ハンドガイドロボット

RIA 15.06-2012安全基準で定義されている協働ロボット（コボット）の操作には4つの方法があり、それぞれが製造操作で独自の場所を持っています。 4つのうち、ハンドガイドは最も注目されていないようです。安全基準では、セクション5.10（協調操作要件）で、ロボットを協調操作で機能させるために必要な要件を、次の1つ以上に準拠するものとして定義しています。

• 5.10.2安全定格の監視停止

• 5.10.3ハンドガイド

• 5.10.4速度と分離の監視

• 5.10.5固有の設計または制御による電力と力の制限

ハンドガイドは、機器（たとえば、ハンドガイドハンドル）がエンドエフェクターまたはロボットツールの近くに配置され、緊急停止と有効化デバイスの両方を備えていることを示しています（ライブマンスイッチをあなたが望むようなものと考えてください）ティーチペンダントを参照してください）。多くの自動化ユーザーは、ハンドガイダンスを単に「リードスルーティーチ」と見なしています。これは、ロボットを自由に動かして、操作のポイントまたはパスをティーチする機能です。これは一般的な意見ですが、指導による指導は、手作業による指導で改善される可能性のある膨大な数のアプリケーションにおける氷山の一角にすぎません。

もう1つの一般的な見方は、利用可能な大型コボットが多くないため、ハンドガイダンスアプリケーションは、より長いリーチまたはより重いペイロードに制限されているというものです。ほとんどの電力と力を制限する協働ロボットは非常に大きなアプリケーションを処理できない可能性があることは事実ですが、ほとんどのロボットは協調アプリケーションに使用できることを理解することが重要です。

協働ロボットまたは協働操作の中核となるのはコラボレーションです—他の人と共同で作業することです。ロボットとのコラボレーションは、多くの場合、ロボットと連携してタスクを完了することと考えられています。本質的に、ハンドガイドは、ロボットを手で動かしたり導いたりするオペレーターです。これは、コラボレーションの真の意味に最も近いコラボレーション操作の形式です。

協働ロボットの最も効率的な使用は、オペレーターとロボットが必要に応じて相互作用し、それぞれが自分のワークスペースで個々のタスクを完了するようにすることで達成されることに注意してください。ワークステーションを他の人と共有する場合も、それほど違いはありません。オペレーターを支援するためにツールを統合する場合、デバイスは効率を高め、ストレスや負担を減らす必要があります。パートナーが人であろうとロボットであろうと、常にパートナーに到達したり移動したりしている場合、プロセス全体の効率は低下します。協働ロボットに最適なものを見つけるために、タスク全体と達成しようとしているソリューションを詳しく調べることをお勧めします。

柔軟性と機能性

RIA 15.06-2012安全基準のセクション5.10.3によると、ハンドガイド装置には非常停止ボタンと有効化スイッチが必要です。ただし、電力と力を制限する協調動作の要件を満たすロボットでハンドガイドを使用する場合は、非常停止ボタンと有効化スイッチは必要ない場合があります。これらの理由から、複数のハンドガイドオプションがある場合に非常に役立ちます。ファナックは、2種類のハンドガイダンスハンドルを提供しています。1つは標準ロボットに必要な一体型安全装置を含み、もう1つはワイヤレスで、CRシリーズの電力および力を制限するロボットで動作します。製品に多くの機能オプションがある場合、それは豊富なツールボックスを持っているようなものです。常にすべてのツールが必要なわけではありませんが、必要なときに利用できるようにしておくと、ユーザーは障害物をすばやくナビゲートできます。

ポイントベースの教育 —ポイントベースのティーチングでは、ユーザーはハンドガイドハンドルを使用してロボットを特定の位置に移動し、ティーチングボタンを押してポイントを記録します。ユーザーは引き続きロボットを次の位置に誘導し、ポイントを記録します。このプロセスを繰り返すと、アプリケーション全体の完全なモーションプログラムをすばやく生成できます。ポイントベースの教育は直感的なプロセスであり、ロボットを使用またはプログラミングしたことがない人にとっては特に簡単です。

