ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ロボットシステムインテグレータのスキル読本［第一版］
Reference Book of Robot System Integrator 's Skills

東京都港区芝公園 3 丁目 5 番 8 号 機械振興会館

TEL:03-3434-2919

経済産業省 一般社団法人日本ロボット工業会

一般社団法人 日本ロボット工業会

はじめに
本書は、2017 年 6月に第一版が策定された「ロボットシステムインテグレータ（ロボットSIer）スキ
ル標準」で規定するスキルと関連する内容を中心として、その概要を解説したものである。つまり、ロボットシステムインテグレータの業務を理解するために、ロボットを使用した機械システムの導入提案
から設計、組立など一連のプロセスで関わる事柄について、体系的に説明を行ったガイドブックとして見ることができる。
これからこの分野に関わろうと考えている方を対象読者として想定し、まず初めに知っておきたいという知識を効率的に学べるよう、1テーマを原則見開き2ページの分量として要点をまとめており、順不同でどの項目からでも読み進められるような構成としている。そのため、既にこの分野に関わっている方にとっても、これまで自身の業務では触れてこなかった部分について本書から補完するといった使い方も可能である。
本書の原稿は、実際にロボットシステムインテグレータとして業務を行っている企業のほか各分野の専門家などが分担で執筆を行ったものであるが、執筆者は特に実務上の観点で知っておくべき内容に重点を置いて記載するよう心掛けたものである。なお、本書はあくまで各テーマにおける導入部
分の知識を解説することを目的としているため、より専門的かつ高度な内容に関しては、既に数多く存在する専門書などを参照いただきたい。
本書を一つのきっかけとして、ロボットシステムインテグレータの業務に関心を持ち、この分野に参画しようと考える方が増えることにつながれば幸いである。

経済産業省 製造産業局 産業機械課 ロボット政策室
一般社団法人 日本ロボット工業会
2018年5月31日

第一版発行

01
組織体制

INDEX
06. ロボット制御

02. 生産技術
03. 安全／品質対応

モーションコントロール 
タッチパネル画面作成 FA におけるネットワーク 
PLCプログラミング 
ミドルウェア・情報連携（IoT）

48
50

66
68
70
72
74

05

09. 電気配線
電気配線 
LAN 工事 

06

76
78

10. 機械組立
機械組立 
配管 
組立精度評価 808284○ 参考・引用文献一覧 ○ 執筆者一覧 

86
87

07
画像処理

30
32
34
36
38
40
42
44
46

05. 電気設計
電気設計 
制御盤の設計 

08. システム制御

ロボット制御機械設計・製図 
CAD による設計 
エンドエフェクタ
（ロボットハンド）の設計 
適切な駆動機器の選定 
適切なセンサの選定 
ロボット用架台の設計 
ロボット用スライダーの設計 
ロボット用治具の設計 
ポジショナーの設計 

04

22
26

04. 機械設計

64

電気設計

リスクアセスメントとリスク低減策 
品質保証（品質マネジメント）

03

07. 画像処理
画像処理 

18

52
54
56
58
60
62

機械設計

生産技術概論 

用途別のロボットタイプ対応 ロボットシステムのシミュレーション 
力覚センサの活用 
コンベアトラッキング 
産業用ロボットの制御プログラム 
ロボットのティーチング 

安全／品質対応

システムインテグレータとシステムエンジニアリング  2
4
プロジェクト管理概要 
6
プロジェクト管理手法 
ロボットシステム事業におけるコンプライアンス  810
特許権等の侵害に関する調査・対策 
12
アフターサービス 
14
仕様書作成 16
営業技術 

02
生産技術

01. 組織体制

08
システム制御コラムには実務上参考になる話が掲載されています。

09
電気配線

10
機械組立

※本誌記載の会社名・製品名等は各社の商標または登録商標です。

ＦＡ・ロボットシステムインテグレータの基礎知識

1

01 ｜組織体制

1.システムインテグレータとシステムエンジニアリング
システムインテグレータは、ロボットなどFA機材を最大限に活かし、エンドユーザの望む自動化を実現することにより、製造業を底支えする事業体である。

