直接的な答え: ロボットのペイロードは部品の重量ではありません。ペイロードとは、エンドエフェクタの質量と部品の質量を合計したもので、工具がエンドエフェクタと手首フランジの間に設ける距離で保持されます。ローディングサイクルでは、同じ工具が部品を搬入し、完成した部品を搬出するため、工具の質量はサイクル全体を通して存在します。アームのサイズは、実際のオフセットにおける合計値に基づいて決定し、余裕を持たせてください。
これの対象者： 本書は、機械への部品の搬入・搬出を目的としたロボットの選定を行うエンジニアや購入者向けに書かれたものです。専用に設計されたエンドエフェクタが、部品を機械に搬入・搬出します。
範囲： このEVSTガイドでは、ペイロードチェックに含めるべき項目、質量だけでなく重心までの距離が重要な理由、サプライヤーがアームのサイズを決定する前に提供すべき情報について説明します。グリッパーの設計、機械とのインターフェース、サイクルタイムのモデリングについては扱いません。
ロボットのペイロード数値がカバーしなければならないもの
ほとんどの問い合わせで最初に聞かれる質問は、部品の重さです。これは正しい質問ですが、答えの半分に過ぎません。なぜなら、ロボットが運ぶのは部品単体ではないからです。
参考映像では、6軸アームが大型の専用エンドエフェクタで平らなリング状のワークピースを保持し、機械から持ち上げています。ツールプレートとリングは一緒に手首に吊り下げられています。部品のみから作成されたペイロードテーブルでは、サイクルの毎秒に存在する質量が考慮されていません。
Hubspot ISO 10218-2：2025 評価すべきはロボット単体ではなく、ロボットの用途であり、ペイロードも商業的には同様の挙動を示す。つまり、アーム、エンドエフェクタ、ワークピースは3つではなく、1つの選択肢となる。
このようなプロジェクトにおいて、最も安価な修正方法は設計段階で行うことだ。ロボットのペイロードの数値に工具類が考慮されていないことが発覚するのは、通常、アームが既にボルトで固定された後の現場になってからである。
積載サイクルでは、工具を両方向に搬送します。
映像には、重要な2つの動作が映っている。1つは部品が機械に投入される動作、もう1つは完成品が機械から出てくる動作だ。どちらも同じエンドエフェクタによって行われる。
つまり、工具の質量はサイクル全体を通して一定であり、部品の出し入れだけが行われます。手首にとって最悪の状況は、単一の瞬間ではなく、負荷がかかった状態であり、それが1サイクルあたり1回ではなく2回発生します。
セルへの部品の積み込みと積み下ろしに同じ工具を使用する場合、積み込み状態を基準とした寸法測定が正確な基準となります。一方、方向ごとに異なる工具を使用する場合は、それぞれ個別に確認する必要があります。
距離は負荷の一部です
定格ペイロードは、指定された重心オフセット位置での値です。フランジから離れた位置に同じ質量を取り付けると、手首が保持しなければならないモーメントが増加し、大型のエンドエフェクタは通常、単純なグリッパーよりもワークピースを外側に押し出します。
そのため、部品重量が同じ2つのセルでも、異なるアームが必要になる場合があります。違いは質量ではなく形状です。 ISO 9283:1998産業用ロボットの性能基準は、定められた試験条件下で規定されています。これは、カタログの図が実際のセルではなく、試験結果を示していることを改めて認識させるものです。
サプライヤーに数値を送る際は、オフセット値も併せて送ってください。つまり、工具のおおよその重心位置と、工具が保持された状態の部品のおおよその重心位置です。距離情報のない2つの質量だけでは、ペイロード図との照合ができません。
映像が証明することと証明しないこと
映像には、専用のエンドエフェクタを備えたロボットがリング状のワークピースを掴み、機械にセットし、加工済みの部品を再び持ち上げるという一連の動作が映っている。このとき、工具とワークピースは手首に一緒に付いている。
これは、質量、オフセット、サイクルタイム、位置決め能力などを証明するものではありません。この記事の内容は、掲載されているセルの測定値として解釈されるべきではありません。
