NACHITECHNICALREPORT

Robots

30B2

Vol.

January/2016■ 新商品・適用事例紹介

中空手首・重可搬ロボット

ロボット事業「MC400L/MC600」
The Heavy Payload Robot with Hollow Wrist"MC400L/MC600"〈キーワード〉重可搬ロボット・中空手首・中空アーム
ロングアーム・広い動作範囲・強い手首能力

ロボット開発部／マニピュレータ開発１部

井田 信也

Shinya Ida

中空手首・重可搬ロボット「MC400L/MC600」

要旨

中空手首・重可搬ロボット「MC400L/MC600」は、1. 中空手首
重可搬ロボットの開発クラストップの最大リーチ、手首トルクとクラス最速の動作性能を実現した。

近年、生産性の向上と作業の安全確保の観点また、中空手首構造を採用したことにより、ハンドから、日本国内、北米、欧州はもとより、中国などのなどへの配線をアーム内に内蔵することができ、配線と新興国においても、重可搬ロボットの需要が増加し周辺設備との干渉リスク低減も期待できる。ている。

ラインナップとして、ロングアームの可 搬 重 量

しかし、ロボットのノウハウを有した技術者は不足

400kgタイプと、可搬重量600kgタイプの2機種をしており、設備立ち上げに時間がかかるなどの問題準備し、多種多様な重量ワークの搬送作業に対応が生じている。

可能とした。

その例として、ハンドなどへの配線の問題がある。
生産設備立ち上げの際に、オフラインでロボットの動作を事前検討していても、ハンドなどへの配線とAbstract“MC400L/MC600”are heavy payload robots
with hollow wrists that are equipped with thebest-in-class functions such as the maximum arm
reach, wrist torque and fastest movement.
In addition, a built-in cable feature allows therouting of cables to the hand inside the arm,
making it possible to reduce a risk of cableinterference with peripheral equipment.
As a product lineup, NACHI is launching
two types of robots, one with a long arm of 400 kg
payload and the other with 600 kg payload, allowing
the robots to transfer a wide variety of heavyparts.

周辺設備の干渉により、プログラムやケーブル処理の修正などに時間を要している現状がある。ロボッ
トの手首を中空構造にし、ハンドなどへの配線をロボットに内蔵することで、動作時の配線の挙動や周辺設備との干渉を確認することが不要となる。このような背景のもとに、省スペース設置と設備立ち上げ時間短縮を目的として、ロボット手首の中空化のニーズが高まっている。
これまでNACHIは、可搬 重 量400kg以 上の重可搬ロボットとして「SCシリーズ」をラインナップし対応してきた。より大きなワークの高速搬送と手首中空化のニーズに応えるため、従来機「SC400L/SC500」を一新し、力強い中空手首とクラス最速の動作性能を実現した「MC400L/MC600」を開発し、市場に投入する。
ここでは、「MC400L/MC600」の特長について紹介する。

12.「MC400L/MC600-FD11」の概要
1）外観と仕様

表1 「MC400L/MC600」の基本仕様

可搬重量400kgの「MC400L」のロボット外観を図1に、可搬重量600kgの「MC600」のロボット外観

項目

仕様

ロボット型式MC400L-01

MC600-01を図2に、両者の基本仕様を表１に示す。従来機で構造

関節形

自由度

6はアームの側方に配置されていたバランサー装置と駆動方式

機体内配線をアーム内に収納したことで、アーム側第1軸方に装置などが配置されることなく、すっきりとした第2軸外観となっている。

最大動作範囲最大速度

可搬質量

図1 「MC400L」の外観

第3軸

ACサーボ方式±180°−105 ～＋60°−130 ～＋30°−140 ～＋30°

第4軸±210°

第5軸

±120°

第6軸最大：±360°
初期設定値：±210°
（*1）

第1軸

1.57 rad/s

第2軸

1.57 rad/s

第3軸

1.57 rad/s

第4軸

1.92 rad/s

第5軸

1.92 rad/s

第6軸

3.14 rad/s

手首部

400kg

600kg

アーム部

最大50kg

最大50kg

第4軸

3,450N・m

第5軸

3,450N・m

第6軸

1,725N・m

第4軸

600kg・m2

第5軸

600kg・m2

第6軸

400kg・m2

位置繰り返し精度*3±0.3mm

手首許容静負荷トルク
手首許容最大慣性モーメント
*2

設置方法

床置

耐環境性

IP54相当本体質量3,050kg

2,850kg

1[rad]＝180/π[°], 1[N･m]＝1/9.8[kgf･m]*1：初期設定では、±210°となっています。第6軸中空部にケーブルを通す
場合は、±210°の範囲で使用してください。ケーブルを通さない場合は、使用条件により最大±360°まで動作範囲を広げることが可能です。
*2：手首許容慣性モーメントは、手首負荷条件により異なりますので、注意してください。
*3：「JIS B 8432」に準拠しています。

図2 「MC600」の外観

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中空手首・重可搬ロボット「MC400L/MC600」

3.「MC400L/MC600」の特長
1）広い動作範囲
アーム長の見直しとアーム干渉角を小さくしたことで、400kg可搬、600kg可搬ともにクラストップの最MC400L
LOCUS（POINT A）大リーチと広い動作範囲を実現した。
（表2、表3）「MC400L」は、従来機「SC400L」の動作範囲をPOINT A
R900（フレーム干渉半径）（Frame interference radius）確保しつつ、上方の動作範囲を拡大した。
（図3）「MC600」では、従来機「SC500」から下方の動作

