直角座標型ロボット

直角座標型ロボットは、高精度かつ直線的な動作を得意とする産業用ロボットであり、製造現場の自動化・効率化に欠かせない存在です。

しかし、いざ導入を検討し始めると、「自社に合う種類が分からない」「メーカーが多くて比較が難しい」「どんなメリット・デメリットがあるのかわからない」など、悩みや疑問を抱える方も多いのではないでしょうか。

本記事では、直角座標型ロボットの基本から、種類ごとの特徴、導入メリットとデメリット、さらには選び方やおすすめメーカーまで徹底的に解説します。

読み進めることで、直角座標型ロボットに対する理解が深まり、最適な選定・導入の判断ができる可能性が向上するので、是非ご一読ください。

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直角座標型ロボットとは？　特徴や活用事例を解説

直角座標型ロボットとは、互いに直交する3つの直線軸（X軸、Y軸、Z軸）上で動作する産業用ロボットです。

アームの構造は3つの直進ジョイントで構成され、回転関節を持たず、スライド動作のみで3次元空間内の任意の位置へ移動します。この動きは、ゲームセンターのクレーンゲームを想像すると分かりやすいでしょう。

直角座標型ロボットは、工作機械のように直交構造を持つため高い位置精度と剛性を実現でき、繰り返し作業にが可能な点も強みです。

一般的には、半導体製造装置、電子機器の部品組立、自動車部品の塗装ラインなどで使用されており、その正確さと信頼性が求められる現場で重宝されています。

次は、直角座標型ロボットの種類ごとの特徴を解説し、それぞれの選定ポイントをご紹介します。

種類ごとに直角座標型ロボットを解説

直角座標型ロボットには、アームの構造や用途に応じていくつかの種類があります。ここでは代表的な種類と、それぞれの構造・適応分野について解説します。

軸の数による分類

直角座標型ロボットは、搭載している軸の数に応じて1軸・2軸・3軸に分類され、それぞれ用途や機能に明確な違いがあります。

1軸ロボットは直線的な搬送に特化しており、 シンプルなライン構成に最適です。主にX軸やY軸の一方向のみに動作し、狭いスペースへの設置や工程間の部品移動などで活躍します。

2軸タイプは、X・Y軸に対応し、平面上での移動・塗布・搬送が可能です。より広い作業範囲を求める工程や、装置内の複数ポイントへの対応が求められる用途に適しています。

3軸ロボットはX・Y・Zの三次元空間で動作可能な汎用タイプで、組立・検査・ピッキングなど複雑な作業にも柔軟に対応できます。

なお、3軸ロボットという言葉は一般に「3つの動作軸を持つロボット」を指しますが、直交座標型ロボットとは必ずしも同義ではありません。

直交座標型ロボットは、3軸すべてがX・Y・Zの直線的なリニア動作を行う構造に限定されるため、アーム型や回転軸を含む3軸ロボットとは構造的に異なります。

以下から、直交座標型ロボットと3軸ロボットの違いをご確認ください。

このように軸数ごとの違いを理解することで、直角座標型ロボットの性能を活かせる選定が可能になります。

構造による分類

直角座標型ロボットの構造は、実際のレイアウトや耐荷重性、可搬性に影響を与えるため、設置現場に合ったタイプを選ぶことが重要です。

• 片持ち構造タイプ：簡易搬送や省スペース対応が得意
• ガントリーロボット：広範囲で重可搬に対応し、パネルや大型基板搬送に有効
• 多段スライド構造タイプ：高さ制限のある現場や小型設備にフィット

このように、用途や現場環境に応じた分類を理解することで、最適な直角座標型ロボット選定がしやすくなります。

次は、直角座標型ロボットを導入することで得られるメリットについて詳しくご紹介します。

導入によって期待される直角座標型ロボットのメリットを解説

直角座標型ロボットを導入すると、生産効率の向上や作業者の負担軽減など、多くのメリットが期待できます。以下で代表的な利点を詳しく整理します。

これらの特性から、半導体製造や電子部品組立など高精度が求められるラインで広く採用されています。

次は、直角座標型ロボットを導入する際に注意すべきデメリットを解説します。

直角座標型ロボットのデメリットを解説

直角座標型ロボットは多くの利点がある一方で、導入時にはいくつかの課題もあります。これらを把握しておくことで、失敗のない選定が可能になります。

これらのデメリットを事前に理解し、自社のニーズに合った機種選定を行うことが重要です。

次の章では、直角座標型ロボットの選定時に役立つポイントを3つ解説します。自社にとって最適な直角座標型ロボットを選ぶためにも是非ご一読ください。

直角座標型ロボットを選ぶ際に押さえるべき3つの重要ポイント

直角座標型ロボットを導入する際には、用途や環境に応じた最適な機種選定が重要です。ここでは、特に押さえておきたい3つの選定基準について詳しく解説します。

X軸ストロークと変位に関する剛性評価に注目する

直角座標型ロボットの選定ポイントとして、X軸ストロークに対して先端変位が許容公差内に収まるよう、ガイドレール断面寸法と支持間隔の剛性計算が提示された機種を選定することが重要です。

