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溶接ロボットとは?
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溶接ロボットとは?仕組みや導入事例、おすすめSIer3選を紹介

溶接ロボットとは?

IoTが普及し、製造業でもファクトリーオートメーション(FA)という形でさまざまなロボットが業務に導入されるようになってきました。

「工場へのロボットの導入を検討しているが、どうしたらいいのか」
「どこのロボットを導入するのが良いのか」

このように悩んでいる方もいるのではないでしょうか。

この記事では、溶接ロボットについてご紹介します。

重工業には欠かせない加工技術の一つである、溶接。現場では手作業で多くの溶接作業がされていることでしょう。しかしFAの普及によってロボットで質の高い溶接作業ができるようになりました。

溶接ロボットの導入により膨大な工数、人件費を改善するきっかけとなりますので、ぜひご一読ください。

もし、溶接ロボットをラインに追加して

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 生産性アップして売上を上げたい
  • 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
  • どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽に日本サポートシステムまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして最適化のご提案をいたします。

1.溶接ロボットとは?

溶接ロボットにより、スムーズに溶接加工ができるようになりました。属人的であった溶接品質の問題も解消できます。

ここでは溶接ロボットについてご紹介します。詳しい内容についてはこれから見ていきましょう。

(1)溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機 

溶接ロボットとは人の手を借りない自動溶接機です。

プログラムを組むことで、プログラム通りの動きを再現してくれ、安定的に溶接をしてくれます。溶接は長い間、手作業でされており、現場ではいまだ手作業での溶接作業がされています。

しかし溶接作業は、作業者の技術や培われた勘によって仕上がりの質にバラつきができてしまいます。また刺激的な光や有害な煙が発生し、手作業だと健康を害する要因になりかねません。

溶接ロボットは上記の問題を解決し、

  • 品質の平均化
  • 人手不足の解消
  • 生産効率の工場
  • 作業環境の改善

が見込めます。

動画:KOBELCOofficial

上記動画は「KOBELCO」の溶接ロボットシステムです。

非常に大きな鉄骨柱を2アークで溶接しています。動画中に出てくる独自技術REGARC搭載のロボットは、スパッタやヒュームを低減してくれます。安全に作業してくれることが動画から見て取れますね。

実際に映像を見ることで、導入イメージが掴めるかと思います。

(2)溶接ロボットの特徴とは

溶接ロボットにはどのような特徴があるのでしょうか。溶接ロボットの特徴は主に以下の3つです。

  • 作業スピードが速い
  • 安定的に作業し続ける
  • 作業環境を選ばない

それぞれ詳しく見ていきましょう。

①作業スピードが速い

特徴一つ目は、作業スピードが速いことです。

溶接ロボットはプログラム通りの動きをひたすら無駄なく作業し続けます。また溶接忘れなどのミスなく、こなしてくれるため、品質の向上につながるきっかけになります。

②安定的に作業し続ける

特徴二つ目は、安定的に作業し続けることです。

ロボットは人間とは異なり、疲れませんから、安定した作業を続けられます。そのため生産量の目安が立てやすく、生産管理が簡単になります

③作業環境を選ばない

特徴三つ目は、作業環境を選ばないことです。

溶接作業は危険・きつい・汚いの3Kと呼ばれる作業に該当し溶接作業は十分に注意する必要があります。

たとえば溶接によって発生するヒュームは、吸引することで肺の機能が低下する有害物質です。溶接ロボットだとヒュームを気にすることなく作業できます

(3)溶接ロボットの対応領域

溶接ロボットは、スポット溶接だけでなく、TIG溶接やYAG溶接など、さまざまな種類の溶接への対応が可能です。

一方で、溶接面に関しては一定の制限がある場合もあります。

たとえば、複雑な面の溶接については難しく、直線か直線に近い曲線での対応となります。

また、上向きの溶接姿勢は溶接金属が流れ落ちやすいため、技術難易度が高くなります。現状は下向き、水平、横向きでの溶接作業がメインとなるでしょう。

(4)溶接ロボットの代表的なメーカー3選

ここでは実際に導入されている溶接ロボットの代表的なメーカを3つご紹介します。

  • ダイヘン
  • パナソニック
  • 安川電機

それぞれみていきます。

①ダイヘン

ダイヘン・FD-B4L

出典:ダイヘン

ダイヘンは溶接機・ロボットの総合メーカーで、溶接ロボットに長けています。

特に人気な溶接ロボットとして「FD-B4L」があります。

シンプルな形状でかつ低可搬のため、使いやすい溶接ロボットです。

構造としては垂直多関節形になっています。

②パナソニック

パナソニック アーク溶接ロボット TS/TM/TLシリーズ(GⅢ)

