ピックアンドプレース設計、背の高い小箱の吸着とクリアランスをワークから決める

質量0.3kg、高さ110mmの樹脂ケースを、2.0秒に1個、12個入りのトレイへ立てたまま詰める。

背が高く幅の狭いこの小箱では、吸着方法もクリアランスも、ほとんどがワークの寸法と重心で決まります。ワークのどの特性がどの判断につながったかは、次の表のとおりです。

ワークの条件	決まったこと
高さ110mm、幅60mmで立てて搬送する	転倒限界は9.81 × 60 ÷ 110＝5.35m/s²。トレイは2.5m/s²で送る
重心がパッドの55mm下	縁が浮く限界でパッドを選定し、リブ付きφ40
上面70×60mmが平ら、0.30kg	パッド1個。μは樹脂の目安なので安全率2
列で押し合い、側面に傷を付けたくない	クランプでなく速度差で切り出す
3品種で高さ90〜110mm、公差±0.5mm	Zはサーボで9点。押し込み量2mmをバッファで逃がす
ポケットのクリアランスが片側3mm	奥から詰め、位置ずれの積み上げを±2.0mm以内に収める

表にない特性、たとえば内容物が動くか、上面に反りがあるかはモデルに入っていないので、客先に確認するしかありません。

直交2軸とトレイ送りで構成すると、シミュレーションではサイクルタイムが平均1.73秒になります。ただしこれは、軸の加速度を5m/s²と置き、Xの減速域とZの動作をオーバーラップさせた場合の数字です。

同じモデルから出た値でも、機構で決まるものと、仮に置いた値で変わるものがあります。設計に使えるのは前者だけです。

区分	数字	決めているもの
機構で決まる	下流0.30m/sなら、ベルトの速度比の限界は0.53〜0.60	ワークの長さ、ビームの位置、受け渡しの遅れ。弁や摩擦を変えてもこの幅に収まる
機構で決まる	パッドは滑る前に傾いて外れる	r ÷ 2h＝0.17がμより小さい
機構で決まる	Zの移動量は52mmで済む	奥から詰める順番
機種の値しだい	平均1.73秒	軸の加速度5m/s²。上限は公開されていない
仮の値で変わる	パッドが外れる加速度8〜22m/s²	吸着力と離脱力のどちらを置くか
仮の値で変わる	リリース高さの限界20mmから50mm超	仮に置いた反発係数
仮の値で変わる	停電で落下するまで0.06〜0.23秒	仮に置いた真空の抜け方

機種の値と仮の値の行は、機種を決めて実機で測定するまで確定しません。

要求仕様は次の表のとおりで、どれもこの記事の前提として決めた値です。

項目	この記事の前提
ワーク	ABSのケースに部品を入れた小箱。長さ70×幅60×高さ110mm、0.30kg、公差は各±0.5mm、上面は平ら
処理能力	毎時1,800個（タクト2.0秒）、1日16時間、稼働率90%
品種	3品種。高さ90〜110mm、長さと幅は共通
詰め方	立てたままトレイ1枚に12個（4列3行）。プレース位置はポケットのクリアランス片側3mm以内に収める
トレイ	樹脂、344×230mm、質量0.8kg。毎時150枚を前後の装置と受け渡す
上流	1.9秒±0.15秒間隔で供給される。列が満杯なら停止信号を返す
許容する異常	落下、転倒、ジャムを合わせて1日1回まで（28,800個に1個）
費用	主要機器で100万円以内。架台とカバーは別
電源とエア	単相AC200V、エア0.5MPa
安全	カバーとドアスイッチで囲う。自動運転中は人が入らない。調整はイネーブルスイッチ付きの手元操作で、低速で行う

稼働率90%なら、必要な能力は毎時2,000個、サイクルタイム1.80秒です。モデルの平均1.73秒なら0.07秒の余裕があります。

動作はすべてシミュレーションです。ワークはMuJoCoで解いた剛体の箱で、ベルトの摩擦、列の押し合い、ストッパへの衝突、吸着、トレイへの落下を接触として解き、その結果のコマを下の3Dで再生しています。

30秒のあいだに17個が搬送され、12個でトレイが送られます。機器の外形は例に挙げた機種の寸法に合わせ、細部は模式です。カバーは、中が見えるように前と左の金網を外しました。

構成の選定、直交2軸にトレイ送りを組み合わせる

比較したのは6案です。カタログの値は1社1機種の例で、方式の限界ではありません。

構成	数字の例	この要求では
直交2軸とトレイ送り（採用）	モデルで平均1.73秒	動作が往復だけで、PLCの中で完結する
スカラ	標準サイクル0.41〜0.54秒1	トレイ送りが不要だが、アームの動作範囲で頭打ち
パラレルリンク	毎分120〜200回2	能力が4倍以上余る。上から吊る架台が必要
ロータリーピック	90°で0.2〜2.0秒3	停止位置が2か所で、トレイ側にXとYが必要
4個まとめ取り	8秒に1回	加速度と真空の余裕が大きい。4個そろえる区間とピッチ変換が必要
パッド2個（φ20〜25）	上面70×60に収まる	振れとモーメントに強い。真空の監視が1系統では足りない場合がある

いちばん迷うのはスカラでしょう。アーム長400mmのスカラロボットをトレイの脇に置くと、吸着位置まで333mm、いちばん遠いポケットまで365mmで、12個すべてに届きます。トレイの行送りが不要になるのは魅力です。

それでも採用しなかったのは、タクト2.0秒なら標準サイクルの値で4倍前後の余裕があり、ロボット言語と専用コントローラを保全担当に扱わせる理由が弱いからです。ただし標準サイクルは決まった経路の値で、この経路の時間ではありません。タクトが1.0秒を切る、トレイを動かせない、この2つのどちらかなら結論は逆になります。

パラレルリンクが向くのは、タクト0.6秒を切る場合と、搬送中のワークを止めずにピックする場合です。ロータリーピックは、プレース先が1か所の装置、たとえば次工程の治具へ渡すなら、いちばん単純な答えになります。

まとめ取りは必ず聞かれる案です。4個を1列に整列させて8秒に1回搬送すれば、加速度を半分にしても余裕があります。採用しなかったのは、ワークのピッチ70mmをポケットのピッチ84mmへ広げるピッチ変換機構と、4個そろうまで待つ区間が必要になるからです。タクトが1秒台に下がるなら、この案から検討するのが自然でしょう。費用は6案とも比較していません。ロボットの国内の公開価格を、同じ条件で確認できなかったからです。

法令上の扱いは構成より先に確認します。マニプレータと記憶装置を持ち、記憶装置の情報に基づいて動作する機械は産業用ロボットで、定格出力80W以下の原動機を持つ機械などは除かれます⁴。したがって100Wの2軸は、PLCで動かしていても該当するかの確認が必要です。該当すれば、接触の危険があるときは柵や囲いが必要で、教示や検査の業務には特別教育も必要です。カバーはその前提で付けました。

Z軸をエアシリンダにするかサーボにするかは、停止高さの数で決めました。機構の選び方で書いたとおり、停止位置が2か所ならエアが第一候補です。この装置には吸着高さ1,008mm、リリース高さ1,013mm、搬送高さ1,060mmの3つの高さがあり、3品種なら9つに増えるので、サーボにします。品種が1つなら、トレイの底面をベルトより5mm下げるだけで高さが2つにそろい、エアで組めます。

