テクニカルレポート 2024 No.6
重量物搬送に対応した「省エネ」「軽量」「省スペース」スカラロボットMOTOMAN-ME1000の提案
～ROBOT TECHNOLOGY JAPAN 2024 出展より～

2.1　お客さまのニーズ・課題

バッテリーの大容量化に伴い、EV用バッテリーの重量は、500kg超へと重くなっています。これに伴い、バッテリー製造ラインおよび自動車製造工程のバッテリー組込みラインにおいて、重量物の搬送が必要となりました。この工程の自動化のニーズが高まる中、変種変量生産にも対応できる大型ロボットでの搬送が期待されており、大型の垂直多関節ロボットが製品化されています。
しかしながら、大型の垂直多関節ロボットの導入に関して、以下の課題があげられます。

①大きな消費エネルギー

垂直多関節ロボットは、搬送物や自身のアームの重力負荷の多くをモータのトルクで支える必要があり、高可搬になるほど大きなエネルギーを消費します。

②設置のための補強工事（本体質量）

大型のロボットは本体質量が大きいため、設置時に工場の梁や床の補強工事が必要となる場合があります。

③設置・動作スペースの確保

大型の垂直多関節ロボットを設置する場合は、設置・動作スぺースの確保も課題となり、更にレイアウトの変更などの対応が必要となるケースもあります。

そこで、当社はこれらの課題に対応するため、「省エネ」「軽量」「省スペース」を実現したスカラ型ロボットMOTOMAN-ME1000を開発しました。次節で本ロボットの特長を紹介します。

2.2　MOTOMAN-ME1000の特長と技術の詳細

①省エネルギー

②軽量化

スカラ型ロボット自体がコンパクトな構造であり、同一可搬クラスの垂直多関節ロボットで比較すると質量は約40％削減でき、3250kgと軽量です。このため設置時に、工場の梁や床への負荷が軽減できます。

③省スペース

スカラ型ロボットのアームは、水平旋回軸により水平方向の動作が安定しており、高効率な水平搬送が可能です。設置スペースは0.9m×1.1mであり、同一可搬クラスの垂直多関節ロボットと比較した場合に約40％削減できます。またアーム動作範囲が小さいため、干渉を回避する必要のある棚などの周辺設備との近接性を高くとれます。

これら①～③は、通常のスカラ構造に加え、以下に示す技術的特長を備えたことで実現しました。

重量負荷に対する傾動補正を装備

上下長ストローク2段昇降機構を装備

バッテリーの多段積みをはじめ、工程間搬送、AGVへの積下ろし、車体へのマウント作業などの用途では、重量物を大きく昇降させる動作が必要となります。MOTOMAN-ME1000は、動作部のサイズをコンパクトに保ちながら2mのストロークを確保するため、アーム先端部で上下に伸び縮みできる２段昇降式の上下軸を装備しました。図３に2段昇降機構動作時のイメージ図を示します。左の図は先端ワーク部と上下軸部を最下位置にしたときの姿勢で、ワーク位置は一番低い０mとなります。中央の図は先端ワーク部と上下軸部が中央位置にある中間姿勢を示します。右の図は先端ワーク部と上下軸部が共に最上位置まで動作した姿勢を示します。ワークは一番上がった2mの位置になります。このような機構を持つことで、高さ寸法1.73mの上下軸部で先端ワーク部の上下ストロークを2m確保し、最下位置の姿勢時は上下軸部をコンパクトに収められます。

図３　2段昇降機構　上下動作イメージ図

2.3　 MOTOMAN-ME1000による搬送適用事例

１）RTJ2024での実演事例

２）搬送用途とレイアウト例

大型バッテリーは積載効率アップのために棚に収納して輸送されることが多いです。図5に、最大クラスの幅1700mmのバッテリーを棚へ移載する場合のレイアウト例を示します。

図５　棚への移載時のレイアウト例　（横方向からのアクセス例）