6軸協働ロボット：製造業の自動化に革命をもたらす

出力と力が制限されたロボットは、新しいコントローラーのおかげで、より導入しやすくなっています

協働型6軸ロボットは、製造業でのニッチを確立するティッピングポイントに達したのでしょうか？そして、メーカーが全体として自動化を導入する扉を開いているのでしょうか？

「協働ロボット、いわゆるコボットの適用に向けた明確な増加トレンドが見られます」と、Fanuc Americaの汎用産業・自動車セグメントジェネラルマネージャー、Claude Dinsmoor氏は述べています。「出力と力が制限されたロボットは、場合によっては導入がより容易で、突然、人々が自動化のあらゆる領域を見ることを促しています。一部のお客様にとっては、ある種のゲートウェイになっています。」

ゲートウェイであれ何であれ、協働ロボットは確かにイノベーションの焦点です。

スイスのStäubli Roboticsが最近、新しい6軸協働ロボットを発表しました。すでに6軸協働分野で確立されているFanuc、ABB、Densoのような企業は、コントローラーとロボット監視ソフトウェアを改善しています。そしてUniversal Robotsのお客様は、同社の6軸協働ロボットを革新的な方法で活用する方法を見つけています。

Stäubliは最近、新しいロボットアームを提供しました。TX2ラインの6軸、協働対応ロボットです。同社はTX2ロボットの1台を自動誘導車（AGV）に搭載し、HelMoと名付けました。

「TX2は私たちの新世代で、CS9（安全）コントローラーで動作します」と、Stäubli North Americaのロボティクス部門マネージャー、Sebastien Schmitt氏は述べています。「これが協働環境への私たちの答えです。」

TX2ラインの柔軟性を指摘し、ガード付きセルに導入することも、動作環境に速度を適応させて人間と安全に共存して作業することも可能だとしています。

「『協働を製造に使うか、フェンスで囲まれたロボットを使うか、まだ迷っている』という選択をする必要はありません。フル生産スピードが必要で、それが協働を困難にするのか、それともロボットと頻繁にやり取りする必要があるのか」とSchmitt氏は語ります。

Stäubliの多くのお客様は自動車サプライヤーですが、Lab 4.0（インダストリー4.0に類似）が普及しつつあるライフサイエンス業界でもロボットが使用されています。TX2ラインには低・中ペイロードのロボットが含まれ、1.1〜75ポンド（0.5〜34kg）の範囲で、湿潤環境やクリーンルームなどのセンシティブな環境での作業に適応できます。

HelMoは中ペイロードのTX2-90LをAGVに搭載し、レーザースキャナ直感ナビゲーションシステムで動作します。レーザースキャナは音響と光学フィードバックを提供し、近くに人間や障害物がある場合に停止を開始します。

HelMoは機械のロード/アンロード、包装、組立に導入されているとSchmitt氏は述べています。

バーチャルフェンスの活用

Densoの新しいRC8Aコントローラーは、バーチャルフェンスを作成することで、人間がロボットの周りで作業することをより安全にします。新機能「Safety Motion」は、RC8で既に利用可能な機能と関数に追加されます。

Safety Motionは、セルの上部と下部に1つずつ、2つの光学センサーを使用し、人間がロボットに近づいていることをコントローラーに知らせます。それが起こると、コントローラーは人間の距離に応じて、ロボットの速度を段階的に安全なレベルまで低下させます。人が最も近いゾーンに達すると、ロボットはモーターのトルクを下げて停止するか、オペレーターがそれとやり取りできるレベルまで十分に減速します。オペレーターが離れると、ロボットは自動的に通常速度に戻り、停止時間を最小限に抑えるのに役立ちます。

オプションアクセサリーには、7.5インチカラータッチスクリーン付きティーチングペンダントと、128 x 64ピクセルLCDディスプレイ付きミニペンダントが含まれます。

Densoは、ティーチングペンダントにシミュレーションを提供する唯一のロボティクス企業だと、リージョンセールスマネージャーのDave Robers氏は述べています。

「シミュレーションは非常に重要になります。ロボットが特定のポイントにどう移動するか、そこに到達したときの最終位置がどうなるかが不明な場合、ロボットをクラッシュさせたり、工具や設備を損傷させたりする可能性があるからです」と同氏は説明します。

12.5 x 14 x 3.69インチ（31.75 x 35.56 x 9.37cm）の寸法で、RC8Aは3kW出力を持つ世界最小の産業用ロボットコントローラーのままです。コンパクトなサイズが貴重な工場床面積を節約し、統合を容易にします。

DensoのORiNオープンリソースインターフェースネットワーキングシステムにより、RC8Aは100種類以上の異なるデバイスと通信できます。

容易さと速度の向上

Fanucの新しいR-30iB Plusコントローラーは、同社の6軸ロボットをより使いやすく、より速くします。

R-30iBには、画面解像度と処理能力が向上した新しいiPendantが搭載されています。ユーザーインターフェースのiHMIはアイコンベースの画面で、セットアップとプログラミングのための直感的なガイドとともに、馴染みのある体験を提供します。メインホームページからFanuc CNC向けに設計されたようなチュートリアルも含まれ、ロボット使用へのより容易な移行を可能にします。

同社はR-30iB Plusのハードウェアとソフトウェアの両方で処理パフォーマンスを向上させ、信号処理サイクルを短縮しました。過去のコントローラーと比較して、信号出力タイミングが向上し、レーザーアプリケーションのような高度な位置決め精度を必要とするシステムへの応用可能性が拡大しています。

