1台2役！
「2用途ハンド」で実現する中小製造業の自動化革命

ロボットハンドとは何か

ロボットハンドとは、ロボットアームの先端に取り付けられ、人間の手や指のようにワーク（対象物）をつかんだり、吸着したりする機構の総称です。
人間の手の複雑な動きを再現する多指ハンドから、シンプルな2本指や3本指、さらには吸盤による吸着タイプまで、その種類は多岐にわたります。
ピッキング、ハンドリング、組み立て、溶接、塗装など、目的とする作業内容に合わせて最適な形状と機能が求められます。

主なハンドの種類（吸着型・把持型など）

ロボットハンドは、主に以下の2つのタイプに分類されます。

把持ハンド

人間の指のようにワークを挟み込んでつかむタイプです。
指の本数は2本指や3本指が一般的ですが、4本以上のものもあります。
さまざまな形状や重さのワークを運搬でき、電動式は連続的な位置設定が可能で、空気圧式は軽量で重いワークの扱いに適しています。
掴む際にワークに力がかかるため、損傷のリスクがあることや、機構が複雑でコストが高くなる傾向があります。

吸着ハンド

空気圧による真空吸引や磁力を用いてワークを持ち上げるタイプです。

真空型

吸着面に水や油が付着していたり、凹凸や穴があると吸着力が低下する可能性がありますが、ワークを傷つけにくいというメリットがあります。

磁力型

凹凸のある形状にも対応できますが、鉄などの一部の金属に限定されます。

把持型に比べてワークのピックアップ速度が速い一方で、吸着力の低下による定期的なメンテナンスが必要になる場合があります。

ツールチェンジャーの役割と種類

ツールチェンジャーとは、ロボットアームの先端に取り付けられたロボットハンドやツールを交換するための機構です。

ツールチェンジャーの役割

• 1台のロボットで複数の種類の作業を可能にし、ロボットの使用効率を向上させます。
• ロボットハンドの交換作業を効率化し、ヒューマンエラーのリスクを低減します。
• メンテナンスや微調整の際のハンドの取り外しを容易にします。

ツールチェンジャーの種類

マニュアルツールチェンジャー

作業者が手動でツールを交換するタイプで、シンプルで安価です。

オートマチックツールチェンジャー（ATC）

ロボットがプログラムに基づいてツールを自動的に交換するタイプで、高度な自動化を実現します。

メカ式ツールチェンジャー

電力やエアを必要とせず、ロボットアームの水平移動だけでツール交換が可能なタイプもあります。

ツールチェンジャーを導入することで、1台のロボットが多種多様な作業に対応できるようになり、特に多品種小ロット生産の現場において、その真価を発揮します。

開発背景と想定用途

中小製造業の現場では、限られた敷地とコストの中で、いかに効率的な自動化を進めるかが大きな課題となっています。
産業用ロボットを複数台導入するよりも、1台のロボットが多用途に対応できる方が、効率的かつコスト的にも優位であるというニーズから、可搬型の2用途ハンド協働ロボットを考案。
ひろしま産業振興機構の 『令和6年度 中小・ベンチャー企業チャレンジ応援事業助成金』の採択を機に、試作機を開発いたしました。

「2用途ハンド」で想定される用途は、お客様の要望をヒアリングした上で柔軟に対応しますが、例えば、以下のような組み合わせが考えられます。

吸着＋把持

デリケートな製品を吸着で優しく運び、しっかり把持して組み立てるなど、複数の工程をスムーズに連携させます。

ピック＆プレース＋溶接

部品をピックアップして所定の位置に配置した後、そのまま溶接作業を行うことで、工程間の移動時間を短縮し、生産性を向上させます。

オートツールチェンジャー（ATC）による多用途対応

さらに、「2用途ハンド」を搭載した協働ロボットをAMRや台車と組み合わせることで、各製造工程へ移動させ、それぞれの工程に応じた作業を自動化します。
これにより、工場全体の柔軟な自動化が可能になります。

従来製品との違い・技術的工夫

従来のロボットシステムでは、1台のロボットが1つのハンドしか搭載できないため、複数の作業を行うには複数のロボットを導入するか、手作業でのハンド交換が必要でした。
「2用途ハンド」は、この制約を打ち破る画期的なソリューションです。

技術的な工夫としては、協働ロボットの特性を最大限に活かし、小型かつ軽量でありながら高い機能性と信頼性を両立させる設計が挙げられます。
また、クライアントの多様なニーズに対応できるよう、汎用性の高いインターフェースとモジュール設計を取り入れることで、将来的な拡張性も確保しています。

これにより、中小企業でも導入しやすいコストと、限られたスペースで多機能な自動化を実現することが可能になります。

省人化・省力化と品質安定化への貢献

省人化対策

複数の工程を移動しながら活用できる「2用途ハンド」は、従来の人の手で行っていた作業をロボットに代替させることで、人件費の削減に大きく貢献します。
特に人手不足が深刻化する製造業において、限られた人材をより高度な業務に配置転換することが可能になります。

品質の安定化

ロボットは人間のような疲労や集中力の低下がないため、プログラミングされた作業を常に高い精度で繰り返し実行します。
これにより、ヒューマンエラーによる品質のばらつきを撲滅し、製品品質の安定化・向上を実現します。

生産性向上

人間が休憩を必要とする作業でも、ロボットは24時間連続稼働が可能です。これにより、生産ラインの稼働率が向上し、単位時間当たりの生産量が増加します。

初期投資・費用対効果と回収期間

初期投資の抑制

産業用ロボットを2台導入する代わりに、1台の協働ロボットに「2用途ハンド」を導入することで、初期投資を大幅に抑えることができます。
これは、特に予算に限りがある中小製造業にとって大きなメリットです。

費用対効果と回収期間

省人化による人件費削減効果や生産性向上による売上増加効果を考慮すると、製造する製品の種類や生産量にもよりますが、数年〜10年以内での投資回収が可能だと考えられます。
自動化によって増産が可能になり利益が増大することで、想定よりも早い投資回収ができたケースもあります。

製造現場のスマートファクトリー化と人材活用

スマートファクトリーの実現

「2用途ハンド」のような多機能ロボットの導入は、製造現場のスマートファクトリー化を推進する一歩となります。
各工程の自動化とデータ活用により、生産状況の「見える化」が進み、リアルタイムな情報に基づいた意思決定が可能になります。

雇用促進と人材活用

自動化によって単純作業から解放された人材は、ロボットの運用・保守、データ分析、新製品開発といった付加価値の高い業務に従事できるようになります。
これにより、専門知識を持たない人材も現場作業に携われるようになり、多様な人材の活用と雇用促進に貢献します。

「2用途ハンド」の独自性・差別化ポイント

「2用途ハンド」は、単なる2種類のハンドを搭載するだけでなく、中小製造業の多品種小ロット生産という特定の課題に深くコミットしたソリューションです。

協働ロボットに特化

人との協調作業が可能な協働ロボットに2用途ハンドを搭載することで、安全性を確保しつつ、限られたスペースでの導入を容易にします。

多工程・多品種への柔軟な対応

特定の用途に限定せず、お客様の具体的なワークや作業内容に合わせてハンドの種類をカスタマイズできる柔軟性が最大の特徴です。
吸着と把持、ピック＆プレースと加工など、様々な組み合わせが可能です。

AMR連携による移動の自動化

AMRや台車と連携させることで、協働ロボットが工場内の複数工程を自律的に移動し、必要な場所で必要な作業を行うことを可能にします。
これにより、工場全体のレイアウト変更を最小限に抑えつつ、多品種生産の柔軟性を劇的に向上させます。

投資効率の最大化

1台のロボットで複数工程を担うことで、設備投資の抑制と、ロボット稼働率の最大化を実現し、高い費用対効果と早期の投資回収を可能にします。

これらの独自性により、「2用途ハンド」は、中小製造業が真に求める「効率性」「柔軟性」「コストパフォーマンス」を兼ね備えた、次世代の自動化ソリューションを提供します。