産業ロボットの主な種類や特徴、導入が進みつつある背景について解説

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産業用ロボット

製造業においては、製造工程の機械化による業務効率の向上が古くから実践されてきました。近年、産業用ロボット技術の進歩によってこの流れがいっそう加速しつつあります。

本記事では、産業用ロボットの定義やサービスロボットとの違い、注目されている理由についてわかりやすく解説しています。産業用ロボットの種類や導入するメリット、具体的な製品例もあわせて紹介していますので、ぜひ参考にしてください。

産業用ロボットとは

産業用ロボット

はじめに、産業用ロボットに関する基礎事項を整理しておきます。サービスロボットとの違いや近年注目が集まっている背景への理解を深めましょう。

日本産業規格(JIS B0134)における定義

産業用ロボットとは、産業を自動化するために活用されるロボットの総称です。日本産業規格(JIS B0134)では、産業用ロボットを次のように定義しています。

「自動制御され、再プログラム可能で、多目的なマニピュレータであり、3軸以上でプログラム可能で、1か所に固定して又は移動機能をもって、産業自動化の用途に用いられるロボット。」

サービスロボットとの違い

産業用ロボットとサービスロボットは、用途に応じて区別されています。サービスロボットとは、医療用ロボットや掃除ロボット、配膳ロボット、警備ロボットといった、人に対するサービスや支援、または、設備の運用や維持管理をするロボットのことです。

反対に、製造や検査、包装、組立といった産業自動化に寄与するロボットは産業用ロボットに該当します。

たとえば多関節ロボットが生産ラインで活用される場合には産業用ロボットに分類されますが、食事支援などに用いられる場合はサービスロボットに該当するという考え方です。

産業用ロボット導入の条件

産業用ロボットを導入する事業者は労働安全衛生法を遵守しなければなりません。同法の規制対象となるのは、以下の条件を満たすロボットです。

「記憶装置の情報に基づき、人の腕に相当するマニプレータの伸縮、屈伸、上下・左右移動、旋回の動作を自動的に行うことができる機械」

出典:厚生労働省|労働安全衛生法における産業用ロボット規制の概要https://www8.cao.go.jp/kisei-kaikaku/kaigi/meeting/2013/wg/sogyo/130419/item1-1.pdf

ただし、研究開発中の機械や定格出力80ワット以下の小規模な機械、1つの動作の単調な繰り返しを行う機械などは上記に含まれません。また、人間の操作等によって動作する介護ロボットや、生活支援ロボットなども規制対象には含まれていません。

事業者には、産業用ロボットに関わる安全対策と労働者に対して特別教育を行うことが義務づけられています。

産業用ロボットが注目されている背景

産業用ロボットの導入はコスト削減策の一環として求められているほか、人手不足と厳しい競争環境を乗り切るために不可欠な経営戦略の1つとなりつつあります。生産年齢人口が減少に転じたことで、その必要性・重要性がいっそう認知され始めているのが実情です。

少子高齢化は予想を上回るスピードで進んでおり、製造工程の省力化・省人化は製造業にとって喫緊の課題です。将来を見通して経営戦略を立てる上で、産業用ロボットの導入は必ず検討しておきたいテーマといえるでしょう。

産業用ロボットの主な種類

産業用ロボット

産業用ロボットと一口に言っても、さまざまな種類が存在します。ここでは、主な産業用ロボットとして5種類の構造や特徴を見ていきましょう。

垂直多関節ロボット

産業用ロボットの構造は、人間の体のつくりになぞらえて表現されます。垂直多関節ロボットとは、人間の体における「肩・肘・手首」に相当する機構を備えたロボットのことです。

肩から手首にかけての動きが再現されることによって、複雑な動作が可能になります。その汎用性の高さから、垂直多関節ロボットは溶接や塗装といった工程に広く活用されています。

スカラロボット

水平方向に動作する回転軸2つと、垂直方向に動作する直線軸1つを備えたロボットをスカラロボットといいます。前述の垂直多関節ロボットと比べて対応できる動きは制限されますが、アームの先端が垂直方向(上下方向)に力を受けたときに、よりたわみにくく、位置がブレにくいため、部品の組み立て作業に適しています。また、機構が垂直多関節ロボットよりもシンプルであることから、比較的安価に導入しやすいことも特徴の1つといえます。

