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解决案例
缩短生产周期,提高竞争力!

在提高生产效率需求的大前提下,工业用机器人的进化策略是?

工业设备厂商 A(员工数:600名)
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Problem
课题・问题

全世界范围内已经有超过100万台生产设备运作,成为FA(工业自动化)核心的工业用机器人。近年来,对工业用机器人需求不断提高,另一方面生产线需要负担着焊接,涂装,组装,搬运等各种工程,作为制造业不可或缺的一环,涉及各个领域。
在技术竞争白热化的情况下,实现机器人高密度配置的「小型化」,缩短生产周期的「高速化」或「精度提升」等。下面介绍此类课题的解决案例。

小型化」和「高速化」,两个对立的课题

A公司是以开发生产工业用机器人闻名的工业设备制造商。近年来,制造业的成本,品质竞争日趋白热化,提高生产线效率便迫在眉睫。A公司也不例外,客户对工业用机器人性能的要求越来越高,对于开发者无疑是极大的压力。
A公司开发部设计组Y组长这样说道。

「结构类似人类手腕,有6轴垂直多关节的机器人,作为代替人类作业最合理的装置,与水平多关节机器人共同被广泛推广中。长期以来我司一直从事该产品的研发生产,但是追求高竞争优势的用户,不断提高在高速化,小型化方面的要求,老实说,我们认为没有办法再进行改进。」

其次,生产线效能化中的要点即「缩短生产周期」的需求,是产品研发难上加难。实现机器人动作的高速化,需要输出功率高的马达,但是一般高输出功率的马达比较重。使用手腕机制的话,作用在本体回旋轴等基本轴上的惯量增大,速度无法提升。如果增大本体回旋轴的尺寸,设置面积扩大,无法实现小型化。再者,高速化会导致手臂旋转角度受限,要保持轨迹精度又必须减速。不知能否响应这种速度变化呢?

现有的控制系统,无法再缩短建立时间…

更让Y先生烦恼的是缩短建立时间。提高速度的话,刚性较低的手臂前段部分容易发生振动。即使停止马达,手指部分的终端受动器也未必停止。减小振动成为缩短生产周期不可或缺的重要要素。但是,「为了尽量不给控制系统产生负担,我们重新调整了所有结构,但以现有的控制系统,无法做到进一步降低振动」(Y先生)

「依靠现有的控制系统,难以满足用户更高的要求」是研发人员共同的意见。但是,Y先生并非就此止步不前,而是希望从根本调整些什么以满足用户的需求。这是技术工程师最迫切的心情。

课题
  • 追求生产周期的缩短,但是如果单纯地实现高速化将导致振动增加,定性调整恶化。
  • 通过小型化实现省空间,但与高速化的需求难两立。
  • 决定位置的精度,重复动作的精度,轨迹精度等,机器人的动作精度必须精确。
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