同僚のロボットがすべてを制御している

高度な市場ダイナミクス、グローバリゼーションによる競争の激化、人口動態の変化、熟練労働者の不足が、ドイツの製造会社に大きな障害をもたらしています。これらの変更は、バリュー チェーンの最後のリンクである組み立てプロセスに特に影響を与えます。

この変化に対抗する 1 つのアプローチは、いわゆるヒューマン ロボット コラボレーション (HRC) の使用です。しかし、HRC システムは、計画が複雑なため、金銭的にも人員的にも依然として高いコストを伴います。多種多様なアプリケーションの境界条件 (製品の複雑さ、差異、数量など) を持つ多くの業界の企業が共同アセンブリ ワークステーションをセットアップして導入できるようにする、シンプルで柔軟な方法が必要です。

研究プロジェクト SafeMate

ドイツ連邦教育研究省 (BMBF) の「明日の生産、サービス、仕事のためのイノベーション」プログラムで資金提供された SafeMate 研究プロジェクトでは、共同組立作業場の導入と設計のための戦略と概念が開発されました。焦点は、従業員が高い利益を認識する、安全で受け入れられた職場にありました。 Lenze、Lufthansa Sky Chefs、Miele、Sennheiser などの有名なドイツ企業に加えて、デトモルトに本拠を置く Weidmüller 社もこの研究プロジェクトに参加しました。

ワイドミュラー グループはグローバル プレーヤーであり、電気接続技術とエレクトロニクスの分野を専門としています。スマート インダストリアル コネクティビティとインダストリアル モノのインターネットのための製品、ソリューション、サービスを提供することで、顧客と共にデジタル トランスフォーメーションを形作っています。

その製品により、ワイドミュラーは主に機械工学、プロセス産業、発電と再生可能エネルギー、輸送技術、建築インフラ、およびデバイス製造の分野で活躍しています。同社は、Industry 4.0 のトピックに長い間関わってきました。また、SafeMate に加えて、他の共同研究にも関与しています。

すべて手作業だった時代

最近まで、ワイドミュラーでの電気機械部品の組み立てプロセスは、組み立てワークステーションで従業員が完全に手作業で行っていました。

Safe-Mate の一環として、ワイドミュラーのプロセス エンジニアである Tobias Stuke が率いるチームによって実行された潜在的な分析は、人間と機械によって実行される個々のタスクを決定し、タスクに最適な分業を作成することでした。とりわけ、ロボットは、配置プロセスの単調で反復的で電力集約的なタスクを疲労なく実行するのに非常に優れていることがわかりました。そして、一貫した正確さでそれを行うことができます。

しかし、それは人間なしではできません。人間には特別なスキルがあります。たとえば、山や箱からさまざまな寸法の小さな部品をつかんだり、取り除いたりすることができます。彼らはそれらをよりよく認識して分類することができます。人間は、正しい給餌とその後の検査プロセスに関しても、ロボットの同僚よりも優れています。

これらの調査結果に基づいて、以前は手作業で行われていた組み立てプロセスが、人間とロボットのコラボレーション (HRC) を使用して、最初の SafeMate パイロット アプリケーションで部分的に自動化されました。その結果、人間とロボットが並行して作業するハイブリッドな組立作業場が実現しました。単調で力のかかるタスクはロボットが実行し、認知的に要求の厳しいタスクは人間が実行します。

人とロボットのコラボレーション

協働ロボティクスでは、人間とロボットが 1 つの職場で協力して作業できます。繊細な制御技術により、ロボットは防護柵なしで人間と密接に作業できます。アプリケーションには、ハザードが十分に最小限に抑えられていることを確認するための検証が必要です。これは、TÜV、専門家団体、外部サービスプロバイダーによって、またはインテグレーターによって独立して実施される力と圧力の測定の一部として行うことができます。グリッパーなどのアーム先端ツールも、この方法で検証できます。

