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協働ロボットとは?を徹底解説!

協働ロボットとは?を徹底解説!

協働ロボット 2024.03.27

少子高齢化が進む現代日本において、製造業は深刻な人手不足問題に直面しています。人材確保の難しさは、生産性の低下や品質の不安定化にもつながり、企業の競争力低下を招きます。

そんな課題解決の切り札として注目されているのが、協働ロボットの導入です。

本記事では、協働ロボット導入のメリットを詳しく解説し、導入事例や導入時の注意点も紹介します。

協働ロボットをイメージしてん羅うための協働ロボットの画像

協働ロボットの基本知識

協働ロボットとは?

協働ロボットとは、人と一緒に同じ空間で作業できる産業用ロボットです。工場で稼働している協働ロボットの画像です。

協働ロボットとは、人と一緒に同じ空間で作業できる産業用ロボットです。従来の産業用ロボットは、安全のために柵で隔離する必要がありましたが、協働ロボットは、人と接触しても安全が確保できる設計になっているため、隔離する必要がありません。

少子高齢化が進む現代日本において、製造業は深刻な人手不足問題に直面しています。人材確保の難しさは、生産性の低下や品質の不安定化にもつながり、企業の競争力低下を招きます。

協働ロボットの特徴

トルクセンサー内臓
人と接触した際に力を感知し、自動的に停止することが可能です。一定の力を加える動きもできます。

速度制限
ロボットの速度を変更するだけでなく、物理的にぶつかった後の停止速度まで制限することが可能です。人と接触するリスクや接触した後の事故のレベルを低減することができます。

安全停止機能
危険を察知した際に即座に停止し、事故を減らすことができます。

このように、協働ロボットは人と接触しても安全が確保できる設計となっており、人とロボットが役割分担して作業可能であるということが特徴として挙げられます。

協働ロボットの種類

垂直多関節型協働ロボットの画像

垂直多関節型ロボット

最も一般的な協働ロボットは、アーム型です。人間の腕のように可動し、さまざまな作業に適用できます

スカラロボット(協働ロボット)の画像

スカラロボット

産業用ロボットとしてスカラロボットは有名ですが、人と協働して使用できるスカラロボットもあります。組み立てや検査などの作業に適しています。

協働ロボットの種類が変わると、動作性や機能、適応用途、導入コストや安全性が異なります。
そのため、協働ロボットの種類を選択する際には、作業内容、導入コスト、安全性などを考慮する必要があります。

導入におけるメリット

協働ロボットの導入におけるメリットについて連想させる画像

生産効率と品質の向上

協働ロボットは高精度・高速度な作業を行うことができるため生産性向上を実現します

②人為的ミスの排除による品質安定化
ロボットは、人間によるミスや誤操作の影響を受けません。安定した品質を維持することで、不良品の削減顧客満足度の向上に貢献します。

③データに基づいた品質管理と改善
ロボットは、作業データを収集・分析することで、工程の可視化を実現します。データに基づいた分析により、品質管理の精度向上と工程改善に役立ちます。

④働き方改革と柔軟な生産体制の実現
ロボットは、24時間365日稼働可能です。人手に頼らない生産体制を構築することで、夜勤や休日労働を削減し、働き方改革にも貢献します。人材不足や労働時間制限の影響を受けずに、柔軟な生産体制を実現できます。

コスト削減と競争力強化

人手不足による人件費の高騰は、企業にとって大きな負担です。ロボット導入による人材配置の最適化は、人件費の削減につながり、コストダウンを実現します。

①製造コストの削減
作業に従事している人数を減らすことができ、人件費等の削減が可能です。また、高精度な作業を行うことができるため、材料歩留まりを向上させることができます。材料歩留まりの向上は、材料費の削減につながります。人件費削減や歩留まりの向上により、製造コストを引き下げ利益拡大につなげることができます。

②生産性向上による収益増加
生産量の増加とリードタイムの短縮は、売上増加利益率向上に貢献します。

③競争力強化とグローバル市場への進出
人手不足やコスト競争力といった課題を克服することで、国内外での競争力を強化できます。グローバル市場への進出にも有利です。

導入におけるデメリット

協働ロボットは、人手不足解消や作業効率向上など多くのメリットがありますが、同時にいくつかのデメリットも存在します。

①初期投資費用
協働ロボットを導入するには、ロボット本体、コントローラー、周辺機器など、多額の初期投資が必要です。中小企業にとっては、導入コストが大きな負担となる場合があります。

