エンドオブアームツーリングのコンパクトシリンダは、孤立したカタログ部品ではなく、ロボット全体のペイロードの一部として選定します。グリッパまたはシリンダ本体、フィンガ、取付板、センサ、バルブ、継手、チューブ、ケーブル、ワークをすべて足し合わせます。そのうえで、重心、慣性、把持力、手首インターフェース、サイクルタイミング、空気喪失後の安全状態を検証します。
Universal Robotsは、ペイロードをツールフランジに取り付く合計重量として定義し、その重心を設定することを求めています（Universal Robots payload guidance、2026-07-10取得）。したがって「グリッパはロボットペイロード以下です」という説明だけでは、承認として不十分です。
EOAT用コンパクトシリンダを選定するときは、現行ISOページ、ロボットメーカーのガイダンス、オプション固有のカタログデータを使います。プロジェクトに一致する試験証拠がない限り、根拠のないペイロード比、スペース削減率、顧客事例、固定リザーバルール、販促的な性能比較は避けてください。
EOATペイロードは、ワークを含めてロボットフランジに取り付く合計質量です。合成重心は、その完全なペイロードの質量加重位置です。有効把持力は、明記された圧力、ストローク位置、把持点距離でカタログが定義するフィンガ力です。
重要ポイント
- ロボットペイロードにはツールとワークが含まれます。例の2.30 kg構成では合成CoGが114 mmです（Universal Robots）。
- サイクル時間を見積もる前に慣性を計算します。
- SMCはMHZ2の把持力を、明記された圧力と接触距離でのフィンガ1本あたりの力として定義します。
- 把持確認、エネルギー隔離、空気喪失状態は実機で検証します。
出典比較では、有用な設計境界が明確でした。ISO 9409-1はフランジインターフェースを管理し、ロボットメーカーはペイロードと慣性限界を管理し、グリッパカタログはフィンガ力とモーメント限界を管理し、機械試験が合成EOATが実際に部品を保持することを証明します。
短い答え: EOATを荷重とモーメントの予算として扱う
たとえば、下の5つのEOAT部品は合計2.30 kgで、フランジから114 mmの合成重心を作ります。Universal Robotsは、ペイロードにグリッパとワークの両方を含め、質量、重心、慣性を一緒に設定する必要があると述べています（Universal Robots maximum payload guidance）。
3つの関連チェックを使います。
総可搬質量 = 取り付けた全コンポーネントとワークの質量合計
合成重心距離 = 各質量とフランジ距離の積の合計 / 総質量
静的フランジモーメントの概算値 = 各質量とフランジ距離の積の合計下のモーメント計算は説明用ワークシートであり、ロボット定格ではありません。すべての値を実測部品質量と図面上の距離に置き換えてください。許容質量、重心包絡、モーメント、慣性、姿勢、加速度についてはロボットマニュアルが最終権限です。
| 例の項目 | 質量 | フランジからの距離 | 質量 x 距離 |
|---|---|---|---|
| 手首アダプタ | 0.35 kg | 20 mm | 0.0070 kg m |
| バルブとセンサ | 0.15 kg | 45 mm | 0.0068 kg m |
| 空圧グリッパ | 0.55 kg | 70 mm | 0.0385 kg m |
| フィンガとパッド | 0.25 kg | 120 mm | 0.0300 kg m |
| ワーク | 1.00 kg | 180 mm | 0.1800 kg m |
| 合計 | 2.30 kg | 合成CoG: 114 mm | 0.2623 kg m |
軽いアクチュエータが自動的により良いEOATとは限りません。250 gのフィンガ質量をフランジに50 mm近づけることは、フランジ近くに取り付けたバルブから同じ250 gを減らすより、質量距離予算を改善する場合があります。軽量化は、重心オフセットも短くするときにより大きな価値を持ちます。
ロボットペイロードと手首モーメントには何を含めますか？
ISO 9409-1:2004は2023年に確認された6ページのインターフェース規格です。円形プレート寸法、呼称、向きを定義しますが、荷重支持との相関は明示的に提供していません（ISO 9409-1、2023年確認）。したがって一致するボルト円は、機械的に合うことを示すだけで、ロボットペイロードや手首容量を証明しません。
ツールフランジを越えるすべての項目を数えます。
- アダプタプレート、クイックチェンジャ、コンプライアンスデバイス、締結具
- コンパクトシリンダまたは空圧グリッパ本体
- カスタムフィンガ、パッド、ストッパ、ガード、保持金具
