新商品・適 用事例紹介
NEW PRODUCTB8Robots「MZ50Fシリーズ」

スリム型高速・高精度ロボット"MZ50F Series" High-Speed, High-Precision, Slim Robots
キーワード

中大型ロボット・中空手首・IP67・高速・高精度

ロボット事業部／ロボット開発部

山崎 純輝 Junki Yamazaki

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Robots
スリム型高速・高精度ロボット「MZ50Fシリーズ」

要 旨

1. スリム型高速・高精度ロボット
開発の狙い

スリム型高速・高精度ロボット「MZ50Fシリーズ」は、クラストップレベルの作業領域とパワフルな手首トルクを製造業向けロボット市場の成長ドライバは中国を実現し、大型工作物・ハンドに対応し、ローディングを中心としたアジア市場となる見通しであり、今後、自動車はじめ、工程間搬送など幅広い用途での使用を可能関連、電機・電子関連、一般産機関連を中心にロボットとした。の導入が加速すると予想されている。中でも、可搬重量

また、ロボットの防塵防滴（IP67）、防錆対応を標準クラスでとくに伸び率が大きいのは、可搬重量20kg以上装備し、粉塵、水滴が飛散する環境に対応した。

クラスのロボットである。このクラスのロボットは、多様なさらに、NACHI独自の中空手首構造に加え、各種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、アプリケーションで要望される配線・配管を機体内に市場からの需要が非常に高い重要なクラスのロボット標準装 備することで周辺 装置との配 線などの干渉である。

リスクを低減させ、信頼性の向上と、多様なアプリケー一方で、ロボット市場が拡大している中、ロボットションに対応しやすい設計とした。

導入の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敷設されるケーブルや配管などは、その挙動が予測できないため、ロボット導入後の、ティーチング

Abstract

修正に大幅な時間とスキルが必要になるなどの問題が生じており、ケーブルや配管をロボットに内蔵することが求められている。

“MZ50F Series”consists of slim robots withhigh speed and high precision features and achieves
the top-level work area in class and powerful wrist
torque. It works with a large part and a hand,which allows a wide-ranging usage from loading totransferring of a large part between processes.
In addition,“MZ50F Series”is equipped with
dust-proof/drip-proof（IP67）and rust-proof as
standard features to withstand the environment
where dust and droplets are dispersed.
Furthermore, in addition to NACHI’s own
hollow-wrist structure,“MZ50F Series”is designed
to be equipped with built-in wiring and piping as
standard features which are required for various
applications, which will reduce risk of wiring
interference with peripheral devices, improvereliability and support various applications.

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B8

また、このクラスの重要なアプリケーションとして、電子基 板後工程での搬 送や、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「MC50シリーズ」を刷新し、モーター、ケーブルをアームに内蔵し、スリムで滑らかなデザインとした「MZ50Fシリーズ」を開発した。
「MZ50Fシリーズ」は、35kg可搬、50kg可搬、70kg可搬の3タイプ「MZ35F」「MZ50F」「MZ70F」をラインナップする。
ここでは、「MZ50Fシリーズ」の特長について紹介する。

