食品工場で活躍する自動化ロボット 種類や最新事例紹介

食品工場で活躍する自動化ロボットとは？種類や最新事例をご紹介 株式会社 FA プロダクツ 植地 祐奈

食品工場で活躍する自動化ロボットとは？種類や最新事例をご紹介 目次 １．仕分け用ロボット（パラレルリンクロボット） ２．荷積み用ロボット（パレタイジングロボット） ３．人と協働するロボット ４．広がるロボットの用途 ５．食品業界の自動化最新事例 ６．ロボット導入で活躍する SIer 自動車や電機製品の大規模工場では欠かせない存在となっている自動化ロボット。 昨今は私たちが日々口にするお菓子や総菜といった食品の工場にも、活躍の場が広がって います。従来、食品は軟らかくロボットが扱いにくい製品が多いため製造の自動化が進ん でいませんでしたが、ロボット本体や治工具などの進化により適用例が増えてきました。 地方を中心に人手不足に悩む食品事業者が数多く存在する中、課題解決に向けた“救世主” としてロボットに期待がかかっています。 食品工場に合ったロボットをラインに追加して、 ・省力化、省人化してコストダウンしたい ・生産性アップして売上を上げたい ・人的ミスを減らして品質価値を高めたい ・どのメーカーのロボットを使えば効率的かわからない という場合は、関東最大級のロボット SIer である株式会社 FA プロダクツまでお問い合わ せください。ロボット導入が得意な技術者が、最適なご提案をさせていただきます。 1

1. 仕分け用ロボット（パラレルリンクロボット） 食品工場におけるロボットの用途として、代表的なのが「製品の仕分け作業」です。ピッ キングとも呼ばれます。ベルトコンベヤーでランダムに流れてくる製品を、ロボットが腕 （アーム）の先端で次から次へと吸着し、整列していきます。製品はたいてい、次工程で 専用の自動機によって箱詰めや包装がなされます。つまり、箱詰め機や包装機に製品をセ ットする上での“下準備”をロボットが担うわけです。これまで、こうした作業はアルバイ トやパートなどの従業員が主に担っていました。しかし人手不足が深刻化し、生産性向上 も迫られる中、自動化に踏み切る工場が増えています。最近では、製品を整列するだけで なく、トレーや箱へのセットなど次工程の一部まで担うロボットシステムも実用化されて きました。物体を認識するビジョンセンターの性能向上や低価格化などによって、高度な 作業が実現しています。 このような仕分け作業では、上方に吊るされる形式で高速動作を得意とするパラレルリン クロボットが広く使われています。3 つのモーターを用い、並列に配置した 3 軸を動か し位置制御する仕組みが主流で、デルタ型ロボットとも呼ばれます。代表的な食品の自動 仕分けラインでは、同ロボットが上から製品を吸着し、目にも止まらぬ速さで適切な位置 に配置していきます。 2. 荷積み用ロボット（パレタイジングロボット） 食品工場において、仕分けと並び多く使われる用途が、製品出荷前の荷積み作業です。キ ログラム単位の段ボール箱や袋などを動かす作業であるため、現場作業者への負担は重 く、ロボットにとっては“活躍しがいのある場”といえます。荷積み作業では、主に可搬質 量 50 キログラム以上の垂直多関節ロボットが使われます。仕分けと比べて、精密さや高 速さが必要ない半面、重量物を軽々と持ち上げて動かすパワーが求められます。動作の自 由度は一般的な垂直多関節ロボットほど必要でないため、軸数は通常より少ない 4－5 軸 程度が採用されることが多いようです。荷積み用ロボットは一般にパレタイジングロボッ トと呼ばれます。 ところで食品工場では、衛生面への対応が欠かせません。特に昨今は異物混入対策などへ の社会的要請が厳しくなり、食品メーカーは神経を使わざるを得なくなっています。ロボ ットメーカー各社はそのようなニーズに応えるべく、食品工場向けの製品をラインアップ しています。例えば、潤滑用のグリースを食品由来にしたり、防滴仕様にして洗浄可能に したりするなど、さまざまな工夫を凝らしています。したがって、ロボット導入に関する 衛生面でのハードルは低くなっています。逆に昨今は異物混入対策としてロボットを導入 2