- バルブ、マニホールド、センサ、コネクタ、継手、ケーブルブラケット
- ロボットマニュアルが求める場合の可動チューブとケーブルのサービスループ
- 公差や保持された工程材料を含む、許容される最重量ワーク
次に、各項目の質量中心をフランジ座標系から特定します。合成重心は必ずしもツールセンタポイントにありません。ロボットコントローラはペイロードデータを使って動作を補正し、Universal Robotsは、重心が定格包絡を越えると加速度が低下する可能性があると警告しています。
ISO 9283はロボット性能基準と対応する試験方法を扱う60ページの規格で、2021年の確認後も現行です（ISO 9283:1998）。実際のペイロード、手首モーメント、慣性、性能包絡には、ロボットメーカーの機種固有データを使ってください。
ロボット加速中の把持力はどう計算しますか？
SMCのMHZ選定例では、0.1 kgのワーク重量に20を掛けて必要把持力19.6 Nを得ており、高加速、減速、衝撃には追加余裕が必要と警告しています（SMC MHZ catalog、現行カタログ）。これはメーカーガイダンスであり、普遍的な摩擦計算ではありません。
2ジョーのバランスした外側摩擦把持では、透明な一次スクリーニングとして次を使えます。
爪 1 個当たりの必要保持力 = m x (g + a) x S / (n x 摩擦係数)ここでmはワーク質量、aは滑り方向の加速度、Sは選択した設計係数、nは有効接触面数です。この式は、ジョー荷重が等しく単純な摩擦把持であることを仮定します。フォームクロージャ、斜め接触、衝撃、回転、不均一なパッドには対応しません。
1.0 kgの垂直ピック、2ジョー、摩擦係数0.40、設計係数2.0では、必要力は静止時のジョーあたり24.5 Nから、10 m/s2加速度時のジョーあたり49.5 Nへ上がります。これはワークシート結果であり、カタログ定格ではありません。
どのコンパクトアクチュエータ構成がEOAT作業に合いますか？
SMC MHZ2ファミリーは6-40 mmボアを含み、カタログでは6-25 mmサイズで最大180サイクル/分、32-40 mmサイズで60サイクル/分を示しています（SMC MHZ catalog）。これらはカタログ条件下の機種限界であり、ロボットセルのスループット保証ではありません。
EOAT作業から構成を選びます。
| ツーリング作業 | 出発点にしやすい構成 | 主な検証 |
|---|---|---|
| 動くフィンガ間で部品を保持する | 空圧グリッパ | フィンガごとの力、フィンガモーメント、ストローク、部品損傷 |
| ストッパ、ピン、ラッチ、エジェクタを押す | コンパクトシリンダ | ボア推力、ロッド横荷重、ストローク、終端衝撃 |
| オフセットしたプレートまたはネストを動かす | ガイド付きコンパクトシリンダ | ガイドモーメント、芯出し、移動質量 |
| 長く狭いツールに沿って到達する | ロッドレスまたはガイド付きスライド | キャリッジモーメント、シールまたはガイド限界、外形 |
| プログラム位置またはプロファイルを使う | 電動またはサーボ空圧軸 | フィードバック、コントローラ、繰返し精度、安全停止 |
たとえば、コンパクトシリンダで位置決めピンを動かし、別の空圧グリッパで部品を保持できます。それでもロボットからは、両デバイス、アダプタ、ワークが1つのペイロード構成として見えます。
この節は、別のグリッパ種類カタログにしないため意図的に絞っています。平行、アンギュラ、3爪、トグル、ワイドオープンの選定は、既存の空圧グリッパ種類ガイドを使ってください。ロボット手首以外のステーションレベルのコンパクトシリンダ例は、PCB組立へのコンパクトシリンダ統合を参照してください。
フィンガ長さ、オフセット、ジョーモーメントはどう管理しますか？
SMCのMHZ2例は、0.4 MPa、把持点距離30 mmで24 Nを示し、有効把持力をフィンガ1本の推力として定義しています（SMC MHZ catalog）。同じ本体でも、フィンガが長くなると使用可能力とガイド荷重は変わります。
4つの量を別々に確認します。
- フィンガごとの把持力: 実圧力と把持点距離でカタロググラフを読みます。
- フィンガガイドモーメント: ロボット加速度と衝撃を含め、実接触オフセットでワーク力をかけます。
- 接触圧: クランプ力をパッド接触面積で割り、ワーク損傷限界と比較します。
- フィンガ剛性: たわみが部品を工程またはセンサ窓の外へ動かさないことを確認します。
カタログ力は足りるのに、フィンガが許容長さやモーメントを超える場合はどうしますか。短いフィンガを使う、接触点を近づける、フォームクローズ形状を追加する、パッド面積を増やす、より強いガイドのグリッパを選びます。圧力を上げるだけでは、部品への痕を増やしてもフィンガたわみを直せない場合があります。
