ユニバーサルロボット導入でTool Gaugeの生産倍増、労働コスト抑制を実現

「人を増やすのではなく、技術を増やす」という選択

ワシントン州タコマ拠点のTool Gaugeは、航空宇宙産業向けに精密金属・プラスチック部品とアセンブリを製造しています。厳しい採用市場でこれらの労働集約型製品を生産することは大きな課題です。再交渉できない長期顧客契約がある中、Tool Gaugeは自動化に目を向け、労働コストの抑制と抑え込みを図りました。Universal Robotsの協働ロボット2台がその目標を達成し、同時に不良品削減と製品品質向上も実現しました。

反復的で望ましくない仕事から追加労働者の必要性を減らしながら、Tool Gaugeは従業員が付加価値を生み、安全性を向上させ、仕事の満足度を得る新たな機会も見出しました。

Tool Gaugeのゼネラルマネージャー、ジム・リー氏は、グローバル市場でビジネスを行う厳しい現実に直面しています。

同社は太平洋岸北西部で多くの顧客に近い立地ですが、それらの顧客は世界中どこでもビジネスでき、はるかに低コストの労働市場も選択肢に入れています。

「競争する道は、人を増やすことではなく、技術を増やし、その技術を使ってさらなる付加価値を生み出すことだと明確になりました」と同氏。

同社の固定価格契約は5〜7年続く可能性があり、労働コストが上昇しても再交渉はできません。Tool Gaugeは効率化を組み込む必要があり、Universal Robots（UR）のコボットが完璧なソリューションであることがわかりました。

リー氏はUR協働ロボットの3つの主要な利点を説明します。「Universal Robotsを選んだ理由は3つあります。1つ目、コボットだからです。自動化には巨額の設備投資が必要だと常々恐れていましたが、Universal Robotsならそうではありません。2つ目、自動化セルを設置するために製造エリアを壁で仕切ることを懸念していましたが、URなら不要です。3つ目、URコボットを数百種類の異なる作業に設定でき、非常に設定しやすく、移動も簡単です。我々にとって、これが唯一の解決策でした。」

導入したコボットが即座に収益をもたらす

Tool Gaugeは、金属部品部門とプラスチック部品部門の両方で、反復的で高労働なアプリケーションに対応するため、2台のURコボットを導入しました。

金属側では、容易に損傷する銅加工部品を、完全に専任の熟練CNC機械技師がCNCシュートから部品を取り出し、洗浄、すすぎ、乾燥、箱詰めするだけで生産していました。今では、部品が近接センサを通過すると信号がUR3コボットに送られ、部品をピックアップします。コボットは部品を洗浄槽に入れ、乾燥機の前で保持し、その後個別の段ボールセルに落とします。

Tool Gaugeは、URコボットに内蔵されているパレタイジングウィザードを使用して、ロボットが箱の空いているセルにグリッドパターンで各部品を落とすよう簡単にプログラミングできました。

「Universal Robotを導入した初回受注で、労働関与の削減による9,000ドルの節約となりました。今後も複数回実行する予定です」とリー氏。機械技師の才能を無駄にせず、CNCマシンのセットアップとプログラミングなど、より付加価値の高いプロジェクトに集中させられるようになりました。

コボットで生産量が倍増

射出成形部門では、UR5ロボットを複雑なプラスチック押出アセンブリに使用し、プラスチックパネルのエンドキャップをピックアップし、接着剤ディスペンサーを通過させます。

エンドキャップに正しく接着剤が塗布された後、UR5が部品をテーブル上のアクチュエータに配置し、クランプします。その後オペレーターが引き継ぎ、接着を検査して部品を取り出します。この作業は以前、4人のオペレーターで1日約200ユニット生産していました。今では、自動化アプリケーションで1人のオペレーターがUR5コボットと協働し、1日400ユニットを生産しています。

接着作業にはかなり高い不良率がありました。Tool Gauge製造エンジニアのスティーブン・オウツ氏は説明します。「接着剤を扱うときは、製品結果に悪影響を与える変数が非常に多いため、人間による接着塗布からロボットによる接着塗布に切り替え、ロボットの反復精度を活用したかったのです。不良率を15%からわずか3%に削減できました。」

