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長良の落陽。

産業用ロボットと協調ロボット・協働ロボットとの違い

協調ロボットと協働ロボットは厳密な意味では異なる意味がありますが、人間と一緒に働くロボット全体を指して使うときはほぼ同義なため、特に使い分けはしません。協調ロボットと協働ロボットは、いずれも産業用ロボットの一種で、「人と協力して作業をしていく」ことに重きをおいた新しいタイプ(概念)のロボットといえるでしょう。
人と協力して作業するという概念が生まれる前の従来の産業用ロボットと、協働ロボット・協調ロボットには、以下の4つのポイントにおいて大きな違いがあります。どのように違うのか見ていきましょう。
ロボット本体の大きさ・重量
協調ロボットや協働ロボットは、ロボット本体の大きさが小さく、従来の産業用ロボットと比べて重量も少ないことが多いです。小型なので万が一制御できない状態になったときも、周囲の人々に危害を及ぼすことが少ないという特徴があります。協働ロボット・協調ロボットは人と同じ作業スペースで働くことを前提として作られているので、大きさや重量は扱いやすいものとなっています。
また、小型かつ軽量なので設置が簡単な点も協働ロボット・協調ロボットの特徴です。従来の産業用ロボットは大型で重量も大きいため、一度設置してしまうと移動することが難しく、人の働くスペースに合わせて位置を調整することも不可能なことが多いです。
ロボットの設置に必要なスペース
協調ロボットや協働ロボットは、小型のため広い設置スペースは不要です。また、従来の産業用ロボットと比べるとアームが短く、可動域も狭いために、同じ場所で作業している人とぶつかることが少ないというメリットもあります。
そのため、協働ロボット・協調ロボットは元々の作業レーンを変更しなくても利用できることが多く、設置環境を整えるためのコストを削減できます。一方、従来の産業用ロボットはロボット設置用の環境が必要で、重量に耐えられる特別な作業台や、可動域に配慮した広い空間が不可欠なことが多いです。
ロボットの可搬重量
協働ロボット・協調ロボットは小型かつ軽量なので、ロボットの可搬重量も少ないという特徴があります。500g程度のものから多くても35kg程度のことが一般的です。そのため、重量物の運搬にはあまり適していません。重量物を運ぶ用途でロボット導入を検討している場合は、協働ロボットや協調ロボットではなく、従来の産業用ロボットが適しているでしょう。
安全柵の必要性
協調ロボットや協働ロボットは元々人と協力して作業を行うために開発されているので、ほとんどの種類において安全柵不要で利用できます。その他の産業用ロボットは柵が必要なため、安全柵の費用や設置費用、専用の広いスペースなども必要になるでしょう。
また、従来の産業用ロボットを設置するためには、元々の作業レーンを移動させる必要が生じることもあり、工場の構造自体に手を加えなくてはならないこともあります。ロボット導入時にかかるコストも協働ロボット・協調ロボットを導入する場合と比べると高額になりがちです。
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非鉄金属業界で産業用ロボットを導入されやすい工程

注湯工程
金型への注湯作業は、時には数百度を超える製品を扱う重労働であり、作業員が行うには危険が伴う上に熟練技が必要ですが、垂直多関節ロボットにより代替することが可能です。
金型の清掃工程
鋳造の全工程を1台のロボットで自動化する場合も多いですが、金型の清掃工程が生産量のボトルネックになる場合が多いです。
そこで、垂直多関節ロボットをもう一台導入し、金型の清掃工程のみ行わせることで、生産量を上昇させることが期待出来ます。
表面研磨工程
製品表面に発生するヒートラック等の凹凸除去のための表面研磨作業を、産業用ロボットによって補助することが可能です。
作業者にツールチェンジャーを持たせ、力センサーを用いて工具の押付力を制御することで、ロボットの微調整不要で作業者人数を減らすことが可能です。
バリ取り工程
従来、リューター等により人力で除去されているバリやカエリを、多関節ロボットにより除去させることで、品質のバラツキや、作業員の安全性、生産性の向上の実現が可能です。
検査工程
多くの鋳造企業で検討されている、鋳造品の検査の自動化ですが、多関節ロボットを行うことで一定の成果が得られます。
例えば、ロボットで製品を所定の向きにそろえ、様々な角度からカメラによる外観検査を行うが可能です。
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今後予測されるロボット業界の方向性とは

