アーク溶接ロボットとは
アーク溶接ロボットとは、アーク溶接を人に代わって行うロボットです。
他の溶接ロボットと比較すると、やや小型な点が特徴です。アーク溶接はアーク放電によって強烈な光と強力な紫外線が放出するため、溶接点は非常に高い温度となります。そのため、ゴーグルや作業服で保護していてもやけどの危険性が高いです。
金属が蒸気となったヒュームを吸い込むと有害でもあり、ロボットによる作業代替の需要が高い作業の1つです。ロボットはスピードが速く、安定した品質の溶接を行うことが可能な点がメリットがあり、コスト削減にも貢献します。
アーク溶接ロボットの使用用途
アーク溶接は、鉄鋼同士やアルミニウム、チタンといった金属の接続に利用されます。ほぼすべての金属構造物に適用される溶接方法です。以下はアーク溶接ロボットを使用される製品の一例です。
- 鉄骨フレームや建設機械
- 自動車や鉄道車両などの陸送機械
- 航空機などの大型空輸機械
- 船舶などの大型海運機械
アーク溶接ロボットは、上記製品の製造工場などで使用されます。近年溶接の合理化が進んでおり、アーク溶接ロボットの導入事例も増加傾向です。アーク溶接の一種であるティグ溶接、マグ溶接などにも対応しています。
アーク溶接ロボットの原理
アーク溶接は、空気中の放電を利用した溶接方法です。電極となる溶接棒に電流を流し、接合したい金属に接触させてゆっくり引き離すことでアーク放電が起こります。このアークは最高20,000℃にも達するほど高温なため、金属が素早く溶けて接合します。
ロボットは垂直方向に取り付けられた6～7軸の多関節で精密な動きを再現可能です。それぞれの軸ごとに可動できる角度や速度が決まっており、資格を持つ作業者がロボットに溶接の条件をティーチングします。この際の条件決めや位置決めが重要で、実溶接を行いながら決める場合もあります。
実際に溶接を行う部分は溶接トーチと呼ばれ、ロボットの先端に固定します。溶接対象に合わせてトーチやコンタクトチップなどの選択が必要です。
アーク溶接ロボットの構造
アーク溶接ロボットの構造はマニピュレーター、コントローラー、プログラミングペンダントから構成されています。
1. マニピュレーター
マニピュレーターは、ベース部やモーター部、エンドエフェクタなどで構成されています。エンドエフェクタに装着されている溶接トーチを取り替えることで、さまざまな溶接条件に対応可能です。また、サーボモーターによる複数軸の多関節構造を取っています。
2. コントローラー
コントローラーは、データ保存ストレージとマニピュレーターとの通信機器などで構成されます。溶接条件などをコントローラに記憶させて保存します。
3. プログラミングペンダント
プログラミングペンダントは、人がロボットに溶接条件を教え込むインターフェイスです。マニピュレーターの動作手順を記述するデータを作成したり、変更や修正したりできます。制御パラメータの変更やティーチングも、プログラミングペンダントで実施します。
アーク溶接ロボットの選び方
アーク溶接ロボットは溶接材料、ストローク、設置方法などに応じた選定が必要です。溶接材料は鉄鋼やアルミなどがあります。溶接したい材料に対応したロボットを選定します。
ストロークはロボットがアームを伸ばすことができる距離のことです。ストロークが長いほど遠い位置まで作用が可能ですが、高価になります。大きな部材を溶接する場合は複数台設置することもあります。
設置方法はロボットを設置条件に応じて壁掛や天吊などがあります。ロボットの設置個所に適した設置方法を選定します。
アーク溶接ロボットのその他情報
アーク溶接ロボットの市場
世界のアーク溶接ロボット市場は、2026年までには117億米ドルに達すると予想されています。また、自動車業界は堅調であり、2024年以降も需要が伸びていくと考えられます。先進国を中心とした自動化の流行や労働力不足問題も、需要を後押しする要因です。
アーク溶接ロボットの価格は一般的に数百万円程度から販売されています。溶接する材料や使用条件によって金額が異なります。
参考:ロボット溶接の市場規模
参考文献
https://www.gii.co.jp/report/infi605147-global-arc-welding-robots-market.html
https://www.yaskawa.co.jp/newsrelease/product/8911
https://robot-meister.com/system/