トレイ送り、立てた箱を転倒させない加速度とストッパへの衝突

トレイは毎時150枚、1日2,400枚が流れます。満杯時は小箱だけで3.6kg、トレイと合わせて4.4kgなので、人手では続きません。

この装置の範囲は3枚分の位置決め区間までとし、空トレイの段ばらしと満杯トレイの段積みは前後の装置に任せました。位置決め区間は2本のベルトでトレイを搬送し、Yは行ごとのストッパ3本に当てて位置決めします。Xは片側の基準ガイドへシリンダで寄せて、ガタを±0.2mmに抑えます。入口側のもう1本のストッパで次のトレイを待機させます。

サーボ軸で行送りをする案もありますが、1軸分の費用が増えます。ストッパなら、行のピッチが変わるときに位置を調整する手間が出る代わりに、シリンダ5本で済みます。

トレイの搬送速度は0.4m/s、加速度は2.5m/s²にしました。立てた箱の転倒限界はg × 幅 ÷ 高さの5.35m/s²なので、2.1倍の余裕です。3品種でいちばん厳しいのは背の高い110mmで、90mmの品種なら9.81 × 60 ÷ 90＝6.54m/s²まで余裕が広がります。トレイ交換は1.1秒で、ハンドが吸着位置へ戻って次のワークを搬送してくるまでの1.3秒に収まるので、サイクルタイムには影響しません。

見落としやすいのはストッパへの衝突です。例の機種はφ20、ストローク15mmで⁵、停止距離を同じ15mmと仮に置くと、0.4m/sのまま当てれば平均5.3m/s²になり、転倒限界に並びます。そのためベルトはインバータで駆動し、当接の手前で0.1m/sに減速します。0.1m/sなら0.33m/s²で、減速する距離の分だけ交換が0.1秒ほど延び、余裕はほとんど残りません。モデルのトレイは指令どおりに動く板なので、この衝突は入っていません。

搬送軸、可動質量の大半はZ軸

Z軸を搭載すると、X軸の負荷はワークより軸の質量で決まります。例にしたベルト駆動のX軸は、リード25mm相当、100W、繰返し位置決め精度±0.04mmです。ストロークごとの最高速度の表では、450〜3,050mmの行が1,875mm/sです⁶。Z軸はボールねじのリード20mm、100W、ブレーキ付き、ストローク150mmで、垂直の可搬質量は4kg、定格推力は84Nです⁷。

Z軸の本体（ブレーキ付き） 6.1 kg ＋ 取付板 1.2 kg ＋ ハンド 1.4 kg ＋ スライダ 1.0 kg（仮）＝ 9.7 kg
ワーク吸着時 10.0 kg、案内の摩擦 8 N（仮）
定格推力の見積もり  F = 2π × T × η ÷ L = 2π × 0.318 × 0.84 ÷ 0.025 = 67 N
搬送の加速    10.0 × 5 + 8 = 58 N（定格の 87%）
戻りの加速     9.7 × 5 + 8 = 57 N（定格の 85%）
実効          平均 1.73 秒周期で 43 N（定格の 64%）
Z軸の上昇     2.2 kg × (9.81 + 5) = 33 N（定格推力 84 N の 39%）

η＝0.84は、Z軸の定格推力84Nとリード20mmから逆算した値です。この計算にモーターとプーリの慣性は入っていません。

加速度は、カタログで確認できませんでした。コントローラの取扱説明書によると、加速度の上限は搬送質量から機種ごとの式で決まり、数値は公開されていません⁸。説明書の画面例には、最大加速度8.00m/s²で加速上限値4.00m/s²という行と、搬送質量10kgで3.50m/s²という行があります。機種を特定した値ではないので上限としては使えませんが、5m/s²が無条件に出るとは読めません。可搬質量と速度の組み合わせで上限は大きく変わり、たとえばIAIのベルト駆動のEC-B7は1,400mm/sで0.3Gなら3kg、1Gなら0.5kgです⁶。

最初の設計は戻り12m/s²、Z軸15m/s²で組みましたが、確認できない値に頼るのをやめました。次の表は、加速度とオーバーラップ量を変えたときのモデルの平均サイクルタイムです。

戻りとZの加速度（m/s²）	平均の秒（オーバーラップなし / 30mm / 60mm）	判定
3.5	2.4超 / 2.02 / 1.91	1.80秒に届かない
4	2.4超 / 1.91 / 1.80	60mmでちょうど
5	2.25 / 1.73 / 1.64	30mmで届く（採用）
6	2.14 / 1.65 / 1.56	同上
8	2.00 / 1.53 / 1.45	オーバーラップなしで2.0秒
戻り12、Z 15	1.83 / 1.41 / 1.35	オーバーラップなしで1.83秒

オーバーラップなしでは、加速度8m/s²でようやく2.0秒に届きます。オーバーラップ動作は、Xが目標の手前30mmに入ったらZを動かし始める制御です。例のコントローラには位置近傍出力と個別ゾーン出力があるので、PLCのI/Oだけで組めます⁸。

そこで設計は5m/s²、オーバーラップ量30mmにしました。上限が4m/s²なら、オーバーラップ量を60mmに広げて1.80秒になり、必要な1.80秒にちょうど届きます。3.5m/s²まで下がると60mmでも1.91秒で、タクト2.0秒には入りますが、稼働率分の余裕がなくなります。

オーバーラップ量にも上限があります。モデルでは100mmまで失敗がなく、120mmではXが停止する前にZが下降しきってトレイの仕切りに干渉し、ポケットに収まらないワークが出ました。上限は、Zが52mm下降する時間と、Xが残り距離を移動する時間の比較で決まります。

問題になるのは搬送途中のワーク底面と仕切りのクリアランスで、静止姿勢の図面では干渉しません。提供前の装置設計の支援アプリ MEKARIQ の干渉チェックは、部品の組ごとに最短距離と必要なクリアランスを比べて判定し、干渉箇所を3Dで赤く示します。工程表の時刻をスライダで動かせば、搬送途中のワーク底面と仕切りのクリアランスを、オーバーラップ量ごとに時刻を追って確認できます。ただし、整定時の残留振動のような振れは工程表の位置には入らないので、上の物理演算のように別に見積もります。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）

もう1つ、コントローラの加速度の設定値とモデルの値には差があります。S字加減速が標準で、最大加速度は台形のおよそ1.4倍になります⁸。設定5m/s²なら最大は7m/s²で、パッドの計算はこの値で確認します。

メーカーはデューティ50%以内を推奨しています⁷。X軸は1サイクルのうち62%動作するので、これを超えます。過負荷やオーバーヒートの警告が出たら、休止時間を増やすか、機種を上げることになります。

サイクルタイムの計算、ワーク上端を越える高さまで数える

モデルでは、いちばん遠いポケットまでの1サイクルは1.92秒です。次の図では、灰色の待ち時間の位置と、XとZのオーバーラップを見てください。

動作ごとの時間は次のとおりです。

動作	秒	決めているもの
Zの下降（52mm）	0.246	距離と加速度
吸着確認	0.005	スイッチの応答、スキャン
Zがストッパを越えるまで（47mm）	0.187	距離と加速度
Xの搬送（Zが動き出すまで）	0.532	466mm、5m/s²、1.4m/s
Zの下降（Xの減速域とオーバーラップ）	0.233	オーバーラップ量30mm
Zの整定	0.023	仮に置いた20ms
真空破壊	0.070	弁20ms＋破壊50ms
パッドが16mm上昇するまで	0.094	ワーク上端と干渉しない高さ
Xの戻り（Zが動き出すまで）	0.534	手前30mmでZを起動
計	1.925

