コボット（協働ロボット）とは、人間と共に、あるいは人間の周りで働くように設計されたロボットである。他のロボットと同様、コボットは反復作業をより効率的に、より正確に完了させることができる。
溶接の生産性と安全性を向上させるためにコボットを検討されている方は、レーザー溶接コボット・ソリューションの導入に必要な情報をご覧ください。
溶接コボットとは？
コボットはさまざまな作業に活用されているが、溶接のような製造・加工用途での採用が急増している。溶接用コボットは、多軸ロボットアームと溶接トーチおよび電源を組み合わせたもので、多くの溶接作業を行うことができます。コボット・アームはさまざまな方法で取り付けることができますが、溶接用コボットは通常、ワークを固定するための表面を備えたテーブルやカートに取り付けられます。
溶接コボットは、レーザー溶接、MIGおよびTIG、超音波、プラズマ、スポット溶接など、人間の溶接工と同じハンドヘルド溶接方法を利用できます。溶接の自動化レベルに関係なく、各手法の長所と短所の多くは変わらないため、コボット溶接システムを選択する際には、理想的な溶接方法を選択することが重要です。
レーザー溶接の利点とは？
レーザー溶接は、レーザービームのエネルギーを熱の形で伝達し、部品を融合または接合するプロセスである。レーザー溶接は、ハンドヘルド、完全自動化、またはコボットとの統合のいずれであっても、多くの重要な利点を提供します。
精度と再現性
レーザー溶接は非常に精密で、溶接後に一貫した結果を提供します。非接触プロセスであるレーザー溶接は、時間の経過による溶接品質の劣化がほとんどありません。レーザー溶接の精度は、プロセスと動作の両方が高度に制御され再現可能であるため、コボットとの相性が抜群です。
熱と歪み
レーザー溶接は、熱を非常に正確に照射するため、他の溶接方法よりも熱影響部が大幅に小さくなります。レーザー溶接は、周囲の材料への熱の伝達を最小限に抑え、ワークの歪みを大幅に低減するため、繊細な形状や薄い材料に最適です。
柔軟性
レーザー溶接は、シールド・ガスの有無にかかわらず、またさまざまな材料と板厚で行うことができる。鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、真鍮、および異種材料はすべて、レーザー溶接の優れた候補です。
溶接速度
多くの用途で、レーザー溶接は他の溶接方法よりも大幅に高速です。この利点は、完全自動化システムで最も顕著ですが、溶接速度の高速化はハンドヘルドやコボット・アプリケーションにも引き継がれます。レーザー溶接が広く採用されている主な理由は、TIGのような代替方法よりも最大4倍速いからです。
溶接品質
レーザー溶接は、優れた外観仕上げと機械的特性を備えた、非常に高品質な接合部を作成します。レーザーは、レーザー・パラメーターの設定方法によって、幅の狭い溶接継ぎ目と幅の広い溶接継ぎ目の両方を作成することができ、ワイヤー送給装置と併用してより大きな溶接ビードを作成し、より広いギャップを埋めることができます。レーザー溶接された継ぎ目は、ブラシで素早く通過させる以上の仕上げを必要としないか、または最小限に抑えられることが多いため、面倒な手作業がさらに減り、生産性が向上します。
溶接クリーニング
レーザーは、溶接以外にも、加工や材料処理のさまざまな作業に使用されている。レーザー洗浄は、そのようなアプリケーションの 1 つで、その速度と柔軟性により人気が急上昇しています。一部のレーザー溶接システムは、汚染物質による溶接接合部の空隙を最小限に抑える溶接前洗浄を提供し、溶接後洗浄機能は、ブラスト、酸洗ペースト、研削などの低速溶接洗浄方法の必要性を削減または排除します。これらのレーザー・クリーニング機能は、溶接機能と同じレーザーで駆動され、トーチ・ノズルを交換することで簡単にアクセスできます。
溶接コボットに適したアプリケーションとは？
