協働ロボットUR5とUR10でCNC工程を自動化し21時間の無人稼働と34日で投資回収

Task Force Tipsでは、CNCマシンテンディングに1台のUR10と2台のUR5を導入しています。さらに4台目のUR5はキャスター付きの台に設置し、必要に応じて異なる工程へ移動して活用しています。

McMillan氏は、この運用方法を「根本的なパラダイムシフト」と表現します。「これまでロボット導入の大きな障壁となっていたのが、設備の周囲に必要な安全柵でした。URロボットなら、リスクアセスメントに基づいて大掛かりな安全柵を設けずに運用できます。ロボットを載せた台を加工機まで移動し、数分で部品の投入方法を教示できます」と話します。

Task Force Tipsの生産スーパーバイザーであるCorey Mack氏によると、URロボットの導入によって、従来7人で対応していた工程を3人で運用できるようになりました。

現在、ロボットの準備に必要なのは、部品の配置やセットアップを含めて1シフトあたり約1時間です。その後は人の介助なしで約21時間稼働できます。こうした省人化効果により、同社では約34日でロボットへの投資を回収できると見込んでいます。

2台のUR5を連携させることで、生産工程のさらなる効率化も実現しました。ブランク材が搬入コンベヤで運ばれてくると、1台目のUR5がビジョンシステムで部品を認識してピックアップし、最初の加工機へ投入します。

その後、UR5が加工途中の部品を取り出して、もう1台のUR5へ受け渡します。2台目のUR5は受け取った部品を次の加工機へセットし、加工完了後に取り出して搬出コンベヤへ移動。最後にオペレーターが部品をアルマイト処理用のラックへ配置します。

Task Force TipsのオートメーションスペシャリストであるAdam Hesling氏は、複雑に見えるこのシステムも、実際には比較的容易に構築できたと説明します。Hesling氏は熟練した機械加工の経験を持つ一方、ロボットプログラミングの専門的な経験はありませんでした。

2台のロボット間での部品受け渡しやビジョンシステムとの連携には、URロボットコントローラーのModbus通信を活用しています。また、UR5の力検知機能によって、部品の変形や切断時に残った突起、チャック部分に残った切りくずなども検知できます。

Hesling氏は、「ロボットが設定した位置まで移動しようとした際、障害物によってアーム先端にかかる力が、設定した50Nのしきい値を超えれば、異常があると判断できます」と説明します。異常を検知した場合には、エアブローで切りくずなどを除去してから作業を続けるようプログラムしています。

URロボットは、エアブローを数回行っても部品を正しくセットできない場合、加工機に「チャック洗浄」サイクルを指示します。高圧クーラントを使って、チャックジョーに残った切りくずなどを自動で除去します。

洗浄後も部品をセットできない場合は、ロボットのタッチスクリーンに通知を表示し、オペレーターに清掃を促します。それでも問題が解決しなければプログラムを停止し、オペレーターが原因を確認・修正して生産を再開できる仕組みです。

Task Force TipsのオートメーションスペシャリストであるAdam Hessling氏は、「ロボットは1時間に3～4回程度発生する『部品をセットできない』問題を自動で解決しています。オペレーターが介入するのは1シフトに1回程度で、まったく必要ないこともあります」と説明します。

こうした自動化により、従業員はCNCマシンの稼働を常に監視する必要がなくなり、加工後の部品を目視検査する時間をより多く確保できるようになりました。その結果、製品品質の向上にもつながっています。

さらに、従業員は生産改善のアイデアや新たな自動化方法を検討する時間も確保できるようになりました。Task Force Tipsでは、バリ取りや梱包、レーザー加工などへのURロボットの活用も検証しています。