最近では、映画、空港、食料生産、さらには他のロボットを製造する工場など、ロボットがあらゆるところに登場しているようです。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につれて、産業界でも一般的になりつつあります。ロボット工学への需要が高まるにつれ、ロボットメーカーもそれに対応する必要があり、ロボット部品を製造する基本的な方法の 1 つは CNC 加工です。この記事では、ロボットの標準コンポーネントと、CNC 加工がロボットの製造に非常に重要である理由について詳しく説明します。
CNC加工はロボットに合わせてカスタマイズされます
まず、CNC 機械加工により、非常に短いリードタイムで部品を製造できます。3D モデルの準備が整うとほぼすぐに、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、プロフェッショナル アプリケーション向けのカスタム 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、仕様に合わせて部品を正確に製造できることです。高性能ロボットの製造には寸法精度が鍵となるため、この製造精度はロボット工学にとって特に重要です。精密 CNC 加工により公差が +/- 0.0002 インチ以内に保たれ、この部品によりロボットの正確で再現性のある動作が可能になります。
ロボット部品の製造に CNC 加工を使用するもう 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 機械加工では、研磨などの後処理操作により、Ra 0.8 μm 以下の表面粗さの部品を製造できます。対照的に、ダイカスト (仕上げ前) では通常、5μm に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、ロボットが使用する材料の種類は CNC 加工に最適です。ロボットは物体を安定して移動したり持ち上げたりできる必要があり、強くて硬い素材が必要です。これらの必要な特性は、特定の金属やプラスチックを機械加工することによって最もよく実現されます。さらに、ロボットはカスタム製造や少量生産に使用されることが多いため、ロボット部品には CNC 加工が自然な選択肢となります。
CNC加工で作ら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。多関節ロボットは、1本のアームに複数の関節を備えており、多くの人が目にしたことがあるでしょう。2 つの平行な平面間で物を移動できる SCARA (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。スカラは水平方向に動く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、素早く動かすことができます。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、ロボットを構成する主要なコンポーネントは次の 5 つです。
1. ロボットアーム
ロボットアームは形状や機能が大きく異なるため、さまざまな部品が使用されます。ただし、それらにはすべて共通点が 1 つあります。それは、人間の腕と同じように、物体を動かしたり操作したりできるということです。ロボット アームのさまざまな部分には、私たち独自の名前が付けられています。肩、肘、手首の関節が回転し、各部分の動きを制御します。
2. エンドエフェクター
エンドエフェクタは、ロボット アームの先端に取り付けられるアタッチメントです。エンド エフェクターを使用すると、まったく新しいロボットを構築しなくても、さまざまな操作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) から CNC 機械加工されたコンポーネントです。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取り付けられています。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がアセンブリと結合するため、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セットアップにより、異なるエンド エフェクターの交換が容易になり、ロボットを異なるアプリケーションに適応させることができます。これは下の画像で確認できます。下部のディスクはロボット アーム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源に接続できるようになります。
3. 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 加工可能です。通常、モーターは動力源として何らかの機械加工されたハウジングと、モーターをロボット アームに接続する機械加工されたブラケットを使用します。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、フライスでキーやスロットなどの機能を追加したりできます。最後に、モーターの動きは、フライス加工、EDM、または歯車のホブ加工によって、ロボットの他の部分の関節または歯車に伝達できます。
4. コントローラー
コントローラーは基本的にロボットの頭脳であり、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受け取り、出力を制御するプログラムを変更します。これには、電子コンポーネントを収容するプリント回路基板 (PCB) が必要です。この PCB は、電子コンポーネントを追加する前に、希望のサイズと形状に CNC 加工できます。
5. センサー
上で述べたように、センサーはロボットの周囲に関する情報を受信し、それをロボット 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 加工が可能な 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収容さ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 グリップと固定具が必要です。ロボットの作業中に部品を保持するためにグリッパーが必要になる場合があります。また、グリッパーを使用して部品を正確に配置することもできます。これは、ロボットが部品を持ち上げたり置いたりするときによく必要となります。ワンオフのカスタムパーツが多いため、治具はCNC加工が最適です。
投稿時間: 2022 年 4 月 8 日