デカルトロボット: シンプルでコストが高い

ハンドリング キット用スマート ファンクション キットは、指定、試運転、プログラムが簡単にできるように設計されており、エンジニアは 1 つ、2 つ、または 3 つの動作軸を備えたカスタム デカルト ハンドリング システムを迅速に作成して設置できます。 写真提供：ボッシュ・レックスロス株式会社

自動組立に使用されるさまざまなロボットの中で、デカルト ロボットは最も単純です。 直線ロボット、長方形ロボット、またはガントリー ロボットとしても知られるデカルト ロボットは、エンド エフェクタを X、Y、Z 軸に沿った直線でのみ移動できます。 一部のデカルト座標には追加の動作軸があり、エンド エフェクタは Z 軸の周りまたは Z 軸に平行に回転します。

デカルト座標は、高速スカラや 6 軸ロボットほど「セクシー」ではないかもしれませんが、それが最大の利点でもあります。 「多くのアプリケーションでは、スカラや 6 軸ロボットは過剰です」と、ボッシュ レックスロスのスマート メカトロニクス製品マネージャーのブラッド クリップスタイン氏は言います。 「単純なピックアンドプレース操作には 5 つまたは 6 つの動作軸は必要ありません。 また、6 軸ロボットのプログラミングは困難です。

「対照的に、直交ロボットは 5 分でプログラムでき、システムの変更も簡単です。」

デカルト ロボットでは、各軸が個別のリニア アクチュエータであり、ボールネジまたはベルトで駆動できます。 デカルト ロボットは、カンチレバー設計およびガントリー設計で構築できます。 どちらを選択するかは、長さ、速度、積載量、精度の要件によって異なります。

片持ち梁の設計では、ベース軸のサポート ベアリングにトルクがかかるため、ロボットの範囲と可搬質量が制限されます。 アーム端のペイロードが大きくなるほど、ベース軸にかかるトルクも大きくなります。

ガントリー設計はこの制限を克服します。 ガントリー ロボットは、相互に直交する軸に沿って個々のアクチュエーターを移動します。 2 つの平行なリニア ベアリングが下軸をサポートするため、ベース軸の過剰なトルクの問題が解消されます。 のペイロードと到達限界は、特大のリニア アクチュエータを使用することなく簡単に拡張できます。 ガントリー設計のトレードオフは、オープンなロボット作業エリアにアクセスしにくくなることです。

デカルト ロボットは剛性フレーム全体に荷重を均等に分散するため、大きなペイロードを高速で正確かつ再現性よく位置決めできます。 デカルト派は叫びながら陣地にやって来て、一瞬で止まることがある。

デカルトロボットはモジュール構造なので、さまざまな移動や積載量のニーズに合わせて簡単に拡張できます。 個々の軸は迅速に修理または交換でき、システム全体を分解して他のモーション コントロール アプリケーションで使用することもできます。

スカラロボットの最大到達距離は通常 1,000 ミリメートルです。 直交座標は 3,000 ミリメートル以上の移動長で使用できます。

デカルト ロボットは速度と解像度をトレードオフします。 解像度が細かくなるほど、結果として生じる速度は遅くなります。 再現性は設計により異なります。 ボールねじ駆動のリニア アクチュエータは通常、ベルト駆動のアクチュエータよりも優れた再現性を持っています。 ボールねじ駆動ロボットの場合、バックラッシュ防止ボールナットを備えた研削ねじは、一般に標準ボールナットを備えた転造ボールねじよりも正確で再現性が高くなります。

モジュール性とカスタマイズの利点は、トレードオフなしには得られません。 デカルトロボットは他のロボットに比べて動かすのが難しく、エンジニアによっては異なる軸を組み立てたり、位置合わせしたり、調整したりしたくない場合があります。 各軸の制御ケーブルの管理は難しい場合がありますが、新しい高速通信テクノロジーによりこの問題は最小限に抑えられています。 最後に、エンジニアは、1 つのコンポーネントの仕様に基づいてロボットの積載量、精度、再現性について結論を下すことに注意する必要があります。

以前は、直交ロボットとスカラ ロボットのどちらを選択するかはトレードオフの問題でした。 デカルト座標は SCARA よりも正確で、安価でした。 SCARA はデカルト座標系よりも高速で、占有するスペースも小さくなりました。 現在、技術の進歩により、2 つのテクノロジーは価格とパフォーマンスの両方で同等になりました。 結果として、この 2 つの区別ははるかに微妙になります。