協働ロボットの関節には、高トルク、コンパクトなサイズ、軽量性、高精度な位置決め、高速応答、力インタラクションへの高い応答性など、相反する複数の要件のバランスが求められます。そのため、特に協働ロボットがよりダイナミックな動作や、ますます高度化する人とロボットのインタラクションに対応するよう設計される中で、伝動アーキテクチャの選択が非常に重要になります。 この種の用途では、DDモーター（ダイレクトドライブモーター）と、サーボモーターと組み合わせたハーモニック減速機という2つの方式がよく検討されます。DDモーターは機械的な減速段を不要とし、モーターと関節出力部を直接接続します。一方、ハーモニック減速機は、高減速比の高精度伝動機構を使用することで、コンパクトなモーターから高い出力トルクを実現します。

半導体パッケージングがより高い集積度、より厳しいアライメント公差、より短い生産サイクルへと移行する中、回転軸は装置全体のモーションアーキテクチャにおいて、ますます重要な構成要素となっています。ダイボンディング、ウェハアライメント、精密インデックス、回転検査などの用途では、ハーモニック・ロータリーアクチュエータ、ハーモニック減速機、ダイレクトドライブ・トルクモータのいずれを選択するかは、精度やトルク仕様を比較するだけの問題ではありません。負荷イナーシャ、加速度、整定時間、ねじり剛性、熱安定性、統合要件、連続サイクル性能のすべてが、最終的な装置レベルの結果に影響します。本記事では、半導体装置エンジニアリングの観点から3つの回転モーションアーキテクチャを比較し、実際のモーションプロファイルとシステム要件に応じた適切なソリューションの選定方法を解説します。

ロータリー運動は、3C電子機器の組立、半導体装置、CNC工作機械、リチウム電池の生産、精密検査など、多くの高精度産業オートメーションシステムにおいて重要な要素です。これらの機械では、より高い位置決め精度、より短いサイクルタイム、より大きな負荷容量、よりコンパクトな機械設計が求められるため、適切なロータリー駆動ソリューションを選択することがますます重要になっています。中空ロータリーテーブルとハーモニックロータリーアクチュエータはいずれも高精度な回転位置決めを実現できますが、それぞれ異なる用途要件に合わせて設計されています。負荷容量、回転慣性、位置決め精度、バックラッシ、中空径、剛性、システム統合性の違いを理解することで、エンジニアは特定の産業用途に適したソリューションを選択できます。

ロボット関節モジュールが、エンコーダ、精密減速機、サーボモーター、トルクセンサーを用いて位置とトルクを制御し、高精度な閉ループロボット動作を実現する仕組みを解説します。