パーツフィーダーで支える組立自動化
パーツフィーダーは部品を自動で整列・供給する機械ですが、ロボットと連携することにより自動でのピッキング、検査、組立工程においても自動化が実現できることが期待できます。ここでは、パーツフィーダーと組立自動化の関係、組み立て自動化のポイントなどについて解説します。
組立工程が自動化のボトルネック
組立工程は手貼り・手挿し・部品供給の手作業が残りやすく、手先の感覚や経験に依存している部分もある、形状が一定でないものや複雑な形状・配置の認識は技術的な難易度が高いなど、自動化が難しい工程です。
また、組立工程の自動化を難しくしている要因の1つに部品がランダムに重なったり向きが一定ではなかったりすることで、ロボットが部品を正しく認識できない、上手につかむことができないことが挙げられます。ばらばらの部品をつかむためには高度なハンド技術が必要となりコストが高くなってしまうため、自動化が困難なのです。
パーツフィーダーの役割と組立自動化の関係
パーツフィーダーは、バラついた部品を正確な位置と向きに整列させて排出する機械です。ロボットや組立機に一定の向きでパーツを供給することができるため、組立自動化を実現させるための課題を1つクリアすることができます。
部品が正しく整列しなければ組立工程を含め後工程に影響が出ます。多品種生産の場合は製品ごとにアタッチメントが必要になりますし、ワークの特性に応じてボウルや振動特性を調整することも求められます。組立工程の前までにどのくらい自動で供給できるかが、組立自動化の成否を決めます。
工場自動化における組立工程の位置づけ
生産ラインの基本的な流れを見てみましょう。
- 加工・洗浄
- 部品の供給・投入
- 組立・加工
- 検査
- 梱包（箱詰め、仕分け）
- 出荷
- ボウルフィーダ：バラ積みされたワークを整列させる
- リニアフィーダ：ボウルフィーダから送り出されたワークを一定速度で後工程（組立機）へ搬送する
- ロボットエンドエフェクタ：専用ハンドにより部品をつかむ、吸着する、ねじを締める、装着など組立作業を行う
組立工程を自動化すると、部品のはめ忘れや組み立ての誤りといったミスが軽減し、後工程での出戻り作業が減少するなど生産工程全体の安定稼働に繋がります。
パーツフィーダーで部品を一定の速度・向きで供給するだけでは組立工程の自動化は困難ですが、ロボットや画像認識カメラなどと連携することで正確なピッキング、アームによる自動化が実現できる可能性があります。
パーツフィーダーとロボットの組立自動化の例
パーツフィーダーとロボットによる組立自動化がどのように行われるのか、その流れについて紹介します。
はんだ付けやチップ部品の取り付けなど電子部品の実装、ピンやバネなど小型部品の差し込み・組付け、部品同士を強く押し込んで固定するプレスなど、人手不足解消や生産性向上を目的に組立自動化が行われています。
多品種少量生産を自動化する場合、協働ロボットを活用する、形状の異なる製品を1つの汎用ハンドで扱えるようにする、画像認識やセンサー連携によって品種に適したプログラム・動作を行うことが必要です。
パーツフィーダーの種類と組立自動化への影響
組立自動化にパーツフィーダーを活用するためには、適した種類を選ぶことが大切です。2種類のパーツフィーダーの特徴を解説しますので、ぜひ参考にしてください。
振動式（ボウル・リニア）
振動式のパーツフィーダーはボウルの振動によりワークを整列・供給するもので、複雑な形状でも正しい位置、向きで供給することができます。ねじや電子部品など小さく向きが固定できる部品の高速組み立てラインに適しています。振動で損傷しにくい、軽量なワークが向いています。
無振動式（トレイ・フレキシブルフィーダ）
無振動式パーツフィーダーは、振動が許されない精密・薄型・軽量で傷つきやすいデリケート部品の整列・供給に適しています。そのため、電子部品や精密機器、医療・化粧品など精密な組み立てが求められるものに向いています。
組立自動化を実現するための設計ポイント
組み立て自動化を実現するためには、組立速度に合わせた部品供給ができるよう設計することが必要です。パーツフィーダーの排出位置や高さを整合させる、ロボットのピック位置や視野についてカメラや手動設定による調整を行う、エンドエフェクタ形状を組立工程やワーク形状、重量や材質に応じて最適化することも大切です。
多品種少量生産を行う際、複数のボウルを使い分けることで1台のユニットでの対応可能です。また、ワークの形状やサイズが変わるたびに交換しなければいけない治具をモジュール化することで、ロボットによる自動化が実現しやすくなります。
工場自動化全体から見た組立自動化のメリット
工場自動化を行うにあたり、組立工程を自動化することは人件費削減や省力化だけではなく、組立精度や生産性向上、品質の安定化、不良率の低下などのメリットがあります。
また、人による作業を機械化すれば休憩や交代時間が不要となるため長時間の稼働ができるようになり、ライン全体の稼働率をアップさせることができます。機械による作業は一定の速度で行われるため安定したペースで生産できるようになり、停止ロスの削減やボトルネック解消にもつながります。そして、組み立て自動化のためにはパーツフィーダーが組立の入り口で安定した供給を行うことが欠かせません。
パーツフィーダーによるワーク供給が組立自動化実現をサポート
組立工程の自動化には、部品が正しい位置で安定して供給されることが求められるため、バラ積み部品を自動整列させるパーツフィーダーは組立自動化への入り口になり得ます。
組立自動化を実現させるためにはワークの種類に合わせたロボットハンド導入、カメラによる画像認識システムとの連携、部品の供給速度ライン速度の同期など、組み立て要求を見据えた設計をしておくことが重要です。
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