コンベヤ×協働ロボット・産業用ロボット・AMRで考える省力化ライン設計

製造現場の省力化を考えるとき、コンベヤは欠かせない設備のひとつです。決まった場所から決まった場所へワークを運ぶ、一定の速度で連続的に流す、次工程で扱いやすい位置や間隔に整える。こうした搬送の基本を支えているのがコンベヤです。

一方で、実際の生産ラインでは、コンベヤだけでは完結しない動きもあります。前後工程まで含めて省力化を考える場合、協働ロボット、産業用ロボット、AMRなどとの組み合わせが重要になります。

本記事では、コンベヤを軸にしながら、それぞれの設備がどのような役割を担うのか、またライン設計でどのような点に注意すべきかを紹介します。

AMRは、自律走行搬送ロボットとも呼ばれ、床面を自律的に走行して搬送を行う設備です。固定されたコンベヤと異なり、搬送ルートやレイアウトの変更に対応しやすい点が特長です。

たとえば、加工エリアから検査エリアへ、包装工程から一時保管場所へといったように、離れた工程間をつなぐ搬送で選択肢になります。

AMRはあくまで工程間搬送や拠点間搬送の選択肢のひとつです。ライン全体を考える際には、固定搬送が向いている区間と、移動搬送が向いている区間を分けて検討することが大切です。

協働ロボットは、人の作業エリアに近い場所で使いやすいロボットです。人と同じ作業空間での使用を想定し、人との接触を検知して停止する機能など、安全面に配慮した機能を備えている点が特長です。

比較的省スペースで導入しやすく、既存ラインの一部工程を自動化したい場合にも検討しやすい設備です。たとえば、軽量ワークの取り出し、投入、向き変更、移載など、人が繰り返し行っている作業の置き換えに向いています。多品種少量の現場や、将来的に工程変更の可能性がある現場でも、柔軟に使いやすい点がメリットです。

協働ロボットを導入すれば、それだけで作業が安定するわけではありません。ロボットが取りやすい位置、向き、間隔でワークを供給することが重要です。そのため、コンベヤ側でワークの姿勢やピッチを整え、協働ロボットが作業しやすい状態をつくることが、省力化ラインを安定させるポイントになります。

産業用ロボットは、協働ロボットよりも高出力・高速な動作に向いています。
重量物の移載やパレタイズだけでなく、人の手作業では再現性を保つことが難しい精密な作業や、同じ動作を高精度に繰り返す工程でも活用されます。

一方で、産業用ロボットは安全柵や専用エリア、制御設計を含めた検討が必要になる設備です。ロボット単体ではなく、コンベヤ、センサ、安全機器、前後工程との連携を含めて設計することが重要です。

コンベヤと周辺設備を組み合わせるときは、「どの設備を入れるか」から考えるよりも、「どの作業を省力化したいか」から整理すると分かりやすくなります。

ここでは、省人化、重労働代替、工程間搬送という3つの切り口で見ていきます。

1. 省人化シナリオ：コンベヤ × 協働ロボット
2. 重労働代替シナリオ：コンベヤ × 産業用ロボット
3. 工程間搬送シナリオ：コンベヤ × AMR

1.省人化シナリオ：コンベヤ × 協働ロボット

人が繰り返し行っている投入・取り出し・移載といった作業は、協働ロボットとコンベヤの組み合わせで省力化しやすい領域です。

たとえば、コンテナに入ったパウチ製品を協働ロボットで取り出し、向きを整えてコンベヤ上へ供給するような構成が考えられます。コンベヤは、ロボットが供給したワークを次工程へ安定して流す役割を担います。

また、柔らかく形状が安定しにくいワークでは、ロボット側だけで安定してピックアップすることが難しい場合があります。そのようなときは、コンベヤ側でワークの位置や間隔を整え、ロボットが取りやすい状態をつくることが重要です。

協働ロボットのメリットは、人の近くで行っていた作業を部分的に自動化しやすいことです。既存ラインの一部工程を置き換える場合にも、コンベヤとの組み合わせによって、無理のない省力化を検討しやすくなります。

2.重労働代替シナリオ：コンベヤ × 産業用ロボット

重量物やかさばるワークを繰り返し持ち上げる工程では、産業用ロボットとの組み合わせが有効です。

たとえば、紙束やロール材などを扱う工程では、作業者の身体的負担が大きくなりやすいです。こうしたワークをコンベヤで一定の位置まで搬送し、産業用ロボットで反転・移載・積載することで、重労働の負担軽減につながります。