各分野で開発製造が進むロボットですが、具体的にどの様な方向性への進化が構想されているのでしょうか?
産業用、サービス用の二種類のロボットにおいての現状と将来性について考えてみたいと思います。
産業用ロボット
産業用は工場での組み立て作業などに使われ、物流現場で運搬作業などに使われています。
多くの工場や物流現場で導入が進められているので、ロボット業界でも大きな市場を形成中です。
自動車産業や電子産業、化学工業など最先端の場所で導入が進められているので、この流れを止めることはできません。
産業用の今後の方向性としては、ますます工場や物流に導入されると予測されています。
現在は精密な動きをすることができないために、工場では人の手を借りなければいけません。
しかし、技術革新が進み緻密な動きができるようになれば、人の手を借りる必要はなくなります。
そのため、将来的には全ての工場や物流に導入され、人間に置き換わるようになると言われているほどです。
現在産業用ロボットは、日本やアメリカ、ヨーロッパなど先進国を中心に導入が進められています。
今後のロボット業界が注目したいのは、新興国です。
特に中国やインドは人口が多く、めざましい経済発展を遂げています。
こうした新興国の工場や物流にも、将来的には導入されるとロボット業界では予測されています。
サービス用ロボット
サービス用は、医療や福祉、家事支援など、あらゆる現場での導入が見込まれます。
特に日本は少子高齢化が進んでいる国ですから、福祉現場への注目度は高いです。
高齢化社会で介護が必要な老人は増えるのに、介護する若い世代はこれから減っていきます。
そのため、福祉分野の将来性は非常に高く、多くの企業が参入中です。
そのなかでも特に注目したいのは、ベンチャー企業です。
大手メーカーが開発するロボットは、価格が高く利用者が気軽に購入して使える金額ではありません。
価格などで消費者にハードルが高いと感じられてしまうと、サービス用ロボットの発展は現在の予測とは違う結果に終わります。
普及を促しロボット業界を大きくさせていくためには、低価格化も必須の条件です。
新しいベンチャー企業は、大手にはない独創性があります。
小回りの良さを活かして大手企業にはない製品を作り出せるので、低価格化など消費者にとって使いやすいロボットを開発し販売することが可能です。
日本でサービス用の市場が拡大していくためには、ベンチャー企業の存在は欠かせません。
ですから、金銭的に余裕のないベンチャー企業をどれだけ支援できるかが、ロボット業界の将来に大きくかかわってくると指摘されています。
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産業用ロボットのアームはジョイントとリンクで構成される

産業用ロボットのアームはジョイントとリンクで構成されています。
ジョイント(関節)
産業用ロボットでは自由に曲がったり、伸縮したりする関節部分のことをジョイントと言います。
ジョイントは回転関節と直動関節に分類されます。回転関節が人間でいう肘や肩などの関節部分にあたり、自由に回転することが可能です。
直動関節は人にはなくロボットにしかないジョイントで3次元方向に伸縮できます。
リンク(骨)
ジョイントの間を繋ぐ骨の部分をリンクと呼びます。リンクの種類は2つに分類され、シリアルリンクとパラレルリンクに分類されます。
シリアルリンクはロボットの土台から、先端までジョイントとリンクが直列に並んでいる機構のことをいいます。人間の腕と同じような構造をしているのが特徴です。
パラレルリンクはロボットの土台から先端まで複数のジョイントとリンクが並列している機構のことをいいます。
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ブラシレスDCモーターのメリット・デメリット

産業用ロボットで利用されるモーターには、それぞれメリットとデメリットがあります。最初にブラシレスDCモーターを利用するメリットとデメリットを紹介します。
メリット
比較的安価である
放熱性が高く連続使用に耐えられる
運転速度が変わっても比較的トルクが安定している
多様な速度で作業が必要なロボットに用いることが可能
ブラシレスDCモーターは比較的安価で、なおかつ連続使用に耐えられます。単純作業を長時間繰り返す場面に適したモーターといえるでしょう。しかもトルクも比較的安定しているので、速度が変化する作業にも適しています。
デメリット
駆動回路が別途必要なため、トータルでは高価になることもある
トルクは安定しているが、ムラが見られることもある
起動時に速度制御機能がばらつくことがある
ブラシレスDCモーター自体は高価ではありませんが、駆動回路を別途購入する必要があるため、トータルで見ると割高になることがあります。また、トルクにムラが生じることがあり、起動時の速度が安定しにくい点もデメリットです。
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