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長良の落陽。

産業用ロボット市場の今後の予測

産業用ロボット市場で今後起こるであろう出来事を予測し解説していきます。
今後の世界的な人手不足やIT技術の高度化によって市場にはどのような変化が起こっていくのでしょうか。
協働ロボットの導入が進む
 
協働ロボットとは人間と共に同一空間上で作業を行えるロボットのことを指します。
これまでロボットは大型であることが基本でした。
そのため人間と離れた場所で作業を行うのが一般的でしたが小型化が進んだことで状況が変化しています。
安全性が確保できるようになったことで協働ロボットの導入が進んでいるのです。
これまで実用化に向けた検証が行われていた協働ロボットですが、今後実際に製造業などで多数導入されていくと考えられます。
協働ロボットの産業用ロボット市場における規模は2019年度で590億円でしたが、2025年にはおよそ2653億円になるとされているのです。
これは約4.5倍の数値であり、大手企業も協働ロボットの販売に乗り出しています。
今後多くのメーカーで協働ロボットが導入されていくことが予想され、人間とロボットが同じ場所で働くように変化していくことでしょう。
高度な工程への導入が進む
 
今まで主にライン生産などで導入されてきた産業用ロボットですが、今後はセル生産への導入も進んでいくことでしょう。
セル生産はライン生産よりも高度な工程であり、単純作業ではないためロボットの導入が難しかった分野です。
ロボットビジョンにより、ロボットが視覚的に製品を認識できるようになったことでこうした分野でも今後活躍していくことが予想されます。
ロボットビジョンを搭載したロボットはより高精度に製品を認識し、複雑な作業をこなすことができるためです。
これにより多品種でライン生産が難しい医薬品や食品業界などのセル生産の現場でも積極的に導入されていくことでしょう。
また、ロボットビジョンによる製品の認識により複数の工程で産業用ロボットが導入されていくことが予想されます。
幅広い業種で導入されるだけでなく、より高度な工程で産業用ロボットが導入されファクトリーオートメーションが推進されていくことでしょう。
IoTやAIの活用
産業用ロボットにおいても、IoTやAIを活用する動きが本格化しています。
IoTはロボットをインターネットと接続することで業務におけるデータを収集することができるため、今後重宝されていくことでしょう。
これによりロボットの状態が瞬時に把握できるだけでなく、システムの不具合にもすぐに気がつくことができます。
IoT技術は産業用ロボットにおいても作業の効率化に大きく貢献することでしょう。
また、AIは産業用ロボットのティーチングの設定を簡略化したり必要無くしたりするために研究が進められています。
ティーチングとは、ロボットの動作をセッティングする作業のことです。
AIによってロボットが自ら業務について考え、働くようになればこの作業を将来的に無くすことができます。
そうなれば誰であっても手軽に産業用ロボットを扱うことができるようになるでしょう。
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クリーンロボットとは

クリーンロボットとは,クリーン・ルーム内で使用することができるロボットです.クリーン・ルーム内で使用しても室内の清浄度が一定値以上であることが保証されているロボットと言い換えることもできます。
製品によって様々な構造のクリーンロボットが存在するため,用途に応じて使い分けることが可能です。
従来は作業員が入室することによってどうしても一定値以上の清浄度とすることができない場合においても,クリーンロボットを使用することで室内の作業を自動化することが可能となるため,作業員が入ることなく高い清浄度を維持したまま製品生産を行うことが可能となります。
クリーンロボットの使用用途
クリーンロボットは従来クリーン・ルーム内で作業員が実行していた作業の代替として使用されます。
食品業界など比較的単純な作業が多い現場では,単にクリーン・ルーム内でも使用できる省人化装置として使用されル場合が多くあります.一方で高い清浄度のもとでの生産が要求される半導体製造分野においては,クリーンロボットを使用することで作業員がクリーン・ルームに入室する必要が無くなり,従来よりも高い清浄度のもとで高品質な製品を生産するために使用されている側面もあります。
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垂直多関節ロボットの原理