この場合も、ロボットにすべてを任せるのではなく、コンベヤ側でワークの向きや受け渡し位置を整えることが重要です。ワークの姿勢や間隔が安定していれば、ロボットの把持や積載も安定しやすくなります。

3.工程間搬送シナリオ：コンベヤ × AMR

工程間や拠点間の搬送では、AMRが選択肢になる場合があります。

固定コンベヤでつなぐには距離が長い、レイアウト変更の可能性がある、複数の工程を柔軟に行き来したいといった場合には、AMRのような移動搬送を検討することがあります。

一方で、連続的に安定して流したい区間では、コンベヤのほうが適している場合もあります。固定搬送と移動搬送のどちらがよいかは、搬送距離、頻度、ワークの状態、設置スペース、将来的な変更可能性を踏まえて考える必要があります。

タクトタイムのすり合わせ

搬送ラインでは、コンベヤ、ロボット、検査装置、包装機、作業者による作業など、それぞれの工程で必要な時間が異なります。どこか一つの設備だけが速くても、前後工程が追いつかなければ、ワークの滞留や待ち時間が発生します。反対に、下流工程の能力に余裕があっても、ワークの供給が不安定であれば、ライン全体の能力を十分に発揮できません。

たとえば、コンベヤが一定ピッチでワークを供給していても、ロボットの動作や検査装置の処理が追いつかなければ、ライン全体としては安定しません。

そのため、コンベヤ速度、ワークピッチ、各設備の動作時間、センサ応答、下流工程の処理時間などをまとめて確認し、ライン全体の流れとして無理がないかを確認することが重要です。

受け渡し位置・高さの調整

搬送ラインでは、ワークをどの位置で受け渡すのか、どの高さで流すのか、どの向きで次工程へ渡すのかも重要です。受け渡し位置や高さがずれると、ワークの姿勢崩れ、搬送不良、ピッキングミス、設備同士の干渉につながることがあります。

ロボットと組み合わせる場合は、ロボットの可動範囲、ハンドの形状、ワークの姿勢や重心も関係します。AMRと組み合わせる場合は、停止位置のばらつきや高さの取り合い、搬送物の落下防止も考慮が必要です。

また、コンベヤ同士をつなぐ場合でも、乗り移り部分の段差やすき間、搬送物のサイズや重心によって、安定して流れるかどうかが変わります。

ワークの姿勢・向き・間隔の安定化

ロボットや画像認識、検査装置を安定して動かすためには、ワークの姿勢、向き、間隔を整えることが欠かせません。ワークが毎回違う姿勢で流れてくると、ロボットのピックアップ、画像認識の判定、検査装置の読み取り、作業者の取り出しなどが不安定になりやすくなります。

そのため、必要に応じてガイド、整列機構、ストッパ、センサ、パーツフィーダなどを組み合わせ、次工程が扱いやすい状態をつくることが大切です。

コンベヤは、単にワークを流すだけでなく、次工程へ渡しやすい状態に整える役割も担います。協働ロボットや産業用ロボットと組み合わせる場合も、コンベヤ側でワークの位置や間隔を安定させることで、ロボットの作業が安定します。

安全確保と信号連携

省力化ラインでは、安全確保と信号連携も重要な検討ポイントです。コンベヤ、ロボット、検査装置、センサ、上位制御、非常停止系統がどのように連動するかを、構想段階から整理しておく必要があります。

たとえば、非常停止時にどの設備を止めるのか、再起動時にどこから復帰させるのか、ワーク有無、受け渡し完了、異常停止、満杯・滞留などの信号をどの設備間でやり取りするのか、といった確認が必要です。安全や信号連携は、後から追加しようとすると手戻りが大きくなりやすい部分です。省力化ラインを検討する際は、設備の選定とあわせて、ライン全体の制御や安全設計も早い段階で確認しておくことが大切です。

省力化ラインを検討する際は、コンベヤ、協働ロボット、産業用ロボット、AMRなどを個別の設備として考えるだけでなく、前後工程を含めたライン全体で捉えることが重要です。

マルヤス機械は、コンベヤメーカーとして培ってきた搬送技術と、FA装置開発の知見を活かし、周辺設備との連携を見据えた搬送ラインをご提案します。ロボットの動作だけでなく、コンベヤ本体の機械設計、ワークの受け渡し、搬送速度、搬送制御まで含めて検討できる点が強みです。