ロボットシステムにはこんなに必要なものがあった!自動化に必須な構成要素を解説!

ロボットシステムにはこんなに必要なものがあった!自動化に必須な構成要素を解説!
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こんにちは!産業用ロボットの情報を発信している製造DX.comです。[◎△◎]

今回は、ロボットシステムにはどんな機器アイテムが必要なのか、まとめていきます!
大まかな導入コストを決めたらどうするか?といったところから進めていきます。

「ロボットシステムに必要なものが結局なにかわからない」「大手メーカーのロボットを調べたけど、これだけでいいの?」

そんなあなたの疑問を解決するためのコラムとなっています!

①ロボットシステムとは?

まず、ロボットシステムとはなにか、一緒に見て認識を一致させましょう。

一言で”ロボット”といっても色々な種類があります。
溶接ができるものやパレタイジングロボットができるもの、組立て、ピッキング・・・・etc
様々な工程や作業に合わせたロボットが必要です。

このコラムをみている方の場合、ロボットの種類の下調べはお済みになっている方が多いと思います。

ロボットシステムとは、ロボットは勿論、周辺機器を含めた全体のことを指します。

例えば、一部の機器を割愛しますが、ピッキングのロボットシステムの構成の場合、
ロボット本体とワークが流れてくるコンベア、ワークを認識するためのビジョンセンサ(カメラ)のように、
複数の機器で構成されていることがわかります。
これらの総称をロボットシステムと呼んでいます。
(ピッキングシステムやパレタイジングシステム等の呼び方をすることもあります)

②基本的なロボットシステムの要素構成

では、本題のシステムの構成を見ていきましょう。
ここでは、項目エンドユーザー様が認識する必要があるものを
導入工程によって必要なものが異なりますが、一般的には以下の認識で問題ないでしょう。

ロボットシステムの主な構成

1.ロボット本体

いうまでもなく、ロボット本体は必要です。
予備知識として、ロボットにどんなタイプがあるか、メリットデメリットは何か、把握しておくことが重要です。

ロボットのタイプ別メリットデメリットはこちら(動画あり)
『ロボットタイプ別のメリットデメリットー長所を生かして導入工程に大きな成果をあげよう!』

2.ロボットハンド

ロボットハンドは、”ハンド”という通り、ワークを掴むための要素となります。
人間の手のようにワークを“掴むタイプ”があれば、空気を吸い上げて、ワークを“吸着させるタイプ”もあります。
工程によっては、ハンド先端が工具になっているものもあります。
ロボットハンドは一部標準生産されているものもありますが、基本、受注生産という認識を持っておくとよいでしょう。

3.センサ

ロボットの目となる要素です。
ロボット本体や、ハンドがあっても、どのワークがどんな向きで流れてくるのか、ロボットが認識することができません。

最近では、画像処理カメラを利用した“ビジョンセンサ”が幅広く流通しています。
数年前に比べ、価格も下がってきているため、ロボットのセンサといえば、ビジョンセンサが一般的といえるでしょう。

人間と違って、目と身体が離れていても問題がないため、
ロボット本体に取り付けることがあれば、その他の架台等に取り付けることも可能です。

また、力覚センサと呼ばれる、外力や反力を確認するセンサも存在します。
組付け工程のトルク管理等には必須なセンサです。

4.架台

ロボットを設置するための要素です。
ロボットはメーカーが量産しているものなので、大きさが決まっています。
人間が高いところに手が届かないように、ロボットもまた、限られた範囲でしか手を伸ばすことができません。
ワークが流れてくるコンベア等にロボットの手が届く位置まで架台を使って高さをかさ上げしてあげます。

強度に問題がなければアルミ架台を、重量物や本体の重量が大きい場合は、構造用の金属を利用するとよいでしょう。
システムの構成の構成によっては、架台として、自動搬送機を利用して、可動できる架台を利用する場合もあります。

5.安全柵

ロボットが動作中、人がロボットの近くに入れないようにするための柵です。
協働ロボットを除く、産業用ロボットは、一般的には安全柵が法的に必要です。

侵入検知のセンサを設けて、安全柵の扉が開いたらロボットの動作が止まるようにする等、安全への配慮が必要です。

制御に必要なもの

6.制御装置

こちらも名前の通り、ロボットを制御するための装置です。
制御盤やコントローラとも呼ばれることがあります。
サーボモータの制御をするためのサーボアンプや基板などが入っています。
電子機器が収納されている装置ですので、設置環境には注意が必要です。

7.ティーチングペンダント

ティーチングを設定する装置です。
前述で『制御装置がコントローラと呼ばれる』とお伝えしましたが、エンドユーザー様からの認識としては、
このティーチングペンダントがコントローラという認識に近いのではないかと思います。
製品によっては不要なものもありますが、何らかの形でロボットに動作を覚えさせる“ティーチング作業”が必要です。

ティーチングについてもっと知りたい方はこちら
『これを読めばロボット導入のハードルが格段に下がる!ティーチングとは?』

③その他の構成要素

一般的な大きな要素としては、”②基本的なロボットシステムの要素構成”を把握していれば、まず、検討の商談は進められるでしょう。
ここからは、更に知識を深めるうえで必要なものについて、ご紹介します。

作業工程によって必要になるもの

1.溶接機やワイヤ供給機

溶接工程の自動化を行いたい場合は、ロボットに溶接トーチを持たせ、溶接することになります。
そのため、基本的には、人が作業していた環境の”人”の部分だけがロボットに代替すると考えるとよいでしょう。

ただし、手作業とは異なり、ロボットは高速で動作するため、性能の高い機器の選定が必要となります。

2.エアバルブ盤やエア回路

エアを使った要素がある場合、制御装置とは別に、エアを制御する装置が必要です。

エア駆動型のハンド仕様や吸着ハンドの場合、バルブスタンドと呼ばれるエアーや、エアー3点セットといわれるエアーの基本構成からハンドへのエアー供給するソレノイドバルブなどが必要です。

3.コンベア(搬送機)

前工程の位置からロボットの手元までワークを搬送するためにロボットと一緒にコンベアを導入することも多いです。
ロボット架台や安全柵の設計にも関わってくるため、必要な場合は、非常に重要な要素となります。

その他

各要素を接続するためのケーブルや、サーバー内でロボットの稼働状況を確認するためのシステムも必要となります。
大手機器メーカーの場合、ロボットの立ち上げや調整が簡単に行える連携ソリューションを販売している場合もあります。
あなたの要望に合ったアイテムを取り揃えることが重要です。

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