ボールネジと単軸ロボットとリニアステージの違い

質問

いつもお世話になっています。
社内に加工ラインを組みたいのですが、製品を切断する際、入力した全長に応じた距離だけ製品を1方向に動かす機能として、サーボモーターとボールネジを組み合わせるべきか、単軸ロボットにするべきか悩んでいたところリニアステージなるものも見つけてしまい、頭がこんがらがってきました。

ボールネジとサーボモーター
…目的に応じて組み合わせを変えれば幅広く活用できるが、ガイドやインバーターなどと組み合わせる知識が必要。精度は高い。速度は遅い。

リニアステージ
…精度が高く、機種によってはすぐ運用できるが高価。ロボットでいうハンドがいる。速度は速い。

単軸ロボット
…リニア式やボールネジ式など、種類によって精度や価格が様々。ハンドが必要。

このような認識でかまわないでしょうか。
リニア駆動の単軸ロボットとリニアステージの違いや、どういった使い分けがなされているのかといった疑問に合わせて答えていただけるとありがたいです。

質問の内容については十分な回答をいただきましたが、加工内容によって変化する部分もあるかと思いますので、加工の概要を説明させていただきます。

加工物：ツバつきの金属棒（径Φ4～Φ10　全長50～300）重さは1～2kg程度
加工目的：全長50mm単位（径は1mm単位）で決まっているブランクの全長を必要に応じ0.01mm単位で切断、研磨したい
要求精度：仕上がり寸法公差　0～+0.02
加工概要：製品をクランプしたガイドが入力数値に応じて軸方向に移動。ガイドと垂直に動く砥石が加工物を切断、研磨

ロボットでもリニアステージでも、動作精度がそのまま加工の精度になるので、精度の高いものでなければ難しいかと思います。
加工物をクランプする際もずれは出るのですが、現状は企画段階ということもあり個々に考えていきます。
加工ラインとお話しましたが、小ロット多品種の加工をこなさなければならないので、実際は加工ラインと自動機の中間のような運用をする予定です。

皆様、様々な視点から回答をいただきありがとうございました。
ひとまずここで質問を締め切らせていただきます。

他の方が見られるときのことを考えて、質問内容に沿って回答をいただいた方お二人に良回答をつけさせていただきますが、その他の回答を下さった方、ラインについてアドバイスを下さった方、皆様の意見も大変参考になりました。
ありがとうございます。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

問題はどの位のストロークをどの位の速度で、かつどの位の精度で運用するかに成ります。（どの位で使用したいのか書かれていないので回答も曖昧ですが）
＞ボールネジとサーボモーター　＝　精度は高い。速度は遅い。
これは間違いです直行ロボットもリニアステージも基本はボールネジとリニアガイドです。速度はﾓｰﾀｰの回転数（3000rpmとか最近8000rpmも･･･）にねじのリードを掛けた物になります。
ちなみにリニアステージというものはピンきりで、ミクロン単位のピント調整を行うもの（マイクロメーターが付いたもの）から、数メートル動かせるけど精度は１０分台といったものまで幅広くあります。
リニアステージとは、直行する（リニア）ものをユニットに組んだものの総称となりますので、設備仕様と tehu-tehu　さんが見られたものが解らないとなんともコメントできません。
ロボットは便利ですが、負荷慣性を考慮するとやたら大きく高価なものになる手合いがあります。他の物も負荷慣性を最も重視しなければなりませんが、
要約すればこんなところでしょうか？
ﾎﾞｰﾙﾈｼﾞ＋ｻｰﾎﾞ　機械設計　電気設計　部品製作に時間要
ロボット　　機械設計不要、高価　位置ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑに少々時間要
ﾘﾆｱｽﾃｰｼﾞ　　機械設計簡素化　電気設計要　精度やコストをメーカー確認

お礼

回答ありがとうございます。
たしかに詳細が不明でした、質問に補足させていただきます。

最初に見たリニアステージは以下のような物でした、
http://www.hiwin.co.jp/contents/products/lm_stage/index.html
自分はリニア駆動のリニアとリニアガイドのリニアを混同して
リニアステージが電磁式で駆動するものだと思い込んでしまっていたようです。
単軸のロボットで進めていこうと思います。

