NACHITECHNICALREPORT

Robots

32B3

Vol.

November/2017■ 新商品・適用事例紹介

フルカバー小型ロボット

ロボット事業「MZ12」

Compact Robot with
Fully Enclosed Structure "MZ12"〈キーワード〉小型ロボット・軽量コンパクト・フルカバー
IP67・高速動作・高精度・広い動作範囲

ロボット開発部／マニピュレータ開発室

井田 信也

Shinya Ida

フルカバー小型ロボット「MZ12」

要旨

フルカバー小型ロボット「ＭＺ12」は、クラストップ

1. フルカバー小型ロボット
開発の狙いレベルの最 大リーチ、手首トルクとクラス最 速の動作性能を実現した。

中国をはじめとした新興国では、人件費の高騰、また、ロボットの駆動モーター、配線を全てアームに労働人口の減少や少子高齢 化がすすむなかで、内蔵した密閉構造を採用し、ロボット本体の防水・各種加工・小物搬送・組立・箱詰・梱包などの人手防塵機能IP67を実現した。

作業に対応する小型ロボットの需要が、ますますさらに、標準で豊富なアプリケーション信号線・拡大していく。とくに、可搬重量10 ～12kgのロボットは、配管をロボットアーム内に準備しているため、多様な多様なアプリケーションで使用されており、需要がアプリケーションに対応しやすい設計とした。

非常に高い。
新興国のロボット市場が拡 大している一方で、ノウハウをもった技術者は不足している。例えば、設備立上げ前の事前シミュレーションでは、ロボット本体のケーブルや配管などの挙動が予測できないため、Abstract

ロボット導入後に、ノウハウが必要なティーチング

"MZ12" is a compact robot that has achieved
the top-level wrist torque, the maximum reach andmovement with the maximum speed in the class.
In addition, it features an enclosed structure
equipped with a built-in drive motor and all cables
routed through the arm and achieves the water/
dust proof function, IP67. The design supports
various applications since the piping and plenty,standard signal lines for various software
applications are built in the arm.

ケーブルや配管をロボットに内蔵することが求め修正に大幅な時間がかかるなどの問題が生じており、られている。
また、このクラスのアプリケーションとして、工作機間のワーク搬送がある。このアプリケーションでは、工作機のクーラント液がロボットに直接かかる環境でロボットが使用されるため、ロボットの防塵、防滴性が求められている。
このようなニーズ に 対 応 するため、従 来 機「MC12S」から一新し、モーター、ケーブルをアーム内蔵したフルカバー密閉構造とデザインを重視したMZシリーズとして、「MZ12」を開発した。
ここでは、「MZ12」の特長について紹介する。

12.「MZ12」の概要
1）外観と仕様

表1 「MZ12」の基本仕様
項目

仕様

ロボット型式MZ12-01

高速性を表現するとともに、親しみやすさをデザインの構造

関節形

自由度6

ポイントとした。

駆動方式

ロボットの外観を図１に、基本仕様を表１に示す。
「MZ12」の開発に当っては、MZシリーズとしてのACサーボ方式

また、MZシリーズの特長として、ロボット用ケーブル第1軸およびアプリケーション用のケーブル・チューブを全て第2軸＋90 ～−160 deg

第3軸＋210 ～−147 deg

第4軸±190 deg

第5軸±140 deg

アーム内に内蔵することで、スリムですっきりとした最大動作範囲

外観とともに、ユーザーの利便性を高めている。

最大速度

可搬質量
手首許容
静負荷
トルク

第6軸

±360 deg

第1軸

4.54 rad/s

第2軸

4.01 rad/s

第3軸

4.54 rad/s

第4軸

8.20 rad/s

第5軸

8.20 rad/s

第6軸

12.22 rad/s

手首部

12kg

第4軸

25N・m

第5軸

25N・m

第6軸

9.8N・m

第4軸

0.7kg・m2

第5軸

0.7kg・m2

第6軸0.2kg・m2

位置繰り返し精度*2±0.04mm

手首許容最大慣性モーメント
*1

設置方法
耐環境性
本体質量

図1 「MZ12」の外観±170 deg

床置、天吊、傾斜ロボット本体IP67相当150kg

1［rad］＝180/π［°］, 1［N･m］＝1/9.8［kgf･m］*1：手首許容最大慣性モーメントは、手首負荷条件により異なりますので、注意してください。
*2：「JIS B 8432」に準拠しています。

