製造業のほぼあらゆる分野に自動化技術が浸透している。しかし、縫製は従来、産業用ロボットをはじめとする自動化ツールにとって困難な作業であった。自動化技術の新たな進歩により、縫製メーカーにおける自動化の世界は拡大しており、これまで自動化が困難と考えられていた縫製作業にも応用できるようになっている。

ミシンロボット入門

自動縫製とは、革、布地、羊毛などの縫製といった産業用および商業用の縫製作業にロボット技術を応用したものです。これらの素材はそれぞれに課題がありますが、生産性、効率性、信頼性の向上という魅力から、ロボットメーカーは業界が抱える最も困難な課題に対する解決策の開発に取り組んでいます。

繊維業界では100年以上前から自動化技術が利用されてきたが、一般的には裁断などの単純な作業に限られていた。しかし、ここ数年で、こうした制約を克服する新たな製品が市場に登場している。

なぜ裁縫はこんなに難しいのか？

細くて緩い布糸を扱うには、高度な器用さと精密さが求められますが、機械でそれを実現するのは非常に困難です。糸はずれたり、位置がずれたり、伸びたりしやすいからです。さらに、布地自体にも欠陥があり、縫製中に細かな調整が必要になります。

最新の機械視覚技術とロボットエンドエフェクタ（ロボットの「手」）技術の進歩により、繊維メーカーにとって無限の可能性が開かれました。機械視覚技術により、ロボットは生地のずれやしわを「視覚的に」認識し、調整を行うことで、素材の問題に対応できます。ロボットの動作とエンドエフェクタの進歩により、より洗練された制御が可能になりました。トルク制御などの機能により、素材にかかる適切な圧力と張力を「感覚的に」把握することができます。

ロボットミシンの仕組み

確かに、ロボット縫製は特殊な要件を持つニッチな自動化アプリケーションです。例えば、多くの縫製ロボットは企業の独自の仕様に合わせて特注で製造されており、他の分野のように万能なソリューションは存在しません。また、縫製ロボットは、縫製ヘッド、追加のグリッパー、複数のロボットアームやエンドエフェクターなど、素材を縫製するための独自の機構を必要とします。

ミシンロボットの種類

他の産業と同様に、縫製用途に適したロボットは限られています。これらのロボットには、工業規模の縫製における課題に対応するために特別に設計されたオプションが搭載されていることが多く、例えば以下のようなものがあります。

1. 6軸産業用ロボット
2. 協働ロボット
3. 直交座標ロボット
4. 二腕ロボット

縫製におけるさまざまな選択肢の比較

縫製作業の自動化を検討している製造業者には、用途や事業内容の具体的なニーズに応じて、いくつかの選択肢があります。

縫製自動化ソリューションは、製造業者がさまざまな方法で生産能力を向上させることを可能にします。ロボットは、スループット、一貫性、再現性を向上させることができます。これらのロボットシステムは一般的に廃棄物とダウンタイムを削減し、生産性を向上させます。以下に、検討すべき主なオプションをいくつかご紹介します。

直交座標ロボット

直交座標ロボット（上図参照）は、拡張性に優れた大型装置です。これらのシステムは、あらゆる規模の縫製工程に適用されています。複数の縫製ヘッドアタッチメントを使用して、複数の製品を同時に縫製できます。さらに、これらのシステムは、一貫性を確保するために高精度な設計が可能です。しかし、欠点もあります。直交座標ロボットは大型で複雑な産業機械であり、他の選択肢と比較して高価になる場合があります。

関節式アーム

6軸ロボット、協働ロボット、双腕ロボットは、自動化ソリューションのもう1つのタイプです。これらのロボットは、多関節ロボットと呼ばれるロボットのサブセットに属します。これらのロボットは非常に器用で、生地が扱いにくく、細かい運動能力を必要とする縫製などの繊細な作業に最適です。また、幅広い用途に適しているため、再プログラミングや別の作業への再配置も容易です。これらのロボットは非常に適応性が高いため、縫製用の協働ロボットを溶接作業に再配置できない理由はありません。エンドエフェクタを溶接に適したものに交換すれば、再プログラミングの準備が整います。一方、直交座標ロボットは特定の用途向けに設計されているため、プラズマ切断などの新しい用途に再配置するには、機械部品の大幅な改造が必要になります。協働ロボットは協働性にも利点があり、人の近くで作業することで怪我のリスクを軽減できます。

しかし、高度に適応可能なロボットアームにも限界がある。直交座標系でのスケーラビリティは低く、通常は複数の衣服を同時に縫製することはできない。また、直交座標系ロボットのような速度や精度も提供できない。

ミシンロボットを統合する方法

この時点で、縫製工程の一部を自動化できる可能性にワクワクしているかもしれません。しかし、十分な情報に基づいた意思決定を行うためには、まだいくつか重要な手順を踏む必要があります。

プロジェクトの範囲を定義する

当然のことながら、このプロセスで最も重要な部分は最初から始まります。プロジェクトの範囲を適切に定義することは、実装の成功に大きく影響します。考慮すべき要素には次のようなものがあります。

1. 製品の詳細と特徴
2. 製造工程の具体的な手順を明確にする
3. 現在のプロセス（生産率、効率、稼働時間など）と自動化後の望ましい結果に関する指標と主要業績評価指標（KPI）を定義します。
4. プロセスに関連する真のコスト（原材料費、人件費など）を特定する。
5．利用可能な予算を定義する