製造現場の「手作業自動化」ハンドブック

製造現場の 「手作業自動化」ハンドブック ３分でわかるロボットハンドの選び方

❶ロボットを導入する前に　3分でわかるロボットハンドの選び方　製造現場の自動化って難しい？　人手不足のため、生産性の向上のため、従事者の苦渋作業の軽減のため・・・昨今の製造現場では、様々な理由からロボットの導入が急務となっています。製造現場の手作業自動化を検討し、ロボットアームを購入した、または購入を検討しているという経験はありませんか？ロボットアームは、垂直多関節式ロボットともよばれ、人間の腕の動きを再現することができるロボットです。汎用性が高く扱いやすいため、ロボットの中でも最も多く採用されており、自動車や精密部品、電子・電気機器などの幅広い業界で使用されています。前述した通り、腕の動きはロボットアームで再現可能ですが、手の動きは「ロボットハンド」という別の製品で再現しており、自動化を検討する作業の内容に合わせ、ロボットハンドを選定・購入する必要があります。

例えば部品供給作業に着目すると、ロボットハンドは以下のタイプに分けられます。把持型：人間の手のように複数の指・爪でモノをつかんで運ぶロボットハンド　吸着型：真空や電磁石を用いてモノを吸着し運ぶロボットハンド　これらは使用シーンやモノの仕様に応じて使い分けがされています。それぞれどのような特徴があるのでしょうか？　把持型　メリット・形状に関わらずつかむことができる・様々な材質に対応できる・モノを確実につかめる　デメリット・モノをつかむ・離す速度が遅い・位置がずれると確実につかむことが難しい・特定の箇所に力が加わるためモノが変形する恐れがある　吸着型　メリット・モノを吸着する・離す速度が早い・機構自体が単純で大きなモノを運べる・位置がずれても吸着できる　デメリット・吸着力が低下するため頻繁なメンテナンスが必要・表面条件（凹凸、穴、水や油の付着）や材質によって使用できない　上図から、モノのサイズ・材質・形状を問わず、モノを確実につかめるのは把持型ロボットハンドであるといえます。しかし、把持型ロボットハンドの種類は多岐にわたるため、ポイントを押さえて選定する必要があります。次はロボットハンドの選定ポイントをみていきましょう。（ 以降、把持型ロボットハンドをロボットハンドと称します）

❷駆動方式を選ぶ　ロボットハンドの選定ポイント　ロボットハンドの選定ポイントは、①駆動方式　②爪の本数　の２点です。①駆動方式について、ロボットハンドには主に「空気圧駆動」と「電動駆動」の２タイプがあります。空気圧駆動は低価格なものが多いですが、単純な開閉動作しかできず、複雑な動作や人協働作業には不向きというデメリットがあります。逆に電動駆動は、爪の速度を変更する・途中で停止するなど、複雑な動作や人協働作業に向いていますが、コストは空気圧駆動よりも高くなります。同じモノを繰り返し運ぶ単純作業や、コストを重視される製造現場においては、空気圧駆動のロボットハンドが適していると言えます。一方で、同じモノでも置かれている向きがバラバラな場合や、多品種・異なるサイズのモノを同じロボットハンドで運ぶ多品種少量生産ラインには、電動ロボットハンドが適していると言えます。現状の製造現場では、空気圧駆動のロボットハンドが多く使用されていますが、大量生産ラインから多品種少量生産ラインへのシフトが進んでいるため、今後は電動ロボットハンドも幅広く使用されることが予測されています。※　3※ 総務省 令和 2 年度情報通信白書 第 1 部 第 4 節 (4) ア　製造業が抱える課題

❸爪の本数を選ぶ　つかむモノから選ぶロボットハンド　②爪の本数について、ロボットハンドは爪の本数によって適したモノが異なり、2本爪は四角いモノ、3本爪は円筒状や丸みを帯びたモノをつかむことを得意としているのが特徴です。製造業で使われるロボットハンドの多くは２本爪と３本爪になります。4本以上の爪のあるハンドは製造現場以外で使用される場面が多く、接客現場で人とコミュニケーションをとる人型ロボットなどに使用されます。　3本爪に適正のあるモノの形状　・円筒形・ドーナツ形・多段形・四角形・レンズ形・テーパー形・ピン形　想定される活用シーン例　・ネジをネジ穴へ挿入・カメラのレンズを移送・ボトルを箱内に整列　２本爪に適正のあるモノの形状　・四角形　想定される活用シーン例　・梱包箱の整列・基板の移送・ケーブルの束の移送　2本爪のロボットハンドは梱包箱やトレイ、基板の移送や整列作業に適しています。３本爪のロボットハンドはピンの挿入やカメラのレンズ、ボトルの移送作業に適しています。 つかむモノの形状により最適な爪の本数が異なるため、対象となるモノや想定される活用シーンに応じて、適切なロボットハンドを選定しましょう。