出典:パナソニック

パナソニックは誰もが知る電機メーカーで、多くの現場でパナソニック製の溶接ロボットが使われるほど、知名度が高いメーカーです。

パナソニックの中で最も一般的な溶接ロボットは「アーク溶接ロボット TS/TM/TLシリーズ(GⅢ)」です。

マニピュレータが搭載されており、作業用途に応じた溶接を実現します。

高速で溶接をしても綺麗なビード外観を再現するのが特徴です。

③安川電機

安川電機 MOTOMAN-AR1440

出典:安川電機

安川電機は福岡に本社を構える、産業用ロボットなどの製造を手掛けるメーカーです。

産業用ロボットで世界第4位のシェア率を占めています。

中でもアーク溶接ロボット「MOTOMAN-AR1440」は多関節のアーク溶接ロボットの中でも高い動作速度を誇っており、生産性向上に貢献する一台です。

アームが中空になっており、ケーブルを内臓できるため、ケーブル干渉のリスクがない点も特徴です。

2.溶接ロボットの仕組み

溶接ロボット

ここでは溶接ロボットの仕組みについてご紹介します。

(1)溶接ロボットの構造

溶接ロボットの簡易的な構造については上記の通りで、大きく分けて3つに分類されます。

①マニピュレータ

マニピュレーターは溶接ロボットの本体のことで、先端に付いている溶接トーチを取り替えることで、さまざまな溶接に対応できます。

溶接トーチがついている腕の部分を多関節構造にすることで、自由度の高い動きを実現しています。

②コントローラ

コントローラはマニピュレーターを動かす制御部分です。プログラミングペンダントで読み込んだデータを記憶するコンピュータ部、マニピュレーターとの通信をするインターフェース回路などで構成されています。

③プログラミングペンダント

マニピュレーターに動きを覚えさせる装置です。マニピュレーターの動作データの新規作成や変更、修正などができます。

(2)溶接ロボットを制御する「ティーチング」とは?

ロボットに溶接をさせるには溶接の順序・姿勢・条件などを一度教える必要があります。ティーチングとは、ロボットに動作方法を教える工程のことを指します。

ティーチングをしなければ、ロボットを導入しても動作しないため意味がありません。溶接ロボットのティーチング方法は以下の二つに分けられます。

  • オンラインティーチング
  • オフラインティーチング

それぞれ見ていきましょう。

①オンラインティーチング

ティーチング方法一つ目は、オンラインティーチングです。

動画:【安川電機】e-メカサイト

オンラインティーチングとは、実際にロボットを動作させて、その動きを記憶させる方法です。ティーチングペンダントと呼ばれる専用のリモコンを利用します。

リモコンを使って動作させることで、各接合部の動きを記録でき、記録した動きを再生し動作を確認します。この方法を「プレイバック方式」と呼びます。

ティーチングには多くの工数を要するため、ティーチング作業が定期的に発生しないよう事前にしっかりとしたティーチングが必要です。

②オフラインティーチング

ティーチング方法二つ目は、オフラインティーチングです。

動画:Mastercam – ゼネテック

オフラインティーチングとは、パソコン上でロボットを動作させるためのプログラムを作成し手から、ロボットに転送する方法です。

この手法はパソコンで作成したプログラムをロボットに読み込ませるだけのため、ティーチングの工数は比較的短くできます。

しかし、プログラムを読み込んで実際にロボットがどのように動作するのか分からないため、ティーチングには注意を払う必要があります。

オフラインティーチングにはプログラムの作成方法に応じた方法があり、方法は以下の4つです。

  • シミュレータ型:ロボット言語でのやりとりができ、それぞれの会社のロボットに対応できるプログラムを作成できる
  • エミュレータ型:主要なティーチング方法で、プログラム精度が非常に高い
  • テキスト型:テキストエディタに直せるプログラム手法で、簡単な動きをさせる際に使われる
  • 自動ティーチングシステム:コンピュータのCADデータから、プログラムを生成する

ティーチングについてより詳しく知りたい方は、下記記事もご参考ください。

ロボットのティーチングとは?メリットや資格取得方法を紹介

3.溶接ロボットの導入事例3選

実際の溶接ロボット導入事例を紹介します。

  • 溶接工程にツインロボット導入により、サイクルタイムを約35%低減!
  • 非接触レーザセンサにより高精度な溶接を実現
  • 各種溶接工程の集約によるロボットシステムの効率化

それぞれ見ていきましょう。

(1)溶接工程にツインロボット導入により、サイクルタイムを約35%低減

事例1:溶接工程にツインロボット導入により、サイクルタイムを約35%低減!