用したい」
といった手段が語られるだけ、生産設備投資とシステムインテグレータ

システムインテグレータとエンドユーザの強調と合意形成

あるいは「ともかく現状で考えられる最良

本来、製造業の自動化設備投資は、生ロボット革命イニシアティブ協議会の成果

目的が明確に示されない引き合いも増え

産規模拡大への対応、生産製品品質の安として公表された「プロセス標準（RIPS）」
は、ている。目標が明確でなければ、優れた定化、納期短縮、生産原価の低減など、

このwin-win-winの関係、特にエンドユーザ

生産設備など実現できるはずもない。もの案を持ってこい」という丸投げで顧客の生産の能力や効率の向上を目的として行とシステムインテグレータ間で両者納得のいちろん明確な目標が提示されないことがうものである。一方、自動化設備投資側

く仕事を進めるための手順、スキル標準は問題であるが、システムインテグレータはは、その工場の立地、資金力や技術力、それを進めるにあたってシステムインテグ

生産設備構築のプロフェッショナルとし

これまでの発展経緯、今後の企業計画なレータが備えるべきスキルを標準化したもて、エンドユーザが目指すべき方向を見ど、たとえ同じ業種で同じ製品を製造してのである。

つけてそちらに誘導する能力も必要でいる工場であっても状況は様々である。

システムインテグレータはこれら標準ある。

効果の高い設備導入により強い競争を参照し、エンドユーザから明確な目標

図2に自動化設備の仕様構想と設計に力を生み出すためには、そのエンドユー

仕様と的確な情報提供を得て、使い慣れ必要な諸元を示す。企画構想は、顧客のザにとって最適な自動化は何か、これをた機器やサービスを駆使して生産設備

要望を整理して目標仕様を明確にしてこ

見極めることが最重要ポイントである。

を完成、妥当な対価で納入する、というれを実現することを目的とした設備構想

導入設備稼働後も競争力維持のために仕事ができればよいのであるが、現実にを明示するプロセスである。ここでエンド

は、引き続き改良改善活動も必要である。

は様々な阻害要因がある。ここでは現状

ユーザとシステムインテグレータの合意

この役割を担うのがシステムインテグでありがちな阻害要因を挙げながら、シを形成できれば受発注の契約を経て、次レータとなる。消極的には、指定された

ステムインテグレータの役割を分析しての設計に進む。合意形成に至るプロセス

機材を使用してエンドユーザの要求仕様

みることとする。

では、図2のシステム設計のブロックに示を忠実に実現するという姿勢も考えられ生産設備システムの自動化商談は、エ

した「顧客と協議する事項」
で、目標を達るかもしれないが、最近のように厳しい

ンドユーザからシステムインテグレータ成するために、妥協を求めたり譲歩した

国際競争の中で強さを産み出す最適解に、自動化の目的、生産対象製品と生産

り、あるいは挑戦的な課題設定をしたりに到達するためには、図1に示すように、

規模、部品の供給方法、設置レイアウトな試行を前提としたり、緩急交えた真摯な機器ベンダ側ともエンドユーザ側とも課

どの概略目標仕様を提示することから始協議が必要となる。

題を共有し、協業体制の中心的な役割をまる。プロセス標準では引き合いから企なお、ここでいうシステムインテグレー

果たすことが理想である。従来のどちらか

画構想に至る準備フェーズであるが、実タとは、システムエンジニアリングを担当というと機器ベンダとエンドユーザの板はこの段階でのシステムインテグレータ

する事業体を意味しており、必ずしも独立

挟みで利幅の薄い仕事に追い込まれがとエンドユーザの協調による合意形成がした一企業ということではない。複数の企

ちな傾向から脱して、ロボットなどの機器

その後の展開を大きく左右するのである。

業が協業体制を組む場合もあれば、エンの供給者には製品企画に対する情報発

エンドユーザの自動化の目的は、設備

ドユーザの1部門の場合も、設備機器ベン

信力をつけ、エンドユーザに対してはコ設計の方針を決めるものであるが、最近はダのエンジニアリング部門の場合もある。

ンサルティング能力も発揮できるような「このあたりで生産能力の充実をはからな

付加価値の高い職種として発展することがいといけないだろう」という危機感が先行し期待される。

「ロボットの導入を考えている」「IoTを活技術としてのシステムエンジニアリング
1.合意形成のためのバリューエンジニアリング

マルチソリューションの課題共有

ベストフィットソリューションの課題共有

システムインテグレータ

エンドユーザ

各種ロボットの提供
各種オプションの提供
システム構築用機能の提供選択が必要で、このプロセスは工学的にエンドユーザの要望を実現するシステムの提供

競争力のある
生産システムの企画と獲得

は生産技術を基軸とした生産設備のバ

マルチソリューション
様々なシステムのための様々なロボットやオプション

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

リューエンジニアリングに相当する。バリューエンジニアリングとは、言い換えれベストフィットソリューション実現のために、ベンダの供給するマルチソリューションを組
み合わせてから最適なシステム構築する

