Human Assist

【希望成为所有劳动的力量】强力机械臂发展的幕后

把繁重的劳动变为轻工!?
创造人性化的工作环境

老年人和女性的雇佣,以及工作方式改革等的实践,对于实现舒适的工作环境和人手不足的企业来说是最大的课题。 特别是,减轻繁重工作和确保安全是企业迫切需要解决的问题。吸引注意力的解决方案之一是,创建一个利用机器人的“制造人性化的工作环境”,这有助于减少工作负担和确保安全性。即使在被称为空前人才不足的现在,汽车行业、食品行业等企业,也都尽早着手建立了一个为人着想的工作环境,并开始得到了结果。在本采访中,以“制造人性化的工作环境”为理念,向提供贴近劳动者和企业的产品的CKD负责人询问了先行事例与最新产品的动向。

自由移动重物
用科技力量把繁重的劳动变为轻工

根据厚生劳动省的“业务上疾病发生状况等调查(平成29年)”,业务上疾病的6成以上为腰痛。特别是在工厂和建设现场,处理沉重物品的工作有很多。通过这种工作患上腰痛的情况也会有很多。如果放任这样恶劣的劳动环境的话,离职者会不断,也无法进行补充。并且,在少子高龄化的日本,考虑到持续经营企业上女性和老年人的活用是必须的。但是残留着重体力劳动的现场,女性和老年人则不能发挥作用。

为了解除日本产业界所面临的慢性人才难,正在推进灵活运用产业用机器人等生产线的自动化。然而在生产工序中,必定残留着无论如何也无法自动化的部分。 这种工作结果不得不依赖人手,但这里大量包含了处理沉重东西的重劳动。如此繁重的劳动往往成为成为阻碍线生产性提高的瓶颈。

腰痛约占业务疾病的65%
CKD以下列内容为基础,出处:厚生劳动省实施的“业务上疾病发生状况等调查(平成29年)” 的“第1表业务上疾病发生状况(行业类别・疾病类别)”

减轻繁重劳动的负担是提高整条生产线和改善工人工作环境不可或缺的任务。在寻求解决这些问题的企业中,吸引了大量关注的是“人类辅助型产品”,它帮助工人掌握机器的力量,并将繁重的劳动力转化为轻工。

工业机器人是自动处理固定任务的自动化机器。另一方面,人类辅助产品的不同之处在于它们只扩大人的能力为目标 。可以说,它是一种像自行车一样放在身边使用的工具,通过接近人的运动和意图并加强人的力量来自由处理迄今无法处理的重物。

在第5届[名古屋]机械元件技术展览会上拍摄的展示状态。

通过从下方进行辅助,可减少各种繁重的劳动力。

迄今为止,在工厂使用的人类辅助产品有,皮带式,机械臂式,动力套装等。然而,一般使用的东西都有缺点。例如操作困难和由于需要大的安装空间而导致的利用场景的限制。

CKD的“强力机械臂PAW系列”一下解决了各种以往的缺点。强力机械臂最大的特征是,采用从下方支撑的结构减轻搬运物的重量。通过连接多达三个装有重量支撑机构的机械臂,可确保宽广的移动范围,并且可以自由地垂直和水平地操作。

最佳控制方法使得可以很容易地搬运物体。
最佳控制方法使得可以很容易地搬运物体。
可以将夹具和工具的重量保持在平衡状态,并且可以处理不同重量工件的搬运。

在处理重物的现场,如果不从下方支撑重量,则有许多工作无法处理。典型的例子是在汽车生产线中将从车身下方组装沉重发动机的工作。使用强力机械臂,可以毫无困难地处理这些任务。当然,也可以使用诸如钩子,真空吸尘器和夹子之类的夹具从顶部支撑物体。此外,它可以在狭窄的空间内安装和使用,因为机械臂可以折叠收纳,几乎不会干扰周围的物体。强力机械臂可以说是动力辅助产品的最终版本,应用场景非常广泛。

