巨大テクノロジー | 業界ニュース | 2025年2月8日

産業製造の舞台において、溶接ロボットはますます重要な役割を担うようになっています。精密かつ効率的な溶接作業により、製品の品質と生産効率を大幅に向上させてきました。しかし、こうした注目を浴びる一方で、しばしば見過ごされがちな重要な部品があります。それがスリップリングです。今回は、溶接ロボットにおけるスリップリングの役割の謎を解き明かしましょう。

スリップリング：溶接ロボットの柔軟なハブ

溶接ロボットは、三次元空間を柔軟に移動し、溶接角度と位置を絶えず調整する必要があります。回転部と固定部の間で電力、信号、データを伝達できる装置であるスリップリングは、ロボットの「フレキシブルハブ」のようなものです。これにより、ロボットアームは連続回転しながらも様々な情報を安定的に送受信することができ、溶接作業のスムーズな進行が保証されます。

スリップリングがなければ、溶接ロボットのアームは一定の角度で回転するたびに停止して回路を再接続しなければなりません。これは作業効率を大幅に低下させ、溶接品質の不安定化につながる可能性さえあります。スリップリングのおかげで、ロボットはまるで舞台上で自由に動くダンサーのように、途切れることなく連続的に回転することができ、溶接作業の効率と精度が向上します。

溶接ロボット用スリップリングの独自の利点

溶接精度の向上

溶接工程では、わずかな信号干渉や電力変動でも溶接品質に影響を与える可能性があります。スリップリングは高度な電気伝送技術を採用しており、信号減衰や干渉を効果的に低減し、溶接ロボットが正確な制御信号を確実に受信できるようにします。これにより、ロボットは溶接電流、電圧、速度を精密に制御でき、高品質な溶接を実現し、製品の合格率を大幅に向上させることができます。

機器の信頼性向上

溶接ロボットは通常、高温、粉塵、振動など、過酷な産業環境で長時間稼働する必要があり、様々な課題に直面します。スリップリングは、優れた耐摩耗性、耐腐食性、耐干渉性を備えるよう特別に設計・製造されています。複雑な環境下でも安定して動作し、機器の故障を減らし、メンテナンスコストを削減し、ダウンタイムを最小限に抑えることで、企業の生産活動を確実にサポートします。

ロボット機能の拡張

産業オートメーションの継続的な発展に伴い、溶接ロボットの機能はますます多様化しています。基本的な溶接作業に加え、目視検査やデータ伝送といった機能も必要とされています。スリップリングは、映像信号、制御信号、センサーデータなど、複数の種類の信号を同時に伝送できるため、ロボット機能の拡張を強力にサポートします。スリップリングを介して、溶接ロボットは他の機器とリアルタイムで通信・データ交換を行うことができ、より高度な生産管理を実現します。

ロボットは主に以下のカテゴリーに分類されます。

用途分野別分類 産業用ロボット：

主に自動車製造、電子機器製造などの産業生産分野で使用されます。一般的なものとしては、溶接ロボット、ハンドリングロボット、組立ロボットなどがあり、生産効率、品質、一貫性を向上させることができます。サービスロボット：掃除ロボット、窓拭きロボットなどの家庭用サービスロボット、手術ロボット、リハビリロボットなどの医療用サービスロボット、ケータリングサービスロボット、ガイドロボットなど、人々にさまざまなサービスを提供します。

軍事用ロボット：爆弾処理ロボット、偵察ロボット、無人戦闘機など、軍事任務に使用され、危険な任務における兵士のリスクを軽減することができる。

教育用ロボット：教育分野では、レゴロボットやアビリティストームロボットなどを用いて、生徒がプログラミング、科学、数学などの知識を学ぶのを支援するために使用され、組み立てやプログラミングを通して生徒の実践能力と論理的思考能力を育成します。

エンターテイメントロボット：娯楽目的であれば、ロボットペットや人型パフォーマンスロボットなどは、人々に楽しくインタラクティブな体験を提供することができる。

制御方法による分類

リモコンロボット：遠隔操作または遠隔操作装置によって操作されるロボットは、オペレーターがリアルタイムで動きや動作を制御でき、爆弾処理、水中探知など、危険な環境での作業や精密な操作が求められる場面でよく使用されます。

自律型ロボット：自律的な意思決定と行動を行う能力を持ち、センサーを通して環境を認識し、アルゴリズムとモデルを使用して分析、計画、意思決定を行うことができる。例えば、自律移動ロボット、自律航行ドローンなどが挙げられる。

