カスタマイズされた3Dプリント製フレキシブル指先が不可欠な理由は、ロボットグリッパーが靴底の不規則で非剛体な形状に物理的に適応できるためです。コンプライアントな素材と内部のバブル構造を利用することで、これらの指先は接触面積を最大化し、動的で高速な操作中に損傷を与えることなく対象物を固定します。
柔軟な素材の取り扱いには、押し潰すのではなく適応できるグリッパーが必要です。フレキシブル指先は内部構造を利用して摩擦と接触面積を増やし、製品の永久的な変形を防ぎながら、高速移動中の安定性を確保します。
柔軟な対象物の取り扱いのメカニズム
不規則な形状への適合
靴底は平坦であったり剛体であったりすることは稀で、複雑な曲線と様々なテクスチャを持っています。標準的な剛体グリッパーは、形状を変えることができないため、これらの表面にしっかりと掴むことができないことがよくあります。
カスタマイズされたフレキシブル指先により、グリッパーは靴底に合わせて形状を変えることができます。このコンプライアンスにより、グリッパーは単に2点で挟むのではなく、部品の特定の形状に適合します。
内部バブル構造の役割
これらの指先の有効性は、内部設計、特にバブル構造の組み込みに依存しています。
これらの空洞または空気で満たされたキャビティにより、指先は接触時に大きく圧縮されます。この圧縮により、指先は表面の凹凸を包み込み、単純な摩擦を超えた機械的なインターロックを作成します。
高速での操作安定性
接触面積の最大化
確実なグリップは、対象物と接触している表面積の量によって数学的に定義されます。剛体グリッパーは、対象物のテクスチャの「ピーク」にのみ接触することがよくあります。
フレキシブル指先は靴底に対して平らに広がり、接触面積を劇的に増加させます。この増加した接触により、グリップ力がより均等に分散され、より高い油圧または空気圧を必要とせずに、はるかに強力な保持力が生まれます。
操作中の滑りの防止
靴底を取り扱うロボットは、サイクルタイムを維持するために、反転操作を行ったり、高速で移動したりすることがよくあります。これらの動的な動きは、部品を外そうとする慣性力を発生させます。
フレキシブル指先は部品に適合するため、これらの積極的な加速および減速フェーズ中に、靴底がグリッパーから滑り落ちるのを防ぎます。
トレードオフの理解
グリップと変形のバランス
自動化における大きなリスクは、製品の損傷です。剛体グリッパーが、滑りを防ぐために柔らかい靴底を強く握ると、しばしば材料に永久的な変形を引き起こします。
フレキシブル指先は、グリップのエネルギーを吸収することでこれを軽減します。しかし、これには精密なエンジニアリングが必要です。素材は靴底を保護するのに十分柔らかく、移動中の位置精度を維持するのに十分な剛性が必要です。
材料の摩耗と一貫性
コンプライアントな素材は柔らかい部品に対して優れた取り扱いを提供しますが、剛体の鋼鉄製工具と比較して、異なるメンテナンス上の考慮事項が生じます。
内部バブル構造の繰り返し圧縮は、指先素材に機械的ストレスを与えます。オペレーターは、グリップ力が一貫して維持されるように、これらのコンポーネントの疲労やコンプライアンスの低下を監視する必要があります。
目標に合わせた適切な選択
履物自動化のためのエンドオブアームツーリングを設計する際は、特定の制約を考慮してください。
- サイクルタイムが最優先事項の場合：フレキシブル指先を利用して、慣性による部品の滑りのリスクなしに、高速移動と反転操作を可能にします。
- 製品品質が最優先事項の場合：素材のコンプライアントな性質に依存して力を均等に分散させ、靴底が永久的な変形や表面損傷を受けないようにします。
グリッパーのコンプライアンスを製品の柔軟性に合わせることで、迅速かつ丁寧なプロセスを確保できます。
概要表：
| 特徴 | 剛体グリッパー | 3Dプリント製フレキシブル指先 |
|---|---|---|
| 表面適応性 | 低い（ピンチ接触） | 高い（不規則な曲線に適合） |
| グリップ機構 | 高圧摩擦 | 機械的インターロック＆高表面積 |
| 製品保護 | 永久変形の可能性あり | エネルギー吸収/損傷なし |
| 高速安定性 | 滑りやすい | 反転および高速移動中に安全 |
| 内部構造 | 固体素材 | 設計されたバブル構造 |
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参考文献
- José-Francisco Gómez-Hernández, María-Dolores Fabregat-Periago. Development of an Integrated Robotic Workcell for Automated Bonding in Footwear Manufacturing. DOI: 10.1109/access.2024.3350441
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .