失敗しない、ロボット導入の第一歩(その1)

ロボット

 

第1回 自社の作業工程に適したロボットの選び方

 

1.はじめに

労働人口の減少が深刻化する中、ロボットを導入したいが、「どのように導入すれば良いのか」「費用対効果はみられるのか」など、多くの企業が導入に踏み切れないでいます。そこで、この連載でロボット導入から人材育成までの情報を提供します。

 

2.人か専用機かロボットか

自社の作業工程に適したロボットを選ぶには、人と専用機とロボットが、どのような作業に適しているかを知る必要があります。危険作業や悪環境での作業などに専用機やロボットを使います。また専用機やロボットは、決められた作業を時間内で正確に繰り返す能力があるので、そういう仕事でも活躍します。従って、プレス、溶接、塗装の工程では専用機やロボットが多く、組立や検査などの複雑な判断がいる作業やカン・コツのいる仕事は人が中心に行っています(図1)。

 

ロボット

図1 人と専用機とロボットの関係
出典:経済産業省「ロボット導入促進ハンドブック」

 

3.ロボットに向く作業

ロボットは、耐久性や信頼性も高く、作業変更への対応も一定程度可能です。さらに、加工・溶接条件を含むティーチングデータを蓄積することができるので、他のロボットへの利用が可能な点も人より優れています。ロボットは、ある程度の変更には柔軟に対応し、繰返しや大量の作業にも対応できます。ロボットが得意とする領域を正確に見定めることで、大きな成果を期待できます。そのためには、ロボットが得意なことを見つけることが重要です。

 

4.ロボットに有効な作業の洗い出し

品種が毎回変わるような組立工程、柔軟物を含む高度な組立工程などは、ロボット化による費用対効果が十分に得られない場合があります。しかし、たとえ作業が複雑でも、ロボット技術をうまく導入すれば、自動化あるいは作業の簡易化(省力化・省スキル化)が実現できます。たとえば、作業内容が頻繁に変わる場合には、人の作業習熟が追いつかず、ロボット化のメリットが出てきます。このように、自社の事情に合わせて成果を上げるためには、十分な検討が必要です。

 

5.産業用ロボットの主な種類

自社の作業工程に適したロボットを選ぶには、ロボットの形式とそれぞれの得意・不得意をよく知ることが重要です。

 

(1)直交座標型ロボット

直交するスライド軸で構成され、シンプルな構造で設計がしやすいのが特徴です。直線でしか動かないため、誤動作が起こりにくく、ブレが少ない高精度な動作が可能である。さらに低出力で広範囲の動作ができます。低価格なため、大がかりなシステムを構築してもそれほど高価格になりません。デメリットは、複雑な動作ができないことですが、使い方によってメリットも多いロボットです。

 

ロボット

図2 直交座標型ロボット(蛇の目ミシン工業 JC-3)

 

(2)垂直多関節型ロボット

現在の製造現場で最も主流のロボットです。軸は人の関節の働きに近く、他のロボットよりも軸数が多いため、自由度の高い動作ができます。多軸を活かして幅広い作業に対応できます。また、柔軟に姿勢を変えられるため、複数のロボットでも相互干渉しません。小型軽量化も進んでおり、小さなものから大きなものまで、目的に応じたシステムを構築できます。汎用性が高い一方、緻密な制御が必要で、正確なティーチングを行わなければなりません。ただし、剛性が低いため高速動作が苦手で、高速動作をさせると、オーバーシュートや振動が生じます。

 

ロボット

図3 垂直多関節型ロボット(デンソー Robotics)

 

(3)水平多関節型ロボット

水平方向の動きに特化したロボットです。すべての関節が垂直に組まれているため、上下方向の剛性と水平方向の柔軟性を併せ持ちます。この特徴を活かした部品の押込み作業などが得意です。また、構造が簡単なため、高速で動作できます。細かな位置ズレも、センサを利用して柔軟な対応が可能なことから、ピック&プレースで積極的に活用されています。構造が簡単なため低価格...

ロボット

 

第1回 自社の作業工程に適したロボットの選び方

 

1.はじめに

労働人口の減少が深刻化する中、ロボットを導入したいが、「どのように導入すれば良いのか」「費用対効果はみられるのか」など、多くの企業が導入に踏み切れないでいます。そこで、この連載でロボット導入から人材育成までの情報を提供します。

 

2.人か専用機かロボットか

自社の作業工程に適したロボットを選ぶには、人と専用機とロボットが、どのような作業に適しているかを知る必要があります。危険作業や悪環境での作業などに専用機やロボットを使います。また専用機やロボットは、決められた作業を時間内で正確に繰り返す能力があるので、そういう仕事でも活躍します。従って、プレス、溶接、塗装の工程では専用機やロボットが多く、組立や検査などの複雑な判断がいる作業やカン・コツのいる仕事は人が中心に行っています(図1)。

 

ロボット

図1 人と専用機とロボットの関係
出典:経済産業省「ロボット導入促進ハンドブック」

 

3.ロボットに向く作業

ロボットは、耐久性や信頼性も高く、作業変更への対応も一定程度可能です。さらに、加工・溶接条件を含むティーチングデータを蓄積することができるので、他のロボットへの利用が可能な点も人より優れています。ロボットは、ある程度の変更には柔軟に対応し、繰返しや大量の作業にも対応できます。ロボットが得意とする領域を正確に見定めることで、大きな成果を期待できます。そのためには、ロボットが得意なことを見つけることが重要です。