ハイブリッド制御ロボット：遠隔制御と自律制御の特性を兼ね備えており、場合によっては自律的に動作することができ、また、さまざまなタスク要件や環境条件に適応するために、必要に応じて手動による遠隔制御も受け入れることができます。

構造形態による分類

人型ロボット：人間の身体構造や外見に似ており、通常は頭部、胴体、手足などの部分を備え、人間の動きや行動を模倣できる。ホンダのASIMOやボストン・ダイナミクスのAtlasなどがその例である。

車輪型ロボット：車輪を主な移動手段とし、移動速度が速く効率が良いという特徴があり、物流配送ロボットや検査ロボットなど、平地での移動に適しています。

履帯式ロボット：履帯式駆動方式を採用しており、優れた走破性と安定性を備え、険しい山道、雪道、砂地などの複雑な地形でも走行可能で、軍事、救助などの分野で広く利用されている。

脚式ロボット：四足歩行ロボットや六足歩行ロボットなど、複数の脚で移動を実現するロボットは、より優れた柔軟性と適応性を持ち、不整地や狭い空間でも歩行できる。

ソフトロボット：柔らかい素材や構造を採用し、高い柔軟性と適応性を持ち、複雑な環境や形状にも適応できる。例えば、医療用低侵襲手術やパイプライン検査に使用されるソフトロボットなどが挙げられる。

走行モードによる分類

電動ロボット：電気モーターを主動力源として使用する方式は、高い制御精度、高速な応答速度、クリーンで環境に優しいなどの利点があり、現在最も広く使用されている駆動方式であり、ほとんどの産業用ロボットやサービスロボットは電気駆動です。

油圧ロボット：油圧システムによって発生する圧力を利用してロボットの関節やアクチュエータを駆動するもので、大きな出力力と高い出力密度という特徴を持ち、大型産業用ロボットや大きな負荷容量を必要とするロボットによく用いられる。

空気圧ロボット：圧縮空気を動力源とし、シリンダーやエアモーターなどの空気圧部品を介してロボットの動きを駆動する。低コスト、簡単なメンテナンス、高い安全性といった利点があるが、出力力が比較的小さいため、軽負荷や高速動作が求められる場面に適している。

自動車製造業

BMW自動車生産ライン

用途：BMWの車体溶接工場では、多数の溶接ロボットが使用されています。スリップリングは、ロボットの回転関節部に使用され、多角度・多姿勢溶接時に、溶接に必要な電流、制御信号、センサーデータを安定して伝送できるようにします。例えば、車体側面を溶接する場合、ロボットは頻繁に回転・旋回する必要があります。スリップリングは溶接電力の安定供給を確保し、溶接電流の変動を極めて小さな範囲に抑えることで、溶接の品質と一貫性を保証します。
効果：スリップリングを装備した溶接ロボットを導入したことで、BMWの生産ラインの溶接効率が大幅に向上し、溶接不良率が著しく低下し、製品品質が効果的に保証されました。同時に、スリップリングの高い信頼性によりロボットのダウンタイムが短縮され、生産ライン全体の稼働効率が向上しました。

BYD新エネルギー車工場

用途：BYD社の新エネルギー車製造において、溶接ロボットはスリップリングを用いて信号と電力の安定伝送を実現しています。バッテリートレイの溶接工程では、バッテリーの安全性と安定性を確保するために、溶接パラメータを精密に制御する必要があります。スリップリングは、ロボットが制御システムから正確な指示を受け取り、溶接速度や電流値などのパラメータを精密に調整するのに役立ちます。
効果：溶接ロボットにスリップリングを適用することで、BYDバッテリートレイの溶接品質が大幅に向上し、生産効率が約30％向上、生産コストが削減され、市場における製品の競争力が強化されました。

エンジニアリング機械製造業

キャタピラー社のエンジニアリング機械製造

用途：キャタピラー社は、掘削機やローダーなどの大型建設機械の製造において、溶接ロボットを用いて部品の溶接を行っています。スリップリングはロボットの手首関節に取り付けられ、複雑な溶接作業においてロボットが自由に回転することを可能にします。例えば、掘削機のブーム構造を溶接する場合、ロボットは様々な角度や位置で溶接を行う必要があります。スリップリングは複数の信号と電力を同時に伝送できるため、溶接工程におけるロボットの動作精度と溶接品質を確保します。
効果：スリップリングの採用により、キャタピラー社の溶接ロボットは複雑な溶接条件にも対応できるようになり、溶接品質と生産効率が向上します。同時に、スリップリングの長寿命と高い信頼性により、設備のメンテナンスコストとダウンタイムが削減され、企業の生産効率が向上します。

