ロボット導入・自動化　お役立ち情報・事例集　協働ロボット編

工場の自動化・ロボット化を お考えの方 必 見 ロボット導入 自動化 お役立ち情報・事例集 1. 協働ロボットの安全対策とは？ 2. 協働ロボットとは？ 3. 2ラインをロボット1台でパレタイズ 4. 協働ロボットで洗浄機へワーク投入 06-6543-8180 〒 550-0011 大阪市西区阿波座2丁目1番1号 CAMCO西本町ビル9階

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 協働ロボットの安全対策とは？ 安全規格とリスクアセスメント 作業者と共に作業ができるロボットとして、協働ロボットの導入が進んでいます。安全性に配 慮された協働ロボットですが、人とおなじラインで作業をするためには、さまざまな安全規格 や規制などに準拠した環境を整える必要があります。 この記事では、協働ロボットの安全規格やリスクアセスメントの実施の流れ、安全対策の例に ついて解説します。 1 協働ロボットの安全規格とは 　安全に関する特定の条件を満たした協働ロ ボットは、ロボットと作業者が安全柵で隔て 　協働ロボットが考慮すべき安全規格（国際 られていなくても動作させることが可能で 規格）には、以下の 3 つがあげられます。 す。 ハンドガイド 規格 概要 対象 産業用ロボットの設計・ 　ハンドガイドとは、協働ロボットを操作す ISO 産業用ロボット る装置です。協働ロボットのなかでも、重量 10218-1 製造上の安全を保証する 全 般（ 協 働 ロ ための要求 ボットを含む） の大きいワークを扱う場合には、ロボットハ ロ ボ ッ ト シ ス テ ム（ ロ ンドの近くにハンドガイドを設置することが ISO ボットハンドや周辺機器 システムインテ 求められます。 10218-2 を含めた生産ライン）に グレータ 関する安全要求 　ハンドガイドには、非常停止装置や手動操 ISO10218-1 を 補 完 す る 作への切り替えが可能な「イネーブルスイッ ISO/TS チ」を組み込むことが必要です。イネーブ 15066 形で制定された協働ロ 協働ロボット ボットに関する安全要求 ルスイッチは、ロボットに動作を指示する ティーチング作業を行う場合などに使用しま 　 特 に 協 働 ロ ボ ッ ト に 関 し て は、「ISO す。（ティーチング作業中は、ロボットの移 10218-1」 お よ び そ れ を 補 完 す る「ISO/TS 動速度を 250mm/sec 以内に抑える必要があ 15066」において、以下の 4 つが記載されて ります） います。 速度および間隔の監視（協働作業時） 安全適合の監視・停止 　協働ロボットが作業者と協働作業を行う場 　産業用ロボットは周囲を常に監視し、一定 合、作業者とロボットは常に安全な間隔を保 の範囲内（協働作業空間）に作業者が入って つ必要があります。またロボットの速度は、 きた場合、速やかに停止しなければなりませ 作業者との間隔に応じて安全な速度を保つ必 ん。 要があり、適切な速度・間隔が保てない場合、 1