接触点を設計変数として扱ってください。長いフィンガを付けたコンパクト本体は、少し大きくてもアダプタなしで部品へ届くグリッパより、荷重経路としてはコンパクトでない場合があります。本体寸法だけでなく、フランジから接触点までの距離を比較してください。
取付、配管、サービス外形
ISO 9409-1は2023年に確認され、6ページで円形機械インターフェースを定義していますが、インターフェース寸法と荷重容量を関連付けないと述べています（ISO 9409-1）。したがって取付板は、ロボットマニュアル、ツール荷重、締結、剛性、位置決め要求を別に満たす必要があります。
ジョーの両位置とロボット経路全体で、完全な外形をモデル化します。継手、スピードコントローラ、センサコネクタ、チューブ曲げ半径、ケーブルストレインリリーフ、締結アクセス、クイックチェンジ動作、手首を分解せずにグリッパを外すための空間を含めてください。
フレキシブルサービスが隠れた荷重にならないように配線・配管します。きついチューブループは小型グリッパを引っ張ることがあり、大きすぎるループは治具に引っかかったりカメラ視野へ入ったりします。サービス束を手首近くで固定し、繰返し曲げを意図したフレックスゾーンに置き、ロボットの全極限姿勢で確認します。
繰返しツール向きが重要な場合は、ダウエルまたは位置決め形状を使います。締結具はクランプ力を与えるものであり、すきま穴だけで精密EOATを位置決めさせるべきではありません。ISO 9409-1はインターフェース交換性を確立しますが、カスタムアダプタの平面度、剛性、公差積み上げを保証しません。
バルブ、チューブ、センサはタイミングにどう影響しますか？
SMCはMHZ2の6-25 mmボアで180サイクル/分、32-40 mmモデルで60サイクル/分を示していますが、これは最大カタログ頻度です（SMC MHZ catalog）。実際のEOATタイミングは、バルブ流量、チューブ容積、動作中圧力、フィンガ質量、センサ、PLCシーケンスにも依存します。
短い空圧容積が応答を実質的に改善するなら、バルブを手首近くに置きます。ただし、バルブ質量、ケーブル質量、熱、侵入保護、サービスアクセスをペイロード予算に入れてください。リモートバルブ島は手首質量を減らしますが、チューブ容積を増やします。どちらも自動的には勝ちません。
次のイベントを別々に測定します。
- ロボットが許可された把持姿勢に到達する
- バルブ出力が状態を変える
- グリッパが部品に接触するところまで閉じる
- 圧力または位置が有効把持を確認する
- ロボット動作許可信号が出る
- ロボットが置き位置から離れる前にリリースが完了する
落下部品が危険または品質リスクを作る場合、固定遅延だけを把持確認に使わないでください。位置スイッチはジョー状態を確認できますが、部品保持を証明しない場合があります。圧力ロジックはいくつかの故障を検出できますが、定義されたしきい値、タイミング、故障処理が必要です。
関連するソレノイドバルブ動作ガイドではバルブ状態を説明し、空圧圧力降下ガイドでは工場ヘッダーから可動ツールまでの損失を扱っています。
EOATにはどの安全状態と受入試験を使うべきですか？
ISO/TR 20218-1:2018はロボットエンドエフェクタの25ページの安全設計ガイドであり、ISO 10218-2:2025は産業用ロボット用途とセルの223ページの規格です（ISO/TR 20218-1、ISO 10218-2:2025）。EOATの安全状態は、普遍的な「開」または「閉」ルールではなく、リスクアセスメントから決めます。
空気圧、電源、通信、センサ、チューブが故障したとき何が起きるかを考えます。重い部品や鋭い部品を落とすことが支配的な危険かもしれません。別の工程では、熱い部品や汚染部品を保持し続ける方が悪い場合もあります。スプリング補助、パイロットチェック、機械的保持、制御リリース、冗長検出は、その故障解析の後で選びます。
生産リリース前に、次を記録する初品試験を実施してください。
- 完全なEOAT質量、合成重心、設定したペイロードデータ
- 手首インターフェース、締結、位置決め形状、剛性、サービスアクセス
- 把持力仮定、フィンガ長さ、接触圧、ガイドモーメント承認
- 代表的な低加速、通常加速、信頼できる高加速での動的ピック
- 部品あり、ジョー位置、圧力、ロボット許可のタイミング
- 空気喪失、電源喪失、センサ故障、非常停止への安全応答
- ツール交換後とサービス束が屈曲した後の繰返し精度
米国のサービス・保全では、予期しない通電、起動、蓄積エネルギー放出が負傷を起こす場合、OSHA 29 CFR 1910.147が適用されます（OSHA 1910.147）。試運転試験は、現場のエネルギー制御手順を置き換えるものではありません。
エンドオブアームツーリングのコンパクトシリンダに関するFAQ
