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溶接ロボットの導入成功事例

4つの溶接工程を1台のロボットに集約!若手社員でも多種溶接対応!

・課題
お客様からの高い溶接品質要求を達成する為には、熟練した職人さんにしか任せる事が出来ない一方で、受注も拡大していき熟練工の工数が取れない状況の中で、生産効率を高めていく必要があった。既存設備としてTIG溶接ロボットは導入していたが、SPOT溶接やレーザー溶接、仕上げ研磨工程と一連加工業務の生産効率の向上が必要であった。

・ロボットを導入した工程
TIG溶接、SPOT溶接、YAGレーザー溶接,仕上げ研磨工程を1台のロボットで実現

・ポイント
今回のロボットシステムには、レーザビーム形状を自在に変化させられる最新ファイバーレーザー発信器を垂直多関節ロボットに持たせて、高度な微細溶接を可能にする新工法を確立しました。これにより、現在の4工程を1台のロボットに集約することができるとともに、熟練工に頼らずパート社員でも安全に加工可能な体制を構築することが可能となりました。加えて、労働生産性の向上や品質の向上、熟練技能のロボット化、イニシャルコスト及びランニングコストの削減が図れました。
従来のシステムであったなら各工程(TIG溶接、SPOT溶接、YAGレーザー溶接,仕上げ研磨工程)それぞれに多関節ロボットが専用に1台ずつ必要であり設置スペースやコストも大きなモノとなっていたところを、ファイバー溶接システムを導入しロボット1台で各工程の作業すべてをこなせる様になりました。
このような自動化システムを導入し熟練工の工数を削減し若手社員への教育や更に難易度の高い溶接作業を行ってもらう事で多面的な成果を生んでいます。

・コンサルタントの視点
日本の製造現場では熟練工の不足や若手社員の確保など技術継承についても大きな課題があります。

しかし、今回紹介した事例の企業のような取り組みをされている企業には今後も若手社員が入り熟練工の技術を学ぶ一方でロボット活用が出来る新しい技術者がどんどん生まれていくことでしょう。そして将来さらに先進的なものづくりを実践され、日本のものづくりを革新されていくのだと思います。

生産現場の課題について真剣に取り組んでメーカーやSIERと協力し、先進的なシステム構築を進めるのは本当に大事なことですね。溶接工程に限らずあらゆる分野でロボットの性能が向上している昨今、規制概念に捉われる事なく新しいシステムを構築していくスタンスが必要と感じさせる事例でした。

ロボットによる肉盛り溶接とオフラインティーチングで脱職人化

・課題
こちらの企業様では、多品種の金属製品を生産しており、数万個に及ぶ多様な金型を保有しております。金型の保守や新規製作工程において、摩耗補修時に表面を硬化肉盛り処理しますが、高度な熟練技能と長い工数が必要となるため生産活動のネックでした。また高い技術を保有する職人を育てるには数十年の時間を要するので、今後の職人不足を想定したうえで脱職人化に向けた取り組み(デジタルイノベーション)を行う必要がありました。

・ロボットを導入した工程
金型新規製作や金型修繕時の硬化肉盛り溶接工程

・ポイント
硬化肉盛り溶接を自動化する為に、レーザクラッティング工法(金属の粉体を利用した肉盛り溶接工法)を採用されました。
自動化するための課題は、溶接欠陥が無く金型への入熱が少ない溶接条件と溶接歪が発生しにくい加パス(熟練者の経験値)を正確に再現するロボット軌跡制御と、ロボットティーチング作業の簡略化がありました。
課題を解決する為に、ロボットペンダントを用いたダイレクトティーチング方法ではなく、オフラインティーチングソフトウェアを導入しました。PCを用いて最適な加工パスを生成した上で、溶接工の経験と知識を加えて溶接条件やトーチの調整を重ねました。ペンダントによるティーチングではロボットを停止する必要があり、その間生産する事が出来ませんし、溶接工の技術を再現するようなトーチの軌道を教示するにも非常に多くの時間が必要となります。オフラインティーチングソフトを用いる事で、生産を行いながら他の金型の修繕の為のロボットプログラムを生成する事で多品種対応を実現されています。
結果として、溶接を自動化することで一連の金型製作/保守工程の熟練作業の置き換えを図り、専任者2名を削減できました。加えて処理時間を大幅短縮することに成功し、従業員を過酷な環境から解放することにも繋がりました。

・コンサルタントの視点
金型の修繕など高い溶接技能が必要な場合でもロボットは対応できます。事例企業様も自動化システムを構築するまでは、多くの工夫や試行錯誤を行っていたと考えられますが、一度自動化してしまえば、「何故この作業を人が行っていたのか」と言えます。そして、1つでも工程を自動化すると自然とノウハウが身につき、他工程の自動化も進んでいくことでしょう。今回は2017年の導入事例ですが、数年経ったことで更なる成果を挙げられていると考えられます。初期投資費用はかかりますが、今後10年、20年先を考えた場合は正しい選択ではないでしょうか。国や地方自治体の補助金を上手に利用して負担を軽くする対策もあります。オフラインティーチングソフトにも色々な種類があります。例えば、海外で開発されたソフトウェアはメーカー純正のソフトウェアに比べて多機能ですが、初期導入費用は数百万円になります。しかし外部業者にロボットティーチングを依頼し、生産停止してティーチングすることを考えると、多品種であればあるほど効果が見込めます。さらに複雑な形状部品や色々な角度でのアプローチが必要な場合はより効果を発揮します。現在の製品がいつまで需要があるのか分からない、仕様変更が頻繁にある場合にも有効です。初期導入費用は掛かりますが、職人の雇用にかかっていた費用に置き換えると効果が期待できるかもしれません。
 

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