午前 2 時に倉庫を通り、作業員が同じ段ボール箱、重いプラスチック製の水差し、積み上げられた袋を何時間も続けてパレットに持ち上げるのを見たことがある人なら、2 つのことを知っているでしょう。1 つ目は、その作業は肉体的に過酷であるということ、そして 2 つ目は、まさにロボットが行うように作られた反復的で大量の作業であるということです。パレタイジング ロボットは、過去 20 年にわたって物流と製造の業務を変革し、職場での怪我を減らし、注文の処理を迅速化し、単調な持ち上げの長時間勤務によって発生する可能性のある人的エラーを削減してきました。信頼性が高く、適応性のあるパレタイジング ソリューションをあらゆる規模の企業に提供することに重点を置いたサプライヤーとして、私は工場管理者、ライン監督者、メンテナンス チームと協力してこれらの機械が実際にどのように動作するかを分析するために何年も費やしてきました。なぜなら、それらのコア コンポーネントを理解することが、パレタイジング ロボットがお客様の業務に適しているかどうかを判断するための第一歩だからです。
ほとんどの人がパレタイジングロボットを思い浮かべるとき、ボックスプラント内で前後に揺れる大きなアームが一度に 12 ケースのシリアルを掴み、木製パレットにきちんと積み上げることを思い浮かべます。しかし、その腕はシステムの最も目立つ部分にすぎません。パレタイジング ロボットの完全なセットアップは、製品の移動、検出、正しい順序での保管、施設の残りのソフトウェアとの通信など、特定のタスクを処理するように設計された特殊な部品の調整されたネットワークです。これらの各コンポーネントについて詳しく見ていきましょう。最も強力なアームであっても、1 つの部品が欠けていたり、ニーズに適合しなかったりすると、うまく機能しません。
最初の最も明白な主要コンポーネントは、ロボット マニピュレータ (ほとんどの人が「アーム」と呼ぶもの) です。これは万能の部分ではありません。マニピュレータには、パレタイズする製品に合わせて、さまざまなサイズ、耐荷重、動作範囲があります。小売店の箱や小型の消費財など、より軽い荷物を扱う小規模な作業では、協働パレタイジング ロボットが非常に合理的です。協働ロボット (コボット) は人間の作業員と一緒に安全に作業できるように設計されており、安全ケージは必要ないため、柔軟な床面積を必要とする小規模な倉庫やラインに最適です。より高いスループットを備えた中規模施設を管理している場合、当社の CR40 協調パレタイジング ロボットは、最大 40 キログラムのペイロードを処理できるように構築されており、高さ 1.8 メートルまでのパレットをカバーできるリーチを備えており、ほとんどの標準的な工業用パレット サイズに十分対応できます。セメントや工業用部品の 50 キログラム袋など、さらに重い荷物の場合、当社の CR50 協働パレタイジング ロボットは、より高い積載量と強化されたジョイントを備えて構築されており、精度を犠牲にすることなく余分な重量に対処できます。これらのマニピュレータが古い産業用ロボットと異なる点は、関節の設計にあります。最新のパレタイジング マニピュレータは、6 自由度を可能にするサーボ モーターを使用しています。つまり、ねじったり、曲げたり、回転して狭い場所に到達したり、不規則なパッケージ形状に合わせて調整したり、操作のニーズに合わせてブロック、コラム、インターロックなど、ほぼすべてのパターンで製品を積み重ねることができます。
次に、誤動作するまで見落とされがちな重要なコンポーネント、エンドオブアーム ツール (EOAT) です。これは、実際に製品に触れるロボット アームの部分であり、間違った EOAT の選択は、パレタイジング システムをセットアップする際にお客様が犯す最も一般的な間違いの 1 つです。平らな段ボール箱用に設計されたグリッパーを使用して 20 リットルの水差しを積み重ねようとすると、混乱したり、さらに悪いことに製品が壊れたりすることになるでしょう。 EOAT にはいくつかの主要なタイプがあり、それぞれが特定の製品カテゴリに対応しています。真空グリッパーは、箱、袋、ボトルなどの平らで滑らかなアイテムに最も一般的です。吸盤を使用してパッケージ全体を一度に掴んで持ち上げるので、壊れやすい商品にも素早く優しく対応できます。木箱や金属部品など、不規則な形状や重い商品の場合は、機械式グリッパーの方が効果的です。機械式グリッパーには調整可能なジョーが付いており、たとえ奇妙な形状であっても、製品の周囲を閉じてしっかりと保持します。当社がカスタム用途向けに提供する特殊な EOAT には、スチール コイル用のコイル リフター、工業用バレル用のドラム グリッパー、ばら積みバッグ用のバッグ プレーサーなどがあります。ここで重要なのは、EOAT が製品の重量、形状、材質と、使用しているパレタイジング パターンの両方に適合する必要があるということです。優れた EOAT は、タスクの途中で複数の設定を調整する必要がなく、ラインのニーズに合わせて正確に選択および配置できるように設計されているため、サイクル タイムを 20% 以上短縮します。
