なぜ6軸ロボットアームはそれほど一般的ですか？

産業用ロボットには、メーカー、モデル、色、形状、サイズに不足はありません。しかし、機械設計に関しては、すべてのブランドで多くの類似点が見られます。

産業用多関節ロボットアームは、ハイテク製造施設を描いた画像と見なされることがよくあります。一般的な協働ロボット（コボット）のバレンタインでさえ、ペイロードの輸送、積み重ね、並べ替え、パレタイズ、組み立て、およびその他の反復可能なタスクのホストなど、同じ機械的構造に準拠しています。

RobotWorxの好意により使用されたビデオ

すべてのブランドとモデルで、1つの共通の特徴が際立っています。それは6つの運動軸です。いくつかのモデルはより多く、多くはより少ないですが、6軸が標準のターゲットのようです。この数がそれほど一般的である理由は何ですか？これは、2つの関連する質問につながります。6軸未満が悪い投資になるかどうか。同様に、6つが適切な場合、7つ以上の軸を優先する必要がありますか？

理想的な6軸可動域

簡単に言えば、動きが発生する可能性のある6つのポイントを持つロボットアームは、グリッパーが総作業半径内の任意の場所に到達し、グリッパー（アームの端-ツールまたはEOAT）を使用して任意のポイントに到達できるようにします。オリエンテーション。

図1。 ファナックの6軸ロボットの1つであるS-6。 RobotWorxの好意により使用された画像

この単純化された答えにはいくつかの制限があります。まず、作業領域（またはエンベロープ）全体に到達するには、グリッパーを完全に伸ばした状態でのみ到達できます。たとえば、腕を伸ばして離れた場所にあるオブジェクトに到達する場合と同じです。グリッパーの角度が変わると、これは確かに総リーチを制限します。さらに、おそらく非常に明白なことですが、グリッパーはロボットの頑丈な金属ベースまで伸ばすことはできません。ハード軸とソフト軸の制限により、このような衝突を防ぐことができます。

一般的な関節アームの軸は回転ジョイントであるため、モーターまたはドライブプーリーの中心によって定義される軸を中心に回転します。対照的に、「デルタ」またはスカラタイプのロボットなどの一部のロボットの種類は、直線的なスライド運動軸を使用します。ただし、関節アームは回転します。つまり、関節の位置は直線距離ではなく角度の測定値です。

したがって、この「理想的な」6軸ロボットは、EOATの向きを問わず、作業範囲内のあらゆる可能なポイントに到達でき、ワークピースがロボットのベースに平行でない角度で存在する場合に理想的な選択肢になります。

軸が少ないロボットのデメリット

この質問は、4軸または5軸モデルを低コストで利用できるシステムを設計する際に発生する可能性があります。アプリケーションには5軸で十分でしょうか。これは単純な「はい」または「いいえ」の答えではありませんが、1つの要因が調査の原因になることは間違いありません。

ロボットがピースを操作するか、ロボットが座っている地面と平行ではない場所からアイテムをピック/リトリーブするとします。次に、5つの軸が機能するかどうかを慎重に検討する必要があります。

レベルコンベヤーが床に直角に固定されたロボットに製品を供給し、それを拾い上げて別のレベルコンベヤーに転送するシナリオを想像してみてください。この場合、4軸ロボットでも十分かもしれません。製品の向きを決めるためにエンドグリッパーも回転させる必要がある場合は、5番目の軸を使用する必要があります。

図2。 コンベアシステムで動作するロボット。

より複雑なシナリオでは、地面から45度の位置にあるトレイが、ロボットが回収する必要のある製品を供給します。これは、6軸ロボットでのみ可能である可能性があります。ただし、この試行が完全に調整されていて、6軸が不要な場合を除きます。

確かに、状況はすべての状況で「はい」または「いいえ」のように定義するのは簡単ではありません。それでも、オブジェクトがロボットベースと平行以外の方向を向いているかどうかのこのテストは、注意が必要であることを示しています。

ロボットが溶接、接着剤塗布、またはその他の経路追跡用途を対象としている場合、ほぼ確実に6軸である必要があります。

より多くの軸を持つロボットの利点

アドオン軸は通常、ケースバイケースでインストールされます。 7番目の軸の一般的な例の1つは、ロボットが移動できるスライドテーブルです。これにより、ロボットは複数のCNCマシンを同時に処理したり、長い組立ラインプロセスでさまざまなステップを実行したりできます。プログラミングが少し複雑になるため、複数のロボットを購入する代わりに、莫大な投資を節約できます。

図3。 高精度CNCレーザーで動作する6軸ロボットアーム。

場合によっては、スライド軸が水平ではなく垂直になっていることがあります。これにより、パレタイジングロボットをより高く積み重ねたり、保管/回収システムで地面から高い位置にあるビンから取り出したりすることができます。また、ロボット自体が可動ベースに取り付けられているのではなく、ワークピースが回転テーブルに置かれている場合もあります。これにより、静止したロボットがはるかに広い範囲に到達できるようになります。

もう1つの例は、2つの6軸アームが台座に取り付けられ、ほぼ人型の胴体を形成している場合です。これらのロボットは、6軸アームで構成されているため、12軸以上の軸番号を誇る場合があります。

これらのロボットにはすべて明確な利点があり、投資に値する可能性があります。ただし、追加の軸が必要ない場合は、複雑すぎて障害が発生しやすい軸もあります。いずれの場合も、プロセスと環境を調査して、各アプリケーションに最適なロボットを決定するために、専門家のアドバイスを求める価値があります。