ロボット研磨ブラスト：品質向上と作業者安全の強化

研磨ブラストは、圧縮空気を使用してグリットを表面に噴射し、汚染物質や旧塗膜の除去などの目的で表面を洗浄する技術です。この技術は、打設コンクリートのテクスチャリングや基材テクスチャの変更にも機能します。ロボットブラスト技術への関心が高まっています。

その主な理由は、従来手法に重大な危険が伴うためです。米国疾病管理予防センター（CDC）は、この技術が作業者に複数の同時リスクをもたらすと警告しています。

これらの脅威の多くは、ブラスト粒子に伴う粉塵から来ており、肺に入り込んで損傷を与える可能性があります。また、基材コーティングによっても問題が生じることがあります。例えば、鉛ベース塗料の層を除去する目的で研磨ブラストを使用する場合、神経系に影響を与える粒子が発生する可能性があります。

ブラスト粒子自体にもリスクがあります。誤って方向が逸れると、オペレータや周囲の人を傷つける可能性があります。ロボットブラスト技術の使用はまだ広く普及していませんが、この道を選択する意思決定者は、プロセスがより安全になり、より高品質な結果が得られることを見出すかもしれません。

プログラミング知識が少なくてもロボティクスを活用

多くの人々は研磨ブラストニーズにロボットを使用するアイデアを好むかもしれませんが、マシンをプログラミングする必要があるという想定がアイデアを魅力的に感じさせないかもしれません。幸い、複雑なプログラミングが常に必要というわけではありません。多くの産業用ロボットはますますユーザーフレンドリーになり、より大きな潜在市場セグメントにアピールしています。

「Alpha 1」というブラストロボットは、事前プログラミングなしで動作する初めての同種マシンとして販売されました。代わりに、ボットは3Dカメラを搭載し、人間の介入なしでブラスト計画を作成できました。ブラストロボットを全くプログラミングなしで稼働させることは常に可能ではありません。しかし、その分野での経験不足でこれらのロボットへの投資を躊躇すべきではありません。

このセットアップの主な利点は、オペレータを最も危険なエリアから遠ざけられることです。 より遠い距離からロボットを監視する場合、負傷の可能性ははるかに低くなります。 また、ロボットは反復作業に優れています。 最も細部にこだわる人でも最終的に疲労し、品質を損なわせ安全リスクを高める可能性があります。 ロボット装置導入でこれら課題に対処できます。

大規模作業での一貫性達成

ロボットを労働力に導入すると、作業者に過度な負担をかけずに信頼できる成果が得られることが多いです。 自動車工場の意思決定者は、一部組立作業がもたらす筋骨格リスクを低減するため協働ロボットを購入しました。

身体への過度なストレスは研磨ブラスト作業中にも発生し得ます。 大型構造物作業時には特に発生しやすいです。 ロボットはオーストラリアのシドニーハーバーブリッジのサンドブラストに使用されました。 プロジェクトのエンジニアリング設計マネージャー、グレッグ・ピーターズ氏は、「サンドブラスト時の疲労により、熟練作業者でもロボットがブラストを行った結果のような一貫した結果を達成できません」と述べています。

同氏は続けて、「システム操作はこれ以上シンプルにはできません：軽量ロボットがシンプルなレールシステム上で手動位置決めされ、自動的に鋼構造をスキャンして3Dマップを生成します。その後作業が開始されます。」自動スキャンは時間短縮にもなります。ブリッジには485,000平方メートルの鋼材が使用されているためです。サンドブラストは、構造物が必要とする継続的な腐食防護の一環です。

ロボット使用前は、最大3人が人間工学的に不利な姿勢で吊り下げ移動する必要がありました。しかし、ロボットの助けで1人が最大2台まで監視・操作できます。ロボット完了後、より詳細な作業を担当する人も配置されます。

継続的改善の追求

ロボットブラスト技術使用がプロセスをより安全にする唯一の方法ではありません。 市場には、従来のドライブラスト技術より最大92%粉塵を低減するよう特別に設計された製品があります。 プロセス改善は、関連する欠点を特定し、それらを克服するオプションを探ることです。

ある事例では、研究者たちが航空機から塗料を除去するためにコーンスターチで研磨ブラストを行うロボットを開発しました。 この作業の従来手法は通常、手動グラインダーや強力化学薬品を使用します。 これらの選択肢は、使用する人々にとって肉体的に負担が大きいか危険である可能性があります。

チームは半自動化手法を選択しました。 プロジェクトを率いたマルセル・ホネガー氏は、「必要な精度レベルにはロボット使用が必要です。しかし、完全自動ロボットをプログラミングする代わりに、作業者がロボットをインテリジェントなツール、いわば拡張された高精度アームとして使用する協働システムを構築しました。 高精度により、システムは塗料のみを除去し、下地のコンポーネント表面を損なわずに保ちます。」と説明しています。

ホネガー氏は続けて、「さらに、この手順は従来手法より効率的で生態学的です。 化学薬品を使用せず、装置はブラスト材としてコーンスターチのみに依存します。 デンプンは閉鎖回路でノズルを複数回通過します。 最終的に、エンドユーザーも従来の塗料除去よりはるかに少ない身体的負担で済むため、新システムから利益を得られます。」

品質を維持しながら能力向上

ロボットブラスト技術は、品質に悪影響を与えずに企業が拡張性を達成するのに適しています。 ルイジアナ州のC&C Marine and Repairがバージに研磨ブラストを使用するケースがそうでした。 同社社長兼オーナー、トニー・シビリッチ氏によれば、当初ロボットによる研磨ブラストに焦点を当てる意図はありませんでした。 しかし、鉄道車両とコンテナ用ブラストロボットを専門とするフィンランド企業から可能性を知った後、計画が変更されました。

「バージ業界向けにこの技術を適応させる機会があるとすぐに気づきました。 環境に優しく、従業員にとってより安全で、より効率的なバージブラスト・塗装プロセスを作る決意をしました」とシビリッチ氏は述べています。

C&Cは、海洋業界専用に設計されたカスタムメイドのロボット移動式ブラストユニットを導入しました。 シビリッチ氏によれば、新セットアップで会社能力が2倍になり、バージ以外の構造部品とアセンブリにも対応可能になりました。 同社はスチールグリットを主ブラスト媒体として使用しています。 担当者らは、これが鋼への優れた塗料密着をもたらし、バージ寿命中の塗装回数を減らせることを発見しました。

C&Cはロボットブラストユニットを屋内で運用しています。 これによりブラスト媒質が隣接水路に流出するのを防止します。 また、空気ろ過システムがブラスト粒子の99%以上を捕捉します。 これにより作業者の偶発的吸入を防ぎ安全性が向上し、スチールブラスト媒質を約150回再利用可能にし、埋立処分せずに済みます。

ブラストロボットを操作するチームメンバーは、別室の空調完備コントロールルーム内から行います。 さらに、高所ブラスト作業のために足場を組む必要がなくなりました。 代わりに、オペレータがロボットを必要高さまで操作できるため、時間短縮と全体的安全性向上につながります。

ロボットブラスト技術がワークフローを強化

これらの例は、研磨ブラストにロボットを使用することで人々をより安全にし、成果を改善できることを示しています。 ロボットブラスト技術適用には正しく行うための時間とコストが必要ですが、見返りはしばしば大きいです。