カスタマイズと汎用性

シリアルキネマティクスとしての直交座標ハンドリングシステムは、直線運動用の主軸と回転用の補助軸を備えています。このシステムはガイド、支持、駆動の3つの役割を同時に担い、ハンドリングシステムの構造に関わらず、アプリケーションシステム全体に統合する必要があります。

【標準取付位置】

あらゆる直交座標系ハンドリングシステムは、空間内の任意の位置に設置できます。これにより、機械システムをアプリケーションの条件に合わせて最適に調整できます。ここでは、より一般的な設計をいくつかご紹介します。

2 次元 - これらの直交座標ハンドリング システムは、垂直面での動きを伴うカンチレバーとリニア ガントリー、および水平面での動きを伴う平面ガントリーのカテゴリに分類されます。

2D カンチレバーは、水平軸 (Y) と、その前面に取り付けられた垂直ドライブ (Z) で構成されます。

リニアガントリーは、左右両端が固定された水平軸（Y軸）と、その両端の間にあるスライドに取り付けられた垂直軸（Z軸）で構成されています。リニアガントリーは通常、スリムな形状で、長方形の垂直作業空間を備えています。

平面ガントリーは、移動方向に垂直な軸 (Y) で連結された2つの平行軸 (X) で構成されます。平面ガントリーは、デルタ運動学やSCARAの円形/腎臓形の作業空間を持つロボットシステムよりもはるかに広い作業空間をカバーできます。

従来の個別軸構成に加え、リニアガントリーおよび平面ガントリーは、回転歯付きベルトを駆動部とする固定された機械的組み合わせを備えた完全なシステムとして構成されます。有効負荷が低いため、高い処理能力（ピック数/分）とそれに応じた動的応答性を備えています。

3 次元 - これらの直交座標ハンドリング システムは、両方の平面での動きを持つカンチレバーと 3D ガントリーのカテゴリに分類されます。

3D カンチレバーは、平行に取り付けられた 2 つの軸 (X) と、移動方向に垂直なカンチレバー軸 (Y) で構成され、その前面に垂直軸 (Z) が取り付けられています。

3Dガントリーは、移動方向に垂直な軸（Y軸）で連結された2つの平行軸（X軸）で構成されています。この垂直軸に垂直軸（Z軸）が取り付けられています。

注：平面、直線、および3Dガントリーの場合、力は水平軸の2つの支持点間に適用されます。カンチレバーの水平軸は、その端に吊り下げられた荷重によりてことして機能します。

【より簡単なプログラミングが必要】

必要なプログラミングの程度は機能によって異なります。システムが個々のポイントに移動するだけであれば、迅速かつ簡単な PLC プログラミングで十分です。

接着剤塗布など、パス移動が必要な場合、PLC制御だけでは不十分です。このような場合、直交座標系ハンドリングシステムでも従来のロボットプログラミングが必要となります。しかし、直交座標系ハンドリングシステムの制御環境は、従来のロボットと比較して、幅広い選択肢を提供します。従来のロボットではメーカー固有の制御システムを使用する必要がありましたが、直交座標系ハンドリングシステムでは、アプリケーションの要件と複雑さに応じて最適な機能を備えたバージョンのPLCを使用できます。これにより、顧客の仕様を遵守し、統一されたプログラミング言語とプログラム構造を含む、統一された制御プラットフォームを実装できます。

従来のロボットでは、複雑なプログラミングが必要となる場合が多く、その結果、4軸から6軸のシステムを機械的なタスクに使用するには多大な労力が必要になります。例えば、直線移動を行うには、常に6軸すべてを同時に動かす必要があります。また、従来のロボットアプリケーションでは、「右腕から左腕へ」といったプログラミングは困難で時間がかかります。直交座標系ハンドリングシステムは、この点において優れた代替手段となります。

【エネルギー効率が高い】

エネルギー効率の高いハンドリングの基盤は、システム選定の段階から既に構築されています。アプリケーションによっては、特定の位置で長時間の停止が必要な場合、従来のロボットでは全軸が閉ループ制御の対象となり、重力による力を継続的に補正する必要があります。

直交座標系ハンドリングシステムでは、通常、垂直Z軸のみが継続的に力を加える必要があります。この力は、重力に逆らって有効荷重を所定の位置に保持するために必要です。空気圧駆動は保持段階でエネルギーを消費しないため、この力は非常に効率的に実現できます。空気圧Z軸の更なる利点は、自重が軽いことです。そのため、X軸とY軸の機械部品、そして電動モーターを小型化できます。有効荷重が軽減されることで、エネルギー消費も削減されます。

電動軸の典型的な強みは、特に長いパスと高いサイクルレートの場合に顕著に表れます。そのため、電動軸はX軸やY軸の非常に効率的な代替手段となることがよくあります。

【結論】

多くの場合、従来のロボットシステムよりも直交座標ハンドリングシステムを使用する方が効率的かつ経済的です。幅広い用途において、理想的な直交座標ハンドリングシステムを設計することが可能です。その理由は以下のとおりです。

• システムは、最適なパスと動的応答の観点からアプリケーションの要件に合わせて構成され、負荷に適応します。

• 機械構造によりプログラミングが簡単です。たとえば、垂直方向の動きには 1 つの軸のみをアクティブにすれば済みます。

• 最適な機械的適応により、例えば休止時にはエネルギー供給をオフにするなどしてエネルギー効率が向上します。

• 直交座標ハンドリング システムは、アプリケーションに合わせてスペースが最適化されています。

• 標準的で大量生産されたコンポーネントにより、直交座標ハンドリング システムは従来の産業用ロボットに代わる魅力的な価格の選択肢となります。

そして最後に、重要な点として、直交座標系ハンドリング システムでは、運動学はアプリケーションとその周辺機器によって定義され、その逆ではありません。