ハンドヘルド・レーザー溶接機、全自動レーザー溶接、またはその中間のいずれかを選択することは、特に小規模な加工業者や店舗にとっては大きな決断です。考慮すべき要因は数多くありますが、最も重要なことの 1 つは、どのような用途、プロジェクト、部品に遭遇することが予想されるかです。
最終的に、レーザー溶接コボットは自動化の一形態であり、人間の溶接工と従来のロボットシステムとのギャップを埋める一方で、自動化は繰り返し作業を処理する場合に最も効果的である。
コボットが提供する2つの主な利点は、生産性と一貫性である。溶接コボットは、一度溶接のやり方を教われば、何度でも事実上完璧に（そして迅速に）溶接を行うことができる。これは、コボットが10個の溶接作業を教わった場合でも、100個の溶接作業を教わった場合でも同じです。溶接コボットが真に輝くのは、多品種少量生産の環境で繰り返し溶接を行う場合です。
反復溶接にはさまざまな形態がある。一 方では、単一の溶接を必要とする大量の小型部品は、複数 を溶接面に固定し、単一のプログラムの一部として 対応できるため、溶接コボットに適している。一方、自動車のシートなど、複数の溶接を必要とする大型部品も、溶接コボットの優れた候補となることが多い。柔軟性とプログラミングの容易さにより、溶接コボットは、ある日は1つのプロジェクトに対応し、翌日には別のプロジェクトにシームレスに移行することができます。
もちろん、人間の溶接工にも同じことが言える。しかし、いくら溶接技術や経験があっても、ミスや不完全性、不整合を完全に排除することはできない。溶接が厳密な仕様で行われる必要があり、不正確さが余分な仕上げ工程、手直し、またはスクラップを意味する場合、溶接コボットが解決策となります。
溶接自動化と溶接労働力不足
近年、熟練溶接工の発掘、雇用、維持が著しく困難になっており、溶接職がいくつかの課題に直面していることは周知の事実である。米国溶接協会は、現在の募集状況、業界の成長、および溶接工の退職による減少予測に基づき、2028年までに30万人以上の溶接職が空くと予測している。競争力を維持したい加工業者は、生産性を維持するための対策を講じる必要がある。
溶接自動化の一形態であるにもかかわらず、溶接コボットは熟練した人間の溶接工の代わりとして意図されていないことを理解することが重要です。定義上、協働ロボットは人間が教え、一緒に作業することに依存しています。仮にそうでないとしても、溶接コボットは、部品のかみ合わせが安定しない場合や、特別な注意や配慮が必要な場合など、すべての用途に完璧に適合するわけではありません。
しかし、溶接コボットは、溶接のスループットと生産性を向上させる、驚くほど手頃で統合しやすい方法を提供します。コボットで達成可能なスピードと一貫性は、熟練溶接工に多くの仕事をこなす力を与え、疲労を軽減し、反復作業よりも高度な技能作業に集中させます。溶接工の生産性を高め、平凡な作業に費やす時間を減らすことで、溶接コボットは加工業者の競争力維持に役立ち、溶接をより魅力的な職業にします。
溶接コボットのプログラミング方法
人間の溶接工が溶接コボットと対話する主な方法は、溶接作業を実行するようにプログラミングすることである。プログラミングは、コボットと従来の産業用ロボットとの重要な差別化要因です。従来のロボットは通常、ロボット・プログラミングの経験を持つ作業者を必要としますが、それでもそのプロセスは複雑で時間がかかります。それに比べ、溶接コボットは、プログラミング経験のないオペレーターでも、わずか数分でプログラミングすることができます。
コボットは伝統的なGコードを使ってプログラムすることもできるが、通常はその必要はない。溶接コボットをプログラミングする最も一般的な方法は、ティーチ・バイ・タッチです。ティーチ・バイ・タッチとは、プログラムを保存する前に、溶接ジョブのステップを通じてロボット・アームを手動で誘導することを指します。この方法で溶接移動プロファイルを作成するには、溶接開始点や溶接停止点などのウェイポイントを設定する必要があります。溶接コボットは、手で物理的にアームを動かすか、コントローラー・ペンダントを使ってアームをジョグすることで、手動でプログラムすることができます。
