産業用ロボットの種類について

産業用ロボットの種類と特徴

2035年には10兆円市場に成長するといわれているロボット産業。ロボットには自立歩行する人型ロボットから人間の変わりに作業を行う産業用ロボット、家庭用のお掃除ロボットまでさまざまなものがあります。その中でもっとも多く利用されているのが、製造現場向けの産業用ロボットです。

ロボットの定義

前述したようにロボットにはさまざまなものがあり、明確な定義がありません。そこで2006年、経済産業省は「ロボット政策研究会 報告書」の中で、ロボットを「センサ、駆動系、知能・制御系の3つの技術要素(ロボットテクノロジー)を有する機械システム」と定義しました。これには産業用ロボットはもちろん、ヒューマノイドやお掃除ロボットのようなものまですべて含まれています。

今回は、特に利用率の高い産業用ロボットにスポットを当てたいと思います。ちなみに産業用ロボットは、一般的に「3軸以上の自由度があり、プログラムによって自動制御可能なマニピュレーションロボット」のことを指します。

4種類の産業用ロボット

工場の自動化システム(ファクトリーオートメーション)には欠かせない産業用ロボットの種類や特徴についてご説明します。

垂直多関節ロボットのイメージ

垂直多関節ロボット

軸数:
4~7軸

人間の腕のような形状で自由度が高く、現在もっとも活用されている産業用ロボットです。ロボットアームとも呼ばれ、その多くは3次元空間作業に必要な6軸機構が主流になっています。汎用性が非常に高く、搬送から溶接や塗装、組立まで幅広い工程に導入されていることも特徴です。

ただし、自由度が高い半面、直交型などに比べて機械剛性が低い傾向にあります。そのため高速で動かした場合にオーバーシュートや振動が発生しやすく、緻密な制御が必要です。ロボット先進国の日本では高い制御技術でこれらの課題をクリアしています。

水平多関節ロボットのイメージ

水平多関節ロボット

軸数:
4軸

水平方向にアームが作動する産業用ロボットです。4軸構成で上下方向の剛性が高く、かつ水平方向にやわらかさを持っているため、部品の押し込み作業などに適しています。高速のピック&プレースにも積極的に活用されています。

パラレルリンクロボットのイメージ

パラレルリンクロボット

軸数:
4~6軸

パラレルメカニズム(並列なリンクを介して1点の動きを制御する方法)を使った産業用ロボットで、主にピック&プレースで活用されています。複数モーターの出力を1点に集中させるので、高精度・高出力なことが特徴。そのため、多関節ロボットでは難しいプレス加工にも対応しています。

直交ロボットのイメージ

直交ロボット

軸数:
2~4軸

単軸直動ユニットを組み合わせたシンプルな機構の産業用ロボットです。直線的な移動のみなので作業は限定されますが、構造がシンプルなぶん設計の自由度が高いことが特徴です。そのため近年では、多関節ロボットと組み合わせて使われるケースが増えています。

産業用ロボットが活用されている業界と工程

産業用ロボットの特徴は汎用性が高く、1台でさまざまな工程に対応できることです。そのため、他品種のものを量産する製造現場に向いています。では、実際にどのような業界で活用されているのでしょうか? 下記のグラフは国際ロボット連盟(IFR:International Federation of Robotics)が発表した世界の産業用ロボットの利用分野です。

世界の産業用ロボット利用分野

世界の産業用ロボットの2012年利用分野のグラフ

出典:2013年 国際ロボット連盟(IFR:International Federation of Robotics)

上記データから産業用ロボットの多くは自動車・電気電子業界で利用されていることがわかります。もともとロボットを使った自動化に積極的だった業界ですが、今後もこれらの業界ではロボットを活用したFA(ファクトリーオートメーション)化が進んでいくでしょう。また、そのほかの分野でもロボットの導入が進んでいるため、より幅広い業界で活用されていることが予想されています。

産業用ロボットが活用されている作業について

こちらのグラフは、上記と同様に国際ロボット連盟が発表した「世界の産業用ロボットの適用作業」です。グラフを見ていただくと、溶接とハンドリングが非常に多いことがわかります。ちなみにハンドリングとは、積載や移動といった工程を指しています。

世界の産業用ロボットの2012年適用作業のグラフ

出典:2013年 国際ロボット連盟(IFR:International Federation of Robotics)

今日の産業用ロボットはハンドリングのような基本的な使い方がメインですが、技術革新とともに組立や加工などの高度な作業へひろがりをみせています。ロボットにできることが増えるにつれて、より付加価値の高い作業をロボットに任せることができるようになり、工場全体のFAはさらに進んでいくと考えられます。

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