1,142713713370

2,200400

ロボット型式

可搬質量

最大リーチ 上下ストローク

MC400L400kg

3,756mm5,053mm

SC400L

400kg

3,623mm

4,998mm

1,170
2,945
1,000

ロングアーム400kg可搬 動作範囲比較

1,523

MC400L UP-DOWN Stroke 5053

表2SC400L UP-DOWN Stroke 4998

1.3倍の3,717mmを実現した。
（図4）

300

範囲を拡大したことにより、上下ストロークは従来比

従来機SC400L
388

2,051

表3500kg ～ 600kg可搬 動作範囲比較

ロボット型式

可搬質量

最大リーチ 上下ストローク

MC600

600kg

2,890mm3,717mm

SC500

500kg

2,703mm2,829mm

SC400L Max Reach R3623
MC400L Max Reach R3756

図3 「M400L」動作範囲

MC600
LOCUS
（POINT A）

R838（フレーム干渉半径）（Frame interference radius）

POINT A

370

1,300

4007133636371,0001,1702,495300

MC600 UP-DOWN Stroke 3717
SC500 UP-DOWN Stroke 2829

713

従来機SC500

1,762727

SC500 Max Reach R2703
MC600 Max Reach R2890

図4 「MC600」動作範囲

32）力強い手首トルク3）中空手首・中空アーム構造「MC400L」、「MC600」ともに、手首許容静負荷「MC400L」、「MC600」は、手首軸の第4軸部とトルクは従来比1.8倍、手首許容最大慣性モーメントは第6軸部が中空構造となっている。ロボットアーム後第4軸部、第5軸部で従来比3倍、第6軸部で2.7倍方から手首先端のガン、ハンドまでの配線、配管を、まで向上させ、クラストップの手首能力を実現し、中空部を使用して引き回すことにより、周辺設備とより重いものを遠い場所で持つことを可能とした。の干渉リスクを大幅に低減することが可能となる。

（図5、図6）

また、配線、配管の信頼性向上にも繋がる。
中空径は、第4軸部でφ116、第6軸部でφ75と大きく、ハンド用の信号ケーブルや配管だけでなく、スポット溶接やシーム溶接などの大径のケーブルや従来機SC400L
400kg（ツールフランジ面基準）

0.6

第4軸中空径φ1160.5MC400L400kg

0.40.3第6軸中空径φ750.20.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
フランジ面からの距離（m）
Distance from Mounting ﬂange（m）

370

ハンドなど

ツールフランジ面

図7

中空手首の配線引き回し

従来機SC500500kg（ツールフランジ面基準）

0.6
0.50.2370

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
フランジ面からの距離（m）
Distance from Mounting ﬂange（m）
ツールフランジ面

図6 「MC600」手首トルクマップ

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φ12H7 Depth 13
φ12H7 深さ 13（P.C.D.200）
186

φ130 H7
φ75（中空径）

MC600
500kg

10-M12 Screw depth 24
10-M12 深さ 24（P.C.D.200）
R3320
4737014（φ130H7 深さ）
12φ250h8

0.3

C1MC600
600kg

100 ＋−0.020.4

φ332

第6軸回転中心からの距離（m）
Distance from J6 rotation center（m）

図5 「M400L 」手首トルクマップ

200 ＋−0.02

第6軸回転中心からの距離（m）
Distance from J6 rotation center（m）

配管の内蔵も可能とした。
（図7、図8）

φ10H7 Depth 13
φ10H7 深さ 13（P.C.D.200）

ツール取付面
Tool mounting ﬂange

図8

手首負荷取付部詳細4

中空手首・重可搬ロボット「MC400L/MC600」

4）高速かつ高精度「MC400L」、「MC600」は、負荷トルク軽減のため第2軸と第3軸にガス式 バランサー装置を採用し、第3軸にはカウンターウェイトも併用した構造となっている。
（図9）CAEによるアームの軽量化と機構解析ソフトを活用したバランサー装置、カウンターウェイトの最適配置により、高速動作を実現した。
（図10、図11）
また、CAEの活用により従来機より剛性をアップし、クラストップレベルの位置 繰り返し精度±0.3mmを実現した。
第２軸
バランサー装置（アーム内）

図10

CAEによるシミュレーション

第3軸
カウンターウェイト

第3軸
バランサー装置

図11

機構解析ソフトによる動作シミュレーション

5）標準アプリケーション配線、配管「MC400L/MC600」は、標準でアーム上まで表4に示す配線、配管を装備している。一般的な搬送
図9

負荷トルク軽減処置

用途であれば、標準装備の配線、配管で十分対応することができ、ロボット本体部の配線、配管の引き回しは不要となる。
表4種

5

アプリケーション仕様（標準装備）
類仕様

信号線

20芯×2本

エアチューブ

φ12×2本LANケーブル

1本

デバイスネット電源4芯、通信5芯追加軸

1軸分（電源線、信号線）

4. さらなるニーズへの対応
今回開発した中空手首・重可搬ロボット「MC400L/MC600」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、可搬重量のアップやパレタイズ用途ロボットなどMC重可搬ロボットとしての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対応していく。

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6参考文献1） 伊東 輝樹：
「SRAシリーズ 中空アーム仕様」
NACHI TECHNICAL REPORT, Vol.27 B1, May（2014）

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January / 2016〈発行〉2016 年 1 月 20 日株式会社 不二越 技術開発部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213