ピック＆プレイス（P＆P）などを行う産業用や協働ロボットの動作にアーチモーションを取り入れると1作業のサイクルタイムが6.0秒から5.25秒に、12.5％の効率アップ！設計者ならこの12.5％を計算で出してみましょう。

自動機械でよくある部品を取って置く動作、ピック&プレイス（P&P）。アーチモーションを取り入れることで効率よく動かしましょう！割とよく聞く話です。ではそのアーチモーションの最適化はどのようにすればよいでしょうか？アーチモーションを取り入れるとA点で部品を取ってD点で部品を置くという動作の時間は短くなりますが、動作の範囲が大きくなります。アーチモーションを取り入れない場合の動線が図１、アーチモーションを取り入れた場合の動線が図2になります

A点→B点の移動は図4に示すグラフのように加速・等速・減速を経てB点に到達、一時停止します。B点に到達したら次にB点→C点へは同じように加速・等速・減速を経て到達、一時停止します。そしてC点→D点へと移動します。

このとき、ロボットの最高移動速度が200㎜/s、加速度は0.5秒で最高速度に到達するとしたらA点からB点への移動時間は何秒になるでしょうか。

3．等速移動中の経過時間計算

A⇒Bの移動距離は図3から200mmです。加速中に50㎜、減速中に50㎜移動しますので等速区間の移動距離は100mmになります。

∴等速移動中の経過時間は100/200＝0.5s　となります。

加速0.5秒、等速0.5秒、減速0.5秒という計算結果になりました。

よってA点→B点への移動にかかる時間は1.5秒になります。

0.5s＋0.5s＋0.5s＝1.5s

同様に計算をすると、

B⇒C区間は3.0sになります。

C⇒D区間は1.5sになります。

よってA⇒Dの移動時間は6.0sとなります。

アーチモーションが無いときはB点停止するためその手前で減速が始まります。アーチモーションはB点で止めずにB'点まで移動させます。B点に到達した時点でC点への移動加速が始まるとともにB'に向かって減速が始まります。よってB点を最高速度で通過することができます。この差がA点→D点への到達時間の短縮に繋がります。

計算で確かめましょう。

A点→B点の移動時間を計算します。

1.加速度の計算

a= V/t =200/0.5=400mm/s2

2.加速中の移動距離計算

x=1/2 a×t^2=1/2×400×0.5^2=50mm

3. 等速移動中の経過時間計算

A⇒Bの移動距離は図3から200mmです。加速中に50㎜、減速中に50㎜移動しますが減速はB点を過ぎてから始まりますので等速区間の移動距離は150mmになります。

∴等速移動中の経過時間は150/200＝0.75s　となります。

加速0.5秒、等速0.75秒でB点に到達します。

つまり移動開始から1.25秒でB点に到達し、C点へ向かう移動が始まります。

B点→C点の計算はC点の手前C’で減速を開始させてD点へ向かうため下方向へ加速開始します。

これを計算すると

B点→C’点は2.5秒

C’点→D点は1.5秒

A点→B点の1.25秒を合わせて

A→D点の移動は5.25秒になります。

アーチモーションが無いとき　・・・　6.0秒かかる！

アーチモーションがあるとき　・・・　5.25秒かかる！

トータル0.75秒、12.5％のスピードアップとなった！

次回は雑談、youtubeで文字起こしする方法について解説します。

前回は雑談、ラズパイを使ったストリーミングカメラの紹介です。

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