産業用ロボットと聞いて何を思い浮かべますか?

このような多関節ロボットは、自動車会社のコマーシャルやロボット ダンス シーケンスのおかげで広く知られています。スカラ (選択的コンプライアンス多関節ロボットアーム) ロボットも、1980 年代初頭から工場で採用および普及したため、よく知られています。これらの多関節ロボットとスカラ ロボットはどちらも、直線運動と回転運動を組み合わせているため、複雑なタスクに対する機動性が得られます。多関節ロボットは人間の腕に似ており、3 つの並進 (直線) 軸と 3 つの回転 (肩、肘、手首を思い浮かべてください) の 6 つの動作軸を備えています。スカラ ロボットには、X、Y、Z、シータの 4 つの動作軸があります (肩が動かなくなった場合の腕に似ています)。

デカルト ロボットは、大衆文化ではあまり普及していませんが、パッケージングから半導体製造に至るまでの産業用途では広く普及しています。名前が示すように、これらのロボットは 3 つのデカルト軸 (X、Y、Z) で動作しますが、アーム端のツーリング用にシータ軸を含めることもできます。デカルト ロボットは、多関節ロボットやスカラ ロボットに比べて「魅力的」ではありませんが、サイズの割に耐荷重が高く、多くの場合、精度が優れているため、はるかに多用途です。また、進化する製品やアプリケーションの要件に合わせて比較的少ない再構成で軸をアップグレードまたは変更できるため、適応性も高くなります。

ただし、デカルト ロボットは本質的に片持ち梁の設計による制約を受け、負荷容量が制限されます。これは、最も外側の軸 (Y または Z) のストローク長が長い場合に特に当てはまり、支持軸に大きなモーメント負荷が発生します。長いストロークと高負荷が必要な場合には、ガントリーロボットが最適なソリューションです。

デカルト座標からガントリー座標へ:

ガントリー ロボットは、デカルト ロボットの修正スタイルであり、デカルトに見られる 1 つの基底軸ではなく 2 つの X (または基底) 軸を使用します。追加の X 軸 (場合によっては追加の Y 軸と Z 軸) により、ロボットはより大きな荷重と力を処理できるため、重いペイロードのピック アンド プレイスや部品の積み降ろしに最適です。各軸は、OEM やインテグレーターによって組み立てられた「自家製」アクチュエーターであっても、リニア モーション会社が事前に組み立てたアクチュエーターであっても、リニア アクチュエーターに基づいています。これは、高速、長いストローク、重いペイロード、および高い位置決め精度のあらゆる組み合わせを可能にするほぼ無限のオプションがあることを意味します。過酷な環境や低騒音に対する特別な要件は簡単に組み込むことができ、アプリケーションで同時に独立したプロセスを実行する必要がある場合は、複数のキャリッジを使用してリニア モーターを使用して水平軸を構築できます。

ガントリー ロボットは通常、作業エリアの上に取り付けられます (そのため、一般的に「オーバーヘッド ガントリー」と呼ばれます)。ただし、太陽電池やモジュールの場合のように、部品が上からの取り扱いに適していない場合は、ガントリーを構成して作業できるようにすることができます。パーツの下から。また、ガントリー ロボットは通常、非常に大規模なシステムであると考えられていますが、デスクトップ サイズの小型のマシンにも適しています。ガントリー ロボットには 2 つの X (ベース) 軸があるため、Y 軸と Z 軸によって生じるモーメント荷重は、作業ペイロードと同様に、X 軸上の力として解決されます。これにより、システムの剛性が大幅に向上し、ほとんどの場合、軸のストローク長が同様の直交ロボットよりも長くなり、速度が向上します。

平行な 2 つの軸がある場合、2 つの軸間のわずかな同期のずれによって生じる結合を防ぐために、そのうちの 1 つの軸だけがモーターによって駆動されるのが一般的です。両方の軸を駆動する代わりに、接続シャフトまたはトルク チューブを使用してモーターの動力を 2 番目の軸に伝達します。また、場合によっては、2 番目の軸は、負荷をサポートするためのリニア ガイドで構成される「アイドラー」またはフォロアになることもありますが、駆動機構はありません。2 番目の軸を駆動するかどうか、またどのように駆動するかは、2 つの軸間の距離、加速度、およびそれらの間の接続の剛性によって決まります。1 対の軸のうちの 1 つだけを駆動することにより、システムのコストと複雑さが軽減されます。

デカルト ロボットやガントリー ロボットのサイズ設定は、スカラ ロボットや多関節ロボット (通常、到達距離、速度、精度の 3 つのパラメータで指定されます) のサイズ設定よりも複雑ですが、メーカーは、事前構成されたシステムと、 Rexroth の EasySelect コンフィギュレーターや Adept の 3D Linear Modules Builder などのオンライン ツール。これらのツールを使用すると、ユーザーは軸の方向とサイズ、さらに基本的なストローク、負荷、速度パラメータを指定できます。ダウンロード可能な CAD ファイルは、デカルト ロボットおよびガントリー ロボット メーカーからの標準製品でもあり、スカラ ロボットや多関節ロボットと同様に、設計やワークフロー レイアウトに簡単に統合できます。多関節ロボットやスカラ ロボットは簡単に認識され、デカルト ロボットが広く導入されていますが、ガントリー デザインは、比類のないレベルのカスタマイズと柔軟性により、負荷、速度、到達距離、再現性における固有の制限を克服します。一言で言えば、ガントリー ロボットはペイロードとストロークの最適な組み合わせを提供します。