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ロボットアームとは?定義・種類・構造・選定基準について

ロボットアームとは

ReBeL
ロボットアームとは、人間の腕のような動作をする機構のことで、一般的にプログラミングされた動作を行います。
大きな装置の一部分をロボットアームと呼ぶ場合や、ユニット全体をロボットアームと呼ぶこともあります。伸縮や回転、動力を伝える接続部はジョイントと呼ばれ、リンクで接続されています。

ロボットアームの種類

様々なロボットアームをイグスの製品を通して紹介します。

垂直多関節ロボット ReBeL

・4軸~6軸で構成されるロボット
・人の腕の動きに近い動作が可能
垂直多関節ロボット ReBeL について詳しく

スカラロボット

・短いタクトタイムに強い
・構造が単純で制御が容易
スカラロボットについて詳しく

パラレルリンクロボット

・高速で精密な動作が可能
・メンテナンスが容易
パラレルリンクロボットについて詳しく

直交ロボット

・組み立てや搬送工程に向いている
・比較的低コストで導入できる
直交ロボットについて詳しく

ロボットアームの構成要素

6軸垂直多関節ロボットを例に説明

ロボットアームは、リンクとジョイントの組み合わせで構成されています。 

ジョイント
 ⇒回転など動きを伝達する役割。人間の腕で言うところの「関節」に相当する部分

リンク
 ⇒
ジョイントとジョイントを接続する部分。人間の腕で言うところの「骨」に相当する部分
joint_link

ロボットアームの仕組み

JP_PIC_LCA_structure_ReBeL
各ジョイントには動作の役割があり、ジョイントが多いほど動きに対する自由度が大きくなることが特徴です。

第1軸:旋回
ロボット全体の向きを変える軸
第2軸:下腕
ロボット全体を前後に動かす軸
第3軸:上腕
腕を上下に動かす軸
第4軸:手首旋回
腕を回転させる軸
第5軸:手首曲げ
手首を上下に動かす軸
第6軸:手首回転
手首を回転させる軸
 

ロボットハンドについて

ロボットアームが人間の「腕」に相当するならば、ロボットハンドは「手」に相当します。
ワークを指や爪で掴むものや、磁石やバキュームで吸着するものなど様々です。
ワークの材質、大きさ、重量に合わせて最適なものを選定することが必要になります。
ローコストロボット・マーケットプレイスへ(外部リンク)
JP_PIC_LCA_robot_hand

ロボットアームを選定するときのポイント

可動範囲

LCA_ICON_maximize_1 軸数が多いほど可動範囲が広くなり、三次元的な動作のような複雑な作業が可能になります。しかし軸数が少ないことはデメリットではありません、単純な動作には比較的安価で、動作の早いガントリーロボットのような直交ロボットに軍配が上がります。

可搬重量

LCA_ICON_weight_scale ロボットアームが運搬できる(持ち上げられる)最大重量です。ロボットアームには可搬重量が設定されているので、カタログ等を確認し実際に運搬するワークの重量を元にロボットアームを選定することが重要となります。

精度

LCA_ICON_accuracy_1 ロボットアームは多くの場合同じ動作を繰り返す用途となります。そのため、位置決め精度がスペックに記載されています。一般的に軸数が多いほど精度は低くなりますが、画像センサーなどを用いて位置情報からロボットを制御することもあります。

速度

LCA_ICON_speedometer_1 動作速度は早ければ良い、というものではありません。ロボットアームの多くは生産ラインの一部に組み込まれて作業します。早すぎても遅すぎてもNGで、前工程と後工程にうまくシンクロさせることで作業効率を最大化できます。

駆動方式

DRE_PICTO_Motor_Experte_Produktfinder_800x800_ 一般的なロボットアームは高速動作が得意で制御も容易な電気での駆動が主流となっています(例:モーター)。その他にも高出力が可能な油圧などもあり、ワーク重量の大きい運搬ロボットなどに採用されています。

まとめ

ロボットアームの定義をおさらい

ロボットアームとは
・人間の腕のような動作をする機構
・プログラミングされた動作を行う
・装置の一部、もしくはユニット全体ををロボットアームと呼ぶ
・動力伝達部:ジョイント(人間の関節)とリンク(人間の骨)で構成

選定ポイントのまとめ

以下の点を確認し、最適なロボットアームの選定を進めてください
可動範囲 ⇒ワーク運送範囲
可搬重量 ⇒ワーク重量
精度 ⇒位置決め精度
速度 ⇒前後工程の速度と合わせて
駆動方式 ⇒用途に応じた方式を選択

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