❹比較して選ぶ　特色から選ぶ電動ロボットハンド　今後幅広く使用されることが予想される、電動ロボットハンドを選定する際には「機能」と「サービス」の検討が重要です。例えば、電動ロボットハンドにはプラグ＆プレイという機能があります。プラグ&プレイは、ロボットアームにトラブルなく取付・接続できる機能です。プラグ＆プレイ対応済みのロボットアームは互換性を確認しているため、専用ケーブルを接続するだけでロボットハンドの操作が可能です。また、ロボットアームとロボットハンドの組み合わせによっては、ティーチングペンダント（操作パネル）からロボットハンドの動作を設定でき、ロボットアームの動きと合わせて簡単に自動化を進めることが可能です。プラグ&プレイ対応済みなら専用ケーブルを接続するだけ電動ロボットハンドの操作が可能！組み合わせによってはでアームの操作パネル上でハンドの操作を行えます　また、前述した通り電動ロボットハンドは多種多様なモノをつかめることがメリットとなりますが、モノごとに把持力設定が必要な場合もあり、都度設定工数が発生します。この課題を解決するため、電動ロボットハンドの中には把持力調整を自動で行うものがあります。例えば、センサが組み込まれたタイプのロボットハンドは、モノをつかんだことを検知し、ハンド自身が適切な把持力に調整するため、煩わしい設定が不要で異なるモノをつかめます。しかし、高額になるため「コストに見合わない」という評価を受ける場合があります。

そういった中で、センサレスでありながら、自動で把持力調整をする機能を標準装備した電動ロボットハンドもあります。センサ内蔵型のロボットハンドに比べてコストを抑えることができつつ、通常の電動ロボットハンドよりも、より柔軟で人の手に寄せたような動きを可能にします。 このような電動ロボットハンドの機能を使いこなすことで、製造現場での工数削減が期待できます。さらに、各社ロボットハンドメーカーは様々なサービスを展開しています。中には「爪先を対象とするモノの形に合わせて確実に把持できるようカスタマイズできる」サービスもあり、特殊な形状のモノや傷がつきやすいモノ等、通常ではつかみにくいモノも安定してつかめます。製造現場の自動化を検討しロボットアームの選定を始める際は、前述されているロボットハンドの選定ポイントの他に、「機能」と「サービス」も踏まえて比較検討を同時にしながら自動化を進めましょう。

ASPINAの電動ロボットハンドだからできる３つのこと　❶ 手のような動きで人にもモノにもやさしい　・柔らかいモノも人の手のようにしっかり優しくつかむ。・ブレーキ機能搭載で不意の停電でもモノの落下を防止。・細かい把持力調整で人の隣で安全に協働作業が可能。　❷「 把持テスト」と「カスタム爪サービス」で安心　把持テスト：ワークをお預かりし、把持テストを無償で実施。爪のカスタム：ワーク形状・条件に応じた最適なカスタム爪を提案。　❸オートグリップ機能で設定工数を大幅削減　・爪先にセンサをつけずに把持力を自動調整する機能を標準搭載。・硬いモノも柔らかいモノも１回でつかむことが可能。・簡単なパラメータ設定で色々なモノをすぐにつかむことが可能。● 主なプラグ＆プレイ対応メーカー　※対応メーカー以外のロボットは、I/OまたはRS485で制御可能です。※その他の対応メーカー、オートグリップ機能の対応状況などの詳細はお問い合わせください。資料請求、御見積依頼、質問、デモ依頼　まずはお気軽にご連絡ください　シナノケンシ株式会社　〒386-0498 長野県上田市上丸子 1078　jp.aspina-group.com　ISO 9001:2015/ISO 14001:2015 認証取得　Email : plexmotion@aspina-group.com　Tel : 0268-41-1817　※記載内容は2023年9月現在のものです。※品質向上のため断りなく仕様を変更することがあります。あらかじめご了承ください。© 2023 Shinano Kenshi Co., Ltd. ASJ2309-00-GR