産業用ロボットアームの詳細

産業用ロボットアームの詳細

産業環境に導入される自動操作装置として、産業用ロボット アームには 3 つ以上のプログラム可能な動作軸が装備されています。

これにより、溶接、スプレー塗装、パレタイジング、工作機械の積み降ろし、組み立てなどの製造手順を実行するために、ツーリングやワークピースの空間移動が可能になります。

1. 産業用ロボットアームと協働ロボットの違い

産業用ロボットアーム 高速動作速度と強力な衝撃力が特徴で、高速、重量物、連続大量生産向けに設計されています。人間と機械を分離するには安全防護柵で囲う必要があり、人間とロボットの緊密な連携は不可能です。-

協働ロボットには、高感度の衝突検出機能を備えた力センサーが組み込まれており、作業者と接触すると即座に停止します。{0}速度と積載量は犠牲になりますが、通常は安全柵を必要とせず、同じワークステーションでオペレーターと一緒に作業できます。

2. 性能パラメータの違い

産業用ロボット アームの利点: 動作速度が速く、可搬質量が大きく、リーチが長いため、高強度の連続大量生産に適しています。{0}

協働ロボットの利点: 軽量で柔軟な構造ですが、速度と最大積載量が制限されており、軽くて小さいワークピースの処理にのみ適用できます。

3. 適用可能な生産シナリオ

産業用ロボットアーム: 溶接、重量物のパレタイジング、スタンピング、機械の手入れなどの高サイクルかつ高負荷のプロセス。-

協働ロボット: 小型部品の組み立て、検査、研磨、軽い取り扱い、少量バッチと多様な製品タイプでの柔軟な製造。-

産業用ロボットアームはシリアルリンク構造を採用しています。剛性の高いベースが地面にしっかりと取り付けられており、複数のメカニカル リンクとロータリー ジョイントが端から端まで接続されており、リストやエンドツールのフランジまで伸びています。--。市場に出回っているロボット アームの大部分は、このシリアル設計を採用しています。少数の並列ロボットが存在しますが、適用できるシナリオは限られています。これについては後で詳しく説明します。各関節は独立して制御可能な動作軸に対応しており、標準モデルには J1 ～ J6 の 6 軸が装備されています。

6 つの軸は 2 つのグループに分類されます。最初の 3 つの軸 J1 (ベース)、J2 (肩)、および J3 (エルボ) は位置決め軸です。 J1は腕全体を左右に回転させ、J2は下腕を前後に振り、J3は上腕を上げ下げします。連携して作業すると、手首を作業範囲内の任意の位置に移動できます。

他の 3 つの軸 J4、J5、および J6 は、方向軸として手首の内側に組み込まれています。エンドツールを転がしたり、傾けたり、ひねったりして、あらゆる角度からワークピースと位置合わせすることができます。

簡単に言えば、3 つの軸がツールの位置を決定し、他の 3 つの軸がツールの姿勢を調整します。 6 軸は、空間内の任意の点および角度にツールを自由に配置および方向付けるために必要な最小構成を表します。そのため、6 軸ロボット アームがファクトリー オートメーションの主流ソリューションとなっています。-

6 軸ロボット アーム、協働ロボット、パレタイジング ロボットなどのモデル カテゴリを絞り込んだ後、仕様書は各モデルの実用性を評価するための中核的な参考資料として機能します。{0}メーカーが提供する公称パラメータのほとんどは、理想的な動作条件下で得られた最適値ですが、多くの場合、重大な動作上の制限が隠蔽されており、誤ったモデル選択につながる可能性があります。

ロボット アームの動作性能は、定格ペイロード、作業半径、繰り返し位置決め精度、サイクル タイム、および自由度 (軸数) の 5 つの主要なパラメータによって直接決まります。特に、ペイロードと作業半径は相互に制限されます。単一のパラメーターを個別に評価するのではなく、包括的な全体的な評価が必要です。

1.ペイロード

標準リーチの定格速度で動作する場合、性能の低下や耐用年数の損失はありません。モデル選択時に避けるべき主な落とし穴

ロボットアームが安定して運ぶことのできる最大積載重量をワーク自体の重量よりも遅く計算するだけではありません。グリッパー、真空吸引カップ、クイックチェンジデバイス、センサー、ケーブルなどの付属品を含む、アーム端ツーリング (EOAT) の総重量を追加する必要があります。--

2 つの主要な基準

 

定格可搬質量は、標準負荷重心と取付オフセット距離に基づいて決定されます。重い工具や重心の移動により、実際の耐荷重が減少します。公表されている公称ペイロード値のみに依存するのではなく、ペイロードの到達曲線を常に確認してください。-

 加速および減速時の慣性を打ち消し、将来のツーリングのアップグレードに対応するために、モデルの選択時に 20% ～ 30% の安全マージンを確保する必要があります。動作要件をぎりぎり満たすペイロードは、仕様が過大であることを示しています。

2. 最大リーチ

これは、ロボット アームのベースの中心からツール フランジまでの最大直線距離を意味し、有効な作業範囲を決定します。-その作業領域は通常の球体ではありません。ベースの上下にはブラインドゾーンが存在し、ベースに近い領域では関節の可動性が非常に悪くなります。

モデル選択ガイドライン

最大リーチのみに基づいてモデルを選択しないでください。ピックと配置の位置、工具のレイアウト、材料の入口 / 出口のポイントに対して作業範囲を確認します。--エンドツールを使用すると作業半径を拡張できますが、ジョイントの回転角度によって有効な動作範囲が縮小します。これらのパラメータは相互に制限されるため、リーチが長いほど、ユニットの可搬重量が低くなり、床面積が大きくなります。