キャタピラージャパンが油圧ショベルメインフレームの高速溶接ロボットシステムを導入した例です。メーカはパナソニック溶接システム株式会社です。

溶接工程にツインロボットを導入し、工程全体の大幅な見直しに成功し、サイクルタイムを約35%低減させました。サイクルタイムの長さと需要増に対応できなかったシステムを改善しています。

また生産能力は24%、面積生産性は44%改善され、人手作業が必要な手溶接工程を低減しました。

経済産業省『ロボット技術導入事例集』

(2)非接触レーザセンサにより高精度な溶接を実現

事例2:非接触レーザセンサにより高精度な溶接を実現

キャタピラージャパンが油圧ショベルスイングフレームの協調ロボット溶接システムを導入した例です。メーカーは、株式会社神戸製鋼所です。

技術難易度が高い溶接を6自由度の垂直関節型ロボットアームを導入することで、解決しています。

溶接箇所が多く、溶接位置の検出や位置合わせが困難なため非接触レーザセンサを採用し、高精度や溶接を実現しています。

経済産業省『ロボット技術導入事例集』

(3)各種溶接工程の集約によるロボットシステムの効率化

事例3:各種溶接工程の集約によるロボットシステムの効率化

(株)中野屋ステンレスが、最新ファイバーレーザ発信器が付いた垂直多関節ロボットを導入した例です。メーカは安川電機です。

溶接ロボット導入前後での効果は以下の通りです。

改善前 改善後
労働生産性 1 2.8倍
人数 1人 1人
労働時間 8時間 8時間
生産量 16個 44個
その他の効果 流出不良が減った

中野屋ステンレスでは、お客さまから高い品質の溶接を依頼されるようになりましたが、熟練工が5人と、生産効率が向上しないでいました。

溶接ロボットを導入することで労働生産性は2.8倍になり、熟練工に頼りきりだった難しい溶接も、入社1年目の社員の操作でも高品質な溶接を可能にしました。

経済産業省『ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018』

4.溶接ロボットにおすすめのロボットシステムインテグレータ3選

ここでは溶接ロボット導入におすすめのロボットシステムインテグレータを3つご紹介します。

  • 日本サポートシステム株式会社
  • 松栄テクノサービス株式会社
  • 株式会社ヒロテック

それぞれ詳しく見ていきましょう。

日本サポートシステム株式会社

【特徴】
日本サポートシステムは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【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

【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)

松栄テクノサービス株式会社

松栄テクノサービス株式会社

【特徴】

松栄テクノサービス株式会社は、溶接施工サービスなどのFAサービス全般を手掛ける企業です。

FAトータルサービスを手掛けるための機械分野の知識が豊富な機械のプロたちが多数、勤めています。

ロボット導入のご相談から、導入後のアフターサービスまでを徹底的にサポートしてくれる企業です。

【所在地】

愛知県長久手市熊田1607
TEL 0561-63-0261
FAX 0561-63-1597
http://www.shoeitechno.co.jp/

【営業品目】

  • 溶接施工技術サービス
  • FAシステムサービス
  • 溶接機・ロボットの部品販売
  • 溶接機・ロボットの中古機販売
  • 冶具エンジニアリングサービス
  • ロボットのレンタル

株式会社ヒロテック

株式会社ヒロテック

【特徴】

株式会社ヒロテックは、オンリーワンの技術でモノづくりを手掛ける企業です。

株式会社ヒロテックの特徴は製品の開発。設計からプレス加工から組み立てまでを手掛ける一貫生産体制です。それぞれの工程ごとにスペシャリストがおり、スペシャリスト同士が連携することで高品質なモノづくりを実現しています。

また世界を舞台に活躍するほどの確かな技術力を持ち合わせた企業です。

【所在地】
広島県広島市佐伯区石内南5丁目2番1号
TEL 082-941-7845
https://www.hirotec.co.jp/index.html

【営業品目】

  • 自動車部品(ドア、排気系部品)の設計・製作
  • 金型、治具、組立ラインの設計・製作

5.ロボット導入のご相談は日本サポートシステム

この記事では、溶接ロボットについてご紹介しました。

溶接は古くから手作業で行われており、作業者の熟練度が問われる作業です。完成製品の品質のバラつきや、少子化による高度な溶接技術の後継の問題などがありました。

しかし技術革新によってその溶接作業もいまや、ロボットが担える時代になっています。溶接ロボットを導入することで、労働環境や労働生産性が著しく向上し、他の作業に注力できている企業様もいらっしゃいます。

ぜひこの機会に溶接ロボットの導入を検討されてはいかがでしょうか。「溶接ロボット」導入のお困りごとやお悩みがあれば、自動化のプロ、ロボットSlerの日本サポートシステムにぜひお問い合わせください。

関東最大級のロボットシステムインテグレーター ロボットシステムの設計から製造ならお任せください

050-1743-0310 営業時間:平日9:00-18:00

本社:茨城県土浦市卸町2-13-3、相模原事業所:神奈川県相模原市中央区上溝1880番2 SIC3-317

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