酔いどれひぐりんブログ

ここまでお伝えしてきたように、3Dプリンターを使うためには準備すべきものがあり、複数の工程を経て製造が完了します。
決して、全てが手放しで完成する訳ではありません。

さらに、3Dプリンターは実際のモノが出来上がるまでには時間を要しますので、「大量生産」には不向きです。

では、なぜ製造業で3Dプリンターを導入する動きが広がっているのでしょうか？


これには大きく2つの理由があります。

スピーディーな試作品開発が可能になる
RICOHが3Dプリンターを導入した412社に行ったアンケートによると、約6割の企業が「試作品製作のために導入した」と答えています。

3Dプリンターは、3Dデータを読み込ませることで自動で製作が完了するため、スピーディーな試作品開発が可能です。

また、新型コロナウイルスの影響で「人員を削減しつつも、これまでの製造量を維持したい」と、製造の自動化に対する新しいニーズが生まれています。

自動で製品が出来上がる3Dプリンターを活用することで、人の作業を機械が代行する仕組みを構築できるでしょう。

With／Afterコロナで求められるサプライチェーン短縮への活用
With／Afterコロナのトレンドとして、生産拠点を国内に戻す「地産地消」の動きが予想されています。

しかし、これまで海外に生産拠点を抱えていた企業が国内に戻すとなると、設備費用やサプライチェーンの再構築など、膨大な費用や手間がかかります。供給量が低下することも懸念されるでしょう。


3Dプリンターを活用し、生産を自動化すれば、大きな設備投資を必要とせず、全く新しいビジネスモデルでの生産を進めていけます。

資金調達においては、デジタル化を推進するための支援制度を活用することで、資金援助を受ける方法もあります。一例として、申請が通ることで最大1億円の補助金を受けられる「ものづくり補助金」を活用する企業が増えています。

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DCモータは、生活の中に多く普及しています。なぜDCモータが普及したのかを考えてみましょう。

電圧に対しての回転特性が安定
DCモータで採用される直流電源の場合、常に一定方向で電気が流れている構造自体が単純なため、制御が容易です。そのため、電圧変化に対して敏感に反応すると共に、回転特性が安定しているというメリットがあります。交流電源は極性が入れ替わるため、仮に直流電源と同じ構造で駆動させることができた場合「正転・逆転を繰り返す」ようになります。

可搬性のある電源が使える
DCモータを駆動させる直流電源ですが、身近な存在では「乾電池」がこれにあてはまります。少し大きな物で考えると自動車等のバッテリーも直流電源となります。電源自体を移動しやすいのがDCモータのメリットです。

一方、交流電源で代表的なものをあげれば「コンセント」が最も身近と言えるかもしれません。ほとんどの白物家電が交流電源を利用しています。つまり、送電線からの電気供給が確保できない場所では、ACモータは生活の中で使用できないということになります。

低価格
DCモータは、ものによっては乾電池1本、たった1.5Vでも駆動できます。使用電圧が小さくても駆動でき、制御装置も単純なため、低価格で利用できます。ACモータの交流電源は、コンセントから供給されている電源になります。つまり、100V以上の電圧で駆動するのがACモータです。安定駆動をさせるための制御装置も複雑なため、低価格で採り入れるのはDCモータほど容易ではありません。

装置の小型化に適している
携帯電話のバイブレーション機能、ここにもDCモータが採用されています。ノートパソコンなどの電動ファンもDCモータです。長さ1cmにも満たない小型のDCモータが、すでに多くの生活用品の用途で使われています。

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弁当の自動盛り付け
弁当の盛り付け工程は、料理の形状が不定形なことからロボットによる認識が難しく、またダメージを与えずにピッキングする難易度も高いという問題がありました。

デンソーは、産業用ロボットにAIを搭載することで不定形物の認識を可能にし、またエラストマー製の柔らかいハンドを取り付けることで、様々な食品のピッキングを可能にしました。

ハンド取り付け部をツールレス化してねじ脱落リスクを軽減し、洗浄可能なカバーをロボットに取り付けて異物混入を抑えるなど、食品向けの工夫も行われています。

食品選別工程の自動化
食品の選別工程では、熟練の作業員が外観をチェックし、基準を満たしているかを経験に伴って選別する作業を行っていました。

しかし、人員不足や熟練作業者の高齢化に伴って、生産性が低下してしまうという問題がありました。

そんな選別工程にパラレルリンクロボットを導入すれば、外観検査とピッキングを自動化でき、省人化や効率向上が可能となります。

使えるのは上方から画像認識できる食品に限りますが、高速かつ精密に動作できるのが強みで、非常に高い効果を生み出します。

人と協働ロボットで作業交代
協業ロボットは、作業場に入って人と一緒に作業できるのが強みですが、ロボットは基本的に据え付けで使うため、他の場所で使うにはキャリブレーションをはじめとした専門家による対応が必要という問題がありました。

そこでオムロンは、業務用機械器具業界では産業用ロボット導入による自動化が可能簡単に移設でき、作業者と交代して作業を行えるような協業ロボットを開発しました。

「ランドマーク」と呼ばれる付属のプレートを設置することで、自動でキャリブレーションを行えるようになるため、移設後すぐ使用できます。

食品工場や惣菜やコンビニ弁当などの中食工場での急な欠員対応などにも臨機応変に対応できます。

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塗料ポンプ
塗料ポンプは、塗料をロボットに取り付けられたスプレーやローラへ供給する役割を持ちます。

塗装の目的・用途に応じて導入すべきポンプの性能は変わります。超微細な塗装を実現するためには、微量の塗料の供給制御が可能なポンプを導入する必要があります。

また、塗料の粘度によって供給の安定性が変わることがあり、使用塗料に応じた詳細な事前設計が必要となるため、塗装ロボット導入の際に経験豊富なSIerに相談すべき項目と考えられます。

スプレー、ローラ
塗料を製品へ塗布するためには、スプレーやローラといったエンドエフェクタが必要です。

対象物が平面か曲面かなどによって適する部品は異なりますが、細かい塗装面が多い場合には微細な動作が可能なエフェクタを持ちいる必要があります。

安全柵
塗装作業で塗料に用いられる有機溶剤は、人体に有害であるため、塗装ロボットから生じた飛沫が周辺に拡散することを防止し、十分な空間を確保できる安全柵を設置する必要があります。

塗装ロボットでは、他の産業用ロボットと比較してより空間密閉性の高い安全柵を用いる場合が多いです。

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ワーク搬送を自動化したいなら多関節ロボット
生産用機械器具産業は重量物のワークが多く、危険作業で作業者への負担が高いという問題があります。

多関節ロボットなら自由度が高く、様々な搬送作業を自動化できるので、作業者の負担軽減や省人化の実現が可能です。

人の作業を代替するなら双腕ロボット
生産用機械器具産業に限らずですが、生産ラインでの人手不足は問題となっており、作業者の代替として産業用ロボットを導入したいニーズは高まっています。

協業型の双腕ロボットなら人と同様の作業が行えるほか、既存の生産ラインに導入しても問題なく稼働できるので、人手不足の解消に役立つでしょう。
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