カスタマイズ性と汎用性

直交座標系ハンドリングシステムは、直線運動のための主軸と回転のための補助軸を備えた直列運動学です。このシステムは、ガイド、サポート、駆動装置として同時に機能し、ハンドリングシステムの構造に関わらず、アプリケーションのシステム全体に統合する必要があります。

【標準取り付け位置】

直交座標系搬送システムは、設置場所のどの位置にも設置可能です。これにより、機械システムを用途の条件に合わせて最適に調整できます。以下に、一般的な設計例をいくつかご紹介します。

二次元 – これらの直交座標系ハンドリングシステムは、垂直面内で移動するカンチレバーとリニアガントリー、および水平面内で移動する平面ガントリーのカテゴリに分類されます。

2次元カンチレバーは、水平軸（Y軸）と、その前面に取り付けられた垂直駆動部（Z軸）から構成される。

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、その両端間のスライド上に設置された垂直軸（Z軸）から構成されます。リニアガントリーは通常、細身で、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、移動方向に対して垂直な軸（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、デルタ運動学を採用したロボットシステムや、円形／腎臓型の作業空間を持つSCARA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、リニアガントリーや平面ガントリーは、駆動部品として回転歯付きベルトと固定された機械的組み合わせによる完全システムとしても機能します。有効負荷が低いため、高い搬送能力（ピック/分）とそれに伴う優れた動的応答を実現します。

三次元 – これらの直交座標系ハンドリングシステムは、カンチレバーと、両平面での移動が可能な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、平行に配置された2つの軸（X）と、移動方向に対して垂直なカンチレバー軸（Y）で構成され、その前面には垂直軸（Z）が取り付けられています。

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

注：平面ガントリー、直線ガントリー、3Dガントリーでは、水平軸の2つの支持点間に力が加わります。片持ち梁の水平軸は、その端に吊り下げられた荷重によっててこの作用を受けます。

【よりシンプル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。システムが個々の地点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。

接着剤塗布などの経路移動が必要な場合、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においても、従来型のロボットプログラミングが必要となります。しかしながら、直交座標系ハンドリングシステムの制御環境は、従来型ロボットと比較して、幅広い選択肢を提供します。従来型ロボットは常にメーカー独自の制御システムを使用する必要があるのに対し、直交座標系ハンドリングシステムでは、用途の要件と複雑さに応じて最適な機能範囲を備えたPLCであれば、どのPLCでも使用できます。つまり、顧客の仕様に準拠し、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るということです。

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い。そのため、4軸から6軸システムを機械的な作業に利用するには、多大な労力が必要となる。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る。また、従来のロボットアプリケーションでは、「右アームから左アームへ」といった動作をプログラミングするのも難しく、時間もかかる。こうした課題に対し、直交座標系ハンドリングシステムは優れた代替手段となる。

【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、システムの選定段階から築かれています。アプリケーションで特定の位置に長時間留まる必要がある場合、従来型ロボットのすべての軸は閉ループ制御の対象となり、重量による力を継続的に補償する必要があります。

直交座標系搬送システムでは、通常、垂直方向の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、重力に抗して有効荷重を所定の位置に保持するために必要です。空気圧駆動装置は保持フェーズでエネルギーを消費しないため、この力を非常に効率的に実現できます。空気圧式Z軸のもう一つの利点は、自重が軽いことです。これにより、X軸とY軸の機械部品および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、エネルギー消費量も削減されます。

電動軸の典型的な強みは、特に長距離移動や高サイクルレートの場合に顕著に現れます。そのため、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系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、理想的な直交座標系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、最適な経路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。

・機械構造上、プログラミングが容易です。例えば、垂直方向の動きには1つの軸だけ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、例えば静止時にはエネルギー供給を停止するなど、エネルギー効率が向上します。

・直交座標系搬送システムは、用途に合わせてスペースが最適化されています。

・標準的な量産部品を使用することで、直交座標系ハンドリングシステムは、従来の産業用ロボットに比べて魅力的な価格の代替手段となる。

そして最後に、最も重要な点として、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。