CNC 加工がロボティクス業界に強く関係しているのはなぜですか?

映画、空港、食品製造、さらには他のロボットを製造する工場でさえ、ロボットはどこにでもいるようです。ロボットにはさまざまな機能と用途があり、製造が容易で安価になるにつれて、業界でも一般的になりつつあります。ロボット工学技術の需要が高まり、ロボット メーカーが対応する必要があるため、ロボット部品を製造する主要な方法の 1 つが CNC 機械加工 です。 .機械の標準コンポーネント、適切なロボット材料、および CNC 機械加工がロボット製造にとって非常に重要である理由について詳しく学びましょう。

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一方では、CNC 機械加工により、非常に短いリード タイムで部品を製造できます。 3D モデルの準備が整うとすぐに、CNC マシンでコンポーネントの製造を開始できます。これにより、プロトタイプの迅速な反復と、特別な用途向けのカスタム ロボット パーツの迅速な納品が可能になります。

CNC 機械加工のもう 1 つの利点は、仕様どおりに部品を製造できることです。この製造精度は、寸法精度が高性能ロボットの構築の鍵となるロボティクスにとって特に重要です。 精密な CNC 機械加工により、+/- 0.015 mm の厳しい公差を維持できます 、そしてこの慎重に作られたパーツは、ロボットが知られ、評価されている正確で再現可能な動きを可能にします.

表面仕上げは、CNC 機械加工を使用してロボット部品を製造するもう 1 つの理由です。相互作用する部品は低摩擦である必要があり、精密な CNC 機械加工では、Ra 0.8 μm という低い表面粗さを持つ部品を製造でき、研磨などの後処理操作によってさらに低くなります。対照的に、ダイカスト (仕上げプロセスの前) は、通常、5 μm に近い表面粗さを生成します。金属 3D プリントは、より粗い表面仕上げを生成します。

最後に、ロボットで使用される材料の種類は、CNC 加工に最適です。ロボットは物体を安定して動かしたり持ち上げたりする必要があり、それには強くて硬い材料が必要です。これらの必要な特性は、以下の材料セクションで説明されているように、特定の金属やプラスチックを機械加工することによって最もよく達成されます。さらに、ロボットは通関目的や少量生産に使用されることが多く、CNC 機械加工はロボット部品の自然な選択となっています。

CNC 加工で作られたロボット部品の種類

非常に多くの可能な機能により、さまざまな種類のロボットが進化してきました。いくつかの主なタイプのロボットが一般的に使用されています。多関節ロボットは、多くの人が見たことのある、複数の関節を持つ単一のアームを備えています。また、2 つの平行平面間で物を動かすことができる SCARA (Selective Compliance Articulated Articulated Robot Arm) ロボットもあります。スカラは横移動なので縦剛性が高い。

デルタロボットの関節は下部にあるため、アームが軽く、素早く動くことができます。最後に、ガントリーまたはデカルト ロボットには、互いに向かって 90 度移動するリニア アクチュエータがあります。これらのロボットにはそれぞれ異なる構成と異なるアプリケーションがありますが、一般的に、ロボットは 5 つの主要コンポーネント (マニピュレーター、エンド エフェクター、モーター、コントローラー、センサー) で構成されています。

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ロボット アームの形状と機能はさまざまであるため、さまざまなコンポーネントを使用できます。ただし、共通点の 1 つは、人間の腕とは異なり、物体を動かしたり操作したりできることです。ロボット アームのさまざまなパーツには、私たちの名前が付けられています。肩、肘、手首の関節が回転し、その間のパーツの動きを制御します .

ロボット アームの構造部品は、物体を持ち上げたり、力を加えたりできるように、剛性と強度が必要です。これらの要件を満たすために使用される材料 (スチール、アルミニウム、および一部のプラスチック) を考慮すると、CNC 機械加工は正しい選択です。ジョイントのギアやベアリングなどの小さな部品、またはアームを囲むハウジングの部品も CNC 加工できます。

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エンド エフェクタは、ロボット アームの端に取り付けられるアタッチメントです。エンド エフェクタを使用すると、まったく新しいロボットを構築することなく、さまざまな操作のためにロボットの機能をカスタマイズできます。グリッパー、グリッパー、掃除機、吸盤などがあります。

これらのエンド エフェクタには通常、金属 (通常はアルミニウム、材料の選択については後で詳しく説明します) から機械加工された CNC コンポーネントがあります。コンポーネントの 1 つは、ロボット アームの端に恒久的に取り付けられています。実際のグリッパー、吸盤、または別のエンド エフェクター (またはエンド エフェクターの配列) がこのアセンブリと結合するため、ロボット アームで制御できます。

2 つの異なるコンポーネントを使用したこのセットアップにより、異なるエンド エフェクターを簡単に交換できるため、ロボットをさまざまな用途に適応させることができます。これは下の画像で確認できます。下部のディスクは、ロボット アームの対応する部品にボルトで固定され、吸盤を操作するホースをロボットの空気供給に接続できます。上部と下部のディスクは、CNC 機械加工部品の例です。

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すべてのロボットには、腕と関節の動きを駆動するためのモーターが必要です。サーボ モーターは、ロボットの動作に動力を供給するために使用できます。

モーター自体には多くの可動部品があり、その多くは CNC 加工が可能です。通常、モーターには、電源用の機械加工されたハウジングと、ロボットアームに接続するための機械加工されたブラケットがあります。このようなブラケットは通常、CNC 加工されています。また、ロボットのベアリングとシャフトは通常、CNC 加工されています。ロボットの軸は、CNC 旋盤で機械加工して直径を小さくしたり、フライス盤で特殊機能を追加したりできます。

最後に、モーターの動きをロボットの関節やその他のコンポーネントに伝達するギアは、フライス盤、EDM、またはギアホブ盤を使用して CNC 加工できます。

C コントローラー

コントローラーはロボットの頭脳であり、あなたが思っていることを実行します。通常、ロボットの正確な動きを制御します。ロボットのコンピューターとして、センサーから入力を受け取り、出力を制御するプログラムを変更します。これには、電子部品を収容するためのプリント回路基板 (PCB) が必要です。 この PCB は、電子部品を追加する前に、希望のサイズと形状に CNC 加工できます。

S センサー

前述のように、センサーはロボットの周囲に関する情報を受け取り、それをロボットのコントローラーにフィードバックします。センサーには、CNC 加工が可能な PCB も必要です。これらのセンサーは、CNC 機械加工されたハウジングに収納されている場合もあります。