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 作業者保護のためロボットを停止しなければ 3 アルフィスのリスクアセスメ いけません。 ントの流れ 本質的設計または制御による動力および力の 　アルフィスでは、以下のような流れでリス 制限 クアセスメントを実施しています。 　安全柵なしで協働ロボットを運用するため ① 構成要素のピックアップ には、ロボットの速度や荷重が制限された数 値を超えた場合に、ロボットを停止させる機 　はじめにリスクアセスメントの対象となる 能が必要です。 範囲を明確にし、危険源が漏れないように、 　ロボットの動力を制限する機能は、仮にロ すべての構成要素を抽出します。 ボットに不具合が生じたとしても、安全機能 ② 危険源の見きわめ が失われないように設計する必要がありま す。 　どの構成要素がなぜ危ないのかを列挙しま す。 2 安全対策にかかせないリスク 　「動力由来」や「重量由来」などの顕在的 アセスメントとは な危険源に加え、「制御システムの故障」や「動 力源の故障」といった潜在的な危険源も、も 　ロボットシステムを導入するためには、リ れなく抽出することが重要です。 スクアセスメントの実施が必要です。 　これらの危険源に対して、どういう場合に 　リスクアセスメントとは、ロボットの稼働 どのような危険が発生するかを整理します。 にあたって発生しうる災害の程度と、その発 ③ リスク見積もりと評価 生確率を組み合わせてリスクを見積もり、優 先順位をつけてリスクの除去や低減の対策を 　起こる可能性のあるすべての危険に対し 行う一連の流れです。 て、「重篤度」と「発生確率」を記載します。 　アルフィスでは、それぞれ 4 段階で整理し 　ロボットシステムを使用する工場では、ロ ており、これらの組み合わせからリスク評価 ボットが稼働する空間の管理だけでなく、現 を算出します。 場作業者などの人間や複数の制御を管理し、 ④ リスク低減方策とリスク再見積もり 常に安全な状態を保つ必要があります。 　安全な状態とは、ロボットの暴走など想定 　リスク評価結果が大きい（リスクが高い） 外の事故が起きた場合も、危険が生じない状 ものについては、リスク低減方策を行う必要 態のこと。ロボットシステムの安全性を担保 があり、以下の優先順位で実施します。 するためには、ロボットの性能や安全機能を リスクアセスメントに基づき診断し、事前の ・ 本質的安全設計 対策を行うことが必要となります。 　危険源の排除、危険性・有害性の低いもの 　への変更 ・ 制御を用いる安全防護 　危険源の密閉や危険源と人との隔絶 2

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 ・ 使用上の情報提示（製造者対応） 　仮に作業者の首から上に近い位置で協働ロ 　操作マニュアルの整備、ラベルによる警告 ボットが動作する場合は、保護停止が必要で ・ 使用上の情報提示（使用者対応） す。　 　保護メガネなど有効な保護具の使用 安全柵（必要なケース） 　これらの保護対策を行った後、再度リスク 　協働ロボットは、条件を満たした状態であ 見積もりと評価を実施します。 れば安全柵なしで人と協働作業を行うことが 　その結果、新たに危険源が発生する場合に 可能です。ただし、条件を十分に満たせない は、再度リスク見積もりを行い、リスク評価 場合には、リスクの高さに応じて安全柵を設 結果が小さくなるまで低減方策を繰り返しま 置する必要があります。 す。 　安全柵に関しては、ガードエリアからの安 ⑤ 残留リスクの確認と処置 全距離に加えて、安全柵の隙間に関して細か いルールが設定されているため、状況に合わ 　残ったリスクが小さい場合には、残留リス せて設置することが重要です。 クをなしとすることが可能です。 　残留リスクが小さくても、リスクが残る場 合には、危険源が存在していることを手順書 や説明書などに記載します。 4 協働ロボット導入における安 全対策の例 　協働ロボットを導入する際に検討される、 安全対策の例について紹介します。 エリアセンサ 　作業者の侵入に対して安全を確保するため には、侵入を検知しロボットを止めるセンサ が必要です。 　ロボットは停止するまでに時間を要するた め、停止に必要な反応時間とその速度を考慮 した「保護停止距離」を設定し、エリアセン サで検出する必要があります。 協働ロボットの安全速度制限 　協働作業空間内に人がいる場合、安全速度 制限（最大で 250mm/sec）をかける必要が あります。 3

