目次
本記事では多関節ロボットの種類、特徴、用途について解説します。多関節ロボットとは、名前の通り複数の関節があるロボットを指し、中には人間の腕のように繊細な動きを実現できるものもあります。
多関節ロボットを取り扱っているメーカーも紹介しているので、ぜひ検討材料にしてみてください。
・多関節ロボットとはアームに3つ以上の関節を持つ産業用ロボットのこと
・多関節ロボットには垂直多関節ロボットと水平多関節ロボットの2種類がある
・多関節ロボットを導入すれば業務効率の向上や人間の腕のように自由度の高い動きの再現などが可能
多関節ロボットとは
多関節ロボット（articulated robot/ multi-joint robot）とはその名の通り複数の関節（軸・ジョイント）から構成されるロボットです。
産業用ロボットに関する国内の工業規格を定めたJIS B0134によると、ロボットアームに3つ以上の関節を持つロボットが多関節ロボットであると定義されています。
多関節ロボットの種類
多関節ロボットは形状によって垂直多関節ロボットと水平多関節ロボットに大別されます。それぞれ詳しく見ていきましょう。
垂直多関節ロボット
垂直多関節ロボット（vertical articulated robot）は、垂直方向にアームが動く多関節ロボットです。人間の腕のように立体的で自由度の高い動きを再現できる一方、高速で動くことは苦手とします。
汎用性が高く作業範囲に対して設置面積が小さいことで導入しやすいため、2021年現在産業用ロボット業界で最も高いシェアを誇っています。
垂直多関節ロボットについてより詳しく知りたい方は、下記の記事も合わせてご覧ください。
関連リンク：垂直多関節ロボットとは？特徴や使用用途、活用事例を紹介
水平多関節ロボット
水平多関節ロボットとは、水平方向にアームが動く多関節ロボットです。英語名（Selective Compliance Assembly Robot Arm）の頭文字を取って通称「SCARA（スカラ）ロボット」とも呼ばれます。
3つの回転動作と1つの上下動作を基本としており動きに制限はありますが、高速作業や上下方向の剛性が必要な押し出し作業において強みを発揮します。
関連リンク：
水平多関節ロボットの導入と活用方法！導入事例とおすすめSler3選！
多関節ロボットのメリット・デメリット
ここでは、多関節ロボットの4つのメリットと2つのデメリットについて解説します。
メリット
- 作業効率が向上する
- 自由度が高い動きができる
- 可動範囲が広く設置面積が少ない
- 汎用性が高い
デメリット
- 運用・メンテナンスにコストがかかる
- 誤操作・故障の可能性がある
詳しく見ていきましょう。
メリット
作業効率が向上する
最初のメリットとして、産業用ロボットを導入することで、生産ラインにおける作業効率を向上させることができます。
例えば、ロボットは営業時間外でも24時間365日稼働できるため、生産性を維持しながら作業員の時間外労働を減らすことが可能です。
自由度が高い動きができる
多関節ロボットのメリットには、人間の腕のように自由度が高い動きを実現できる点も挙げられます。自由度が高い理由として、多関節（多軸）構造により可能となっています。
従来のような単純な構造のロボットと異なり、繊細な技術を再現することができます。
熟練工のような繊細な技術をロボットで再現することによって、少子高齢化で問題となっている技術継承の問題解消につながります。
熟練工の技術は熟練度によって評価されていましたが、同様に多関節ロボットも技術力での評価が出来ます。
これにより、技術継承問題を解消することができる点も大きなメリットといえます。
可動範囲が広く設置面積が少ない
多関節ロボットは、可動範囲に対する設置面積が少ないという特徴があります。
そのため、省スペースでの設置が可能な点もメリットだといえます。省スペースでの設置によって、工場内のスペース効率を向上させることができます。
特に、垂直多関節ロボットは、アームを360度回転させることもできることから、広い範囲のカバーが行えます。
スペースが限られた工場内ですが、製造ラインのレイアウトに合わせて柔軟に設置できることから、生産性向上につながります。
これらのメリットから、多関節ロボットは産業界で広く利用されています。
汎用性が高い
多関節ロボットには、「エンドエフェクタ」と呼ばれる先端部分を作業内容に応じて付け替えることができます。
そのため、同じロボットを使用して、先端部分を付け替えることで、搬送や組み立て、溶接などの複数の作業を行うことができる点もメリットだと言えます。
デメリット
運用・メンテナンスにコストがかかる
ロボットの導入には、運用コストだけでなく、定期的なメンテナンスなどの時間的コストや金銭的コストが必要になります。
