コボットの時代へようこそ

協働ロボットは人間との緊密な対話を通じて大きなメリットをもたらしますが、安全性と生産性を確保するには高品質の部品交換が必要です

記事の投稿元 | EU オートメーション

頑丈な産業用ロボットは長年にわたって工場に不可欠な機器であり、メーカーが高レベルの一貫性と再現性を提供して生産性を向上させることを可能にします。

しかし、消費者の行動の変化により、生産におけるさらなるカスタマイズに対する需要が高まり、スマートな製造と高度な自動化が標準になりつつあります。 これにより、作業者と緊密な関係で使用できる、より小型、軽量、機敏な機械のニーズが生まれています。 協働ロボット、つまり「コボット」を入力します。

コボットは精度が要求される反復的なタスクを引き受けることができ、大規模なビジネスになりつつあります。 2017 年から 2020 年にかけて、世界中の協働ロボットの設置数は約 11,000 台から 22,000 台へと倍増しました。 また、BIS Research の調査によると、協働ロボットの世界市場は 2018 年の 5 億 8,000 万ドルから、2024 年までに 90 億ドルという驚異的な規模に成長すると予想されています。

より人間と機械のコラボレーションが望ましい一方で、協働ロボットの幅広い採用には、特に安全性の分野でいくつかの課題が存在します。 成功は、(人間と機械に対する) 適切なトレーニングから、協働ロボットが環境を理解し、それに応じて応答するのに役立つセンサーなどの信頼できるコンポーネントへのアクセスまで、さまざまな要因に依存します。

そこで、現代の産業環境における協働ロボットの役割を見て、協働ロボットを最適なレベルで稼働し続ける方法を説明しましょう。

産業用ロボットは生産を簡素化し最適化する能力があることが証明されていますが、従来は高額な投資コストが必要であり、人間よりも教えるのが難しく、安全性にもいくつかの問題がありました。 考慮する必要がある要素のいくつかを以下に示します。

コストを考えると、産業用ロボットは決して重要な買い物ではありません。 優れた投資収益率が得られますが、多額の費用を伴う献身的で熟慮されたアプローチが必要です。 通常、高額な先行投資に加えて、追加のインストールおよび構成コストが必要になります。 将来のメンテナンス費用も考慮する必要があります。

産業用ロボットをプログラミングし、特定のタスクを実行できるように訓練するには多大な労力がかかり、専門スキルを持つ経験豊富な技術者が必要です。 メーカーにとってこの活動は、こうした専門家を社内に雇用する必要があるため、より高い代償を伴います。 また、これは 1 回限りではありません。変更が必要な場合、またはソフトウェアのアップグレードが必要な場合は、追加コストが発生する可能性があります。

ロボットをプログラミングする場合にも注意が必要です。 正しく行わないと、誤動作したり、動作効率が低下したりする可能性があります。

産業用ロボットは決して目立たないものではありません。大型でかさばる機械であり、作業者に危険や危険をもたらす可能性のある迅速かつ反復的な動作を行います。 これには、人間の同僚を隔離して保護するために、ロボットの周囲に頑丈な安全ケージを追加するための追加費用が必要です。

最新の産業用ロボットには多くの安全機能が備わっていますが、長期間使用されている古い機械では、近くにある人間を含む物体を検知する感覚能力が不足している可能性があり、衝突や事故の可能性が高くなります。

産業用ロボットは自動車組立などの重工業用途で進化し、数百キログラムの重さの物体を持ち上げるのに十分な強度を備えています。 対照的に、協働ロボットは人間と直接対話し、人間と協力してタスクを実行するように特別に設計されており、はるかに小さいペイロードで動作します。

たとえば、協働ロボットは通常、テーブルの上に座ります。 これらは、最高レベルの一貫性と信頼性を備えた、複雑で繊細な組み立て作業、正確な保持、または反復的なピックアンドプレース操作を実行するのに最適です。 製造環境における具体的な機能には、サンディングと研磨、接着とシーリング、ねじ締め、品質テストと検査が含まれます。

通常、協働ロボットの投資コストは、大型の産業用ロボットの数分の一です。 専門的なプログラミングを必要とするのではなく、人間の対応者との直接の対話によって、タスクに必要な動きを簡単に教えることができます。