第三に、ロボット コントローラーはシステム全体の「頭脳」であり、すべてのプログラミングと調整が行われる場所です。マニピュレーターがアームである場合、コントローラーは、どこに移動するか、どのくらいの速度で移動するか、いつ製品を拾い上げたり落としたりするかを指示する中央コンピューターです。コントローラーにはパレタイジング パターンがすべて保存されているため、数回クリックするだけで異なる製品 SKU を切り替えることができ、新しい注文を受けるたびにシステム全体を再プログラムする必要はありません。たとえば、ラインである日はシリアルボックスを実行し、次の日はスナックバーを実行している場合、プログラミングに何時間も費やすことなく、保存されているシリアルのパターンを呼び出して EOAT 設定を調整し、数分で実行を開始できます。最新のコントローラーには安全機能も組み込まれており、これは当社が設計する協調ロボット パレタイザー システムのような協調システムにとって特に重要です。これらの機能には、ロボットが人間やその経路上の物体に触れた場合にロボットを即座に停止させる力感知技術が含まれているため、作業エリア全体に高価な安全ケージを設置する必要はありません。このコントローラーは、コンベア ライン、バーコード スキャナー、在庫管理ソフトウェアなど、施設の他のシステムにも接続しているため、どの製品をパレットに積み込む必要があるか、それぞれの個数、およびパレット上のどこに配置する必要があるかに関するリアルタイム データを受信できます。この統合により、ロボットは次に何をすべきかを知るために作業員からの手動入力に依存する必要がなくなるため、エラーが減少します。
第 4 に、サポート インフラストラクチャと周辺コンポーネントがなければ、パレタイジング ロボットを使用することはできません。これらは、多くの場合、セットアップを成功させる縁の下の力持ちとなります。これらの中で最も基本的なものはパレット自体ですが、より具体的には、空のパレットをロボットに供給し、満杯のパレットを取り除くパレットディスペンサーとコンベアです。コンベヤは、製品を生産ラインからロボットの作業エリアに移動し、パレットいっぱいになった状態で出荷または保管場所に移動するために重要です。適切なサイズのコンベアがなければ、ロボットはスループット目標を達成するのに十分な速さで製品を取得できなかったり、空のパレットを待たなければならなくなり、ライン全体の速度が低下したりする可能性があります。もう 1 つの重要な周辺機器は、ロボットがピッキングできるようにパッケージが所定の位置にあることを検出するセンサーのような光電センサーや、パレットが輸送中に転倒しないようにパレットが均等に積み重ねられていることを確認する高さセンサーです。 24 時間年中無休で稼働する施設の場合、空のパレットを自動的に保管し、満杯のパレットを取り出すパレット スタッカーを使用すると、手作業を大幅に削減できるため、作業員が一日中手動でパレットの積み下ろしを行う必要がなくなります。床も重要です。パレタイジング ロボットには水平で安定した表面が必要です。1 センチの凹凸でも時間の経過とともにロボットの精度が低下し、製品が損傷したり、中心からずれて積み重ねられたパレットが発生したりする可能性があるためです。
ここで、これらのコンポーネントが実際のセットアップでどのように組み合わされるかについて説明しましょう。個々の部品を理解することは、戦いの半分にすぎないからです。数か月前、私はあるスナック食品会社で働いていましたが、その会社はパレタイジング部門の離職率の高さと、積み上げられたパレットのエラー率 15% (製品の破損や注文の返品を意味します) に対処していました。彼らは当初、より大きくて強力なロボット アームが必要なだけだと考えていましたが、実際の運用を実際に見てみると、EOAT が時代遅れであり、コントローラーが既存のコンベア システムと統合されていないことがわかりました。当社は、当社が提供するパレタイジング ロボット ソリューションに基づいた完全なシステムを、スナック ボックス用のカスタム真空 EOAT、コンベアおよび在庫ソフトウェアに接続されたコントローラー、および安全のためのライト カーテンと組み合わせて推奨しました。 3 か月以内に、エラー率は 1% 未満に低下し、パレタイジング スループットは 30% 増加し、手動パレタイジング作業員をより高度なスキルの作業に再割り当てすることができ、離職率を 25% 削減しました。それは、すべてのコンポーネントを適切に配置すること、つまりロボット アームを選択するだけでなく、すべての部品を特定の操作に適合させることの威力です。
パレタイジング ロボットを施設に追加することを検討している場合、最初のステップはニーズを評価することです。どのような製品を扱っていますか?必要なスループットはどれくらいですか?ロボットは人間の作業者の周囲で作業する必要がありますか、それとも別のエリアで作業する必要がありますか?私たちのチームは、自動化を始めたばかりの中小企業であっても、既存のラインのアップグレードを検討している大規模な製造工場であっても、これらの質問に対処するお手伝いをします。エントリーレベルの協働ロボットから高スループット システムに至るまで、当社の幅広いソリューションは、お客様固有の課題に適応できるように設計されています。 Collaborative Cobot Palletizer のような狭いスペース向けの柔軟なコボットベースのソリューションをお探しの場合でも、大量の産業用途向けの頑丈なシステムをお探しでも、当社には適切なソリューションを見つけるのに役立つ専門知識があります。
人件費を削減し、生産性を向上させ、従業員にとって施設をより安全にするための最初の一歩を踏み出す準備はできていますか?パレタイジング ロボットのニーズについて当社のチームにご相談ください。すべてのコンポーネント、カスタマイズ オプション、統合について説明し、お客様の業務に適したシステムを構築します。当社の共同パレタイジング ソリューションの詳細については、当社の Web サイトでご覧いただけます。そこには、当社の CR40、CR50、およびその他のモデルの詳細な仕様や、さまざまな業界に合わせた完全なシステムに関する情報が掲載されています。
参考文献:
- 国際標準化機構。 （2011年）。ロボットおよびロボット装置 – 産業用ロボットの安全要件 – パート 1: 要件。 ISO 10218-1:2011。
- 物流管理研究所。 （2022年）。倉庫における協働ロボティクス: 生産性と作業者の安全への影響。 LMIプレス。
- オートメーション推進協会。 （2023年）。パレタイジングロボット市場レポート：世界的な傾向とアプリケーション分析。 A3出版物。
