CNC加工がロボット産業のイノベーションを牽引する仕組み

今日、映画、空港、食品生産現場、さらには他のロボットを製造する工場でも、ロボットがあちこちで働いているのを見かけます。ロボットには多くの異なる機能と用途があり、製造がより簡単かつ安価になるにつれ、産業界でますます一般的になっています。ロボティクス需要の継続的増加に伴い、ロボットメーカーは対応し続ける必要があります。ロボット部品製造の基本的手法の一つがCNC加工です。

多くの可能な機能があるため、多くの異なるタイプのロボットが進化してきました。一般的に使用されるロボットにはいくつかの主要タイプがあります。多くの人が目にする、多くの関節を持つ単一アームの垂直多関節ロボット。また、2つの平行面間で物を移動できるSCARAロボット。SCARAは動きが水平なため垂直剛性が高いです。デルタロボットの関節は底部にあり、アームを軽量化し高速移動を可能にします。最後に、ガントリーまたは直交ロボットは、互いに90度の直線アクチュエータを持ちます。これら各ロボットは異なる構造と用途を持ちますが、通常ロボットを構成する5つの主要コンポーネントがあります。

ロボットアーム

ロボットアームは形態と機能が多様で、多くの異なるコンポーネントが使用できます。しかし共通点は、人間の腕のように物を動かしたり操作したりできることです。ロボットアームの各部分は私たちにちなんで名付けられています：肩関節、肘関節、手首関節が回転し、それらの間の各部分の動きを制御します。

ロボットアームの構造部品は硬く強靭で、物を持ち上げたり力を加えたりできる必要があります。これらの要件を満たす材料（鋼、アルミニウム、一部のプラスチック）が使用されるため、CNC加工が適切な選択です。関節内のギアやベアリング、アーム周りのハウジング部品などの小さな部品もCNC加工可能です。

エンドエフェクタ

エンドエフェクタはロボットアームの先端に取り付けるアクセサリです。完全に新しいロボットを作らずに、異なる操作向けにロボット機能をカスタマイズできます。グリッパー、グラバー、バキューム、吸盤などがあります。これらのエンドエフェクタは通常、CNC加工された金属（通常アルミニウム）製部品を持ちます。1つのコンポーネントはロボットアーム末端に永久接続され、実際のグリッパー、吸盤、または他のエンドエフェクタ（またはアレイ）がこのコンポーネントと嵌合し、ロボットアームで制御されます。この2つの異なるコンポーネントの配置により、異なるエンドエフェクタの交換が容易になり、ロボットを多様な用途に適応させられます。底部ディスクはロボットアームの嵌合部にボルト固定されるため、吸盤を動作させるホースをロボットの空気供給装置に接続できます。上部と底部はCNC加工部品の例です。

エンドエフェクタには多くのCNCデータ処理部品が関わります。

モーター

すべてのロボットはアームと関節の動きを駆動するモーターを必要とします。モーター自体には多くの可動部品があり、その多くをCNC加工できます。一般的にモーターには電源用の機械加工ハウジングと、ロボットアームに接続する機械加工ブラケットがあります。ベアリングとシャフトは通常CNC加工されます。シャフトは旋盤で径を小さくしたり、フライス盤でキー溝などの特徴を加工したりできます。最終的に、モーター動作をロボット関節や他の部品に伝達するギアは、フライス加工、放電加工、歯切り盤でCNC加工可能です。

サーボモーターをロボット動作の動力源として使用できます。

コントローラ

コントローラは基本的にロボットの脳です。想像通り、ロボットの精密な動きを制御します。ロボットのコンピュータとして、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修正します。これには電子部品を収容するPCBが必要です。電子部品実装前に、PCBをCNC加工で必要なサイズと形状に加工できます。

センサー

前述の通り、センサーはロボット周辺環境の情報を受け取り、ロボットのコントローラにフィードバックします。センサーにもCNC加工可能なPCBが必要です。場合によっては、これらのセンサーもCNC加工ハウジングに取り付けられます。

カスタム治具と固定装置

ロボット自体の部品ではありませんが、ほとんどのロボット操作にはカスタム治具と固定具が必要です。ロボットが部品で作業する際、部品を固定する治具が必要な場合があります。また、部品を毎回正確に位置決めするために治具を使用することもあり、これはロボットが部品をピック・プレースする際に通常必要です。これらは通常ワンオフのカスタム部品であるため、CNC加工が非常に適しています。リードタイムが短く、CNC加工は通常、アルミニウムなどの素材1個から容易に完成できます。