垂直多関節ロボットは、マニピュレータとコントローラ、ティーチングペンダントで構成されています。
1. マニピュレータ
マニピュレータは、ロボットアーム本体の部分です。関節に取り付けられたサーボモーターによって、様々な動作を行います。マニピュレータ先端には、垂直多関節ロボットが作業を行うための次のような道具を装着します。
溶接機
ドライバー
検査用のカメラ
塗装用のスプレーガン
ロボットハンド
洗浄装置
2. コントローラ
コントローラはマニピュレータを制御するための装置で、次のような機能があります。
PLCなどの上位装置からの指令に応じてロボットの次の動作を決定する
ロボットが精密な動きをするためにモーターの動作を演算、指令する
動作上の異常を検知して停止する
近年の製品ではAIが搭載されているものも多く出回っています。ティーチングしなくても、次はどのように動けばよいかロボット自身が判断して動作する製品もあります。
3. ティーチングペンダント
ティーチングペンダントとは、垂直多関節ロボットを人間が操作するための装置です。キーボードやタッチパネルを使ってロボットに動作を記憶させたり (ティーチング)、ロボットに異常が発生したときにアラーム内容を確認したりする際に使用します。
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パラレルロボットとは

パラレルリンクロボットとは、主にリンクやジョイントで構成される3本のアームが並列に繋がれ、この機構を介したアーム先端部1点の動きを制御する産業用ロボットです。
パラレルリンクロボットは、主にモーターやベアリング、リンクアームなどによってシンプルに構成されているため、メンテナンス性に優れながらも、複数のモーター出力がアーム先端部の1点に集中する機構により、高出力で高精度な動作を実現していることから、自動化設備のピックアップ作業などで活用されています。
また、カーボンパイプ/ CFRPパイプがパラレルリンクロボットアームに使用されています。
パラレルロボットの使用用途
スカラロボット以外の産業用ロボットは、一般的に高性能であるが故に導入コストが高く、複雑なメンテナンス作業や管理、専門的なティーチング作業など、多くのコスト負担を考慮しなければなりません。
一方、パラレルリンクロボットは、スカラロボット以外の産業用ロボットと比較して、簡易的な構造であるが故に用途は限られますが、導入コストが低く、メンテナンスや管理も容易でありながら、高速かつ精密な動作を実現するため、ワークの仕分けや選別、移動を含めたピックアップなど、比較的軽作業の用途で利用されています。
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モーターの磁性材料技術

1.磁性材料とは何か
近年、地球温暖化などの環境問題が議論され、省エネルギー技術として高効率のモーターの研究・開発が行われています。
今後、EVや飛行機といった移動体への適用が広がっていくと考えられていますが、移動体はスペースが限られるため、産業用モーターと比べて様々な制約がかかります。
小型化、高効率化、高出力化、低騒音などの移動体への適用の際の課題を解決する上で、モーターに使用する磁性材料が重要になります。
2.磁性材料の歴史
モーターに使われる磁性材料は、主に永久磁石などの硬磁性材料と電磁鋼板などの軟磁性材料に分けられます。
モーターの開発は1830年代に始まり、1900年初めに直流モーター、同期モーターなどが製品として市場に出回るようになりました。1900年に電磁鋼板が発明されますが、それ以前の磁心は、純鉄や炭素含有量の低い鉄鋼が用いられていました。
1920年代に熱間圧延電磁鋼板が、1950年代に無方向性冷間圧延電磁鋼板の製造が始まり、永久磁石を使ったモーターが市場に出回るようになったのは1980年頃からです。
1970年代のオイルショック後の省エネルギーへの要求に対し、フェライト磁石を用いたブラシレスモーターが実用化され、現在は、アルコニ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などが開発されています。
3.モーターの磁性材料の種類
モーターに使われる磁性材料の主体は強磁性材料ですが、強磁性材料を分類すると硬磁性材料と軟磁性材料の2種類に分類されます。
3-1.硬磁性材料
硬磁性材料の特徴は、安定な高い磁気エネルギーを出せることです。その代表である永久磁石は外から動力を与えなくても磁気を持つ材料で、その高い磁気エネルギーが様々な用途に使われます。
吸引力や吸着力、もしくは反発力を利用したものから、電気エネルギーを機械エネルギーに変えたり、機械エネルギーを電気エネルギーに変えたりします。
モーターに使われる硬磁性材料としては、アルコニ磁石、フェライト磁石、希土類磁石などがあります。ネオジム磁石はEV、HVの駆動用モーターとしては特に重要な永久磁石材料です。
3-2.軟磁性材料
軟磁性材料は、EV、HVのモーターのステータ、コイルやトランス、電源などの電気機器の磁心、磁気ヨーク、磁気シールドなど多くの用途に用いられています。
電気機器は小型、高出力、高効率なものが求められており、そのために軟磁性材料は小さな磁界で高い磁束密度が必要となります。
モーターに使われる軟磁性材料としては、大型モーター用の電磁鋼板、小型モーター用のパーマロイやフェライト、近年注目されているナノ結晶軟磁性合金、アモルファス合金などがあります。
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