コボットの概念は 90 年代半ばに初めて導入され、最初にコボットを発売した大手メーカーは 2004 年の KUKA でした。それ以来、多くのロボット メーカーが市場に参入し、コボットの機能は急速に成長しました。 初期のマシンの重量は一般的に約 10 kg で、動作負荷はわずか数 kg です。 時間の経過とともに、協働ロボットはより大きく、より強力になるように進化してきました。 ファナックは 2015 年に 35 kg の重量物を搭載した最初の協働ロボットを発売し、ABB も同年に最初の双腕協働ロボットを発売しました。

協働ロボットは、大型の産業用ロボットのように檻の中に隔離されるのではなく、デスクトップ上で人間の作業員の隣に配置されることがよくあります。 ロボットは人間のすぐ近くに設置されるため、安全性が極めて重要であり、ファナック、シーメンス、オムロン、ABB などの世界的な産業用ロボット メーカーは、従業員の保護を最優先に考えて協働ロボットを構築しています。

協働ロボットは、潜在的に壊滅的で致命的な状況になりかねない事態を防ぐために、作業員の存在に瞬時に反応する能力を必要とします。 そのため、物理的な安全装置に依存するのではなく、本質的な安全対策を講じて設計されています。 たとえば、アームには位置センサーや衝突回避機能などの高度な安全機能が搭載されており、生産ラインで人間と同じ空間で安全に作業できるようになっています。

従業員の安全を確保し、工場のセキュリティを維持するには、協働ロボットが意図したとおりに動作することが重要です。 安全規格 ISO 10218 と技術仕様 RIA TS 15066 は、協働ロボットの安全機能と性能を定義しています。

多くの協働ロボットには、ユーザーがアームを持って必要な各位置に動かすダイレクトティーチ機能が備わっています。 ISO 10218 および ISO/TS 15066 は、作業者の手がロボットと直接接触するための重要な側面である協働ロボット教示のための規格とガイダンスを提供します。

たとえば、オムロンの TM シリーズ協働ロボットは、ロボット アームの動きをプログラムすることなく、ロボットに新しいタスクを教えるための直感的なハンド ガイド メカニズムを使用しています。 「ハンドガイドモード」などの機能は、速度と力を監視して、ティーチングプロセスが最新の安全基準に準拠していることを確認します。

固有の安全機能に関係なく、関連する規格では、協働ロボットが配備前に完全なリスク評価を受けること、および緊急停止が伴う場合に考えられるすべての危険と結果をメーカーが考慮することを依然として要求しています。

協働ロボットは動く機械であるため、摩耗部品が多く、良好な状態を維持するには定期的なメンテナンスが不可欠です。 センサーやその他の高度な電気機械コンポーネントに加えて、コボットにはケーブル、ケーブルハーネス、潤滑システム、シール、フランジ、ネジ、ボルト、O リングも必要です。 安全に動作し、その可能性を最大限に発揮するには、すべて定期的にチェックして保守する必要があります。

この点において、協働ロボットの稼働を維持するために必要なあらゆる部品や予備品にアクセスできる自動化サプライヤーと提携することが不可欠です。 EU Automation では、ロボットや協働ロボットに関する経験は、シーメンス、ABB、三菱などの大手 OEM からオートメーションおよび制御コンポーネントを仕入れ、追跡可能で検証可能な部品を提供してきた長期の歴史に根ざしています。 コンポーネントは最高の状態で届くよう、頑丈な梱包で出荷されます。 部品の品質に対するこの取り組みは、安全性が当然の条件である協働ロボットなどの人間参加型アプリケーションにとって非常に重要です。

結論として、産業用ロボットの利点は業界内でよく知られており、インダストリー 4.0 への移行中、工場では重要なコンポーネントとなってきました。 しかし、メーカーが業務を最適化し、新たなレベルのカスタマイズを導入しようとするにつれ、協働ロボットの柔軟性と効率性への関心が高まっています。

急速に進化する安全基準によって強化された統合された安全機能により、協働ロボットは人間と調和して動作できるため、メーカーは生産性の限界を押し広げ、最終的に収益を向上させることができます。 したがって、協働ロボットは、将来のよりインテリジェントな工場に不可欠な要素としての地位を確立しつつあります。

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