新商品・適 用事例紹介
NEW PRODUCTB1

Robots「MZ25」

中型中空ロボット"MZ25", Mid-size Robot with Hollow Wrist
キーワード

中型ロボット・中空手首・IP67・高速動作・高精度
広い動作範囲ロボット開発部／ロボット開発室

岡田 俊範 Toshinori Okada

3

Robots
中型中空ロボット「MZ25」

要 旨
中型中空ロボット「MZ25」は、クラストップレベルの1. 中型中空ロボット開発の狙い作業領域とパワフルな手首トルクを実現し、大型工作物・製造業向けロボット市場の成長ドライバは中国を中心ハンドに対応し、ローディングをはじめ、バリとり、部品のとしたアジア市場となる見通しであり、今後、自動車組立・搬送など幅広い用途での使用を可能とした。

関連、電機・電子関連、一般産機関連を中心にロボットのまた、ロボットの防塵防滴（IP67）、防錆対応を標準導入が加速されると予想されている。中でも、可搬重量クラ装備し、粉塵、水滴が飛散する環境に対応した。

スでとくにのび率が大きいのは、可搬重量10 〜 30kg

さらに、NACHI独自の中空手首構造に加え、各種クラスのロボットである。このクラスのロボットは、多様なアプリケーションで要望される配線・配管を機体内にアプリケーションで使用されるボリュームゾーンのため、標準装備することで周辺 装置との配線などの干渉市場からの需要が非常に高い重要なクラスのロボットリスクを低減させ、信頼性の向上と、多様なアプリである。

ケーションに対応しやすい設計とした。

一方で、ロボット市場が拡大している中、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、ロボット本体外側に配設

4Abstract

されるケーブルや配管などは、その挙動が予測できない“MZ25”, a mid-size robot with hollow wrist
performs the top-level work with a powerful wrist
torque and supports a large hand. These features
make it possible for“MZ25”to be used for various
applications such as loading, deburring, part
assembling and material handling.
In addition,“MZ25”is equipped with dust-proof,drip-proof（IP67）and rust-proof features as
the standard to withstand the environment where
dusts and waterdrops scatter. Furthermore,in addition to our unique hollow-wrist structure,
the wires and pipes required in the various
applications are built in as the standard to reducerisk of interference with wires from peripheraldevices.“MZ25”is designed to improve reliability
and easily support various applications.

ケーブルや配管をロボットに内蔵することが求められ

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ため、ロボット導入後に、ノウハウが必要なティーチング修正に大幅な時間がかかるなどの問題が生じており、ている。
また、このクラスの重要なアプリケーションとして、工作機間の工作物搬送があり、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「MC20」から一新し、モーター、ケーブルをアームに内蔵し、デザインを重視したMZシリーズとして、「MZ25」を開発した。
ここでは、「MZ25」の特長について紹介する。

2.「MZ25」の概要
1）外観と仕様
ロボットの外観を図1に、基本仕様を表1に示す。

表1 「MZ25」の基本仕様
項目仕様「MZ25」の開発にあたっては、MZシリーズとしてのロボット型式

MZ25-01

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ポイントとした。
また、MZシリーズの特長として、NACHI独自の自由度

6駆動方式

ACサーボ方式

中空手首構造に加え、ロボット用ケーブルおよびアプリケーション用のケーブル・チューブを全てアーム内に内蔵することで、スリムですっきりとした外観とともに、最大動作範囲

ユーザーの利便性を高めている。

最大速度

第1軸±170 deg

第2軸＋105 ～ −150 deg

第3軸＋289 ～ −161 deg

第4軸±190 deg

第5軸±145 deg

第6軸±360 deg

第1軸3.67 rad/s

第2軸

3.23 rad/s

第3軸

4.71 rad/s

第4軸

7.33 rad/s

第5軸

7.33 rad/s

第6軸

11.73 rad/s

可搬質量

手首部

25kg

手首許容
静負荷
トルク

第4軸

52N・m

第5軸

52N・m

第6軸

32N・m

手首許容
最大慣性モーメント*1

第4軸

2.4kg・m2

第5軸

2.4kg・m2

第6軸

1.3kg・m2

位置繰り返し精度*2±0.05mm

設置方法

床置／天吊／傾斜耐環境性

ロボット本体 IP67相当

本体質量250kg［1 rad］＝180/π［°］, ［1 N･m］＝1/9.8［kgf･m］

図1 「MZ25」の外観*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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中型中空ロボット「MZ25」