パラレルリンクロボット

パラレルリンクロボットとは、3対もしくは4対のアームでワークを把持するタイプのロボットのことです。取り付けられるアームのタイプによって、幅広いワークに対応できます。たとえば、軽量なアームを採用することで繊細な動作を実現したり、素早い動作が求められる工程に用いたりできる点が特徴です。ベルトコンベヤで流れてくる製品のピックアップなどに用いられています。

直交ロボット

直交ロボットとは、軸を垂直に組み合わせて構成されている産業用ロボットのことです。組み合わされる軸の数によって可動域や動作の複雑さを調整できます。シンプルな動作に適しており、比較的安価に導入しやすい点が特徴です。

協働ロボット

ここまでに見てきたロボットは、いずれもロボットの作業領域と人の作業領域を明確に分けて稼働させなければなりません。一方、産業用ロボットの中には一定の条件を満たせば人間と同じ作業領域で利用できるものもあります。こうしたロボットの総称が「協働ロボット」です。

協働ロボットは、稼働中に危険を検知した際に緊急停止する機構を備えるなど、同じ空間で作業をする人間の安全確保を重視して設計されています。そのため、リスクアセスメントが徹底されている環境下であれば安全柵を設置することなく利用可能です。

このように、産業用ロボットには構造や特徴ごとに多くの種類があります。こうした産業用ロボットの先端に取り付けて、人の手や指の役割を果たすのが「ロボットハンド」です。ロボットハンドについては次の記事で解説していますので、あわせてご参照ください。

▶ロボットハンドの種類と特徴、メリットと課題、選び方のポイントを解説

産業用ロボットを導入するメリット

産業用ロボットの導入によって、製造業では具体的にどのようなメリットを得られるのでしょうか。主なメリット6点について解説します。

生産効率の向上

産業用ロボットは生産性の向上に寄与します。休息が不可欠な人間とは異なり、24時間365日稼働できるため、大量生産に必要な体制を省力化しつつ安定供給できることが大きなメリットです。

今後はAIやIoTとの連携により、さらに高度な自動化・効率化の仕組みが実現することが期待されています。AI/IoTを活用したスマートファクトリーについては、次の記事もあわせて参考にしてください。

▶スマートファクトリー(スマート工場)とは?AI/IoTの活用事例とともに紹介

品質の安定化

品質の安定化につながることもメリットの1つです。産業用ロボットは特定の動作を高い精度で繰り返し行えます。人が介在することで発生しがちなミスや見落としを防止し、品質にムラが生じるのを防げる点が強みです。品質の安定化によって不良品の発生を抑制できることは、検品工程の省力化にも寄与します。

従業員の安全確保

従業員の安全確保を実現できることもメリットといえます。危険を伴う作業など、人材確保が容易ではない工程を機械化することで、安全かつ効率的な生産体制を実現可能です。

なお、カナデンでは危険なエリアでの防爆対応製品をロボット以外にも多数扱っています。こちらもあわせてご参照ください。

▶カナデン取り扱い 防爆対応製品ラインアップ

人手不足の解消

産業用ロボットは人手不足を解消するためのソリューションとしても注目されています。ロボットの導入によって自動化や省人化が実現できれば、人員を増やさなくても生産量を維持できる可能性が高まるからです。さらに、人材教育に要する時間が短縮され、現場への配属時期を早期化できるというメリットもあります。

属人化の解消

産業用ロボットの活用は、業務の属人化解消につながる可能性があります。正確な反復動作が可能なロボットであれば、作業担当者ごとに手順や判断基準に差が生じるのを防げるからです。属人化の解消は作業効率の向上や人材育成プロセスの可視化、人的ミスの未然防止につながるだけでなく、ブラックボックス化による技術継承の難化を防ぐ効果ももたらします。

