RCM Industries

ダイカスト製造のRCM Industries社、ユニバーサルロボットの活用で競争力を獲得し、米国での雇用を維持

01 概要

　ある大型プロジェクトでメキシコのサプライヤと競合していたシカゴのダイカスト製造業者RCM Industries社（以下、RCM）。ユニバーサルロボット(UR)の力覚センサ内蔵の協働ロボットe-Seriesが高精度の反復作業を担い、生産量の増加とコスト削減を実現しました。結果としてRCMは低賃金国に対抗する競争力を高め、作業者にはより価値の高い仕事を提供しています。

02 ロボット導入前の課題

　大手顧客がコスト削減のために海外での生産を検討していたとき、RCMは、同社が顧客に提供する価値を下げることなく、製品コストを削減しなければならないと考えました。NC加工機のチャックに部品をはめ込み、セルフアライメントを行うには高い精度が要求されるため、自動化はさらに困難なものになっていました。

Video - RCM Industries, USA

03 ソリューション

　RCMは、協働ロボットUR10eを2つのセルに導入、それぞれに同じサイクルで2台のデュアルスピンドルNC旋盤へのワークの脱着を行わせて、配管製品を製造しています。作業員がテーブルの上にワークを置くと、ロボットがステーションからステーションへワークを移動、未加工のワークをピックアップし、仮置き場に置いて位置合わせをしてから、まず第1チャックに、次に第2チャックにセット、最後に完成品をピックしてベルトコンベヤ上に落として作業員に戻します。URロボットは力覚センサを内蔵しているため、チャック上の正しい位置を探し、セルフアライメントを行うことができます。また力覚センシングにより、ロボットは規定形状外や正しくロードできないワークを検出し、排除することができます。

　別のアプリケーションでは、直交ロボットがワークの脱着を行う旋盤から、UR10が金属のリングをピックアップします。UR10は、部品を洗浄槽に入れて潤滑油を洗い流し、ブロワーの前で部品を回して乾燥させた後、完成品をドラムに置きます。「すぐに得られた利点の1つは、これらのセルのスループットの一貫性です」と、RCMのエンジニアリング・技術担当ディレクタであるRob Marconi氏は述べています。「作業員が手作業で加工機にワークをセットする場合、ワークのチェックや加工機への着脱など、複数の作業を掛け持ちすることがよくありました。そのため、加工機へのロードは速くても、一貫性に欠けることがありました。ロボットの場合、毎回同じ動作を正確に同じ時間で行うので、ロボットを導入してすぐにスループットが約15％向上することがわかりました」

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Mike Higgins氏 sales and marketing director, RCM Industries

UR10eがRCMに届く前に、Rob Marconi氏はURの無償シミュレータプログラムを使って、UR10eの全プログラムを完成させていました

ワークの脱着を行うアプリケーションでは、高い精度が必要です。「e-Series内蔵の力覚センサを活用すれば、チャック上の正しい位置を探し出し、セルフアライメントを行うことができます。これは完璧なアプリケーションでした」（ Marconi氏）

ロボットのアームをつかみ、目的のウェイポイントに移動させるだけでプログラミングできます

URロボットの大きなメリットは、リスクアセスメントを行えば安全柵なしで運用できることです。このため作業員やNC加工機のオペレータは、加工サイクルの調整や部品の取り付けが必要な場合に、いちいちタグアウトしてセルの運転を停止することなく、セル内の協働ロボットのすぐ横で作業することができます。

3シフトすべてにURロボットを導入することで、RCMは現在導入している3台のロボットで合計8人分の作業員を節約しています。「収益と生産能力を確保できたので、これらの作業員を他の付加価値の高い部門に配置することができました」（Mike Higgins氏）

04 安全柵不要、調整も簡単

　ロボットが作業している間、作業員は自由にセル内に入り、NC加工機の調整やその他の作業を行うことができます。最初にリスクアセスメントを行えば安全柵なしで展開できることが、従来のロボットに対する協働ロボットの大きな優位性です。「協働ロボットによるワークのロードがうまくいかなかった場合、作業員にエラーが知らされます。作業員はセル内に入り、ワークを取り出して作業を再開させることができます。その際、安全柵を開け、セルをロックしてタグアウトする必要はありません」（Marconi氏）

05 作業員はより安全で価値のある仕事へ配置転換

　このような特殊な作業に必要な人員は自動化によって削減されましたが、セールス＆マーケティングディレクタのMike Higgins氏は、会社が競争力を高めることによって、いかに米国内の雇用を維持することができたかを説明しています。「収益を確保し、生産能力を上げることができたので、それらの作業員を他の部門や組織内の他のサービスに配置することができました。ここのような都市部での人材確保となると、非常に厳しいものがあります。我々製造業者は皆、優秀な作業員を求めて戦っているのです。特に反復作業において、自動化できるところは常に見ておく必要があります」

