ロボット肘部向け高精度ハーモニックドライブ式ロボット関節アクチュエータソリューション

ロボットの肘関節は、上腕と前腕を接続する重要な運動関節です。主に腕の屈曲・伸展、姿勢調整、およびエンドエフェクタの位置変更を担います。ヒューマノイドロボット、協働ロボット、ロボットアームでは、肘関節は前腕およびエンドエフェクタの負荷によって生じるトルクに耐えるだけでなく、限られた設置スペース内で高精度、高速、かつ安定した動作を実現する必要があります。そのため、肘関節の構造寸法、出力トルク、位置決め精度、剛性、バックラッシ、および動的応答は、ロボットアームの可動範囲、制御精度、動作能力に直接影響します。

Aハーモニックドライブロボット関節アクチュエータは、高精度ハーモニック減速機、サーボモータ、高分解能エンコーダ、ブレーキ、駆動制御システムなどの主要コンポーネントをコンパクトなユニットに統合しています。ロボットの肘関節で利用可能な限られたスペース内で、高減速比、高トルク密度、コンパクトな構造を実現するとともに、低バックラッシ、高い位置決め精度、高剛性、優れた繰返し精度を提供します。

ヒューマノイドロボット、協働ロボット、および高精度ロボットアーム向けに、この統合設計は関節サイズとシステム統合の複雑さを低減するとともに、ケーブル配線および機械的接続を簡素化します。これにより、肘関節は頻繁な始動・停止、姿勢調整、精密動作時にも、安定した高速かつ制御可能な動作を維持できます。

本記事では、ロボット肘関節用途向けのHONPINEの3モデルを紹介します。

HPJMシリーズ（40–52）

HPJM-RE40-52-PRO-XXは、PROシリーズの高性能統合関節モジュールです。コンパクトな外径40 mmと、52 mmの中空ケーブル配線通路を備えています。本モジュールは、協働ロボット、軽量ロボットアーム、および精密自動化設備向けに設計されています。

• 減速比：51:101

• 定格トルク：2,000 RPMで4 N·m

• 最大許容トルク：平均負荷時5.5 N·m / ピーク時8.9 N·m

• 衝撃トルク：定格トルクの1/2で8.3 N·m

• 速度性能：

• 定格回転速度：80 RPM

• ピーク回転速度：118 RPM

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TCHLシリーズ（11、14）

TCHLシリーズの関節モジュールは、小型精密関節から高負荷産業用途まで、幅広い仕様に対応しています。

TCHL-11（φ52）は、同シリーズで最小かつ最軽量の関節モジュールです。ブレーキなしの場合、重量はわずか0.37 kgでありながら、100:1の減速比で定格トルク3.6 N·m、ピークトルク25 N·mを発揮します。また、8 mmの中空ケーブル配線通路を備えており、器用なハンド、小型協働ロボット、医療・研究機器など、極めて軽量な用途に適しています。

TCHL-32（φ131）は、同シリーズの高負荷構成です。101:1の減速比により、最大267 N·mの定格トルクおよび799 N·mのピークトルクを発揮します。また、210 N·mの許容転倒モーメントと22 mmの大径中空軸を備え、高負荷産業用ロボットアームおよび大型自動回転プラットフォームのコア駆動部として適しています。

これら2つのモデルはサイズおよびトルク容量に大きな違いがありますが、いずれも同じ高度統合関節技術プラットフォームに基づいています。17ビットデュアルエンコーダを搭載し、EtherCATおよびCAN FD通信に対応するとともに、IP54保護を提供し、IP65はオプションで利用可能です。動作温度範囲は-20°C～50°Cです。アプリケーション要件に応じて、トルクセンサおよびブレーキも利用可能です。

この統合技術プラットフォームにより、異なるロボット負荷要件に対応する高精度かつ高度に統合された関節駆動ソリューションを実現します。

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HAG / HAUシリーズ（11、14、17）

HAGシリーズのハーモニック関節モータには、HAG-11、HAG-14、HAG-17の3つのフレームサイズがあります。すべてのモデルは48 VDC電源プラットフォームをベースとし、51、81、101の3つの減速比オプションを提供します。

本シリーズは高精度アブソリュートBISS-Cエンコーダを搭載し、22ビットシングルターンおよび22ビットマルチターンの分解能を提供します。また、サンプリング周波数8 kHzの高応答トルクセンサを統合し、オプションの無通電ブレーキに対応しています。

本シリーズは≤75 arcsecの位置決め精度を提供し、≤20 arcsecまでカスタマイズ可能で、繰返し位置決め精度は≤10 arcsecです。

コンパクトモデルであるHAG-11は、定格トルク4.6–7.3 N·m、ピークトルク11.4–18 N·mの範囲を提供し、重量はわずか0.51–0.55 kgです。

HAG-14およびHAG-17は、機械寸法と主要電気パラメータが非常に類似している一方で、より高いトルク性能を提供します。定格トルクは10.5～21 N·m、ピークトルクは23～35 N·mです。重量は0.875–0.92 kgで、≥0.65 N·mの保持トルクを提供するブレーキを搭載できます。HAG-11のブレーキは≥0.2 N·mの保持トルクを提供します。

これらのモデルは、異なる負荷要件を持つ協働ロボット、ヒューマノイドロボット、および精密自動化設備向けに、高度統合、高剛性、高精度の関節駆動ソリューションを提供します。

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HONPINEは、ロボット肘関節およびその他のロボット関節用途向けに、高精度ハーモニックドライブロボット関節アクチュエータソリューションを提供しています。お客様のアプリケーション要件についてHONPINEまでお問い合わせいただき、ロボットに適したハーモニック関節モジュールをお選びください。