この選定は、レール幅・材質・スライダーブロック数・ベッド支持方式などの要素によって変動します。

これらの要因が適切に設計されていない場合、剛性不足によって長ストローク時にアーム中央がたわみ、位置決め精度の低下やワークとの干渉といった問題が発生します。

特に、1mを超えるワークエリアや片持ち構造で荷重モーメントが大きくなる工程では、この評価を無視するべきではありません。

大型基板や長尺材でも全域でμm級精度を維持でき、生産ラインを統一機種でカバーできるというメリットを得るためには、この観点を十分に確認する必要があります。

目的サイクルタイムに応じた駆動方式の混載設計を見極める

直角座標型ロボットの選定では、目的サイクルタイムに応じてボールねじ・タイミングベルト・リニアモータを軸ごとに混載選択できるプラットフォームを選ぶことが、投資効率と生産性の両立に欠かせません。

駆動方式の選定は、許容加速度、最大速度、位置繰り返し精度、そして保守周期のバランスにより大きく左右されます。

タスクに合わない駆動方式を採用してしまうと、過大な振動や熱変位が発生し、精度の低下やサイクルタイムの維持が困難となります。

特に、高速ピック＆プレースと高精度アライメントの工程が同一装置内に存在するような設計では、この要件の見極めが極めて重要です。

必要軸だけリニアモータ化することで高速性とコストを両立し、投資効率を最大化できるため、機能とコストの最適解を見つける鍵になります。

可動配線に配慮したエナジーチェーン設計を確認する

もう一つの重要な選定基準は、多軸重ね構成ではケーブルベアの曲げ半径と可動回数保証を満たすエナジーチェーン設計を公開しているメーカーを選ぶことです。

この選定には、ケーブルの外径、最小曲げ半径、屈曲回数試験の実績、そしてチェーン材質が大きく関わってきます。

配線設計が不十分であれば、ケーブルが早期に断線し、生産ラインの突発停止や火災リスクといった深刻なトラブルを招く可能性があります。

24時間稼働ラインでも予防保全サイクルを延伸でき、計画外停止コストを抑制できるため、信頼性重視の現場では見逃せない選定ポイントです。

続いては、直角座標型ロボットのメンテナンスのポイントを解説します。

直角座標型ロボットのメンテナンスのポイントを解説

直角座標型ロボットの導入後、適切な維持管理とメンテナンスを行うことは、長期的なパフォーマンスを確保するために不可欠です。ここでは、直角座標型ロボットの故障を防ぐために重要なメンテナンスのポイントをご紹介します。

定期的なメンテナンスの重要性

直角座標型ロボットは、精密な部品を多く含むため、定期的なメンテナンスが必要です。

例えば、スライダーブロックの点検や潤滑油の交換、リニアガイドの清掃などは、摩耗や劣化を防ぎ、直角座標型ロボットの精度を保つために重要です。

潤滑油が不足したり、汚れてしまうと、部品の摩擦が増加し、機械的な故障や精度低下を引き起こすことがあります。

さらに、リニアガイドにゴミやほこりがたまると、動作が不安定になり、精度にも影響を及ぼします。そのため、定期的な清掃と点検を行うことで、トラブルを未然に防ぐことが可能です。

多くのメーカーでは、メンテナンススケジュールを提供しており、推奨されるメンテナンス間隔を守ることで、ロボットの性能を最大限に保つことができます。

交換部品と修理対応

長期間使用する中で、部品の劣化や故障は避けられません。

スライダーブロックやボールねじは、動作中に摩耗しやすい部品です。これらの部品は特に高精度を要求される部分であるため、定期的なチェックが重要です。

もし、部品が摩耗してきた場合、早めに交換することが機械全体のパフォーマンス維持に繋がります。

加えて、予備部品を確保しておくことも重要です。故障が発生してから対応するよりも、事前に必要な部品をストックしておくことで、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。

また、ロボットの修理には、メーカーのサポートや専門技術者による対応が必要です。多くのロボットメーカーでは、修理対応や技術サポートを提供しており、メーカー指定のサービスセンターでの修理が推奨されます。

