直交ロボットは、メーカーが数十年にわたって使用してきた非常に一般的でシンプルなロボット技術です。業界や用途を問わず、企業がこのスケーラブルな技術の恩恵を受けています。しかし、これらのロボットとは一体何なのでしょうか？どのような作業に使用できるのでしょうか？そして、それが自分に適しているかどうかをどのように判断すればよいのでしょうか？この記事では、これらのトピックやその他のトピックについて解説し、このロボットが自分に適しているかどうかを判断するお手伝いをします。

直交ロボットとは何ですか?

直交ロボットは、他の産業用ロボットとは物理的に最も異なります。長いスイングアームやスイープ動作は見られません。むしろ、直交ロボットはガントリーや小型クレーンに似ています。直交ロボット技術といえば、3Dプリンターが思い浮かぶことが多いでしょう。直交ロボットはテーブルやコンベアシステムの上に設置されることが多く、通常は3軸の動作をします。上下、前後、左右に移動できます。多くの場合、割り当てられたタスクを実行するエンドエフェクタを備えています。一般的な直交エンドエフェクタの例としては、以下のようなものがあります。

1. プリンターヘッド
2. プラズマトーチ
3. カメラ
4. 機械式グリッパー
5. レーザー

直交ロボットを使用する業界はどれですか?

直交ロボットは幅広い用途があるため、多くの業界で採用されています。以下の業界のメーカーは、この技術を広く活用しています。

1. 航空宇宙
2.包装
3. 金属
4. PCBメーカー
5. 医薬品
6. 食品と飲料

これらは数ある例のほんの一部に過ぎません。直交座標技術は古くから存在しています。そのため、これらのロボットは多くの実績のある用途で使用されています。また、操作者にとって理解しやすく、再プログラミングも容易です。そのため、自動化に不慣れな方にも使いやすくなっています。これらのメーカーは、直交座標ロボットが優れた性能を発揮できる用途を数多く提供しています。

直交ロボットの一般的な用途

直交ロボットは、用途によっては優れた選択肢となる一方、他の用途には適さない場合があります。なぜでしょうか？主な要因は、動きの自由度が限られていることです。6軸ロボットはプレッツェルのように曲がったりねじれたりしますが、直交ロボットは動きがはるかに固定されています。これは設計上の弱点のように思えるかもしれません。しかし、この特徴こそが、特定の用途において他のどのロボットよりも優れた利点となるのです。以下にいくつか例を挙げます。

1. CNCアプリケーション
2. 3Dプリント
3. プラズマ/レーザー切断
4. 木材ルーティング
5. PCBアセンブリ
6. 検査
7. ピックアンドプレース

直交ロボットがこれらの用途で優れた性能を発揮できる理由はいくつかあります。まず、これらの用途は通常、単一の平面または次元上で実行されます。例えば、レーザー直交ロボットは、金属板から形状を切り出すというタスクを担います。この部品は切断面に平らに置かれます。ロボットは指示された動作を実行し、部品から形状を切り出します。この動作では、ロボットが特別な角度でひねったり、部品の側面に回転したりする必要はありません。上下、前後、左右の動きだけで済みます。一部の直交ロボットは、エンドエフェクタに追加の回転軸を備えています。高い柔軟性と動作範囲が必要な場合は、別の種類のロボットが最適かもしれません。これらのタスクの自動化は、メーカーに間違いなく大きな投資収益をもたらしています。

直交ロボットが優れた選択肢となるもう一つの理由は、高精度が求められるアプリケーションの場合です。直交ロボットは、あらゆるロボットタイプの中で最高レベルの精度を実現できます。なぜでしょうか？簡単に言えば、前述の通り、より剛性が高く、動きの自由度が低いという特徴が、これらのロボットの極めて高い精度を可能にしているからです。高品質のアクチュエータは、シングルミクロンレベル、あるいはサブミクロンレベルの再現性を実現できます。つまり、最高精度が求められるアプリケーションでは、直交ロボットが唯一の現実的な選択肢となる場合もあります。

最後に、直交ロボットは最もスケーラブルなロボットプラットフォームです。このスケーラビリティは、潜在的な物理的サイズと最終的な強度の両方に及びます。直交ロボットは、ミニ3Dプリンターほどの小型から、必要に応じて最大限に大型化できます。ラック＆ピニオン式のアクチュエータにより、メーカーはこれらのシステムを非常に大型にすることができます。その機構は、現代のロボットプラットフォームの中で最も強力です。直交ロボットに使用されるアクチュエータは、ベルト、ボールねじ、またはローラーねじで駆動されることが多いです。これらの機構に加え、スリムなロボット本体の筐体に収まる必要のない大型のギアボックスとモーターにより、直交ロボットは最大規模かつ最も重いタスクも容易に処理できます。

直交ロボットを使用して自動化する必要があるのはいつですか?

ここまでで、直交ロボットとその用途について少しご理解いただけたかと思います。では、直交ロボットはあなたとあなたのプロジェクトにとってどのような場面に適しているのでしょうか？この記事だけではこの疑問に正確に答えることはできません。しかし、いくつかの質問と検討事項を検討することで、直交ロボットがあなたにとって最適な選択肢であるかどうかを理解するための正しい道を歩み始めるのに役立つでしょう。

1. コスト削減またはスループットの向上をお考えですか?
2. このアプリケーションは他の産業用ロボットでは難しいでしょうか?
3. 精度は最優先事項ですか?

自動化を検討する際の最も一般的な動機は、コスト削減とスループットの向上です。あらゆるロボットがこの点で貢献でき、直交ロボットも例外ではありません。直交ロボットを用いたプロセスの自動化は、人的資本をより自動化が難しいタスクに再配分するのに役立ちます。これはコスト削減と生産効率の向上につながります。ロボットは一貫性と再現性が高く、品質管理の問題を軽減します。また、処理速度も速いため、ロボットを導入することで生産量の増加につながります。

一部のアプリケーションには、他の種類のロボット（6軸、デルタ、スカラロボットなど）では扱いにくい特性があります。その大きな特徴の一つが可搬重量です。これらのロボットのほとんどには、この点で限界があります。最も大型の6軸ロボットでさえ、1000～2000kgが限界です。アプリケーションがこの範囲に達すると、選択肢は非常に限られ、コストも増大します。この点において、直交ロボットはより強力な機構を用いることで容易にスケールアップできます。さらに、そのサイズはほぼ無限大です。これらのロボットは、他の種類のロボットでは到底到達できないほどの巨大なサイズまでスケールアップ可能です。

最高精度が求められる用途において、直交ロボットに匹敵するものはありません。高品質な機構により、最高レベルの再現性を確保しています。一部の製造用途では、高品質な製品を製造するために、このレベルの精度が求められます。

直交ロボットのコスト

これらのロボットは非常に拡張性が高いため、当然コストも高くなります。そのため、直交ロボットプロジェクトの価格帯を設定することは困難です。しかし、他の条件が同じであれば、直交ロボットをプロジェクトに使用すると、同等の産業用ロボットを同じプロジェクトに使用するよりも費用が安くなります。これは主に、その設計と機構のシンプルさによるものです。コストを増加させる主な要因には、以下のものがあります。

1. プロジェクトの規模
2. アプリケーションの複雑さ
3. 必要な精度レベル

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