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VOL2・・協働ロボットって何?<協働ロボットの特徴や現場への導入事例をご紹介>

前回のコラムで協働ロボットについての記事を作成しましたが、反響が良かった為VOL2と題しまして協働ロボットについてもう少し詳しく述べていこうと思います。

まずは協働ロボットとは何か?のおさらい

1.協働ロボットとは何か。

協働ロボットとは、人と一緒に作業を行う事の出来る産業用ロボットです。
本来産業用ロボットというのは、非常に力持ちです。ロボットの種類や大きさによるものの人を遥かに超える大きな力をもっている為に産業用ロボットの稼働範囲に人が入ってしまうと重篤な災害を引き起こすリスクがあります。
その為、産業用ロボットの周囲には安全柵の設置が必要であり、安全柵はロボットが停止していないと開かない様になっています。
完全にロボットのみで完結するシステムであれば問題無いのですが、あくまで人が組立作業を行うが人の作業をロボットで補助して欲しいというニーズや普段は必要無いが、生産ラインに欠員等の人員不足等があった際にロボットを使用したいというニーズが多くあります。
2013年12月に以下のとおり規制が緩和されたことをきっかけに、労働者に危険が生じない産業用ロボットの開発が進みました。それこそが協働ロボットです。

事業者は、産業用ロボットを運転する場合(教示等のために産業用ロボットを運転する場合及び産業用ロボットの運転中に次条に規定する作業を行わなければならない場合において産業用ロボットを運転するときを除く。)において、当該産業用ロボットに接触することにより労働者に危険が生ずるおそれのあるときは、さく又は囲いを設ける等当該危険を防止するために必要な措置を講じなければならない。
厚生労働省『安衛則第150条の4(運転中の危険の防止)』より
産業用ロボットを使用する事業者が、労働安全衛生法第28条の2による危険性等の調査(以下「リスクアセスメント」という。)に基づく措置を実施し、産業用ロボットに接触することにより労働者に危険の生ずるおそれが無くなったと評価できるときは、本条の「労働者に危険が生ずるおそれのあるとき」に該当しません。
『安衛則第150条の4(運転中の危険の防止)』(平成25年12月24日付基発1224第2号通達)より

協働ロボットは一般的にモーターの定格出力が80Wを超えない様になっています。そして何かに衝突したり大きな負荷がロボットに掛かった場合は即時モータ電源が遮断されるようになっています。感覚的に言えば、道を歩いていてすれ違う人と軽く肩がぶつかった時の衝撃よりも軽い衝撃でロボットは停止する様になっており、作業者が仮にロボットに接触しても大きな災害につながるリスクは小さいのです。

2.協働ロボットの特徴

協働ロボットは安全の為に他の産業用ロボットに比べて非常に非力に作られています。
非力であるが故に大きなモノや重たいモノは持つ事も素早く動く事も出来ません。
しかし、下記の様な特長を持っています。

1、非常にコンパクトで軽量な為に必要に応じてロボットを移動して別の場所で使う事が出来る。
※協働ロボットの架台にキャスターが付いているモノも多いです。
2、直接教示が可能なモノが多く簡単に動かす事が出来る。
※直接教示はダイレクトティーチングとも呼ばれ、人の手でロボットハンドを指定したい場所に動かしてポイントを登録するだけでティーチング出来るという教示法。簡単で早い教示が可能です。
3、コンセント繋げれば使える。大がかりなシステムが必要無い為、導入コストを引き下げる事が出来る。
※協働ロボット単体の単価は一般の産業用ロボットに比べて高めですが、安全対策機器に掛かる費用やシステム設計費等を抑制する事が出来るのでシステム全体としての費用は抑える事が出来ます。
4、ビジョンセンサ等をセンシング機器とアッセンブリで販売されているモノも多く用途に合わせて選ぶ事が出来る。
5、操作が簡単に誰でも出来る様にアプリケーションの開発が進んでおり、一般的な産業用ロボットに比べて遥かに使いやすい。

協働ロボットはこのような特徴をもっており、一般の産業用ロボットでは不可能な事が可能となる面をもっています。作業者のすぐそばで作業をする為に、安全性と操作性に非常に特化されており【身近なロボット】として生産現場で活躍しています。
協働ロボットは非常に非力と記述しましたが、現在の開発競争の中、可搬重量が数10KGを超える協働ロボットも出てきています。安全対策の進歩により、かなり力のある協働ロボットも世に出てきており、数年後には協働ロボットは一般産業用ロボットの可搬性能に並んでいくかも知れませんね。

