特徴理解が重要!産業用アームロボット4種類のメリットとデメリット

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高精度なセンサーを搭載し、正確な作業が可能なアームロボット。現在、アームロボットは単純作業だけでなく、これまで熟練作業員に頼っていた繊細な作業も行えるようになりました。

産業用アームロボットにはいくつかの主要な型があります。それぞれの型に異なる特徴があるため、ロボットの導入を検討している場合は、利用目的に合わせた型選びが重要です。

そこで今回は、産業用アームロボットのなかでも主要な4種類をご紹介します。ロボットのメリットとデメリットを把握して、導入の検証に活かしましょう。

汎用性No.1!どんな作業でも対応できる「垂直多関節ロボット」

軸の数 4〜7
通称 ロボットアーム
分野 塗装、組み立て、溶接など

垂直多関節ロボットは、現在の製造現場で最も主流な型。ロボットの軸は、人の関節のはたらきに近く、軸が多いほど自由に動作できます。ほかの産業用ロボットよりも軸の数が比較的多く、自由度の高い動作が魅力です。

メリットとデメリット

垂直多関節ロボットは多くの軸を活かして3次元的に動作でき、ティーチング次第で幅広い作業に対応できる汎用性が大きな強み。また、柔軟に姿勢を変えられるため、複数のロボット利用しても相互干渉せずに作業可能です。

小型軽量化も進んでおり、机上サイズの小さなものから、大型のものまで、目的に応じたシステムを構築できます。

汎用性が高い一方、緻密な制御が必要です。作業に最適な動作をさせるために正確なティーチングを行わなければなりません。同時に、垂直多関節ロボットは高速動作が苦手です。剛性が低いため、高速動作をさせると、オーバーシュートや振動が生じる危険性もあります。

ロボットの誤動作は人為的ミスよりも大きな被害につながりやすいため、ティーチングやメンテナンスを正しく行う必要があります。

関連記事:なぜ人気?垂直多関節ロボットのメリットと用途を構造から解説

用途は限られるが高速&低価格の「水平多関節ロボット」

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軸の数 4
通称 スカラボット
分野 組み立て、基盤への部品配置など

1980年代初め、山梨大学の牧野洋教授を中心に開発されたロボット。水平方向の動きに特化したロボットです。

4軸全ての関節が垂直に組まれているため、上下方向の剛性と水平方向の柔軟性を併せ持っています。この特徴を活かした部品の押し込み作業などが得意。また、構造が簡単なため、高速で動作できるのも大きな特徴です。

メリットとデメリット

水平多関節のメリットは、高精度なセンサーを活かして組み立て時の位置ずれを修正できること。ほかのロボットでは対応しにくい細かな位置ずれも、センサーを利用して柔軟な対応が可能です。こうした柔軟性から、ピック&プレースで積極的に活用されています。

また構造が簡単なため、本体の価格はほかのロボットよりも控えめです。導入コストを少しでも抑えたいと考えている企業にとって、低価格は大きなメリットになります。

もちろん、構造が簡素である以上、動作の精度では次にご紹介するパラレルリンクロボットに劣ります。また、構造的な問題で垂直方向の動きを苦手としているため、汎用性の点では垂直多関節ロボットには及びません。

導入するときは価格ありきで考えず、水平多関節ロボットがその作業に最適かどうかを入念に検証する必要があります。

関連記事:組み立て作業が得意!水平多関節ロボットの歴史やメリット、事例を全て紹介

高価格だけど高精度かつ高速な「パラレルリンクロボット」

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引用:ROBOTEC『パラレルリンクロボットPL3−80』http://www.robotec.tokyo/pc/pl3-80.html

軸の数 4〜6
通称 デルタロボット
分野 ピック&プレース

これまでご紹介してきた多関節ロボットは、最終出力先の関節を想定通りに制御するために、ほかの関節をひとつずつ動かしていく直列(シリアル)機構です。

しかし、パラレルリンクロボットはこうしたロボットとは異なる機構「パラレルメカニズム」を採用しています。複数の関節で最終出力先を制御しており、複数のモーター出力を1点に集中させているので、精度と出力が非常に高くなるのが特徴です。

メリット・デメリット

可動範囲はほかの多関節ロボットよりも狭いものの、精度と速度の性能はトップクラスです。この性能を活かして、生産ラインの材料選別と整列といった用途に活用されています。

パラレルリンクロボットが開発された当初は、高精度と高速な動作が注目され、ほかの多関節ロボットよりも普及すると考えられていました。しかしロボットの構造上、重量物を扱うのは難しく、軽量物のピック&プレース以外の作業には活用しにくい欠点があります。また、機構が複雑で高価格であり、汎用性の低さと相まって、広く普及するにはいたりませんでした。

パラレルリンクロボットは汎用性が低く高価格ですが、適切な作業を行わせれば大きな成果をあげてくれます。導入を検討している場合は、パラレルリンクロボットの効果を最大化できる作業かどうかを慎重に見極めましょう。

関連記事:高速かつ精密な動きを実現!パラレルリンクロボットの特徴や用途、事例を紹介

シンプルで設計の自由度が高い「直交ロボット」

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軸の数 2〜4
通称 ガントリーロボット
分野 半導体、医療、薬品

直交ロボットは、2〜4軸の直交するスライド軸で構成されるシンプルな産業用ロボット。直線的な動作しかできませんが、シンプルな構造なので設計しやすい特徴があります。

メリット・デメリット

機構がシンプルなことで、多くの恩恵を受けられます。まず直線でしか動かないため、誤動作が起こりにくく、一度設計すればブレが少ない高精度な動作が可能です。さらに低出力で広範囲の動作ができることも、長時間稼働させる産業用ロボットにおいては大きなメリットになります。

そして、直交ロボットはほかのロボットと比べて価格も控えめなため、少々大がかりなシステムを構築してもそれほど高価格にはなりません。また、既存の生産ラインの補助目的でも、本格的な自動化システムを構築する目的でも活用でき、設計次第で多くの役割を担えます。

直交ロボットのデメリットは複雑な動作ができないことです。こうしたデメリットは、設計の自由度の高さを活かして、多関節ロボットと組み合わせたシステムを構築することで解消できます。

ロボットの特徴を活かしたシステム構築が生産性を上げる

ひとことで産業用ロボットと言っても、型と役割はさまざま。それぞれ異なる特徴があり、得意な作業も異なります。こうしたロボットを作業毎に使い分けたり、ときには組み合わせたりすることで、生産性の向上が可能です。

こうしたロボットの下調べを行うことはもちろん重要ですが、同様に自社の課題を正確に把握することも忘れてはいけません。自社で課題を把握するのが難しければ、産業用ロボットの導入をコンサルティングしてくれる企業に協力を依頼してもよいでしょう。

ロボットの特徴と自社の課題を正確に把握した上で、導入計画を進めましょう。

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