今日、ロボットはどこにでもあるようです-映画、空港、食料生産、そして他のロボットを作る工場でさえ働いています。ロボットにはさまざまな機能と用途があり、製造がより簡単で安価になるにつれて、ロボットは業界でますます一般的になっています。ロボット工学の需要が高まるにつれ、ロボットメーカーはそれに追いつく必要があり、ロボット部品を製造する基本的な方法はCNC機械加工です。この記事では、ロボットの標準部品と、ロボットの製造にCNC機械加工が非常に重要である理由について詳しく説明します。
CNC機械加工はロボットに合わせて作られています
まず第一に、CNC機械加工は非常に速いリードタイムで部品を生産することができます。 3Dモデルを準備したら、CNCマシンを使用してコンポーネントを作成できます。これにより、プロトタイプの迅速な反復と、専門的なアプリケーション向けにカスタマイズされたロボット部品の迅速な納品が可能になります。
CNC機械加工のもう1つの利点は、仕様を満たす部品を正確に製造できることです。寸法精度は高性能ロボットを製造するための鍵であるため、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機械加工は、公差を+/- 0.0002インチ以内に保つことができ、この部品により、ロボットは正確で再現性のある動きを実行できます。
表面仕上げは、CNC機械加工を使用してロボット部品を製造するもう1つの理由です。相互作用する部品は低摩擦である必要があります。精密CNC機械加工では、表面粗さがRa0.8μm、または研磨などの仕上げ加工後はさらに低い部品を製造できます。対照的に、ダイカスト（仕上げ前）は通常、5μmに近い表面粗さを生成します。金属3D印刷は、より粗い表面仕上げを生成します。
最後に、ロボットが使用する材料の種類は、CNC機械加工に理想的な材料です。ロボットは、物体を着実に動かしたり持ち上げたりできる必要があり、強くて硬い材料が必要です。これらの必要な特性は、特定の金属やプラスチックを処理することによって最もよく達成されます。さらに、ロボットはカスタムまたは小ロット製造によく使用されるため、CNC機械加工はロボット部品の自然な選択になります。
CNC機械加工で製造されたロボット部品の種類
非常に多くの可能な機能を備えた、多くの異なるタイプ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、いくつかの主要なタイプがあります。多関節ロボットの片腕には複数の関節があり、多くの人が見ています。 2つの平行な平面間で物を動かすことができるスカラ（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。 Deltaロボットの関節は下部にあり、腕を軽く保ち、すばやく動かすことができます。最後に、ガントリーまたはデカルトロボットには、互いに90度移動するリニアアクチュエータがあります。これらのロボットはそれぞれ構造や用途が異なりますが、通常、ロボットを構成する主要なコンポーネントは5つあります。
一般的に使用されるロボットには、主にいくつかのタイプがあります。多関節ロボットの片腕には複数の関節があり、多くの人が見ています。 2つの平行な平面間でオブジェクトを移動できるスカラ（選択的準拠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ベースに配置されているため、腕が軽くなり、すばやく動くことができます。最後に、ガントリーまたはデカルトロボットには、互いに90度移動するリニアアクチュエータがあります。これらのロボットはそれぞれ異なる構造と異なるアプリケーションを持っていますが、通常は5つの主要なコンポーネントがあります。
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ています。ただし、共通点が1つあります。つまり、オブジェクトを移動または操作できるということです。これは、人間の腕と同じです。ロボットアームのさまざまな部分は、私たち自身の部分にちなんで名付けられています。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
エンドエフェクタは、ロボットアームの端に取り付けられたアクセサリです。エンドエフェクタを使用すると、新しいロボットを作成しなくても、さまざまな操作に応じてロボットの機能をカスタマイズできます。それらは、グリッパー、グラバー、掃除機、または吸盤にすることができます。これらのエンドエフェクタは通常、金属（通常はアルミニウム）で作られたCNC機械加工部品です。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接続されています。実際のグリッパー、サクションカップ、またはその他のエンドエフェクターはこのアセンブリに適合しているため、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るため、ロボットを異なるアプリケーションに適合させることができます。下の画像でこれを見ることができます。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装置に接続できるようになります。上部と下部のディスクは、CNC機械加工部品の例です。
（エンドエフェクタには多くのCNC機械加工部品が含まれます）
3.モーター
すべてのロボットには、腕や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で処理できます。一般的に、モーターはある種の機械加工されたハウジングを電源として使用し、それ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。ベアリングとシャフトも通常CNC機械加工されています。シャフトは旋盤で加工して直径を小さくすることも、フライス盤で加工してキーや溝などの機能を追加することもできます。最後に、ミリング、EDM、またはギアホビングを使用して、モーターの動きをロボットのジョイントまたは他のギアに転送できます。
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、センサー入力を受け入れ、出力を制御するプログラムを変更します。これには、電子部品を収容するためのプリント回路基板（PCB）が必要です。電子部品を追加する前に、PCBをCNC処理して、必要なサイズと形状を実現できます。
5.センサー
前述のように、センサーはロボットの周囲の環境に関する情報を受け取り、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で処理できるPCBも必要です。これらのセンサーは、CNC機械加工されたハウジングにも取り付けられている場合があります。
6.カスタムフィクスチャと固定デバイス。
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フィクスチャと固定デバイスが必要です。ロボットがパーツを操作しているときに、パーツを固定するための固定具が必要になる場合があります。また、フィクスチャを使用してパーツを正確に配置することもできます。これは通常、ロボットがパーツを持ち上げたり下ろしたりするために必要です。それらは通常一回限りのカスタマイズされた部品であるため、CNC機械加工は備品に非常に適しています。
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