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フルカバー小型ロボット「MZ12」

3.「MZ12」の特長
1）適応性の向上

110％「MZ12」は、従来機「MC12S」と比較して、本体100％スリムなボディを実現した。
（図2、図3、図4）
また、駆動モーター、配 線のアーム内蔵により、ロボット本体 の防 水・防 塵 機 能 I P67を実 現し、ロボット本体の部品を防錆仕様とすることで、多様なアプリケーションに適応しやすいロボットとした。

1,347 1,277mm mm

R344 R330

全高フレーム干渉半径

210 150kgkg

本体質量

従来機との本体サイズ比較

2）高速かつ高精度

163152φ8460％−4％低減−29％削減80％70％

MZ12−5％
低減

90％

図4

「MZ12」

195.2

φ90「MC12S」

従来機比

質量を29%、ベースサイズを17％削減し、コンパクトでMC12S

CAEを用いた最適設計により、アームを軽量化し、
NACHI規定動作パターンで約12％のサイクルタイム

R344（フレーム干渉半径）

R330（フレーム干渉半径）短縮の高速化を実現した。また、軽量化に伴う剛性低下を最小限に抑制し、位置繰返し精度±0.04mmと図2

全高1,277全高1,347高精度を実現している。
（図5）

従来機との外観比較

MZ12392mm×290mm
従来機MC12S475mm×288mm−17％削減図33

従来機とのベースサイズ比較

図5

CAE活用による最適設計3）広い動作範囲4）多彩な標準アプリケーション配線、配管要素部品および駆動機構の最適化により従来機「MZ12」は、標準でアーム上まで表2に示す配線、「MC12S」よりコンパクトボディーながら、高速性能を配管を標準装備している。各種アプリケーションで保ちつつ、クラストップの最大リーチと広い動作範囲を要望される配線・配管を標準対応することができ、実現した。
（図6、図7）

ロボット本体外側の配線・配管の引き回しは不要となり、ユーザーの利便性を高めている。
（図8）
φ6×4チューブ2本に加え、エアーエアーチューブは、ブロー用のφ8×6チューブ1本を設けており、マシン

110％
MC12S

MZ12

従来機比

100％

1,400mm

90％＋4％
向上

ローディングなどの大流用エアーブローを用いるアプリ＋9％向上

1,454mm

2,354mm

ケーションに適応しやすいロボットとした。
（図9）
表22,572mm

種80％

最大リーチ

図6

上下ストローク

従来機との動作範囲比較

アプリケーション仕様（標準装備）類仕様

信号線24芯（オプションソレノイドバルブ
選択時12 ～ 18芯）

エアーチューブ

φ6×4 2本、φ8×6 1本（エアーブロー用）

LANケーブル

1本

追加軸

1軸分（電源線、信号線）

152

φ84163

170 °MZ12-01
LOCUS（POINT A）

4170 °

アプリケーション
配線取出口2R330（フレーム干渉半径）

アプリケーション
配線取出口1R79（J5後方干渉半径）
680
150

105

610

従来機
MC12S-01

450

2,572

Point A

全高1,277
1,754

450

140

R88（手首根元）
R82（Point A周り）

,4 5
R1

エアー配管
出力ポート

（817）

240
501
270

1,454377

図7 「MZ12」動作範囲

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オプションバルブ
出力ポート

1,154

図8

アプリケーション配線・配管出力ポート

4

フルカバー小型ロボット「MZ12」5）組換え容易なオプションアーム
内蔵ソレノイドバルブ「MZ12」では、表3に示すオプションソレノイドバルブを選択可能とした。エアーブロー用2ポートバルブは、ハンド用バルブ（2位置ダブルまたは3位置オールポートブロック）とあわせてアームに内蔵できる構造とした。
（図10）
また、バルブユニットの組付けは容易な構造としており、ロボット納入後でもユーザーでバルブ連数の研磨変更、追加に対応できる。