する例もあるほどです。ロボットは人的ミスのリスクがなく、また万が一問題が起きても 原因究明がしやすいからです。 3. 人と協働するロボット 食品工場向けでは、新種のロボットとして「人と協働できるロボット」も注目されていま す。上に紹介した従来型のロボットはいずれも、安全確保のため作業者と隔離された空間 で動作することを前提としており、「人との協働」はできません。自動化ロボットは人に 似た動作ができる半面、人よりはるかに大きな力を持ち、適切なリスク管理をしないと、 思わぬ事故を誘発し得るからです。他方で人と協働できるロボット、いわゆる「協働ロボ ット」は、作業者の隣でも稼働できるよう安全面の配慮がなされています。 例えば代表的なロボットメーカーのファナックは、2015 年から協働ロボット「CR シリ ーズ」をラインアップしています。同シリーズのロボットは、人などと接触すると自動で 停止する機能を備えています。このため、人の立ち並ぶ仕分けラインに設置するなど、従 来よりも自由な活用が可能になります。ある食品メーカーの経営者は「欠員が出た時にす ぐヘルプに入れるロボットがほしい」といいます。納品計画はタイトに設定されている一 方、生産を支える従業員は生身の人間であるがゆえ、欠勤リスクもゼロではないためで す。 こうしたニーズに対し、協働ロボットはフィットする存在といえます。従来型のロボット のように、作業場を隔離するため安全柵などを設ける必要がないからです。ファナックを はじめ、昨今多くのロボットメーカーが協働ロボットを製品化していますが、その中の多 くがキャスターや AGV（無人搬送車）などで容易に移設できる仕様になっています。 4. 広がるロボットの用途 仕分けや荷積みに加え、近年は食品工場におけるロボットの新たな活用法が提案され始め ています。ファナックと同じくロボット大手の川崎重工業は、協働ロボット「デュアロ」 を用い、ピザ生地にソースを塗る作業の自動化を実現しています。このシステムでは、コ ンベヤー上を流れてくる生地に対し、デュアロが右腕でソースを吹き付け、左腕でまんべ んなく塗布していきます。これまでロボットがあまり得意としてこなかった「軟らかい食 材を扱う作業」という意味で、挑戦的な試みといえます。また、扱う対象が「包装前の食 材」であることも、新しい点です。 上に述べた、衛生面の配慮により実現しているシステムとも位置付けられます。こうした 実際の調理に近い仕事は、ロボット導入が先行している仕分けや荷積みに比べ、今でも大 3

部分が人力で行われているのが実情です。理由は、これまでロボットにとって難易度が高 かったためですが、このシステムが示すように供給側の工夫により徐々に自動化が可能に なっています。そして、足下で人手に頼っているからこそロボット導入の余地があり、今 後加速度的に普及する可能性を秘めています。 そしてこれらのシステムで重要な役割を演じているのが、ロボットのアームの先端に取り 付けられた「治工具」です。通常、用途に応じてこうした治工具が設計・製作され、ロボ ットの活躍に一役買うことになります。前述した仕分けや荷積み作業の場合、製品を吸着 する器具がそれにあたります。あるロボットユーザーは、「ロボット本体より治工具の性 能の方が我々にとって重要」と言い切ります。 5. 食品業界の自動化最新事例 2021 年 9 月には、経済産業省の「令和 3 年度革新的ロボット研究開発等基盤構築事 業」にて、人手不足が顕著な分野へロボットを導入していく上で、導入コストの低減につ ながるロボットを導入しやすくする環境（「ロボットフレンドリーな環境（ロボフ レ）」）の整備が重要と位置付け、一般社団法人日本惣菜協会が採択されています。 参考：経済産業省「ロボットフレンドリーな環境が実現する日が近づいています。 ～「令和 3 年度革新的ロボット研究開発等基盤構築事業」にて 4 社採択されました～」 https://www.meti.go.jp/press/2021/09/20210930003/20210930003.html ＜事業内容＞ ・「盛付ロボットシステム」の開発を行い、工場に導入 ・UI などのガイドライン提供を含む協力体制を構築 ・廉価な盛付アームロボットの構想設計 ・廉価なトップシール機の構想設計 将来的には、構想設計に基づき、廉価な盛付アームロボットやトップシール機の開発を進 めることを想定しています。今回の事業には、日本惣菜協会より選定された協力企業とし て弊社も参加しています。 4

