高速ピックアンドプレイスアプリケーション向けの包括的な自動化の設計は、モーションエンジニアが直面する最も困難なタスクの1つです。ロボットシステムがより複雑になり、生産レートがさらに上昇するにつれて、システム設計者は最新のテクノロジーまたは最適ではない設計を指定するリスクに追いつく必要があります。利用可能な最新のテクノロジーとコンポーネントのいくつかを確認しましょう。さらに、使用が見つかった場所を詳しく見てみましょう。

ロボットアームスーツコンパクトデザイン

産業用ロボットアームは、通常、足に光を当てることでは知られていません。むしろ、ほとんどの人は、腕の終わりのツーリングをサポートしなければならない実質的な構造を持っています。頑丈なデザインの利点にもかかわらず、これらのロボットアームは、繊細なアプリケーションには重すぎてかさばります。 Nimbler Armsを軽いタスクに適したものにするために、IGUS Inc.のエンジニアは、ドイツのCologneで働いており、多軸ジョイントを開発して、小さな負荷がジブの周りを回転することを可能にしました。新しいジョイントは、グリッパーの力を必要に応じて調整できる繊細なピックアンドプレイスアプリケーションに適しています。

柔軟性と軽量は、プラスチックコントロールとケーブルコントロールで構成される新しいジョイントの重要な設計パラメーターです。要するに、ケーブルは、Faulhaber Compact Brushless DC Servomotorsによって腕の肩関節から移動します。これは、腕の慣性を防ぎ、動的な動きを促進し、設計フットプリントを最小限に抑えます。

エンジニアは、デザインの多くを人間の肘関節に基づいているため、2つのDOF（回転と回転）が単一の関節に結合されます。人間の腕と同様に、ロボットアームの最も弱い部分は、骨（ロボットアームのボディチューブ）や筋肉（駆動モーター）ではなく、腱を導入する腱です。ここでは、高張力制御ケーブルは、3,000〜4,000 n/mm2の引張強度を特徴とする超強力なUHMW-PEポリエチレン材料で作られています。ピックアンドプレイスアプリケーションなどの従来のロボットアーム機能を超えて、ジョイントは、軽量構造が必要な特別なカメラフィッティング、センサー、またはその他のツールにも適しています。磁気角位置センサーは、高精度のためにすべてのジョイントに組み込まれています。

電子的に寛大なサーボモーターは、動的使用に適した低い動きの質量を特徴としています。24VDC動作電圧は、モバイルアプリケーションでの使用に重要なバッテリー電力用に設計されていますが、97 MNMモータートルクは、アーム動作に必要な値に直径に準拠した惑星ギアヘッドを増加させます。さらに、これらのブラシレスドライブには、ローターベアリング以外の装着コンポーネントがなく、数万時間のサービス寿命が確保されています。

線形モーションシステムは、ラボの自動化を速めます

従来のパッケージングとアセンブリオペレーションを超えて、ピックアンドプレイスは高速ラボオートメーションでも増殖しています。毎日何百万ものバクテリアサンプルを操作することを想像すると、今日のバイオテクノロジーラボが何を処理すると予想されるかについてのアイデアがあります。 1つのセットアップでは、高度な線形モーションシステムがローターと呼ばれるバイオテクノロジーラボロボットを可能にし、1時間あたり200,000を超えるサンプルの記録的な速度でセルの配列をピン留めします。ローターは、英国サマセットのシンガーインスツルメンツ出身で、遺伝、ゲノム、および癌研究のためのベンチトップオートメーションシステムとして使用されています。これらのロボットの1つは、多くの場合、いくつかの異なるラボにサービスを提供し、科学者はバクテリアと酵母ライブラリを複製、交尾、再配置、バックアップするための短い時間スロットを予約しています。

リアルタイムコントローラーは、ロボットのポイントツーポイントピーニングの動きを調整する3つのモーション軸、およびサンプル処理軸、およびロボットのGUIとのインターフェイスを処理します。さらに、コントローラーはすべてのI/Oチャネルも管理します。

コントローラーに加えて、Baldorは線形サーボモーターとドライブと3つの統合されたステッピングモーターとドライブモジュールも供給しました。ロボットは、機械の幅に沿って動作する線形サーボモーター軸に沿って、ソースから宛先プレートへのポイントツーポイント転送を行います。この軸は、ピンニングアクションを制御する2軸ステッパーモーターヘッドをサポートします。実際、XYZの複合運動は、複雑ならせん状の動きを使用してサンプルを攪拌することさえできます。個別のステッピングモーター軸は、ピンヘッドの荷重メカニズムを制御します。空気圧グリッパーと回転器は、操作の開始時と終了時のピンヘッドのピックアップや廃棄など、他の機械の動きを制御します。

シンガーはもともと主要な横軸に空気圧ドライブを使用することを目的としていましたが、この設計は望ましいポジショニング解像度や速度を供給することができず、ラボ環境には騒がしすぎました。それは、エンジニアが線形モーターを検討し始めたときです。 Baldorは、線形トラックを機械的に変更したカスタムブラシレス線形サーボモーターを作成し、その長さに沿ってではなく、その端でのみサポートできるようにし、モーターのForcerはYおよびZ軸を運ぶX軸ガントリーとして機能します。最後に、線形モーターのマグネット設計により、コグが最小化され、滑らかな動きが可能になります。