ロボットのティーチングを解消するタッチプローブの活用方法。

近年、協働ロボットや多軸ロボットは、搬送などの単純作業をこなす時代から切断・溶接といった位置決め精度の求められる高度な作業へとシフトしています。

メトロールの、ロボット用3次元タッチプローブ【K3Mシリーズ】は２０年以上にわたって様々な産業用ロボット、工作機械、ロボットシステムインテグレーターから採用されてきました。

本記事では「タッチプローブをロボットに搭載してどう使うのか？」といった疑問にお答えしていきます。

ロボット導入の目的とは？

作業人員の採用が難しくなってきている近年、危険な作業や身体への負担の大きい作業を「人からロボットに作業を移行したい」というニーズがより高まっています。例えば以下のようなニーズがあります。

• ロボットに任せて生産ラインを24時間稼働させたい
• 作業を標準化して人による品質のばらつきをなくしたい
• 手作業による危険作業を機械化したい
• 単純作業を自動化して、人の作業の付加価値を高めたい

こうした理由から、手作業を代替する目的で多軸ロボットが導入されるケースが増えてきています。

具体的な導入事例として以下のような作業があげられます。

【ロボットの導入目的】

• 運搬作業
• 溶接作業
• カット・穴開け作業
• シーリング
• 塗装作業

ロボット導入の課題とは？

ロボットを導入する際に以下のような課題がよく挙がります。

・ロボットの動作プログラムが作成できない
・ティーチングマン（教示作業者）が足りない

作業の自動化は、ただロボットを買えば完了ではありません。
ロボットに作業の動きを正確に記憶させるための「ティーチング(教示)作業」を行わなければ、効果的に活用することはできません。

難易度の高いティーチング

ティーチング作業は以下のような理由からロボット導入のハードルとなっています。

• 専門性が高く、社内にティーチングができるメンバーがいない
• 外部にティーチングを委託すると高コスト

単純作業ならダイレクトティーチングでロボットに動作を記憶させられますが、「加工点の位置決め」「センシング動作」など高度なティーチングは外部に委託するケースが多く、コストアップにつながります。

ロボット導入に慣れていない現場ではティーチングができるメンバーが不在であることは珍しくありません。

【目的】
作業をロボットで自動化したい

【課題】
自動化のための複雑なプログラムを作成する必要がある
内製化の課題　：ティーチングマンがいない・教育に時間がかかる
外部委託の課題：導入コスト、運用コストが高い

【ニーズ】
ティーチング作業の工数を最小限にしたい

ティーチングのサポートにはタッチプローブ

こうした難易度の高いティーチング作業の省人化、工数削減にはタッチプローブを活用した運用方法が解決策として有効です。

• タッチプローブとは？
• タッチプローブを活用したティーチング作業の自動化

について解説していきます。

ロボットの「目」となるタッチプローブとは？

タッチプローブは主に工作機械や産業用ロボットに搭載される接触式のセンサです。
主に、高精度な位置決めや計測を行うなど機械の「目」となり正確な自動化をサポートします。

タッチプローブの使用目的として以下のような例があります。

• （加工前の）ワークの加工位置の検出
• ワークの穴の位置・深さ確認
• ワークの位置補正
• 加工後の内径、外形、平行度などの寸法計測

工作機械やロボットが人と同じように高精度な位置決めをしたり計測をするためには欠かせないセンサです。
※タッチプローブの導入メリットについてはこちら

ロボット用タッチプローブ「K3Mシリーズ」とは？

タッチプローブをロボットに搭載するには？

メトロールでは、タッチプローブの後付けや搭載に関してシステムインテグレータのご紹介が可能です。
お気軽にご相談ください。

タッチプローブを活用したロボットティーチング不要のシステムとは？

課題となるティーチングの改善方法ですが、タッチプローブをロボットに搭載することでティーチングをせずに動きを覚えこませる方法があります。

「鏡板（曲面ワーク）切断」を例に解説します。

従来のティーチングプログラム作成の課題

ロボットシステムインテクレーターの高丸工業が開発した教示システムでは
「 3次元曲面ワーク上の穴開け作業 」をティーチングを一切行わずに、自動で動作プログラムを作成・実行します。
ポイントは、3次元情報を取得するために、溶接ロボットとタッチプローブを組み合わせて使用する点です。

従来、曲面上に穴をあける場合、手順１、２で作業を行っていました。

• 手順１：人手で、ワークの三次元局面に切断する穴のケガキ線を書き込んでから溶接・切断
• 手順２：三次元CADで加工ワークのデータを作りこみ、プログラムを組んでロボットで溶接・切断

しかし従来の手順には３つの課題がありました

1. 少量多品種のワークの為、パターン化が困難
2. CADで書いたワーク図面と、現物の寸法に誤差がある
3. 3D CAD図面に従ってロボットを動かすため、複雑なプログラムが必要

課題を解決した「ティーチングレスシステム」とは？

高丸工業のティーチングレスシステムは操作盤に二次元(平面)の寸法データを入力するだけで、ケガキ作業と曲面ワークへの切断作業を実現します。
ティーチング作業は一切行いません。

結論からお伝えすると
まずタッチプローブでワークの曲面上の切断する穴の『高さ座標』を検出。
事前入力した切断穴の２次元情報とプローブの高さ情報を使って、3次元の穴をあけ加工プログラムを自動生成し、実行することができます。

次章で動画をみながら詳細を解説します。

【動画】タッチプローブを使用したカンタン教示システム解説

『ロボットによる3次元曲面ワーク上の穴開け作業』の動画を例に、プログラムを行わないティーチングレスシステムを解説します。