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省力化ロボットとは?特徴やメリット、おすすめの製造工場5選を紹介

1.はじめに

工場の生産ラインの省力化や自動化を進めるに当たって、必要となる省力化機器は、ロボットです。製造工場見学をすると、ロボットを見かけることが、結構多くあります。
ロボットの応用範囲は、製造から介護などのサービス、ヒューマノイドロボットのような人型ロボットなど、そのすそ野は広がりを見せています。

しかし、ロボットを取り入れたが、うまく使えない、何かの原因で停止しても工場の作業員では手出しができない、などの問題も見受けられます。
ロボットを取り入れるに当たっては、ロボットを知ることが、まずは必要なことです。
このコラムでは、省力化のためのロボットとは何か?から紹介していきましょう。

2.省力化ロボットとは?

省力化ロボットとは、生産ラインの省力化で使われるロボットであり、産業用ロボットです。
以下では、省力化ロボット=産業用ロボットとして紹介します。

■ 産業用ロボットの定義
「センサー、知能・制御系、駆動系の3つの要素技術を有する知能化した機械システム」
参照:経済産業省「ロボット政策研究会 報告書」

「自動制御され、再プログラム可能で、多目的なマニピュレーターであり、3軸以上でプログラム可能で、1か所に固定してまたは運動機能をもって産業自動化の用途に用いられるロボット」
参照;日本工業規格(JIS)(JIS B 0134)

(1) 産業用ロボットの特徴

図1にロボットの主要部位、マニュピレータのイメージ図を紹介します。

図1 ロボット マニュピレータ名称と自由度

ロボットの動きを示すものは、自由度です。
自由度を分かりやすくするために、人の肩、腕、手首の動きに例えられます。人は7自由度と言われ、次のような7つの動きをします。

  • 肩を前後に動かす
  • 肩を左右に動かす
  • 上腕をひねるように動かす
  • 肘を曲げ伸ばす
  • 前腕をひねるように動かす
  • 手首を手のひらの方向に曲げる
  • 手首を左右に動かす

図1のイメージ図では、自由度は6としていますが、ロボットによっては自由度の少ないものや、7自由度のロボットも製作されています。

(2)ロボット導入によるメリットと問題点

産業用ロボットを導入したときのメリットと、導入後の問題点を表1で紹介します。

表1 産業用ロボットメリットと問題点

メリット 導入後の問題
省力化できた ロボットを現場で使いこなす人材が不足している
省人化できた 運用後のロボット調整に手間がかかる
生産性が向上した ロボットの付帯作業が増えた
コスト削減に寄与できた 稼働後の調整ができず精度が上がらない
製品の品質が安定した 稼働後の調整に時間がかかり過ぎる
製品不具合の発見率が向上した 検査工程に時間がかかり過ぎる(人手の方が早い)

初めてロボット導入した後には、何らかの問題は必ず起きます。それらを解決する方法は、ロボットメーカーやロボットシステムインテグレータが豊富な経験から解決策を持っています。

3.ロボットの種類とは?

ロボットの種類の代表的なものは下記の通りです。これらのロボットを図でご紹介します。

  • 垂直多関節ロボット
  • 水平多関節ロボット
  • 直角座標ロボット
  • 円筒座標ロボット
  • 極座標ロボット
  • パラレルリンクロボット

図2 ロボットの種類(1)

図3 ロボットの種類(2)

図4 ロボットの種類(3)ロボットのエンドエフェクタ(先端)の役割は、ワークをつかむために、ワークの位置を特定して移動させることです。
ロボットの現在位置を0点として、ワークまでの座標を特定すれば、その位置に移動します。
同時に、関節での回転運動、リンクの移動を行います。
図4では、パラレルリンクロボットが、ワークを移動させる動作イメージを表しています。

⇒【図解】垂直多関節ロボットとは?構造とメリットを解説

⇒企業で活躍する注目のロボットとは?ロボットの種類や業界を紹介!

