機械部品を支えている構造体について

機械を支えている構造体にはいくつかの種類があります。
代表格が鉄橋や鉄塔、クレーンのアームなどでよく見かけるあれです。
鉄骨を三角形に組んだトラスという構造です。
一方、鉄骨でできた家などは四角形の「ラーメン」という構造が基本になっています。
このように鉄骨の組み合わせによる構造体のことを「骨組構造」と呼びます。
機構部品などを固定する枠をフレーム、部品などを取り付ける基礎となる台をベース、というふうに言います。
いずれのものも、大きな動力の機械を支えるためには相応の強度と剛性が必要となるのです。

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動力源のはなし

自動機や産業機械がここまで発展した最も大きな要因は動力源でしょう。
蒸気以降の動力源の発展は目覚しいものがあります。
この動力源について少し話をしましょう。

動力源を表す単位は一般的にはWで表されます。
物体に1Nの力で1m直線的に動かしたときの仕事は1N☓1m＝1Nで表現します。
これを1秒間で行うためには1N・m/sのパワーが必要です。
この1N・m/sのことを1Wと言います。

このワット数がパワーであり、動力源の力の大きさをしめしているんですね。

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機械の構成要素

機械は次のような構成要素で成り立っています。
駆動源：モーターやエンジン、油圧シリンダーなど。
トルク、回転数などを伝達する要素：歯車やクラッチがこれに該当します。
動きを変換する要素：カムやリング、ねじなど。
制御、衝撃、エネルギーを吸収する要素：ブレーキ、ばね、ダンパー
流体を伝え制御する要素：管、バルブなど
要素やユニットを支える構造体：フレーム、ベース、支持
機械を制御する要素：コンピューター、インターフェイス、スイッチ、リレーなど。

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自動機の定義

一般的に産業機械は、工場や事業所において使われている機械全般のことを指している。建設機械、農業機械、工作機械、木工機械など、工場などで使われている自動機と呼ばれるもののほとんどが産業機械に分類されている。

分野としては、産業にとどまらずあらゆるシーンで利用されるようになってきている。その意味では産業機械よりも自動機といった表現の方がより多くのシーンでの機械を表しているともいえる。

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自動装置とエネルギー

エネルギーと産業機械は切っても切り離せない関係にあります。
例えば電力開発。
水力であれ、風力であれ、原子力であれ、そこには高度な自動機の導入は不可欠なのです。人間だと困難だった困難な作業をロボットが引き受けてくれることにより、大量のエネルギーを得ることが出来るわけですね。
いわゆる社会のインフラの安定供給にも産業機械は大きく貢献してくれているわけです。

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ロボット産業の動向

我が国のロボット産業は、70年代から今日にいた るまで製造業、特にその主要ユーザである自動車及び 電気機械産業を中心としたあらゆる製造業分野に普及 するとともに、それらの製造現場でのものづくりに、 そして企業の国際競争力強化に大きく貢献してきまし た。
また、90年代初頭まで順調に推移してきたロボッ ト産業は、その後のバブル経済の崩壊に伴う過剰設備、 そして、経済のグローバル化によるわが国生産工場の 中国を中心とした海外移転の影響などから、国内需要 は大幅に落ち込むこととなりました。その一方で、そ の優れた国際競争力による輸出増もあり、今日では出 荷額の半分を輸出が占めるまでになっています。
国内需要については、ロボット普及の歴史と共にあ った自動車産業が、その代表的用途としてのスポット
溶接ロボットを中心に導入が進み、出荷割合で1979 年までトップ(1978年が39%でピーク)の座にあ りました。しかしながら、1980年を境に電気機械器 具製造業向けにその座を譲り、2002年で再びトップ に返り咲いたものの約17%にまで後退しています。
これは、 ’80年代以降に本格的な組立用としてのス カラ型ロボットの登場と、その後の低コストな直角座 標型ロボットの普及、そして今日のIT革命に代表さ れる携帯電話、パソコンなどの情報通信機器やAV機 器などの軽薄短小化、高機能化に大きく貢献すること となった電子部品実装用ロボットの普及等によるもの です。同産業向けの出荷比率は、1990年にピークで ある36%にまで拡大しましたが、その後、エレクト ロニクス製品の海外生産の拡大、そしてIT化の流れ の中で、一時は飛躍的な伸びを見せたものの、2000年のITバブルの影響を受け、2002年時点で約 14%にまで後退しています。
一方、輸出については1980年で出荷額全体の3% 程度でしたが、その後増加しつづけ、1984年には 20%台に達し、さらに1990年のバブル経済崩壊以 降は、国内設備投資の不振からロボットの市場は輸出 へとシフトすることとなりました。2002年時点で約 48%を占めるまでになっています。輸出の仕向先は、
最大の需要国である米国をはじめ、近年ではシンガポ ール、韓国、台湾、そして中国などの東アジア地域、 とりわけ世界の製造工場として大きく台頭してきた中 国が著しい伸びを示しています。
なお、世界におけるロボットの保有稼動台数は、国 際ロボット連盟(IFR)が発表した数字によると、 2002年末で約77万台、うち日本の稼動台数は約35 万台と世界の約45%を占めています。

