産業用ロボットの選び方と仕様解説

産業用ロボットは仕様書で選定され、工程によって承認または却下される。同じ定格可搬重量の2つのアームでも、同一セル内で全く逆の結果をもたらす可能性がある。リーチ、繰返し位置決め精度、軸数、質量がレイアウトに収まる範囲と工程が許容する条件を変えるためである。

本ガイドでは、規格が定義する産業用ロボットの概念、存在するタイプ、仕様書の各数値の読み方、そして見積もり依頼前に回答しておくべき質問について解説する。例示には、ブラジルでBR Roboticsが統合したQJARシリーズを使用している。

産業用ロボットとは何か

世界中で使用されている定義は、ロボティクス用語規格であるISO 8373に基づくものであり、国際ロボティクス連盟（IFR）が業界統計で採用しているものと同じである。産業用ロボットとは、多機能かつ再プログラム可能で自動制御され、3軸以上でプログラミングでき、固定式または移動プラットフォーム上に搭載され、産業環境における自動化用途に使用されるマニピュレータのことである。

この定義中の3つの用語には実務的な意味がある。

再プログラム可能: メカニカルな変更なしに、プログラムによって動作が変化する。これが専用機とロボットを区別する点である。
多機能: 同じアームが、ツールとプログラムを変更することで溶接、パレタイズ、ハンドリングを行う。
軸: 各軸は独立した動作を表す。軸数は、ツールに対して手首が実行できる動作を決定する。

定義からは見えない点が1つある。ISO 10218-1によれば、ロボット単体は不完全な機械であり、作業を実行するのはアプリケーション、すなわちツール、ワークピース、治具、防護装置を含めたロボット全体である。そのため、モデル選定はセル設計から切り離して行うことは決してなく、これはロボットインテグレーターの仕事である。

市場データも導入ペースを確認している。IFRによると、2025年の稼働中ロボットの全世界保有台数は500万台に達し、同年の新規設置台数は60万台を超えた。ブラジルでは2025年に新規ロボットが約4,300台導入され、前年比38%増となった。これは自動車産業による牽引が主因である。

産業用ロボットのタイプ

機械構造による分類が、選定の指針となります。

タイプ	構造	最も効果的な用途
6軸アーム型	3つ以上の回転関節と、3軸の手首を備える	溶接、塗装、ハンドリング、マシニングセンターへのワーク供給、組立
4軸アーム型	フランジが床面と平行に保たれるアーム	パレタイズおよびラインエンド作業
SCARA	2つの並行な回転関節を持ち、垂直方向に剛性が高い	平面内での軽量部品の組立およびピッキング・プレース
デルタ（並列リンク）	閉鎖チェーンでプラットフォームに接続されたアーム	軽量部品の高速ピッキング・プレース
カルテシアン	互いに直交する3つのリニア軸	ガントリーおよび直線長ストローク動作

協働ロボットは機械構造上のタイプではありません。独自の安全規則を持つ適用形態であり、協働ロボットと産業用ロボットの比較で詳述しています。

スペックシートの読み方：5つの数値

手首荷重

ロボット先端で動作させる質量であり、性能が保証される範囲を示します。計算にはフランジ以降のすべてが含まれます：ツール、ワークピース、ケーブル、ホースなど。9 kgのグリッパーと14 kgのワークピースを合わせると合計23 kgとなり、ワークピース単体では収まる場合でも、20 kg仕様のロボットは除外されます。

質量だけが制限要因ではありません。重心がフランジから遠ざかるほど、手首軸にかかるモーメントが大きくなります。そのため各モデルには荷重図があり、カタログ表紙の数値ではなく、この図が最終的な判断基準となります。

到達範囲

これは、ベースから手首が到達できる最大距離です。有効作業領域はこの球体よりも小さくなります。ベース付近にはアームが届かない領域があり、端部ではロボットは点に到達できますが、ツールを自在に方向付けする自由度がありません。溶接トーチはワークピースに触れるだけでなく、正しい角度で継ぎ目に到達する必要があります。