②保守管理
協働ロボットは、定期的なメンテナンスや修理が必要となります。専門知識を持った技術者による保守管理体制を構築する必要があります。

協働ロボットの導入レポート

食品工場:本田味噌本店 導入レポート①

人手不足解消、作業負担を軽減。6名の作業者を3人に省人化
商品の検査、製造日の管理、段ボールの製函、詰め込み、梱包、積み付けまでの工程を自動化。

食品工場:株式会社サラダコスモ 導入レポート②

協働ロボットパレタイザーの導入後、4名の作業を2人まで省人化
人間よりも高速に生産が可能で時間当たりの生産数も2割以上向上。ロボットによる正確な積み付けで数量確認の手間が軽減

製造業:㈱阪村エンジニアリング 導入レポート③

㈱阪村エンジニアリング 導入レポート
実際に導入後の協働ロボットを稼働させている画像

少量多品種で職人が行うロボット化に成功
自社工程の分解・分析を行い、ロボット化できる作業を抽出。協働ロボットシステムを導入する事で、品質の安定と業務効率に成功されました。

協働ロボットの価格

協働ロボットにかかる費用を算出している時を連想させる画像

ロボット単体の価格はアーム長と可搬重量によって大きく変動しますが、150〜500万円程度です。 しかしロボット単体では生産設備になりません。 付帯設備や設置コストを含めると装置全体のコストはロボットの2〜5倍になります。

<例:協働ロボットにかかる費用>
・ロボット本体価格
・周辺機器(架台、ハンド、コンベア、安全策など)
・据え付け工事
など

協働ロボットの安全性

協働ロボットの安全性について連想させる画像

協働ロボットによる事故のリスク

協働ロボットは、人とロボットが同じ空間で作業できるロボットです。従来の産業用ロボットと比べて安全性は向上していますが、事故リスクがゼロではないことを理解しておくことが重要です。

協働ロボット導入における主な事故リスク

▼接触事故
ロボットアームやエンドエフェクタとの接触による打撲、骨折、切断など
▼挟まれ事故
ロボットアームと他の物体との間に挟まれて、打撲、骨折など
墜落事故
ロボットが持ち上げた物体が落下し、人や物に当たって、打撲、骨折など

安全対策の重要性

安全対策の重要性を連想させる裁判のイメージ画像

事故発生は、人的被害だけでなく、生産停止や損害賠償責任など企業にとっても大きな損失となります。
安全対策は、法令遵守だけでなく、企業の社会的責任として重要です。

求められる安全対策

リスクアセスメントの実施
ロボット導入前に、作業環境や作業内容を分析し、潜在的なリスクを評価

安全対策の徹底
安全柵の設置、安全停止機能の整備、作業員の安全教育など

ロボットの安全規格への適合
ISO 10218-1やISO 15066などの安全規格に適合したロボットを選ぶ

定期的な点検・整備
ロボットの動作確認、安全装置の点検など

導入にあたってのお悩み事

協働ロボットの導入を検討する際にどのように選定するのか

導入にあたっての条件はクリアできていますか?

前述の通り協働ロボットには、様々な種類があるため、

「協働ロボットで本当に省人化・自動化が実現できるのかな・・・」

「自社に合っている協働ロボットはどの種類かな・・・」

「判断基準が分からず、協働ロボットの導入を躊躇している・・・」

など、導入前の様々なお悩みがあるかと思います。そこで、導入における主な判断基準をご紹介します。導入の際には、下記に注意しましょう。

新規にロボットを導入する際は、対象となるワーク、設置スペース、動作環境、電源、生産目標といった制約条件を整理しましょう。それらの条件に基づいてロボットのサイズ、精度、速度、可搬重量、コストなどの要求仕様を洗い出し、ロボットを選定します。要求仕様に適合するロボットの候補がなく、設置環境自体を見直さなければならない場合もあります。