XCMGエンジニアリング機械溶接

用途：クレーン、ロードローラーなどの建設機械の溶接製造において、XCMGの溶接ロボットはスリップリングを使用して360度無制限回転溶接を実現します。クレーンブームの溶接工程では、ロボットは連続的に回転し、安定した溶接パラメータを維持する必要があります。スリップリングは溶接電力、センサー信号、制御信号の確実な伝送を保証し、ロボットが溶接作業を正確に完了できるようにします。
効果：スリップリングの使用により、XCMGのブーム溶接ロボットの品質と効率が大幅に向上し、製品全体の性能と信頼性も強化され、建設機械業界におけるXCMGの地位がさらに確固たるものとなった。

航空宇宙製造業

ボーイング航空機製造

用途：ボーイング社の航空機製造工程では、高度な溶接ロボットが精密部品の溶接に使用されています。スリップリングはこれらのロボットにおいて重要な役割を果たしており、特に航空機エンジンブレードのような複雑な部品の溶接では、高精度な制御と安定した電源供給が不可欠です。スリップリングは、ロボットが狭い空間で精密溶接を行う際に、信号伝送の精度と電力伝送の安定性を確保します。
効果：スリップリングの適用により、ボーイング社製航空機部品の溶接品質と精度が向上し、航空機エンジンなどの主要部品の性能と信頼性が確保され、航空機の安全な飛行が強力に保証されます。

中国航天の特定部品の溶接プロジェクト

用途：航空宇宙部品の溶接において、溶接品質と安定性は極めて高いレベルが求められます。溶接ロボットにスリップリングを装備することで、宇宙環境を模擬した試験装置内で溶接作業を行うことができます。スリップリングは、温度や真空などの過酷な環境条件にも適応し、溶接中の信号と電力の安定した伝送を確保することで、航空宇宙部品の溶接品質を保証します。
効果：スリップリングを航空宇宙溶接ロボットに適用することに成功したことで、我が国の航空宇宙産業の発展に重要な支援を提供し、航空宇宙部品の製造レベルと信頼性を向上させ、我が国の航空宇宙技術の進歩を促進しました。

溶接ロボットに必要なスリップリングの種類

空気圧・油圧・電気ハイブリッド式スリップリング -DHSシリーズ

特徴:巨大企業が提供するコンビネーションスリップリングこれは、空気圧スリップリング、電気スリップリング、油圧スリップリング、および回転ガスジョイントの集合体です。あらゆる回転体の微弱電流、電力電流、または各種データ信号を伝送でき、0.8 MPa～20 MPaの油圧を伝送でき、圧縮空気やその他の特殊ガスを伝送することもできます。電気スリップリングのチャンネル数は2～200、油圧または空気圧回転ジョイントの数は1～36、回転速度は10 rpm～300 rpmです。
応用例：溶接ロボットが動作する際、電力や制御信号の伝送だけでなく、溶接ガス、冷却液などの媒体の伝送も必要となる場合があります。気液電気ハイブリッド導電性スリップリングは、これらの機能を統合して多機能伝送を実現し、溶接ロボットの構造をよりコンパクトにするとともに、作業効率と信頼性を向上させます。

高電流スリップリング-50A～2000A

特徴: 当社は、50A 以上の大電流を伝送でき、数百アンペアまでの電流を通過できる大電流スリップリングを提供しています。独自の設計と精巧な職人技により、リング間の構造は特別な空洞フレーム型に設計されており、メンテナンスが容易で放熱に有利です。輸入カーボンブラシで作られており、大電流容量と粉塵の少なさを備えています。リングあたり 2000A の電流に達することができ、動作は安定して信頼できます。適用シナリオ: 溶接プロセスでは、金属を溶かすのに十分な熱を発生させるために大電流が必要です。大電流スリップリングは、溶接ロボットの大電流伝送の要求を満たすことができ、溶接電源が溶接ガンに必要な電流を安定して供給し、溶接品質と効率を確保できるようにします。