目に見える証拠と工学的結論を分けておくことで、結論を自分の部品に適用できるようになります。 ISO 12100:2010リスク評価は、まず機械の限界値を決定することから始まります。ロボットのペイロード制限もその一つです。つまり、ロボットのペイロードは、受け入れ結果ではなく、選択のための入力値なのです。
簡単な意思決定表
工具が部品に比べて軽く、フランジに近い位置にある場合は、合計重量のペイロードチェックで通常は十分です。
工具が重い場合や長い場合は、オフセットが支配的になり、手首のモーメントは公称位置ではなく、実際の距離でメーカーの図面と照らし合わせて確認する必要があります。
積載と荷降ろしに異なる工具を使用する場合は、それぞれを2つの荷重ケースとして扱います。1つの工具で両方を行う場合は、積載状態に基づいて寸法を決定し、荷降ろし時の動きが同じ範囲内にあることを確認します。
| 状況 | 何が支配するのか | 確認すべきこと |
|---|---|---|
| フランジに近い位置での軽い工具作業 | 総質量 | 工具と部品の合計と定格積載量 |
| 重い工具や長い工具 | 重心オフセット | 実際の距離における手首のモーメント（公称位置ではない） |
| 方向ごとに異なる工具を使用 | 2つの荷重ケース | 各方向は、それぞれの最悪の状態に基づいてサイズが決められています。 |
| 複数の部品に共通の工具を使用 | 最も重いバージョン | 最悪のシナリオに対するロボットのペイロードマージン |
見積もりを依頼する前に準備すべきこと
部品の重量と外形寸法、およびおおよその重心位置。グリッパーのコンセプト：どのように物を掴むか、おおよその重量、突出距離。
ピックアンドプレース間の幾何学的形状：距離、高さの違い、アームが機械筐体内部に届く必要があるかどうか。
サイクル要件とバッチサイズ、および複数の部品バリエーションが同じ金型を共有するかどうか。
これがより広い細胞の中でどこに当てはまるか
ペイロードのサイズ決定は、到達範囲や姿勢の確認と並行して行われます。荷物を運ぶアームであっても、機械の開口部が必要とする姿勢に到達できない場合があります。
機械への部品供給用途においては、機械とのインターフェース、ドアのインターロック、部品の供給方法などが、部品そのものと同じくらい、工具の形状を大きく左右する。
ペイロード、到達距離、インターフェースを、3つの連続した決定事項としてではなく、1つの反復処理として扱う。
よくある質問
定格積載量にはグリッパーの重量が含まれますか？
はい。定格ペイロードとは、フランジ上の総質量、つまりエンドエフェクタとワークピースの合計質量を、指定された重心オフセット位置で算出したものです。
同じ重量のロボットでも、あるセルでは別のセルよりも大きなロボットが必要になるのはなぜですか？
オフセットが異なるためです。質量が変わらなくても、フランジから離れた位置に質量を保持すると、手首のモーメントが増加します。
部品が片方向にしか搬送されない場合はどうなるでしょうか？
すると、積載時と非積載時の移動は別々の荷重ケースとなります。それぞれのオフセットにおいて、より重い方の荷重ケースのサイズが適用されます。
どれくらいの余裕を持たせるべきでしょうか？
それはメーカーの図面、動作プロファイル、および将来の部品バリエーションによって異なります。固定の割合ではなく、プロジェクトごとの決定事項です。
申請審査のためのプロジェクト入力情報
機械への負荷を考慮してロボットのサイズを決定する場合、単一の重量ではなく負荷ケースを送信するのが、最も迅速な回答を得る方法です。EVSTは、カタログ値ではなく実際の部品に基づいてペイロードに関する質問に回答します。
- 部品重量、外形寸法、およびおおよその質量中心
- グリッパーの概念、おおよその質量と投影
- ピックアンドプレースジオメトリ、機械内部へのリーチを含む
- サイクル要件、バッチサイズ、部品バリエーション
これら4つの情報を送信すると、EVSTがペイロードと手首のモーメントを実際の部品と工具と比較して確認します。関連情報： ロボット機械の手入れ, リーチとポーズの確認.