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マシンテンディングとは何ですか?

「マシンテンディング」は、最も一般的な協働ロボット用途です。詳しく説明する前に、まずは簡単な定義を説明します。

テンディングの基本的な定義は、誰かまたは何かのために処理を提供することです。ここでいう「マシンテンディング」とは、機械に部品や材料を載せる、または降ろすことを意味します。現在、マシンテンディング用途のほとんどは人間が行っています。最近の機械工場では、多くの場合 CNC 加工機(旋盤やフライス盤など)を使います。これらの機械では、原料(通常、未加工部品またはブランク部品と呼ばれる)を機械に入れ、機械が作業を終えたらそれを取り除く作業を作業員が行わなければなりません。しかしながら、優秀な人材の確保が難しくなってきているため、企業はロボットを作業場に導入して人手不足を補っています。

ロボットによるマシンテンディングのプロセスは、ロボットが絶えず未加工部品を受け取り、機械が良質な部品を生産することを想定すれば、延々と繰り返すことができます。一部の産業では、射出成形機や CNC 加工機を空にするような、単一ステップの生産用ロボットを使用しています。24時間体制で生産が行われていれば、ロボットは機械の作業領域から部品を取り除くことで、サイクルタイムを最小限に抑え、プロセスを継続的に実行することができます。

コボットによるマシンテンディング

協働ロボット、略してコボットは、動力や力に制限のあるロボットです。マシンガードがなくても使用できるロボットや、その他の安全機能を備えたロボットです。コボットは、機械や人のそばに置いて、周囲の環境から遮断されることなく、特定のタスクを実行するように設定できます。

とはいえ、CNC 加工機周辺にコボットを導入し、部品の出し入れをプログラミングするのは、実際にはそれほど簡単ではありません。そのためには、その仕事を成し遂げることができ、人間の作業員と同等のレベルに到達できるロボットを選ぶ必要があります

マシンテンディング用セルの構造

A CNC セルはかなり複雑です。しかしながら、ロボットによるマシンテンディング用セルの主要部を表す反復性の項目があります。構造は次のような用語で分類されています。

  1. CNC 加工機: 自律的に部品を加工する(CNC はコンピュータ数値制御の略)。
  2. ワーク保持: 加工中の部品を保持する。
  3. コントローラ: 機械の動作を調整する。
  4. オペレーター: 機械を操作する(人間操作によるセルの場合)、ロボットを操作する(ロボティックセルの場合)。
  5. ティーチペンダント: ロボットのプログラミングを行うための携帯端末。
  6. 部品: 通常は1度に1つ、未加工部品として機械に入り、加工部品として出てくる。
  7. グリッパー: 原材料を掴み、機械に置き、変形プロセスを経て加工部品を回収する。
  8. ロボット: CNC のドアの開閉を含め、オペレーターに代わって部品の投入と取り出しの面倒な作業を実行する。
  9. CNC ドア: 金属片を CNC 加工機内に閉じ込めたままにし、機械稼働中の部品の突出を防ぎます。」

ユニバーサルロボットとRobotiq 2-Finger 85グリッパーを使ったマシンテンディングを実現するのに必要なさまざまなステップについて、より良く理解するには次のビデオをご覧ください。

安全性

「協働ロボットがマシンテンディング用途で使いやすい理由の一つは、安全性が組み込まれていることです。ロボットは、何か(または人)に接触すると自動的に停止するだけでなく、一定の空間内での移動に制限することもできます。ロボットのアームの動きを定義済みの作業スペースに制限する安全計画を設定するには、わずか数分しかかかりません。これにより、ロボットを使用する際の危険性が軽減され、また、作業員との衝突を防ぐためのフェンスなどの安全装置を購入する必要もなくなります。

これまで職場で協働ロボットを見たことがない人は、ロボッが近くにいることに抵抗を感じるかもしれません。安全性を実際に示すことは、不安を解消するのにとても有効です。最初のプロジェクトで、コボットの安全性機能を紹介します。ロボットがスムーズに動き、簡単に止まることが口コミで広がり、人々がリラックスしてくれます。」

コボットの安全ガイドラインを決めるのは誰ですか?

「コボットの安全性ガイダンスとして最も広く認知されているソースは、ISO/TS 15066です。これは、国際標準化機構(ISO)が作成した技術報告書です。ISO/TS 15066(ロボットとロボティックデバイス - 協働ロボット)は、まだ規格ではありません。完全な規格になるにはさらなる技術開発が必要なので、現段階では技術仕様書(TS)となっています。

弊社の目的では、規定される安全性限度が変更される可能性があるということです。協働ロボットとの作業の実用性について理解が深まれば、限度枠は更新されます。しかしながら、まだ完全な規格ではないにもかかわらず、この報告書を「規格」と呼ぶのは、コボットの安全性に関する規格に最も近いものだからです。この規格についてのすべては、電子書籍 「ISO/TS 15066 詳説」に記載されています。

事業例

企業はコボット(協働ロボット)を使って、生産の拡大、人間の作業員をより価値の高い仕事に転向させること、また全員の安全を確保することの3つを実現しています。このセクションでは、どのようにして企業がそれを実現しているか、いくつかの例を紹介します。

Trelleborg: 生産の拡大

「デンマークの製造会社である Trelleborg Sealing Solutions では、従来の産業用ロボットに代わる小型で安全なロボットとして、協働ロボットが使用されています。各コボットは、事実上、各 CNC 加工機の付属品となっています。同社の生産責任者である Jasper Riis は、「新しい機械を買うときはいつでも、その機械用のロボットも注文します」と語ります。これは完全に有効なアプローチであり、Trelleborg の目的に非常に有効であることは明らかです。