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日本ロボット工業会

日本ロボット工業会という組織が存在する。

ここで公開されているindustry.pdfに大変参考になる記述が多く見られる。
例えば、ロボットの定義は以下のような内容である。

ロボットは、その歴史からも伺えるように産業用ロ ボットとして産業界、特にそのほとんどが製造現場と しての工場で利用されています。
産業用ロボットの定義(JIS)は、「自動制御による マニピュレーション機能または移動機能を持ち、各種 の作業をプログラムによって実行でき、産業に使用さ れる機械」とされています。言い換えるならば、人間 の上肢(腕や手)の動作機能に類似した多様な動作機 能を有するもので、1腕や手としてのマニピュレータ、 2これらの関節を動かす駆動機構としてのアクチュエ ータ、3センサ:腕の位置や速度等を計測する内界セ ンサやロボットが作業するうえで対象物の認識等を行 う外界センサ、4ロボットが移動を行う上での移動機 構、5これら一連の動作を制御するコントローラ(制 御装置)などにより構成されています。
て農業、建設、電力・ガス、運輸・     通信、 医療・福祉、防災、海洋開発、宇宙等の非製造業分野、 あるいは個人を対象とするパーソナル分野へと広がり をみせるにつれ、ロボットの形態も利用環境によって 自ずとその違いが生まれてきます。例えば、これまで の製造業向けに代表されるような人間の上肢機能のみ ならず、非製造業分野においては下肢機能としての移 動機能がより重要さを増し、そこでは単に陸地移動に 留まらず、海中や空中の移動機能なども必要となって くるからです。
また、屋外作業などの未知環境下にあっては、ロボ ットの自律化がさらに求められることとなり、先の移 動機能のみならず、より高度な判断機能、学習機能、 通信、エネルギー供給、そして材料など様々な要素技 術がロボット側に要求されることとなります。
しかしながら、ロボットの活躍する舞台がこれまで の製造現場から、今後のロボット技術の高度化によって農業、建設、電力・ガス、運輸・     通信、 医療・福祉、防災、海洋開発、宇宙等の非製造業分野、 あるいは個人を対象とするパーソナル分野へと広がり をみせるにつれ、ロボットの形態も利用環境によって 自ずとその違いが生まれてきます。例えば、これまで の製造業向けに代表されるような人間の上肢機能のみ ならず、非製造業分野においては下肢機能としての移 動機能がより重要さを増し、そこでは単に陸地移動に 留まらず、海中や空中の移動機能なども必要となって くるからです。
また、屋外作業などの未知環境下にあっては、ロボ ットの自律化がさらに求められることとなり、先の移 動機能のみならず、より高度な判断機能、学習機能、 通信、エネルギー供給、そして材料など様々な要素技 術がロボット側に要求されることとなります。

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