「より速い処理速度により、ペンダント上のプログラミングインターフェースをより速く、よりスナッピーに、よりレスポンシブにできました」と、Fanuc AmericaのDinsmoor氏は述べています。「処理速度の向上により、ロボットのロジック処理を高速化し、実行時間を短縮することもできます。」

R-30iB Plusのビジョン機能には、カメラからの画像伝送速度を4倍に向上させ、ケーブル構成を簡素化する新しいカメラインターフェースがあります。

「さらに、統合マシンビジョンをアーキテクチャに持つため、シンプルなカメラとケーブルを接続してロボットの機能と統合でき、マシンビジョン画像処理がロボットと統合される他のアクションもより速くなります」とDinsmoor氏。「繰り返しになりますが、ロボットが何をするか、いかに速くやるかを改善しようとしています。」

オペレーターの安全確保

ABBには、ロボット監視ソフトウェアの新バージョン、SafeMove2があります。

初代SafeMoveと同様に、SafeMove2には安全速度制限、安全停止監視、安全軸範囲、位置と姿勢の監視などの機能が含まれます。その結果、フェンスをロボットにより近くに設置でき、床面積のより効率的な使用が可能になります。

「同じスペースに多くのロボットを配置できます」と、ABBのロボットコントローラー担当グローバルプロジェクトマネージャー、Henrik Jerregard氏はスウェーデンのベステロースで述べています。

「両バージョンには、ロボットが典型的な可動範囲内に留まることを保証する基本機能があります」と同氏。「第2世代では、はるかに柔軟になりました。追加ゾーン、範囲、ツールなどの機能を許可し、それらをRobotStudioでシミュレートできます」と、ABBのシミュレーションとオフラインプログラミングソフトウェアを指しています。

SafeMove2のもう一つの側面は、ハードウェアベースのソリューションではなく、ソフトウェアベースの安全ソリューションを提供することです。その結果、ユーザーは投資削減と柔軟性・信頼性の向上を期待できます。

SafeMove2が可能にする一般的なアプリケーションは、機械ロードや検査のような協働アプリケーションだとJerregard氏は述べています。安全ソフトウェアと安全センサーの組み合わせにより、オペレーターがロボットに歩み寄り、ロボットが現在加工中のワークピースを見ることができます。アプリがロボットを減速させ、その後停止させるからです。

SafeMove2は、安全フィールドバス接続もABBのIRC5ロボットコントローラーファミリー、およびIRC5 Single、Compact、Paintコントローラーに統合します。

パートナーとなる

デンマーク企業のUniversal Robotsは、UR3、UR5、UR10の3つの協働6軸ロボットを製造しています。ペイロードは6.6〜22ポンド（3〜10kg）、リーチは19.7〜51.2インチ（500〜1300mm）の範囲です。

インディアナ州の消火設備メーカーTask Force Tipsは、UR10ロボット1台とUR5ロボット2台を設置し、CNC機械の世話をさせています。4台目のロボット、UR5は車輪付きテーブルに搭載され、タスク間を移動します。

「軽量、セットアップ、プログラミング、導入が容易で、Universal Robotsは今日、同じロボットを複数のアプリケーションとプラントロケーションで共有し、追加ロボットのコストをかけずに、ハイミックス/ローボリューム生産要件に対応できるようにします」と、Universal Robotsのエリアセールスマネージャー、Brian Dillman氏は述べています。

Task Force TipsのCEO、Stewart McMillan氏は、「ロボットを載せたテーブルを機械まで転がし、数分でロボットに部品ローディングを教えられます。彼らは、面倒な作業を手伝うために周りを回る人の一種のパートナーになります。」と語っています。

2台のビジョンガイド付きUR5ロボットがタンデムで動作し、1台が消火ホースノズルのブランクをピックアップしてフライス盤に配置し、半分加工された部品を取り出して2台目のUR5に渡して追加加工を行います。

ロボットの受け渡しとビジョンガイドの両方が、URロボットのコントローラー内のMODBUS通信プロトコルレジスタを使用します。

ロボットの力検出が変形部品やチャックのジョーにある加工チップを特定した場合、加圧空気でゴミを吹き飛ばそうとし、それでもダメならチャックを洗い出します。それでも失敗して部品がロードできない場合、ロボットはオペレーターに通知します。

ロボットの肘が回転ではなく折り畳まれる

狭いスペースにロボットアームを収め、サイクルタイムを短縮したいメーカーは、Epson Roboticsの新しいFlexionシリーズに興味を持つかもしれません。

シリーズのロボットアームの「肘」は、回転する代わりに内側に折り畳まれます。これにより、シリーズで最初に利用可能なFlexion N2は、同等の6軸ロボットと比較して最大40%小さいスペースで作業でき、モーション効率を最大化してサイクルタイムを短縮するとEpsonは述べています。N2は17.7インチ（450mm）のリーチ、18インチ（460mm）の必要スペース、5.5ポンド（2.5kg）のペイロードを持ちます。

「私たちが大量のロボットを販売しているエレクトロニクス市場では、いくつかのお客様と話し、このロボットのサイズを縮小する可能性について非常に興奮していました。それにより総工場スペースを削減できるからです」と、グループプロダクトマネージャーのRick Brookshire氏は述べています。「エレクトロニクス業界で始まりましたが、製品を導入すると、医療と自動車業界からも多くの問い合わせが来るようになりました。」

EpsonのC4 6軸ロボットが競合製品と比較してコンパクトであっても、狭いスペースでは同社のN2には全く敵わないと同氏は述べています。C4は23.6インチ（600mm）のリーチですが、作業に26インチ（660mm）必要です。

N2は天井またはテーブルトップに取り付け可能です。ビジョンガイダンスと力覚センサーのオプションがあります。