⇒パラレルリンクロボットとは?おすすめパラレルロボット製造工場5選

4.産業用ロボットの生産台数

下記の図の通り、2009年から2018年までの10年間に、約3.8倍出荷台数が増えていることが分かります。

図5 産業ロボットの年次国内出荷台数

参照:一般社団法人日本ロボット工業会(Japan Robot Association :JARA)

次の図では国内出荷台数のうち、業種ごとの台数を紹介します。
図は、2014年と2018年を並べていますので、推移がわかります。

図6 産業ロボットの業種ごとの国内出荷台数年次比較

以前、電気機器と自動車業界で全体の約76%を占め、増加傾向にあります。
割合として減少したのはプラスチック業界です。

5.ロボットの用途や省力化事例

図7に2018年の国内出荷された産業用ロボットが、どのような用途で使われているか、その用途別の割合を紹介します。

図7 産業ロボット 用途ごとの国内出荷台数(2018年)

用途は、大きく分けて

  • 樹脂成形
  • 溶接
  • 機械加工
  • 電子部品実装
  • 組立
  • 入出荷
  • マテリアルハンドリング
  • クリーンルーム

などで使われています。
大きな割合を占めているのは溶接・組立・マテリアルハンドリング・クリーンルームです。この4つで全体の約71%を占めています。
次の図では、産業用ロボットが各業種で使われている様子や事例を紹介します。

図8 産業ロボット 事例

図で表しているものは、

  • 自動車産業で使われる溶接ロボット
  • 自動車産業で使われる組み立てロボット
  • 半導体の加工ロボット(ハンダ付け)
  • 食品加工工場でクッキーをピックアップするロボット
  • 出荷・搬送用のロボット

です。

6.おすすめロボット製造メーカー5選

① 日本サポートシステム株式会社

https://jss1.jp/

日本サポートシステム

【所在地】
茨城県稲敷郡阿見町阿見字阿見原4666-1777

【営業品目】
・産業用ロボット
・生産設備合理化・省力化の設計及び製作
・基板電気チェッカーや貼合・折曲など
・治具の設計・製作

【特徴】
設計・加工・組立まで自社で生産する一貫体制が、日本サポートシステムの強みです。これをベースに、高品質・低コストの製品・サービスを提供することができています。
また、現状の生産方式と計画情報から、どうすれば最大利益が得られるかというシミュレーションが得意分野で、簡単に生産設備の見える化の経験が豊富です。

日本サポートシステム社は幅広い分野の生産設備の構成に関わっています。ロボットによる生産工場の省力化、自動化に対しても、開発・設計・設置・調整・アフターサービスまで一貫して進める事例が豊富です。
さらに、国内・海外の拠点によって、どのような案件でも対応することができ、国内の東北から九州まで広い範囲で、様々な要望に答えられる体制が日本サポートシステム社の強みと言えます。

【実績】
NM社(電子部品の製造販売)、HS製作所(情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売)、TT社(ショッピングセンターなどリテール事業)、SM社(自動制御機器の製造・販売)、OR社(自動車安全システムの製造販売)

② 株式会社安川電機

https://www.yaskawa.co.jp/

安川電機_1安川電機_2

写真は、安川電機社製 垂直多関節形アーク溶接ロボット及び人協働ロボットです。

【所在地】
北九州市八幡西区黒崎城石2番1号
TEL:093-645-8801

【営業品目】
・モーションコントロール
ACサーボ・コントローラ事業、インバータ事業
・ロボット
アーク溶接ロボット、スポット溶接ロボット、塗装ロボット、ハンドリングロボット、半導体・液晶製造装置用 クリーン・真空搬送ロボット
・システムエンジニアリング
鉄鋼プラント事業、社会システム事業、環境・エネルギー事業、産電事業

【特徴】
安川電機社は1960年後半に、機械と電機品を融合して高い機能を発揮できるようにし、メカトロニクスと名付けました。この技術は、機械制御に電子技術を応用し、自動化・省力化に貢献しています。安川電機社の技術は、サーボモータ、インバータ、コントローラの技術を発展させ、ロボット技術へと進展しました。
安川電機社は1974年にMOTOMANという電動式産業用ロボットを発表し、その後、アーク溶接、スポット溶接、ハンドリング、組立、塗装、液晶パネル搬送用途のロボットを製作しています。

③ 株式会社 豊電子工業

https://www.ytk-e.com/

豊電子工業写真は、豊電子工業社製の レーザ焼入れロボットシステムです。

【所在地】
本社/第1・2工場、事務棟 愛知県刈谷市一ツ木町5丁目12番地9
総務 TEL(0566)23-2301

【営業品目】
●ファクトリーオートメーション・ロボットシステム
・ダイカスト関連:離型剤スプレーロボットシステム、汎用バリ取りロボットシステム
・加熱・表面改質関連:レーザ焼入れ装置、過熱水蒸気・熱風加熱システム
・AI・IoT・FA・RB関連:IoT(深層学習システム)、FA・RB無人化ライン
・ロボットメンテナンス関連:ロボット点検(故障診断・予防保全)
●配電盤関連
キュービクル式高圧受電設備(日本電気協会認定)、高圧低圧配電盤、遠隔監視カメラ自動画像伝送装置
●環境省エネルギー関連
HVDCサーバ電源システム、LED照明器具(交流・直流)、防災用電源装置

