自動化は製造業のほぼあらゆる側面に浸透しています。しかしながら、縫製は従来、産業用ロボットやその他の自動化ツールにとって対応が難しい作業でした。自動化技術の新たな進歩により、縫製メーカーの自動化の世界は広がりつつあり、これまで自動化が困難と考えられていた縫製作業にも適用可能となっています。

縫製ロボット入門

自動縫製とは、革、布地、ウールなどの縫製といった工業・商業分野の作業にロボット技術を応用することです。これらの素材はそれぞれに課題を抱えていますが、生産速度、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直面する最も困難な課題への解決策を開発してきました。

繊維業界では100年以上にわたり自動化が進められてきましたが、その範囲は裁断などの単純な作業に限られていました。しかし、ここ数年、こうした限界を克服する新製品が市場に登場しています。

裁縫はなぜ難しいのでしょうか?

ほつれた細い布地の糸を扱うのに必要な器用さと精度は、機械で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、布地は欠陥が生じやすく、縫製中に微調整が必​​要になります。

最新世代のマシンビジョンとロボットエンドエフェクタ（ロボットの「手」）技術の進歩は、生地メーカーに無限の可能性をもたらしました。マシンビジョンにより、ロボットは生地のズレやシワを「視覚的に」捉え、素材の問題に対処し、調整を行うことができます。ロボットの動作とエンドエフェクタの進歩により、より精密な制御が可能になりました。トルク制御などの機能は、生地にかかる適切な圧力と張力を「感覚的に」把握できます。

ロボット縫製の仕組み

実際、ロボット縫製はニッチな自動化アプリケーションであり、特定の要件があります。例えば、多くの縫製ロボットは企業独自の仕様に合わせて特別に設計されており、他の分野のような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、ミシンヘッド、追加のグリッパー、複数のロボットアーム、エンドエフェクタなど、素材を縫製するための独自の機構を必要とします。

縫製ロボットの種類

他の業界と同様に、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、産業規模の縫製における課題に対処するために特別に設計されたオプションが装備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. 直交ロボット
4. 双腕ロボット

縫製のさまざまなオプションを比較する

縫製作業の自動化を検討しているメーカーには、アプリケーションとビジネスの具体的なニーズに応じて、いくつかのオプションがあります。

縫製自動化ソリューションは、メーカーの生産能力を様々な方法で向上させます。ロボット技術は、スループット、一貫性、そして再現性を向上させます。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。検討すべき主な選択肢をいくつかご紹介します。

直交ロボット

直交ロボット（上図）は、拡張性に優れた大型の装置です。この人気のシステムは、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用いて、複数の製品を同時に縫製します。さらに、これらのシステムは、高い精度と一貫性を確保するために、高度なエンジニアリング技術を採用しています。しかし、欠点もあります。直交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、協働型ロボット、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、多関節アームと呼ばれるロボットのサブセットです。これらのマシンは非常に器用なので、生地が扱いにくく、細かい運動技能を必要とする縫製などの繊細な作業に最適です。また、幅広い用途に適合するため、再プログラムして別のタスクに再展開することが簡単です。これらのロボットは非常に適応性が高いため、縫製コボットを溶接タスクに再展開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、再プログラムの準備が整います。ただし、直交ロボットは専用に設計されているため、プラズマ切断などの新しいアプリケーションに再展開するには、機械部品の大幅なオーバーホールが必要になります。コボットは協働的であることのメリットも持っています。つまり、怪我のリスクを軽減しながら人の近くで作業できるように設計されています。

しかし、高度な適応力を持つロボットアームにも限界はあります。直交ロボットほど拡張性が高くなく、通常、複数の衣服を同時に縫製することはできません。また、直交ロボットと同等の速度と精度も提供できません。

縫製ロボットの導入方法

ここまで読んで、縫製工程の一部を自動化できる可能性にワクワクされているかもしれません。しかし、十分な情報に基づいた決断を下すには、まだいくつか重要なステップ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、プロセスで最も重要な部分は、開始時から始まります。プロジェクトのスコープを適切に定義することが、実装の成功に大きく貢献します。以下のような要素を考慮する必要があります。

1. 製品の詳細と特徴
2. 製造プロセスの正確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）に関する指標と主要業績評価指標（KPI）と、自動化後の望ましい結果を定義します。
4. プロセスに関連する実際のコスト（原材料、人件費など）を特定する
5. 利用可能な予算を定義する