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、研磨ロボットの導入です。
本記事では、研磨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。
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研磨ロボットで工程を標準化
研磨作業が作業者に与える負担
板金加工業等で手研磨を行う際に使用する手工具の代表例として手持ち用のディスクグラインダーやサンダー等がありますが、これらの工具は非常に重く、かつ振動が発生します。重たくて高速回転している刃物をちゃんと持っていないと、ケガなどの災害を発生させる原因となります。
そして、加工中は削った金属や砥石のカスが周囲に飛散します。飛び散った金属カスは高温になっている場合もあり、保護メガネや保護マスクの着用をしていないと失明等リスクもあります。
バフのような柔らかい砥石と使う時や樹脂製品の研磨の場合には、研磨をする事で大量の粉塵が中に舞うため防塵マスクを着用して作業されています。まさにキツイ・キタナイ・キケンの３K作業です。
従来、研磨作業は製品の質に大きく関わるものです。人の感覚でなければ仕上げ出来ない物があるのも事実ですが、実際には品質要求が高くない研磨作業でも、全て人手で作業をしている製造企業が圧倒的に多いのが現実です。
研磨作業が企業に与える負担
同時にある程度の表面状態を作りこむような場合には、非常に長時間の加工時間を有します。研磨作業ではその商品を作る生産工程の中で最も研磨に時間が掛かっているような場合が多く見かけます。
例えば製函物で外観品質要求の高い製品には、溶接後にビードが見えない状態まで表面を研磨します。全体が一定水準の表面状態に加工する必要があるので、生産原価でもある職人の工数がかさみ、利益率が極度に低くなってしまう事もあります。
研磨作業は、製品の質にかかわることから特定の人しか作業出来ないということもあり、欠員や退職等を理由に加工品質を維持出来なくなるというリスクもあります。
研磨ロボットの現状
上述したように手研摩作業には３Ｋ作業・ノウハウが必要・工数負担などの特長があり、このような作業こそ自動化を検討するべき必要があると思います。こうした悩みから、近年研磨ロボットの需要は高まってきています。
ロボット研磨システム導入と費用対効果
システムの費用と得られる効果を算定していく事が、多品種対応型のシステム構築には非常に重要です。
しっかりとシステムに求める要件定義をして、効果を見通した中で自動化を進めていかなければなりません。
どの品種にどのくらい工数が掛かっているのか？
既存の作業はどのような作業をしているのか？
どのサイズ範囲のワークを自動化対象とするのか？
今後更に加速していく予測の労働人口の減少に伴い、３Ｋ作業の自動化、属人的作業の自動化などは必要不可欠と言えます。
研磨作業には製品の外観を向上させたり、摺動性をよくするなどさまざまな種類があり、状況に応じて適切な方法を選択することが重要です。
研磨ロボットの種類
研磨ロボットは、ロボットアームと研磨機を組み合わせた設備構成となることが一般的です。具体的には、以下に示す2つのように、ワークの固定箇所により構成が変化します。
ロボットアームでワークを固定・移動し、研磨機で加工する
単腕ロボットアームエンドエフェクタ（チャッキング部分）でワークをチャックし、研磨機に当てながら加工するものです。ロボットと研磨機をリアルタイムで連動し、加工量の調整などをしながら研磨を行っていきます。
ロボットアームに研磨機を装着し、固定されたワークを加工する
単腕ロボットアームのエンドエフェクタを研磨機に変更し、ワークは別で固定した状態にしながら研磨を行います。表面のムラが出ないように、ワーク姿勢やアームの押し付け圧力を一定にするなど、事前にロボット側のティーチングを行うのが特徴です。
協働ロボット研磨システム
ロボットのティーチペンダントで押付力の設定変更が可能。ロボット動作も簡単自由に設定でき、ディスク・ペーパーの交換も簡単。職人いらずの研磨ロボットについて詳しくはこちらからダウンロード
研磨ロボットのメリット・デメリット
省人化によるコストの削減
研磨ロボットを導入することにより、研磨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。人件費削減により、製造コストを引き下げ利益率拡大につなげることができます。同時に、労働不足も解消することもできます。
生産性向上
近年、重労働な作業は人員を確保することは困難になりつつあります。作業者をほかの作業に割り当てることができ、人手不足を解消し、生産性を向上させることができます。また、ロボットビジョンシステムなどを導入すれば、品種識別や、画像検査、ティーチングなども自動化でき、さらなる生産性の向上が望めます。
研磨ロボットの導入デメリット
溶接ロボットは、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
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
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
研磨ロボットの価格
ロボットの本体価格は、性能やサイズ、メーカーによってさまざまですが、一般的には500万円ほどが目安です。 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:研磨ロボットにかかる費用>
・本体価格
・周辺機器(架台、ハンド、コンベヤ、安全柵など)
・据付工事費
・安全教育
など
研磨ロボットの安全性
研磨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
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
前述のとおり重篤な事故にもつながりかねないため、適切な安全対策が求められます。
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
導入前のお悩み事
導入にあたっての条件はクリアできていますか？
「研磨ロボットで本当に省人化・自動化が実現できるのかな・・・」
「自社に合っている研磨ロボットはどの種類かな・・・」
「判断基準が分からず、研磨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。下記のお問い合わせフォームにお気軽にお問い合わせください。