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 協働ロボットとは？ 協働ロボットが得意な作業・苦手な作業 工場ではこれまで、人による作業を自動化するため産業用ロボットの導入を検討しても、作業 内容や生産ラインのスペースなどの制約から、導入を断念することが多くありました。それら の課題を解決するロボットとして導入が進んでいるのが、「協働ロボット」です。 この記事では、協働ロボットと従来の産業用ロボットとの違いや、協働ロボットが得意とする 作業・苦手とする作業について解説します。 1 協働ロボットと、従来の産業 協働ロボットと産業用ロボットの比較 用ロボットとの違い ・作業内容 　協働ロボットは、従来の産業用ロボットの 協働 人と一緒に作業可能 ように人の作業を代替するだけでなく、人と ロボット 多品種少量生産など柔軟な生産に対応 一緒に作業ができる小型のロボットです。 　これまで 80W以上のモーターが使用され 産業用 ロボット単体で完結する ロボット ている産業用ロボットには「安全柵」が必要 単純作業の繰り返し でしたが、80W 以上でも ISO 規格に準じた ・生産規模 措置が取られている場合には、その安全柵が 不要になりました。 協働 ロボット 多品種少量生産・少品種大量生産など 　協働ロボットを利用することで、従来の産 産業用 業用ロボットでは難しかった、人との作業分 ロボット 少品種大量生産が中心 担や多品種少量生産への対応が可能です。 　協働ロボットの多くは力覚センサと組み合 ・制御方式 わされて導入されており、力制御に対応して 協働 ロボット 位置制御 +力制御 いる点が大きな特徴と言えます。そのため、 今まではスペースの制約からロボット導入が 産業用 ロボット 位置制御 難しかった工場でも、協働ロボットであれば 導入が可能になり、様々な業界から注目を集 ・設置制約 めています。 協働 　また、協働ロボットに合わせて、さまざま ロボット 小型で安全柵不要のため制約小 なシステムや周辺機器の開発も進められてお 産業用 ロボット 安全柵が必要で制約大 り、導入の敷居も一段と低くなっています。 4

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 2 協働ロボットが得意とする 現することができます。また、仕上げ工程で 作業 は接触時の反力が一定になるように調整する ことで、微細な加工が可能です。 　協働ロボットは、従来の産業用ロボットで ティーチングが難しい複雑な動き は実現が難しかったさまざまな作業に対応し ています。 　従来のロボットアームは、ティーチングペ 人とロボットとの作業の分担 ンダントを用いてロボットに動作を指示して います。しかし複雑な動きは難しく、また動 　これまで人が行っていた作業を産業用ロ かし方を変える際には、時間をかけて新しい ボットで自動化する場合、製造ラインの大き プログラムを構築する必要がありました。 な変更が必要でした。一方、協働ロボットは 　協働ロボットは、ダイレクトティーチング 人と並んで作業ができるため、製造ラインの という手法に対応しているため、ロボットの 変更を最小限に抑えることができます。 動作を効率よく指示することができます。作 　例えば、ベルトコンベア上を流れる製品に 業者が実際に協働ロボットのアームを動かす 部品の組付けを行う場合、工程の一部を協働 ことで、協働ロボットはその動きを記憶し、 ロボットが担い、残りの作業を人が行うと 再現することが可能です。 いった共同作業が可能になります。 　従来ティーチングが難しかった複雑な動き やわらかい製品・形の異なる製品への対応 や、頻繁な動作の切り替えは、協働ロボット が得意とする作業の一つです。 　これまでの産業用ロボットは、やわらかく 変形しやすい製品や、形が一つずつ異なる野 3 協働ロボットが苦手とする 菜などの食品をうまく扱うことができません でした。 作業 　協働ロボットは、人間の触角とおなじ役割 　一方で、協働ロボットが苦手とする作業も を担う「力覚センサ」と組み合わせることで、 あります。 ロボットハンドがどの程度の強さで物体をつ かんでいるかを検知でき、柔らかい製品や形 　協働ロボットは、人と一緒に作業をするた の異なる製品を扱うことが可能になります。 め、動作中に人に接触してもすぐに停止でき これまでは難しかった、食品産業への導入が るよう、動作速度が設定されています。その 加速しています。 ため、人が作業についてこられないような高 精密な組み立てや仕上げ工程 速動作には向いていません。 　また、同様の理由でモーターの出力が制限 　協働ロボットは、力覚センサを使用するこ されているため、協働ロボットの可搬重量は とで、精密な工程や仕上げ工程にも対応可能 大型のロボットアームに比べると小さいで です。 す。重量物を扱う必要がある場合には、安全 　嵌め合い作業時には、単純に位置を制御す 性の観点からも、安全柵が必要な従来の産業 るだけではなく、嵌め合い時に変化する反力 用ロボットを仕様しましょう。 をフィードバックすることで、高い精度を実 5

