未選択｜長良の落陽。

協働ロボット導入のポイントやメリット

以降では、協働ロボットがものづくりの現場でどのように活躍しているのか、例を紹介します。

自動機への材料投入と取り出し（マシンテンディング）工程の自動化

生産ラインや加工機、検査機などの自動機への材料投入、取り出し一連の作業を、協働ロボットに任せることが可能です。加工機の例では、部品をトレイから取り上げて把持し、さらに装置の扉を開け、部品をセットして扉を閉じ、加工が終わったらまた装置から部品を取り出すまでといった、複雑な工程をこなすことができます。人手不足の解消、単純作業からの解放、労災リスク軽減といった効果が狙えます。

ブレーキ付きステッピングモータ

機器の組み立て工程の自動化（ねじ締め作業）

協働ロボットは、その時々の柔軟な判断や、複雑で細やかな作業が要求される、多品種少量生産の自動化にも最適です。ねじ締結の作業は繰り返し作業になり、締め付けトルクの過不足や、ねじ浮き、ねじ締め忘れなどが起こりやすくなります。また、同じ姿勢を長い時間維持し、手先を使う作業を継続すると、身体にも負担がかかります。人の集中力や体力には限界があり、体調面からも長時間の作業により作業ばらつきが発生し、製品品質が安定しないリスクがあります。そこで、協働ロボットにねじ締め作業を任せて自動化すれば、作業品質を安定させることが可能です。集中力が必要な上に身体にも負担がかかる、長時間の単純作業から人を解放することも可能です。

ステッピングCNCキット

オムロンの協調ロボット*「TMシリーズ」は、直感的に操作可能な専用ソフトウェアやダイレクトティーチング機能により、簡単に立ち上げが可能です。さらに、高性能カメラと位置認識システム「TMランドマーク」を搭載しており、必要な場所へロボットを移設し、複数の作業を指示することもでき、その都度の再ティーチングも不要であるため、配置変えや新たな作業の実行に柔軟に対応できます。段取り替えにも対応可能で、多品種少量生産も得意です。また、ロボットハンドを取り揃えており、様々な動作を自動化することが可能です。さらに、センサ、コントローラや安全機器などさまざまな制御機器も取り揃えており、導入する作業内容に合わせたSIerとの連携により、ライン全体の自動化をご支援します。

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パラレルリンクロボットとは

一般的な産業用ロボットは、人による操作制御のもと、マニピュレータという機構部分を駆動させ、動作します。産業用ロボットの中でも、パラレルリンクロボットは、マニピュレータに「パラレルリンク」という仕組みを採用しているのが特長です。

一体型ステッピングモータ

パラレルリンクは、ロボットの関節にあたるリンク（軸）が並列につながっており、リンクが連携して稼働することで、高速かつ精密な動作が可能となっています。パラレルリンクロボットは、これまで目視検査では難しかった、生産ライン上を高速で流れる製品の小さな差異を検出する作業のほか、小型製品の箱詰めなどの作業にも対応できます。

PM型リニアステッピングモータ

パラレルリンクロボットの出力システムはモータとベアリングのシンプルな構造で、運用中のメンテナンスや修理も比較的容易です。

他方、人間の負担となる重量物の搬送や組み立て、溶接といった作業の自動化には、多関節ロボット（スカラロボット／垂直多関節ロボット）が適しています。

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動力源としてのモーターの種類

設備や機器の動力源としてのモーターには，供給電源によって主に「DCモーター」と「ACモーター」の2種類に分けられます。

DCモーター（直流モーター）とは？

「DCモーター」とは，直流電気を流すことで動くモーターです。

日常でよく使う電化製品から工場で使う設備までさまざまなものに使われています。

そして，このDCモーターには「ブラシ付きDCモーター」とブラシのない「ブラシレスDCモーター」の2種類があります。ブラシとは，コイルに電気を伝えるための部品です。

バイポーラステッピングモーター

ブラシ付きDCモーターは内側にコイル，外側に永久磁石があり，ブラシを通して直流の電気を流すことでローター（回転軸）を回転させるモーターです。これが最初に紹介したシンプルな仕組みでできているモーターで，ラジコンや模型などに利用されています。

このモーターは，基本的に電圧に比例して回転速度が上がるのが特長です。

たとえばブラシ付きDCモーターを乾電池で動かす場合，2本つなぐときのほうが1本のときよりも速く回転します。ただし，コイルに流す電気の向きを変える整流子とカーボンブラシは常に接触しているため，長時間，動作すると摩耗するため，定期的なメンテナンスが必要になります。

防水クローズドループステッピングモーター

一方のブラシレスDCモーター（BLDCモーター）は内側に永久磁石，外側にコイルがあり，電流の制御回路を通してコイルに電気を流すことで，内側の永久磁石を回転させるモーターです。

ブラシがないためメンテナンスの頻度を抑えられるだけでなく，ブラシの摩耗カスが出ないのでクリーンな環境で使えるのが特長です。ただし，モーターの外部に電流の向きを制御するための回路が必要であり，ブラシ付きDCモーターと比較するとコストがかかります。

ACモーター（交流モーター）とは？

「ACモーター」とは，交流電気を流すことで動くモーターです。外側にコイル，内側に「かご形」のローターがあります。

ACモーターの特長は，整流子やブラシ，制御回路が不要であることです。シンプルな構造でコストを抑えて製造できるため，扇風機や掃除機などの家電，水をくみ上げるためのポンプや搬送用のコンベア，産業用機器など，さまざまな用途に使われています。

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産業用ロボットのしくみ(分解図)

産業用ロボットの種類でもご説明しましたが、製造現場で使われている産業用ロボットには、大きく分けて「垂直多関節ロボット」「水平多関節ロボット」「パラレルリンクロボット」「直交ロボット」の4種類があります。その中でもっとも一般的なのが、ロボットアームとも呼ばれる「垂直多関節ロボット」です。こちらでは、垂直多関節ロボットをメインに各ロボットのしくみについてご説明します。