May 26, 2021伝言を残す

ロボットにおける炭素繊維複合材料の応用


ロボットアームは、ロボットの主要なコンポーネントの1つで、運用タスクを実行します。その主な機能は、環境と対話する過程で指示を正確に受け入れ、標準化操作のための3次元(または2次元)空間内の点を正確に位置付ける。ロボット工学の分野で最も広く使用されている自動化された機械装置の1つとして、ロボットアームは、工業製造、医療、民間、軍事、輸送および物流、宇宙探査において重要な役割を果たしています。ますます多くの新しいマニピュレータが炭素繊維複合材料を使用し始めています。金属材料の何倍も高価なこの新しい材料の利点は何ですか?ロボットアームデザイナーが炭素繊維複合材料を選ぶ理由は何ですか?

1:軽量=低エネルギー消費と高い生産効率

ロボットアームの自己重要性は、できるだけ軽くする必要があります。ロボットアームが軽いほど、動きの慣性は小さくなります。軽量設計は、ロボットアームのパワー対重量比を最適化することができます。軽量な素材を選ぶことも、軽量ロボットアームを実現する重要な方法です。炭素繊維複合材料の密度は鋼材の3分の1に過ぎず、アルミニウム合金に比べて約30%軽量化されています。軽量は、マニピュレータが操作中に消費するエネルギーを減らす必要があることを意味し、操作はより軽く、より速く。エネルギー消費比が少ししか低くなくても、生産効率が少し向上しても、長期間、バッチ作業での効果は大きい。

2:高強度=より多くの運搬能力、多様な機能

軽量化を達成しながら、ロボットアームは、十分な負荷容量を持っていることを確認する必要があります。ロボットアームの基本的な重量は、腕自体の重量に加えて、その爪によってつかまれたワークの最大重量を含む。炭素繊維複合材料の比強度と比弾性率は、鋼材よりも高く、その引張強度は一般的に3500Mpaを超えています。鋼の7〜9倍。トンネル探査ロボット用の炭素繊維企業によって構成された伸縮型炭素繊維ロボットアームは、厚さはわずか5mm、直径は18cmですが、最大100キログラムの機器を運ぶことができます。この高い耐荷重性能はロボットに多様な機能の方向に開発の可能性を与える。


3:小さなクリープ=高精度で強い適応性

炭素繊維複合材料は、温度膨張係数が最小でクリープが少なく、温度差の大きい作業環境に適応できます。電動検査ロボット専用の矩形の伸縮マニピュレータチューブは、自重を減らし、エネルギー消費を減らし、作業サイクルを指数関数的に延長するだけでなく、厳しい寒さや高温などの過酷な気候環境で安定した作業性能を有します。それは正確かつ迅速に指示を完了し、手動点検作業を置き換える上で大きな役割を果たすことができます。また、多くの特定の作業環境で、炭素繊維複合材料がロボット設計に選定される重要な理由でもあります。


理由4:耐疲労=長寿命・低コスト

炭素繊維複合材料は、良好な疲労抵抗を有する。この高度な複合材料で作られた部品は、長い寿命とメンテナンスや更新の低頻度を持っています。炭素繊維複合材料の疲労抵抗をフルに発揮するために、炭素繊維複合マニピュレータの実際の耐疲労性は、複合材料層の方向と荷重方向の角度設計によって制限されることが多いため、最も基本的な設計と生産から始める必要があります。そのため、炭素繊維複合材料を用いてロボットアームを作る場合、ロボットアームの負荷や実際の作業条件に関する特別な生産計画を立てる必要がある。

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