パスベースの教育 —一部のプロセスでは、ロボットの完全なパスモーションを記録する必要があります。この方法は、形状に沿った滑らかなパスが不可欠な場合に、複雑な輪郭面でのサンディングや研磨などのアプリケーションに適用されます。ハンドガイドソフトウェアは、ロボットの動作中に位置を自動的に記録するように設定されており、完全なパスを正確に再生します。オペレータは、ティーチングボタンを押し続けるだけで、ロボットをパスに沿って移動させます。ロボットが動くと、あらかじめ設定された間隔で位置が生成されます。モーションが完了してボタンを離すと、プログラムにパスが生成されます。微調整が必​​要な場合は、各位置を個別に変更して、完璧なパスを実現できます。

ハンドガイドハンドルのもう1つの機能は、工具を制御するためのボタンです。ボタンを押すたびに、ツールの状態が切り替わります。これは、オペレーターがある場所から別の場所に部品を移動する必要があるロボットアプリケーションで特に役立ちます。ピックまたはドロップ位置でグリッパーの機能を制限して、オペレーターが誤ってプリセットゾーンの外に部品を解放しないようにするプログラムを利用できます。

一部のアプリケーションでは、重要な領域でより遅く、より正確なロボットの動きが必要になる場合があります。ロボットの位置をより適切に制御するために、手動誘導制御下のロボットの動きをより遅い速度に自動的に変更できるボタンが含まれています。他の状況では、ロボットの動きを直線的な動きのみに制限し、ツールの回転を許可しないことが最善の場合があります。モーションプロファイルを回転アーティキュレーションから線形モーションのみに切り替えるためのボタンが含まれています。

より大型の有線ハンドガイド製品には、多段操作や地域の安全規制でロボットの両手操作が必要な場合など、究極のプロセス制御と柔軟性を必要とするアプリケーションをプログラムするための追加ボタンが含まれています。多くの場合、この追加のボタンは、アプリケーションのハンドガイダンス部分の終了を示すために使用され、必要な安全要件が満たされると（たとえば、オペレーターが共同作業スペースを離れると）、ロボットが個別の自律モードに戻ることができます。

ハンドガイドアプリケーション

ハンドガイドによるコラボレーション操作と、この製品で利用できるすべての機能がわかったので、企業はこの製品をどのように使用していますか？先に述べたように、多くの場合、職務に応じてハンドガイドアプリケーションを分けるのが最善です。

アプリケーション例1

このアプリケーションでは、オペレーターが手動リフトアシストデバイスを使用して、ラインの残りの部分にフィードするアセンブリステーションに部品をロードします。オペレータは、リフトアシストデバイスをパーツラックまで歩いてパーツを取り出し、次にパーツを組み立てステーションまで歩いてフィクスチャにロードします。部品を配置したら、オペレーターはリフトアシストデバイスを邪魔にならない場所に移動して、残りの操作に干渉しないようにします。リフトアシストの直接の代わりにハンドガイドロボットを自動的に追加するのではなく、アプリケーションの機能を個別に調べてみましょう。

パート1は自律型ロボット操作であり、ロボットがラックから部品を取り出してオペレーターに運ぶ必要があります。ロボットとオペレーターの間にライトスクリーンを設定すると、リスク評価に従って適切に構成されている場合、ロボットは自動モードで安全に動作できるようになります。これにより、ロボットは、プロセスの反復的で重い持ち上げ部分を処理することにより、オペレーターを解放することができます。

ロボットがパーツを選択してライトスクリーンに移動すると、パート2が始まります。この時点で、オペレーターはライトスクリーンを通り抜け、ロボットを安全定格のゼロ速度チェックに入れます。イネーブルスイッチがアクティブになると、ロボットの動作はオペレータの制御下にあり、オペレータはそれをアセンブリ領域に導き、そこで部品がフィクスチャにロードされます。パーツが解放されると、オペレーターはロボットをライトスクリーンに戻します。