しかし、溶接コボットのプログラミングには、単に動作させるだけではありません。ほとんどの溶接コボットには、オペレーターが溶接パラメーターを定義できるコントローラーにアクセスするソフトウェアが含まれています。LightWELD®コボット・システムの場合、レーザー出力、シーム幅、溶接の種類、材料などのパラメーターが定義され、ビジュアル・プログラミング言語を使用して正確な溶接ステップが指定されます。
ジョブがティーチングされると、オペレータは通常、実際のジョブを実行する前に、レーザーの電源を切った状態でコボットをプログラムを通して実行し、コボットが意図したとおりに動作することを確認します。レーザー溶接コボットは、オペレータが結果に満足すれば、必要に応じて呼び出すことができる多くの異なるプログラムとパラメータ・プリセットを保存することができます。
レーザー溶接コボットは安全か？
溶接コボットとレーザー溶接ソリューションの両方にとって、安全性は最大の関心事です。オペレーターと傍観者の両方の安全を確保することは予想以上に簡単ですが、それでもPPEと統合の考慮が必要です。
まず、コボットそのものについて説明しよう。人間の近くで作業するように設計されたロボットとして、コボットは通常、さまざまな安全機能を備えている。障害物に接触しないようにケージを必要とすることが多い従来のロボットとは異なり、コボットはパワーと力が制限されているため、怪我をするほど速く動くことはありません。障害物に衝突した場合、溶接用コボットは直ちに動きを停止し、溶接電源を遮断します。また、コボットは通常、丸みを帯びた形状に設計されており、ピンチ・ポイントはありません。
レーザー溶接には、他の溶接と同様に安全対策が必要である。溶接作業者のPPEは必要であり、耐熱性の手袋と衣服、および目の保護具を含むべきである。レーザー溶接が進行中の場合、1070 nmで6以上の光学密度（OD）を持つレーザー安全ゴーグルが、溶接トーチへの視線を持つ人の最低要件です。溶接部に近い溶接作業者には、レーザー安全溶接ヘルメットも必要です。ヒュームについても考慮する必要があり、溶接場所に十分な換気がない場合は、専用のヒューム抽出器と呼吸保護具が必要になる場合がある。
レーザー溶接コボットの設置場所も考慮する必要があります。一部のレーザー溶接コボットには、レーザーがオンのときにシャットダウンできるインターロック式エンクロージャーが含まれています - このオプションにより、システムは事実上どこにでも設置できます。一体型エンクロージャのないレーザー溶接コボットは、レーザー安全壁、インターロック式ドア、安全標識のある閉鎖環境に設置する必要があります。どのようなレーザーソリューションでも、統合する場合は、指定された従業員がレーザー安全担当者（LSO）として、レーザー安全のベストプラクティスが守られていることを確認する必要があります。
レーザー溶接コボットの価格は？
コストは、レーザー溶接コボットシステムの最も重要で魅力的な側面の1つです。従来のロボットソリューションは一般的に非常に高価で、多くの床面積と複雑な統合作業の両方を必要とします。溶接コボットはコンパクトで、セットアップと統合が簡単で、通常、従来のものよりはるかに安価です。レーザー溶接ソリューションは高価と思われがちですが、レーザー溶接コボットは代替溶接コボットシステムとほぼ同等のコストです。
レーザ溶接コボットソリューションの開始
レーザー溶接コボット・ソリューションの導入は、特に自動化やレーザー溶接の経験がない人にとっては、敷居が高く感じられるかもしれません。幸いなことに、IPG のレーザー溶接エキスパートがお手伝いします。サンプルをお送りいただくか、当社のグローバル・アプリケーション・ラボにお越しいただくか、お客様のアプリケーションについてお知らせください。
