもあります。
ロボットが製造業に与える影響
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間違いなく、ロボットがなければ世界中の製造業は今の姿ではなくなっていたでしょう。それらは次の点に大きな影響を与えました。
生産規模
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ロボットのおかげで、工場は生産を拡大しながらも、より短い納期を管理できるようになりました。デルタロボットのような動作速度により、より多くの製品ユニットを処理することが可能になります。
生産コスト
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ロボットは大きな作業負荷を引き受けることができるため、雇用する必要がある従業員の数が減ります。さらに、自動化された機械的な性質により、手動による方法よりも操作が合理化されます。無駄が減ると言えば十分でしょう。
スタッフの安全
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Unimate の初期の頃から、ロボットは困難で危険な作業を行うために使用されてきました。ダイカスト、溶接、危険な空間での重量物の持ち上げは、高リスクの製造プロセスのほんの一例です。などのロボットの使用 ロボットアルミニウム溶接 作業者を付随する危険から守ります。
しかし、その反面、ロボットは周囲の労働者に危険をもたらすこともあります。たとえば、速度の設定が高すぎると、エンドエフェクターやアームが誤動作し、負荷を不用意に落とす可能性があります。
人事
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一般に、ロボットやオートメーションに対する主な論点の 1 つは、ロボットやオートメーションによって、 人間の労働力を代替する。実際、そのようなテクノロジーによって解雇され、職を失った人もいます。しかし、たとえ人工知能があったとしても、ロボットが人類と同じように完全に直観的または創造的になることはありそうにありません。
ロボットが予測可能な反復的なタスクを引き受けるにつれて、労働者はおそらく他の複雑なタスクを引き受けることで混乱に適応できる可能性があります。たとえば、創造性やデザインには、常に人間の感情や思考のニュアンスが必要となります。
結論
確かに手動による生産方法に戻ることはなく、自動化は定着します。既存のタイプのロボットの変更と改良がさらに進むにつれて、メーカーはそれに追いつく必要があります。結局のところ、より優れた機械はより効率的な生産ラインとより高い品質の製品につながります。
ビジネスの自動化を検討している場合、あらゆる種類のロボットとその機能に関するすべての情報が得られます。必ず評判の良い業者と協力してください 業界の専門家 市場でどのような製品オプションが利用可能かを調査します。良い面としては、何を選択するにしても、十分な情報に基づいた選択をすることになります。