3. 繰り返し位置決め精度と絶対位置決め精度

繰り返し位置決め精度

ロボット アームが手動で教示されたターゲット ポイントに繰り返し戻る一貫性 (通常は ±0.0X mm)。これはメーカーが強調する重要な宣伝パラメータであり、固定モーション軌道によるほとんどの操作シナリオに適しています。

絶対位置決め精度

CAD 図面、オフライン プログラミング ソフトウェア、ビジョン システムから生成された未学習の座標に到達するロボット アームの精度。この精度値は繰り返し位置決め精度よりはるかに劣っており、製品仕様に記載されることはほとんどありません。これは、オフライン プログラミング、ビジョン統合、およびロボット互換性アプリケーションの重要なコア パラメーターとして機能します。

よくある誤解

2 つの指標は交換可能ではありません。高い繰り返し位置決め精度は、高い絶対位置決め精度を保証するものではありません。

4. サイクルタイム・動作速度

このパラメータは装置の理論上の生産能力を反映し、製品仕様において最も理想化された指標を表します。メーカーが公表している定格サイクル タイムと最大速度は、短い移動距離、軽い積載量、最適化されたパラメータを特徴とする標準的な動作条件下で計算されており、実際の生産環境とは一致しません。-

実際のサイクル タイムは、ペイロード重量、移動距離、中間ウェイポイント、およびプロセス滞留時間 (ディスペンス、溶接、精密アライメント バッファリングなど) によって影響されます。実際の生産高は一般に定格値よりも低くなります。測定されたテストデータまたはシミュレーション結果が、コアの生産シナリオに優先されます。

5. 自由度 (DOF) / 軸数

これは、ロボット アーム上の独立して可動なジョイントの数を指し、エンド エフェクターの作業姿勢の柔軟性を決定します。

1. 4- 軸ロボット (スカラ ロボット、ほとんどのパレタイジング ロボット): 高速性と剛性が高く、エンド エフェクターは垂直方向の動作のみが可能です。平面のピックアンドプレース、パレタイジング、簡単な組み立て作業に最適です。-

2. 6軸ロボットアーム：あらゆる角度に姿勢調整が可能で、ワークとの傾斜ドッキングが可能。溶接、複雑な組み立て、異形ワークの機械への搬入出に適しています。

3. 7-軸冗長ロボットアーム: コンパクトなワークステーションでも安定したエンドエフェクタの姿勢を維持しながら機器の障害物を回避でき、スペースに制限のある複雑な作業条件に適しています。

選択原則: 実際の需要に応じて軸を構成します。不必要なコスト支出を避けるため、単純な平面アプリケーションには高スペックの多軸モデルは不要です。-

仕様書は、実際の製造プロセスと整合して初めて意味を持ちます。溶接の重要な基準である ±0.05 mm の再現性は、動作のタイミングと床の設置面積が優先される 400 トンのスタンピング ラインとは無関係です。

1. 溶接: ペイロードではなく溶接パスに基づいてロボットを選択します

アーク溶接は正確なパス追跡に大きく依存します。溶接の継ぎ目は、多くの場合、湾曲していたり​​、垂直になっていたり、治具の奥深くに凹んでいたりします。溶融池はわずかな偏差の影響を非常に受けやすいため、溶接トーチは一貫したスタンドオフ距離と移動角度を維持する必要があります。トーチとそのケーブルの重量はわずか数キログラムなので、積載量は最優先事項ではありません。主な要件には、高い連続パス精度、スリムで機敏な手首、十分な作業範囲が含まれます。推奨されるソリューションは、シーム トラッキング システムまたはスルー アーク センシング システムとスムーズなモーション補間を可能にするコントローラーを備えた、ペイロード 6 ～ 20 kg の 6- 軸多関節ロボットです。

2. 塗装と接着剤の塗布: スプレー速度よりも均一なコーティングを優先します。

塗装ロボットには、完全防爆構造と一貫した塗装厚さという 2 つの必須基準が適用されます。-塗装ブースには可燃性の溶剤ミストが含まれており、標準的なロボット アームは重大な火災の危険性があります。スプレーガンは一定の距離、角度、移動速度を維持する必要があります。一貫性のない動きは、たるみ、むき出しの斑点、オレンジの皮の質感などの一般的な欠陥につながります。アームの手首を貫通する中空構造により、塗料とエア ホースが内部に配線され、スプレー パターンへのパイプの干渉を回避します。軽量で長距離の-防爆性-を備えた 6 軸ロボットは理想的であり、オーバースプレーに対する完全な IP 保護を備え、重いペイロードの取り扱いではなく安定した軌道向けに最適化されています。

3. パレタイジングとデパレタイズ: ペイロード、リーチ、サイクル タイムに基づいてロボットを選択します

パレタイジングには高い精度は必要ありません。モデルの選択は、可搬質量、作業半径、サイクル速度の 3 つの要素によって決まります。標準的なカートンの重さは 15 ～ 50 kg で、ロボットはパレットの積み重ねエリア全体をカバーする必要があります。高さ 2 メートルに積み上げられたパレットには、およそ 3 メートルの到達距離が必要です。生産量は毎分カートン単位で測定されます。. 4-軸パレタイジング ロボットは最適なパフォーマンスを発揮します。専用の垂直リストにより冗長軸が排除され、すべてのモーター出力が負荷容量と広い範囲に集中し、優れたコスト効率が実現します。

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