さまざまな性能と価格で利用できるロボットは、あらゆる種類の工業生産業務で普及しつつあります。各ロボットの種類の機能を理解することが、ビジネスに最適な選択を行うための鍵となります。

半世紀にわたり、自動車やトラックの車体を溶接する大型の 6 軸多関節ロボットのイメージが、一般の人々の想像の中に定着してきました。ロボットは、ヘルスケア、食品飲料、製鉄、倉庫などのさまざまな分野で使用されており、繰り返しの作業や、環境や人間工学的に困難な作業があり、より迅速に、より確実に、および/またはよりコスト効率よく実行できます。今では、ロボットが新しいロボットを組み立てることさえ行われています。

ロボットには 1 ～ 7 つの軸があり、各軸に自由度が与えられます。 2 軸デカルト ガントリは通常、XY 軸または YZ 軸上にプロットします。 3 軸ロボットは 3 つの自由度を持ち、XYZ 軸を通じてその機能を実行します。これらの小型ロボットは形状が剛体であり、自身を傾けたり回転したりすることはできませんが、旋回や回転、または小さなペイロードの形状に適応できるツールを取り付けることができます。 4 軸および 5 軸ロボットには、回転や傾斜に対する柔軟性がさらに備わっています。 6 軸多関節ロボットには 6 つの自由度があり、オブジェクトを任意の方向に移動したり、任意の方向に回転したりできる柔軟性があります。これらの 6 軸ロボットは、一般に、アプリケーションで大型または重量物体の複雑な操作が必要な場合に選択されます。 7 軸ロボットは、狭いスペースでツールを操作するための追加の方向付けが可能です。他の多関節ロボットよりもワークピースの近くで動作できるため、スペースを節約できる可能性があります。

多関節ロボット
6 軸および 7 軸の多関節ロボットの人気は、6 自由度が可能にする優れた柔軟性を反映しています。プログラムが簡単で、専用のコントローラが付属しており、動きのシーケンスと I/O のアクティブ化は、使いやすいティーチペンダントを介してプログラムできます。モデルによっては 3 メートルを超える、かなりのリーチが可能です。この範囲のサイズにより、多関節ロボットは、材料や完成品の製造や移動を伴う多くの産業や用途に適しています。

設計上、多関節ロボットは他の目的に利用できないスペースと設置面積を占有します。また、特異点、つまり、アクセスできない周囲の空間内の位置と方向も持っています。ロボットは作業員がいるゾーンで使用されることが多いため、これらの空間的制限により、より複雑な安全対策が必要になります。

デカルトロボット
デカルト ロボット、またはリニア ロボットは、通常、3D アプリケーション用にアームの端にあるリニア アクチュエータおよび/または回転アクチュエータのアセンブリで構成される低コストのロボットです。これらのロボットは適応性が高く、設置や保守が簡単です。各軸のストロークやサイズは用途に合わせてカスタマイズ可能です。その到達範囲とペイロードは互いに独立しており、絡み合いません。直線軸には、実行する機能にさらに適合するさまざまな設計があります。

デカルト ロボットの主な制限は、比較的柔軟性に欠けることです。 3 軸の直線運動と 4 番目の軸を中心とした回転に簡単に対応できます。ただし、複数の軸を中心に回転を実行するには、モーション コントローラーを追加する必要があります。デカルトロボットは水の浸入に対して十分な保護を提供しないため、洗浄の状況ではめったに使用されません。また、設置時の精度と徹底性も必要です。特に大型システムでは、各軸を慎重に位置合わせする必要があり、表面の平坦度が適切である必要があります。

スカラロボット
スカラロボットは軽作業用途向けに設計されています。これらは多関節ロボットの合理化されたバージョンであり、そのシンプルさと小型サイズにより、組み立てラインに簡単に統合できます。スカラロボットは、高精度で非常に優れたサイクルタイムを達成できます。これらは、そのような動きの剛性を維持しながら、公差が厳しいスペースにコンポーネントを挿入するなどの機能に非常に熟達しているため、小型部品の取り扱いだけでなく、多くのピックアンドプレース用途にとってコスト効率の高い選択肢となります。

