協働モード

協働モードとは、ロボットが人と同じ作業空間で安全に作業できるよう、安全機能を有効にして運転するモードのことです。主に協働ロボット（コボット）で採用される運転方式ですが、一部の産業用ロボットでも安全機能を組み合わせることで協働運転を実現する場合があります。

従来の産業用ロボットは、安全柵や囲いの内側で人と分離して運転することが一般的でした。一方、協働モードでは、人とロボットが同じエリアで作業することを前提として、安全機能を活用しながら運転します。

たとえば、

・人が近づくと速度を下げる

・接触時の力やトルクを制限する

・異常な衝突を検知すると停止する

・作業エリアを安全に制限する

・必要に応じて安全停止を行う

といった機能を組み合わせて運用します。

ただし、「協働モードだから安全」というわけではありません。ISO 10218やISO/TS 15066などの安全規格に基づくリスクアセスメントを行い、適切な安全対策を講じたうえで運用することが前提となります。

◆つまり協働モードとは、人とロボットが同じ作業空間で協力して作業できるよう、安全機能を有効にして運転するモードのことです。

■協働モードの役割

協働モードの主な役割は、人とロボットが同じ空間で安全かつ効率的に作業できる環境を実現することです。

主に次のような目的で使われます。

・人との協働作業の実現

・接触時の危険低減

・作業スペースの有効活用

・安全性の向上

・段取り替えの効率化

・多品種少量生産への対応

・省人化と自動化の両立

・柔軟な設備運用

つまり、

◆協働モードは人とロボットが安全に役割分担しながら作業するための運転モードです。

■なぜ重要なのか

近年の製造業では、人手不足や多品種少量生産への対応が求められています。

そのため、

・人が部品を供給する

・ロボットが組立や搬送を行う

・人が検査する

・ロボットが次工程へ搬送する

といった、人とロボットが協力して作業する工程が増えています。

もし従来どおり安全柵だけで完全に分離すると、

・設備スペースが大きくなる

・人の出入りに時間がかかる

・段取り替えに手間がかかる

・柔軟な運用が難しくなる

といった課題があります。

一方、協働モードを適切に活用すれば、

・人とロボットが同じ空間で作業できる

・設備をコンパクトにできる

・段取り時間を短縮しやすい

・柔軟な生産体制を構築しやすい

といった効果があります。

◆そのため、協働モードは製造現場の柔軟性と生産性を高めるための重要な運転方式となっています。

■基本的な考え方

協働モードは、一般的に次のような考え方で運用されます。

1. 人との共存を前提にする

人がロボットの近くで作業することを前提に設計します。

2. 安全機能を有効にする

速度制限、力制限、衝突検知、安全停止などを組み合わせます。

3. リスクアセスメントを行う

作業内容や工具、ワークを含めた危険性を評価します。

4. 必要な安全対策を組み合わせる

協働モードだけでなく、安全センサーやエリア監視なども併用します。

◆つまり協働モードは、複数の安全機能を組み合わせて人との共存を実現する運転方式です。

■通常運転との違い

協働モードを理解するうえで重要なのが、通常運転との違いです。

△通常運転

安全柵などで人とロボットを分離し、高速で運転することを前提とします。

△協働モード

人が近くにいることを前提に、安全機能を有効にして運転します。

つまり、

・通常運転＝人と分離して運転

・協働モード＝人と共存しながら運転という違いがあります。

■ティーチングモードとの違い

ティーチングモードとも役割が異なります。

△ティーチングモード

教示や調整を目的として、低速でロボットを操作するモードです。

△協働モード

生産作業中に人と協力して運転するためのモードです。

つまり、

・ティーチングモード＝教示用

・協働モード＝協働作業用という違いがあります。

■協働ロボットとの関係

協働モードは、協働ロボットで最も多く利用されます。

協働ロボットでは、

・安全速度制限

・安全トルク制限

・衝突検知

・力制御

・ハンドガイディング

などの機能を組み合わせて協働モードを実現します。

ただし、協働ロボットであっても、すべての用途で安全柵が不要になるわけではありません。

