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自動ピックアンドプレースハンドリングシステム

ロボットの分類について詳しく見ていきましょう。

1) 直交座標ロボット:
別名:リニアロボット/XYZロボット/ガントリーロボット

直交座標系ロボットとは、3つの主要な制御軸が直線状であり、互いに直角をなしている産業用ロボットと定義できる。

剛性の高い構造により、高荷重の運搬が可能です。ピックアンドプレース、積み下ろし、マテリアルハンドリングなど、様々な機能を実行できます。直交座標ロボットは、水平部材が両端を支えていることから、ガントリーロボットとも呼ばれます。

直交座標ロボットは、XYZ軸を組み立てるための3つの回転関節を備えているため、直線ロボットまたはXYZロボットとも呼ばれます。

アプリケーション:
直交座標ロボットは、シーリング、プラスチック成形におけるハンドリング、3Dプリンティング、コンピュータ数値制御(CNC)工作機械などに使用できます。ピックアンドプレースマシンやプロッターは、直交座標ロボットの原理に基づいて動作します。これらのロボットは、高い位置決め精度で重い荷物を扱うことができます。

利点:

・高精度かつ高速
・コスト削減
・簡単な操作手順
・高い積載量
• 非常に多用途な仕事
・ロボットおよびマスター制御システムを簡素化します

デメリット:

それらは稼働するために広いスペースを必要とする

2) SCARAロボット

SCARAとは、Selective Compliance Assembly Robot Arm(選択的コンプライアンス組立ロボットアーム)またはSelective Compliance Articulated Robot Arm(選択的コンプライアンス多関節ロボットアーム)の略語です。

このロボットは、山梨大学の牧野浩教授の指導のもと開発された。SCARAロボットのアームは、XY軸方向には柔軟に、Z軸方向には剛性を持つため、XY軸方向の穴に容易に対応できる。

SCARAロボットのアームは、XY方向では柔軟性があり、Z方向ではSCARAの平行軸ジョイント構造のおかげで強度が高い。これが「選択的コンプライアント」と呼ばれる所以である。

このロボットは、様々な種類の組み立て作業に使用されます。例えば、このロボットを使えば、丸いピンを丸い穴に引っかかることなく挿入できます。これらのロボットは、同等のロボットシステムよりも高速かつクリーンで、直列アーキテクチャに基づいています。つまり、最初のモーターが他のすべてのモーターを駆動する必要があります。

アプリケーション:
SCARAロボットは、組み立て、梱包、パレット積み、機械への部品投入などに使用されます。

利点:

・高速性能
・短ストローク、高速組立、ピックアンドプレース用途で優れた性能を発揮します。
・ドーナツ型のワーク封筒が入っています

デメリット

SCARAロボットは通常、PLC/PCなどのラインマスターコントローラに加えて、専用のロボットコントローラを必要とします。

3) 多関節ロボット

多関節ロボットとは、回転関節を備えたロボットと定義でき、その種類は単純な2関節構造から、10個以上の関節が相互に作用するシステムまで多岐にわたる。

これらのロボットは3次元空間で動作するため、あらゆる地点に到達できます。一方、多関節ロボットの関節は互いに平行または直交しており、一部の関節ペアは平行で、他の関節ペアは直交しています。多関節ロボットは3つの回転関節を持つため、その構造は人間の腕と非常によく似ています。

アプリケーション:

多関節ロボットは、食品のパレタイジング(ベーカリー)、鋼橋の製造、鋼材の切断、板ガラスの取り扱い、500kgの可搬重量を持つ重量物用ロボット、鋳造業界の自動化、耐熱ロボット、金属鋳造、スポット溶接などに使用できます。

利点

• 高速
• 広い作業範囲
・独自のコントローラー、溶接、塗装用途に最適

デメリット:

通常、PLC/PCなどのラインマスターコントローラに加えて、専用のロボットコントローラが必要となる。

4) パラレルロボット

並列ロボットは、並列マニピュレータまたは一般化スチュワートプラットフォームとも呼ばれる。

パラレルロボットとは、複数のコンピュータ制御による直列チェーンを用いて、単一のプラットフォーム(エンドエフェクタ)を支える機械システムのことである。

さらに、フライトシミュレーターなどの装置の可動ベースを維持する6つのリニアアクチュエータから並列ロボットを構成することも可能です。これらのロボットは冗長な動作を排除し、この機構を実現するために、チェーンは短くシンプルな設計となっています。

これらは以下のように呼ばれています。
・高速・高精度フライス盤
・より大型だが低速な直列マニピュレータのエンドエフェクタに取り付けられたマイクロマニピュレータ
・並列ロボットの例

アプリケーション

・パラレルロボットは、以下のような様々な産業用途で使用されています。
・フライトシミュレーター
• 自動車シミュレーター
• 作業プロセスにおいて
・フォトニクス/光ファイバーのアライメント

これらは作業空間内で限定的に使用されます。目的の操作を実行することは非常に困難であり、複数の解決策が考えられます。代表的な並列ロボットの例としては、スチュワートプラットフォームとデルタロボットが挙げられます。

利点

・非常に高速
・コンタクトレンズ型の作業用エンベロープ
・高速かつ軽量なピックアンドプレース用途(キャンディー包装など)に優れています。

デメリット

PLCやPCなどのラインマスターコントローラに加えて、専用のロボットコントローラが必要です。

 

ロボットに所定の位置で動作させるためのプログラミング:

ロボットは、複雑で必要な作業を実行するように人間によってプログラムされます。ここでは、ロボットが要求された役割を果たすようにどのようにプログラムされるかを見ていきましょう。

位置指定コマンド:ロボットは、GUIまたはテキストベースのコマンドを使用して、必要な位置に移動することができ、そのコマンドでは、重要なXYZ位置を指定および編集できます。

ティーチペンダント:ティーチペンダント方式を用いることで、ロボットに位置情報を教えることができる。

ティーチペンダントは、ロボットを任意の位置に手動で移動させる機能を備えた、手持ち式の制御およびプログラミングユニットです。

プログラミング完了後、ティーチペンダントを取り外すことができます。ただし、ロボットはコントローラーに固定されたプログラムを実行します。

先頭を走る:先導ロボット方式は、多くのロボットメーカーが採用するであろう技術である。この方式では、一人のユーザーがロボットのマニピュレーターを操作し、もう一人のユーザーがロボットの電源を切るコマンドを入力することで、ロボットを不動状態にする。

その後、ユーザーはロボットを(手動で)必要な位置に移動させることができ、ソフトウェアはその位置をメモリに記録します。いくつかのロボットメーカーは、塗装作業にこの技術を採用しています。

ロボットシミュレーター:ロボットシミュレータを使用することで、ロボットアームの実際の動作に依存しずに済みます。この方法を採用することで、ロボットアプリケーションの設計時間を短縮し、安全性を向上させることができます。また、様々なプログラミング言語で記述されたプログラムを、ロボットシミュレーションソフトウェアを使用してテスト、実行、学習、デバッグすることが可能です。

機械オペレーター:機械オペレーターは、プログラム内の調整を行うために利用できます。これらのオペレーターは、操作パネルとして機能するタッチスクリーンユニットを使用します。


投稿日時:2023年4月6日
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