デルタロボット
デルタ ロボットはその速度で有名で、最大 300/分のピック速度を実現します。取り付けタイプは作業ゾーンの上に配置するため、設置面積の損失が制限されます。多くの場合、複雑な仕分けや梱包の用途でランダムに配置されたピースを選択するために、ビジョン システムと組み合わせて使用​​されます。多関節ロボットやスカラロボットと同様に、通常はプログラミングを容易にするティーチペンダントが付属しています。デルタ ロボットは食品生産アプリケーションでよく使用されますが、デカルト ロボットと同様に、追加のシールドや周囲環境からの分離が必要な場合があります。

協働ロボット
協働ロボット (コボット) は比較的最近開発されたもので、人間と機械の安全な対話を可能にする将来性が期待されています。作業者とロボットの間の直接的なコラボレーションを可能にすることで、自動化を産業にどのように統合できるかについての理解に新たな次元を加えています。協働ロボットには、多関節ロボット、直交ロボット、スカラ ロボット、デルタ ロボットなどがあります。ただし、これまでのところ、ほとんどは明確なものとして分類されます。可搬重量は 4 ～ 35 kg で、それに応じてサイズと到達距離 (価格も) がスケールアップされます。最大 7 軸のモデルもあります。後者は、人間工学的に特に困難なタスクを実行できます。コボットは独立した生産ラインロボットとしても使用されています。

自分の選択をする
ロボット工学への投資に取り組む場合、最終的な選択を行う前に、アプリケーションのあらゆる側面を考慮する必要があります。考慮すべき重要な要素をいくつか次に示します。

リーチと積載量。

これらの要素は、適切なオプションのリストをすぐに短くしてしまう可能性があるため、ロボットの選択プロセスではこれらを最初に考慮する必要があります。たとえば、大きくて重い荷物の場合、軽量ハンドリング技術は考慮されなくなります。一方、リーチは長くても可搬質量が軽い場合は、低コストの直交ロボットで十分な場合があります。

柔軟性.

5 ～ 6 自由度を必要とするアプリケーションでは、多関節ロボットが唯一の実行可能なソリューションとなる可能性があります。そうであれば、1 台または 2 台のロボットを必要とする価格重視のビジネスにとって、再利用 (中古) ユニットが選択肢の 1 つとなる可能性があります。しかし、小型部品の位置決めとローディング、電子部品の挿入、ボックスや工作機械のローディングなど、2 つまたは 3 つの軸で十分なアプリケーションなど、より単純なアプリケーションの場合、アプリケーションが必要とする以上の軸になぜお金を払うのでしょうか。

スピード.

アプリケーションにはデルタ ロボットのような高いピック レートが必要ですか、それともデカルト ガントリーまたはスカラ ロボットの低いピック レートで十分ですか?

スペースと設置面積.

機械と生産ラインの設置面積が計画の重要な懸念事項になることがますます増えています。床面積は高価であるため、企業は店舗の床レイアウトを最適化したいと考えています。デカルト ロボットとデルタ ロボットは、一般にそれほど重要ではない垂直方向のスペースのみが失われるため、他のテクノロジーに比べて明らかな利点があります。

エンジニアリングとプロジェクト開発.

特にロボットをより大型の機械やシステムに組み込む場合、設計、組み立て、設置、試運転にかかる時間と費用を比較コスト計算に考慮する必要があります。ロボットの受け取りと組み立てが遅れると、プロジェクト全体が滞る可能性があります。

保守性、修理性、可用性.

予定外のダウンタイムは、すべての生産マネージャーにとって悪夢です。ロボットはメンテナンスと修理が比較的簡単である必要があります。

標準化。

企業内または業界内では、選択したロボットが最も理想的に適合していなくても、あるいは最も安価でさえも、仕事を遂行できる能力がある場合でも、ビジネスの観点から有効な考慮事項となる可能性があります。場合によっては、よく通る道が最も抵抗（およびリスク）が少ない道であることが判明することがあります。

ロボット技術の普及により、あらゆる規模の企業が自動化のメリットを享受できるようになりました。通常、お客様にとって最適なロボットとは、お客様のアプリケーションに最も適したロボットです。投資による生産性の向上やアプリケーションの技術要件を満たすだけでなく、プラントの安全性、スペース利用などの関連問題の観点からも、もちろん導入費用やアフターサポートも込みです。