光ファイバースリップリング-HSシリーズ

特長：光ファイバーをデータキャリアとして使用することで、回転部と固定部の間で光信号を途切れることなく伝送できます。過酷な環境下でも耐久性があり、接触や摩擦がなく、長寿命（1000万回転以上、単一コアで1億回転​​以上）という特長を備えています。ビデオ、シリーズデータ、ネットワークデータなど、マルチチャネル技術を組み合わせることで複数の信号の伝送を実現でき、光ファイバーによる信号伝送は漏洩や電磁干渉がなく、長距離伝送が可能です。
応用例：溶接品質に対する要求が高く、溶接工程をリアルタイムで監視する必要がある溶接ロボットでは、光ファイバースリップリングを使用して高精細ビデオ信号を伝送し、溶接領域の画像を監視システムに送信することで、作業者が溶接状況をリアルタイムで確認できるようになります。また、他の高精度機器と連携して動作する必要のある溶接ロボットでは、光ファイバースリップリングを使用して高精度制御信号とデータを伝送することで、ロボットの動作精度と制御精度を確保できます。

カプセルスリップリング-12mm 6-108リング

特長：電気伝導や制御信号、データ、映像信号の伝送に360°回転が必要な小型・中型機器向けに設計されています。高度な表面処理と超硬質金メッキ処理を採用し、極めて低い抵抗変動と超長寿命を実現しています。主に小型・中型システムの微弱な制御信号や微弱な電流の伝送に使用され、低トルク、低損失、メンテナンスフリー、低電気ノイズといった利点があります。
応用例：小型またはコンパクト設計の溶接ロボット、特に作業スペースが限られた環境では、キャップ型スリップリングの小型サイズが適しています。溶接ロボットの小型化された関節部や回転部に電力と信号を供給し、ロボットの柔軟な動作と精密な制御を実現します。

ギガビットイーサネットスリップリング

特長：360度回転してシングルチャネルのギガビットイーサネット信号を送信できます。100M/1000Mイーサネット信号の送信用に設計されています。安定した伝送、パケット損失なし、ストリングコードなし、小さなリターンロス、小さな挿入損失、強力な耐干渉性、POEサポートといった利点があります。電力チャネルと信号チャネルを混在させることができ、最大8つのギガビットネットワークチャネルを同時に送信できます。RJ45コネクタの直接の抜き差しが可能です。
応用例：自動溶接生産ラインでは、溶接ロボットは通常、他の機器と高速データ通信および制御を行う必要があります。ギガビットイーサネットスリップリングは、溶接ロボットとホストコンピュータ、コントローラ、センサなどの機器間の高速データ伝送要件を満たし、溶接プロセスの自動制御と遠隔監視を実現します。

スリップリングの応用における課題と考察

しかしながら、溶接ロボットにおけるスリップリングの応用には困難が伴う。溶接ロボットの性能向上に伴い、スリップリングに対する要求も高まっている。例えば、回転速度の向上、電流の増大、信号チャネル数の増加などは、スリップリングの設計・製造において大きな課題となっている。
さらに、スリップリングの品質と信頼性は、溶接ロボットの全体的な性能に直接影響します。市場に出回っているスリップリング製品の品質は大きく異なります。不適切な製品を選択すると、ロボットの故障が頻繁に発生し、生産効率に悪影響を及ぼす可能性があります。したがって、企業はスリップリングを選定する際に、製品の品質、性能、ブランド、アフターサービスなどの要素を十分に考慮する必要があります。
同時に、溶接ロボットの将来的な発展ニーズを満たすために、スリップリングの設計と技術をさらに最適化する方法についても検討する必要があります。例えば、スリップリングの伝達速度と安定性を向上させるために、より効率的で信頼性の高いスリップリング材料を研究開発すること、コストと体積を削減し、スリップリングの統合性と適応性を向上させるために、新しいスリップリング構造と製造プロセスを模索することなどが挙げられます。

結論 スリップリング

溶接ロボットの舞台ではあまり目立たないものの、スリップリングはロボットの効率的な動作に不可欠な主要部品です。溶接ロボットの精度、安定性、効率性に静かに貢献しています。今後の産業オートメーションの発展において、スリップリングは今後も重要な役割を果たし続けるでしょう。同時に、私たちは増え続ける課題と要求に応えるため、継続的な探求と革新を続けていく必要があります。スリップリング技術の発展に注目し、溶接ロボットの高度化と産業製造の進歩に貢献していきましょう。