SMCは複数の複動16-40 mmモデルで、MHZ2の使用圧力範囲を0.1から0.7 MPaとし、フィンガごとの把持力を示しています（SMC MHZ catalog）。以下のFAQは、コンパクトアクチュエータを候補にした後も残るシステム確認を扱います。
軽いEOATなら常にロボットサイクル時間は良くなりますか？
いいえ。質量低減は役立ちますが、重心と慣性も利用可能な動作包絡を支配します。例では2.30 kg、合成オフセット114 mmの構成を、選定ロボットの荷重線図で確認する必要があります。フィンガ到達距離やワーク位置が本体質量より重要になることもあります。
EOATの重心はどう計算しますか？
各部品質量にフランジからの距離を掛け、その積を合計して全質量で割ります。例では0.2623 kg mを2.30 kgで割り、約114 mmになります。最終的なコントローラデータには、3次元座標とロボットメーカーの慣性方法を使います。
ISO 9409-1はEOATが荷重を支えられることを証明しますか？
いいえ。6ページのISO 9409-1は円形プレートインターフェース、呼称、表示、交換性、向きを定義します。インターフェースと荷重支持範囲を関連付けないと明示しています。ペイロード、重心、モーメント、慣性、締結具、アダプタ剛性は機種固有に検証する必要があります。
ロボットEOATにはどれだけの把持力が必要ですか？
質量、加速度方向、摩擦、ジョー数、接触形状、フィンガオフセット、衝撃、選択した設計係数によります。SMCの0.1 kg例はワーク重量の20倍を使い、19.6 Nを得ています。これはカタログ指針として扱い、実際の部品とロボット経路で検証してください。
空気喪失後、グリッパは開くべきですか、それとも閉じたままにすべきですか？
普遍的な答えはありません。ISO/TR 20218-1には25ページのエンドエフェクタ安全ガイダンスがあり、ISO 10218-2:2025はロボットセル統合を扱います。落下部品、保持部品、挟まれ、熱、汚染、復旧、蓄積エネルギーの危険から、より安全な状態を定義し、選んだ構成を試験してください。
結論: ツールをシステムとして承認する
例のEOATは合計2.30 kg、合成オフセット114 mmで、1 kgワークには、明記した摩擦と設計係数の仮定で10 m/s2時にジョーあたり49.5 Nが必要です。Universal RobotsとSMCはいずれも、質量、重心、圧力、接触点、力を一緒に承認すべき理由を示しています。
ツールを1つの構成として固定してください。ロボット機種、フランジ、アダプタ、アクチュエータ、フィンガ、バルブ、センサ、継手、サービス束、ワーク範囲、ペイロードデータ、動作限界、把持ロジック、故障応答を含めます。代替のコンパクトシリンダまたはグリッパは、その完全な証拠パッケージがなお合格する場合にだけ認められます。
機械固有のレビューでは、ロボット機種、荷重線図、EOAT CAD、部品質量、重心座標、部品図、加速度プロファイル、バルブ位置圧力、フィンガ形状、センサロジック、安全状態要求をお問い合わせから送ってください。発行者情報はベプト空圧についてで確認できます。
出典と取得メモ
- ISO 9409-1:2004、2026-07-10取得。6ページの円形機械インターフェース範囲、2023年確認、荷重支持相関の明示的除外。
- ISO 9283:1998、2026-07-10取得。60ページのロボット性能基準と試験方法、2021年確認。
- ISO/TR 20218-1:2018、2026-07-10取得。25ページのエンドエフェクタ安全設計と統合範囲。
- ISO 10218-2:2025、2026-07-10取得。223ページの産業用ロボット用途とロボットセル統合範囲。
- Universal Robots payload guidance、2026-07-10取得。合成ツールフランジペイロードと重心設定。
- Universal Robots maximum payload guidance、2026-07-10取得。ペイロード質量、重心オフセット、慣性、加速度、グリッパ、ワークの関係。
- SMC MHZ parallel air gripper catalog、2026-07-10取得。フィンガごとの把持力、圧力と把持点グラフ、0.1 kg選定例、使用範囲、最大頻度。
- OSHA 29 CFR 1910.147、2026-07-10取得。予期しない起動や蓄積エネルギー放出が負傷を起こすサービス・保全の範囲。
- Universal Robots Academy, Tool Configuration: TCP, orientation, payload & center of gravity、2021-12-16公開。4分33秒の設定概要として埋め込み、検証時31,341回再生。