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CNC加工におけるロボット技術の役割とは？

6月 27, 2023

製造業は、新しく改良された技術の出現によって常に更新され続けている。CNC機械加工も同様です。

現在、CNCロボットは、高品質で複雑な物体を製造する機械加工に広く使用されている。硬度、表面仕上げ、物理的公差など、ロボット技術は複数の機能を一手にこなすことができる。

調査によると、現在、フライス加工と研削加工のほとんどは、ロボット加工の助けを借りて行われている。機械的能力以外に、このロボット技術がCNC加工にもたらすものについて見てみよう。

CNC加工ロボットとは？

ロボット技術の使い勝手を説明する前に、CNC加工ロボットとは何かを知っておく必要がある。ロボットが徐々にワークスペースをリードし、金属加工産業にとって不可欠な存在となっていることは周知の事実である。

したがって、ロボットCNCマシンは、加工目的のために入力なしで動作する高度なプログラム駆動ツールである。異なるロボットがフライス盤や研削盤で異なる機能を果たすため、ロボット工学のリストは包括的である。

しかし、自動加工業界では、ロボットのタイプや仕様は、その機能を効率的に実行しない限り、重要ではない。例えば、直交ロボットは、主に材料をロードし、それを処理し、ワークを梱包する。同様に、スカラロボットにはさまざまな構成があり、加工、梱包、検査の主なタスクを高精度で実行する。

CNC加工に使用される一般的なロボットの種類とは？

ここでは、さまざまな加工を行うフライス盤用ロボットをいくつか紹介する：

1.多関節ロボット

最も一般的な産業では、多関節CNC製造ロボットを製品に使用している。これらのロボットには軸と呼ばれる回転関節があり、自由度を増やすことでロボットが独立して動くことを可能にしている。多関節ロボットには2軸のものもあれば、10軸以上の複雑な構造を持つものもあります。

一般的に多関節ロボットは、その高い柔軟性と広い可動域で、大きさに関係なく対象物を完璧に扱うことができます。しかし、極めて高い精度が要求される場合は、多関節アームに直交ロボットを加えることで、より高い精度を実現することができます。さらに、ロボットの重要な用途をいくつかご紹介します：

オブジェクト・ハンドリング
部品の梱包と分散
マシンローディング
アーク溶接
部品の組み立て

このほか、自動車、エレクトロニクス、金属、パッケージングなどの産業で、これらのロボットが多用されている。

2.デルタロボット

デルタロボットは、製造業の高速アプリケーション用のCNCロボットをお望みなら、最良の選択となるでしょう。これらは主にパラレルタイプのオートメーションCNC産業用機械とロボットで、その逆三角形の構造から名付けられました。その機械設計と特徴的な構成により、他のロボットとは一線を画しています。また、作業性を向上させるために大きなスイープアームを備えています。

さらに、これらのロボットは通常、作業場の上で調整される。これは、作業エリアが生産ラインを物体を移動させるコンベアとして機能するためである。以下は、デルタロボットの一般的な用途である：

材料の選別
組み立てと分解
最終製品の包装
ピック＆プレース

それ以外にも、製薬、医療、添加物、化粧品、食品、飲料業界では、高い生産率を達成するためにこれらのロボットが使用されている。

3.スカラロボット

選択的コンプライアンス多関節ロボットアーム（SCARA）は、人間の腕と同じように動作するが、驚異的なスピードと精度で動作する。これらは一般的に4軸ロボットで、反復作業を効率的に行うのに役立ちます。さらに、その迅速さは、低コストで生産性を向上させ、作業員の安全な環境を確保するのに役立ちます。

それ以外の点では、スカラはアームを特定の寸法で動かすためだけに設計されている。これはこのロボットの欠点のように思えるかもしれないが、実は特定の用途には理想的なのだ。主に、この剛性が、他のロボットタイプにはない高い精度の原因となっている。

スカラの用途としては、以下のようなものがある：

検査
機械加工
梱包作業
組み立てと分解
製品のピッキングと配置

さらに、自動車、電子機器、小売業、電気通信、製薬会社などでも使用されている。しかし、平らな形状のプリント基板はロボットにそれほど柔軟性を要求しないため、プリント基板の組み立てやはんだ付け作業に最適と考えられている。

4.ガントリーロボット

平均よりも重いワークを扱う場合、ロボットローディングCNCマシンにガントリーロボットを追加する必要があるかもしれません。その構造について、これらのロボットは一般的に3軸を使用し、水平面の動きを提供するために彼らの頭の上に固定されたマニピュレータで構成されています。

ガントリーロボットはX,Y,Z座標系を使用するため、動作に合わせたプログラミングが容易です。また、位置精度が高いため、産業界で部品を適切に配置することができます。さらに、ロボットのサイズ、速度、精度、ストローク長を簡単に調整できるシンプルな構成も魅力です。