「協働ロボットによる自動化は、最初のアプリケーションですぐに成功を収め、今ではRCMの文化になっています」（セールス＆マーケティングディレクタ　Mike Higgins氏）

RCMでは、2台のUR10eを導入し、それぞれが同じサイクルで2台のデュアルスピンドルNC加工機へのワークの脱着を行っています。「これにより費用対効果が大幅に改善します。協働ロボットが人件費を相殺するという、実に単純な計算です。稼働時間、必要最小限の電力とメンテナンス、それに携われる完全な資格を持つ自動化エンジニアを抱える必要がないことを合わせると、すべて算定して1年弱で投資回収ができるのです」

Collaborative robot place part on conveyor

2回目の加工サイクルが終わると、加工後のワークは搬出コンベヤに載せられます

UR10eは、ワークをデュアルスピンドル旋盤の第1チャックに、次に第2チャックにセットすることで、両方の加工サイクルに対応できます

06 eラーニングがシステム構築を容易に

　Marconi氏ではロボットプログラミングの経験はありませんでしたが、URからPolyScopeシミュレーションソフトウェアをダウンロードすることで、ロボットが到着する前にすべてのプログラムを作成することができました。その後、ロボットにプログラムをダウンロードし、ティーチペンダントを使って現場でウェイポイントを教えるだけすみました。ワーク脱着アプリケーションでワークをつかむために、RCMはUR+ショールームからPHDの３爪空気圧グリッパを選びました。このグリッパはUR+認証を取得しており、プラグアンドプレイでURロボットに組み込むことができます。「エアバルブもすべて組み込み済みで、配線もすべて完了しており、ロボットとの連携に必要なコーディングもすべて終わっています。ロボットにケーブルを接続し、ティーチペンダントに直接ソフトウェアをインストールするだけで、すぐに使えるようになりました」（Marconi氏）

UR10が後ろで部品を洗浄槽にロード・アンロードしている間、作業員は品質管理に集中できるようになりました。UR10の導入以前は、このアプリケーションの運用には1シフトにつき1人の作業員が必要でした。今では、第1シフト以外では作業員なしでロボットだけでセルを稼働させ、第1シフトの作業員が第2シフト、第3シフトから上がってくるワークをすべてチェックするようにして、他の2人分の人員を削減しています。

洗浄槽アプリケーションのプログラミングはとても簡単でした。「実際、ロボットの経験が全くない実習生が来て簡単にプログラミングを覚え、夏の間に取り組んでサイクルタイムを縮め、ロボットが加工機についていけるようにしました」（ Marconi氏）

RCMに導入された初のアプリケーションは、直交ロボットがワークの脱着を行うNC加工機から加工済みワークをピックアップするものです

UR10がワークを洗浄槽に入れ、ドライヤーに通して、最後にワークをドラムに置きます

UR10e equipped with a UR+ certified gripper

NC加工機からの搬出コンベヤで加工済みワーク届くと、UR10はそれをピックアップして洗浄槽に入れ、加工工程で付着した潤滑剤を洗い流します。Robotiq製のUR+認証グリッパを搭載したUR10は、円運動を使ってブロワの前で部品を動かし、洗浄槽からの水をすべて乾かします

07 迅速な投資回収が可能にする将来計画

　Marconi氏は、1年足らずで投資回収できた協働ロボットから継続的な利益が得られると期待しています。「将来はさまざまな用途に展開する予定ですが、このロボットの大きなメリットの1つは、簡単に再配置できることだと思います。生産ラインの拡大やスループットの向上計画に伴い、これらのロボットを別の場所に移動させ、安全柵設置や配線をやり直すことなく、それらのセルのスループットを向上させようと考えています。これは、安全柵を移動させるコストや工程のダウンタイムが発生することから、ほとんど再配置されることがない従来型産業用ロボットとは大きく異なる点です」

　FPE Automation社の自動化スペシャリストであるCameron Friend氏は、RCMがURロボットを選択する際に支援をしました「e-Seriesは、私たちがお客様のために最適な協働ロボットとしてお勧めしているものです」彼が説明する利点には、直感的なプログラミング、優れたユーザーエクスペリエンス、迅速に交換できるジョイント、内蔵の力覚センサの他、UR3eとUR5eでは30ミクロンの、UR10eでは50ミクロンの位置繰り返し精度が含まれています。「これらはすべて、新しいアプリケーションを開発するための非常に重要な要素です。アプリケーションとして、ワーク脱着以外にも、バリ取り、分注、梱包、パレタイジングなどの作業もあります」（Friend氏）

課題を克服