Farason Corporation社の用途クローズアップ: ロボットアームケーブル管理

Farason Corporation社は30年以上にわたり、カスタムオートメーションシステムとロボットシステムを設計しメーカー各社に納品しており、北米、アジア、南米、ヨーロッパに900台以上の機械を出荷しています。同社のチームは、顧客が直面する独自の課題に合わせて入念にカスタマイズされた唯一無二のソリューションを提供するという同社のコミットメントに則り、Markforgedの3Dプリンターを追加することで設計と生産の機会を拡大しました。また、同社のチームは、ロボットアームに沿って空気ラインを誘導する3Dプリントホースクランプを設計しました。

Farason Corporation社のチームは、工場で製品を開梱し、流通・小売用梱包ラインに小型包装品を搬送するライン用のボックスフラップリフターを設計していた際、思わぬ難題に気づきました。新しい機械のテスト中に、後方のセルで、排出プロセス時に開いた箱が引っかかる問題が明らかになりました。この問題を解決するにはどうすればよいでしょうか。事前にボックスフラップリフターの回転度を上げて段ボールをさらに折りたたみ、箱を逆さにしたときに内フラップが引っかからないようにしました。この問題は、ボックスフラップリフティングロボットを少々調整し、再プログラミングするだけで解決しましたが、チームはロボットアームのケーブル管理を見直す必要があることを認識しました。

ケーブル管理は、梱包・包装機械メーカーにとって目新しい課題ではありません。サードパーティの作動システムやセンサーをオートメーション機器に統合するために必要なさまざまなワイヤーやホースをピン、テープ、ストラップで固定するのに適切な位置や角度、それらを誘導したり管理したりするのに適切な位置や角度を見極めることは、製造現場環境で常に見みられる課題です。しかも、複雑な多軸ロボットアームの動き、特にステージが大きく回転するような動きが加わると、顧客が複数の実装の配線の管理と修理を自分たちで行う場合は特に、こうした管理上の課題は単なる整理整頓や工場の慣習の問題として片付けられなくなり、重要な懸念事項となります。

以前であれば、このような用途の場合、従来のテープや結束バンドでの固定を増やすだけだったでしょう。設計サポートエンジニアを務めるChristian Weder氏は、次のとおり説明します。「適切な状態になるまで、何度もやり直すことになるでしょう」。しかも、機械は納品すれば終わりというわけではありません。工場の技術者たちは、ゆくゆくは機械のサービスとメンテナンスを自分たちで行うようになるからです。「工場から来た技術者が清掃のために分解し、そのパーツを正しく再取り付けしなかった場合、機械にとって大問題となります」

ファナック製アームの動作はプログラムによって調整され、ボックスフラップリフターのバーは大きく回転するため、ホース管理の設計は、機械の長期的な実装計画において機能面で重要な役割を担っていました。Markforgedは、Farason Corporation社のチームがこうしたニーズに対応できるよう、今後のサービスとメンテナンスを考慮してゼロから設計されたプロ仕様のソリューションで支援し、顧客からも高い評価を得ました。

Farason Corporation社のチームは、ロボットに取り付けられたバキュームジェネレーターから2本の空気ラインを、箱のフラップを持ち上げるためのバキュームグリッパーバーの両側へと誘導する一連の3Dプリントホースクランプを設計しました。このケーブル管理ソリューションに従い、各ステージの回転軸を移動中にねじれ、緊張、圧力損失を回避するために、ホースに十分な遊びを持たせました。

同社のR&Dサポートエンジニアを務めるRichard Cook氏は機械を設計し、Christian氏と協力して、3Dプリントされたケーブル管理戦略で解決できる可能性のある問題をChristian氏に提示しました。「シンプルなホース管理に見えるかもしれませんが、重要な機能を果たします」と、Richard氏は説明します。「ロボットが関節を使って動き回る様子を考えると、箱のふたに干渉しないようホースと継手がバーにしっかりと押し込まれた状態を維持するために、クランプとエンドコネクターが必要です」

機械は、幅と長さの異なる5種類のケースサイズの開梱を処理するように設計されていました。Richard氏は、1か所にただ配線を行うのではなく、その問題にアプローチする独自の方法を見つけることがいかに重要であるかを示しました。「そうすることで、各オプションに対してフラップによって作り出される半径に沿うことができるようになりました」

チームは、プリント用マテリアルとしてOnyxを選択してMarkforgedと協力し、機械と一緒に出荷する生産対応パーツを製造しました。

このアプリケーションのために作られたMarkforgedのソリューションによって、同社のチームに新たなコンセプトがもたらされました。「ここで、プリントパーツを使うことで、（ケーブル管理の）"設計意図"を物理的かつ恒久的にとらえることができました」と、Christian氏は言います。「これにより、機械は常に到着したときと同じように確実に元通りになります」

Markforgedの利点

• カスタムロボット統合ソリューションを必要に応じて作成。
• 生産対応のパーツのリードタイムを数時間に短縮。
• Farason Corporation社のチームは、類似のパーツを社外で製造する場合と比べてパーツのコストが最大90%削減されると報告。
• 設備総合効率（OEE）が向上し、混雑したセルでの問題の発生を防ぎ、ラインの稼働時間を維持。
• オンデマンドでプリントすることで在庫コストを削減。