過剰な到達範囲もコスト要因となります。より大きなアームは占有面積を増やし、重量が増加し、安全防護フェンスをより遠くに設置する必要が生じます。

アクション数（軸数）

6軸であれば、ロボットはツールを自由に位置決めおよび方向付けでき、これは溶接、塗装、回転を伴うハンドリングに必要とされます。4軸の場合、フランジは床面に対して平行に保たれ、荷物は垂直軸の周りでしか回転しません。これはまさに箱や袋の積層パレタイジングに必要な動作です。この用途に関する基準は、パレタイジングロボットのガイドに記載されています。

繰返し精度

これは、プログラムされた同じ点に複数回戻った際のロボットのばらつきであり、ISO 9283の基準に基づいて測定されます。指令座標値と実際の到達点との差である「正確度」と混同しないでください。

セル内で教示を行う場合、重要となるのは繰返し精度です。正確度が問題となるのは、シミュレーションなどセル外でプログラムを作成し、実世界との一致が必要になる場合です。

必要な許容範囲はプロセスによって決まります。薄板に対するロボット溶接のビード形成では、0.1mm以下またはそれ以下の精度が求められます。パレット上の箱の配置であれば、0.5mm程度の誤差でも十分許容されます。

ロボットの質量

ベース、固定方法および床面荷重を決定します。可搬質量6 kgのモデルは170 kgです。800 kgのパレタイザーは2,550 kgで、静止重量だけでなく動的作用力にも対応した基礎が必要です。

QJARラインの数値

下表は、これら5つの数値がフルラインナップにおいてどのように組み合わされるかを示しています。数値はメーカー公表のもので、EVST Brasilのウェブサイトに記載されています。

型式	主な用途	可搬質量 (kg)	リーチ (mm)	軸数	位置繰り返し精度 (mm)	本体質量 (kg)
QJRH4-1A	アーク溶接	4	1,410.5	6	±0.03	150
QJR6-1400H	アーク溶接	6	1,456	6	±0.08	150
QJR6-2000H	アーク溶接	6	2,014	6	±0.08	230
QJR6-1	汎用	6	1,441	6	±0.03	170
QJR10-2000	汎用	10	2,001	6	±0.05	275
QJRB20-1600	汎用	20	1,668	6	±0.05	270
QJR50-1	汎用	50	2,012.4	6	±0.07	580
QJRB210-1	高負荷	210	2,688	6	±0.2	1,257
QJRB15-1	パレタイジング	15	1,510	4	±0.05	160
QJRB30-1	パレタイジング	30	1,820	4	±0.05	205
QJRB180-1	パレタイジング	180	3,153.7	4	±0.5	1,400
QJRB800-1	パレタイジング	800	3,159	4	±0.5	2,550
QJRP10-1	塗装	10	2,035	6	±0.5	370
QJR6-2700P	塗装	6	2,701	6	±0.5	400

表から読み取れる3つのポイント：

繰返し精度はプロセスに追従する。 溶接および精密ハンドリング向けの4～6 kgモデルの繰返し精度は±0.03～±0.08 mmである。180 kgおよび800 kgのパレタイザは±0.5 mmで動作し、これはパレット積層に必要な値よりも高い。
大型ロボットでは質量と可搬質量の比率が低下する。 QJR6-1は可搬質量の約28倍の重量を持つ。QJRB800-1は3倍強である。高可搬質量ロボットは強度最適化された構造であり、ベースはその設計に基づいて構築する必要がある。
リーチと可搬質量は同時に増加しない。 QJR6-2700Pは6 kgを2,701 mm先まで運ぶ。これは塗装工程が大きな作業空間と軽量ツールを要求するためである。QJR50-1は50 kgを2,012.4 mm先まで運ぶ。

