序文
今日、ロボットはどこにでもあるようです。映画、空港、食品製造、さらには他のロボットを製造する工場でも働いています。ロボットにはさまざまな機能と用途があり、製造が容易かつ安価になるため、産業界でますます一般的になりつつあります。
今日、ロボットはどこにでもあるようです。映画、空港、食品製造、さらには他のロボットを製造する工場でも働いています。ロボットにはさまざまな機能と用途があり、製造が容易かつ安価になるため、産業界でますます一般的になりつつあります。ロボット技術に対する需要が高まる中、ロボットメーカーはそれに追いつく必要があります。ロボット部品の基本的な製造方法は CNC 加工です。ロボットの標準部品、適切なロボット材料、およびロボット製造にとって CNC 加工が非常に重要な理由について詳しく学びましょう。
工場環境で使用されるロボット。アーム先端のアタッチメントは削り出しパーツが多い
CNC加工をロボット向けにカスタマイズ
一方で、CNC 機械加工は非常に短い納期で部品を生産できます。3D モデルの準備が完了したら、CNC マシンを使用してコンポーネントの作成を開始できます。これにより、プロトタイプの迅速な反復と、特殊な用途向けのカスタム ロボット部品の迅速な納品が可能になります。
CNC 加工のもう 1 つの利点は、仕様に従って完全に部品を製造できることです。この製造精度はロボット技術にとって特に重要であり、高性能ロボットを構築するには寸法精度が鍵となります。精密 CNC 加工は +/-0.015mm の厳しい公差を維持することができ、この慎重に作られた部品により、ロボットは既知で評価されている正確で再現可能な動作を実行できます。
ロボット部品を CNC で加工するもう 1 つの理由は、表面仕上げです。相互作用する部品は低摩擦である必要があり、精密 CNC 機械加工により RA 0.8 μ M の部品の表面粗さを実現でき、研磨などの後処理操作によりさらに表面粗さを低くすることができます。対照的に、ダイカスト (仕上げプロセス前) では、通常 5 μm 近い表面粗さが生じます。金属 3D プリントでは、より粗い表面仕上げが得られます。
最後に、ロボットに使用される材料の種類は、CNC 加工に理想的な選択です。ロボットは物体を安定して移動させたり持ち上げたりできる必要があり、そのためには強くて硬い材料が必要です。これらの必要な特性は、以下の材料セクションで説明するように、特定の金属やプラスチックを加工することによって最もよく実現されます。さらに、ロボットは通常、カスタマイズや小ロット生産に使用されるため、ロボット部品には CNC 加工が自然な選択肢となります。
CNCで製造されるロボット部品の種類
非常に多くの機能が可能になることで、さまざまな種類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主にいくつかの種類があります。多関節ロボットの一本の腕には複数の関節があり、多くの人が目にしたことがあるでしょう。2 つの平行な平面の間で物を移動できるスカラ (選択的コンプライアンス多関節ロボット アーム) ロボットもあります。スカラは水平方向の動きをするため、垂直方向の剛性が高くなります。デルタロボットの関節は下部にあるため、アームは軽くて速いです。最後に、ガントリー ロボットまたはデカルト ロボットには、相互に 90 度移動するリニア アクチュエーターが搭載されています。これらのロボットはそれぞれ異なる構造と異なる用途を持っていますが、通常は 5 つの主要なコンポーネントがあります。
メカニカルアーム
エンドエフェクター
モーター
コントローラ
センサー
メカニカルアーム
マニピュレータは形状と機能が大きく異なるため、さまざまなコンポーネントを使用できます。ただし、彼らに共通しているのは、人間の腕とは異なり、物体を動かしたり操作したりできることです。ロボット アームのさまざまな部分には私たち自身の名前が付けられています。肩関節、肘関節、手首関節は回転し、それらの間の各部分の動きを制御します。
メカニカルアーム
ロボット アームの構造コンポーネントは、物体を持ち上げたり、力を加えたりできるように、硬くて強い必要があります。これらの要件を満たすために使用される材料 (スチール、アルミニウム、一部のプラスチック) により、CNC 加工は正しい選択です。ジョイント内のギアやベアリング、アーム周囲のシェル部分などの小さな部品も CNC 加工できます。
エンドエフェクター
エンドエフェクタは、ロボットアームの先端に接続されるアタッチメントです。エンドエフェクタを使用すると、新しいロボットを構築することなく、さまざまな作業に合わせてロボットの機能をカスタマイズできます。グリッパー、グリッパー、掃除機、吸盤などがあります。これらのエンドエフェクターは通常、金属 (通常はアルミニウム) CNC から機械加工されたコンポーネントを備えています (材料の選択については後で詳しく説明します)。コンポーネントの 1 つはロボット アームの端に恒久的に接続されています。実際のグリッパー、吸引カップ、またはその他のエンド エフェクター (またはエンド エフェクター アレイ) がコンポーネントと連携するため、コンポーネントをロボット アームで制御できます。2 つの異なるコンポーネントを使用したこの設定では、異なるエンドエフェクターをより簡単に置き換えることができるため、ロボットはさまざまなアプリケーションに適応できます。以下の図でこれを確認できます。底部のディスクはロボットアームの嵌合部分にボルトで固定され、吸盤を操作するホースをロボットの空気供給装置に接続できます。上部と下部のディスクは CNC 機械加工部品の例です。
エンドエフェクターには多くの CNC 加工部門が関与します
モーター
すべてのロボットには、アームと関節の動きを駆動するモーターが必要です。モーター自体には多くの可動部品があり、その多くは CNC で加工できます。一般に、モーターには電源用の何らかの加工ハウジングと、モーターを機械アームに接続するための加工サポートが備わっています。ベアリングやシャフトも CNC 加工されることがよくあります。シャフトは旋盤で加工して直径を小さくしたり、フライス盤でキーや溝などの機能を追加したりできます。最後に、モーターの動きをロボットのジョイントやその他の部品に伝達するギアは、フライス盤、EDM、またはホブ盤によって CNC 加工できます。
サーボモーターはロボットの動きに動力を与えるために使用できます。
コントローラ
コントローラーは基本的にロボットの頭脳です。それはあなたがやろうと思ったことを実行します - 通常、ロボットの正確な動きを制御します。ロボットのコンピューターとして、センサーから入力を取得し、出力を制御するプログラムを変更します。これには、電子部品を収容するためのプリント回路基板 (PCB) が必要です。電子機器を追加する前に、PCB を CNC によって必要なサイズと形状に加工できます。
センサー
前述したように、センサーはロボットの周囲環境に関する情報を受け取り、それをロボットのコントローラーにフィードバックします。センサーには CNC で加工できる PCB も必要です。場合によっては、これらのセンサーが CNC 加工されたハウジングに取り付けられることもあります。
カスタム治具と治具
ロボット自体の一部ではありませんが、ほとんどのロボット操作にはカスタムの治具と固定具が必要です。ロボットが部品を作業する場合、部品を固定するための治具が必要になる場合があります。また、治具を使用して毎回部品を正確に位置決めすることもできます。これは通常、ロボットが部品を持ち上げたり置いたりするために必要です。通常、使い捨てのカスタムパーツであるため、CNC 加工は治具に非常に適しています。納期は非常に短く、NC 機械加工は通常、在庫の材料 (通常はアルミニウム) で簡単に完了します。
投稿時間: 2021 年 11 月 8 日