表3種

オプションソレノイドバルブ
類連

2位置ダブル1 ～ 3連3位置オールポートブロック

1 ～ 3連エアーブロー用2ポートバルブ

1ヶ数

マシンローディング
図9

エアーブローを用いたアプリケーション例

エアーブロー用
2ポートバルブ

図105

ハンド用ソレノイドバルブ（2位置または3位置、最大3連まで）アーム内蔵オプションバルブ

6）小型CFD制御装置

表4CFD制御装置基本仕様「MZ12」の制 御 装 置は、MZシリーズと共通のCFD制御装置を用いる。CFD制御装置はパワートランジスタや強電部品のサイズダウンや発熱の低減により、従来品FD11制御装置と比較して体 積比17%、横幅はわずか369mmと小型であり、ロボット設置架台の中に収納可能となっている。また、縦置き設置も可能である。
（図11、12）
CFD制御装置は、演算性能や安全性能はFD11制御装置と同等であり、高速制御、高精度軌跡制御、2重化安 全 回 路といった基 本 機 能はFD11制 御装置を踏襲している。
（表4）

図11

CFD制御装置

CFD制御装置
適用マニピュレータ

MZシリーズ標準制御軸数6軸

最大制御軸数（軸追加） 7軸（1軸追加）
安全性能

PLd カテゴリ3

教示方式

ティーチングプレイバック
ロボット言語プログラム選択数

9,999種

メモリ容量

256Mバイト（2,560,000ステップ相当）

高機能TP/ミニTP選択
ティーチペンダント 3ポジションイネーブルSW、非常停止釦付き
高機能TPはカラーグラフィック、タッチパネル
ソフトウェアPLC

あり IEC1131準拠

操作SW

非常停止、モード選択（運転準備、起動、停止はTP操作）

専用I/O

外部非常停止、セーフティプラグ、外部イネーブル、保護停止

ネットワークEthernet

フィールドバス

DeviceNet,EtherNet/IP,CC-Link,PROFIBUS,PROFINETに対応記憶方式

フラッシュメモリ

外部記憶装置

USBメモリオプションスロット PCI 2スロット

055

17％

体積比

外形寸法

369
（W）
×490
（D）
×173
（H）

電源仕様

3相200-230V/単相200-230V

保護等級

IP20（オプションIP54）

周囲温度0 ～ 40℃

周囲湿度

20 ～ 85%（結露なきこと）

49

FD11制御装置

173

590

DeviceNetおよびEtherNet/IPはODVA（Open DeviceNet Vender
Association, Inc.）の登録商標です。

CFD制御装置580

図120

CC-LinkはCC-Link協会（CC-Link Partner Association : CLPA）の登録商標です。
PROFIBUSおよびPROFINETはPROFIBUS & PROFINET Internationalの登録商標です。

369

制御装置サイズ比較

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4. さらなるニーズへの対応
今回新たにMZシリーズに加わった「MZ12」について、従来機との比較を中心に特長を紹介した。
今後は、「MZ12」をベースとして、可搬重量アップ、ロングアーム対 応など小 型 MZシリーズのラインナップを拡充し、様々なカスタマーのニーズに応えることのできる魅力ある商品を開発していく。

参考文献
１）小坂俊介・杉岡和実：世界最速、軽量コンパクトロボット「MZ07－CFD」
NACHI TECHNICAL REPORT Vol.26 B2 Oct（2013）２）伊東輝樹：「SRAシリーズ 中空アーム仕様」
NACHI TECHNICAL REPORT Vol.27 B1 May（2014）３）小坂俊介：小型・超速ロボット「MZ04」
NACHI TECHNICAL REPORT Vol.29 B3 June（2015）

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November / 2017〈発行〉2017 年 11 月 10 日
株式会社 不二越 技術開発本部
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