强力机械臂的根源是日产汽车于2008年开发的动力辅助装置,该装置基于将东京工业大学开发的气缸结合到臂内部的技术。CKD通过提供滑动阻力(部件接触的移动表面的机械阻力)最小化的气缸,为其开发做出了贡献。然后,在2013年,CKD从日产获得了其动力辅助装置的许可证。CKD实施独自的改良完成的产品就是强力机械臂。第一代产品版强力机械臂于2014年投入市场。现在,日产汽车也导入了产品版强力机械臂。

强大的臂为操作员提供了一种称为“自动操作压力调节控制”的机构。负载传感器检测需要支撑的搬运物的重量和由于工人的移动引起的加速度,并使用CKD高精度电空调节器根据负载变化对气压进行比例控制。由于移动产生的载荷以和臂内的气动缸输出总是平衡的,因此可以灵活地应对不同重量工件的搬运。CKD制作许多构成强力机械臂的零部件,并将这些零部件做成高度最佳组合,成功做出了使作业者如自己的手脚一样处理的人类辅助产品。

自然而然地融入人工现场
安全无压迫感的设计

在第5届[名古屋]机械元件技术展览会上(2019年4月17日~19日举办),展示了2019年1月刚刚发售的第3代机。放置了实机的展示厅吸引了许多到场者的关注。

(左)第5届[名古屋]机械元件技术展览会中CKD的展厅。(右)强力机械臂PAW系列,因外观紧凑、圆润,是让人感到舒适的设计。
(左)第5届[名古屋]机械元件技术展览会中CKD的展厅。
(右)强力机械臂PAW系列,因外观紧凑、圆润,是让人感到舒适的设计。
CKD株式会社 FA系统BU HA事业开发部 技术部组长 若杉 谕先生
CKD株式会社
FA系统BU HA事业开发部 技术部组长
若杉 谕先生

“在第3代机中,充分考虑了第1代和第2代用户的呼声,以及与人共存活动时所需要的要求,彻底提高了安全性和使用方便性”同时开发的CKD FA系统BU HA事业开发部技术部组长·若杉先生说。

强力机械臂是一种帮助人的机器,万一也不能给人带来危害。因此,在第3代机中,消除了连接机械臂关节部可放进手指宽的间隙,进而对整个机体的形状多使用了人即使碰触也安全的曲面。

并且设想了突发性事态的发生,功能安全也被加进。例如,当搬运重物时,即使切断空气源,也具有防止其掉落的功能。这是一种称为截止阀的技术的效果,关闭向气缸出入的压缩空气的控制阀,并停止支撑负载的气缸的运动。电源断了也能起到同样的安全功能。此外,通过设置常闭类型的旋转锁定,可以保持紧急停止时的位置。

消除了能放入手指宽缝隙的关节部
消除了能放入手指宽缝隙的关节部
(左)握住手柄时,驱动器指示灯会亮起 (右)拿开手柄时,停止灯会亮起
(左)握住手柄时,驱动器指示灯会亮起
(右)拿开手柄时,停止灯会亮起

看到第3代机,最先感到惊讶的是,外观非常精致。尽管它是一台支持人力的强大机器,却给人以柔和的印象。 若杉先生说,“第三代机器从开发开始就设计出精致的设计形象,并分析了其刚性和功能。”

CKD株式会社 営業本部 HA営業部 部長 佐藤 弘一氏の写真
CKD株式会社
营业本部 营业部部长
佐藤 弘一先生

也有人认为,在功能和性能优先的产业机器中,外观的好坏是不需要的。当然,功能和性能很重要,但对于在人们工作的地方协同工作的机器来说,这还不够。仅仅靠近就会带来不协调感和压迫感的机器,也会给作业者的效率带来不好的影响。今后的产业机器,必须在工厂与女性和老年人共存,贴近自然支撑的存在。外观上的优点只是一个功能,认真制作更为重要。在诸如家用电器和智能手机之类的消费电子产品领域中,制造商越来越多地按照用户感觉舒适的方式设计,而后开始以制作内部构造。然而,为了将其付诸实践,需要高水平的技术能力以紧凑的方式实现必要的功能而不降低性能。只有采用CKD先进的元件技术和封装技术,工业设备才能追求其外观。