【特徴】
自動車産業では、アルミダイカストの鋳造工程で使用する産業用ロボットシステムをはじめ、加工・組立・成形工程など多くの工程で産業用ロボットを適用させ、生産性向上と高品質化の実績があります。
エレクトロニクス産業分野では、AIやIoTの最新技術を応用した製品を投入し、工場内の情報ネットワーク化を図っています。また、自家発電した電気蓄電と直流給電システムにとって、資源の有効活用できる省エネシステムを開発しています。

【実績】
●自動車産業:トヨタ自動車株式会社など自動車及び関連会社
ダイカスト関連ロボットシステム、レーザ焼入れロボットシステム、IH応用システム、高周波発振電源盤、過熱水蒸気・熱風加熱システム
●エレクトロニクス産業:中部電力株式会社など
ビームプロファイラー通信改造、パレタイジング装置、リンクゲージ、グリーン加工搬送システム、バランサー工程移載システム、スプロケット搬送、焼入れ、焼き戻し、ソルトバス自動搬送装置

④ 株式会社FUJI

https://www.fuji.co.jp/

FUJI写真は、FUJI社製 小型多関節ロボット SW-V1です。

【所在地】
愛知県知立市山町茶碓山19番地
TEL:0566-81-2111

【営業品目】
主要製品:電子部品実装ロボット、工作機械

【特徴】
1959年に工作機械メーカーとして創業以来、工作機械のノウハウを積み上げ、自動組み立て機の分野にチャレンジし、電子部品実装ロボットの礎を築いています。現在では、それらの技術を総合し、最先端のチップマウンタの累積出荷台数が8万台に及びます。また、NC自動旋盤を中心とした工作機械で、工場の全自動化を実現させています。
さらには、FA分野の小型多関節ロボット、大気圧プラズマユニット、介護分野の移乗サポートロボットなど、さまざまなフィールドへチャレンジしている工場が、FUJI社です。

⑤ 平田機工株式会社

https://www.hirata.co.jp/

平田機工写真は、平田機工社製 小型・高速・高精度水平多関節ロボットです。

【所在地】
熊本県熊本市北区植木町一木111番地
TEL:096-272-0555

【営業品目】
各種生産システム、産業用ロボットおよび物流関連機器等の製造ならびに販売

【特徴】
平田機工社の技術は、自動車産業、半導体事業、家電事業など多くの産業分野で、活かされています。平田機工社は「生産エンジニアリング」と「ものづくり力」で、開発・設計・製造・組立・立ち上げ・保守まで一貫した生産体制で工場の運営に貢献しています。
生産エンジニアリングは、コスト・品質・生産効率・安全を追求し、実現することです。ものづくり力は、提供する製品の信頼性・コスト・納期すべてを満足させる力です。工場立ち上げに関連する全部門の「ものづくり力」を総合することで、「生産エンジニアリング」が達成する、そんな仕事を任されるのが、平田機工社です。

【実績】
アイシン精機株式会社、いすゞ自動車株式会社、株式会社荏原製作所、オリンパス株式会社、花王株式会社、キヤノン株式会社、株式会社クボタ、株式会社小松製作所、シスメックス株式会社、シャープ株式会社、住友化学株式会社、セイコーエプソン株式会社、凸版印刷株式会社、トヨタ自動車株式会社、株式会社日立ハイテクノロジーズ、三井金属エンジニアリング株式会社、レーザーテック株式会社など多数企業と取り引きがあります。

7.おわりに

今回はロボットを製造する5工場を紹介しました。しかし、ロボットを扱う会社はかなりの数があります。
そのほかにもロボットを選定し、設計・設置・調整を行うロボットシステムインテグレータ、ロボットの周辺機器を製造する工場など、その範囲は広いものがあります。
ロボットを導入しようとしたとき、どこに相談するか悩むこともあるでしょう。
逆に言えば、導入する製造ラインに最も適したロボットシステムや、設計ができる工場を選ぶ選択肢が多いことはメリットではないでしょうか。

生産ラインにロボットなどで省力化したいが、どうするか分からず困っている、ということがあれば、まずはご相談ください!

 

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