作業内容やリスクによっては、安全柵やエリアセンサーなどの追加対策が必要になる場合があります。

■ロボットでの使われ方

協働モードは、特に次のような場面で使われます。

1. 部品供給

人が部品を供給し、ロボットが組立や搬送を行います。

2. 梱包・箱詰め

人とロボットが役割分担しながら作業します。

3. 検査工程

人が目視検査し、ロボットが搬送を担当します。

4. 多品種少量生産

頻繁な段取り替えが必要な現場で活用されます。

5. 中小企業の自動化

限られたスペースでも導入しやすいことから採用が進んでいます。

◆つまり協働モードは、人とロボットが近い距離で協力する工程で活用されます。

■主なメリット

協働モードには、一般的に次のようなメリットがあります。

1. 作業スペースを有効活用しやすい

安全柵を最小限にできる場合があります。

2. 柔軟な運用がしやすい

工程変更や段取り替えに対応しやすいです。

3. 人とロボットの役割分担がしやすい

それぞれの得意な作業を分担できます。

4. 自動化しやすい

人手不足対策として導入しやすいです。

5. 生産性向上につながりやすい

人とロボットが同時に作業できる工程を構築できます。

■注意点

一方で、協働モードには注意点もあります。

1. 協働モードだけで安全は成立しない

最も重要なのは、リスクアセスメントを実施し、必要な安全対策を組み合わせることです。

2. 高速運転できるとは限らない

人との距離や作業内容によって速度制限が必要になります。

3. 工具やワークも考慮する必要がある

鋭利な工具や重量物を扱う場合は追加対策が必要です。

4. 安全規格への適合が重要

ISO 10218やISO/TS 15066などを考慮する必要があります。

5. 定期的な見直しが必要

工程変更や設備変更時にはリスクアセスメントを再実施することが重要です。

■実務で重要なポイント

協働モードを正しく運用するには、次の点が重要です。

1. リスクアセスメントを実施する

最も重要なのは、作業内容や危険要因を事前に評価することです。

2. 適切な安全機能を組み合わせる

速度制限、力制限、エリア監視などを必要に応じて併用します。

3. 作業内容に応じて設定する

搬送、組立、検査など工程ごとに最適な条件を設定します。

4. 教育を行う

作業者が協働モードの仕組みや注意点を理解することが重要です。

5. 定期点検を実施する

安全機能が正常に動作していることを確認します。

6. 設備変更時は再評価する

工具やワーク、レイアウト変更時には安全条件を見直します。

■よくある課題

協働モードの運用では、次のような課題が起こりやすいです。

・協働ロボットなら安全柵が不要だと考えてしまう

・リスクアセスメントを省略する

・工具やワークの危険性を考慮していない

・速度設定が適切でない

・安全機能の役割を理解していない

・設備変更後に設定を見直していない

・作業者教育が不足している

・協働モードだけで安全が確保できると思ってしまう

このため、

◆協働モードは便利な運転方式ですが、安全機能、リスクアセスメント、

　作業内容を総合的に考えて運用すべき重要な運転モードとして扱う必要があります。

■自動化との相性

協働モードは、自動化設備との相性が非常に良く、特に人との共同作業が必要な工程で大きな効果を発揮します。

主なメリットは次の通りです。

・人とロボットが協力しやすい

・設備スペースを有効活用できる

・段取り替えを効率化しやすい

・多品種少量生産に対応しやすい

・自動化を進めやすい

・生産性向上につながりやすい

■まとめ

協働モードとは、人とロボットが同じ作業空間で安全に協力して作業できるよう、安全機能を有効にして運転するモードです。速度制限、トルク制限、衝突検知、安全停止などを組み合わせることで、安全性と生産性の両立を目指します。ただし、協働モードだけで安全が保証されるわけではなく、リスクアセスメントや安全規格への適合、適切な安全対策が不可欠です。

実務では、工程ごとの危険性を評価し、安全機能を適切に設定し、設備変更時には再評価を行うことが重要です。適切に運用できれば、人とロボットが効率よく協力できる柔軟な生産ラインを実現できます。