ロボットvs CNC工作機械：現代加工の主役はどっち？

ロボット加工がCNC工作機械を恐竜の道へ追いやる！しかしロボットは本当に加工に耐えうるのか？

まだ耳にしていないなら、今やロボットが新しいCNC工作機械なのです！

従来のCNC工作機械は恐竜の如く絶滅するのか？（ジュラシック・パークのような映画化ではなく、あくまで絶滅の方ですが、「CNCワールド3」なら喜んで観ます）

この10年で、ロボットがフライス、研磨、バリ取り、切断など幅広いタスクで従来の工作機械に代わって使われ始めています。

しかし、ロボット加工が専用工作機械を本当に凌駕できるのか？検証してみましょう。

ロボット加工…本当に？

ロボット加工の概念が新しければ懐疑的になるのも無理はありません。ロボットは剛性が低いとされ、これは通常CNC工作機械の最重要特性とされます。しかしロボット加工には、この欠点を上回る大きなメリットがあります。

巨大な氷の塊があると想像してください。

今度の懇親会で、会社CEOのユーモラスな氷像を作りたい。しかし手彫りのスキルも時間もない。機械工場にはCNC工作機械が揃っているが、全て氷塊には小さすぎる。

でもロボットならあります。

これがまさにロボット加工に最適な用途です。従来機械では収まらない大型ワーク、比較的柔らかい材料、ほとんどのCNCでは不可能な複雑な加工パスが必要な場合。これがロボット加工が特に試作用途で人気な理由です。

しかし「氷彫刻じゃない、自社製品を精密加工したい。ロボット加工は自分のケースでも通用するか？」と思うかもしれません。おそらくイエスです。

ロボットvs CNC工作機械：5つの重要特性で比較

両技術の違いを5つの重要特性で比較します：

1. 精度

加工精度はCNC工作機械の性能を判断する際、おそらく最優先される特性です。機械が精密でなければ、品質製品をどう作れるでしょうか。

工作機械の精度は向上し続けています。ハイエンド機で20〜50ミクロン。いわゆる「世界最高精度の旋盤」（2001年製、未だ破られず）は0.2ミクロンを達成しています。

ロボット精度も近年向上しています。産業用ロボットは繰り返し精度に近いレベルまでキャリブレーション可能です。例：繰り返し精度100ミクロンのKUKA KR210を、精度200ミクロンまでキャリブレーションできます。

ただし、ロボット精度は適切なキャリブレーションに依存します（「オフラインプログラミングは本当に精度が出るか？」で議論）。キャリブレーションがエンドユーザー依存のため、ロボット業界では「精度」より「繰り返し精度」を重視する傾向があります。

勝者：CNC工作機械

2. ワークスペース

ワークスペースにおいても印象的なCNC工作機械があります。象より大きいフラットベッド機を見たことがあります。しかし大半はもっと小さいワークスペースです。

一方、産業用ロボットは多くの場合広いワークスペースを持ちます。中型産業用ロボットで7〜8立方メートルの作業包絡。さらに外部軸を追加すれば、ワークスペースをさらに拡張可能です。

勝者：ロボット加工

3. 汎用性

ロボット最大のメリットは汎用性です。タスク間の切り替えが容易です。CNC工作機械はフライス、旋盤、穴あけ等、一つの特定タスクに特化しています。ロボットならこれら全て、それ以上が可能です。

ロボットはほとんどのCNC工作機械より複雑なパスを動けます。CNCは3〜4自由度（DoF）が一般的で、多くの加工には十分ですが制約もあります。ほぼ全ての産業用ロボットは6 DoFを持ち、実質的にあらゆる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（剛さ）は精度に強く影響します。剛性が低いと硬い材料に当たった際に工具が動き、不正確な切削になります。ロボットは一般に従来工作機械より大幅に剛性が低いです。ロボットの剛性は通常1N/μm未満、対してCNC工作機械は50N/μm超が多いです。

低剛性ツールは固有振動数も低く、材料接触時に振動しやすくなります。ロボットの固有振動数は10〜20Hz、工作機械は数百〜数千Hzです。

ロボット加工は発泡体、木材、プラスチック等の軟材料なら容易です。しかし鋼やチタン等の硬材では、ロボットモータにバックラッシュが生じ、精度低下を招きます。

勝者：CNC工作機械

5. 経済性

工作機械もロボットも高価です。しかしロボットには従来CNC工作機械に対する2つの明確な利点があります：広いワークスペースと汎用性です。（実質的に）あらゆるサイズ・形状・複雑度の物体を加工できる可能性は、より少ないコストでビジネスにより多くの価値をもたらします。

ベルギー・モンス大学の研究者たちの試算では、同等ワークスペースの工作機械よりロボットは30%安価です。

勝者：ロボット加工

結論

「ロボットがCNC工作機械を凌駕できるか？」への答えは明確に「Yes」です。

ただし条件付きです：「凌駕」の定義があなたの用途で何を意味するかによります。

高精度・高剛性が必須ならCNC工作機械に勝てません。しかし汎用性、大ワークスペース、経済性が必要なら、ロボット加工が最適解です。

ロボット加工をあなたの現場で活かすには

ロボット加工は簡単です——適切なプログラミングソフトがあれば。RoboDKには組み込みのロボット加工ツールがあり、CAM生成のASMファイルやGコードをロボットパスに変換できます。動画デモはこちら。

また、ロボット加工専用に設計された（剛性・精度向上した）ロボットもサポートしています：Stäubli RX170 hsm、ABB IRB 6660、KUKA KR 500-3（工作機械バリアント）等。これらを含む数百機種のモデルがロボットライブラリにあります。

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