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協働ロボットが敬遠されがちな作業を担い、組立・包装を30%最適化

Darex

概要

ドリルおよびナイフシャープナーのメーカーであるDarexは、スピード感のある生産ラインを運営しており、反復的でエルゴノミクス上好ましくない作業が多く存在していました。同社は、ねじ締めや箱組立工程にユニバーサルロボットの協働ロボットを導入し、初期導入から短期間で複数ステーションを持つ本格的な自動化ラインへと拡張しました。すべての工程は、ユニバーサルロボットのインターフェースを通じてプログラムされ、システム全体は社内で構築されています。

課題

オレゴン州アッシュランドに拠点を置くDarexは、4世代にわたって続く家族経営企業です。同社は、人員を増やすことなく、より多くの製品を生産する必要がありました。 「基本的には、同じリソースでより多くを生み出す必要がありました」と、オペレーションディレクターのジョン・グリフィン氏は語ります。アッシュランド地域では人手不足が深刻だったためです。 また、新たに専用スペースを設けずに導入できるソリューションも求めていました。 「生産エリアが限られているため、独立したロボットセルを必要とせず、既存の組立ラインにそのまま組み込めるものを探していました」とグリフィン氏は説明します。 自動化の対象は、ナイフシャープナーの樹脂ハウジングを組み立てるねじ締め工程と、箱の組立および製品の箱詰め工程でした。

箱組立については、専用の箱組立機も検討しましたが、 「対応できる箱サイズが限られており、柔軟性に欠けていました。もっと汎用性の高い方法を求めていました」とグリフィン氏は語ります。

Darex

業界 機械・金属加工
アメリカ
従業員数 100-500
使用したURロボット UR5 & UR3
協働ロボットが敬遠されがちな作業を引き受け、製品組立・箱組立・ケースパックを30%最適化する様子を見る

ソリューション

グリフィン氏は、展示会で何度もユニバーサルロボットを目にしていました。
「プログラミングが簡単そうでしたし、ロボットを販売していないベンダーですら、ブースでこのロボットを使っていました。それを見て『これは本当に一番使われているロボットなんだ』と感じました」と振り返ります。

協働ロボットが広く採用されている理由の一つが、内蔵された安全機能です。進路上に障害物があると、ロボットアームは自動的に停止します。リスクアセスメントを実施すれば、安全柵なしでの運用も可能です。
「これで、作業者が大がかりな安全柵なしに、ロボットのすぐ隣で作業できるようになりました」とグリフィン氏は語ります。

現在、生産効率は約30%向上しています。ラインを動かすのに必要な人数が減り、その分、他の工程や別製品に人を振り向けられるようになりました。以前は週に2製品しか生産できませんでしたが、今では4製品を生産できます

ジョン・グリフィン氏 オペレーションディレクター
投資回収は1年未満、生産効率30%向上

投資回収は1年未満、生産効率30%向上

高価で扱いにくい安全柵が不要になったことも、協働ロボットの導入効果を高めました。
「当初は投資回収に16か月ほどかかると見込んでいましたが、実際には1年未満で回収できました」とグリフィン氏は語ります。

現在、ライン全体の効率は約30%向上し、必要な人員が減ったことで、柔軟な人員配置が可能になりました。その結果、週あたり2製品だった生産能力は、4製品へと倍増しています。

ねじ締め:自動化に最適な“最初の一歩”

ナイフシャープナーの組立工程は、Darexにとって自動化を始める最適なポイントでした。
「従来は、作業者がエア式ドライバーでねじを1本ずつ供給機から取り、穴に差し込み、トルク管理しながら締めていました。非常に単調で、エルゴノミクス的にも好ましくない作業でした」とグリフィン氏は語ります。

この作業から作業者を解放するため、DarexはUR3テーブルトップ協働ロボットを導入しました。ねじ供給機やドライバーなど、既存の設備構成はそのまま使用し、作業を行う主体だけを人から協働ロボットに置き換えました。

生産技術スーパーバイザーのサム・ジェイコブソン氏は、
「人が作業していた頃は、ハウジングの穴が見えにくく、ねじの締め忘れが起こることもありました。UR3は常に正確にすべてのねじを締め、異常があればすぐに通知してくれます」と語ります。
この結果、製品品質の向上も実現しました。

