コボットでCNC工作機械の機械監視を自動化：効率と精度を向上

コボットが貴社の工場で日々の機械監視業務を担う方法

ワークの搬入・搬出、CNC工作機械の稼働といった機械監視タスクが、協働ロボット（コボット）の日常業務になる様子をご覧ください。

製造業界において「自動化」は大きな注目キーワードですが、それには確かな理由があります。ロボット、コボット（協働ロボット）、その他の自動化設備の導入は、ゲームチェンジャーとなり得ます。これらは時間を節約し、生産量を増やし、繰り返し精度と精密さにより部品やアセンブリの品質向上さえ可能にします。

生産ラインで複数のロボットが稼働している光景を見たことがある方なら、自社の機械工場に自動化を導入するのは、リソースの面から見てハードルが高そうに感じられるかもしれません。

しかし、必ずしもそうではありません。自動化への第一歩として最適なのは、「手の届きやすい果実」、つまり最も容易なタスクから自動化を始めることです。弊社の経験では、非常に繰り返しが多く、複雑さが少なく、生産のボトルネックや遅延の原因となっているタスクが、最初の自動化対象として最適です。

CNC工作機械の機械監視は、その好例です。コボットを活用すれば、ワークの搬入、機械稼働、搬出といったCNC工作機械の監視業務を迅速かつ容易に自動化できます。これにより、搬入ミスの削減、生産スピードの向上、労働力不足の補填など、多くのメリットが得られます。導入の手順について、続きをお読みください。

CNC工作機械の機械監視：実践編

ほとんどのCNC工作機械の加工は、ブランクやワークから材料を削り出す減算製造プロセスです。従来の手作業プロセスでは、オペレーターがワークを機械に搬入し、治具で固定します。治具はワークを静止させたり回転させたりしながら、切削工具が材料を除去していきます。CNC工作機械のすべての切削動作と移動はコンピュータープログラムによって制御されるため、極めて精密で再現性の高い結果が毎サイクル得られます。その後、オペレーターが完成品を取り出し、新しいワークをセットします。

この一連の作業を「機械監視」と呼び、Productive RoboticsのOB7のようなコボットでも実行可能です。自動化の代表的な例としては、以下が挙げられます：

• フライス盤： CNCフライス盤では、固定されたワークを治具で保持し、回転する多刃切削工具で成形します。
• 旋盤／ターニングセンタ： 旋盤では、ワークの両端を1つまたは2つの治具で保持し回転させます。切削工具は固定されたまま切削を行います。2つの治具を使用する場合、通常はワークの長さに合わせて調整可能です。
• 放電加工機（EDM）： 導電性ワークと電極の間に発生する火花による放電で切削します。切削中はワークが脱イオン水の浴槽に浸されます。この非接触切削法は、従来のフライスや旋盤では困難な複雑形状や難削材の加工に用いられます。
• CNCレーザー切断機： 高温レーザーで材料を溶断します。熱影響部が極めて局所的なため、熱変形が最小限に抑えられ、滑らかな切断面が得られ、追加仕上げがほぼ不要です。

CNC工作機械の機械監視自動化：導入の手引き

CNC工作機械の機械監視動作はシンプル（ブランクのピックアップ・搬入、機械ドアの開閉、機械稼働、完成品の搬出など）なため、コボットの組み立てとセットアップは通常容易です。ただし、以下の重要なポイントを押さえておく必要があります：

1. 高度に構造化され、予測可能で固定された作業スペースの構築

ブランクが毎回同じ位置にあることが前提となるため、トレイやディスペンサーなどの位置決め装置を使用して整列させることをお勧めします。また、作業台やベンチがCNC工作機械から一定の距離に保たれ、コボットのリーチ範囲内に収まることも重要です。コーヒーカップがアームの経路上に置かれたり、ブランクの積み置き場所が移動したりするなど、想定外の障害物や変更がない環境を整備してください。

※構造化されたワークステーションは必要に応じて再配置可能ですが、その場合はコボットの作業指示と動作を再調整する必要があります。

2. 適切なグリッパーの選定

複数のグリッパーを併用することも可能ですが、交換には時間がかかります。多くのグリッパーは、異なるサイズ・形状・材質のワークに対応できます。一般的に、平行な2面を持つ部品（角柱や円柱など）は、ピンサータイプのグリッパーで把持しやすいです。薄物、デリケートな部品、平板状のワークには、バキューム吸着カップが適しています。

3. ペイロード（可搬重量）の計算

アームが持ち上げられる重量で、グリッパー自体の重量と加工前のワーク重量を含みます。アプリケーションによっては、重量がアームの移動速度や完全停止までの時間に影響することを考慮してください。

4. リーチ（到達距離）と運動軸の計画

リーチはアームが伸ばせる最大距離で、コボットをCNC工作機械からどの程度離して設置できるかを決定します。運動軸は人間の腕の関節に相当し、コボットが障害物を越えて、下から、間から、周りから到達できるようにします。一般的に6軸が主流ですが、OB7コボットは7軸を備えています。これにより、多様なワークステーション構成とサイズにおいて、搬入・搬出、機械ハッチの開閉により高い dexterity（巧緻性）を発揮します。

5. 生産の柔軟性を高めるクロストレーニング

コボットはコンパクトでセットアップが迅速なため、複数のワークステーション間で切り替えて使用できます。これにより生産スケジュールの効率化が図れ、以下のような臨機応変な対応が可能になります：

• 必要に応じて量産体制を強化し、遅れを取り戻したり、先行生産したりできる
• 新規の大口注文に対応できる
• 欠勤や休暇中のオペレーターの代替として、他の作業員を振り向けることなく対応できる
• 労働力不足で空いてしまうポジションを補填できる

6. 無人運転（暗闇での稼働）の実現

1台または複数のCNC工作機械にコボットを導入すれば、オペレーターが常駐しなくても、夜間や休日を含めて稼働させることが可能です。多くの工場ではこの機能を活用し、在庫の積み増し、大口注文の受注、新規部品・部品ファミリーのラインアップ拡充を実現しています。

Productive RoboticsでDIY自動化を実現

何より、OB7はワークステーションへの設置とセットアップが容易です。直感的なドラッグ＆ドロップインターフェースを搭載し、オペレーターがアームとグリッパーを物理的に動かして各ステップを「教示」するだけでプログラミングが完了します。作業指示の更新や追加も同様に簡単で、コボットを別のCNC工作機械に移設して稼働させるまで、わずか数時間で完了します。

システムインテグレーターへの多額の設備投資や、カスタム設計機器の導入は不要です。OB7なら、ロボティクスの力を貴社の手中に収められます。Productive Roboticsのエキスパートが導入をサポートしますので、すぐに始められます。お気軽にお問い合わせください！