このページでは、産業用ロボットに搭載するロボットハンドの種類や選び方について解説しています。産業用ロボットの導入をプランニングする際に、ロボットハンドの特徴を把握しておけるよう参考としてご活用ください。
ロボットハンドとは、文字通り産業用ロボットの「手」となる部分であり、ワークを保持したり固定したり、また各種加工を行うために用いられます。
人の手や指がワークや工具をつかんで作業するように、ワークごとに適合したロボットハンドを活用することで、産業用ロボットは初めて任意の作業を実行できるようになります。
そのためロボットハンド及びロボットアームの本数や形状、対応する作業といった各種条件や特徴を理解した上で、適切なロボットハンドを装着しなければなりません。
ロボットハンドには様々な種類が存在しています。ここでは一般的に産業用ロボットのロボットハンドとして利用されている種類についてまとめました。
把持ハンド（把持型ハンド）とは、人の手のように複数の指を使ってワークをつかみ、保持するためのロボットハンドです。指の本数はロボットの種類やワークの形状などによって異なりますが、一般的には2～4本程度の把持ハンドが使われやすくなっています。
把持ハンドは様々なワークをつかんで操作することが可能であり、つかむ力を変化させることでワークの重量についても幅広く対応できることが特徴です。
指の動きの動力源によって電動式と空気圧式に分類されます。
電気の力でモーターなどを動かし、それによってロボットハンドの指を動かすタイプです。細かい操作が可能となっており、ロボットハンドがワークをつかむポジションなども任意に設定して調整することができます。構造的にも空気圧型と比較してシンプルに収めやすいといった特徴もあります。
ホースやコンプレッサを使って空気（エア）を供給し、空気圧の力によってロボットハンドの指を動かすタイプです。ロボットハンドを操作するためのコントローラーが不要であり、初期設定をきちんとできれば導入やその後の操作が簡単なことが強みです。ロボットハンドの重量を抑えて可搬重量を増やせる点も見逃せません。
吸着ハンドはロボットハンドに搭載されている指を使ってワークをつかむのでなく、ロボットハンドの先端にワークを吸着して固定し、運搬などを行うロボットハンドです。
重量に対して十分な吸着力を維持できなければ安定した運用を続けられないため、把持型のロボットハンドよりも日常的なメンテナンスや機能調節を心がけなければなりません。また、ワークによっては吸着が困難な場合もあるでしょう。
一方、指を動かす操作が不要で、把持型よりもスムーズな運用が可能です。
ロボットハンドがワークへ接する部分を真空状態にして、吸盤のようにワークを吸着して固定するタイプです。真空吸着型のロボットハンドはエアコンプレッサーなど真空状態を作り出すための装置が必要であり、全体的に大型化しやすいことはデメリットといえます。
しかし機構がシンプルで、吸着力を高められれば大きなワークも運べます。また磁気や電気の影響を与えないこともメリットです。
電磁石を搭載したロボットハンドにより、ワークを磁力で吸着して操作するロボットハンドです。真空吸着型のロボットハンドでは表面に凹凸のあるワークや、穴の空いたワークを固定することが困難ですが、磁力型の場合は磁石に付くワークであれば形状や表面の状態に影響されることなく運用することができます。
ただし当然ながら磁石に付かないワークには使えない上、磁気の影響を与えたくない場合にも利用は難しくなります。
ワークをつかんで持ち上げたり引きつけたりすることで運搬するロボットハンドでは、当然ながらワークの重量に合わせて性能や機能をプランニングしなければなりません。ワークの重量に対して十分な保持力や吸着力を維持できない場合、ワークを落として破損するといったリスクが増大してしまうため注意が必要です。なお、ロボットハンドやロボットアーム自体の重量も考慮します。
ワークの材質や形状、表面の状態といった各種条件もロボットハンドの選定条件に影響します。
例えば水やオイルでぬれているようなワークの場合、小数の指を使ったロボットハンドでは滑り落ちてしまう恐れがあるでしょう。また表面に凹凸があれば真空吸着型のロボットハンドは使えず、極端に微少なワークであれば指でつかむことが困難になるかもしれません。
また、ワークの材質によってロボットハンドの材質や硬度、つかむ力の強さなども考慮します。
特に柔らかいワークの場合、ロボットハンドの指を使ってつかもうとしても、形状が変化して途中で脱落してしまうかもしれません。そのため、不定形なワークや柔らかくて一定の形を保ちにくいワークの場合、ロボットハンドの指を増やしたり、吸着型のロボットハンドを採用したりといった工夫も検討すべきです。
なお、逆に硬い場合は衝撃を与えないよう精密な動作が重要となります。
ロボットハンドの動作の精密性も気をつけるべきポイントとなります。丁寧な操作は製品の品質管理に役立つものの、動作が遅くなっては生産効率が低下するでしょう。逆にスピード重視で乱暴な動作になってしまえばワークへ傷を付けたり、不良品を発生させたりといったリスクが増大します。
また、ラインから別のラインへワークを運搬させる場合、常に同じ場所へワークを移動させられるか、正確に保持できるかといった点も重要です。
その他、コントローラーなどで操作する場合、条件の変更が正確に反映されるかどうかもチェックします。
産業用ロボットを導入する目的の1つとして、生産ラインのシステム化やオートメーション化、また全工程の効率化といったものが挙げられます。
そのため、搬送速度や作業速度が作業員による手作業より低下してしまわないよう注意する必要もあるでしょう。
産業用ロボットの導入にはイニシャルコストがかかり、機能を維持するためにランニングコストも発生します。そのため耐久性や寿命はコストパフォーマンスを考える上で外すことのできないチェックポイントになります。
どれほど高性能の産業用ロボットを導入しても、ロボットとワークが実際に接触する部分はロボットハンドであり、ロボットハンドが適切に選択されていなければロボットの性能を十分に発揮することはできません。
ロボットハンドには様々な種類があり、ワークや作業環境といった条件によって適合する内容も異なります。そのため、産業用ロボットを導入する際は事前にしっかりと専門家へ相談し、必要に応じてオーダーメイドやカスタムメイドも検討しながら適切なロボットハンドを選定していきましょう。
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