生産設備の自動化・全体最適が簡単に!統合制御型ロボットシステム

掲載開始日:2016-10-18 00:00:00.0

生産設備の自動化・全体最適が簡単に!統合制御型ロボットシステム

昨今、各所でIIoTやIndustry4.0などのフレーズを目にするものの、果たしてそれが製造現場でどれほど浸透しているでしょうか?概念としては理解でき、またそのための手段はあるものの、実際にそれを実現しようとすれば、様々な壁にぶつかります。エンジニアの不足、既存設備の多様さ、そして制御の複雑さ…。それらをクリアするためのヤマハ発動機の解が『Advanced Robotics Automation Platform』。生産現場の煩雑さを一掃し、自動化を飛躍的に加速するまったく新しい統合制御型ロボットシステムについて、ロボット事業責任者の村松氏に話を聞きました。

IIoT、Industry4.0、スマート工場…という言葉の裏で、
「工場の自動化」への難易度は30年間変わっていない。

IM事業部 ロボットビジネス部長  村松 啓且 氏

IM事業部 ロボットビジネス部長  村松 啓且 氏

 『最小の時間、人、コスト』。これは製造業が追及する究極の価値の一つとして挙げられるかと思います。そのために長年、製造現場では「自動化」や「統合制御」についての試みがなされてきました。

 昨今耳にすることが増えたIIoTやIndustry4.0、スマート工場などのフレーズについても、大きくは「自動化」「統合制御」へのアプローチです。それらの概念自体は浸透しつつあるかと思いますが、実際に手を動かし仕組みを構築する現場に降りてみると、そのためのハードルはまだまだ高い。理想とのギャップがとても大きく、そしてそれがまったく埋まっていない、という現実を突き付けられます。
生産設備が日に日に複雑さを増していくのに加え、エンジニアやシステムインテグレータの慢性的な不足が解消していないのです。誤解を恐れずに言えば、「自動化」「統合制御」の難易度は、30年前と大きく変わっていないのではないのでしょうか?

 今日のFA制御の複雑さについて、現場で手を動かされている方で疑問を持たない方はいないでしょう。そしてその複雑さの上で、多くの方が、煩雑な作業を当然のように行っているのです。言ってみれば『しなくてもいい苦労』です。

 今回、当社はそれらのムダを一掃し、多くの製造業の現場が追及する「自動化」「統合制御」に寄与することができる、まったく新しい統合制御型ロボットシステムをリリースしました。『Advanced Robotics Automation Platform』です。

すべての装置を
『Advanced Robotics Automation Platform』に乗せる。
200品目以上を、まとめてリニューアル。

Advanced Robotics Automation Platform イメージ図

Advanced Robotics Automation Platform イメージ図

 デジタルカメラや携帯音楽プレーヤー、電話、パソコン、メモ帳など、従来別々のツールだったものが、今日では一つのスマートフォンで完結できるようになりました。「カメラで撮った写真を、メールに添付して送る」という、2つの別々の機能を連動させることも、いとも簡単に、当たり前のようにできるようになっているかと思います。

 かたやFA業界。1つのロボットに1つのコントローラ。その他の自動化ユニットにも、それぞれのコントローラが紐づいています。自動化ためにそれらを連動させるためには個別に調整をして、それを膨大な回数、各所で繰り返して、さらに再調整して…といった具合です。

 この煩雑さが自動化のハードルを大きく上げています。 では、どうするか?スマートフォンのように、共通のプラットフォームに乗せてしまうのです。 「製造ラインに関するすべての装置を、共通のプラットフォームで構築し、コントローラーも共通化し統合制御」するのです。

ポイントは「すべて」という部分。
  「すべて」を共通プラットフォームで構築するからこそ、最大の効果が生まれます。

 当社のロボット製品群は、自動車部品や電気製品の自動組立ラインを構築するための、必要なラインナップをすべて取り揃えています。バリエーションでいえば、おそらく業界ナンバーワンかと思います。多関節ロボット、単軸ロボット、直交ロボット、リニアコンベアモジュール、マシンビジョン、そしてコントローラ…。

 今回、『Advanced Robotics Automation Platform』のリリースに合わせ、それらすべてのロボット、制御系を刷新し、リニューアルしました。その数、200品目以上。同時リリースの製品数としては、当社史上過去最大です。ヤマハ発動機のロボットは、そのすべてが生まれ変わりました。

『最も汎用的で、かつ全体を網羅するものを作れば、最適化できる』
自由度を高め、「後からでもなんとでもなる」製造ラインの構築を。

200品目以上をリニューアル。個々の性能・機能も向上している。

200品目以上をリニューアル。個々の性能・機能も向上している。

 今回、それぞれのロボットが『Advanced Robotics Automation Platform』による統合制御に対応したのはもちろん、個々の性能・機能としても、より汎用性が高まるよう進化を遂げています。

 まず単軸ロボットは、研削ボールねじのみを採用し、位置決め精度5ミクロンが標準になりました。クリーン対応も標準としています。「5ミクロン“も”ある、クリーン対応“も”できる」ではなく、それらを標準とすることで、ラインナップのコストメリットを高めています。

 ステッピングモータータイプの電動アクチュエータもあらゆるものを揃えました。全6タイプ、69種類。自動化ラインの様々な箇所での使用が想定されるすべての駆動を、当社製品でカバーできるはずです。「抜け穴がない」ラインナップです。