待ち時間は9%です。軸を1回動かすたびに20ms前後かかります。スキャンの待ち、INPの入力フィルタ、出力、サーボの指令の遅れ、INPが安定したと見なす10msが重なるからです⁹。真空破壊の0.07秒は、電磁弁の20msと破壊の50msです。

手前の列は1サイクル1.53秒で、4列の平均は1.73秒、毎時2,076個です。プレースから次のプレースまでの間隔は、奥へ搬送する動作と手前から戻る動作が組み合わさるので、最長でも1.87秒でした。

奥から詰めるのは、この時間を守るためです。手前から詰めると、搬送中のワーク底面が先にプレースしたワークの上110mmを越えなければならず、Zの移動量は52mmから122mmに延びます。奥からなら動作経路に何もありません。

吸着、背の高い箱は滑る前に傾いて外れる

静止状態で持ち上げるだけなら、φ25で足ります。SMCの選定資料の式に質量0.3kg、安全率1.5を入れると4.4Nで、φ25の吸着力は-60kPaで6.8Nあるからです¹⁰。

ところが搬送中は式が変わります。しかもα＝1.5は、ワークが滑らかで通気性のない場合の値です。加速度や摩擦係数が未知なら2以上で、μ＝0.5を樹脂の目安から借りているこの計算は、まだそちら側にあります。コントローラの最大値の7m/s²を入れると、次のようになります。

水平搬送      Fth = m × (g + a ÷ μ) × α = 0.30 × (9.81 + 7 ÷ 0.5) × 2 = 14.3 N
上へ加速する  Fth = m × (g + a) × α     = 0.30 × (9.81 + 7) × 2     = 10.1 N
吸着力 = 有効吸着面積 × 真空圧力        -50 kPa で 平形φ40 11.4 N、リブ付きφ40 14.7 N（-60 kPaの17.6 Nから比例）

-50kPaは吸着確認に使う圧力スイッチの設定値です。平形のφ40では足りず、有効吸着面積が2.9cm²あるリブ付きのφ40なら通ります。余裕は0.4Nしかないので、加速度や設定圧を変えるときは、ここから見直します。実ワークでμを測定できれば、α＝1.5に戻せます¹⁰。

同じφ40でも、形状で有効吸着面積は大きく変わります。同じ一覧の高剛性平形は7cm²で、-50kPaなら35Nあります。余裕が足りなければ、径を上げる前に形状を替えます。価格は確認していません。

パッドはワークに2mm押し込んで止めるので、ばね入りのバッファで受けます。ワークの高さの公差±0.5mmもここで逃がします。

モデルでも順番は同じで、到達真空70kPaで搬送の加速度だけを上げると、φ25は設計の5m/s²で外れました。

余裕の大きさは力の置き方で決まります。モデルの力を離脱力にすると、リブ付きφ40が外れるのは22m/s²で、最大の7m/s²に対して3倍の余裕があります。カタログの吸着力に置き換えると8m/s²で外れ、余裕は1.1倍です。離脱力は-60kPaで乾燥した平滑平面を吸着した実測値で¹¹、樹脂の上面の値ではありません。実機の余裕はこのあいだのどこかにあり、実ワークで離脱力を測定するまで決まりません。

注目したいのは、外れ方が滑りではなかったことです。滑りの限界はμ(F−mg)÷mで、φ40の70kPaなら離脱力で85m/s²あります。先に来るのは傾きで、高さ110mmの箱は重心がパッドの55mm下にあるので、加速時にパッドの縁が持ち上がります。SMCの資料も「真空パッドはモーメントに弱い」と書いています¹⁰。

縁が浮き始める a = (F − m g) × r ÷ (2 × m × h)    r 縁の半径、h 重心までの距離
リブ付きφ40、70 kPa    (54.0 − 2.9) × 0.019 ÷ (2 × 0.30 × 0.055) = 29.4 m/s²

滑りと傾きのどちらが先かは、r ÷ 2h とμを比べると分かります。φ40なら0.17で、μ＝0.5よりずっと小さいので傾きが先です。背の低いワークならhが縮み、順番は入れ替わります。

入れ替わるのはr ÷ 2hがμを超えるときで、φ40とμ＝0.5ならh＝0.019 ÷ (2 × 0.5)＝19mmです。重心が高さの中ほどにある箱なら、高さ38mmあたりが境目になります。90mmの品種でもh＝45mmで0.019 ÷ (2 × 0.045)＝0.21なので、3品種とも傾きが先です。

次のグラフは、真空が不足したときの限界です。

スイッチの設定値も一緒に下げたモデルでは、加速度5m/s²のまま、リブ付きφ40は離脱力で16kPa、吸着力で45kPaまで搬送できました。-50kPaのスイッチのままなら、真空がそこまで届かない時点で装置は停止します。

スイッチの設定を20kPaまで下げても、サイクルタイムは縮みません。モデルでは、パッドがワークに接触した時点の真空は6kPaほどで、そこから59ms後に吸着確認が入る頃には58kPaまで上がります。ZのINPが返るのは53〜56ms後で、そのときすでに56〜57kPaあるので、スイッチがONする時間がINPの待ちに隠れるからです。設定を上げていくと55kPaからサイクルタイムに影響し始め、65kPaでは44ms延びます。

サーボの加減速と振動対策、ワークの振れはINPに出ない

ベルト駆動のX軸は、固有振動数を25Hzと仮に置きました¹²。指令をなまらせる移動平均の時間を40msにしたのは、25Hzの周期と同じ長さにすると、その周波数の振動が打ち消されるからです。

移動平均は移動1回ごとに40ms増えるので、サイクルタイムと引き換えです。周期が読めなければ長めに取るより、実機で固有振動数を測定して合わせるほうが得でしょう。三菱電機の制振制御のように、アーム先端の100Hz以下の残留振動をドライバ側で抑える機能もあります¹³。ただし例のコントローラはS字加減速が標準で、移動平均時間も非常停止専用の減速度も取扱説明書に見当たりません。振動に合わせ込むなら、汎用のサーボアンプとアクチュエータを選ぶことになります。

しかし、これだけでは足りません。次のグラフは、奥のポケットで停止するときの3つの位置です。

モデルでは、モーターと台車が停止してINPが入っても、ワーク底面は±1.2mmで振れ続けました。背の高い箱がパッドのゴムを支点に振れるからで、この振れはサーボのどの信号にも出ません。SMCの資料も、パッド1個ではワークが大きく振れる場合があり、複数にすると静定時間が短くなると書いています¹⁰。

この振れは1周期の0.1秒で6割ほど減衰します。リリースまでの間に±0.5mmほどに収まるので、待ち時間を追加する必要はありません。

切り出し、速度差でピンが入るワーク間隔を作る

列の先頭を1個ずつ切り出すのは、上流のベルト0.10m/sと下流のベルト0.30m/sの速度差です。先頭が下流に乗り移ると後続から離れていき、広がったワーク間隔に空圧のピンが横から入ります。

ピンには列の押し力がかかり続けますが、力は大きくありません。8個並べば8 × 0.30 × 0.30kg × 9.81m/s²で7.1N、モデルでは7.0Nでした¹⁴。問題は時間です。ビームが切れてからピンが列に入るまでに、信号の受け渡しの遅れがすべて加わります。

