過去 5 年間に最新の配送センター、スナック工場、または電子商取引フルフィルメント ハブを歩いたことがある人なら、たとえ知らなかったとしても、パレタイジング ロボットが稼働しているのを見たことがあるでしょう。これらの機械は単に箱をパレットに積み重ねるだけではありません。これらは、かつては労働集約的で一貫性がなく、労働災害が発生しやすかったタスクを合理化し、同時に消費者や企業が期待する厳しい納期スケジュールを守ります。パレタイジングロボットのサプライヤーとして、私は何千時間も工場チームと一緒に歩き、ラインの障害をトラブルシューティングし、小さなスナック袋から重い建設資材に至るまで、製品の積み下ろしのすべてのステップをこれらのシステムがどのように処理するかを改良してきました。今日は、これらのロボットがどのように仕事をしているのかを正確に説明したいと思います。過度の専門用語は使わず、業務をスムーズに進めるための現実世界の日常業務だけを説明します。
基本的に、パレタイジングは反復的で正確な作業です。個々の製品 (パック、ケース、袋、またはトレイ) をコンベアから取り出し、パレット上で特定のパターンに配置し、出荷のためにそのパレットを固定します。しかし、「シンプル」な部分は最終的な結果にすぎません。実際の作業は、製品の識別と取り扱い、パターンの計画と配置、そして荷降ろしと保管庫への移送という、相互に関連した 3 つの段階で行われます。各段階は、顧客のニーズの変化に応じて進化する特殊なツール、プログラミング、ハードウェアに依存しています。まず、ほとんどの人が目にしない部分から始めましょう。それは、ロボットが自分が何を持ち上げているのかをどのように「認識」しているのかということです。それを間違えると、パレットの位置がずれたり、製品が落ちたり、さらにはラインの停止につながるからです。
ローディングプロセスの最初のステップは製品がセルに入ることであり、ロボットシステムは動作する前に製品を登録する必要があります。最新のパレタイジング設定のほとんどは、コンベアに取り付けられたセンサーとビジョン システムを組み合わせて、製品の寸法、重量、形状、さらにはバーコードや QR コードの詳細などのデータを取得して、ロボットが何を扱っているかを正確に伝えます。たとえば、20ポンドの洗濯洗剤ケースには、1オンスのポテトチップス袋とは異なるグリップと配置が必要ですが、ビジョンシステムはそれをミリ秒単位で認識し、人間による入力は必要ありません。ここで、適切なロボット モデルを選択することが大きな違いを生みますが、すべてのパレタイジング タスクが画一的な仕事であるわけではありません。
スナックパックや医薬品トレイなどの軽量で高速な製品には、柔軟で高速に動くパラレルロボットが最適です。デルタ ロボットと呼ばれることが多いこれらのロボットは、狭いスペースでの迅速かつ正確な移動のために設計されており、1 時間に数千個の小物を処理するラインに最適です。このカテゴリで最も人気のあるオプションには、4 軸パラレル ロボットと高速組み立てデルタ ロボットがあり、どちらも精度を犠牲にすることなく高スループットのタスクを処理できるように構築されています。私は、これらのロボットがクッキー工場で毎分 150 個以上のケースを処理し、すべてのパレットが最初の層から最後の層まで完璧に揃うほどの精度で個々のスナック トレイを積み重ねているのを見てきました。平行設計により、余分な重量を加えることなく広範囲に到達できるため、生産ラインの床面積を最大化する必要がある施設に最適です。
より重くてかさばる製品の場合は、別のタイプのロボット、つまり最大 50kg 以上の荷重を扱えるように設計された柔軟な 4 軸産業用スタッキング ロボットを使用します。これらのロボットは、より頑丈なアームとより高い積載量を備えているため、建設資材倉庫、飲料配送センター、自動車部品工場に最適です。私は昨年、コンクリート混合物が入った50ポンドの袋を手作業で積み上げていた金物サプライヤーと仕事をしましたが、この作業により月に2～3人の労働者が負傷しました。当社のフレキシブル 4 軸ロボットを導入した後、ロボットは疲れたり、締め切りに間に合うように急ぐことがないため、怪我はゼロになり、パレタイジング率が 40% 向上しました。
ロボットが製品を識別したら、積み込みの次の部分はそれを拾うことです。これは見落とされがちですが、損傷を避けるために重要なステップです。グリッパーは製品タイプごとにカスタマイズされており、「1 つのグリッパーですべてに適合する」ソリューションなどはありません。フラットケースの場合、ケースの上部を密閉し、跡を残さずに持ち上げる真空グリッパーを使用します。これは、小売店の棚に完璧に見えるパッケージを必要とするブランドにとって不可欠です。バッグや不規則な形状のアイテムの場合、調整可能なフィンガーを備えた機械式グリッパーが、製品が滑らないようにしっかりと製品の周囲に巻き付けますが、破れてしまうほどきつくはありません。ロボットのプログラミングは、ビジョン システムからのデータに基づいてグリップ圧力を自動的に調整します。壊れやすいガラス瓶は、重い金属製のツールボックスよりも軽いグリップを得ることができます。これは、製品の損傷が少なく、顧客にとっての廃棄物が少ないことを意味します。
製品をピックアップした後、ロボットはパレット配置段階に移動しますが、そこでは精度は交渉の余地がありません。すべての製品は、安定性と出荷効率という 2 つの重要な要素に基づいて、事前にプログラムされた特定の「パレット パターン」に配置されます。安定したパレットは輸送中に転倒することがなく、効率的なパターンにより、顧客はより多くのパレットをトラックや倉庫の保管ラックに収めることができます。これらのパターンのプログラミングには数日かかりましたが、最新のパレタイジング システムでは、チームがパレットの寸法、製品サイズ、重量制限を入力できるソフトウェアを使用し、数分で最適化されたパターンを生成します。たとえば、標準的な 48 x 40 インチのパレットには、ソーダ 30 ケースが 10 個ずつ 3 列に配置され、各層がわずかにオフセットされてスタック全体を固定するグリッドを作成して保持されます。
