次のレベルへ移動型ロボットによる工作機械のオートメーション化

価格高騰から熟練労働者の不足まで - 産業界はますます厳しい状況に置かれています。パイロットプロジェクトとして、KUKAとCNC工作機械メーカーのHELLERは、このような課題に対応するインテリジェントなアプリケーションを開発しました。移動型ロボットは、機械にツールを自動的にロードおよびアンロードし、従業員の負担を軽減します。

まだ初期段階の機械ローディングのオートメーション化

少量生産、高複雑性 - そしてもちろん、すべてを可能な限り迅速に。産業界の企業にとって、熟練労働者の不足、原材料やサービスの価格上昇に加え、顧客による個別の要求への対応が課題となっています。これは自動化で解決できます。たとえば、パレタイジング、ハンドリング、組み立て作業、ワークの加工などは、すでに自動化が進んでいます。しかし、ツールを使用した機械の柔軟で自動化されたロードおよびアンロードは、まだ初期段階にあります。グローバルに活躍するHELLERグループは、KUKAと共に、まさにこのギャップを埋めるパイロットプロジェクトを立ち上げ、実行しています。

ロボット工学のノウハウを凝縮し、さらなる自動化を実現

「この分野には多くの可能性があります。機械の前だけでなく、後ろも自動化することが重要です」と、HELLERでパレットとロボットのオートメーション化を担当するRobert Eber氏は言います。この企業グループは、世界の5つの生産拠点で最先端の CNC 工作機械と機械加工用の製造システムを製造しています。1894年にニュルティンゲンで設立された同社の顧客には、一般機械、エネルギー技術、流体技術、航空宇宙産業、自動車産業、およびそのサプライヤーなど、数多くの企業が名を連ねています。HELLER は以前のタスクに KUKA のロボットベースのソリューションをすでに使用しています。しかし、ロボットによる機械ローディングのパイロットプロジェクトでは、両社は初めてパートナーシップを組んで、市場性のあるアプリケーションを開発しました。

HELLERは、カスタマイズされたソリューションと、それに伴う自動化技術に信頼を寄せています。

高い柔軟性：移動型ロボットによる機械フィーディング

このコラボレーションは、どの手動プロセスを自動化できるのか、どこに限界があるのかを見極めるために開始されました。「HELLER社に連絡を取り、移動型ロボットにニーズがあるかどうかを尋ねたところ、答えはイエスでした。これにより、最初のアイデア、コンセプト、そして最終的にはパイロットプロジェクトが生まれました。」と、KUKA のグローバルビジネス開発マネージャーであるSteffen Güntherは述べています。両社は2021年春にプロジェクトを開始し、それから順調に1年間のうちに数回のチャレンジを経て、ようやく適切なプロセスが見つかりました。

生産性を高める移動型ロボット

そして、次のようになります。従業員から提供される生産指示書の情報を使用して、CERTA社のマスターコンピューターが機械に必要なツールを決定します。そして、KMR CYBERTECHに倉庫から適切なツールを取ってくるように指示します。全方位技術で駆動され、KR CYBERTECHを搭載したモバイルプラットフォームが移動を開始し、機械フィーディングを担当します。「KMR CYBERTECHは、ツールホルダーの最大重量が20 kg であるため、この目的に最適な製品でした」とSteffen Güntherは述べています。ロボットアームが適切なツールを把持し、プラットフォーム上の適切な冶具に配置します。そしてプロセスはさらに継続されます。

自動化されたソリューションにより、従業員が機械まで歩いて行き、ツールを挿入する必要がなくなりました。こうすることで、手作業の中心を移すことができるのです。

Robert Eber氏、HELLER社、産業用パレットおよびロボットオートメーション化のグループリーダー

移動型ロボットの利点

KMR CYBERTECHは、対応する機械に部品を運び、必要な場所に配置します。「自動機械ローディングの自動化ソリューションのおかげで、従業員は機械まで歩いて行き、ツールを挿入する必要がなくなりました。これによって、手作業の中心を移すことができるのです」とRobert Eber氏は説明します。このソリューションでは、KMR CYBERTECHは、ロードとアンロードだけでなく、交換作業も請け負います。例えば、マスターコンピューターが摩耗したツールの情報を受け取ると、プラットフォームが該当する機械に向かうようにします。アンロード、運搬、新しいツールの取り出し、そして機械への挿入、これだけです。

工場での自律移動型ロボット

この機械自動ローディングのソリューション開発で特に苦労したのは、関連するすべてのシステム間の通信です。「いつ、どこで、どのデータが利用可能か? 最大の課題は、データ交換のためのインターフェイスでした」と、Robert Eber氏は述べます。KUKAとHELLERの自動化能力の結集を組み合わせることで、モバイルプラットフォームをAからBに移動させるだけでなく、何度もテストを行い、適切な方法を見つけることができたのです。必要な情報がその都度提供されるようになり、その都度、何をすべきかを正確に把握できるようになったのです。

移動型ロボットはこれらの作業を24時間365日行うことができ、熟練労働者は自分の能力やより付加価値の高い活動に集中することができます。

Steffen Günther、KUKAグローバルビジネス開発マネージャー

ユーザーへの柔軟性

パイロットプロジェクトでは、2つ目の要件も達成する必要があります。「手動操作からできるだけ変えたくないという思いがありました」とEber氏は言います。「つまり、従業員は必要に応じてツールを挿入し、データを管理できる必要があります。」

柔軟で自動化: 移動型ロボットは、ワークの搬送だけでなく、ツールによる機械フィーディングを行うことができます。

工作機械のロボットに対する顧客の要望

プロジェクトが完了し、実現可能性が確立されました。通信が機能し、人間とロボットの両方が機械にツールをロードできるようになりました。「今後は市場を注視し、次の段階に進み、お客様のご要望にお応えできる体制を整えてまいります」とEber氏は強調します。KUKAにとっても、工作機械のオートメーション化という分野で、移動型ロボットを使った初めての大きなプロジェクトとなりました。Steffen Güntherは、これが熟練労働者の不足を解消し、産業界を強化すると確信しています。移動型ロボットはこれらの作業を24時間365日行うことができ、熟練労働者は自分の能力やより付加価値の高い活動に集中することができます。HELLERとの協力により、すでに礎石が築かれ、最初の顧客プロジェクトとオファーがすでに生み出されています。今後は、この前向きなプロジェクトを他の工具メーカーの生産拠点に組み込んでいくことが課題です。