多関節ロボット：最も身近な産業用ロボットへのガイド

多関節ロボットは、今日最も頻繁に使用される産業用ロボットです。理由、彼らができること、そしていつそれらを使うべきかを学びましょう。

多関節ロボットには回転関節があり、最大10軸以上の軸を持つことができます。これにより、移動の自由度が高まり、多様性がもたらされます。それらの精度と動きのスタイルは、人間の腕のそれを厳密に模倣しています。多関節ロボットは製造業に欠かせないものになっています。次のセクションで、これらの特殊なロボットについて詳しく理解しましょう。

• 多関節ロボットの標準アプリケーション
• 多関節ロボットの業界
• 多関節ロボットはいつ使用する必要がありますか？
• 多関節ロボットの費用はいくらですか？

多関節ロボットの標準アプリケーション

多関節ロボットは、他のロボットに比べて幅広い機能を備えています。これにより、ほとんどのアプリケーションに最適なオプションになります。産業環境における多関節ロボットの典型的な用途は次のとおりです。

• マテリアルハンドリング
• 溶接
• アセンブリ
• 機械の傾向

マテリアルハンドリング

マテリアルハンドリングは、多関節ロボットの一般的な産業用アプリケーションです。これには、パレタイズ、ピックアンドプレース、ビンピッキングなどのタスクを含めることができます。多関節ロボットは、高いペイロードとリーチを処理するように拡張できるため、これらのアプリケーションに最適です。これらのアプリケーションは、他のタイプのロボットではすぐに難しくなりすぎる可能性があります。たとえば、デルタロボットはピックアンドプレースタスクをすばやく実行できます。しかし、部品が重い鋼のビレットである場合はどうなりますか？突然、このタスクはデルタには多すぎます。これを概観すると、ハイエンドの関節式アームモデルは1000kg以上のペイロードを処理できます。大型のデルタロボットは、10〜20kgの範囲の何かを処理できます。

溶接

溶接は、産業用ロボットの最初のアプリケーションの1つでした。彼らがここで優れている主な理由は、彼らの器用さによるものです。溶接アプリケーションでは、特定の角度で正確な動きが必要になることがよくあります。これらの角度は、スカラやデルタなどの他のロボットでは達成できません。溶接アプリケーションに間違ったロボットを配置すると、溶接部品の品質が大幅に制限される可能性があります。

アセンブリ

多関節ロボットは、いくつかの理由で組み立てアプリケーションに最適です。彼らの関節は、他のロボットができない方法で彼らが動くことを可能にします。ペイロード容量により、他のロボットタイプでは持ち上げられないペイロードを移動することもできます。それらは、小さな組み立て作業でも十分に正確です。このため、多関節ロボットによって実行されるほとんどの自動組み立てタスクが見つかります。

機械の傾向

機械の手入れは、多関節ロボットのもう1つの一般的なタスクです。自動化された機械の手入れにより、機械への原材料の積み下ろしが可能になります。繰り返しになりますが、このロボットの強化されたリーチと器用さにより、ここで優れた能力を発揮できます。最新の機械世話ロボットは、部品のロード、ドアの開閉から、HMIで選択して指定されたプログラムを実行するまで、すべてを実行できます。

多関節ロボット市場は、2021年から2026年の間に12％を超えるCAGRを記録すると予測されており、自動化、カスタマイズ、および労働安全により、産業部門全体での採用が促進されています。

多関節ロボットの業界

多関節ロボットは、最も一般的なロボットアプリケーションの広い範囲をカバーしています。それらは非常に用途が広いので、ほとんどの業界で使用されていることを見つけるのは理にかなっています。一般的な例は次のとおりです。

• 自動車
• 金属
• エレクトロニクス
• 飲食物
• 医薬品

自動車

自動車産業は、産業用ロボットを採用した最も初期の産業の1つでした。これらは、あらゆる規模の自動車会社の間で引き続き人気があります。自動車部品は大きくて重いことが多いため、高いペイロードと長いリーチは自動車アプリケーションの一般的な要件です。これらの要因により、多関節ロボットがこれらのタスクを自動化する唯一の選択肢になります。この自動化により、より多くの生産量とより安全な作業環境が可能になります。

電子機器

精度と器用さは、この業界のアプリケーションの一般的な機能です。小さなコンポーネントを適切に配置するには、正確な動きが必要です。自動はんだ付けには、溶接のような器用な動きが必要です。これには、他のタイプのロボットでは達成できない角度で機器を動かす必要があります。一部のアプリケーションでは、ミクロンレベルの精度が必要です。ほとんどの関節式アームは、機械的構造のため、このレベルの精度に到達することはできません。

医薬品

製薬業界は、精度、清浄度、および認証において高い基準を要求しています。多関節ロボットは、ほとんどの製薬用途に必要な精度を備えています。それらは、密閉されたジョイントと保護スリーブで構成できます。これらは、クリーンルーム内の機械にとって重要な要件です。一般的なアプリケーションには、ピックアンドプレース、ディスペンス、スキャンなどがあります。

多関節ロボットはいつ使用する必要がありますか？

これで、多関節ロボットとは何か、およびいくつかの一般的なアプリケーションについて理解できました。多関節ロボットは、他の機械と同じように、長所と短所があります。これらを理解して、これらのロボットをビジネスに導入する際のより多くの情報に基づいた決定を下す必要があります。ビジネスケースとアプリケーションの適合性は、アプリケーションに多関節ロボットを検討する際に留意すべきいくつかの要素です。