リー氏は付け加えます。「最も難しいアセンブリ作業の一つだと思っていた、ロボットによる複雑な表面への接着剤塗布が、非常にうまく機能します。」

労働コスト削減に加え、リー氏はロボット接着の品質と一貫性、そしてオペレーターが急いで部品を生産するのではなく、接着を検査する時間が得られることを強調します。

人間が毎回全く同じように接着剤を塗布するのは難しいだけでなく、ケガの懸念もありました。

オウツ氏：「接着剤を塗る領域が信じられないほど狭いため、長年オペレーターは手の疲労を訴えていました。」

この疲労は過去のものとなりました。

「このセルにUniversal Robotがあるのは安全性の面から非常に良いです。このコボットによる怪我を心配する必要がありません」と同氏。

反復運動障害が減少

Tool Gauge CEOのデビー・リー氏は、反復運動障害の減少による追加の節約効果があると述べています。

「ロボティクスが単調な作業を引き受けたことで、生産現場での労働災害請求が減少しました」と同氏。また、ロボットにより、エキサイティングで面白い技術で働きたい最近の卒業生を採用する際のアドバンテージも得られたと付け加えます。「コボットと働くことは彼らが楽しんでおり、単に機械を動かすだけでなく、一種の熟練した趣味のようなものです。」

簡単なプログラミングが一部の作業者にとって鍵

Universal Robots導入前、製造エンジニアのオウツ氏はロボット経験が最小限で、大学時代に従来型の非直感的なスカラロボットを少し使った程度でした。

そのため、URの簡単なプログラミング体験は大きなメリットだったと同氏。「Universal Robotsに切り替えたとき、グラフィカルユーザーインターフェースの直感的な性質が本当に魅力的でした。ソフトウェアのすべての用語が一般用語で書かれているのが本当にありがたいです。ずっと理解しやすく、コードが最初から最後までどう動くか正確に把握でき、自分のアクションがロボットに何をさせるか、グラフィカルに非常に良いフィードバックが得られます。」

Universal Robotsのもう一つの利点は、デジタルおよびアナログ入力信号をコントロールボックスに簡単に接続できることです。

オウツ氏は、近接センサの使用が、配線を12ボルトデジタル入力の一つに差し込み、UR3のティーチペンダントのI/O画面で選択し、センサからの信号でコボットに「部品をピックアップする時だ」と伝えるのを待つだけで簡単だったと見出しました。

従業員がコボット同僚を歓迎

Tool Gaugeが自動化を検討した最初の理由の一つは、深刻な労働力不足への対応でした。タイトな太平洋岸北西部の労働市場では、最大100人の新規採用が必要でしたが、単純に人がいませんでした。

URコボットにより、同社はその必要数を半分に減らし、従業員が望む仕事を提供できるようになりました。

「ロボットが担う仕事をしていた人々が、それらの仕事をしなくてよくなったことを本当に喜んでいることがわかりました」とリー氏。「全従業員に『Universal Robotの隣で働くことに懸念はありますか？』と尋ねれば、断固として『全くありません』と答えるでしょう。」

予想以上に早いROI

航空宇宙業界では製品設計が20〜30年変わらないこともあり、設備投資の回収期間の期待は他業界より長めです。リー氏は当初、3〜4年の投資回収で良いと考えていました。しかしUniversal Robotsでは嬉しい誤算があり、UR5で初四半期に50%のROI、UR3でも同様、両ロボットとも1年以内の回収が見込まれます。「これに大変満足しています」と同氏。

コボットを簡単に移動・再プログラミングでき、エンド・オブ・アーム・ツーリングも容易に交換できるため、Tool Gaugeはコボットの利点でプロセスと出力を改善できる幅広いタスクを検討できます。

例えば、射出成形機の従来型ロボットを協働ロボットに置き換え、プレスや他の加工タスク、最終組立へのコボット活用が可能です。

コボットを新しいアプリケーションに移すのがこれほど簡単なため、エンジニアのオウツ氏はさらなるUniversal Robotsの導入を楽しみにしており、リベッティングと組立などの大量生産ジョブへの展開を計画しています。

「ある部品には20個のリベットを打つ必要があり、大量生産なので、すぐにロボット適用のアプリケーションだとわかりました」と同氏。「アームの先端に半自動リベットガンを取り付けてすべてのリベット打ちを行わせます。射出成形プレスでこれを行う予定なので、この部品は二次加工のためにそのエリアから出る必要がなくなります。」