工作機械へのワーク投入・取り出しは、生産性や設備稼働率を左右する重要な工程です。一方で、作業者の常時配置が必要になる、夜間・休日稼働が難しい、単純作業に人手が取られるといった課題を抱える現場も少なくありません。協働ロボットを活用することで、マシンテンディング工程を安定して自動化し、人手に頼らない加工体制の構築や設備稼働率の向上につなげることができます。
マシンテンディングとは、工作機械や加工機にワークを投入し、加工後のワークを取り出す作業のことです。CNC旋盤やマシニングセンタ、NC加工機などへのワークの脱着だけでなく、検査機、洗浄機、印字機などへの投入・取り出しもマシンテンディングに含まれます。
一見すると単純な作業に見えますが、ワークを正確な位置に取り付ける、加工完了後に取り出す、次工程へ受け渡すといった作業は、加工機の稼働率や生産量に直結します。特に人手不足が進む現場では、作業者が機械の前に常時つく必要があることが、生産性向上の妨げになるケースもあります。
マシンテンディングを協働ロボットで自動化することで、作業者は単純な投入・取り出し作業から離れ、検査や段取り、改善活動など、より付加価値の高い業務に集中しやすくなります。
マシンテンディング工程では、加工前のワークを機械にセットし、加工完了後に取り出す作業が繰り返し発生します。作業自体は単純でも、機械の稼働に合わせて作業者が近くで待機する必要があり、人員配置の負担が大きくなりやすい工程です。作業者がワークの脱着に追われることで、検査や段取り、改善活動などに十分な時間を割けない場合もあります。
工作機械の稼働率を高めるには、日中だけでなく夜間や休日の稼働も有効です。しかし、ワークの投入・取り出しを人手に頼っている場合、作業者の勤務体制や人員確保の制約により、長時間の安定稼働が難しくなります。設備はあるものの、人手不足によって十分に稼働させられないことも、マシンテンディング工程でよく見られる課題です。
多品種少量生産の現場では、ワークの形状やサイズ、加工条件が頻繁に変わることがあります。そのたびに治具交換やロボットハンドの調整、ティーチングの変更が必要になると、自動化の効果を十分に得にくくなります。マシンテンディングを自動化する際には、単にワークを投入・取り出しできるだけでなく、品種変更や段取り替えに柔軟に対応できる仕組みが重要です。
協働ロボットは、従来の大型設備や専用機に比べて設置スペースを抑えやすく、既存の工作機械や生産ラインに後付けしやすい点が特長です。CNC旋盤やマシニングセンタの前に設置し、ワークの投入・取り出しを自動化することで、大規模なライン変更を行わずにマシンテンディングの自動化を進められます。
マシンテンディングでは、ワークの形状やサイズ、加工条件が変わることがあります。協働ロボットは、作業内容に合わせて動作プログラムを変更しやすく、グリッパーや治具、ストッカーなどの周辺機器と組み合わせることで、さまざまなワークの投入・取り出しに対応できます。単一品種の量産だけでなく、多品種少量生産や段取り替えが発生する現場にも導入しやすい自動化手段です。
協働ロボットは、ワークストッカーや周辺機器と組み合わせることで、加工前ワークの供給から加工後ワークの回収までを連続的に自動化できます。作業者が不在の時間帯でも一定量のワークを処理しやすくなるため、夜間稼働や最終シフト後の加工継続など、工作機械の稼働率向上につなげることができます。
ここでは、ユニバーサルロボットの協働ロボットを活用し、工作機械へのワーク投入・取り出しや工程間搬送を自動化した事例を紹介します。
トヨタ自動車北海道株式会社では、デフピニオンを加工機に投入する工程にURロボットを導入しました。従来は、作業者が複数個のワークを持ち上げて搬送機にセットしていましたが、付着した油や異物による搬送不具合や、ワークの重量による作業者負担が課題となっていました。
URロボットの内蔵F/Tセンサを活用することで、カメラを使わずにワークを検出できるシンプルなシステムを構築。ワーク形状の変更にもプログラム変更で対応できるようになり、従来92％だった工程稼働率を98％まで向上させています。
大久保歯車工業株式会社では、建機車両向け駆動部ギアの歯切り加工、刻印、面取りの3つの工程間搬送にUR10eを導入しました。協働ロボットが加工済み品の取り出し、未加工品の取り付け、刻印機・面取り機へのワーク搬送、加工後の整列までを行うことで、一連のマシンテンディング工程を自動化しています。
従来は設備7台に対して2名体制で対応していましたが、協働ロボットの導入により1名分の省人化を実現。交代時間や昼休憩時に発生していた設備の遊休時間を抑え、対象設備の生産性向上につなげています。
株式会社ヨコタコーポレーションでは、NC機へのワークの出し入れにUR5を導入しました。受注増に伴いNC旋盤を増設したものの、人手不足により担当者の確保が難しく、他部署からの配置転換や短期の人員投入で対応していたことが課題でした。
UR5の導入により、作業者を増やさずに安定した生産体制を構築。ワークの投入・取り出しを協働ロボットに任せることで、24時間稼働と生産数のばらつき抑制につながり、20％以上の生産性向上を実現しています。また、作業者は最終検査など、より重要度の高い工程に配置できるようになりました。
ユニバーサルロボットの協働ロボットは、標準内蔵の力覚センサを活用した倣い動作により、位置ずれを許容しながらワークを取り付けることが可能です。人手でも難しい微細なはめ込みや、加工機への安定したワークセットにも対応しやすくなります。
ユニバーサルロボットは、直感的なプログラミングにより、ワーク追加や段取り替えにも柔軟に対応できます。生産品目や加工条件が変わる現場でも、作業内容に合わせて動作を変更しやすく、多品種少量生産のマシンテンディングにも適しています。豊富な周辺機器と組み合わせることで、ワーク形状や生産計画に応じた自動化システムを構築できます。
ユニバーサルロボットの協働ロボットは、軽量かつコンパクトなアーム設計により、既存ラインの限られたスペースにも導入しやすいことが特長です。高度な安全機能を搭載しているため、作業者が近くで作業する現場でも、リスクアセスメントに基づいた安全対策を行うことで、既存設備と組み合わせた自動化を進めやすくなります。
最新のURシリーズでは、安全機能を有効にしたまま最大5m/秒の高速動作に対応できます。追加の安全センサと連携することで、作業者がいない場合は高速で動作し、人がバッチ切り替えを行う際には減速・一時停止させるなど、生産性と安全性を両立したマシンテンディング自動化を実現できます。
協働ロボットを活用した工作機械の投入・取り出し自動化について、導入の考え方や検討ポイントをまとめたガイドブックです。フォームよりダウンロードいただけます。
