ロボットアームでCNC生産性を倍増

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投稿日：2019年3月7日 | 執筆：WayKenラピッドマニュファクチャリング、WayKenプロジェクトマネージャー

自動化生産は50年ほど前までは幻想でした。今日、空港の廊下にある自動販売機と同じくらい一般的です。CNCプロトタイピングサービス業界の登場のおかげです。わずか数年前までは、ロボットアームローダーの設置には高度な資格を持つ専門家を雇う必要がありましたが、今では多くのCNC製造設備にプリセットオプションがあり、自分でアームを接続できます。しかし、CNC生産の自動化ニーズは慎重に見極める必要があります。ロボットは本質的に非常に高価だからです。

ロボットが必要な場合

元々、CNC自動化は単調な作業、人間では不可能な超精密作業、危険な生産サプライチェーン向けと考えられていました。今日、ロボットは安価になり、最も重要な導入理由はこう言えます：ロボット自体のコストを考慮しても、今後5年間でロボットを導入しなかった場合より多くの利益をもたらすかどうかです。基本的にコストと利益を計算します。ロボット価格を5で割り、生産計画を見てください。製造自動化によってCNC生産が向上し、今年ロボット価格の5分の1を上回る新規受注が可能なら、迷わず導入すべきです。

アームの選択

様々な自動化生産目的に対応したロボットアームが存在します。工作機械へのパーツロード/アンロードでCNCプロセスを高速化するもの、溶接作業を行うもの、機械要素を組み立てるものなどです。CNC企業（少量バッチCNC生産企業）とプロトタイプメーカーにとって最もシンプルで効率的なロボットは、パーツをロード/アンロードするロボットアームです。

現在、アームはプログラミング方式で異なります。以前は非常に複雑で時間がかかるプロセスだったため、数十万個単位の部品や究極の位置決め精度が必要な場合にのみ採算が取れました。現在では、サイクルを学習するタイプのアームがあります。どうやって？基本的に学習モードに設定し、最初のアクションから最後まで手動で動かします。アームがあなたの動作を記憶し、模倣します。位置決め精度は劣りますが、プログラミング時間は大幅に短縮されます。

ローディングロボットアームの主な利点

最大の利点は、工作機械で製造する同一バッチの部品がある場合、ブランクの箱を持ってきて帰宅し、翌朝戻ればバッチ全体が完了しているという点までCNCプロセスを完全自動化できることです。アームがあなたに代わって第二シフト、第三シフトを稼働します。

アーム設置とセットアップに必要なもの

全てを検討し、スマートファクトリー化がビジネスに利益をもたらすと判断しました。もしかしたらアームを購入済みかもしれません。さて、次は？二つのデバイスがユニゾンで動作する必要があります。最も重要な要素は、互いに情報を送受信できることです。アームは工作機械が一時停止している時に動作し、その逆も然りなので、互いの操作を深く理解する必要はありません。主に、開始信号を受信し、自分のサイクル部分が完了したら完了信号を送信できる必要があります。

アームから工作機械へ

工作機械が部品加工を完了し、ドアを開いたらアームが作業を開始する必要があります。その信号を受信し、ブランクをピックアップし、工作機械のフィクスチャに移動させ、離し、待機位置に戻ります。離す段階にはニュアンスがあります。旋削など一部プロセスでは、クランプが完了するまでパーツを固定（保持）する必要があります。そのため、プログラムは少し複雑になり、アームが旋盤に「クランプ開始」信号を送り、旋盤が「クランプ完了」信号をアームに返す必要があります。

工作機械からアームへ

アームを工作機械に接続し、互いを理解させるにはどうすればよいでしょうか。メカトロニクスに精通していれば、あらゆるアームとあらゆる種類のCNC工作機械を接続できます。USBポート経由で設定する、または機器リレーの一つを通じて直接接続するなど、様々な方法があります。その後、アームの出力信号を工作機械のプログラミング言語で理解できるよう小さな変換プログラムを書きます。例えば、アームが単なる未知の出力ではなく、ドアクローズ用のMコード信号を送るようにします。

しかし、メカトロニクスエンジニアでないなら、購入予定のアームがどの種類の機器やコントロールパネルと互換性があるかを確認することをお勧めします。お使いの工作機械がリストに含まれていない場合、メーカーに相談することをお勧めします。彼らは確実に把握しており、セットアップを支援できます。技術者コストを節約できるマニュアルを持っていることもあります。

CNC工作機械ドアのプログラミング

CNC精密加工の自動化生産セットアップで重要な機能は、工作機械のドアです。自動で開閉しなければなりません。このオプションがない工作機械なら、まずそれを購入することをお勧めします。全く新しい自動ドアを購入しても、問題が生じることがあります。主な問題は、ドアが開くのに時間がかかることです。アームが待機する遅延を設定しないと、開いているドアと衝突します。

もう一つの深刻な問題は、「ドア開放」機能をプログラムに入れ、その後に何か処理がある場合、コントロールパネルがドアが即座に開かないため「ドア詰まり」と判断することです。お使いの工作機械でこの問題が発生する場合、最もシンプルな対処は、アームにコントロールパネルの「ドア開閉」ボタンを押させるようにプログラムすることです（人間の機械技師と同じように）。これは難しくなく、コントロールパネルとドアの調整に費やす多くの時間と労力を節約できます。

WayKenができること

WayKenは、新しい自動化CNC製品ソリューションの開発を支援するラピッドプロトタイピングサービスと少量生産のエキスパートです。強力な生産能力と優れたサプライチェーンを備え、カスタムCNC加工とラピッド射出金型を可能な限り短いリードタイムで提供します。戦略的パートナーとしてどう貢献できるかご興味がおありなら、お気軽にお問い合わせください。