ガントリーロボットは、主に次のようなサービスをユーザーに提供する：

産業資材の積み下ろし
切断および溶接用途
重量物をピッキングして置く
対象物を固定し、ねじ駆動する

ロボット技術はCNC加工にどのようなメリットをもたらすか？

CNC自動機械加工にロボット技術を導入することは、旋盤加工、フライス加工、プラズマ切断など、さまざまなCNC加工の効率を高める鍵となる。ここでは、ロボット技術の応用について、さらなる利点を説明する：

安全性の向上

ほとんどのロボットは、作業を行う際に高い安全性を確保するための機能を備えています。幸運なことに、市場に出回っている自己完結型のCNCロボットテンダーは、手頃な価格で、設置が便利で、人間の監視なしに稼働できるものもある。したがって、作業員の安全リスクの可能性を減らすことができます。

使いやすさ

ロボット・テンダー・ユニットの取り扱いは、特に設置に関しては非常に簡単だ。最小限の作業員経験で十分だ。必要なのは、3つの設置ステップに従うことだけだ：

まず、テンダーをCNCマシンの前に置く。
その後、ファスナーで地面に固定する。
最後に、電源とイーサネットを接続する。

オペレーターの唯一の役割は、ロボットにローディング、ピッキング、配置、組み立て、梱包などのさまざまな作業をさせるようプログラムすることである。

高い生産性と精度

加工工程にロボットを追加することで、より高速にさまざまなCNCオペレーションを実行することができます。比較的、他の伝統的な機械加工よりも1時間あたり47%多くの製品を生産することができます。

ご存知のように、CNCロボットは通常、材料をピッキングし、特定の機械にロードし、テーブルにアンロードするなどの役割を果たす。ロボットアームの精度は、ほぼ±1mmの精度で作業を行います。

支出の削減

ロボットCNCマシンの入札は、あなたの支出を減らすことができます。これは、これらの入札の初期コストが比較的低いためです。また、インストールと操作のための追加の労働力を必要としないため、人件費を節約する傾向があります。

滑らかな表面仕上げ

理想的な表面粗さを目指すのは、かなり困難な作業である。しかし、ロボットとCNCフライスロボットの相互作用により、完璧な表面仕上げが実現します。

複数のタスク

CNCロボットのもう一つの顕著な利点は、複数の作業を実行できることである。先に述べたように、ロボットは自動化されたCNC機械加工プロセス（フライス加工、旋盤加工、穴あけ、切断）とその他の作業を同時に行うことができる。これらの作業とは、機械へのローディング、部品のピッキングや配置、部品の品質チェック、最終製品の梱包などである。

機械加工におけるロボット技術応用の欠点とは？

CNCロボットは製造プロセスをスピードアップする原動力ではあるが、CNC加工技術に取って代わることはできない。自動フライス盤にロボット技術を使用するには、いくつかのリスク要因があります。それらを見てみよう！

1.産業用ロボットのコアコンポーネント

ロボット技術は間違いなく作業環境を改善するが、時として扱いが難しくなる。その理由は、ロボットの核となる部品の機能にある。通常、これらの部品は、コントローラ、サーボモータ、高精度減速機、駆動装置で構成されている。

CNCロボットの各部品は、操作において重要な役割を果たしている。しかし、ほとんどの企業はこれらの部品を輸入している。さらに、これらの部品の革新能力と体系的な開発の欠如は、産業用ロボットの成長を制限する原因となっている。

2.不十分な情報交換

CNCロボットは、さまざまな操作タスクを実行するために、特定のコンピュータ・ソフトウェアとハードウェアを必要とする。したがって、ロボットの処理システムと管理システムとの間には良好な関係がなければならない。残念ながら、産業用ロボットはロボットから人間への情報交換が不十分で、様々な問題を引き起こしている。

このようなコミュニケーションの障壁を解決するために、ロボットメーカーはコンピュータの標準語を学ばなければならない。

3.精度と剛性の問題

情報交換やハンドリングの悪さに加え、精度は機械加工業界におけるロボット技術の最重要課題である。特に複雑な部品を扱う場合、ハイエンドの自動化されたCNC製造ロボットと比較して、ロボットの精度で加工することに問題がある。

精度と剛性不足の主な原因は、ロボットの剛性にある。通常、片持ち梁構造や細いロボットアームは、ロボットの剛性を低下させる。これは、ロボットがアームに対して垂直に物品を運ぶためのハードルとして機能する。また、剛性不足は硬い素材のワークの加工を妨げる。

最終的な感想

CNC技術にロボットが導入されたことで、CNCマシニストは作業を効率的に行うことができるようになった。結論として、ロボットとCNCマシンのコンボは、高い精度で生産性を向上させることにより、製造業に奇跡を起こしている。あなたの業界や製品の要件に応じて適切なCNCロボットを選択する必要があります。

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