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2.「MZ50Fシリーズ」の概要
1）外観と仕様

表1 「MZ50Fシリーズ」の基本仕様

ロボットの外観を図1に、基本仕様を表1に示す。

項目

仕様「MZ50Fシリーズ」の開発にあたっては、MZシリーズ

ロボット型式としての高速性を表現するとともに、親しみやすさを構造デザインのポイントとした。
また、MZシリーズの特長として、NACHI独自の中空MZ35F-01

MZ50F-01 MZ70F-01
関節形

自由度

6駆動方式

ACサーボ方式

第1軸±180 deg

手首構造に加え、ロボット用ケーブルおよび、アプリ

第2軸−135 ～ ＋80 deg

ケーション用のケーブル・チューブを全てアーム内に第3軸−143.5 ～ ＋260 deg

第4軸±190 deg

第5軸±145 deg

最大動作範囲内蔵することで、スリムですっきりとした外観とともに、ユーザーの利便性を高めている。

第6軸
第1軸

最大速度

可搬質量
手首許容静負荷
トルク
手首許容
最大慣性モーメント*1±360 deg
3.32 rad/s

3.23 rad/s

3.14 rad/s

第2軸

3.14 rad/s

3.14 rad/s

2.53 rad/s

第3軸

3.40 rad/s

3.23 rad/s

2.96 rad/s

第4軸

4.88 rad/s

4.54 rad/s

4.19 rad/s

第5軸

5.41 rad/s

4.54 rad/s

4.19 rad/s

第6軸

7.33 rad/s

6.46 rad/s

6.11 rad/s

手首部

35kg

50kg

70kg

第4軸

165N・m

216N・m

309N・m

第5軸

165N・m216N・m

309N・m

第6軸

102N・m147N・m

170N・m

第4軸

16kg・m

230kg・m

230kg・m 2

第5軸16kg・m 230kg・m 230kg・m 2

第6軸5kg・m12kg・m12kg・m 2

位置繰り返し精度*2

22±0.06mm

設置方法

床置、天吊

耐環境性

ロボット本体 IP67相当

本体質量608kg［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。

図1 「MZ50F」の外観

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Robots
スリム型高速・高精度ロボット「MZ50Fシリーズ」

3. MZ50Fシリーズの特長
Distance from J6 rotation center［m］
第6軸回転中心からの距離［m］

1）高い汎用性「MZ50F」は、従来機「MC50」と比較して、高速性能を保ちつつ、クラストップの最大リーチと広い動作範囲を実現した。
（図2、図3）

0.4

MZ35F
MC35

0.3
0.2

117%面積拡大

0.1

0.1

0.1

0.3

0.4

フランジ面からの距離［m］
Distance from Mounting ﬂange［m］

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

図4 「MZ35F」手首トルクマップ

0.40.30.20.10.30.4

図5 「MZ50F」手首トルクマップ
MZ50F

105%

52mm
向上

Distance from J6 rotation center［m］
第6軸回転中心からの距離［m］MC50

従来機比0.1

フランジ面からの距離［m］
Distance from Mounting ﬂange［m］

110%
76mm
向上12mm
向上

100%

90%

115%面積拡大0.1

図2 「MZ50F」動作範囲

95%

MZ50F
MC50

2,050 2,102mmmm

1,592 1,604mmmm

3,538 3,614mmmm

最大リーチ

前後ストローク

上下ストローク

図3

従来機との動作範囲比較

また、従来機「MC50シリーズ」
より手首トルクマップのMZ70F
MC70

0.30.2117%面積拡大
0.10.1

面積を拡大し、パワフルな手首トルクで大型工作物・0.10.30.4

フランジ面からの距離［m］
Distance from Mounting ﬂange［m］

ハンドに対応し、ローディングをはじめ、部品の組立・搬送

図6 「MZ70F」手首トルクマップなど幅広い用途で使用可能とした。
（図4、図5、図6）

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B8

0.458

「MZ50Fシリーズ」は「MC50シリーズ」と比較し、省

3）多彩な標準アプリケーション配線、配管スペース化を目的としてクラストップの最小設置面積を「MZ50F」は、標準でアーム上まで表2に示す配線、実現した。
（図7）

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、

110%
MC50

MZ50F

ロボット本体外側の配線・配管の引き回しは不要と100%なり、ユーザーの利便性を高めている。
（図9）

従来機比

90%

−23%
向上

80%

表270%
285,000mm260%

220,500mm2

アプリケーション仕様（標準装備）

種類
信号線50%

設置面積

図7従来機との設置面積比較仕様
24芯 *1

エアーチューブ

外径φ10 ／内径φ6.5 ×2本*2
外径φ8 ／内径φ5 ×8本*3LAN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*2：オプションソレノイドバルブ選択時は1本*3：オプションソレノイドバルブ選択時に8本使用可能

その他、ロボット本体の防水・防塵機能は、従来機はオプション対応にてIP65相当であったが、標準仕様で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、・エアー配管出力ポート・オプションバルブ出力ポート

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。

アプリケーション
配線取出口

2）高速かつ高精度CAEを用いた最適設計により、ロボット本体を軽量化し、各軸動作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、軌跡精度（最大ズレ量）を従来機「MC50シリーズ」の約半分まで向上した。
（図8）加えて、位置繰返し精度±0.06mmと高精度を実現している。
120%