2

先の合意形成のためには多くの取捨ロボット・関連機器のベンダ

ばコストパフォーマンスの最大化である。
ベストフィットソリューション
エンドユーザの目的に合ったシステム

コストが制約されている場合は、その範囲内で目標機能性能（パフォーマンス）を現場の実力
生産技術力、
生産能力、
保守能力、
既存
設備、
部品調達力、
人材力、地の利…

経営判断自動化の目的、投資対効果の評価、時宜、資金調達、雇用問題…

自動化設備仕様
構想➡設計
市

業界標準
規

格

法

規

況

競合状況

客観事情

国際情勢

顧客要望 ➡ 目標仕様
競争力の根源となる自動化の実現

トメーカ各社では、システムインテグレー

設備の安全・安心・安定の信頼性確保

やかな組織化をはかっているが、ここにコストパフォーマンス最大化

は、具体的なシステム商談での協業体制〇生産システム価値（生産能力・生産
性・生産品質、稼働率）〇生 産する製品の価 値（生 産 原価・
製品品質）〇生産設備としての価値（導入価格・ランニングコスト・信頼性・対人安全性・運用の容易性・環境負荷）

01

タとのパートナーシップを標榜したゆる

組織体制

実現システム検討〇システム構成〇レイアウト、処理能力
技術検討〇機器構成 〇ロボット制御〇ハンドリング方法〇画像処理など知覚応用〇安全対策 〇情報処置系との I/F

達成目標仕様顧客事情

システム設計
顧客と協議する事項
自動化に適した仕様〇製品設計 〇製造工程
顧客状況に応じた検討〇部品供給方法 〇人が関与するレベル〇保守・アフターサービス

づくりという直接的な目的に加え、製品企
画に反映できる有効な情報チャンネルとしての期待もある。いずれにせよ、このよ02

最大化にする努力で、目標仕様（パフォー

どいずれかへの影響は免れない。そのたインテグレータが生産技術の専門家としめ多くの解決には相手方の理解と協力がて、ロボットメーカに対して強く要望や不必要となる。量産事業よりも個産事業で満を提示することはロボットを生産財としなる。通常は、コスト側もパフォーマンス

は多く発生することで、これはシステムイて強化し価値向上することにつながる。あ側も何らかの妥協が必要となる。合意形

ンテグレータの事業が概ね個産製造であらゆる自動化機器についても同様で、シ成とはコスト側とパフォーマンス側の両る以上、本質的な事業リスクでもある。

ステムインテグレータの取捨選択が生産

いずれにせよ、いち早く状況・情報を開

財産業の強化の一環であることを強く意者納得のいく折り合い点を見つける努力をすることである。

示してベストな善後策を迅速に実施する。

現在の生産技術の問題は個別技術に仕様、コスト、納期などに係る変更がやむを得ず必要になる場合は契約内容を修正合意することも必要である。善後策の適設計の妥当性を評価したり、無駄を排除

切さは契約変更へのダメージの大小で評識すべきであると考える。

システムインテグレータの事業価値向上への期待

したり、冗長性と柔軟性を評価したり、と価される。ここも技術力の差が大きく出る

現在全国にロボットを適用する生産シいうのは、体系として学習するのではな

ところである。いずれにせよ、受発注双方

ステムインテグレータは、およそ1,000社

く、システムインテグレータのノウハウとの風通しを良くしておく努力は、技術鍛錬ほどと推定している。ロボットのアプリ

して蓄積されているはずである。このノウと同等以上に必要なことである。

ケーションを中心としたロボット熟達企

ハウの優劣がシステムインテグレータと合意形成に至った場合も至らない場合

ロボット・関連機器ベンダとの関係

がら時としてロボットも応用するという企業まで、ロボットの適用形態は様々であに委ねられる。システムインテグレータ側や安定成長期にあった30年近く前までととする企業から画像処理など突出した得から見ると、納得のいく合意形成に至ら比べて、エンドユーザからシステムインテ