 

4.ロボットに有効な作業の洗い出し

品種が毎回変わるような組立工程、柔軟物を含む高度な組立工程などは、ロボット化による費用対効果が十分に得られない場合があります。しかし、たとえ作業が複雑でも、ロボット技術をうまく導入すれば、自動化あるいは作業の簡易化(省力化・省スキル化)が実現できます。たとえば、作業内容が頻繁に変わる場合には、人の作業習熟が追いつかず、ロボット化のメリットが出てきます。このように、自社の事情に合わせて成果を上げるためには、十分な検討が必要です。

 

5.産業用ロボットの主な種類

自社の作業工程に適したロボットを選ぶには、ロボットの形式とそれぞれの得意・不得意をよく知ることが重要です。

 

(1)直交座標型ロボット

直交するスライド軸で構成され、シンプルな構造で設計がしやすいのが特徴です。直線でしか動かないため、誤動作が起こりにくく、ブレが少ない高精度な動作が可能である。さらに低出力で広範囲の動作ができます。低価格なため、大がかりなシステムを構築してもそれほど高価格になりません。デメリットは、複雑な動作ができないことですが、使い方によってメリットも多いロボットです。

 

ロボット

図2 直交座標型ロボット(蛇の目ミシン工業 JC-3)

 

(2)垂直多関節型ロボット

現在の製造現場で最も主流のロボットです。軸は人の関節の働きに近く、他のロボットよりも軸数が多いため、自由度の高い動作ができます。多軸を活かして幅広い作業に対応できます。また、柔軟に姿勢を変えられるため、複数のロボットでも相互干渉しません。小型軽量化も進んでおり、小さなものから大きなものまで、目的に応じたシステムを構築できます。汎用性が高い一方、緻密な制御が必要で、正確なティーチングを行わなければなりません。ただし、剛性が低いため高速動作が苦手で、高速動作をさせると、オーバーシュートや振動が生じます。

 

ロボット

図3 垂直多関節型ロボット(デンソー Robotics)

 

(3)水平多関節型ロボット

水平方向の動きに特化したロボットです。すべての関節が垂直に組まれているため、上下方向の剛性と水平方向の柔軟性を併せ持ちます。この特徴を活かした部品の押込み作業などが得意です。また、構造が簡単なため、高速で動作できます。細かな位置ズレも、センサを利用して柔軟な対応が可能なことから、ピック&プレースで積極的に活用されています。構造が簡単なため低価格ですが、動作の精度はパラレルリンクロボットに劣ります。

 

ロボット

図4 水平多関節型ロボット(三菱電機 MELFA)

 

(4)パラレルリンクロボット

複数の関節で最終出力先を制御しており、複数のモータ出力を1点に集中させているので、精度と出力が非常に高いのが特徴です。可動範囲は狭いものの、精度と速度の性能はトップクラスです。パラレルリンクロボットは、構造上、重量物を扱うのは難しく、軽量物のピック&プレース以外の作業には活用しにくいものの、適切な作業を行わせれば大きな成果を上げることができます。

 

ロボット

図5 パラレルリンクロボット(ロボテック PL3-80)

 

次回は、ロボットシステム構築の大まかな流れについてご説明します。

 

◆関連解説『電気・電子技術』

  残り20% 続きを読むには・・・


この記事の著者

竹内 利一

自動化設備の生産性向上は、おまかせ下さい!  自動化設備のことならどんなことでも、あなたと一緒に考えます。

自動化設備の生産性向上は、おまかせ下さい!  自動化設備のことならどんなことでも、あなたと一緒に考えます。


「デジタル工学」の他のキーワード解説記事

もっと見る
失敗しない、ロボット導入の第一歩(その4)

  第4回 ロボット使用事業者に要求される安全   1.はじめに 産業用ロボットは、労働安全衛生法などにより「計画的」に安...

  第4回 ロボット使用事業者に要求される安全   1.はじめに 産業用ロボットは、労働安全衛生法などにより「計画的」に安...


マニピュレーターとは

  触覚技術が脚光を浴びています。パソコン、家電、携帯端末、自動車、文房具、医療・福祉用品など、人が触る様々な製品に携わる方々からの触覚技...

  触覚技術が脚光を浴びています。パソコン、家電、携帯端末、自動車、文房具、医療・福祉用品など、人が触る様々な製品に携わる方々からの触覚技...


失敗しない、ロボット導入の第一歩(その10)

  第10回 無人搬送ロボット 1.はじめに 無人搬送ロボットとは、人が操縦しなくても自動で走行することができる搬送ロボットのことです...

  第10回 無人搬送ロボット 1.はじめに 無人搬送ロボットとは、人が操縦しなくても自動で走行することができる搬送ロボットのことです...


「デジタル工学」の活用事例

もっと見る
初級~中級向けCAMオペレーターのスキル確認シート事例

◆ CAMオペレーターのスキル確認シート【初級~中級向け】:3D形状加工のCAM作業限定  今回は何社かのクライアント企業のCAMオペレーターを対象...

◆ CAMオペレーターのスキル確認シート【初級~中級向け】:3D形状加工のCAM作業限定  今回は何社かのクライアント企業のCAMオペレーターを対象...