産業用ロボットの動きには、信頼性の高い駆動装置だけでなく、正確な制御を実現するための効率的な伝達ユニットも必要です。この2つは産業用ロボットにとって機械本体以外に重要な部品です。この記事では、産業用ロボットの駆動装置と伝達ユニットについて紹介し、これらの主要コンポーネントについて理解を深めます。
駆動装置
駆動装置は産業用ロボットアームの動力源であり、アームの各部（胴体、腕、手首、手など）を動かすことができます。産業用ロボットは通常、油圧駆動、空気圧駆動、電気駆動という 3 つの基本的な駆動方式を使用します。現在、産業用ロボットでは電気駆動が最も一般的に使用されており、AC サーボモーターが最も一般的に選択されています。駆動装置の配置は通常、1 つのドライバーに対応する 1 つの関節であり、正確な制御と効率的な動作を実現します。
現在、油圧や空気圧駆動を使用する動作精度が低く、負荷が高く、防爆要件がある少数のロボットを除いて、ほとんどの産業用ロボットは電気駆動を使用しており、その中でも AC サーボ モーターが最も広く使用されており、ドライバー レイアウトではほとんどの場合、1 つのジョイント、1 つのドライバーが使用されます。{0}
送信ユニット
伝達ユニットは駆動装置の補助部品であり、エンドエフェクタが所望の位置および姿勢を正確に実現できるように、駆動装置の動きをロボットアームの各部に伝達する役割を果たします。
産業用ロボットは通常、機械伝達ユニットとして減速機を使用しますが、これには従来の減速機と比較して特定の要件があります。ロボットの関節減速機には、伝動チェーンが短く、小型、高出力、軽量、制御が容易などの特性が求められます。これらの機能は、ロボットが効率的な動作制御を実現するのに役立ちます。
動作原理
波動発生器がフレキシブルホイールに取り付けられると、フレキシブルホイールの輪郭が円形から楕円形に強制的に変化します。長軸端付近の歯は剛性ホイールの歯と完全に噛み合っており（通常、歯の30％程度が噛み合った状態）、短軸端付近の歯は剛性ホイールから完全に外れています。円周の他の部分の歯は、噛み合ったり外れたりする過渡的な状態にあります。ウェーブジェネレーターが一定の方向に回転し続けると、フレキシブルホイールの変形が常に変化し、フレキシブルホイールとリジッドホイールの噛み合い状態が噛み合い、噛み合い、外れ、外れ、再噛み合いを繰り返します。フレキシブルホイールの外歯数がリジッドホイールの内歯数よりも少ないため、フレキシブルホイールはリジッドホイールに対して発電機とは逆方向にゆっくりと回転します。
このデバイスは、柔軟なホイールの形状を変更し、歯と剛性のホイール間の相互作用を変化させて回転を実現することで、ロボットの動作制御を実現します。このプロセスは継続的に繰り返され、必要な機械的動作が生成されます。
特徴
(1) シンプルな構造、小型、軽量です。同程度の伝達比を持つ一般減速機と比較し、体積・重量が約1/3以上低減されます。
(2) 伝達比範囲が広い。単段高調波減速機の伝達比は 50 ～ 300 で、推奨値は 75 ～ 250 です。バイポーラ高調波減速機の伝達比は 3000 ～ 60000 です。
(3) 複数の歯が同時に噛み合い、伝達精度が高く、耐荷重能力が大きい-。
(4) スムーズな動作で衝撃がなく、騒音も静かです。フレキシブルホイールの変形に伴い、ハーモニック減速機の歯車の噛み合いや離脱が徐々に剛歯の間を出入りします。噛み合いの過程では歯同士が接触しており、滑り速度は急激な変化がなく小さいです。
(5) 伝達効率が高く、高速動作が可能です。
(6) 差動伝送が可能です。波動発生器と剛体ホイールが駆動され、フレキシブルホイールが駆動されるとします。その場合、差動伝動機構を形成して、高速作動条件と低速作動条件の間の移行を実現することができる。
2. RV減速機
1) 構造
RVトランスミッションはハーモニック減速機に比べ、疲労強度、剛性が高く、長寿命であるだけでなく、ヒステリシス精度も安定しています。車高調とは異なり、使用時間が長くなると動作精度が著しく低下します。したがって、RV 減速機は高精度ロボット ドライブでよく使用されており、徐々に高調波減速機に取って代わられる傾向にあります。- RV 減速機の構造の概略図は下図に示されており、主に太陽歯車（中心輪）、遊星歯車、回転アーム（クランクシャフト）、回転アーム軸受、サイクロイド歯車（RV 歯車）、針歯、剛体ディスク、出力ディスクなどの部品で構成されています。
2) 動作原理
① 第一段減速：まず、モータの回転運動がギヤシャフトまたはサンギヤを介して２つのインボリュート遊星歯車に伝達されます。このプロセスは、大きな歯車が 2 つの小さな歯車に動力を伝達するようなもので、減速の第一段階が達成されます。
② 2 段目の減速： 次に、遊星歯車が回転を開始し、クランクシャフトを介してサイクロイド歯車を 180 度駆動します。これは、互いに相互作用する一対の対称サイクロイド ギアのようなもので、一方が他方の周りを回転し始め、減速の第 2 段階が完了します。
③ 回転運動：この過程において、サイクロイドギアは、回転中に針歯ハウジングに固定された針歯からの力を受けます。この力により、サイクロイド ホイールはスピンと同様に、その軌道方向とは逆の回転運動を起こします。
④出力機構：最後にサイクロイドギヤの回転は2本のクランクシャフトを介して剛性ディスクと出力ディスクに等速で伝達されます。これにより、平行四辺形の等角速度出力機構が形成され、ロボットの他の部分に動きを伝達します。
RV伝達装置は、こうした複雑な相互作用を通じて電動モーターの回転運動をロボットが要求する複雑な運動に変換し、効率的な減速と精密な制御を実現します。
3) 特徴
(1) 伝達比範囲が広く、伝達効率が高い。
(2) ねじり剛性が高く、一般的なサイクロイド風車減速機の出力機構をはるかに上回ります。
(3) 定格トルク時の弾性ヒステリシスが小さい。
(4) 同じトルクと動力を伝達する場合、RV 減速機は他の減速機に比べてサイズが小さくなります。
産業用ロボットの駆動装置と伝達ユニットを理解する
産業用ロボットの動きには、信頼性の高い駆動装置だけでなく、正確な制御を実現するための効率的な伝達ユニットも必要です。この記事では、産業用ロボットの駆動装置と伝達ユニットについて紹介し、これらの主要コンポーネントについて理解を深めます。
産業用ロボットの駆動装置と伝達装置は、効率的で正確な動作を実現するための重要なコンポーネントであり、その選択と構成はロボットの性能と応用に重要な役割を果たします。産業用ロボットには、適した駆動方式や伝達方式が異なります。特定のニーズに基づいて適切なコンポーネントを選択することは、ロボットの作業の効率と精度の向上に役立ちます。