3.「MZ25」の特長
1）高い汎用性

また、従来機「MC20」より手首トルクマップの面積を56.8%拡大し、パワフルな手首トルクで大型工作物・保ちつつ、クラストップの最大リーチと広い動作範囲をハンドに対応し、ローディングをはじめ、バリとり、部品の実現した（図2、図3）。

組立・搬送など幅広い用途で使用可能とした（図4）。

第6軸回転中心からの距離［mm］
Distance from J6 rotation center［mm］「MZ25」
は、従来機「MC20」と比較して、高速性能を170°

R1, 882170° R382

（フレーム干渉半径）

従来機
MC20−01115

810（1,044）

330
488

MC20（20kg可搬）120

MZ25（20kg可搬時）

8056.8% 面積拡大

80120160200

フランジ面からの距離［mm］
Distarce from Mounting flange
［mm］

115

256571

1,882

160

40

全高1,701
2,262

550

3,306880

POINT A

MZ25（25kg可搬時）

40170190

MZ25−1
LOCUS（Point A）
R122（Point A周り）
536

200

図4 「MZ25」手首トルクマップ

その他、ロボット本体の防水・防塵機能は、従来機は1,542

IP65相当であったが、カバー、シール構造を強化し、図2 「MZ25」動作範囲

IP67相当を実現し、ロボット本体の部品を防錆仕様とすることで、粉塵、水滴が飛散する環境にも対応し、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。

120%

MC20

従来機比

110%

＋9%向上80%＋12%
向上＋7%
向上

100%

90%

1,722 1,882mm mm

1,303 1,394mm mm

2,965 3,306mm mm

最大リーチ

前後ストローク

上下ストローク

図36MZ25

従来機との動作範囲比較

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2）高速かつ高精度CAEを用いた最適設計により、アームを軽量化し、MC20

J1軸160%

MZ25

140%

111%

100%124%120%各軸動作速度の高速化を実現した（図5）。また、軽量J6軸化に伴う剛性低下を最小限に抑制し、位置繰 返し

109%
J2軸80%60%

精度±0.05mmと高精度を実現している。

40%
20%
0%
117%
159%
J5軸

J3軸

117%
J4軸

図53）多彩な標準アプリケーション
配線、配管

各軸最高速度の比較

アプリケーション
配線取出口1

アプリケーション
配線取出口2「MZ25」は、標準でアーム上まで表2に示す配線、配管を標準装備している。各種アプリケーションで要望される配 線・配管を標準対応することができ、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6）。
とくにエアーチューブは、従来の外径φ6mm ／内径4mmチューブ2系統の装備から、外径φ6mm ／内径

エアー配管
出力ポート4mmチューブと外 径φ10mm ／内径6.5mmチューブ2系統の装備に拡大することで、エアー流量を従来機と図6比べ約2.3倍に増量した（図7）。エアー流量を増量することで、吸着速度向上や吸着力向上ができ、ユーザーの生産性の向上に寄与できるロボットとした。
表2

アプリケーション仕様（標準装備）

種類
信号線
エアーチューブ仕様
24芯 *1
外径φ6 ／内径φ41,000

MC20

MZ252.3倍
流量UP

800600400200×1本

外径φ10 ／内径φ6.5 ×1本

LANケーブル

1本

追加軸

1軸分
（電源線、信号線）*1：オプションソレノイドバルブ選択時は12 ～ 18芯

1,200

エアー流量「L/min（ANR）」

開閉速度の向上、真空吸着に使用できる流量を増加

アプリケーション配線・配管出力ポート←良することで、ハンドリング用途で使用するエアーハンドのオプションバルブ
出力ポート

0φ6×φ4mm 2本 φ6×φ4mm 1本
φ10×φ6.5mm 1本※計算条件：圧力比0.5、チューブ長さ4.5mとした

図7

従来機とのエアー流量比較
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4）スマートなケーブル引き回しとアプリケーション事例「MZ25」では手首軸の第5軸と第6軸部に、NACHI手首中空径を大型化することによって、ロボットアーム独自の中空構造を採用した。従来機種MZ07の直径から手首先端のハンドまでの配線・配管の引き回し23mmに対して、直径30mmと約30%の大型化、最適本数を増加させるとともに、手首中空部を使用するサイズ設計とすることで、表3に示す20kgクラスのことで、すっきりとしたスマートなケーブル引き回しとなり、ロボットとして想定される多くのアプリケーションへの周辺 設 備との干渉リスクを大 幅に低 減 することが滴用を可能とした。