意技術を中心とした企業まで、技術的守なければ、商談辞退になるが、将来に向グレータや生産設備業者にシフトしてい備範囲も様々である。

けたチャレンジと捉えるべき場面もある。

る。国際競争が激化しているため、生産企業規模としては、毎回異なるシステ

合意形成に至った場合でもその後の技術

現場に余力がなくなっており、ロボットな

ム商談に小回りを利かせて柔軟に対応

リスクやビジネスリスクへの配慮を加味

ど生産設備の最新技術を適用したものづできるような、10人から200人位までのする必要もある。エンドユーザ側にもこのくり技術は、システムインテグレータに委

小規模企業が圧倒的大多数である。しか裏返しの同様の事業判断が必要となる。

ねる傾向が強くなっている。もちろんシス

し、最近では、ロボット活用ニーズ拡大とテムインテグレータもそれぞれ得意とす

製造業の国際競争激化に伴い下記の現2.目標実現のためのシステムエンジニアリングる分野を確立する必要があるが、様々な況変化がある。課題も多いが、課題を克設計製造から引き渡しまでの全ての実

バリエーションをこなしていくうちに、ノウ

服することによりさらに成長する機会で務は、合意形成された目標実現、すなわ

ハウやスキルが蓄積され、生産技術の専もある。今後の日本の製造業の活性化に

ち目標仕様を所定のコストで実現するた門家としての地位が確立される。

は自動化を担うシステムインテグレータ

システムエンジニアリングである。

ロボットメーカにとって最終的な需要

07

08の活躍が不可欠である。

システム制御めの活動でこれに必要な技術の総称が

06

画像処理

る。また、食品業界全般の自動化を得意

ロボット制御生産技術の所在は、日本が高度成長期も受発注に進むかどうかは、事業的判断

05

業から、本業は何らかの専用機メーカな電気設計

しての優劣を決するものでもある。

04
機械設計

細分化され、生産を概括的に捉える体系に乏しいことである。生産設備システム

03
安全／品質対応

マンス）が設定されている場合は、それを実現するためのコストの最小化努力に生産技術

うな体制の有無にかかわらず、システム

顧客はエンドユーザである。しかし、直接的に生産設備用機材としてのロボットの標準を参照した工程で、スキル標準で展優劣を判断する顧客としてシステムイン

開されている技術を駆使する活動なの

テグレータを意 識 する傾向は 増々強くで、それぞれの解説を参照していただきなっている。例えば、ロボットの製品企画

たい。標準的に語れないのが、想定内、において「使いやすさ」
を考える上で、日想定外の阻害要因の発生への対応であ

常的な操作や点検上での「使いやすさ」とる。エンドユーザ側かシステムインテグ

いうことでは、製造現場の作業者を想定

ロボットシステムエンジニアリングの課題【現況】〇自動化要望作業の多様化・複雑化

09〇自動化に熟達していない顧客が増加

電気配線

システムエンジニアリングはプロセス〇情報処理系との連携仕様が増加〇価格・納期の厳しい商談の増加【課題】

レータ側一方の手落ちもあるかもしれな

するが、プログラムの組みやすさ、ティー

いし、双方の共同責任かもしれない。双チングの容易性、さらにはシステムの設方に全く想定外のこともあるかもしれな

計製造の時間短縮やコストダウン、アフ〇臨機応変な相互補完協業体制

い。明確な一方の手落ちの場合はもちろ

ターサービスのしやすさなど、広い意味〇新鮮な技術情報の獲得

ん手落ち側が善後策の責任を負うことにでの「使いやすさ」という点では、直接的なるが、計画や工程がしっかりしていれな恩恵を受けるシステムインテグレータ

ばなおさらのこと、仕様、コスト、納期なの意見を尊重することとなる。最近ロボッ〇システムインテグレータの収益性改善〇生産自動化専門家人材の確保と育成

10
機械組立

〇正確な、
規格や関連法規情報の獲得〇良質な営業チャンネルの確保〇事業上のリスクヘッジ手段の獲得

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

3

01 ｜組織体制

2.プロジェクト管理概要
ロボットシステムを導入する際、顧客からは当然「納期」「品質」を求められる。一方、SIerとしては「コスト」が重要となる。これらを満たすためにプロジェクトでは作業範囲を明確にし、その進捗状況を管理する必要がある。
プロジェクト成功のいかんはプロジェクトの健康状態の把握と、問題発生時の早急な対処にかかっている。その為にも状況の可視化と共有がプロジェクト成功において非常に重要となる。