特に床面積が限られている施設では、ロボットの到達距離と移動速度が大きな役割を果たします。アーム長の長いスカラ ロボット アームは、パレット自体を移動させずに広範囲をカバーする必要がある小型のパレタイジング セルに最適です。多くの床面積を占める大型のガントリー スタイルのパレタイザーとは異なり、SCARA ロボットは 1 つのアームの動きでパレットの一方の端からもう一方の端まで到達できるため、平方フィート単位が重要な都市の倉庫に最適です。私は最近、パレタイジング ライン用のスペースが 10x12 フィートしかないシカゴの小規模な電子商取引フルフィルメント センターにロングアーム スカラ システムを設置しました。スカラの長い到達距離がなければ、施設を拡張する必要があり、ロボット本体の 10 倍の費用がかかったでしょう。
パレットが完全に積み込まれると、荷降ろし段階に移動します。これは見落とされがちですが、作業を順調に進める上でも同様に重要です。満載のパレットの重量は 1,000 ポンドを超える場合があるため、ロボットセルから保管場所または出荷ラインへのパレットの移動はスムーズかつ安全である必要があります。ほとんどのシステムでは、サイクルの開始時に空のパレットをロボットに運ぶ自動パレットディスペンサーが使用されており、パレットがいっぱいになると、パレットが電動コンベアに押し込まれ、パレットがラッパー（ストレッチフィルムで荷物を固定するため）に移動し、その後保管ラックまたは出荷ドックに移動します。高速施設の場合、一部の顧客は産業用仕分けデルタ ロボットを荷降ろし段階に統合しており、これにより、満載されたパレットを最終目的地に基づいて異なるゾーンに分割できます。たとえば、西海岸と東海岸の両方に発送する配送センターには、パレットを別々のドックに送る仕分けロボットを設置でき、手動による仕分けの必要性がなくなり、出荷ミスが削減されます。
もちろん、パレタイジング プロセスが 100% 完璧に実行されることはありません。そこではサプライヤーとしての当社の役割が単なる機器の販売を超えています。私は何年にもわたって、コンベアの照明が暗いためにビジョン システムが製品のサイズを読み間違えたり、頻繁に使用するとグリッパーが摩耗したりするなど、発生する小さな問題のトラブルシューティングを顧客が支援してきました。私が受ける最も一般的な質問の 1 つはダウンタイムについてです。良いニュースとしては、最新のパレタイジング ロボットは中断を最小限に抑えるように設計されているということです。自己診断ソフトウェアにより、ロボットは小さな問題が大きな問題に発展する前にオペレーターに警告します。また、交換部品の調達と取り付けは簡単で、多くの場合 15 分以内に完了します。
この業界で働いていて最も満足できるのは、これらのロボットが労働者に取って代わるだけでなく、労働者を補完する様子を見ることです。工場チームは、重いケースを持ち上げるのに 1 日 8 時間を費やす代わりに、ロボットのプログラミング、ラインの監視、小さな問題の解決など、よりスキルの高い役割に移ることができます。私は昨年、12 台の手動パレタイザーのチームを擁するオハイオ州のスナック工場で働いていました。 2 つの並列ロボット システムを導入した後、それらの従業員を品質管理とライン メンテナンスに再配置しました。これにより、従業員の士気が向上しただけでなく、生産プロセスの早い段階で問題を発見することで製品の品質も向上しました。
パレタイジングロボットのサプライヤーとしての私の仕事は、単に機器を販売することではなく、それが顧客の特定のニーズに適合するかどうかを確認することです。建設サプライヤーが電子商取引フルフィルメント センターで動作するコンパクトな SCARA ロボットを必要としないのと同じように、小規模なクラフトビール醸造所には、大手清涼飲料メーカーが必要とするような高速デルタ ロボットは必要ありません。そのため、私たちはソリューションを推奨する前に、時間をかけて各顧客の施設を訪問し、チームと話し、目標を理解します。数千の小型製品用の高スループットライン、重量のあるバルク品用の頑丈なロボット、または限られた床面積用のコンパクトなシステムが必要な場合でも、当社はさまざまなニーズに合わせた幅広いオプションを用意しています。
人件費が高い、怪我が多い、納期が遅い、製品が破損しているなど、手動によるパレタイジングに苦労している場合は、パレタイジング ロボットがどのようにプロセスを合理化できるかを検討することが次のステップです。私たちのチームは、適切なロボット モデルの選択からチームのトレーニング、継続的なサポートの提供まで、あらゆる段階を案内します。私たちはロボットを設置して消えるだけではありません。私たちはお客様の長期的な成功のパートナーとして、製品ラインの変化、生産量の増加、新しい業界標準への適応を支援します。
参考文献
- 国際ロボット連盟。 （2023年）。World Robotics Report: 産業用ロボット。 IFRプレス。
- オートマチックバーコード株式会社（nd）。パレタイジングおよびマテリアルハンドリング用の産業用ロボット ソリューション。 /industrial-robot/ から取得
- 労働安全衛生局 (OSHA)。 （2022年）。倉庫内での手作業によるマテリアルハンドリングによる負傷の防止。米国労働省。
- ロボット産業協会（2021年）。倉庫および製造業務におけるパレタイジング ロボットのベスト プラクティス。 RIA出版物。