センサ 1 ms + 入力フィルタ 1 ms + スキャン 2〜7 ms + 出力 0.5 ms
+ 電磁弁 20 ms + シリンダの動き出し 15 ms + ピンが2 mm動いて列に入る 6 ms ≒ 50 ms

FX5Uの入力フィルタの初期値は10msで、変更しなければこの式に9ms加わります¹⁵。X0だけ1msに下げました。シリンダの動き出しの15msは仮の値です。50msのあいだに、次のワークは0.10m/sなら5mm進みます。

速度比0.60（上流0.18m/s）まではピンが入り、0.63ではピンがワークの側面に干渉して伸びきりませんでした。設計の0.33なら33mm残るので、5mmを引いても28mmの余裕があります。弁を35ms、動き出しを30ms、入力フィルタを10msにしても、ベルトの摩擦を幅の両端にしても、ベルトのつなぎ目を20mm動かしても、限界は0.53〜0.60の範囲でしか動きません。下流0.30m/sなら、モデルの仮の値にあまり左右されない機構の限界です。ワークの長さ、ビームの位置、下流の速度が変われば計算し直します。

たとえば前工程の能力を上げると、上流を速くしたくなります。しかし列の補充に必要な速度は70mm ÷ 2.0秒の35mm/sしかないので、0.10m/sでも余裕があります。

2個目をクランプして先頭だけを送り出す案とも比較しました。側面から2個目をクランプすれば、速度差のベルトは不要で、ピンが側面に干渉する失敗もなくなります。代わりにシリンダが1本増え、側面に残るクランプ跡とクランプミスの確認が必要になります。側面に傷を付けたくないこの要求では、速度差を選びました。

物理演算の最初の版で、設計の不具合も1つ見つかりました。ピンを引くときに先頭のワークが一緒に引きずられ、ガイドの切り欠きへクリアランスの分だけ寄って、下流のガイドの端にワークの頭が引っかかり、そのまま止まったのです。ガイドの入口に3mmの面取りを付けて直しました。切り欠きの下流側は、図面に指示しないと直角のまま上がってくる箇所でしょう。

ピンは列の押し力を横から受けるので、ガイド付きシリンダにします。ガイドのない薄形シリンダだと、この力がロッドの横荷重になります。

吸着位置での位置のそろい方も見ておきます。モデルでは、ワークはストッパに0.3m/sで衝突して止まり、1,000回の条件で吸着時の位置はXが0.9mm、Yが2.5mmの幅に入りました。Yはガイドのクリアランス±1mmとワークの幅の公差で決まります。到着検出後の待ち時間40msとストッパの反発は仮の値です。

±0.5mmまでそろえたいなら、吸着位置に幅寄せを追加します。シリンダ1本と電磁弁1個で3万5千円ほど増え、押して戻す時間が0.15秒ほどサイクルタイムに加わる見込みです。平均の余裕では足りなくなるので、そのときはオーバーラップ量を広げるか、加速度を上げることになります。

吸着位置では、ベルトが停止したワークの底面を擦り続けます。底面の傷が問題なら、下流のベルトを、ワークが到着したら停止する間欠運転にします。

プレース、ポケットのクリアランス3mmに積み上がる要因

ポケットのクリアランスは片側3mmです。リリース瞬間のワーク底面の位置を、XとYに分けて積み上げました。

要因	X / Y（mm）	値の出どころ
ストッパとガイドで止まる位置	±0.5 / ±1.3	モデル、1,000通りの吸着位置。Yはガイドのクリアランス±1.0とワークの幅
ワークの振れ（リリース瞬間）	±0.5 / ±0.1	モデルの基準条件
X軸の繰返し位置決め精度	±0.04 / 0	カタログの例6
台車の残留振動	±0.1 / 0	モデル
熱膨張	±0.11 / 0	466mm、10K、アルミの線膨張係数で計算
トレイの停止位置	±0.2 / ±0.3	仮に置いた
ポケットの寸法	±0.3 / ±0.3	仮に置いた
単純和	±1.75 / ±2.0	クリアランス3mmに収まる

XもYも3mmに収まりました。残りはXで3 − 1.75＝1.25mm、Yで3 − 2.0＝1.0mmです。Yの残りが小さいのは、吸着位置のガイドのクリアランス±1.0mmがそのまま乗るからで、Yを詰めるなら最初に削るのはここです。1,000通りのモデルでリリース瞬間の底面の位置ずれを集めると、最大はXが1.04mm、Yが1.41mmで、標準偏差はXが0.35mm、Yが0.51mmでした。表の上の2行の和とほぼ合います。

ポケット入口の片側3mmの面取りは、この和に対する保険です。トレイの位置ずれや寸法不良が重なったときに効きます。モデルでは、ガイドのクリアランスを±3mmまで広げても面取りの有無で差は出ず、±4mmで面取りなしが32個のうち3個収まらず、面取りありは0個でした。

リリース高さの限界は別に調べました。次のグラフの3本の線は、接触の減衰比だけが違います。

モデルでは、反発係数0.45なら35mmまで外れず、0.6前後なら25mmで外れ始め、0.1前後なら50mmでも外れませんでした。限界を決めているのは仮に置いた反発係数です。高さごとの48個で0件という結果からは、率が6%ほどより小さいとしか言えません。リリース瞬間の底面の高さも、パッドが縮む分、3mmではなくモデルで4.7mmです。SMCの表の変位量は3.3mm（-90kPa）なので、実機の縮みはモデルと違うかもしれません。設計の3mmは、この幅の下端でも十分に低い値です。

クリアランスと逃げの一覧

ワークが供給されてポケットに収まるまでのクリアランスです。右の列で、どの値がワークの寸法から来ているかを見てください。

場所	クリアランスと逃げ	決めているもの
切り出しピンの手前	33mm。受け渡しの50msで5mm減って28mm	速度比0.33、ワークの長さ70mm、ビームの位置
切り出し下流のガイド入口	3mmの面取り	ピンを引くときに、ワークがクリアランス分だけ寄る
吸着位置のガイド	±1.0mm。停止位置はXが0.9mm、Yが2.5mmの幅	ワークの幅の公差
パッドの押し込み量	2mm、ばね入りのバッファ	高さの公差±0.5mm
リリース後	パッドが16mm上昇してから戻る	ワーク上端と干渉しない高さ
オーバーラップ量	30mm。モデルでは100mmまで干渉せず、120mmで仕切りに干渉	Zが52mm下降する時間とXの残り距離
詰める順番	奥からなら、先にプレースしたワークの上を越えない。Zの移動量は52mm（手前からなら122mm）	高さ110mm
ポケットのクリアランス	片側3mmに対し積み上げX±1.75、Y±2.0mm。残り1.25mmと1.0mm。入口に3mmの面取り	吸着位置のそろい方が大半
リリース高さ	3mm（モデルの底面は4.7mm）。反発係数0.45なら35mmまで外れない	反発係数（仮の値）

仮の値に左右されにくいのは、ピン手前のワーク間隔と、奥から詰める順番です。リリース高さは反発係数しだいで、実機で確認するまで決まりません。

停止方法は人から決める

停止方法は、ワークより先に人から決めます。手が届く危険源は、X軸とZ軸の挟まれ、トレイ送りの挟まれ、ベルトの巻き込み、切り出しピンとストッパの挟まれです。何をどの順で止めるかはリスクアセスメントの結果で決まり、ここの値はそのための目安です。そのうえで、吸着しているワークも考慮します。シュマルツの計算例も、加速度には非常停止の場面を入れるよう注意しています¹⁶。