参考：「日本惣菜協会が主導する令和３年度 革新的ロボット研究開発等基盤構築事業に Team Cross FA 幹事企業 3 社が参画」 6. ロボット導入で活躍する SIer このような治工具を作ったり、ロボット本体と組み合わせてシステムにしたりするのが、 ロボットシステムインテグレータ（SIer）です。上記のユーザーのコメントからも分かる 通り、自動化ロボットは治工具と組み合わさりシステムになって初めて価値を発揮するた め、SIer は非常に重要な役割を担います。工場の自動化を支える縁の下の力持ちといった ところでしょうか。食品分野は需要拡大が見込めるため、SIer 各社は同分野に合わせたシ ステムの提案を強化しています。 アジア最大級の「食」の総合トレードショー「FOOMA JAPAN」の 2019 年 7 月に東 京・有明の東京ビッグサイトで開かれた回には、数多くのロボット SIer が参加し、自社 の技術をアピールしました。 5

中でも注目を浴びたのが、弊社が参画する企業コンソーシアム「Team Cross FA」のロボ コムとオフィスエフエイ・コムが、AI 研究で知られる東京大学・松尾研究室と共同開発し たキャベツの定量盛り付けシステムです。千切りキャベツはロボットにとって扱いにくく 従来盛り付けの自動化は困難でしたが、このシステムでは AI 技術の一種「強化学習」を 用い、アーム先端でロボットの“手”となるロボットハンドの制御を最適化しています。AI がキャベツの適切なつかみ方や量を“学習”するため、作業が進むたびに精度が改善するの が特徴です。最初はキャベツをつかむことすらできないのに、学習する度に作業の質が向 上していく様は、人が仕事を覚える過程を想起させます。このように、ロボット SIer は 食品工場の人手不足解消に寄与するのみならず、ロボットの新たな可能性を切り拓く存在 といえます。 7. ロボット導入のご相談は株式会社 FA プロダクツへ 技術の向上により、従来は自動化が難しかった工程も置き換えが可能となり、食品工場で も、さまざまなロボットの導入による自動化が進められています。導入の際は専門性を持 ったロボット SIer などの力を借りることで、より効率的な最適化が可能となるでしょ う。工場へのロボット導入に関するお悩みは、お気軽に株式会社 FA プロダクツにご相談 ください。 6

装置導入に関するお悩みは FAP へ こんなお悩みはありませんか？ ・生産工程の自動化をしたいがノウハウがない ・複数社への発注、スケジュール管理の手間がかかる ・どのメーカーの製品を選べばいいか分からない ・他社の SIer から「専門外なので対応できない」と言われてしまった そんな時はぜひ、関東最大級のロボット SIer である株式会社 FA プロダクツにご相談くだ さい。 FAP の強み 加工から出荷まで、生産ライン全体の最適化にまとめて対応 エンジニアによる一貫生産体制で、高品質・低価格を実現 取引先 400 社以上の豊富な実績 省人化・省力化をご検討の際はお気軽に 050-1743-0310 までお問い合わせください。 （受付時間：平日 9:00～18:00） 企業概要 社名：株式会社 FA プロダクツ（FA Products Inc.） Web サイト：https://jss1.jp/ 所在地： つくばベース 茨城県土浦市卸町 2-13-3 TEL: 050-1743-0310 E-mail: jss_sales@jss1.jp 7