単軸ロボット導入するときに同時に導入したい周辺機器

梱包、組立、検査などの工程を担うロボット

単軸ロボット自体ができる作業は、製品の運搬作業をはじめそれほど多くありません。そのため、梱包、組立、溶接等が可能な多関節ロボットやパラレルリンクロボット等と組み合わせてはじめて、ロボットシステムとして大きな力を発揮します。

単軸ロボットを複数組み合わせたロボットシステムも実現可能です。実際に、3機体以上の単軸ロボットを組み合わせ、複数の部品の組立作業を自動化した事例も存在します。

重量センサ

単軸ロボットは主に製品の運搬に用いられますが、重量センサを取り付けることで、運搬と同時に重量の計測が可能です。完成品の検品や不良品の排除等を目的に、単軸ロボットと重量センサを組み合わせられます。

コンベア

ロボットシステム内の製品の運搬そのものを担うのはコンベアであることが多いです。単軸ロボットは、コンベアで流れてくる製品を数個ずつ小分けにする際など、重要な工程で用いられます。

見落とされがちですが、コンベアはその運搬速度の調節次第で産業用ロボットが製品の処理可能数が変わるため、妥協できない周辺機器の一つです。

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卓上型塗布ロボットとは

卓上型塗布ロボットとは

卓上型塗布ロボットとは、接着剤やシール剤、コーティング剤などを定められた位置に規定量だけ塗布する機械です。シーリングロボットとも呼ばれます。

塗布ロボットに備え付けられたアームの位置や角度を制御し、先端のシリンジから任意の量の液体を吐出します。

より正確に対象物に塗布するために、ロボットの動作速度や軌跡の安定性を考慮した様々な塗布ロボットが開発されています。

コンパクトな設計で汎用性に優れており、塗布工程の効率化を図ることが期待できます。

卓上型塗布ロボットの使用用途

卓上型塗布ロボットは、IC基板などにシール材やコーティング剤を塗布するために、様々な生産現場で導入されています。

従来の液体材料の塗布方式では、スポイトや刷毛などを用いて対象に塗布していました。

しかし吐出量が安定しないことから、安定的に液体を吐出できる塗布ロボットが開発され、その活用が進んでいます。

コンパクトな設計であることから既存の現場に容易に導入することができ、作業工程を変更せず、従来の作業効率を向上させることが可能です。

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垂直多関節ロボットを導入するメリット

垂直多関節ロボットを工場などに導入するメリット、それは「人が行っていた単純作業をロボットに置き換えることができる」ことにあります。

垂直多関節ロボットが行える複雑な動きは、人の腕で行える動きを再現することができます。つまり、従来は人が行っていたような単純作業をロボットによって再現することができるようになるのです。

工場での単純作業（例えば製品のピックアンドプレース）は体力的にも精神的にもきついため働き手を見つけにくく、さらに経営者から見ても単純作業に人手（コスト）をかけたくないという考えがありました。そこで、そのような作業を垂直多関節ロボットによって置き換えることで、働き手は体力的にも精神的にもきつい単純作業から解放され、経営者は単純作業に余計なコストをかけることなく付加価値の高い仕事に経営資源をを集中できるようになるのです。

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ブラシレスモータの駆動技術

ブラシレスモータの駆動技術

ブラシレスモータはDCモータの様な機械的の駆動制御方法は、主に下記の2種類があります。

矩形波駆動

ロータの回転角度に合わせて各相のドライバのON/OFFタイミングを順次切り替え、 ステータコイルの電流方向を変化させロータを回転制御します。

60度毎にコイルに流れる電流を切り替えると、 ロータ各相は120度毎にS極/N極が切り替わります。 ロータを1回転(360度)すると、電流方向の切り替えは6回(360度÷60度)行います。

正弦波駆動

ロータの回転角度を検出し位相を120度ずらした正弦波電圧を各相に与え ステータのコイルの電流方向と電流量をアナログ的に変化させてロータを回転制御します。 3相で発生する合成トルクが一定の理想に近似するため、 低騒音で滑らかに回転制御ができます。

他にもより効率良くモータ制御する手法として ベクトル制御や弱め界磁制御などがありますが、 より複雑な回路構成になってきます。

ブラシレスモータでもPWM制御

DCモータやステッピングモータ同様にブラシレスモータも電磁コイル電動機なので 同じ様に制御の基本は、PWM制御になります。

滑らかな回転制御が特長のブラシレスモータの場合、 定電流PWM制御によるトルクサーボ系の安定化も重要になります。

ブラシレスモータは位置検出センサが必要

ブラシレスモータの制御は、ロータ位置を正確に把握しながら 的確に通電位相制御を行わないとモータは意図する様に制御できません。 また、ロータ位置検出を行いフィードバック制御することで 正確な目標回転速度／位置（角度）の運転が行えます。

ロータ位置検出センサ

ブラシレスモータのロータ位置検出センサは、 下記に示すものが用途、スペックに応じて使用されています。

①ホールセンサ

ホール素子は、磁界を検出しアナログ信号を出力する素子です。 ホール素子の出力にコンパレータを付加しデジタル信号に変換出力するホールICも良く使用されます。

このホールセンサをU,V,W各相に対して１個ずつ（3相分で合計3個）使用し ロータに対峙するステータ側に120度間隔にセンサ配置することで、 検出分解能60度でロータ位置を検知できます。

ホールセンサは、非接触で使用するため機械的な耐久性は高いですが、 温度ドリフト量が大きく周囲温度が大幅に変動するような環境では使うことができません。

②レゾルバ

レゾルバは変圧器（トランス）の原理を利用したもので、 アナログ交流電流で励磁され、回転位置情報を2相（sin,cos）信号を出力します。 専用のレゾルバ信号処理ICで三角関数演算を行い、ロータ位置（角度）／速度を得る仕組みです。

レゾルバは、非接触で比較的に耐温度環境変動に優れているので ハイブリッド／EVカーなどの駆動モータに使用されています。

③エンコーダ

一般的に光学式エンコーダ（光学センサを使用）が良く使われています。 フォトダイオード（発光部）と受光部、スケーラ（光反射orスリット）で構成され 90度の位相差関係のA相、B相とインデックス位置としてZ相の3つの信号が得られる仕組みです。 精度良く速度／位置制御を行う必要のある産業用機械のモータに使用され ロータ1回転で100～5000パルスが出力されるものが良く使用されます。

ホールセンサと併用して使われる事が多くより高精度な制御を求める仕様です。 ホールセンサ情報で初期位置を取得し、 エンコーダで得られる機械角インデックスのZ相信号を検出し絶対位置を決め、 正確にロータ回転角の捕捉と位置決め制御を行うことができます。

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サーボモーターの歴史

昔は工場で使われる設備には、主に油圧や空気圧が用いられていました。その当時は高い精度も要求されなかったために、それでも十分役に立つ状況だったのです。しかし、段々と精度の高い制御や長時間安定して動作させる能力が必要となって、油圧や空気圧では物足りないようになりました。他の分野ではモーターも使われていましたが、まだ工場での使用に耐えうるものではなかったのです。

1950年前後になると、工場で使用できるレベルのサーボモーターが登場し、少しずつ工場で使われるようにます。そうして、サーボモーターが普及するにつれて、より性能が高くて使いやすいサーボモーターが多数販売されると、次第に油圧や空気圧に取って代わるものとなっていきました。

1980年以降になると、サーボモーターに関する技術革新がさらに進み、サーボモーターなくしては生産できない製品も出てくるようになります。特に小型／軽量化が必須の条件となる設備などにとっては、サーボモーターが必要不可欠となっています。

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