如何でしょうか。これまでは前回の記事でも述べた協働ロボットとは何か?という記事になりますが、ここからは、より具体的な導入事例について述べていきます。

3.協働ロボットの活用方法や導入事例

協働ロボットのトップメーカーでもあるUR(ユニバーサールロボット社)様では様々な導入事例をYOUTUBEにアップされており誰でも見る事が出来ますので一部ご紹介します。

事例①
JVC ELECTRONICS INDONESIA社(日本企業、インドネシア、電子部品)の協働ロボット導入事例:部品の搬送、ネジ留め、はんだ付け
https://www.youtube.com/watch?v=HMd7zL6sGDM

事例②
光洋電子工業株式会社 (日本、電子機器関連)の協働ロボット導入:タッチパネルの反応検査
https://www.youtube.com/watch?v=_NegT1jVdgs&list=TLPQMTYwOTIwMjCYKM0X9Ry5Ew&index=2

事例③
GKNドライブライン株式会社(日本、自動車関連)の協働ロボット導入事例:ギアの嵌合、プレートの表裏判定
https://www.youtube.com/watch?v=JLQxe6OCGds&list=TLPQMTYwOTIwMjCYKM0X9Ry5Ew&index=1

事例④
日本ゼトック株式会社(日本、医薬品等)の協働ロボット導入事例:商品の小箱入れ、段ボールの梱包
https://www.youtube.com/watch?v=h5EWpnBOEJY

事例⑤
Toolcraft様 (アメリカ、金属および機械加工)の協働ロボット導入: ピック・アンド・プレイス
https://www.youtube.com/watch?v=gIGLt1Cyd7k

如何でしたか?
協働ロボットは何か?どのような事が出来るのか?については上記の動画を閲覧頂ければ概要は良くご理解いただけると思います。
協働ロボットは他ロボット同様にハンドエフェクターに様々な工夫を凝らす事で様々な分野に応用出来ます。本コラムでは紹介出来ていませんが、アーク溶接が出来る協働ロボットもあります。

4.協働ロボットの選定

協働ロボットを選定する為には、まず自動化したい工程で把持するワークや工具の重量を確認しましょう。
基本的に産業用ロボットの選定は可搬重量(最大積載量)で決まってきます。
一般的な協働ロボットの可搬重量は10kg程度なので、ワークのピック&プレースを実行させる場合、ハンドエフェクタ+把持するワークの重量を10kg以下に抑える必要がありますので、ハンドエフェクタの設計やロボットの選定にはきちんと自動化したい工程やワークの重量を確認して選定する必要があります。

可搬重量については10kg可搬程度が一般的ですが、ファナック様から35kg可搬のCR35iAもリリースされています。大きなモノを持ち上げるハンドエフェクターの設計が必要ですが、高重量物にも対応する事も可能です。

次に可動範囲(リーチ)です。
協働ロボットを中心にロボットハンドがどの距離まで届くかというものです。
例えば、NC工作機械へのワーク供給、排出をさせたい時、工作機械のチャック部分からワークを仮置きしておく台までの距離でおよそ必要なリーチが把握出来ますので、その距離に無理なく到達出来るリーチのロボットを選定します。注意点としては、ロボットのスペック表等に記載してある最大リーチは極限られた姿勢でしか発揮出来ないものです。実用する為には、各軸が様々な向き位置にいる中で必要なリーチに届く必要がありますので、スペック表の最大リーチギリギリの選定は失敗になりやすいのでご注意下さい。

最後はオプション品です。
自動化させたい工程や要求される品質によって、協働ロボットに様々オプションを付ける事が出来ます。
2D、3Dのカメラであったり、溶接のトーチ、トルクセンサ等あります。
協働ロボットメーカー推奨のオプション品もあり、よりロボットと互換性のあるモノを選ぶ事が出来ますので自動化させたい工程によって必要なオプション品が選べる協働ロボットを選定するのも大事です。

本記事では、協働ロボットの特徴や導入事例、選定方法について述べてきましたが如何でしたか?
協働ロボットの機動性や扱いやすさは他の産業用ロボットとくらべ群を抜いています。
省スペースで安全柵が不要だからこそ、既存のレイアウトに収まる。一つの工程だけではなく、事情、環境に合わせて違う場所、用途で使用できる等メリットが沢山あります。
多品種少量生産が求められる日本の製造業にこそ協働ロボットは活きるのではないでしょうか。
ロボットの導入を検討されているが既存の産業用ロボットはどうかなとお考えの方にも是非検討して頂きたいと思います。

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