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 シチズンマシナリー(長野県御代田町)は、切削後の工程の自動化を図るロボットシステム「シチズン ロボットシステム」を開発し、工作機械展示会「メカトロテック ジャパン 2021(MECT2021)」(2021年10月20~23日、ポートメッセなごや)に出展した。同社の主力の工作機械である自動旋盤でワークを切削後に必要な後工程の作業を無人化し、加工現場の人手不足のニーズに応える。

ロボットシステム「シチズン ロボットシステム」
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ロボットシステム「シチズン ロボットシステム」
切削工程に続く後工程の作業を自動化する。これは、「バラ置きワークピッキング」のロボットシステムの構成例。(写真:日経クロステック)

 これまで同社は工作機械本体の自動化に力を入れてきた。ところが、ワークを切削した後でも、加工現場にはさまざまな人手を要する工程が残っている。そのため、工作機械本体をいくら自動化しても、加工現場の無人化は進まない。そこで、シチズンマシナリーは、これまで手掛けていなかった後工程の自動化の領域に進出することにした。

 新しいロボットシステムは、移動可能なカートの上に、6軸垂直多関節タイプの協働ロボットと、機能モジュールを載せて構成する。協働ロボットには、デンマークUniversal Robots(ユニバーサルロボット)の「UR3」を採用した。

ロボットシステムの構成要素
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ロボットシステムの構成要素
各機能モジュールと多関節ロボット、カートから成る。これらはモジュラーデザインの思想で開発設計されている。そのため、多関節ロボットを中心に、必要な作業の機能モジュールを選んでカートに載せれば、望むロボットシステムを構成できる。(シチズンマシナリーの資料を基に日経クロステックが作成)

 一方、機能モジュールは各作業で専用のモジュールを用意した。具体的には、外径計測やバリ取り、全長計測、姿勢・形状認識、姿勢修正・簡易洗浄・エアブローなど、10種類の機能モジュールをそろえたという。これらはモジュラーデザインの思想で開発設計されており、多関節ロボットをベースに、必要な機能モジュールをカートに載せれば自動化システムが組み上がる仕組みだ。用意した機能モジュール以外の機能モジュールについても、可能な限りカスタマイズに応じるという(ただし、別途料金がかかる)。

 なお、カートにはレーザースキャナーが2個付いており、人が近づくと多関節ロボットが低速で動く安全設計を施している。

ばら置きの部品を洗浄して収納

 シチズンマシナリーは会場で2種類のロボットシステムを発表した。1つは、「バラ置きワークピッキング」だ。

バラ置きワークピッキングにおける作業
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バラ置きワークピッキングにおける作業
ばらばらに散らばったワークから1つをピックアップし、洗浄液に浸(つ)けて洗浄する。次に、エアブローでワークを乾かした後、ワークをパレットに収納する。ワークのピックアップや搬送を多関節ロボットが行う。(写真:日経クロステック)

 まず、自動旋盤で切削後に本体から排出され、ワークがばらばらに散らばった状態の箱から、多関節ロボットがワークの姿勢や形状をカメラで認識して、ワークを1つ確実に把持する。こうしてワークをピックアップしたら、多関節ロボットはそれを姿勢修正・簡易洗浄・エアブローモジュールに持っていく。そこで“滑り台”の上からワークを落とすと、ワークは滑り落ち、姿勢を保った状態で洗浄液に浸(つ)かる。これでワークの洗浄を終えたら、次に多関節ロボットはワークをエアブロー装置の中に入れ、ワークを乾かす。最後に、乾いたワークを多関節ロボットがピックアップし、パレットに収納して作業が完了する。