プロジェクト管理の必要性

し、スケジュール遅延リスクを軽減する
ためにも、できる限り詳細に作業項目をITと比較し、FAでは今までプロジェク

洗い出すことが重要となる。

定義されていないがゆえに管理項目（日別・週別・月別）に進捗状況の確認をト管理手法が定義されていなかった。

や範囲が管理者によって統一されていなかった。

そのため適切なプロジェクト管理が行われず、プロジェクトの状況（進捗、コスト、リスクなど）が正しく把握できていな
いといったことが発生していた。

プロジェクトとしては、目標（ゴール）を明確にし、そこに到達するまでの過程をきちんと管理していく必要がある。

プロジェクト管理項目

この詳細スケジュールを基に、定期的行う。進捗の遅れや作業に問題がある場
合には早急に適切な対処を行う。

3.コスト管理当初想定費用に対し、発生コスト（見込みコスト）の管理を行う。
費用の内訳として、大きく分けて「労務費」「購入品費」「経費」が挙げられる。
労 務 費：実際の作業工数（社内・社外

委託）
購入品費：装置に使用する部品などの購1.作業範囲プロジェクト開始時に、まずプロジェク

ト計画書を作成し、プロジェクトとしての作業範囲を明確にする。

プ ロ ジ ェ クト 範 囲 を W B S（ W o r k

Breakdown Structure）などの 手 法を用

入費用
費：出張費用（宿泊交通費）、物
流費、販売管理費など※実際の計上科目は各会社の会計基準によって異なる。

プロジェクト運営においては、作業工

いてブレイクダウンし、受託範囲とその作数の増加や、不具合に対する緊急対応、

対し顧客の合意を得ておく必要がある。

るコストが考えられるため、それも見越業内容及び、そこで作成される成果物に
特に前後工程との連携がある場合な

ど後々責任範囲で問題とならないよう、
事前の合意が重要となる。

2.スケジュール（進捗）マスタスケジュール及 び、詳細スケ

ジュールを作成し、進捗状況の可視化を行う。

①マスタスケジュール

全体を俯瞰でき、各マイルストーンを追加での部品手配など、突発的に発生すしたコスト計画が必要となる。
4.品質管理品質は仕様定義や設計といった上流

工 程で 作り込 むことが 重 要（フロント

またプロジェクトの進捗状況によって、要員の増減が発生するが、状況に合わせた要員計画を行う必要がある。
対応例①作業の割り当てを見直す②要員の追加を行う③スケジュールを調整する
6.リスク管理プロジェクトに支障をきたさないために、予めリスクの洗い出しを行い、その影響と対策を講じておく必要がある。

この洗い出したリスクに対し、顕在化の兆候を管理し、顕在化した際の影響を最小限に抑えることが重要である。

リスクが顕在化した場合は、課題として対処することとなるが、顕在化したタイミングでの対処で良いのか、または予め対処して芽を摘んでおく必要があるのか判断が必要となる。

いずれにしても、リスクに備えておかないということは課題を放置しているのと同じことである。リスクは「顕在化していない課題」と捉え、事前にリスク対策もしくは顕在化した際の対策方法の検討を行っておく必要がある。