モデルでは、搬送の途中で速度が最大の位置から減速度を変えて停止させると、リブ付きφ40は離脱力で20m/s²まで保持でき、吸着力では8m/s²まででした。選定の式に戻すと、-50kPaの14.7Nが許すのは7.3m/s²までです。式の側で決めます。

そのためX軸は停止カテゴリ1を狙います。非常停止で減速を指令し、決めた時間のあとでSTOか主回路の遮断に入る形で、この時間は安全リレーのオフディレイで持たせます¹⁷。通常と同じ5m/s²なら、1.4m/sから0.28秒、196mmで停止します。オフディレイはこれより長く取ります。

例のコントローラは非常停止入力ES-を開くと同時にサーボオフになるので、減速は別の入力/LOCKで指令します。/LOCKは減速停止する信号ですが、安全入力ではないと取扱説明書にあります⁸。安全機能は、遅延接点による遮断だけと考えます。遮断後のサーボオフでは軸が停止する保証がなく、動いている軸はメカストッパが受けることになります。主電源の遮断回路も外付けです。

非常停止とドアは安全リレーで受け、瞬時接点で減速を指令し、遅延接点でSTOか主回路の遮断に入ります。PLCは状態を読むだけです。

ドアにロックが必要かは、停止時間で判断します。扉を開けてから危険源に届くまでの時間より停止時間が長ければ、ロック付きのスイッチにします¹⁸。手前のカバーからハンドまで480mmで、手の速度2,000mm/sなら0.24秒です。停止まで0.28秒以上かかるので、この装置はロック付きを選びます。解錠の回路は、遅延接点が切れたあとでないと成立しないようにします。カバーの開口部は、手が届かない長さのトンネルにします。距離はJIS B 9718の表で決めます。

Z軸はブレーキ付きにします。三菱電機は、電磁ブレーキは上下軸の落下防止や保持に使うもので通常の制動には使わず、電源断で落下が問題になるならダイナミックブレーキと併用するよう求めています¹⁹。安川電機も、ダイナミックブレーキでは落下を止められないと回答しています²⁰。X軸に例として挙げたベルト駆動の機種は、垂直姿勢では使えません⁶。

停電で吸着はどうなるでしょうか。モデルでは、真空が時定数50msで抜け、X軸が5m/s²で減速すると仮に置くと、0.13秒後にパッドの縁が開いてワークが落下しました。時定数が25msなら0.06秒、100msなら0.23秒です。時定数はエジェクタの逆止弁の有無と配管容積で変わります。停電時に軸が制御停止するとも限らないので、この時間は設計に使う値ではなく、供給弁の型式で結果が変わる例です。

SMCの資料は、停電対策なら供給弁をノーマルオープンか自己保持機能付きにするよう書いています¹⁰。そのため機器表の真空ユニットは自己保持の型式にします。ただしこれも元圧が残っているあいだだけで、SMCのお知らせも供給圧が保たれている前提です²¹。エアまで止まる工場なら、落下先に受け板を置くか、高さを抑えます。この装置なら落下先は架台の天板で、人はカバーの外にいます。

コンベヤも止めます。労働安全衛生規則は、身体の一部が巻き込まれるなどのおそれがあるコンベヤーに非常停止装置を求めています²²。

切り出しピンは電源断で伸びる向きにしておくと、再開時に列が飛び出しません。ただし、エアが残っていれば電源が切れた瞬間にピンが動作します。φ16、0.5MPaで約100Nです。ジャムを処置するときに手が入るのはこの場所なので、ドア内に入る作業の前に残圧を抜けるよう、残圧排気弁を入れます。残圧を抜くと真空も切れるので、ワークをプレースしてから抜く手順にします。調整はイネーブルスイッチ付きの手元操作で、低速で行います。

再開の手順は次のとおりです。

1. 人がカバーの外から中を見て、真空スイッチでワークを吸着しているか、動作経路に落下したワークがないかを確認する。
2. ドアを閉めたまま非常停止を解除し、サーボをONする。ブレーキが解放されるのはサーボがONしてから。
3. 例のコントローラはアブソリュート仕様を選ぶので、原点復帰は不要。電池が切れていたら、Z、Xの順に原点復帰する。
4. 吸着していれば、Zを上昇させ、プレース予定だったポケットへ搬送してリリースする。動作経路がふさがっていれば、手元操作で低速でプレースする。
5. 吸着していなければ、Zを上昇させ、吸着位置へ戻る。
6. ドア内に入る作業があれば、軸を止めて残圧を抜き、落下したワークとピンの下に噛み込んだワークを取り除く。
7. ドアを閉めてエアを入れる。トレイの行とポケットの番号はPLCで保持し、人が確認してから再開する。

値を1つ変えて失敗させる

ここまでの境目を1枚の表にしました。設計値から1つだけ動かしたときに、最初に失敗した値です。モデルの値で、実機の限界ではありません。

変えた値	設計 → 失敗	起きること
搬送の加速度、リブ付きφ40、離脱力	5 → 22m/s²	傾いて縁が開く
同じ、吸着力	5 → 8m/s²	同じ
同じ、φ32の離脱力	5 → 8m/s²	同じ
同じ、φ25の離脱力	5 → 5m/s²	設計値で外れる
到達真空、離脱力	70 → 14kPa	スイッチも下げた場合
到達真空、吸着力	70 → 40kPa	同じ
ベルトの速度比	0.33 → 0.63	ピンがワークの側面に干渉する
リリース高さ、反発係数0.45	3 → 40mm	跳ねてポケットに収まらない
オーバーラップ量	30 → 120mm	Zが先に下降して仕切りに干渉する
非常停止の減速度、離脱力	5 → 22m/s²	保持できずに落下する
同じ、吸着力	5 → 10m/s²	同じ
ガイドのクリアランス、面取りなし	±1 → ±4mm	ポケットの入口に乗り上げる

下の3Dは、同じモデルの4つの失敗を順に見せます。φ32で12m/s²に上げて落下させる場面、上流を0.21m/sにしてピンが入らない場面、55mmからリリースして倒れる場面、停電で吸着が切れる場面で、どれも0.5倍速です。

外部要因を変えて1,000回まわす

軸の加速度、真空の漏れ、ワークの寸法、摩擦、スキャン、弁、パッドの硬さ、反発を幅の中で一様に振り、1回6個分の運転を1,000回まわしました²³。

見るのは1回分の平均です。中央値は1.75秒で、いちばん遅い条件は2.02秒、いちばん速い条件は1.53秒でした。必要な1.80秒を超えたのは1,000通りのうち282通りで、2.0秒を超えたのは1通りです。この幅を決めているのは軸の加速度で、Zの加速度だけで1回の平均の変動の半分以上を説明します。個々の間隔は列の組み合わせと加速度で山が重なるので、標準偏差の0.13秒は山の位置も含んだ値で、ばらつきの大きさではありません。2.0秒を超えた81個（1.6%）は、8個の列が吸収します。