UR3は、空圧式ねじ供給機とドリルを搭載し、ナイフシャープナーの樹脂ハウジングを組み立てています。
まず、ねじ供給機を穴の上に位置決めし、ねじを供給。その後、ロボットが戻ってドリルでねじを締め込みます。
UR3は、空圧式ねじ供給機とドリルを搭載し、ナイフシャープナーの樹脂ハウジングを組み立てています。 まず、ねじ供給機を穴の上に位置決めし、ねじを供給。その後、ロボットが戻ってドリルでねじを締め込みます。
協働ロボットが“頭脳”になる

協働ロボットが“頭脳”になる

ねじ締め工程の成功を受け、Darexは組立ライン全体を見直しました。
「最初のアプリケーションが非常にスムーズだったので、コンベヤや空圧プレスを制御するPLCを追加し、箱詰め側にももう1台URロボットを導入しました」とジェイコブソン氏は語ります。

さらに、URコントローラを使って、Modbus通信で複数のPLCを接続し、ライン全体を制御する構成を採用しました。
「ティーチングペンダント上ですべてを管理でき、非常に短時間でプログラムできたので、この判断にはとても満足しています。」

箱組立:UR5が複数工程を一括対応

箱組立:UR5が複数工程を一括対応

箱を成形し、製品を詰める作業も、Darexでは敬遠されがちな工程でした。
中型協働ロボットのUR5が、この一連の工程をすべて担当しています。

UR5は、カセットから段ボールを取り出して箱を成形し、ステージに配置します。次に、コンベヤで流れてくる4つの製品箱をつかみ、箱の中へ投入。満杯になるとフタを閉じ、テーピングステーションへ押し出します。

Darexの新しい“ロボット技術者”を決めるコンテスト

Darexの新しい“ロボット技術者”を決めるコンテスト

協働ロボット導入にあたり、グリフィン氏は、現場のモチベーション向上と専任担当者の育成を考えました。
そこで、UR Academy(URの無料オンライン学習プラットフォーム)を活用した社内コンテストを実施しました。

9つのインタラクティブなオンラインモジュールで基礎を学び、実際にロボットをプログラムする課題に挑戦。見事選ばれたのが、当時26歳のブリタニー・モーマン氏です。
「まったく新しいことに挑戦できるのが楽しく、夢中で学びました。今では仕事が格段に面白くなりました」と語ります。

次はパレタイジングへ

次はパレタイジングへ

Darexが次に自動化を検討しているのは、テーピング後の箱をパレットに積載する工程です。
「製品や箱のサイズが似ているので、非常に適したアプリケーションです。前かがみ作業も減らせます」とグリフィン氏は語ります。
既存ラインを横展開し、他製品にも同様の自動化を適用する構想も進んでいます。

効率的な包装自動化

効率的な包装自動化

UR5協働ロボットは、箱の成形から製品投入、封函、搬送まで、包装工程全体を担っています。

生産性と安全性の両立

生産性と安全性の両立

UR協働ロボットには、力制限による安全機能が内蔵されており、想定外の障害物に接触すると自動停止します。 Darexではさらに、作業エリアに人が入るとロボットが減速するエリアスキャナを追加し、安全性を高めています。

若手人材の活躍

若手人材の活躍

26歳のブリタニー・モーマン氏は、Darexの新しい「ロボット技術者」として活躍しています。

シームレスな制御とモニタリング

シームレスな制御とモニタリング

Modbusで制御される各ステーションの入出力や状態は、すべてURのティーチングペンダント上でリアルタイムに確認できます。オペレーターは、ここからライン全体を制御できます。

Darexの生産ラインに協働ロボットを導入したことで、同社はより高い柔軟性を手に入れました。
「従業員をより付加価値の高い業務に再配置し、他の生産工程に人材を集中させることができるようになりました」と、Darexのオペレーションディレクターであるジョン・グリフィン氏は語ります。
Darexの生産ラインに協働ロボットを導入したことで、同社はより高い柔軟性を手に入れました。 「従業員をより付加価値の高い業務に再配置し、他の生産工程に人材を集中させることができるようになりました」と、Darexのオペレーションディレクターであるジョン・グリフィン氏は語ります。

自動化によって解決した課題:

  • 生産効率30%向上
  • 週2製品から4製品への生産柔軟性向上
  • ねじ締め工程における品質向上
  • 安全柵なしでの自動化により、人と並んでの作業が可能
  • メンテナンス不要でライン停止ゼロ
  • 反復的かつエルゴノミクス上好ましくない作業の排除

採用の決め手:

  • ROI:12か月未満
  • 簡単なプログラミング
  • 人と協働できる高い安全性
  • URコントローラによるライン全体制御

協働ロボットで自動化した作業:

  • 箱組立、包装
  • ねじ締め
  • 組立ライン制御

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