ビジネスケース

多関節ロボットは、収益に大きなプラスの影響を与える可能性があります。特定のインスタンスでは、自動化の検討を開始する場合があります。いくつかの例が含まれます：

• より高いスループット要件
• 人間のオペレーターに対する安全上のリスク
• コスト削減

これらは、メーカーが自動化する一般的な理由です。人々の動きの速度は限られており、疲労する前にこの速度を維持できるのは非常に長い間だけです。自動化された機器は、多くの場合、人々が達成できる速度を超えています。ロボットが動作している限り、この速度を維持できます。多関節ロボットは市場で最速のロボットではありませんが、多くのアプリケーションでは、人間のオペレーターを上回ることができます。

人間のオペレーターの安全は、製造業者をそのタスクからそれらを取り除くように駆り立てることができます。これは、オペレーターが機械を持ち上げたり、切断したり、手入れをしたりして怪我をした場合によく見られます。このプロセスを自動化することで、従業員を保護し、怪我に関連する罰金やダウンタイムのコストからお金を節約することができます。ただし、ロボットは本質的に危険であることを覚えておくことが重要です。リスクを軽減しないアプリケーションに多関節ロボットを設置すると、オペレーターにとってより危険な場合があります。多関節ロボットには、人間のオペレーターが負傷するリスクを制限するために、適切な安全装置を設置する必要があります。

コスト削減は、今日の競争の激しい製造環境で自動化する最も一般的な理由のいくつかです。多くの場合、自動化された生産ラインは、大規模な手動の生産ラインよりも効率的です。これにより、最終的に各部品の製造コストを削減できます。さらに、製造エラーが少ないため、部品をより一貫して製造できます。この記事の後半で学習するように、多関節ロボットは非常に高価です。このタイプのロボットでは、多関節ロボットプロジェクトのコストを考慮した後、コスト削減が正味の利益になるようにすることが特に重要です。

ビジネス上の課題により、施設で自動化する内容と量を決定する必要があります。多関節ロボットの自動化から最も恩恵を受けるプロジェクトを理解することが重要です。私たちの潜在的なファインダーツールは、会社の自動化に最適な主要なプロジェクトを特定するのに役立ちます。

アプリケーションの適合

ロボットの自動化に関しては、多くのオプションを利用できます。アプリケーションの適合は、ロボットプロジェクトを成功させるための最も重要な要素です。アプリケーションの特定の要件を理解することが不可欠です。関節式アームは、ほとんどのアプリケーションを実行できます。ただし、これらが常に最適なソリューションであるとは限りません。

アプリケーションがこのロボットの能力よりも速い速度を必要とする場合、デルタロボットがより良い選択である場合があります。この例としては、高速のピックアンドプレースアプリケーションがあります。高速ロボットをこのタイプのアプリケーションと組み合わせるのが理想的です。 6軸ロボットとデルタロボットの両方がタスクを実行できると判断したとします。 6軸ロボットは通常、毎秒数百度の速度で動作します。標準のデルタロボットは、毎秒1000度以上を簡単に超える可能性があります。両方が仕事をすることができるときにデルタ上で6軸を選択すると、貴重な生産性がテーブルに残る可能性があります。

また、極端なレベルの精度が必要な場合もあります。これらの例では、関節式アームはデカルトロボットよりも優れています。デカルトロボットには、ミクロンレベルの精度に到達する機能があります。他のほとんどのロボットタイプは、10分の1または100分の1ミリメートルの精度レベルしか誇ることができません。アプリケーションに間違ったロボットを選択すると、潜在的な収益が制限されたり、完全に失敗したりする可能性があります。

関節式アームは、多くの場合、高レベルの柔軟性を必要とするアプリケーションで優れています。溶接はこの良い例です。関節式アームは、複雑な角度で正確に操作して必要な溶接を行うことができるため、優れた選択肢となります。デカルト、スカラ、デルタなどのより剛性の高いロボットタイプは、柔軟な動きが必要な環境では苦労します。

疑問がある場合は、特定のプロジェクトや課題に対応するロボットソリューションの選択についてアドバイスできる専門家に連絡することをお勧めします。

多関節ロボットの費用はいくらですか？

多関節ロボットは、ロボットのスペクトルの高価な端にあります。ロボット自体は高価ですが、一般的なプロジェクトのコストが10万ドル以上になる要因は他にもいくつかあります。これらの要因は次のとおりです。

• 統合コスト
• トレーニング
• エンドエフェクター
• 安全装置
• メンテナンス

これらのコストをROIの計算に含めることが重要です。ロボットアームの初期費用以上のものに直面していることを理解してください。これらのコストの多くは変動し、アプリケーションに依存します。たとえば、非常に複雑なプロジェクトでは、実装とプログラミングが難しいため、統合コストが高くなります。より危険なアプリケーションでは、より多くの安全ハードウェアが必要になる場合があります。

ロボットプロジェクトには大きな値札が付いています。多関節ロボットの投資収益率（ROI）を計算する際には、これらすべてのコストを考慮する必要があります。次に、プロセスの自動化から何が得られるかを検討する必要があります。これには次のようなものが含まれます：

• スループットの向上
• より一貫した生産品質
• 効率の向上
• コスト削減

怪我のリスクの軽減やその他の生活の質の向上など、いくつかの定性的な要素を含めることもできます。これらの長所と短所を相互に比較検討して、ROIの全体像を把握する必要があります。これは、自動化プロジェクトについて十分な情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

コストが高いにもかかわらず、メーカーは何十年にもわたって多関節ロボットを使用して収益にプラスの影響を与えてきました。サプライヤディレクトリを検索して、お近くのサプライヤとのつながりを開始し、自動化の旅を始めることができます。