 スカラロボットはR軸にも軽量・高精度なハーモニックドライブを搭載。全軸が完全ベルトレス構造でメンテナンスフリーを実現しつつ、高い位置決め精度と安定性を確保しています。駆動系も大幅に強化し、0.28秒という標準サイクルタイムは業界最高クラスです。ABSバックアップ電池の交換も不要です。

 そしてビジョンは、照明制御や撮像から画像処理、位置検出など一連の処理をカメラ単体で実現します。垂直統合コントローラと連携してのコンベアトラッキングや位置補正、絶対座標補正なども簡単です。タブレットによるプログラミングレス操作を実現し、目的を選べば、カメラが自動で設定と調整を行います。熟練技術者がこれまで1日近くかかっていた設定調整作業も、ものの数分でできてしまいます。驚くほど簡単なので、これはぜひ体験していただきたいです。

 また、すでに多くのご支持をいただいているリニアコンベアモジュールについても、大きく進化しています。コントローラ1台で多数のモジュールを集中管理することで、圧倒的な省スペース・省配線が可能になりました。同じコントローラで制御される2軸ロボットと接合することで直交3軸ロボットとしての同期動作も可能です。モジュール高さ、スライダ間の最短ピッチを従来の半分とする一方、加速度は最大で従来の2.5倍と高速化も実現。スライダの原点復帰が一切不要で、電源投入時の複雑な処理を不要としています。前モデルへのご要望にお応えする形で、レールやモータの保護カバーも標準で装備。連結部をワンタッチで高精度に連結が可能といった、設置時の作業性も飛躍的に高めました。

これらはすべて、『最も汎用的で、かつ全体を網羅するものを作れば、最適化できる』という思想の下に作られています。

 製造ラインの構築にあたって「当初の設計通りにいかない…」「結局途中で変更になる…」「変更の手間が重い…」。そう頭を悩ませる方は多いかと思います。しかし、実際にはそういったケースがほとんどです。

 そこで我々が提案するのが、「後からでも何とでもなる、自由度の高い、汎用的な自動化ライン」です。 『Advanced Robotics Automation Platform』では、ラインの長さや配置、ロボットの移動や追加がいとも簡単にできてしまいます。これにより設計者の負担は減り、ムダな工数も激減するはずです。これはもちろん、自動化ライン構築の時間やコスト削減にも貢献します。

そしてこの自由度は、それらを制御する統合コントローラの存在抜きには語れません。

「自動化」「統合制御」は、できて当然の世界へ。
装置、周辺機器、オペレーション。3つの統合でゲームをチェンジする。

16軸構成の場合の盤内配信の比較(ロボットケーブルは除く)

16軸構成の場合の盤内配信の比較(ロボットケーブルは除く)

 前述のロボット群を統合制御するコントローラ「YHXシリーズ」は、業界初※のモータドライバまで含めたスタッキング構造によって圧倒的な「省配線・省電源化」を実現しています。電源やI/O、セーフティ回路の共通化により、配線や配線工数は50~70%も削減。これにより製造ラインの構築、変更などのハードルは大きく下がり、また自由度も高まるはずです。国際基準に準拠したPLCを内蔵し、ロボットをリアルタイムに制御する専用OSとWindowsも標準搭載し、共存させています。将来的なIoTやIndustry4.0などにも対応可能な拡張機能もすでに確保しています。

 お話してきたように、『Advanced Robotics Automation Platform』では、これまで別々に制御していた当社の「ロボット製品群」を統合しました。さらには、お客様がすでにお使いの「周辺機器」もまとめて制御、統合する事を可能としています。そして、このプラットフォームを展開することで、自動化のための「オペレーションそのもの」を統合していきたいと思っています。

 ロボット、周辺機器、オペレーションを含む装置。これらの統合は「自動化、統合制御はできて当然」という概念につながるものと思います。そしてそれは近い将来、製造業における一般常識になるはずです。「様々なロボット、周辺機器、カメラを連動させ共通のプラットフォームで動作させる」という制御は、「カメラで撮った写真を、メールに添付して送る」ことと同じくらい当たり前で、簡単なことになります。

 今、多くの方が製造業の最前線で議論している「どうやって高度に、迅速かつ安く、自動化をするか?」という課題について、『Advanced Robotics Automation Platform』の活用で解決できるものは数多くあります。しかしさらに言えば、それはすでに解決すべき課題ではなくなっているかもしれません。

解決すべきは、「最小の時間、人、コストで、投資対効果や企業競争力を最大にする自動化とはどのような形か?」というものです。  『Advanced Robotics Automation Platform』は、「自動化」の周囲にあったこれまでの課題、論点を一気に変革します。「自動化」はそれ自体の課題のクリアだけを目指すものではなく、「自動化を通じて生み出す価値」を追求すべく、ロボットを核とする自動化業界のゲームチェンジャーになりたいと考えています。

※2016年9月 ヤマハ発動機調べ



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ヤマハ発動機株式会社 IM事業部

自社における二輪車製造組立の合理化と加工精度の向上をめざし、1974年から産業用ロボットの研究・開発をはじめ、1976年には、社内独立自開発の部品組立用スカラ型ロボットを自社二輪車生産ラインに導入しました。この成功により、1981年にロボット事業分野への新規参入を発表しました。

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