プロジェクト管理の実行

品質定義パターンのが有効なことはいうまでもない。

①運用まで含めた品質②装置を連結しての品質③装置単体での品質

WBSで洗い出された作業を進捗管理⑤ドキュメントの品質が行えるレベルまで項目を再分化した応じた人材の選定が必要となる。

ローディング）。

設定した大分類スケジュール。

②詳細スケジュール④部品精度としての品質

プロジェクト状況確認は日々実施する

しかし、確実にプロジェクトメンバーの時間を奪うことにもつながってしまう。

プロジェクト管理ツールなどを活用し、日々の確認は朝会などにてできるだけ短時間で簡潔に行うことを推奨する。その上で、機械・電気・制御のリーダーにて

スケジュール。

といったように、上流工程にて検証内容

詳細スケジュールは、各作業順序・購していく必要がある。

ている作業を把握し、できるだけ早い段

5.要員管理とともに、事前に作業状況を把握してお入品や外部加工品の納期・社内リソースなどを考慮し、日別・週別にて作成する。

ここでは、後々想定外の追加作業が発生
4

経る必要がある。適材適所にて、各役割にロボットシステムインテグレータのスキル読本を予め定義し、一つずつ品質条件を満た

スケジュールを考慮して体制を確保す

週次で進捗会議を行うと良いであろう。

朝会や進捗会議では、問題が発生し階で対処を行うために情報の共有を行う

くことにより、問題の発生を未然に防ぐことが可能となる。

認とともに、情 報 の 共 有 を 行 い、目標

（ゴール）に向けて意識の共有を図ることが最も重要である。

運用における確認ポイント（例）●運用体制は？

●システムをとめることは可能か？

にすることにより、目標（ゴール）を明確にする。この中で、顧客要件や運用方法●治具交換の方法は？

●ワークセット・取り出し方法は？

応せざるを得ない場合もあり、その場合●繁忙期、閑散期の体制の違いは？

現性及び、プロジェクト管理への影響を●前後工程との連携は？
●メンテナンス性は？

仕様定義を行わない、もしくはおざな

また、変更対応はたとえ簡単な対応であっても現場レベルでは行うべきではな
い。安易な対応が、他機能との連携にお分割検収の考え方
今までのロボットシステムの導入では不整合の原因となる可能性があるため

分割検収の概念がなく、システム完成時である。仕様変更の際には必ず変更管

かってしまうことが考えられ、顧客・SIer

し、分割検収を適用することは、SIerの資行う必要がある。

金負担軽減が見込まれるだけではない。
分割検収を行わない場合は仕様がまだ明確になっていないタイミング（企画構想）

仕様定義内容●顧客要件取りまとめ・その実現方法●システム実現性の検証での契約となるがゆえに、必然的にリスク※分割回数はプロジェクト規模によって判断となるが、仕様を明確にするためにも2回以上の分割を推奨する。
仕様定義がない場合

05

2. 変更要求受諾

推奨

①仕様定義

仕様定義あり間

製造・テスト

1回目

良い訳ではない。

そのためには運用の定義が要となる。

を仕様定義にて明確にしておかないと、せっかく導入したシステムが「使えない

一括

2回目

08

8. テスト
2回目

3回目

09
電気配線

このシステムをどのように運用するのか

7. 製造（購入品手配）

システム制御であり、設計時の機能を満足していれば③製造
 ／テストでの到達方法を想定することが最も重要

画像処理（ゴール）の設定と、その目標（ゴール）ま07

6. 管理台帳記入（Ver.管理）②機械
 設計／購入品

ロボットシステムはあくまでも「ツー

06

1回目

図：仕様定義の必要性ル」である。システム導入にあたり、目標

4. 変
 更概要、変更見積もり、
リスケ
ジュールの合意

5. 仕様変更 → 承認

納期遅延分

運用確認の重要性

3. 影響範囲調査・妥当性確認

ロボット制御

費 用

工数増分

小規模
中規模
大規模
プロジェクト プロジェクト プロジェクト

仕様定義

1. 顧客からの変更要求ても十分メリットがあると考えられる。

●全体費用算出時

仕様変更手順（例）

電気設計

工程を分割検収とすることは、顧客にとっ●業務運用の確認

04

分の費用を盛り込まざるを得ないこととなってしまう。仕様定義工程とそれ以降の●具体的なシステム構想設計

理を行い、関係者合意のもと変更対応を

機械設計

ともに大きなリスクとなる。

の一括検収が一般的であった。これに対03

いて齟齬を生み、更にドキュメントとのりに実施した場合、追加で作業手戻り対応が発生し、結果的に費用も期間もか02には適切な変更管理を行い、運用の実

安全／品質対応する。

い。しかし変更の理由から、どうしても対最小限に抑える努力をする必要がある。

●トラブル時の運用は？

を明確にし、予め合意を得ておくことにより、システム導入時の認識違いを軽減に入ったタイミングでは、安易な変更要

求は基本的には受け入れるべきではな

生産技術

プロジェクト開始時に上記内容を明確

01

本来、既に設計プロセス以降の実作業●段取り替えの頻度は？

●どのような人が作業するのか？

仕様定義の重要性

仕様変更の考え方

組織体制

進捗会議では、プロジェクト状況の確※プロジェクト規模はプロジェクトの特性による。

システム」となってしまう可能性がある。
或いは、ある部分は自動化されたとしても、その前後工程で人手から脱却でき

10
機械組立

ず、結局人員削減にならないといったよ

うなことも起こり得る。

システム導入にあたっては、どのように運用されるのかを視野に入れ、設計に反映させることが重要である。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

