ロボットは精密工具になります

ロボットは、硬い鋼や複雑なフライスパスに出会うまでは、現代の製造業の万能薬です。それが大きな揺れが始まる時です。なぜなら、標準的な産業用ロボットには柔軟性がありますが、剛性に欠けているからです。これこそまさに、Siemens シュターデのフラウンホーファー製造技術・先端材料研究所（IFAM）による共同開発の出番です。精度を犠牲にすることなく、文字通りロボットに新しいパワーを与える新しいハイブリッドドライブです。この開発により、フラウンホーファーIFAMのステファン・ハンセンとトビアス・ハマン、Siemens スのスヴェン・タウフマンとデビッド・ビターオルフが今年の「オープンイノベーション」部門でインベンター・オブ・ザ・イヤー賞を受賞しました。デビッド・ビターオルフが共同発明者にアイデアを説明しています

一緒に働くことは精度の向上につながります

このコンセプトは、根本的に異なる2種類のドライブを組み合わせることに基づいています。ダイレクトドライブは高精度と速度で動作しますが、唯一のドライブシステムとして使用すると重くなりすぎて高価になります。間接ドライブは頑丈で強力ですが、感度は低くなります。両方のシステムを1つのドライブトレインにインテリジェントに組み合わせることで、 ハイブリッドドライブ は、両方の長所を提供するように作成されています。その結果、高い送り速度でも安定した低振動のロボットが実現し、従来の工作機械の精度に近づきます。

心は4つ、アイデアはひとつ

このイノベーションを可能にしたのは、産業と科学の4人の研究者の共同の専門知識でした。ハンセンとハマンは科学的基礎と制御ロジックを提供しましたが、タウフマンとビターオルフはロボット工学の産業と応用の知識を長年にわたって提供してきました。Siemens フラウンホーファーは長い間、信頼できるパートナーシップを結んでおり、共同プロジェクトで協力してきました。その中には公的資金によるものもあります。これにより、双方がリソースをプールすることができます。「また、私たちは個人的なレベルでも相性が良く、新しいアイデアを素早く試して実行できる職場環境を作り出しています」とTauchmann氏は説明します。

Sven Tauchmann（Siemens Digital Industries ズのモーションコントロール、セーフティ、ユーザーテクノロジー）

加法と減法が出会う場所 — 2つのプロセス、1つのロボット

この発明により、ロボットは加法的（材料の追加）と減算（材料の除去）の両方を行うことができます。つまり、1つのシステム内で3D印刷と鋼などの硬い材料のフライス加工を行っています。コンポーネントは層ごとに作成され、機械を再クランプしたり交換したりすることなく、専門的に再仕上げされます。最終的に、ロボットは製造用のスイスアーミーナイフのようなものになります。作業によっては、印刷、フライス加工、修理ができます」とデビッド・ビターオルフは説明します。これにより、時間、エネルギー、コストだけでなく、製造スペースも節約できます。同時に、プロセスはより柔軟で持続可能になります。これは資源効率の高い生産システムへの重要な一歩です。

David Bitterolf（Siemens Digital Industries モーションコントロール、Mechatronic Support）

研究室から応用まで

このイノベーションはすでに研究段階を離れており、すでに産業パートナーとの最初のパイロットプロジェクトでテストされています。主な目標は、新しいドライブを搭載したロボットが、要求の厳しい加工作業でも確実に経路をたどることができることを実証することです。これにより、中小企業に新たな可能性が開かれます。よりコンパクトで効率的な製造セルを通じて、プロセスを再考したり、未開拓の自動化の可能性を解き放ったりすることができます。その一例が、1つのロボットセル内での加法と減法プロセスの統合です。

ステファン・ハンセン（フラウンホーファーIFAMシュタード、オートメーション＆プロダクション・エンジニアリング）

開発者を駆り立てるもの

「現実の顧客の問題は新しいアイデアを生み出す最高のインスピレーションです」とBitterolfは言います。タウフマンにとって、チームスピリットは非常に重要です。「ピッチでうまく連携すれば、最高のゴールを決めることができます。」ハンセンが特に大切にしているのは、研究を行うことと若い才能を育てることの組み合わせです。「数年にわたって若い同僚を指導し、一緒に結果を見ることは、信じられないほどやる気を起こさせます。」そしてハマンにとって、この賞は子供の頃の夢をかなえるものです。「発明家はあなたが応募できる職業ではありません。それはあなたが誇りを持って獲得し、身につけることができる属性です」と彼は説明します。

トビアス・ハマン（フラウンホーファーIFAMシュタード、オートメーション＆プロダクション・エンジニアリング）

先を見据えて

新しいドライブアーキテクチャは、ロボットの軸制御に画期的な可能性を開きます。パートナーは現在、アルゴリズムの最適化と、ハイブリッド原理を他のマシンクラスにどのように移行できるかを検討しています。目標は、最高の経路精度と、フライス加工や応用プロセスにおける精度、汎用性、持続可能性を兼ね備えた新世代の産業用ロボットです。これは、研究と産業界の緊密な協力がいかに技術の限界を押し広げているかを示す一例です。

動作中のロボット

フラウンホーファーIFAMの研究活動

「Run MyRobot /Direct Control」製品に関する詳細情報（お問い合わせフォームを含む）については、こちらをご覧ください