情報通信機械器具産業における産業用ロボットの導入事例

液晶テレビ用のガラス基板搬送

大型液晶ディスプレイ用液晶のもととなるガラス基板は、コスト削減のためにできるだけ大きなサイズを使うことが要求されます。

しかし、ガラス基板は0.7mmと紙のように薄くて柔らかく、割れやすいため、サイズを大きくすると搬送が技術的に難しくなる問題点がありました。

そこで安川電機は「昇降ダブルリンク式支柱タイプ」と呼ばれる、クリーン性を保ちつつ、精密・かつ高速にガラスを搬送できる双腕ロボットを開発しました。

従来なら水平補正用の装置が別に必要になるサイズのガラス基板でも、ロボット1台で搬送が完結し、設備費を削減できます。

ICチップのロボットピッキング

産業用ロボットはピッキングのような単純作業を行うのが得意ですが、ICチップのようにトレイに入ったものは位置ばらつきがあるため、正しくピッキングできない問題がありました。

しかし近年ではロボットビジョンとよばれるカメラ画像認識機能が進化しており、位置のばらつきを正確に認識し、高精度にピッキングできるようになっています。

協調型セル生産システム

情報通信機械器具の生産工程では、多品種少量生産（セル生産）を行うことが多く、既存の自動化装置では不向きという問題がありました。

そこで、キーエンスでは各品種における生産工程を記憶させ、画像認識技術を用いてワークを判別することで、正しい組立工程を行える多品種向けロボットを開発しました。

セル生産における省人化を実現できると共に、画像から不良判定も行えるので、歩留まりが向上する効果も見込めます。

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輸送用機械器具産業で産業用ロボットは導入できる

加工・組立工程を自動化したいなら多関節ロボット

輸送用機械器具産業における各種加工・組立工程では、複雑な作業が多く、単純な動作の産業用ロボットでは自動化が難しいです。

多関節ロボットなら、可動域が非常に広く、人の手と同様の作業が行えることから、幅広い工程の自動化に向いています。

高速ピッキング・搬送を実現したいならパラレルリンクロボット

ピッキング・搬送工程は手作業だと単調作業で作業者の負担が大きく、自動化によるピッキング速度が向上できるので自動化ニーズが高いです。

パラレルリンクロボットなら、複数の機構を制御して操作するためロボットの中でも出力が高く、高速・高精度な搬送が行えます。

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生産用機械器具産業で産業用ロボットを導入してできること

危険作業の代替

生産用機械器具産業は重量物のワークが多いので、危険作業で作業者への負担が高いという問題があります。

産業用ロボットが危険作業を代替することで、作業者が安全に作業できる環境を構築できます。

ノウハウの継承

熟練作業者のノウハウに依存している工程では、生産性に限界があり、後継者の育成にコストや時間がかかるという問題があります。

ノウハウが必要な工程は自動化が難しいという問題を持っていましたが、近年ではロボットが作業者の動きを学習し、一定のレベルでノウハウを継承できるようになっています。

特定の作業者に依存せずに済み、コスト削減にもつながります。

生産性の向上

単調作業を人が行う場合、作業者の精神的な負担が大きいため、操業時間を延ばしても、その分に見合った生産性は手に入らないことが多いです。

産業用ロボットなら、プログラム通りに24時間365日作業し続け、ヒューマンエラーも発生しないので、結果的に生産性を大きく向上することができます。

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クリーンロボットを導入するときに同時に導入したい周辺機器

クリーンルーム

クリーンルームは埃の付着を嫌う半導体の製造、細菌の繁殖で品質問題となる食品製造に使われる、空気の異物を限定した数量以下に管理する部屋です。

正確な定義は、『空気中における浮遊微小粒子、浮遊微生物が限定された清浄度レベル以下に管理され、その空間に供給される材料､薬品、水やその他についても不純物、ゴミを取り除いてゴミを持ち込まないようにしようとする空間』のことです。（JIS Z8122 4001より一部抜粋）

ロボットコントローラ

ロボットコントローラとは、ロボットの動作をを制御する装置です。インターフェース部分とコントローラ部分で構成されています。

インターフェース部分はティーチングペンダントとも呼ばれていて、ロボットを直接操作したり、教示を行う装置です。

コントローラ部分はシーケンサなどと通信をして、ロボットへ動作指令を出したり、反対にロボットの状態をシーケンサへ伝達したりします。

安全装置

クリーンロボットを導入した場合、作業者との接触を起こさないように安全装置が必要になります。ハード的には安全柵でクリーンロボットを囲って隔離を行います。

ソフト的には安全柵の開口部に作業者が侵入したときに、ロボットを非常停止させるためのエリアセンサーが必要になります。

安全柵に開口部がない場合は、保守などで安全柵内に作業者が入る時に使う安全柵扉に、安全プラグやセーフティーリミットスイッチなどを設置します。

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電動機（モーター）とは？種類について解説します

電動機の種類とは

電動機は「モーター」とも呼ばれており、電流により生じる電気エネルギーを機械的エネルギーに変えるための装置です。

端子に電線を接続して電気を通すと、モーターがその電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、シャフトに負荷を回そうとする力を発生させ、機械に動力を伝えます。 

モーターにはどのような種類があるのかご存じでしょうか。

モーターには様々な種類があり、それぞれの種類によって駆動方法や特徴は異なります。

ここでは、身近に見られることの多いモーターの種類を3つ紹介します。 

＊DCモーター

1つ目は、直流電源で回転するDCモーターです。

DCモーターは、ブラシがあるかどうかによって、さらに2種類に分類されます。 

ブラシ付きDCモーターはDCモーターの中でも特に広く普及しているモーターといわれ、

ブラシ付きDCモーターを回転させるのに必要なのは、直流電源のみといわれてます。

コイルに流れる電流を回転位相に応じて磁極と磁界を切り替えることで回転モーメントを一定方向に保つ動作をします。 

一方、ブラシの無いブラシレスモーター（BLDC）は、ブラシ、整流子の機械接点を持たない構造となっており、

代わりに電気スイッチ回路で電流方向と位相を制御して回転、動作させます。

交流移送制御を行う必要がありますが整流子を持たないので、ローター位置の検出に位置センサーを取り付けたセンサー制御や、コイル各相の誘起電力を検出するセンサレス制御など、電気制御回路は複雑になります。 

＊ACモーター

2つ目は、交流電源で回転するACモーターです。

「単相」と「三相」という言葉を聞いたことはあるでしょうか。

単相は主に一般家庭、三相は産業分野で用いられている交流電流で、

ACモーターは、交流電源が単相か三相かによって分類されます。 

単相モーターは、さらに「コンデンサモーター」と「くま取りモーター」の2種類に分類されます。

コンデンサモーターは、電気を蓄える電子部品である「コンデンサ」を用いたモーターで、

くま取りモーターは、くま取りコイル（固定子の鉄心の一部に短絡コイルを巻きつけたもの）を用いたモーターです。 

＊ステッピングモーター

3つ目は、パルス信号によって一定の回転角度で断続的に回転するモーターです。

電気エネルギーをコイル各相に順番にパルス印加し、この入力パルスに同期動作させるモーターで、

「パルスモーター」とも呼ばれています。

モーター軸に磁石を使用するPM型と、鉄心を使うVR型、磁石と鉄心を組み合わせたハイブリット型に分類されます。

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