CNC工作機械の自動化：スループットと効率を高める実証済み戦略

CNC工作機械プロセスの自動化でスピンドルを回し続け、スループットを向上

CNC工作機械プロセスの自動化は、スピンドルを回し続けスループットを増やす優れた方法です。ここでは、貴社の工場で成功させるためのヒントをご紹介します。

過去のブログでは、協働ロボット（コボット）とフレキシブル自動化がCNC機械工場にもたらすメリットを解説しました。また、CNC工作機械とコボットの連携例もご覧いただいたかもしれません。

コボットでCNC加工プロセスを自動化しようとお考えなら、具体的にどう進めるべきか疑問に思われるかもしれません。ここでは必要な詳細を解説します。

CNCプロセスをステップに分解する

コボットをCNC工作機械と連携させるには、プロセスのすべてのステップと関連動作について詳細な指示を与える必要があります。各ステップはコボットのメモリに格納されます。まずは、現在の手作業プロセス、つまりオペレーターが機械を監視する際に実行するすべてのステップを、正しい順序でリストアップするところから始めます。

典型的な例では、以下のステップが含まれます：

• トレイやコンベアからブランクや部品をピックアップする
• バイスやその他の治具にブランクを搬入・固定する
• 機械ドアを閉める
• スタートボタンを押す
• サイクル完了を待機する
• 機械ドアを開ける
• 完成品をリリースして取り出す
• 完成品をトレイやコンベアに置く

プロセスやCNC工作機械の種類によっては、完成品の検査、部品の洗浄、機械内部の切りくず除去など、追加ステップが発生する場合があります。これらすべてのステップを考慮し、コボットが担当するのか、オペレーターが担当するのかを決定してください。

コボットとCNC工作機械を接続する

コボットとCNC工作機械は、相互に信号を送受信できる必要があります。最もシンプルな構成では、CNC工作機械に単一の出力がある場合、Mコードを使用して加工サイクル完了時にコボットへ信号を送ります。これによりコボットは「ドアを開け、ワークを取り出し、次のサイクルのための保存済み指示を継続する」タイミングを把握します。この例では、コボットアームが機械ドアの開閉とスタートボタンの操作を行います。

CNC工作機械に複数の出力やオートドア機能がある場合、コボットと工作機械が各ステップ完了時に相互に信号を送り合うことで、双方の動作を連携させられます。例えば、コボットがワークを搬入して工作機械にドア閉鎖を指示し、ドアが閉まってサイクルが実行され、ドアが開き、工作機械がコボットにワーク搬出と次の指示実行を指示するといった流れです。

Productive RoboticsのOB7コボットパッケージには、コボットとCNC工作機械間のエア、Ethernet接続、信号を管理するための汎用機器インターフェース（GEI）が付属しており、デジタル入力8点、デジタル出力8点、アナログ入力4点を備えています。

入力のばらつきを最小限に抑える

人間とは異なり、コボットはリアルタイムで動作を調整したり、タスクの最適な遂行方法を瞬時に判断したりすることはできません。コボットが最適に機能するには、一貫性があり均質な環境が必要です。これは、コボットが扱うブランクや部品、それらの提示方法、完成品の排出場所に適用されます。

例えば、3人の異なる従業員が手作業でブランクを切り出し、コボットに供給する場合、全員がブランクを均一なサイズ・形状に切り出し、同じ場所に、同じ向きで供給する必要があります。これにより、コボットが毎回確実にブランクをピックアップし、正しく搬入できるようになります。

今こそ、ワークステーションと供給システムを均一かつ一貫性のあるものに整備するタイミングです。この綿密な計画により、不良品や公差外加工が最小限に抑えられ、部品の流れが安定します。結果として、品質とスループットが向上し、スクラップと手直しが削減されます。

入力と出力のフロー管理

部品自体の均一性と同様に、CNCワークステーションへの部品の流入・流出フローも極めて重要です。コボットのメモリ内の指示は、ブランクや部品をどこで回転させ、どこにリーチし、どこで把持するかを正確に規定しており、コボットはその通りに動作します。誰かが異なる種類のトレイを使ったり、トレイを少し違う位置のカートに置いたりしても、コボットは気づくことができません。

同じ原則が完成品にも適用されます。例えば、カートに積み重ねる場合、カートは常に同じ位置になければなりません。誰かが誤って数インチずらして戻しただけでも、コボットは周囲を探索して見つけることはできません。

ツールと設備の長期的な監視計画を立てる

CNC加工の自動化により、無人運転や24/7稼働の機会が生まれますが、それでも「セットして忘れる」プロセスではありません。以下のツールと設備の監視は依然として必要です：

• 切削工具の寿命管理による公差内加工の確保
• 適切な切りくず処理の確保
• 温度変動や切削力の変動の監視
• 安全システムの正常作動確認
• 工具、配管、接続部の摩耗・損傷の点検
• コボットアームとCNC工作機械、工具、治具等のアライメント確認

特に長期間や夜間の無人運転を行う場合、この監視は重要です。作業時間中を通じてすべてが正常に機能しているか確認するためのプロセスやチェックリストを作成すると有効です。チェックリストには、監視項目、責任者、調整が必要な場合の対応手順を明記してください。

オペレーターの教育

OB7のようなコボットは教示が容易ですが、成功の最大の鍵の一つは、オペレーターがコボットと快適に作業でき、作業指示を調整できるようにすることです。コボットが扱いやすいと伝えるのと、実際に試してその容易さを実感するのでは大きな違いがあります。

コボットを扱うすべての担当者は、実際にコボットを操作し、アームに一連の動作を教示し、ステップを更新する時間を持つ必要があります。また、ワークステーションへの部品の流入・流出フローを正しく理解し、日々の業務がどう変わるかを把握することも不可欠です。オペレーター自身がCNC工作機械を監視する代わりに、コボットとCNC工作機械の組み合わせを監視・トラブルシューティングし、全体のワークフローを円滑に回す役割を担うことになります。

わずかな時間の投資と綿密な計画が、CNC加工業務に大きなインパクトをもたらすことがお分かりいただけたでしょうか。特定のコボット応用についてのご質問、詳細のご希望、デモのご依頼などがございましたら、お気軽にお問い合わせください！