また、ロボットを動かすためにはロボットティーチング（プログラミング）に関する専門知識が必要で、ロボットティーチングを業者に委託することも可能ですが、その分の費用が必要となります。
このことから、企業は早い段階で専門知識を備えた人員の育成や確保に注力する必要があります。
誤操作や故障の可能性がある
ロボットや機械には誤操作や故障の可能性があるので、損害を未然に防ぐために、定期的なメンテナンスだけでなく、日頃から社内で作業点検の体制を整えておくことが大切です。
多関節ロボットの導入事例
上述の多関節ロボットのメリット・デメリットを踏まえて、様々な産業分野における多関節ロボットの活用事例を4つ紹介します。
ダイレクトメールの加工システム
手作業でおこなっていたダイレクトメールの箱詰工程に垂直多関節ロボットを導入しました。
その結果、生産数が従来比で2倍に上昇。さらに作業にかかる人員を2名削減することができました。
事例の引用元：『ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018』p.80
次世代マイクロニードル化粧品の高度精密生産システム
手作業で生産していたマイクロニードル化粧品製造に垂直多関節ロボットを導入しました。
その結果、製造プロセスへの人間の関与を最小限に抑えることが可能となり、製造時の衛生環境が向上しました。
事例の引用元：『ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018』p.30
油圧機器の外観検査システム
油圧機械装置に使われる油圧パイロット弁という部品の製造ラインにおいて、2本の腕を持つ双腕型の水平多関節ロボットを導入しました。
画像センサで製品画像を取得し、取得した画像をAIで判別することにより、外観検査を自動化させました。その結果、約32%のコスト削減に成功しました。
事例の引用元：『ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018』p.56
焼鳥製品の串刺し機への原料投入システム
手作業でおこなっていた焼鳥の加工工程の串刺し作業を、2台の水平多関節ロボットと画像処理技術を組み合わせることにより自動化しました。
その結果、これまで3名でおこなっていた作業を無人化し、1名を品質チェックに配置することができるようになり、生産性が大きく向上しました。
事例の引用元：『ロボット導入実証事業 事例紹介ハンドブック2018』p.6
多関節ロボットに強いメーカー3選
多関節ロボットに強いメーカーを3つ紹介します。
- FAUNC
- 芝浦機械
- オムロン
一つずつ見ていきましょう。
FANUC
産業用ロボット業界最大手のFANUC（ファナック）株式会社（本社：山梨県南都留郡）は様々な用途の多関節ロボットを取り扱っていますが、その中でも「新スポット溶接ロボットR-2000iシリーズ」に代表される溶接用多関節ロボットに定評があります。
また近年は人と共存できる協働ロボットの開発にも力を入れており、2021年2月には多関節協働ロボット「CRXシリーズ」が「第63回 日刊工業新聞社 十大新製品賞 本賞」と「2020年 日経優秀製品・サービス賞 日経産業新聞賞」をダブル受賞しています。
関連リンク：ファナックのロボット｜種類と価格は？導入事例も解説
芝浦機械
芝浦機械株式会社（本社：静岡県沼津市）は機能性と軽量性の両面を追求した多関節ロボットを提案しています。
たとえば垂直多関節ロボット「TVMシリーズ」では最大20kgの可搬質量と本体の軽量化の両立を実現。
またスカラロボット「THE シリーズ」は剛性・高速動作・可搬性能に優れているので精密さを求められる電子機器などの組み立て・検査工程にも対応可能です。
オムロン
オムロン株式会社（本社：京都府京都市）は組立からマテリアルハンドリング、包装、パレタイジングに至るまでの幅広い工場作業に対応できる多関節ロボットを取り扱っています。
たとえばソフトウェアや周辺機器などとのインターフェースが充実している6軸の垂直多関節ロボット「Viperシリーズ」やコンパクトなサイズ感の次世代スカラロボット「i4Lシリーズ」は精密加工、組立、搬送などの用途で活用されています。
多関節ロボットについて
この記事では多関節ロボットの種類、特徴、用途について解説しました。
多関節ロボットは繊細な動きが得意な垂直多関節ロボットと高速移動が強みの水平多関節ロボットの2種類があり、それぞれの特徴を活かしながら食品や医薬品、重機製造に至るまで、様々な製造現場に導入可能です。
多関節ロボットを自社にも導入してみたいと思われた方は、この記事で紹介した多関節ロボットの種類、特徴やおすすめメーカーなどをぜひ参考にしてみてください。