可能となる（図8）。

表3

適用可能なアプリケーション例

16芯︶

ケーブル

ハンドリング（電動ハンド＋ATC *1）
ハンドリング（エアーハンド+ATC）
バリ取り（シングルハンド）
バリ取り（ダブルハンド）

21

161161mm

4

その他

21111

適用可否

信号線︵106mm

LA
N

追加軸

エアーφ

エアーφ

使用配線・配管数

○○

1○

2○

1

○

*1：ATC オートツールチェンジャー

クーラントが飛散する環境

周辺設備との干渉を低減

マシンローディングの事例

バリ取り（ダブルハンド）の事例
図88

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アプリケーション例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6）FD18制御装置「MZ25」では、シリーズ機である「MZ12」と同様に、用いる。FD18制御装置はパワートランジスタや強電表4に示 すオプションソレノイドバルブを選 択 可能

部品のサイズダウンや冷却方式の最適化により、従来品とした。エアーブロー用2ポートバルブは、ハンド用バルブ

FD11制御装置と比較して体積を47%削減し、横幅は（2位置ダブルまたは3位置オールポートブロック）とわずか300mmと設置面積（従来機比59%）を大幅にあわせてアームに内蔵できる構造とした（図9）。

減少し、設備の工場レイアウトでユーザーの利便性をまた、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高めた（図10、図11）。
FD18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、変更、追加に対応できる。
表4「MZ25」の制御装置は、新型のFD18制御装置をオプションソレノイドバルブ

種類

連数

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5）。

FD11580607
52560

650
590

82

正面図

エアーブロー用
2ポートバルブ

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）

容積47%削減

アーム内蔵オプションバルブ

FD1856656
600

580
53030050

図9右側面図図10

FD18制御装置

正面図

右側面図

図11

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
表5

FD18制御装置基本仕様
FD18制御装置

適用マニピュレータSRA250以下（可搬質量250kg以下）

標準制御軸数

標準6軸

最大制御軸数（軸追加）8軸（2軸追加）
安全性能

ロボット監視ユニットなし：
PLd（カテゴリ3準拠）
ロボット監視ユニットあり：
PLe（カテゴリ4準拠）

教示方式

ティーチングプレイバック

プログラム選択数

9,999種

メモリ容量32GB CFastカード（22,400,000ステップ相当）

ティーチペンダント

5.7”カラーLCD付き（640×480、バックライト付き、65,536色表示）
3ポジションイネーブルSW、非常停止釦付き
IP65相当、質量 0.96kg

ソフトウェアPLC

制御装置組み込み型のシーケンサ

操作パネル

モード切替スイッチ（教示／再生）非常停止ボタン

イーサネットファイルのアップダウンロードがイーサネットで可能（1ポート）フィールドバス

各種フィールドバスに対応
CC-Link, CC-Link IE Field,
FL-net,EtherCATスレーブ,
Profinet,EtherNet IP,DeviceNet,
PROFIBUS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

外形寸法

300
（W）×600（D）×530（H）

電源仕様

3相200-220V

保護等級

IP54相当周囲温度0～45℃

周囲湿度20～85%（結露なきこと）

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

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）井田信也：フルカバー小型ロボット「MZ12」NACHI TECHNICAL REPORT Vol.32 B3 Nov（ 2017）３）谷端雅臣：超小型・軽量ロボット「MZ01」NACHI TECHNICAL REPORT Vol.34 B3 Oct（2018）10

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今回新たにMZシリーズに加わった「MZ25」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、「MZ25」をベースとして、可搬重量アップ、ロングアーム対応など中型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。