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産業ロボットの仕組み
2035年には10兆円市場に成長するといわれているロボット産業。
ロボットには自立歩行する人型ロボットから人間の変わりに作業を行う産業用ロボット、家庭用のお掃除ロボットまでさまざまなものがあります。
その中でもっとも多く利用されているのが、製造現場向けの産業用ロボットです。
産業用ロボットの基本構成
マニピュレーター(ロボット本体)
多関節構造とサーボモーターによって動作するロボット本体です。関節の数(軸数)によって可動範囲が変化します。
先端に取りつけられたハンドピースを交換することで、さまざまな作業に対応可能です。
コントローラー(制御ボックス)
サーボアンプや基板などが収納された制御装置です。
マニピュレーターの動きを総合的にコントロールします。
ティーチペンダント
マニピュレーターの動作や設定、プログラムの入力を行います。
ティーチングデータの変更や修正、新規作成など、さまざまなことができます。
産業用ロボットの動作のしくみ
サーボモーターの力で関節を可動させ、腕部分(リンク)を移動させながらハンドピースを目的の位置に移動させます。
また、手先に取りつける「エンドエフェクタ」によって物を掴んで移動させたり、溶接を行ったり、塗装を行ったりすることが可能です。
回転関節
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1本の軸を中心に曲がる(回転する)関節です。
直動関節
長さの変化によって可動する関節です。
ロボットの動作原理
水平多関節ロボット
3つの回転動作と1つの上下動作が基本になります。
回転部分が水平に並んでいるため、動きの制限はありますが剛性が高いことが特徴です。
通称「スカラロボット」と呼ばれています。
水平方向にアームが作動する産業用ロボットです。英語では「selective compliance assembly robot arm」となり、その頭文字を取って「SCARA型ロボット」「スカラロボット」とも呼ばれます。特徴は、4軸構成で上下方向の剛性が高く、かつ水平方向にやわらかさを持っているため、部品の押し込み作業などに適しています。高速のピック＆プレースにも積極的に活用されています。
パラレルリンクロボット
アームを介してモーターの動力を1つのプレートに伝えるしくみです。
他の多関節ロボットに比べて高出力で高精度な点がメリットです。
また「デルタロボット」と呼ばれることもあります。
パラレルメカニズム(並列なリンクを介して1点の動きを制御する方法)を使った産業用ロボットで、主にピック＆プレースで活用されています。複数モーターの出力を1点に集中させるので、高精度・高出力なことが特徴。そのため、多関節ロボットでは難しいプレス加工にも対応しています。
直交ロボット
水平方向にスライドする2軸または3軸によって構成されたロボットです。
自由度は低いですが、シンプルな構成が特徴です。
単軸直動ユニットを組み合わせたシンプルな機構の産業用ロボットです。直線的な移動のみなので作業は限定されますが、構造がシンプルなぶん設計の自由度が高いことが特徴です。そのため近年では、多関節ロボットと組み合わせて使われるケースが増えています。