従来機比

100%
80%
60%

MCシリーズ

MZシリーズ−51%向上−50%向上

−53%
向上

図9

アプリケーション配線・配管出力ポート

40%
20%
0%

MC35 MZ35F

MC50 MZ50F

MC70 MZ70F

軌跡精度 最大ズレ量

図8

従来機との軌跡精度 最大ズレ量の比較

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スリム型高速・高精度ロボット「MZ50Fシリーズ」

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

5）アーム内蔵ソレノイドバルブオプション「MZ50Fシリーズ」では手首軸の第5軸と第6軸部に、表4に示すオプションソレノイドバルブを選択可能と

NACHI独自の中 空 構 造を採 用した。25kg可 搬 のした。エアーブロー用2ポートバルブは、ハンド用バルブ「MZ25」の直径30mmに対して、直径40mmと約33%（2位置ダブルまたは3位置オールポートブロック）との大型化、最適サイズ設計とすることで、表3に示す

あわせてアームに内蔵できる構造とした。
（図11）「MZ50F」では、シリーズ機である「MZ25」と同様に、50kgクラスの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適用を可能とした。
手首中空径を大型化することによって、ロボットアーム

表4から手首先端のハンドまでの配線・配管の引き回しオプションソレノイドバルブ

種類

連数

本数を増加させるとともに、手首中空部を使用する

2位置ダブル1 ～ 4連ことで、すっきりとしたスマートなケーブル引き回しとなり、3位置オールポートブロック

1 ～ 4連周辺設備との干渉リスクを大幅に低減することが可能

エアーブロー用2ポートバルブ

1ヶとなる。
（図10）
表3

適用可能なアプリケーション例

12

ケーブル

1111mm2

ハンドリング（エアーハンド+ATC*1） 6
マシンローディング

41

組立（力センサ）2

1

検査（視覚センサ）

21LAN

追加軸10芯︶

ハンドリング（電動ハンド+ATC*1）

信号線︵8mm

エアーφ

エアーφ

使用配線・配管数11ハンド用ソレノイドバルブ（2位置または3位置、最大4連まで）

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

エアーブロー用
2ポートバルブ

図11
周辺設備との干渉を低減

図10

アプリケーション例

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B860

アーム内蔵オプションバルブ

6）FD18制御装置

表5FD18制御装置基本仕様「MZ50Fシリーズ」の制御装置は、新型のFD18制御

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）
ロボット監視ユニットなし：
安全性能
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種装置を用いる。FD18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冷却方式の最適化により、従来品FD11制御装置と比較して体積を47%削減し、横幅はわずか300mmと設置面積（従来機比59%）を大幅に減少し、設備の工場レイアウトでユーザーの利便性を高めた。
（図12、図13）
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、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（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
外部記憶装置オプションスロット
外形寸法
電源仕様
保護等級
周囲温度
周囲湿度

フラッシュメモリ
USBメモリPCI×2スロット300（W）×600（D）×530（H）
3相200-220V
IP54相当0～45℃
20～85%（結露なきこと）

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）

図12

FD18制御装置

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。

FD1182

W/Hコネクタ仕様
300

60

50650590

容量47%減

56656
600

580
530580FD18607525

正面図

TPコネクタ仕様

右側面図
図13

正面図

キャスター追加

右側面図

制御装置サイズ比較
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スリム型高速・高精度ロボット「MZ50Fシリーズ」

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「MZ50F」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、「MZ50F」をベースとして、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。

参考文献
1）小坂 俊介：“パワフル&コンパクト”多目的ロボット「プレストMC35,MC50,MC70」
NACHI TECHNICAL REPORT, Vol.19 B1,Sep（2009）2）小坂 俊介・杉岡 和美：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）3）井田 信也：フルカバー小型ロボット「MZ12」NACHI TECHNICAL REPORT, Vol.32 B3, Nov（2017）4）岡田 俊範：中型中空ロボット「MZ25」NACHI TECHNICAL REPORT, Vol.36 B1, Nov（2019）

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