490産業用ロボット(SCARA)　Industrial Robot (SCARA type)

　世界の最新スマート工場について、日経ものづくりの2019年８月号の特集の中にオムロンの記事があります。また、SCARAロボットの産みの親である牧野先生の著書からSCARAロボットがいかに組立作業に向いているか記載されているので、ここでその一部を取り上げ、自らの経験と見解を記載したいと思います。

There is an article about the world's latest smart factories in the special feature of the August 2019 issue of Nikkei Monozukuri. In addition, Professor Makino, the creator of SCARA robots, describes how suitable SCARA robots are for assembly work, so I would like to take up some of them here and describe my own experiences and views.

＜記事の抜粋＞

　現場の見える化と並んで、自動化にも力を入れている。冒頭に述べたように人件費高騰に打ち勝つべく省人化に迫られているからだ。そこで活躍しているがスカラーロボット。例えば第１工場に端子部品の加工では、既存の自動機と組み合わせ、以前は作業者がやっていた作業の一部であるワークに供給・取り出しをスカラーロボットで自動化した。

　多関節ロボットではなくスカラーロボットを採用したのは導入コストを抑えるため。実は、温度調節器の組立てと検査を多関節ロボットで自動化しようとしたところ、広い設置スペースが必要な割には費用対効果(ROI)の改善効果が期待通りではなかったという。そこで設置面積が小さく価格も安いスカラーロボットを活用するようになったという。

日経ものづくり2019年8月号より

From < articles>

Along with the visualization of the site, we are also focusing on automation. This is because, as I mentioned at the beginning, we are under pressure to save labor in order to overcome the surge in labor costs. As a result, SCARA robots were introduced.

For example, in the processing of terminal parts at the first plant, in combination with existing automatic machines, SCARA robots were used to automate the supply and removal of workpieces, which were part of the work previously performed by workers.

The reason why we adopted a SCARA robot instead of an articulated robot was to reduce the introduction cost. In fact, when an attempt was made to automate the assembly and inspection of temperature regulators with articulated robots, the improvement in cost-effectiveness (ROI) was not as expected despite the need for a large installation space. Therefore, they started to use SCARA robots with a small footprint and low price.

From the August 2019 issue of Nikkei Monozukuri

産業用ロボットの自由度は普通６なければいけないと言われている。これは空間内における位置の自由度が３、姿勢の自由度が３あるためで、したがって、任意の位置で任意の姿勢を与えるためにはロボットは少なくとも6自由度を持たなければいけないのである。～中略～　

SCARAロボットの自由度は４である。そうすると、これでは足りないということになるであろうか？確かに、空間的な位置決めを必要とするならばこれでは足りない。しかし、位置決めが平面的な位置決めで十分であるならば、これで十分である。いや、十分なだけでなくて、一つ余っている。

すなわち、平面的な位置決めにおいては、位置の自由度が２(XY座標)、および姿勢自由度が１(XY平面内での回転θ)の、合計3自由度があれば位置・姿勢決めができるのである。～中略～　余った1軸は位置決め平面に対して垂直な方向の動きを与えるための軸であり、装入軸と呼ばれるものである。～以下略

シーバス・リーガル・ロボットより

It is said that the degree of freedom of industrial robots must be 6 normally. This is because there is 3 degrees of freedom of position in space and 3 degrees of freedom of attitude, so the robot must have at least 6 degrees of freedom in order to give an arbitrary attitude at any position. ~Omitted~　

The degree of freedom of the SCARA robot is 4. Does that mean that this is not enough? Certainly, if spatial positioning is required, this is not enough. But if the positioning is sufficient for planar positioning, this is sufficient. No, not only is there enough, but there is one surplus.

That is, in planar positioning, if there are a total of three degrees of freedom, such as 2 degrees of freedom of position (XY coordinates) and 1 degree of attitude freedom (rotation θ in the XY plane), position and orientation can be determined. ~Omitted~ The surplus one axis is an axis for giving movement in a direction perpendicular to the positioning plane, and is called the loading axis. ~Omitted below

From Chivas Legal Robot

＜経験と見解＞

　以前、2つのタイプのシール貼り付けロボットを開発したことがあります。シールの貼り付けは、A5ほどのシートからハーフカットされたシールをはがし、ワークに貼り付ける作業です。ハンドは円弧状の真空吸着機構で、シールをはがす場合は、真空吸着機能をONにして円弧上のハンドに巻き付けるようにします。シールを貼り付ける場合は、ハンドをワークに押し当てながら円弧動作をさせ、真空をOFFにします。

< Experience and Views>

In the past, we have developed two types of sticker affixing robots. Sticking the seal is the process of peeling off the half-cut seal from a sheet about A5 and sticking it to the workpiece. The hand is an arc-shaped vacuum adsorption mechanism, and when peeling off the seal, turn on the vacuum adsorption function and wrap it around the hand on the arc. When to attach a seal, perform an arc motion while pressing the hand against the workpiece and turn off the vacuum.

　最初のタイプは直交3軸ロボットを使いました。ロボットのエンドエフェクタとして円弧動作軸を追加したハンドを取り付けました。2つ目のタイプは円弧動作ができる6軸パラレルロボットを使いまいした。最初のタイプはロボット本体の価格を抑えることができますが、追加軸の設計費、製造費、調整費を考えると高いものになってしまいました。工場への導入は見送られました。2つ目のタイプはロボット本体の価格が高くなりましたが、オートツールチェンジャーを使い、貼り付け作業だけでなく多機能ロボットシステムにしたことにより工場で採用されました。

The first type used Cartesian coordinate 3-axis robots. As an end effector for the robot, we installed a hand with an arc motion axis added. The second type used a six-axis parallel robot that could perform arc movements. The first type can reduce the price of the robot body, but it has become expensive considering the design cost, manufacturing cost, and adjustment cost of the additional axis. The introduction of the system into the factory was postponed. The second type was adopted in the factory by using an auto tool changer and making it a multifunctional robot system as well as pasting work, although the price of the robot itself was higher.

　しかし、製品設計サイドで徹底的に組立性を検討し、SCARAロボットで組立ができるようにすることが、トータルコストの削減に最も適切な自動化の取り組みであることに違いないと思います。

However, I believe that thoroughly examining the feasibility of the product design and making it possible to assemble with SCARA robots must be the most appropriate automation effort to reduce total costs.