此外,用户也很容易进行维护,因为它具有从第3代取下关节部的4个螺栓,从上依次拆卸积木的要领,简单能分解的结构。此外,计划将来进行有偿维护服务。CKD营业本部HA营业部部长佐藤弘一先生说,“强力机械臂是用户在工作上不可缺的机器。希望创造一个可以安心长时间使用的环境”。

“人机一体”扩展作业者的能力
彻底提高现场的生产率

强力机械臂的活用场面很广,其效果绝佳

据说特别被广泛利用的是,汽车业界的引擎零部件和EV用马达的组装线。 此外,工作机的治具和模具等狭窄空间中,以前倾的姿势进行的交换工作以及意外沉重的纸箱搬运中,也正在推广使用。此外,在食品工业中有许多使用的例子,比如从托盘上装上或卸下包装卷材,装入机械的工作中残留着重体力活。

引进的企业中,不使用强力机械臂就无法对应,在狭窄空间里可以进行重体力活的地方很多。“我们也听到客户说如果没有这个,他们就无法工作”若杉先生说。并且,「也有所说到现在为止2人花费进行的工作变得一个人可以,男性以外不能的工作女性也能了的惊人的成果」(佐藤先生)。

CKD的强力机械臂不仅提供了人的支援,还提出了用于机械支援的提案。例如,只能移动10 kg工件的机器人机械臂,如果组合强力机械臂,30kg的工件也可以移动。能够处理繁重工作的机器人机械臂是一个很大的装置,相应地变得昂贵。如果灵活运用强力机械臂,可以配置经济高效的搬运系统。

另外,目前,在配备有供应压缩空气的设备的工厂中进行引入。通过提供称为“空气供应单元”的紧凑型压缩空气供应单元,在建筑现场等也能得到有效利用。 “在未来,我们还将考虑引入电子产品”(佐藤先生),并且在未来我们可以期待进一步扩大使用场景的演变。

第三代机的机械臂,有可搬重量(工件与附件重量和) 30kg缸径80mm的机种, 同50kg缸径100mm的机种,同80kg缸径125mm的机种共3种类型(0.5MPa加压时)。可以根据操作的工作自由选择。多轴组合使用的时候,从缸径大的机种开始依次组合。 例如,在使用三个轴的情况下,将内径为125mm的机种,100mm的机种和80mm的机种依次堆叠在作为基部的固定锚或托架上。

您可以根据负载,从3种类型种选择机械臂。它可以满足各种现场需求。
您可以根据负载,从3种类型种选择机械臂。它可以满足各种现场需求。

支撑工作的部分的附件,根据处理的工作和活用场景以一品一样定制开发。“在搬运途中不会偏离,尽管如此,还是很容易安装工作,将制作具有最适合的形状并功能的附件。”(佐藤先生)例如,在运输汽车发动机缸体时使用悬挂钩,在处理诸如食品厂的材料袋或玻璃之类的板状的工作时使用真空,在运输卷材料时支撑芯部的内径夹具,当搬运圆形物体以及容器盒等时,将准备外夹具等。活用在CKD的小牧工厂准备了的实机,实际使用想搬运的工作的实际使用试验一边巩固引进印象一边推进。 安装和拆卸附件非常容易。如果通过滑架移动机械臂并更换附件,则可以共享多个使用场景。

强力机械臂可以根据应用和场所进行组合。
强力机械臂可以根据应用和场所进行组合。

CKD可以将示范机器部署到全国各地的基地,并将它们带到现场进行示范。同时,想减轻重劳动该需求,认为海外也在高涨。 已经在中国推出,CKD计划建立一个平台,为未来的全球扩张提供销售和服务。该机械臂已经获得了欧洲安全标准CE标志,并确保了可以在欧洲市场销售的安全性。把全世界的工人从繁重的劳动中解放出来的前景现在就在眼前。

※本内容是根据日经BP的许可,从日经xTECH的广告(初出:2019年5月15日)中摘录再编辑而成的。禁止擅自转载(C)日经BP