無潤滑モーションプラスチックが倉庫ロボット工学をどのように変革しているか

継続稼働倉庫における保守の問題

倉庫ロボット工学は、あらゆる機械部品に厳しい条件下で動作します。ほこり、破片、温度変動、そして容赦ない24/7の稼働サイクルは、従来のグリース潤滑を施した金属ベアリングが継続的な劣化に直面する環境を作り出します。潤滑自体が負債になります。グリースは空気中の粒子を引き付けてトラップし、それを防ぐのではなく、摩耗を加速させます。再潤滑を中心に構築された保守スケジュールは労働コストを追加し、ロボットが提供することになっている効率向上を損なう稼働停止を生み出します。

自動化された材料搬送システムを開発するトヨタアドバンスドロジスティクス企業であるBastian Solutionsは、ULTRA BLUE自動トラック搬入ロボットをエンジニアリングする際にこの問題に直面しました。このシステムは、倉庫配送操作で手動による箱詰めを置き換えるように設計されており、継続稼働で1時間あたり1,000件を超えのケースを処理できます。引き込み式マスト、6自由度のエンドエフェクタツーリング、LIDAR誘導型アーティキュレートコンベアを備えたULTRA BLUEは、機械的に複雑なプラットフォームであり、多くの回転および直線運動ポイントを持ちます。

自己潤滑ポリマーへの切り替え

金属ベアリングと定期的な潤滑の従来的なアプローチを受け入れる代わりに、Bastian Solutionsは外部潤滑を必要としない高性能ポリマーモーションコンポーネントを専門とするドイツのメーカーであるigusに頼りました。この協力により、ULTRA BLUEプラットフォーム全体に4つの異なるiguコンポーネントタイプが統合され、それぞれが特定の運動要件に対応しています。

プレーンベアリングが4本リンク機構にインストールされました。これはロボット上で最も機械的にストレスを受けるサブシステムの1つです。このリンク機構はモーターの回転を、搬入プロセス中にコンベアセクションを位置決めするために必要な複雑なアーティキュレーションパターンに変換します。この場所の従来のベアリングは頻繁なメンテナンスが必要でしたが、iguのポリマーベアリングはその保守を完全に排除しながら、システムの操作寿命を2倍にし、ベアリングコストを半減させました。

リニアガイドがリンク機構とコンベアセクションの両方をサポートするために展開されました。これらのガイドは、騒音レベルがすでに懸念される忙しい倉庫環境で、スムーズで静かな動作を提供する必要があります。ポリマー材料の固有の減衰特性は、金属対金属の代替物と比較してより静かな動作に寄与し、複数のロボットシステムを同時に稼働させている施設全体でその利点が複合します。

球形ジョイント課題の解決

より優れたエンジニアリングソリューションの1つは、ULTRA BLUEが異なるトラック構成に搬入経路をアーティキュレートできるようにするピボットするコンベアセクションを含みました。これらのピボットポイントは、複数軸回転に対応しながら、高速でコンベア沿いをケースが移動するときに大きな動的負荷をサポートする球形ボールジョイントが必要です。

粉塵が多い倉庫環境では、従来の球形ジョイントは通常、ダストブーツが必要です。これは、汚染からジョイントを密閉する保護カバーです。これらのブーツはコストを追加し、追加の障害ポイントを作成し、定期的に検査と交換が必要です。自己潤滑ポリマー化合物から作られたiguの球形ボールジョイントは、ダストブーツの必要性を完全に排除しました。素材はほこりの侵入に本質的に耐性があり、ほこりと破片に露出している場合でも、潤滑された金属ジョイントを破壊する加速摩耗なしに引き続き機能します。

リアコンベアのピボットでは、プレーン回転ベアリングがコンベアシステムがトラックの搬入エリアで追跡と整列を可能にする回転負荷を処理します。これらのベアリングは、異なる重量のケースがシステムを通過する場合の変化する負荷条件下でスムーズな回転を維持しながら、同時に放射状および軸方向の負荷をサポートする必要があります。

モーションプラスチックの技術的なケース

倉庫ロボット工学における自己潤滑ポリマーコンポーネントの利点は、グリースの排除を超えています。温度回復力は大きな要因です。倉庫は季節間で大きな温度変動を経験でき、従来のグリース潤滑は温度で粘度が変わり、冷たい状態では厚くなりすぎ、熱では薄くなりすぎます。ポリマーベアリングは、任意の調整または季節保守なしで、広い温度範囲にわたって一貫した性能を維持します。

重量削減は別の利点です。ポリマーコンポーネントは金属の対応物よりもはるかに軽く、移動サブシステムの全体的な質量を減らします。1日に数千回そのコンベアセクションを加速および減速する必要があるロボットでは、より低い移動質量は直接モーター負荷の削減、エネルギー消費の削減、および構造部品へのストレスの削減に変換されます。

化学耐性が技術的なケースを完成させます。倉庫環境は、クリーニング剤、他の機械からの油圧液の漏出、または製品のこぼれに装置をさらします。iguのポリマー材料は、従来の潤滑を攻撃したり、金属ベアリングの表面を腐食させたりする広範な化学物質に耐性があります。

倉庫オートメーションへのより広い意味

Bastian Solutionsのケーススタディは、倉庫ロボット工学の広いトレンドを示しています。保守集約型の機械設計から、真のデプロイアンドフォーゲット動作をサポートするコンポーネントと材料への移行です。倉庫がより大きなロボットフリートを配置するにつれて、従来のコンポーネントの累積保守負荷はスケーリングのボトルネックになります。10台のロボットを持つ施設は定期的な潤滑スケジュールを管理できるかもしれません。100台のロボットを持つ施設は労働力と稼働停止時間を余裕をもって負担することはできません。

無潤滑モーションプラスチックはこのスケーリングの課題に直接対処します。保守タスクを排除する各コンポーネントは、ロボットフリートの総所有コストを削減し、すべてのユニットの有効稼働時間を増加させます。既に労働力不足に直面している倉庫オペレーターの場合、ロボット保守から他の付加価値活動への保守時間をシフトさせることは即座の生産性向上です。

Bastian Solutionsとigusのパートナーシップはまた、コンポーネントレベルのイノベーションがシステムレベルの影響を与えることができる方法を示しています。ULTRA BLUEの寿命が2倍とベアリングコストが半減したのは、ロボットのアーキテクチャの根本的な再設計を通じてではなく、特定の高摩耗ポイントでの思考深い材料置換を通じて達成されました。このアプローチは倉庫ロボット工学産業全体で複製可能であり、多くの既存のロボットプラットフォームが基本的なエンジニアリング変更を必要とせずに同様のポリマーコンポーネントアップグレードから恩恵を受ける可能性があることを示唆しています。

この記事はThe Robot Reportのレポートに基づいています。元の記事を読む.