モデルの中では、落下、転倒、ポケットに収まらないワーク、二重送りは、1,000通りの条件で約6,250個をプレースして0件でした。打ち切りの瞬間に着地の途中だった1回は、長く流すと収まりました。ただし、これは失敗率の推定にはなりません。幅の多くは仮の値で、汚れや摩耗はモデルになく、同じ条件で続けてプレースするワークは独立でもありません。言えるのは、振った条件の0.3%以上で失敗が起きる見込みは小さい、ということまでです。要求の28,800個に1個は、実機で86,400個、3日の連続運転を0件で通して確認します。

どの要因が何ミリ秒影響するかは、1つずつ幅の端まで動かして求めました。

影響が大きいのは軸の加速度です。Zが3.5m/s²まで落ちると128ms、戻りと搬送が3.5m/s²まで落ちるとそれぞれ82msと81ms増えます。次が真空の漏れで、到達真空が55kPaまで落ちて立ち上がりが60msに延びると93ms増えます。スイッチ設定の50kPaに近づくほど、立ち上がりの遅い終わりの部分を待つことになるからです。

電磁弁が35msで17ms、入力フィルタが20msで12ms、スキャンが6msで6ms増えます。摩擦、質量、寸法、固有振動数、パッドの硬さは、どれも5ms以下でした。

悪い側を全部そろえて流すと、軸を基準のままにしても平均1.85秒で、1.80秒を超えます。軸まで3.5m/s²なら2.12秒です。平均の余裕は0.07秒しかないので、最初に確認するのは軸の加速度と真空の漏れです。

機器表と費用の判定

価格は公開価格で確認したものだけで、確認日は2026年11月1日と2日、どれも目安です。X軸とZ軸は2023年4月時点の価格表の値です。型番は例として注に回しました²⁴。

機器	仕様と個数	価格の目安（税抜）
X軸	ベルト駆動100W、ストローク650mm、コントローラとケーブル込み、1台	319,900円
Z軸	ボールねじ100W、リード20mm、ブレーキ付き、ストローク150mm、同じ条件、1台	264,600円
PLC	40入力40出力、トランジスタ出力、1台	89,019円
真空ユニット	ノズル径1.2mm、自己保持の型式、1台	約35,000円（近い型式の値）
真空パッド	φ40、NBR、1個	約700円（平形の値）
バッファ	ばね入りのホルダ、1個	確認できず、計に入れていない
切り出しシリンダ	ガイド付きφ16、ストローク20mm、スイッチ2個、1本	28,350円
電磁弁	5ポート、1個	7,027円
光電センサ	透過形、3組	12,200円×3
ドアスイッチ	電磁ロック付き、1個	15,800円
24V電源	60W、1台	12,300円
確認できた分の計		約81万円

要求の100万円まで、残りは19万円です。ここに上流と下流のコンベヤ2本、トレイの位置決め区間、安全リレー、インバータが入ります。コンベヤは平ベルトの例で1本72,100円からなので²⁵、2本で14万円を超え、残りは5万円を切ります。トレイの区間だけでシリンダ5本、ベルト2本、モーターが必要なので、ここには収まりません。

判定は「このままでは100万円に収まらない」です。下げる余地が大きいのはZ軸で、品種を1つに絞ってエアシリンダにできれば、26万円の大半が浮きます。品種が3つのままなら、要求仕様の上限か、「主要機器」の範囲を決め直します。

I/Oは次の割付にしました。単軸ロボットをパラレルI/Oでつなぐと、軸ごとに起動と位置番号のほかサーボON、リセット、原点復帰、インターロックが必要で、返りにも運転完了、アラーム、サーボ状態、原点完了が必要です。全部で入力36点、出力36点になるので、16点16点のFX5U-32MTには収まらず、40点40点の機種にしました。単軸を通信でつなげば、この点数は半分以下になります。

番号	信号	取り合い
X0	切り出しのビーム	ピンの3mm下流。透過形1ms、入力フィルタは1msに下げる
X1	到着検出のビーム	ストッパの15mm手前
X2	列の検出	満杯で上流を止める
X3、X4	ピンの伸端、縮端	0.25秒で伸びなければ異常
X5	真空スイッチ	-50kPaでON、ヒステリシス5kPa。搬送中も監視する
X6	元圧スイッチ	低下したら搬送を止める
X7、X10	ベルト1、2の過負荷
入力5点×2軸	運転完了、/ALM、SRV-S、原点完了、近傍またはゾーン	アラームと原点完了を見ずに起動しない
入力8点	ストッパ4本の伸端、幅寄せの伸端と縮端、トレイの有無2点	位置決めの完了
入力3点	トレイ送りの過負荷、入口の要求、出口の空き	前後の装置との受け渡し
入力4点	起動、停止、リセット、自動と手動	操作盤
入力2点	非常停止とドアの補助接点	安全回路とは別に読むだけ
出力8点	X軸のSERVO、RESET、ORG、/LOCK、START、位置番号3点	/LOCKの線に安全リレーの瞬時接点を直列に入れる
出力9点	Z軸の同じ信号、位置番号4点	吸着、リリース、搬送の3点×3品種
出力3点	ピン、真空の供給、破壊	ピンはOFFで伸びる。破壊は50ms
出力6点	ストッパ4本、幅寄せ、トレイ送り	行送りと交換を分ける
出力5点	ベルト1、2、上流の停止、入口と出口への信号
出力4点	表示灯3色とブザー
出力1点	ドアの解錠	遅延接点が切れてから

ドライバに入れる値は、位置決め完了幅±0.2mm、搬送と戻りの加減速5m/s²、近傍幅30mmです。入力フィルタは例のコントローラで1〜10msの範囲です。

電源は机上の目安で、100Wの軸2本は瞬時に定格の3倍として0.6kW、ベルトとトレイ送りと制御で0.3kWほど、合わせて1kVAの見当です。24V側はPLCだけで45Wあるので¹⁵、電磁弁とセンサの分で60Wに収まらなければ容量を1段上げます。エアは真空ユニットの消費が58L/min（ANR）で、1サイクルの60%で動作するので平均35L/minです²⁶。シリンダは1.6L/minしか使いません。真空ユニットの標準供給圧力は0.35MPaなので、0.5MPaから減圧します。SMCは、過剰な供給圧は性能を落とすと書いています¹⁰。

現場で問題になること

症状と対策はメーカーの資料から引きました。実機で試したことではなく、「どう気づくか」は編集部の見立てです。

何が起きるか	どう気づくか	どう直すか
ワークの取り残し10	吸着位置に残る	タイマで上昇させず、真空スイッチを確認してから上昇させる
使ううちに吸着が悪くなる10	吸着確認までの時間が延びる	フィルタと消音材を交換する
フィルタの目詰まりで確認が当てにならない10	スイッチはONするのに落下する	サクションフィルタの交換周期を決める
場所によって吸着できない10	シリンダと同時の動作で真空が下がる	エジェクタの供給を別系統にする
ワークが離脱しない10	リリース後も付いてくる	破壊流量を上げる。静電気なら導電性パッドに替える
NBRに亀裂が入る10	パッドの早期劣化	イオナイザの近くなら材質を見直す
上面に吸着跡10	外観不良	パッドの材質と真空圧を見直す
透過形の誤動作27	隣のビームで入切が乱れる	投光と受光を交互に置く
ベルトの蛇行28	ワークがガイドの片側へ寄る	フレームの曲がりとプーリの傾きを点検する。プーリにクラウンを付ける
電源断でZ軸が落下する19	非常停止の試験で下がる	ブレーキ付きにし、非常停止と連動させる