株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 ロボット導入・自動化お役立ち情報 　協働ロボットを導入する際には、その特徴 を十分に把握したうえで、生産ライン全体の 中でどの工程を担当させるのかを決めること が重要です。 6

課題解決提案事例 2ラインをロボット1台でパレタイズ Before After 2ラインのコンベアから流れてくる段ボールを ,それぞ ロボット1台で、2ライン分のパレタイズ作業を自動 れのパレットに手作業で積み付け。 化。人の作業は空パレットの設置と、積み付け後の パレットの排出のみ。 ワークの種類 段ボール箱 納入先 包装資材メーカー / 印刷業界 工程・用途 パレタイジング プロダクト ロボットパレタイズシステム 課題 紙の入った重い段ボールのパレタイジング作業が1日中行われており、作業員の 負担が大きい。 工程次第では段ボールの重量検査も同時に行う。 ご提案 コンベア2ライン分のパレタイジングを1台で行う装置で、パレタイジング作業を 自動化。 重量検査モードも搭載。一度秤の上に段ボールをプレイスし、良品のみをパレット に積み付け、NG品はNG品置き場に排出する。 装置の動き ①コンベアから段ボールが流れてくると、在席センサで検知し、ロボットがピック。 ②通常モードの場合、そのままパレットに積みつける。 　重量検査モードの場合は、秤の上に段ボールをプレイスし、検査を行う。 　検査結果が良品の場合は再度ピックし、パレットに積みつける。 　検査結果が不良品の場合は、NG品置き場にプレイスする。 ③パレットへの積み付けが完了すると、ブザーが鳴りランプが点灯する。 ④ハンドリフター等でパレットを排出し、新しいパレットをセットする。 7 株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 課題解決事例集

課題解決提案事例 協働ロボットで洗浄機へのワーク投入を自動化 Before After 切断・切削加工後の金属材料を手作業で1つ1つ洗 加工機から排出されたワークを、協働ロボットが自動 浄機に投入し、洗浄後は取り出して次工程へ運んで で洗浄機に投入し、取り出す。 いた。 作業員1名の削減。 ワークの種類 金属材料 / 切削加工部品 納入先 金属加工業者 / 組立業者 / 機械装置メーカー 工程・用途 洗浄工程 / ワークの投入・取り出し プロダクト 移動式・協働ロボットユニット〈ロボギー〉 課題 ワークの形状が、切断・加工内容次第で様々に変化するため、洗浄機への投入が 自動化できていなかった。 切粉やバリによって手を怪我したり、何十個～何百個と作業を繰り返すうちに ワークの重みで腱鞘炎になるなど労災のリスクのある重労働であり、作業者の 負担が大きかった。 ご提案 加工機から排出されたワークの形状・位置・向きなどをカメラで認識、ロボットが 掴んで洗浄機に投入するロボットをご提案。 ロボットの架台にはキャスターがついており、ロボットが不要な時には別の場所に 移動させることができるため、生産計画に合わせてフレキシブルな対応が可能。 協働ロボットを採用することで安全柵を設置する必要がなく、人手で作業を行って いた既存のスペースにそのままロボットを導入できる。 装置の動き ①工作機械から排出されたワークが、コンベヤで洗浄工程に送られる。 ②コンベヤ上部に取り付けたカメラでワークを認識し、ロボットがワークをピック。 ③洗浄機の中にワークを設置し、ロボットのハンド部分が洗浄機から出ると、 　ロボットから洗浄機に洗浄開始の信号を送り、洗浄が開始される。 ④洗浄が終わり洗浄機の扉が開くと、洗浄機からロボットへ洗浄終了の信号が 　送られ、ロボットが洗浄機からワークを取り出しコンベヤ上に置く。 8 株式会社 JRC　ロボットSI 事業本部 課題解決事例集