予防保全と生産停止の最小化

予防保全は、故障が発生する前に必要な対策を講じる方法です。直角座標型ロボットでは、定期的な点検や診断によって、潜在的な問題を早期に発見することが重要です。

例えば、センサーを使った診断機能や異常検出システムを活用することで、ロボットが異常を知らせ、故障を未然に防ぐことができます。

予防保全のためのツールとしては、ロボットの各軸やモーターに温度センサーや振動センサーを取り付け、異常が発生した際にリアルタイムで警告が発生する仕組みを導入することが一般的です。

このような予防的な対策により、突然の生産停止を避けることができ、ダウンタイムや修理コストを削減できます。

定期的なメンテナンスと点検を行うことで、長期間にわたって安定的な運用が可能となり、トラブル発生のリスクを最小限に抑えることができます。

次の章では、直角座標型ロボットを選ぶ際に重要なメーカーや製品情報を確認しましょう。

直角座標型ロボットのおすすめメーカー5選

直角座標型ロボットの導入を検討する際、どのメーカーの製品を選ぶかは非常に重要なポイントです。以下では、信頼性と実績に優れた5つのメーカーについてご紹介します。

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※一部メーカーとは提携がない場合がありますが、ユーザー様に最適なご案内ができるよう努めています。

アイエイアイ / IAI

アイエイアイは、1976年に静岡県に設立した電動アクチュエータと直交座標ロボットを専門とする専業メーカーです。

同社は、幅広い直交ロボットラインナップと自社開発の専用コントローラを組み合わせて提供しています。

代表的な直角座標型ロボットの製品には、IKシリーズ（RCP6 IK2/IK3/IK4）、ICSBシリーズがあります。

絶対エンコーダを標準搭載しているため、原点復帰不要で立ち上げが迅速です。

スマートフォン用カメラモジュールの組立ラインやEVバッテリーパックのセル挿入工程、クリーンルーム内のウェハ搬送設備など、電子部品・自動車・半導体の精密製造分野で導入されています。

ヤマハ発動機 / Yamaha Motor

ヤマハ発動機は、1955年に静岡県に設立した、モビリティと産業ロボットの両事業を展開する総合メーカーです。

直角座標型ロボットの分野では、最高速度2.5 m/sの高速アームをはじめ、クリーン仕様や重可搬まで対応できる幅広いラインナップを誇ります。

製品群には、XY-Xシリーズ、YP-Xシリーズ（2–4軸）、XY-XCクリーンタイプなどがあります。

RCX3コントローラを用いてSCARAロボットと協調動作が可能で、搬送モジュールLCMR200は専用のYHXコントローラで集中制御できます。

自動車部品ラインをはじめ、高速搬送が求められる電子機器組立や医療機器分野で採用実績があります。

THK / ティーエイチケー

ティーエイチケーは、1971年創業の東京都を拠点とする、LMガイドと直動システムに強みを持つロボットメーカーです。

直角座標型ロボットでは、高精度なピック＆プレース用途に対応するリニアモータ駆動機構を展開しており、力覚センサとの一体構造が特長です。

代表製品には、PPR Pick & Place Robotや、GLMリニアモータアクチュエータを用いた直角座標型ロボットが挙げられます。

Z軸の1 µm分解能と力制御が一体化されている構造が特筆されます。

電子部品検査ラインなど、微細位置決めが要求される現場で採用されています。

平田機工 / Hirata

平田機工は、1951年に熊本県で設立された、主に自動車・半導体・フラットパネルディスプレイ（FPD）向けの生産装置と直交ロボットを手掛けるエンジニアリング企業です。

大型ワーク対応に強く、高剛性設計のガントリタイプから小型機まで幅広いニーズに応えられる構成が魅力です。

製品ラインには、GR-1750ガントリロボット、CRWQシリーズ、MB-N120/150シリーズがあります。

アルミビーム一体構造により長尺搬送時の剛性に優れる点が強みです。

液晶パネルやEVバッテリー製造ラインで多く採用されています。

ニデックサンキョー / Nidec Sankyo

ニデックサンキョーは、1946年創業、長野県に拠点を置く精密モータ分野における先駆的メーカーです。

とくに薄板ガラスや半導体ウェハーの搬送に特化した超低振動制御技術に定評があります。

主力製品には、SR95シリーズ、SR8670シリーズ、FO-PLP専用搬送ロボットが含まれています。

真空・高温環境に対応し、独自の低振動機構でガラス基板の破損リスクを低減する性能が強みです。

大型FPD工場や半導体量産ラインで24時間稼働の実績があります。