毎サイクルPLCで記録する値を決めておくと、チョコ停の前に気づけます。普段の値はモデルの基準値で、実機の立ち上げで置き換えます。

記録する値	普段	延びたら疑う所
Zの下降開始から吸着確認まで	0.25秒	フィルタ、パッド、上面の漏れ
到達真空	70kPa	同上。圧力センサの型ならPLCのアナログ入力で読める
ピンの伸び指令から伸端まで	0.10秒ほど	エア、シリンダ、ワークの噛み込み
ピンを開いてから到着まで	実機で測定する	ベルトの滑り、ガイドとの擦れ
指令からINPまで	動作時間+0.02秒	軸の負荷、ベルトの張り

品種切替と保全

3品種の段取り替えは次の表のとおりです。時間はこの記事の目標です。

変えるもの	変え方	時間の目標
ガイドの幅	共通なので変えない	0分
ストッパの位置	長さが共通なので変えない	0分
Zの高さ	位置データを品種ごとに持ち、呼び出す	1分
パッド	φ40を共用する	0分
トレイ	ピッチが変わるとXの位置データとストッパがすべて変わる	20分

保全の周期は机上の値です。

部品	使われ方	周期の出し方
X軸のガイドとベルト	1日19.6km	ガイド寿命10,000kmまで約510日7。ベルトの張りは定期的に点検する
パッド	1日28,800回	SMCも実機で交換時期を決めるよう書いている10。到達真空で決める
サクションフィルタ、吸音材	毎サイクル	吸着確認の時間で決める

ワークや要求が変わったら

要求の変化	構成の変え方
タクト1.5秒	オーバーラップ量を広げ、軸の加速度を上げる。モデルでは8m/s²、オーバーラップ量60mmで1.45秒。出せる機種かを先に確認する
タクト1.0秒	スカラへ。トレイ送りをなくす
タクト0.6秒以下	パラレルリンクと、搬送中のワークを止めずにピックするトラッキング
ワークが0.31kgを超える	リブ付きφ40の式が成立しなくなる。高剛性φ40なら0.74kgまで
ワーク高さが倍になる	傾きの限界が半分になる。パッドを2個にして間隔を広げる
品種が1つで高さが2つ	Z軸をエアシリンダにする
2段に積む	Zの移動量が110mm増える。サーボのままストロークを伸ばす
プレース精度±0.5mm	吸着の前に幅寄せで位置決めし、パッドを2個にする
上流の間隔が一定	速度差をやめ、1本のベルトとピンだけにする
底面に傷を付けたくない	列の区間のベルトを間欠運転にして滑らせない
プレース先がトレイでなく治具	ロータリーインデックステーブルに渡し、ロータリーピックで足りるかを検討する

客先に確認することと立ち上げの順番

モデルに入っていないものを先に挙げます。ワークの内容物の動きと重心のずれ、ベルトのつなぎ目の段差と蛇行、シリンダの圧力変動は入っていません。軸の加速度の上限、コントローラのS字加減速と応答、パッドの変形と粘着、Z軸のたわみ、ガントリのねじれ、静電気、ゴミも同じです。摩擦と反発は仮の値で、式との照合は解き方の確認にすぎません¹⁴。

このうちワークに関わるものは、実機を待たずに仕様を決める段階で客先に確認でき、回答しだいで判断が変わります。

確認すること	変わる判断
内容物が動くか、重心がどこにあるか	重心までの55mmを前提にした、傾いて外れる限界
上面の平面度、反り、ひけ	パッドの形状と到達真空。漏れれば吸着確認が遅れる
上面の材質と表面状態	μと離脱力。安全率を2から1.5に戻せるか
側面と底面に傷を付けてよいか	速度差かクランプか。下流のベルトを間欠運転にするか
品種ごとの高さと公差	Zの位置データの数と、バッファで逃がす量
トレイのポケットの寸法公差	プレース位置の積み上げで仮に置いた±0.3mm

MEKARIQ は、ワークの寸法や質量などの条件から3D、組立図と部品図、部品表、回路図を作成し、そのたびに検図の結果を○▲×で示します。反りやプレース位置のばらつきのように、AIでは決められないワークの項目は、客先への確認事項として一覧に出ます。客先の名前や図面番号は、AIに送る前にパソコンの中で伏せられます。

そのため実機では、仮の値を順につぶします。

1. 単軸ごとに、加速度と到達時間を測定する（5m/s²が出るか）。
2. 空のハンドで固有振動数を測定し、加減速を合わせ込む。
3. 実ワークで、離脱力、μ、真空の立ち上がりと抜けの時定数を測定する。
4. ワークの振れの大きさと周期を測定する。
5. 1個ずつの低速運転で、リリース高さと反発を確認する。
6. 非常停止とドアの試験で、停止時間と停止距離、ワークの保持を確認する。
7. 86,400個、3日の連続運転で、失敗率を確認する。

強度と安全に関わる値はどれも目安で、最終の判断はメーカーの資料と設計基準、リスクアセスメント、有資格者の確認で行ってください。

2026年11月9日 更新：客先ワークを起点に、吸着方法・クリアランス・プレースの考え方を中心に構成を書き直しました。

注

1. どれも決まった往復経路の標準サイクルで、機種ごとの例です。エプソン T3-B401Sは0.54秒、最大可搬3kg。ヤマハ発動機 YK400XEは2kgで0.41秒。2026年11月1日に確認しました。 ↩

2. 安川電機 MOTOMAN-MPP3Sは3kgで毎分150回、オムロンのデルタロボットのデータシートは機種により毎分120〜200回で、0.1kg、水平305mm、垂直25mmの値です。条件はそれぞれ異なります。2026年11月2日に確認しました。 ↩

3. SMC MSQシリーズのラックピニオン形のロータリテーブルの例で、回転時間の調整範囲です。1機種の値で、許容運動エネルギーで制限されます（2026年11月1日に確認）。 ↩

4. 労働安全衛生規則の第36条第31号と第32号、第150条の3、第150条の4、昭和58年労働省告示第51号。日本ロボット工業会の抜粋と厚生労働省のパンフレットで確認しました（2026年11月1日）。固定シーケンス制御で1つの動作を単調に繰り返す機械も除かれますが、この装置はXとZの複合動作です。該当するかの判断は所轄の労働基準監督署に確認してください。 ↩

5. SMC ハイストッパシリンダ RSHシリーズのφ20の例です（2026年11月2日に確認）。搬送質量と搬送速度の選定グラフがあります。 ↩

6. ミスミ 単軸ロボットRSB2の基本仕様と最高速度の表（2026年11月1日に確認）。垂直姿勢では使えない機種で、ノイズフィルタとサージアブソーバの設置を求めています。可搬は速度と加速度の組み合わせで大きく変わり、たとえばIAIのEC-B7は1,400mm/sで0.3Gなら3kg、1Gなら0.5kgです。定格トルクは100Wと3,000min⁻¹からの計算で、カタログの値ではありません。 ↩ ↩ ↩ ↩

7. ミスミ 単軸ロボットRSH4の仕様（2026年11月1日に確認）。150mmの本体は5.5kgで、ブレーキで0.6kg増えます。デューティとガイド寿命はロボット本体の取扱説明書の第1章9.3節と、許容オーバーハングの表の条件です。 ↩ ↩ ↩