協働ロボットの選定手順

協働ロボットを導入するにあたって、以下の点を考慮して選定する必要があります。


協働ロボットを導入するにあたって、以下の点を考慮して選定する必要があります。

1. 安全性

  • 協働運転中であることを示す視覚表示を備えている
  • 人と衝突した場合でも、人体に重大な危害を加えない設計
  • 緊急停止機能など、安全対策が充実している

2. 作業内容

  • 必要な作業範囲をカバーできる可動範囲を持っている
  • 作業に必要な速度で動作できる
  • 必要な精度で作業できる
  • 必要な可搬重量を持っている
  • 必要な作業工具やエンドエフェクターを取り付けられる

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協働ロボットの世界シェア

生成AIに協働ロボットの世界シェアについてという質問を投げかけてみました。回答は以下のようになりました。

  • ユニバーサルロボット(デンマーク):約50%
  • テックマンロボット(台湾):約15%
  • ファナック(日本):約10%
  • 安川電機(日本):約5%
  • その他:約20%

協働ロボットとは|メーカーの動向と導入事例・市場シェア | 製造業関連のお役立ちメディアならNikken→Tsunagu: https://www.nikken-totalsourcing.jp/business/tsunagu/column/398/
協働ロボットの市場規模、シェア | 2028 年の予測レポート – Mordor Intelligence: https://www.mordorintelligence.com/ja/industry-reports/collaborative-robot-market

 協働ロボットのメーカーを紹介

Universal Robots e-Series

Universal Robots e-Seriesの協働ロボット
《引用》Universal Robots e-Series:https://www.tachibana.co.jp/kyodo-robot/e-series/

Universal Robotsは、デンマークを拠点を拠点に置く企業で協働ロボットを先駆けで開発を行ったメーカーです。2005年に設立された新しい会社ですが、協働ロボットの世界シェア1位という実績を持っています。

同社の協働ロボットUR3eはセットアップが簡単ですぐに利用できる点が特徴的です。軽量で小型のため設置が可能なため、ロボットの移動や再配置が難しくありません。安全性が高く、ロボットの可動領域内に人が入ると自動停止してくれます。

FANUC Robot CRX Series

FANUC Robot CRX Seriesの協働ロボット
《引用》FANUC Robot CRX Series:https://www.fanuc.co.jp/ja/product/robot/f_r_collabo.html

ファナックは世界でもトップクラスの規模を誇る産業用ロボットメーカーの1つ。

黄色いロボットアームが特徴的で、生産工程の自動化事業(FA事業)を得意としています。多関節ロボットに強みがあり、IoTにも力を入れています。

同社の協働ロボット「CRXシリーズ」は信頼性設計が施されたメンテナンスフリーの小型ロボットです。省スペースでの設置が可能で用途に合わせて動作範囲の設定を行えます。

安川電機 MOTOMANシリーズ

安川電機-MOTOMANシリーズの協働ロボット
《引用》MOTOMAN-HC10DTP:https://www.e-mechatronics.com/product/robot/assembly/lineup/hc10/spec.html

安川電機は産業用ロボットの累計台数世界一のロボットメーカーです。溶接や塗装用などさまざまな産業用ロボットを製造しています。

安川電機のMOTOMAN-HC10DTシリーズは6軸垂直多関節のロボットです。安全性を考慮し、アーム部の隙間を確保したことで手や指を挟みこむことがないように設計を行っています。

AUBO-iシリーズ

《引用》AUBO-i3:https://www.tak-robot-marketing.co.jp/products/p013

AUBO Robotics社は中国発の協働ロボットメーカーです。

同社の協働ロボットAUBOは軽量低コストを実現したロボットです。操作性も簡単で、初心者が半日あればプログラミングを作成できます。

繰り返し精度±0.05mmと高精度です。EUやアメリカの安全基準をクリアしたことを証明するCEとNRTLからも認証を取得しており、協働ロボットとして安全に利用できます。

Techman Robot-TMシリーズ

《引用》Techman Robot:https://www.tm-robot.com/ja/tm5-900/

Techman Robotは、自動化を目的とした、制御機器、電子部品、自動改札機などの製品を開発している企業です。

同社の協働ロボットTMシリーズは自動車、食品、化粧品などさまざまな業界でのニーズに対応し自動化をサポートしてくれます。

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