イネーブルスイッチを離すと、ライトスクリーンがクリアされるまで、ロボットは安全定格のゼロ速度チェックに戻ります。その後、ロボットは自律モードを再開し、次の部品のために部品ラックに戻ることができます。オペレーターは組み立て作業を行い、部品を次のステーションに送ります。パーツラックから手動でパーツを入手する必要がないため、オペレーターの時間は、付加価値のある作業を実行するために解放されます。

オペレーターは最初のステーションのタスク時間内に追加の作業を実行できるため、時間の節約は、ライン上のアセンブリステーションの数を減らすのに十分な場合があります。また、シフトの終わりまでに、オペレーターは、各パーツサイクルで最初のステーションとパーツラックの間を歩く必要がなくなるため、疲れが少なくなります。

アプリケーション例2

この例には、既存の共同溶接検査ステーションが含まれます。このSafetyRatedMonitor Stopシステムでは、ロボットが溶接フレームを共有ワークスペースに持ち込みます。ロボットが停止すると、溶接検査官が共有スペースに入り、溶接を検査します。溶接を修正する必要がある場合、パーツが溶接に理想的な角度になっていない可能性があります。技術者がセルに行ってロボットをジョギングする必要がある代わりに、ハンドガイダンスが使用されます。ハンドガイドハンドルは、溶接検査官がアクセスできる便利な場所で工具に取り付けられています。

ハンドガイドを有効にすると、溶接の修正のためにパーツを適切な位置に簡単に移動できます。これにより、検査官は、ハンドガイドハンドルを使用して手動でパーツを移動することにより、パーツの複数の側面を表示することもできます。このアプリケーションには現在、2種類の共同作業が組み込まれており、理想的な製造ソリューションを提供するために複数の種類の共同作業を一緒に設計する方法の例です。

アプリケーション例3

優れたスターター/DIYアプリケーションでは、ハンドガイダンスを使用して、パーツのスタイルやトレイを手動で変更するビジョンプロセスを簡素化する必要があります。システムのセットアップでは、最初にオペレーターが部品のトレイをテーブルに置く必要があります。ロボットは視覚を使用してトレイと最初の部品を見つけ、プロセスを開始します。

パーツトレイが変更されると、ロボットの表示位置を調整する必要があります。ハンドガイダンスを使用すると、オペレーターは、ティーチペンダントで「視覚検出」を変更するためにロボットをティーチモードにする必要がなくなります。この機能が事前にプログラムされると、オペレーターはハンドガイダンスツールを使用して必要な変更を加えることができます。ハンドガイダンスツールの追加のプロセスボタンは、オペレーターがロボットを手で新しい「ビジョン検索」位置に移動したことを通知します。次に、ロボットは、次のパーツトレイが変更されるまで、手のガイダンスで教えられた新しい位置を使用します。

新規ユーザーや日曜大工の場合、この方法はロボットプログラムを変更する場合に比べて非常に使いやすく、貴重な時間を節約できます。

アプリケーション例4

多くの高混合/少量の溶接工場では、訓練を受けた資格のある溶接工が不足しています。アーク溶接ロボットにハンドガイダンスを追加することで、基本的な溶接知識を持つオペレーターが、小さなバッチ部品を溶接するプログラムを簡単に教えることができます。オペレーターはハンドガイダンスを使用して溶接トーチを動かし、ワイヤーが溶接ジョイントに対して適切な位置にあるようにします。ハンドガイダンスハードウェアのボタンは、任意の部分のプログラム全体を簡単に作成できるシンプルなユーザーインターフェイスを提供します。オペレーターは、次の溶接ステーションに移動する間、ロボットに部品を溶接させることができます。

ロボットのハンドガイダンスにより、溶接工がティーチペンダントを使用したロボットのジョギングとプログラミングに習熟する必要がなくなります。溶接工がロボットをすばやく簡単にプログラムできるようにすることで、部品の組み合わせが多い複数のステーションで生産を継続できます。

より多くの中小規模のメーカーがさまざまなアプリケーションやプロセスに取り組むためにロボットを実装するにつれて、ハンドガイダンスツールとテクニックは機能が拡張され続け、さらに使いやすくなります。

この記事は、ミシガン州ロチェスターヒルズのFANUCAmericaCorp.によって寄稿されました。詳細については、こちらをご覧ください 。