視覚誘導型協働ロボットは消防ホースのバルブの生産で迅速な投資回収期間を実現します

消防向けの備品メーカーであるTask Force Tipsは、スピンドルの時間を短縮し、製品の品質の一貫性を保ちつつ、人間による操作が必要な機械加工セルをさらに複雑な作業に組み込み、最大限に活用したいと考えていました。作業間で柔軟に導入できるユニバーサルロボットの4台の協働ロボットが、Task Force Tipsの希望を叶えるソリューションとなりました。

課題：
Task Force Tipsは遡れば1990年代にロボットをマシンツールと統合しました。しかしながら、それらのロボットは取り付けられたマシン上でのみ作業することに限定されており、他のマシンへの移動できませんでした。

「そのため先にマシンが使い古されればどうなるか、10万ドルのロボットだけが残ってどうにも対処できない事態が考えられます。私たちははるかに柔軟な方法で使用できる協働ロボットのことを聞いたことがありましたので、この新技術を探そうときめたのです」とTask Force TipsのCEOであるStewart McMillanは語ります。

ビデオ — UR5およびUR10ロボット、Task Force Tips（米国）

ソリューション：
Task Force Tipsは1台のUR10ロボットと2台のUR5ロボットを設置し、CNCマシンのテンディングを行い、4台目のUR5を車輪付きテーブルに取り付け、タスクとタスクの間を移動させました。McMillanが「根本的なパラダイムシフト」と呼ぶシナリオ：

「ロボットを採用することについての大きな障害はマシン周辺に要求される安全フェンスでした。URロボットについて素晴らしい点はそんな防御が一切必要ないことです。ロボットを置いたテーブルを転がしてマシンまで持って行き、数分でロボットがパーツをロードするように指示することができます。」

Task Force Tipsの生産監督であるCory MackはURロボットがスタッフ採用の要件を7人から3人のオペレーターにどのように減らしたかを説明します。

「現在ロボットを操作するにはシフト毎に1オペレーターにつき約1時間しかかかりません、これにはパーツを配列してロボットのステージ設定することも含まれます。それはロボットが補佐なしで21時間実行されるのでそのロボットに対して支払うことでおよそ34日分の節約になることが理解できます。

“現在ロボットを操作するにはシフト毎に1オペレーターにつき約1時間しかかかりません、これにはパーツを配列してロボットのステージ設定することも含まれます。それはロボットが補佐なしで21時間実行されるのでそのロボットに対して支払うことでおよそ34日分の節約になることが理解できます。”

Cory Mack 生産監督、

UR5協働ロボット、Task Force Tips（米国）

2台のUR5ロボットが連動して作業することで生産の最適化も支援します。ブランク状態のものがインバウンドのコンベアで到着すれば、最初のUR5ロボットが視覚誘導を使用してブランクを識別してピックアップし、次にブランクを最初のフライスマシンへ挿入します。次にUR5はすでに旋盤にある半加工のパーツを取り出し、他のUR5へ渡します。第2のロボットはそのパーツを第2のマシンに挿入し、完成した加工済みパーツを取り出し、アウトバウンドのコンベアに置きます。そこでオペレーターはそれらのパーツを陽極酸化用ラックへ乗せ、加工サイクルを完了します。

Task Force Tipsの自動化の専門家Adam Hesslingの表現を借りれば、非常に印象的だが嘘のように簡単に実行される工程です。彼は自分を特に何のロボット工学プログラミング経験もない「旅人的機械工」だと呼びます。ロボットの受け渡しと視覚誘導の両方はURロボットのコントローラーにあるMODBUS通信プロトコルの登録を使用します。

UR5が旋盤に未加工のパーツを置くと、ロボットのフォース検出がそのパーツは不良形状であるかどうか、ねじカットによるバリがあるかどうかあるいはチャックジョーに機械加工時のくずがないかどうかなどを識別します。

「ロボットが設定されたウェイポイントへ配置のために到達しようとし、アームの末端に50ニュートンを超える力（私がしきい値としてプログラムしたもの）が発生する障害物がある時は、ロボットは不具合があることに気づきます」とHesslingは語ります。彼がその時は邪魔になっているどんな破片でもエアブラストで吹き飛ばしてきれいにするようにロボットをプログラムしました。

ロボットは数回のエアブラストを受け、それでもパーツを配置できない場合、ロボットはマシンに「チャックウォッシュ」のサイクルを実行するように命令し、マシンの高圧の冷却システムを使用してチャックジョーから破片を取り除きます。そのパーツが冷却システムによる洗浄の後もまだ搭載できない場合、ロボットのタッチスクーンにポップアップが表示され、オペレーターにチャックジョーから破片を取り除くように指示が出て、作業を続行します。この問題が持続する場合、別のポップアップが表示されプログラムを完全に停止させます。オペレーターは次に問題を診断し、修復し、また生産を再開します。

「ロボットは「ロードできない」問題を1時間当たり3回ないし4回することになると予測しますが、これは本当に稼働停止時間をなくすのに役立っています。オペレーターはシフト毎の1回だけ介入するだけですみ、まったくその必要がない時もあります」とHesslingは説明します。

マシンテンディングから人員を解放することは製品の品質向上のための重要な役割を彼らが担うことにもつながります。

「従業員がいつもマシンを実行させ続けることについて心配しなくてもよくなれば、彼らには機械加工された製品を視覚的に検査する時間が増えることになります。パーツの品質は配置されたURロボットによってレベルアップし、その一方で人員は新たなアイデアや生産を改善するより優れた方法を思いつく余裕が生まれます。」とTFTの生産監督は語ります。彼はバリ取り、梱包およびレーザーマシンの作業用途で試験しているところです。