ロボットは、ロボット加工で CNC マシンを凌駕できますか?

ロボット加工は、CNC マシンを恐竜のやり方に追いやっています!しかし、ロボットは本当に機械加工に適しているのでしょうか?

まだ聞いたことがないなら、ロボットは新しい CNC マシンです!

従来の CNC マシンは恐竜の道を歩むことができるでしょうか? (つまり、「CNC World 3」は喜んで見ますが、数百万ドルの映画フランチャイズになるのではなく、絶滅しました)

過去 10 年間で、フライス加工、研磨、バリ取り、切削などの幅広い作業で、従来の工作機械に代わってロボットが使用され始めました。

しかし、ロボット加工は本当に専用工作機械をしのぐことができるのでしょうか?調べてみましょう。

ロボット加工…本当ですか？

ロボット加工のアイデアが初めての場合は、少し懐疑的かもしれません。ロボットの剛性は知られていませんが、これは通常、CNC マシンの最も重要な特性であると考えられています。ただし、ロボット加工には、この欠点を上回るいくつかの大きな利点があります。

巨大な氷の塊があると想像してください。

あなたは、会社の CEO のユーモラスな氷の像を次のビジネス ディナーのために彫刻したいと考えています。ただし、手で氷を彫刻することを学ぶスキルも時間もありません。 CNC マシンでいっぱいのマシン ショップにアクセスできますが、どれも小さすぎてアイス ブロックに収まりません。

しかし、あなたはロボットを持っています。

まさにロボット加工に最適なアプリケーションです。これには、従来の工作機械には大きすぎる工作物が含まれます。この工作物は、比較的柔らかい材料でできており、ほとんどの CNC 工作機械では実現できない複雑な加工経路を必要とします。これが、ロボット加工がラピッド プロトタイピング タスクで特に人気がある理由です。

しかし、次のように考えているかもしれません。製品を正確に加工したい。ロボット加工は可能ですか？」たぶん。

ロボット vs CNC マシン:両者の違い

5 つの重要な特性を比較して、2 つのテクノロジーの違いを分析してみましょう:

1.精度

CNC マシンのパフォーマンスを決定するために使用される最も重要な特性は、おそらく加工精度です。機械が正確でない場合、どうやって高品質の製品を作ることを期待できますか?

工作機械の精度は常に向上しています。ハイエンドのマシンは、20 ～ 50 ミクロンの精度を達成できます。いわゆる「世界で最も正確な旋盤」 (2001 年に作成され、打ち負かされていないようです) の精度は 0.2 ミクロンです。

ロボットの精度は、ここ数年で向上しています。産業用ロボットは、再現性に近い状態で校正できます。たとえば、再現性が 100 ミクロンの KUKA KR210 ロボットは、最大 200 ミクロンの精度で校正できます。

ただし、ロボットの精度は適切なキャリブレーションに依存していることを覚えておくことが重要です (記事「オフライン プログラミングは本当に正確ですか?」で説明したように)。キャリブレーションはエンド ユーザーに依存するため、ロボット業界はロボットの精度よりも「再現性」に重点を置く傾向があります。

勝者: CNCマシン

2.ワークスペース

ワークスペースに関して言えば、印象的な CNC マシンがいくつかあります。ゾウよりも大きなフラットベッドマシンを見てきました。ただし、ほとんどのワークスペースははるかに小さいものです。

一方、産業用ロボットには大きな作業スペースがあることがよくあります。中型の産業用ロボットの作業範囲は 7 ～ 8 立方メートルです。さらに、ロボットに外部軸を簡単に追加して、ワークスペースをさらに拡張できます。

勝者: ロボット加工

3.多様性

おそらくロボットの最大のメリットは、その汎用性です。それらをあるタスクから別のタスクに簡単に移動できます。 CNC マシンは、フライス加工、旋盤加工、穴あけ加工など、特定の 1 つのタスクに優れています。ロボットは、これらすべてのことを行うことができます。

ロボットは、ほとんどの CNC マシンよりも複雑な経路に沿って移動することもできます。 CNC マシンには、3 または 4 の自由度 (DoF) がある傾向があります。これは、多くの加工タスクには十分ですが、制限がある場合があります。ほとんどすべての産業用ロボットは 6 DoF を備えているため、ほぼすべての形状を加工できます。

勝者: ロボット加工

4.剛性

工作機械の剛性または剛性は、その精度に大きく影響します。剛性の低い工具は硬いものにぶつかると動いてしまいます。これにより、不正確なカットが発生します。ロボットは通常、従来の工作機械よりもはるかに剛性が低くなります。ロボットの剛性は通常、1 マイクロメートルあたり 1 ニュートン未満ですが、CNC マシンは 1 マイクロメートルあたり 50 ニュートンを超えることがよくあります。

剛性の低い工具は、固有振動数も低くなる傾向があります。つまり、工具が材料に接触すると振動します。工作機械の固有振動数が数百または数千 Hz であるのに対し、ロボットの固有振動数は 10 ～ 20 Hz です。

ロボット加工は、フォーム、木材、プラスチックなどの柔らかい素材を簡単に処理できます。ただし、スチールやチタンなどの硬い素材は、ロボットのモーターにバックラッシュを引き起こし、精度が低下する可能性があります。 .

勝者: CNCマシン

5.手頃な価格

工作機械もロボットも高価になる可能性があります。ただし、ロボットには、従来の CNC マシンと比較して 2 つの明確な利点があります。それは、広いワークスペースと汎用性です。 (事実上) あらゆるサイズ、形状、複雑さのオブジェクトを加工できるということは、ロボットがより少ないコストでより多くの価値をビジネスに提供できることを意味します。

ベルギーのモンス大学の研究者は、ロボットは同じワークスペースの工作機械よりも 30% 安いと見積もっています。

勝者: ロボット加工

結論

「ロボットは CNC マシンを凌駕できるか?」という質問に対する答え明確な「はい」です。

ただし、注意点が 1 つあります。アプリケーションにとって「優れた」という言葉が何を意味するかによって異なります。

加工作業で高い精度と剛性が必要な場合、CNC マシンに勝るものはありません。ただし、汎用性、広いワークスペース、手頃な価格が必要な場合は、ロボット加工が最適です。

ロボット加工をうまく活用する方法

ロボット加工は簡単ですが、適切なプログラミング ソフトウェアが必要です。 RoboDK には、CAM で生成された ASM ファイルまたは GCODE をロボットのパスに変換する組み込みのロボット加工ツールが付属しています。このツールのビデオ デモはこちらにあります。

Stäubli RX170 hsm、ABB IRB 6660、KUKA KR 500-3 (工作機械のバリアント)。ロボット ライブラリには、これらのロボットやその他の数百のロボットのモデルがあります。

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