産業用ロボットとは、産業分野において多関節や自由度を備えた機械装置のことです。 機械、材料、エレクトロニクス、制御、コンピュータ技術などの一連の分野から構成されるハイテクコレクションです。 機械製造、化学製造、道路や橋の建設、鉱物採掘、国防や軍事産業、宇宙探査などの分野で広く使用されています。 産業用ロボットは、重労働で単発的な作業を人間に置き換えることで、人間の労働集約度を軽減し、生産効率と生産性レベルを向上させる上で非常に重要です。
産業用ロボットの役割をより適切に実現し、ロボットアームの重量を軽減するために、研究者はロボットアームの製造に炭素繊維複合材料を使用し始めました。 炭素繊維複合材料によりロボットアームの重量が軽減され、モーター出力も軽減され、エネルギー消費が節約されます。 カーボンファイバー製ロボットアームは、高強度、高弾性率、軽量、変形が少なく、デザイン性、加工性に優れるという特徴を持っています。
Shandong Runfeng CFRP は炭素繊維製品に焦点を当てた企業で、顧客にカスタマイズされた炭素繊維ロボット アームを提供しています。 Runfeng CFRPの担当者によると、一般的な3軸、4軸、直交座標系ロボットから多関節ロボットに至るまで、メカニカルリンク、アームチューブからメカニカルジョイントに至るまで、ロボット部品の炭素繊維複合材料の割合は高いとのこと。増加しています。 産業用ロボットにおける高強度かつ軽量の材料に対する需要は、自動車製造業界と同様に強いです。
産業用ロボットにとって、負荷重量比を向上させることが主な課題です。 産業用ロボットの材質を選択する際には、支持力、自重、剛性、運動慣性、位置精度などが重要な指標となります。 これらの要求は一見矛盾しているように見えますが、剛性が高く荷重が大きいと構造が太くなり、ガイドロッドの数も多くなり、アームの重量も必然的に増加します。
ロボットアームは自重だけでなく、把持するワークの最大重量にも耐える必要があり、その負荷に耐える際に機械アームが歪んだり破損したりしないことが求められます。 引張強度の観点から見ると、炭素繊維複合材料の引張強度は2000MPaであるのに対し、アルミニウム合金の引張強度は800MPa程度です。 靭性の点では、アルミニウム合金の靭性は比較的低く、弾性に欠けています。 しかし、炭素繊維は繊維の柔らかさと加工性を兼ね備えているため、アルミニウム合金に比べて靭性が非常に高く、破損しにくい素材でもあります。
メカニカルアームの始動から制動までの動作速度は、作業の安定性に直接影響します。 アームの重量が軽いほど、ムーブメントの慣性が小さくなり、より速く、より安定して動作し、より高い位置精度が得られます。 例えば、当社が製造するカーボンファイバー製ロボットアームは全長1500mm、幅150mm、肉厚5mmです。 ロボットアーム全体の総重量はわずか5kgで、産業用ロボットの動作精度が大幅に向上します。
炭素繊維の生産および製造技術の継続的な発展に伴い、産業用ロボットの製造においてロボットアームへの炭素繊維の応用がますます一般的になりつつあります。 航空分野の一部の大型炭素繊維ロボットアームに加えて、炭素繊維材料は日常生活の中小型ロボットアームにも使用され始めています。