回答No.5

noname#230359

皆さんが言われてますように、どの物も基本的にはサーボモータ＋ボールネジ構造です。(一部違う物もありますが…)
ちょっと違った観点から…
貴殿はその物で加工対象物を0.01mm単位で移動させようと考えておられますが、小生の考え方としては…
移動に本品を使うのではなく、位置決めのストッパに使用します。
本品を移動するのに使うとしたら、クランプしているとは言え、イナーシャで加速時・減速時に品物がずれる恐れがあります。
それでしたら、ストッパの板等を精度良く移動し、品物の押し当てをソフトに当てるようにして、クランプして加工とします。
どちらにしても、使用しているうちにボールネジが磨耗しますので、頻繁に精度検査が必要かと思います。
また、どの物を使用するかは、全体のラインタクトをどのくらいにするから入っていき、そのタクトに間に合う部品を選択するようにしなければならないと思います。

お礼

大変ためになるアドバイスをありがとうございます。
順番が少し変わるだけですが、確かにそのほうが加工物のずれをより抑えられそうです。こういった見直しのできる部分が他に無いかもう一度検討してみます。まだまだ自分の視野は狭いですね。

　実はタクトタイムは、考えなければならないのですが具体的に判断できずに放置してしまっている部分です。
このライン作成の目的が「全長決め汎用加工を自動化することで人手が空く」なのでタクトタイムはそれほど重要視していないこともあるのですが…

回答No.4

noname#230359

似たような内容の質問があると思って履歴を見ましたが、機械を内製
されるのですね。

各回答者さんのおっしゃられる通りで、制御系込みのユニットを導入
すれば、比較的容易に狙いの位置決め精度は得られるでしょう。
但し、0～+0.02なる加工精度を安定実現するためには、機械(あるいは
ロボット)の熱変位やボールねじの熱膨張にも配慮が必要です。
設置環境および機械/システムの温度管理や、スケールフィードバック
を用いた位置決め制御などにもご留意なされることお奨めします。

ご質問の主旨からやや外れましたがご参考となれば幸いです。

お礼

大変参考になるアドバイスをありがとうございます。
今の企画の段階では機械メーカーなどには相談できない事情があり、連続投稿気味になってしまっていますがご容赦ください。

　精度については私も一番のネックと考えている部分です。構想段階から精度について考えすぎると時間を食いすぎると思いますが、一方で精度を無視すると袋小路におちいる可能性が高いとも思います。難しいところですね。

回答No.3

noname#230359

一番簡単で、メカ機構＋制御が付いている物を選んだ方が賢明だと考えます。
ＴＨＫさんに、ボールねじとＬＭガイドがセットになっているＫＲシリーズがあります。
これを使用して、制御機器もオプションセットで付いている物を営業マンに相談して、
選定してもらって下さい。
最初は、コストは二の次で、名前の通っている製品と製品サポートを利用して製作した
方が良いと考えます。
慣れてくれば、コストを意識し、メーカーサポート部分を貴殿が処置すれば安くできます
が、今回は見送った方が良いでしょう。

参考URL：

http://www.ea-thk.com/

お礼

具体的な製品名まであげていただきありがとうございます。
やはり、最初は製品サポートをフルに活用したほうが良いようですね。
リンク先の電動アクチュエータについては確認していませんでした。
参考にさせていただきます。

回答No.1

noname#230359

多分理解してないからこのような質問になると思うのですが

その場合
単軸ロボットを選んだほうが無難ですよ
制御も付いてくるから

すべての基本はボールねじとサーボです
まあほかの機能もありますが

リニアステージは　ステージで
http://www.nikkidenso.co.jp/product/stage_xy.html
↑
（制御も付いているかわ、メーカに確認してください）

みたいなものだと駆動系にサーボを使ってるだけで、単にハンドル駆動もありゆる

ﾐｽﾐのはマイクロメーターで動かすステージです

ロボットは、制御系も組み込んでいるので位置決めとかソフトリミットっとか組み込んであるので買ってこればすぐに使えます

お礼

早速の回答をありがとうございます。
機械、電気の知識が乏しい自分にはロボットが適しているようですね。
ある程度の方向が決まれば、細かいところはメーカーに聞いてみようと思います。