活躍『自動化ロボットとは?』種類や最新技術を紹介!2020.02.14ロボットは工場の生産性向上に寄与するとともに製品の品質を安定させ、人を3K(危険、汚い、きつい)作業から解放することが評価され、先進工業国だけでなく、新興国でも急速にロボットによる自動化が進みつつあります。国際ロボット連盟IFRでは、2020年まで平均15%の年率でロボットの出荷が増加すると予測しております。近年、特にわが国では労働人口の急速な減少による深刻な人手不足の業界が増えており、食品業界でも多くの自動化・ロボット化が広がっています。1.仕分け用ロボット(パラレルリンクロボット)食品工場におけるロボットの用途として、代表的なのが製品の仕分け作業です。ピッキングとも呼ばれます。ベルトコンベヤーでランダムに流れてくる製品を、ロボットが腕(アーム)の先端で次から次へと吸着し、整列していきます。製品はたいてい、次工程で専用の自動機によって箱詰めや包装がなされます。箱詰め機や包装機に製品をセットする上での“下準備”をロボットが担うわけです。人手不足が深刻化し、生産性向上も迫られる中、自動化に踏み切る工場が増えています。最近では、製品を整列するだけでなく、トレーや箱へのセットなど次工程の一部まで担うロボットシステムも実用化されてきました。物体を認識するビジョンセンターの性能向上や低価格化などによって、高度な作業が実現しています。このような仕分け作業では、上方に吊るされる形式で高速動作を得意とするパラレルリンクロボットが広く使われています。3つのモーターを用い、並列に配置した3軸を動かし位置制御する仕組みが主流で、デルタ型ロボットとも呼ばれます。代表的な食品の自動仕分けラインでは、同ロボットが上から製品を吸着し、目にも止まらぬ速さで適切な位置に配置していきます。2.荷積み用ロボット(パレタイジングロボット)食品工場において、仕分けと並び多く使われる用途が、製品出荷前の荷積み作業です。キログラム単位の段ボール箱や袋などを動かす作業であるため、現場作業者への負担は重く、ロボットにとっては“活躍しがいのある場”といえます。荷積み作業では、主に可搬質量50キログラム以上の垂直多関節ロボットが使われます。仕分けと比べ精密さや高速さが必要ない半面、重量物を軽々と持ち上げて動かすパワーが求められます。動作の自由度は一般的な垂直多関節ロボットほど必要でないため、軸数は通常より少ない4-5軸程度が採用されることが多いようです。荷積み用ロボットは一般にパレタイジングロボットと呼ばれます。ところで食品工場では、衛生面への対応が欠かせません。昨今は異物混入対策などへの社会的要請が厳しくなり、食品メーカーは神経を使わざるを得なくなっています。ロボットメーカー各社はそのようなニーズに応えるべく、食品工場向けの製品をラインアップしています。潤滑用のグリースを食品由来にしたり、防滴仕様にして洗浄可能にしたりするなど、さまざまな工夫を凝らししたがって、ロボット導入に関する衛生面でのハードルは低くなっています。逆に昨今は異物混入対策としてロボットを導入する例もあるほどです。ロボットは人的ミスのリスクがなく、また万が一問題が起きても原因究明がしやすいからです。3.人と共同するロボット食品工場向けでは、新種のロボットとして「人と協働できるロボット」も注目されています。上に紹介した従来型のロボットはいずれも、安全確保のため作業者と隔離された空間で動作することを前提としており、「人と協働」はできません。自動化ロボットは人に似た動作ができる半面、人よりはるかに大きな力を持ち、適切なリスク管理をしないと思わぬ事故を誘発し得るからです。他方で【人と協働できるロボット】、いわゆる「協働ロボット」は、作業者の隣でも稼働できるよう安全面の配慮がなされています。代表的なロボットメーカーのファナックは、2015年から協働ロボット「CRシリーズ」をラインアップしています。同シリーズのロボットは、人などと接触すると自動で停止する機能を備えています。このため、人の立ち並ぶ仕分けラインに設置するなど、従来より自由な活用が可能になります。ある食品メーカーの経営者は、「欠員が出た時にすぐヘルプに入れるロボットがほしい」といいます。納品計画はタイトに設定されている一方、生産を支える従業員は生身の人間であるがゆえ、欠勤リスクもゼロではないためです。したニーズに対し、協働ロボットはフィットする存在といえます。従来型のロボットのように、作業場を隔離するため安全柵などを設ける必要がないからです。ファナックをはじめ、昨今多くのロボットメーカーが協働ロボットを製品化していますが、その中の多くがキャスターやAGV(無人搬送車)などで容易に移設できる仕様になっています。仕分けや荷積みに加え、近年は食品工場におけるロボットの新たな活用法が提案され始めています。ファナックと同じくロボット大手の川崎重工業は、協働ロボット「duAro」を用い、ピザ生地にソースを塗る作業の自動化を実現しています。このシステムでは、コンベヤー上を流れてくる生地に対し、デュアロが右腕でソースを吹き付け、左腕でまんべんなく塗布していきます。これまでロボットがあまり得意としてこなかった軟らかい食材を扱う作業という意味で、挑戦的な試みといえます。扱う対象が包装前の食材であることも、新しい点です。上に述べた衛生面の配慮により実現しているシステムとも位置付けられます。した実際の調理に近い仕事は、ロボット導入が先行している仕分けや荷積みに比べ、今でも大部分が人力で行われているのが実情です。理由は、これまでロボットにとって難易度が高かったためですが、このシステムが示すように供給側の工夫により徐々に自動化が可能になっています。今現在人手に頼っているからこそロボット導入の余地があり、今後加速度的に普及する可能性を秘めています。おわりに食品業界の自動化・ロボット化は、これから本格化することが予想されています。食品は、1次加工食品、2次加工食品等が存在し、各々自動化・ロボット化の適用技術も異なっております。食品製造工程の機械化・ロボット化は、オイル漏れや機械の破片混入等の特有の課題がありますが、これらを確実に解決することにより、システム全体としての食品衛生の質を高めることができます。