8. コントローラ C1/C21/C22の取扱説明書（2026年11月2日に確認）。AC200Vで使うのはC22です。ミスミのサイクル計算のページは開けず、この2機種の加速度の上限は確認していません。 ↩ ↩ ↩ ↩

9. モデルの中の値です。スキャンは5ms±2ms、X0のほかの入力フィルタは初期値の10ms、出力0.5ms、サーボの指令2ms、INPの安定10ms、Zの整定20msは仮に置きました。電磁弁20msは、SMC SY3000の取扱説明書の12ms以下に配管の遅れを見込んだ仮の値です（2026年11月1日に確認）。 ↩

10. SMC「真空用機器 機種選定方法」（2026年11月1日に確認）。理論搬送荷重と摩擦係数、安全率はP.004、パッドの配置はP.005とP.022、停電対策と供給弁はP.009、供給圧力はP.010、真空を発生させるタイミングと吸着確認はP.011、フィルタの目詰まりはP.012、パッドの交換時期はP.024、吸着跡はP.027、トラブルシューティングはP.028以降、イオナイザはP.030、パッドの仕様はP.031です。値はZPシリーズの例で、ほかの形や社では変わります。 ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩ ↩

11. モデルの吸着の力はF＝離脱力 × 真空圧 ÷ 60kPaとし、φ25、φ32、平形φ40、リブ付きφ40の離脱力は注10の仕様一覧の19.7N、24.1N、45.4N、46.3Nです。これは−60kPaで乾燥した平滑平面を吸着した実測値で、樹脂の上面の値ではありません。式に入れる吸着力より2.6〜3.4倍大きい値です。パッドの縁は8本のばねで、合計3×10⁴N/m、減衰比は回転で0.15ほど、縁が0.8mm開くと漏れて力を失うと仮に置きました。 ↩

12. 歯付きベルトの剛性を確認できる資料が手元になく、台車、Z軸、架台を直列にした値として仮に置きました。多数回の試行では18〜32Hzで振っています。 ↩

13. 三菱電機 MELSERVO-J4の特長のアドバンスト制振制御II（2026年11月1日に確認）。 ↩

14. 照合は5項目で、どれも解き方の確認です。実機との一致や、失敗の境目の正しさを示すものではありません。ベルトの滑りは式との差が0.5%以内（μ0.30、0.30m/sで15.25mmと15.29mm）。落下の着地の速度は1%以内で、跳ね上がりは反発係数0.45で式e²hの88〜96%。残留振動は式との差が1%以内で、サーボの追従の伝達特性を式に入れています。列の押し付けは8個で6.95Nと7.06Nの1.6%差。パッドの保持はゆっくり上げたときの限界が、縁が浮く式と転倒の式のあいだに入り、μ0.08の滑りの限界は式の5〜8%上でした。 ↩ ↩

15. 三菱電機 MELSEC iQ-F FX5Uユーザーズマニュアル（ハードウェア編）のデジタルフィルタとDC電源の型の消費電力です。英語版で、選べる値は機種の仕様によります（2026年11月1日に確認）。 ↩ ↩

16. シュマルツ「theoretical holding force of a suction cup」の水平移動の計算例（2026年11月1日に確認）。 ↩

17. オムロン「停止カテゴリの0、1、2とはどういうものですか」と「非常停止と非常遮断の違いについて」（2026年11月2日に確認）。規格の本文ではありません。 ↩

18. IDEC「ISO 14119」の解説と、手の速さはキーエンス「Introduction to Safety Standards」のISO 13855の解説にある、手の侵入速度の想定K＝2,000mm/sです（2026年11月2日に確認）。解説の値で、JIS B 9715とJIS B 9718の本文は確認していません。 ↩

19. 三菱電機「安全上のご注意」（2026年11月2日に確認）。 ↩ ↩

20. 安川電機 e-メカサイトのFAQ（2026年11月1日に確認）。 ↩

21. SMC ZK2□Aシリーズの新製品案内（2026年11月1日に確認）。 ↩

22. 労働安全衛生規則の第151条の78。労働新聞社の掲載で確認しました（2026年11月1日）。非常停止装置を備えず送検された事例もあります。 ↩

23. 1回は12秒ぶんの運転で、乱数の種は固定、一様分布で振りました。幅はベルトの摩擦0.20〜0.40と0.30〜0.60、トレイの摩擦0.25〜0.45、質量±3.3%、スキャン2〜6ms、電磁弁12〜35ms、ピンの動き出し10〜30ms、真空の漏れ（到達圧55〜80kPaと立ち上がりの時定数20〜60msを同じ漏れで動かす）、固有振動数18〜32Hz、減衰比0.02〜0.05、ピンの速さ0.25〜0.50m/s、リリース高さ2〜5mm、パッドの硬さ±27%、接触の減衰比0.20〜0.45、ワークの寸法±0.5mm、軸の加速度は搬送3.5〜6、戻り3.5〜8、Z 3.5〜8m/s²で、ここまでは仮に置いた幅です。パッドの摩擦0.30〜0.60は注10の目安から、センサ0.5〜2msはオムロン E3Zの1ms以下から、真空スイッチ1.5〜5msはSMC ZSE20の1.5ms以下から決めました。上流の供給は1.9秒±0.15秒で、列の頭の位置はガイドのクリアランスいっぱいに振っています。数値の暴れを検出する判定に掛かった回は0回でした。 ↩

24. 型番はどれも例です。X軸はRSB2-L-C22A-N-F1-R5-650で、ミスミの価格表の本体242,600円、コントローラ57,600円、耐屈曲ケーブル5m 16,000円、ノイズフィルタ3,700円の和です。Z軸はRSH4のリード20mm、ブレーキ付き、ストローク150mmで、同じ社の価格表の本体187,300円に同じ付属品を足しました。どちらの表も2023年4月時点の値で、最新は型番を確定して確認します。I/Oケーブルと設定用のソフトは別です。PLCは三菱電機 FX5U-80MT/DSのアスクルの税抜価格で、24Vの電源が別途必要です。真空ユニットはSMC ZK2A12R5B系を想定しました。Rが自己保持、Bが2出力のSI固定で、単位切換機能付きは新計量法で国内では使えないと取扱説明書にあります。この型の価格は確認できず、ZK2A12K5CL-08のオレンジブック価格の34,766円を近い値として置きました。この品には廃番の表示が出ています。シリンダはSMC MGPL16-20Zの22,250円とD-M9Nの3,050円×2のオレンジブック価格です。パッドはSMC ZP40UNのミスミの通常単価で、リブ付きの価格は確認していません。電磁弁はSMC SY3120のアスクルの税抜価格の例で、接続の仕様で変わります。センサはオムロン E3Z-T61 2M、ドアスイッチはオムロン D4NLの電磁ロック付きの例、電源はオムロン S8VK-G06024で、この3つは標準価格です。安全リレーとインバータの価格は確認していません。 ↩

25. ミスミ GVシリーズの通常価格の最低値です（2026年11月2日に確認）。幅と長さ、モーターの条件をそろえた値ではありません。 ↩

26. 注10のP.036の、ZK2□12の空気消費量と標準供給圧力です。 ↩

27. キーエンス「相互干渉を防ぐ」のファイバセンサの解説です（2026年11月1日に確認）。 ↩

28. ニッタのFAQとミスミ「ベルトコンベヤの蛇行抑制のコツ」（2026年11月2日に確認）。 ↩