同社のマシンオペレーターは、基本的なレベルでロボットをプログラミングすることができますが、現段階ではそれだけのロボット工学のトレーニングしか受けていないようです。オペレーターの仕事は、これまでのマシンテンディングとかなり類似しています。大きな違いは、スケールの違いです。以前は各作業員が3台の機械で同時に投入・取り出しの作業を行っていましたが、現在は8台の機械で作業します。

Lowercase NYC (ブランド): 5日間の統合プロジェクト

Lowercase NYCでは、スタイリッシュなアイウェアを製造するために、原材料をシート状で輸入しています。そのシートを小さなタブレットに裁断し、CNC 加工機でメガネフレームに変えます。この機械は、Universal Robots の UR5 コボットと Robotiq のグリッパーによってテンディングされています。ロボットは、原材料を選別して1つ目の位置に投入し、ドアを閉じてスタートボタンを押し、2つ目の位置で同じことを繰り返します。加工後、ロボットは仕上がったメガネを取り出し、バケツに入れます。その後、アイウェアには何度も微調整が施され、出荷の準備に入ります。

CNC 加工機での各生産バッチは平均500個で、各スタイルが約30〜40個あります。しかし、このような少量の場合でも、自動化されたプロセスは圧倒的に最高のソリューションです、と Lowercase NYC 共同設立者,Brian Vallarioは言います。「バイス 上での手動による調整は毎回数回しかしていません。あとはすべて自動化されています」と説明します。「この自動化は私たちには重要です。アイウェアの製造は非常に手間のかかるプロセスですが、弊社はとても小さなチームなので、効率を上げることができれば非常に大きな意味があります。コンピューターの前に座ってデザインの仕事をしたり、機械ではできない手間のかかる作業に出向くことができる製品があることは、弊社には大きなプラスになります。」

Tegra Medical: 人間の作業員を転向させる

「上記の話を読んで、「ロボットが機械工の代わりになって、あの人は失業してしまったんだな」と思う人もいるかもしれません。」しかし、それは正しくありません。協働ロボットの特徴は、より多くの手動作業を行い、人間の作業員をより価値のある仕事へ解放することです。

作業員は肉体労働をする代わりに、品質管理、部品の検証、プロセスの最適化、生産がスムーズに行われているかどうかの確認などに時間を使うことができます。機器のメンテナンスなどの作業をより頻繁に行うことができるようになり、しかも、機械に材料が投入されているかどうかを気にする必要はありません。コボットは、従業員が次をできるようにします:

  • プロセスの最適化に集中することプロセスの最適化に集中すること
  • 製品の品質と検証に集中すること。
  • より重要なまたは差し迫った作業に振り向けること。
  • より刺激的な環境で仕事をすること。

機械の前に立って次の部品を待つのではなく、作業員は新しいことを学び続けることができます。最終的には、従業員はより刺激的な仕事を獲得し、マネージャーはより良い生産を獲得することができます。これぞウィン・ウィンの関係です。

Tegra Medicalは、コラボレーションロボットを導入する際、最初は小規模に1台の UR5 ロボットから始めて、その後スケールを拡張して3台の UR5 をいろいろな機械に搭載するに至りました。トレーニングとイノベーションの企業文化は、Tegra のアプローチの重要な部分です。製造担当取締役、Hal Blenkhorn が言います: 「ロボットに仕事を奪われる人はいない。弊社は、それが異なる業務であれ、その領域のロボット監督者にすることであれ、従業員に[付加価値を与え]、新しいスキルのトレーニングを受けさせようとしています。」”

企業文化として社内に専門知識があるので、Tegraはロボットを創造的に利用することができます。最初の3つの統合で得た知識をもとに、チームメンバーは次のロボットである UR10 を使った野心的なアプリケーションに着手しました。Blenkhorn は、「この最後のセルでの課題は、3つの異なる製品を3つの異なる作業で実行することでした。3つの異なる製品を同時にフィードするような混合モデルのセルを持つことは、弊社にとって、また業界でも異例のことです。」”

基本的なプログラミング機能を製造チームが引き継ぐことで、Blenkhorn は新しいアプリケーションの開発に時間を割くことができるようになりました。オペレーターは、これらの新しいアプリケーションの開発にも参加することができます。

上級マニュファクチャリングエンジニアの Paul Quitzau が Tegra の次のアプリケーションについて語るとき、これは明確です。「私たちはとても興奮しています。4台目のロボットを購入しましたが、これはレーザーマーキングを行う別の領域に使われる予定です。」設置のしやすさについて、Quitzau が語るには、「アプリケーション全体を問題なく組み立てることができました。なお、私はプログラマーではなく、機械に詳しい人間です。」”

マシンテンディングに関する追加リソース

マシンテンディングのバンドル

ロボットによるマシンテンディングを使って、より迅速な生産を開始しましょう。CNC 加工機の生産性を向上させる方法をチェックしてみましょう。

マシンテンディングの自動化で探す必要のあるもの

マシンテンディングを正しくセットアップするための高度なヒント。産業用ロボットによるマシンテンディングは、産業用自動化プロセスにおける重要なトピックです。

マシンテンディング・プロセスを段階的に自動化する

ベースラインの設定、自動化データへの信頼、適切なロボットセルの設計、収益性の確保など、協働ロボットを使って CNC 加工機を自動化するための段階的ガイドです。