長期的に見たコスト削減

産業用ロボットの導入には初期費用がかかるものの、長期的な視点に立つと生産性向上や人材採用コストの削減に寄与する効果をもたらします。品質の安定化により、不良品の発生や手順の手戻りを防げることもメリットの1つです。このように、産業用ロボットの活用は長期的に見るとコスト削減につながる施策といえるでしょう。

産業用ロボットの製品例

産業用ロボットの製品例を紹介します。各製品の特長や、導入によって得られるメリットを見ていきましょう。

MELFA FRシリーズ

垂直多関節形・水平多関節・協働ロボットなど、多様なニーズに柔軟に対応できる産業用ロボットシリーズです。最大可搬重量は3〜80kgと幅広いラインアップを備えており、ワークや製造工程に応じて最適なレイアウトを実現できます。さらにMELFA High Drive機能により、位置決め時間の短縮と軌跡精度の向上を両立。従来は人の手でしか行えなかった難度の高い作業を自動化・省力化したい事業者様におすすめです。

パレタイズロボット/デパレタイズロボット

ロボティクスとAI技術により、物流作業の無人化・省力化の実現に寄与する産業用ロボットです。AI技術を活用した深層学習により、さまざまなサイズ・位置の段ボールを認識します。物体認識時間は0.5秒と高速で、自然光や調光による影響を受けにくいため、幅広い環境で物流作業の自動化を実現可能。1時間に約450個もの段ボールをピッキングできる能力を備えています。出荷時の作業を効率化し、作業員の負担を軽減したい事業者様におすすめです。

高速・高精度取出機『sigma5』

成形品の自動取出を実現する産業用ロボットです。高速・高精度の動作に対応可能で、ゲートカットなど繊細な工程にも活用できます。カスタマイズ次第では、各種特殊仕様への対応にも柔軟に対応可能です。一例として、ピペットやシャーレといった医療関連製品、食品の容器やフタといったワークに関しても、衛生的かつ繊細な成形を実現します。成形品の取出工程を迅速化しつつ、良品率の向上を両立させたい事業者様に適しています。

塗装ロボットシステム『SWAN』

4軸のアーム+2丁ガンを搭載した回転塗装ロボットです。塗料や洗浄時における使用溶剤量の無駄を抑えるなど、塗装工程に潜むさまざまな無駄を徹底して洗い出し、コスト低減の実現に注力しています。数μm単位の重ね塗りや、1cc単位での塗料のコントロールにも対応。さらに、ワークや塗料に合わせてティーチング作業や条件設定などをダイレクトに設定可能なため、作業効率の向上につながります。塗装工程の精度を高い水準に保ちつつ、ランニングコストをできるだけ低減させたい事業者様におすすめです。

移動式卓上ロボット『KaRy』

状況に応じてロボットの設置位置を手軽に変更できる小型の可動式架台一体型ロボットです。ハンドリングから検査まで幅広い作業を自動化できます。たとえば、工場内の配置変えや作業員の欠員が生じた際にも、キャスター付きのため柔軟な位置変更が可能です。安全オプションを追加すると、協働ロボットとして安全柵なしでの稼働もできます。過去に産業用ロボットの導入を検討したものの、設置スペースがネックになっていた事業者様におすすめです。

産業用ロボットは人手不足を解消する鍵

産業用ロボットは、従来人が担ってきた製造工程の省人化・自動化を実現するテクノロジーです。今後いっそうの人手不足が懸念される製造現場において、人的リソースを最大限効率的に活用しつつ品質を担保していく上で、産業用ロボットの導入は不可欠な経営戦略となっていくでしょう。産業用ロボットの特徴や種類、活用できる工程について理解を深め、持続可能な経営を実現するための方策を講じてみてはいかがでしょうか。

カナデンでは、多様な産業用ロボットや周辺機器を取り扱っています。現場環境や工程に合わせた最適なレイアウト提案から、安全面を踏まえた導入サポートまで対応可能です。産業用ロボットの選定や導入に関するご相談は、お気軽にお問い合わせください。

産業用ロボット動向の最新情報とともに、実現可能なソリューションをお探しの企業様はぜひご相談ください。

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