新しいハイブリッド ワークプレイスでは、電気機械コンポーネントの組み立てのために、デンマークのロボット メーカー Universal Robots (UR) のコボットが従業員の側に配置され、従業員と一緒に作業できるようになりました。まず、同僚がコネクタ要素を組み立てます。次に、コボットは電気接点要素を押し込み、コネクタ ハウジングを接合し、接続接点をねじ止めします。ハイブリッド ワークステーション全体の生産性は、協働ロボットを使用することで向上し、組立工程の中間ステップや待ち時間が削減されます。この部分的な自動化の焦点は、時間のかかる単調な中間ステップから機械オペレーターを解放し、人間とロボットの間でバランスの取れた分業を実現することです。

Zimmer HRC グリッパーを搭載したコボット

適切なロボットの選択に加えて、ワークステーション設計の一部として適切なグリッパーも必要でした。これは、把持技術がすべてのロボット アプリケーションの基本コンポーネントであるためです。ドイツのライナウに本拠を置くグリッパーのスペシャリストである Zimmer Group の HRC-02 グリッパーは、比較的早く発見されました。 Zimmer Group は現在、世界最大の HRC グリッパーのポートフォリオを持っています。選択したグリッパーは安全で、選択した UR ロボットと完全に調和します。

MRK 用に特別に設計された全電動サーボグリッパー HRC-02 は、鋭いエッジがなく、すべての側面が丸みを帯びた形状であるため、偶発的な引っ掛かりが事実上不可能になるように構成されています。さらに、HRC-02 はストロークと把持力を柔軟に調整できるため、従来のグリッパーよりもはるかに敏感に把持できます。

業界で実証済みの設計と組み合わせたこれらの機能は、このプロジェクトに最大限の安全性を提供します。 Zimmer Group のすべての HRC グリッパーは、ISO/TS 15066 (HRC 標準) に準拠した保護原則の高い要件を満たし、BG/DGUV 認証を受けています。

プログラミングが簡単に

ワイドミュラーの SafeMate プロジェクトでは、新しいハイブリッド ワークプレイスで UR コボットを効率的かつ柔軟に使用できるようにすることにも重点が置かれました。そのため、ロボットの扱いやすさにも配慮しました。

特に HRC-02 グリッパーとの組み合わせでは、コボットの操作のしやすさは説得力がありました。結局のところ、すべての Zimmer Group グリッパーが UR 軽量ロボットと完全に連携できるのは偶然ではありません。Zimmer Group は現在、UR+ パートナーとして、UR+ の Web サイトで最大の UR 対応グリッパーのポートフォリオを表示しています。

以前は精巧なプログラミング作業と複雑なプログラミング スキルが必要でしたが、Universal Robots の協働ロボットとその Zimmer グリッパーは操作が非常に簡単です。スマートフォン アプリに匹敵する直感的に設計されたロボット コントロール パネルから直接制御またはプログラムされます。

生産性と満足度の向上

ワイドミュラーの機械工学部門でのコボットのパイロット使用は、効率と柔軟性の新たな可能性を切り開いています。

この新しいハイブリッド分業と、インテリジェントロボットとそのグリッパーのシンプルな操作性と簡単な取り付けのおかげで、エレクトロニクスメーカーは熟練労働者の不足とグローバルな競争にもう少し対応できるようになりました.生産性の向上に加えて、人間工学に基づいた職場の最適化や従業員の一般的な仕事の軽減など、重要な非金銭的成功もありました.

たとえば、接触要素を押し込む (「ラッチ」) などの力のかかる作業や、単調な作業をロボットに任せることができます。この高いレベルの従業員受け入れは、参加型の実施プロセスを通じても達成されました。これは、従業員が最初から職場の変化プロセスに関与していたことを意味します。

「Zimmer Group のグリッパーの特定の選択基準は、その技術的特徴に加えて、グリッパーがすでに HRC システムに対してテストおよび認定された安全性を備えていることでした。つまり、私たちはすでに「安全な側」にいたことを意味します。言葉の意味—私たちのグリップ技術プロジェクトのためです」と Stuke 氏は言いました。

従業員が共同作業から恩恵を受けることは、会社にとって特に重要です。グリッパーを備えた協働ロボットは、安心を提供することを目的としています。