選定方法：提案前に確認すべき6つの質問

プロセスは何であり、許容される公差はいくらか？ 溶接、パレタイジング、塗装、機械へのワーク供給はそれぞれ異なるロボットのファミリーを必要とする。
手首での総重量はいくらか、また重心位置はどこか？ ツールは初日から計算に含める必要がある。
どの点を到達する必要があり、その姿勢（向き）はどうなるか？ この答えはワークと治具の3Dモデルから導き出されるものであり、メジャーによる測定値ではない。
目標サイクルタイムはいくらか？ サイクルタイムにより、ロボット1台で足りるか否か、そして必要な加速度を維持できる可搬質量クラスが決まる。
環境条件はどうか？ 溶接スパッタ、粉塵、塗料ミスト、温度は保護等級、配線、認証に影響を与える。
インテグレーターは誰か、安全文書の作成者は誰か、サポート体制はどうか？ セルはNR-12に適合する必要があり、これに対して技術的に責任を持つ者がいなければならない。

これらの回答はカタログからは得られない。実物のワークを用いた調査から導き出されるものであり、BR Roboticsがモデル選定とセルレイアウトを提案する際に行うのはまさにこの業務である。

選定時のよくある誤り

定格荷重のみで選び、ツールやレバーアームの重量を考慮しない。
必要以上のリーチを持つロボットを購入し、その分、設置面積、ベース、安全フェンスのコストが増加する。
パレタイジング用途に溶接向けの繰返し精度を要求する、またはその逆を行う。
セル外プログラミングの計画において、繰返し精度と絶対精度（正確さ）を同義語として扱う。
ロボット本体のみで提案書を比較するが、実際にはロボットは投資項目の一部に過ぎない。産業用ロボットの費用に関する記事では、その他のコスト要因を示している。

よくある質問

産業用ロボットとは何ですか？

ISO 8373では、多機能で再プログラム可能かつ自動制御され、3軸以上でプログラミングでき、固定または移動プラットフォーム上で使用されるマニピュレータを指します。実用上は、機械的な変更なしにプログラムによって動作が変わり、ツール交換によりタスクを変更できるアームです。

4軸ロボットと6軸ロボットの主な違いは何ですか？

6軸ロボットはあらゆる角度でツールを位置決め・姿勢制御できるため、溶接、塗装、複雑なハンドリングに必要です。4軸ロボットはフランジを常に床面に平行に保ち、垂直軸周りで荷物を回転させます。これはパレタイジングの典型的な構成であり、同じタスクに対してより少ない軸数で対応します。

±0.03 mmの反復精度とは何を意味しますか？

同じ教示点に複数回戻った際、平均位置から0.03 mmの範囲内に到達することを意味します。セル内で直接教示を行う場合、この値が重要になります。測定基準はISO 9283で定義されています。

ロボットの必要積載能力はどのように判断すればよいですか？

エンドエフェクタ（ツール）、ワークピース、および手首に取り付けられたケーブルの質量を合計し、フランジに対する重心距離を確認してください。定格積載能力は、特定のテールアーム長条件における値です。そのため、カタログ上の数値だけでなく、モデル固有の積載線図を用いてサイジングを行う必要があります。

産業用ロボットにはどのような種類がありますか？

機械構造による主な分類として、6軸多関節型、パレタイジング向けの4軸多関節型、SCARA型、デルタ型、そして直交座標型があります。6軸多関節型は最も汎用性が高く、溶接、塗装、ハンドリングに対応します。その他のタイプは、荷物の積み上げや高速ピッキング＆プレースなど、特定のタスクにおいてより高い性能を発揮します。

BR Robotics へのご相談

BR Robotics はブラジル国内で EVST 社の QJAR ロボットを導入しており、サンパウロ州カサパバ市に本社を置いています。プロセス、ワークピース、希望するサイクルタイムをお送りください。推奨モデルとセルレイアウトをご回答いたします。BR Robotics に連絡する、ロボットラインを見る、またはメーカー仕様書を確認する。