5

01 ｜組織体制

3.プロジェクト管理手法
プロジェクト管理に対する考え方のガイドラインとして、
またプロジェクトを円滑に進めるための具体的な管理手法として、RIPS（ロボットシステム導入プロセス標準）が定義されている。ロボットシステムの導入では、
このRIPSの考え方を活用し、顧客・SIerが齟齬なく円滑なシステム導入作業を推進することが重要である。

導入プロセス標準とはロボットシステムの導入においては、①

標準的な導入プロセスを管理する手法

引合・
企画構想

が定義されていなかった。そのため顧客との合意形成が曖昧で、導入終盤になっ②て認識の食い違いが発覚し、導入したシが多々発生していた。

これらを軽減させるため、またドキュ

テスト計画・
ユーザーテスト仕様

仕様定義

ステムの変更や追加改修といった手戻り

③

総合テスト
仕様

基本設計

設計・製造
④

メントの平準化により、定義項目の漏れ

詳細設計をなくし、本来の目的に合ったロボット

本稼働

運用保守
サポート

ユーザー引渡し

ユーザーテスト
実施

現地搬入・
据付・調整

総合テスト
実施

運用計画

内部テスト
仕様

製造

内部テスト
実施

⑧

⑦

⑥
テスト

⑤

システムを導入するための手順として、
R I P S（ R o b o t s y s t e m I n t e g r a t i o n
Process Standard）が定義された。

図1：Ｗモデル型プロセス体系 フロントローディングによる計画の策定

作業プロセス（工程）
RIPSでは各作業工程を下記のように各作業工程にて作成したドキュメント（成果物）を基に顧客の合意を得ながら作業を進めて行く流れとなる。

右記工程一覧（表1）の中で、最も重要

作業工程
準備フェーズ

定義している。

メージなど）を受け、より詳細に導入するシステムを定義し、必要に応じて見積
もりの補正を行う。

設計フェーズ

企画構想での見積仕様（見積もり前提

また併せて、このタイミングでユーザした、顧客による最終検証項目を定義し、システム導入プロジェクトの目標（ゴール）を明確にする。

が得られるまで。

テストフェーズ※本来の目標（ゴール）はシステムを活用し、想定した効果製造フェーズ

テスト仕様書としてシステム運用を考慮

顧客内にて自動化要望取りまとめ。
⇒ それを基にしたシステムイメージ提案。

ご提案書

企画構想

要望の要件化。構想イメージ作成。
見積もり前提条件を明確化。
全体概算見積もり提示。

見積仕様書

仕様定義

構想イメージ（詳細）作成及び、要素技術検証の実施。 納入仕様書要件の確定。実運用に則した検証項目の策定。
ユーザテスト仕様書

基本設計

構想イメージ（詳細）からの各機能のユニット化。
ロボットや必要部品の調達。

稼働後ロボットシステムインテグレータのスキル読本

各種設備仕様書

詳細設計

基本設計を受けて、各ユニット内容を具現化。

製造

詳細設計を基に、加工・組立・配線・プログラミングなどの実作業。

―

内部テスト

組み上がったロボットシステムの内部動作確認。
また、顧客による出荷前立会検査。

内部テスト報告書

総合テスト

実際の顧客先使用環境での動作確認。
⇒ SIer側の最終確認となる。

総合テスト報告書

ユーザテスト

顧客による最終検証（実運用に則した検証）。

ユーザテスト報告書

運用保守サポート

定期メンテナンスを含む保守サポート。

作業報告書

表1：導入プロセス一覧

6

主なドキュメント

引合となる工程は仕様定義である。

条件：顧客要件まとめ、構想案、運用イ

概要

ドキュメントでの運用定義
設備仕様書はもとより、システム導入のドキュメント

最終目標（ゴール）を実現するために必要なドキュメントについて解説する。

設備系のドキュメントは構築するうえ

ドキュメントは、その作成がおざなりになっていることが多い。構築したロボットシステムがどのように運用されるかを事前に想定することによって、より導入う必要がある。

※設備仕様書に関しては後述。

ユーザテスト
仕様書

・システム概要・イメージ●顧客からの自動化の目的や要求事項から、条件 ・導入の目的・背景・経緯
や範囲、
システム概要を明確にし、見積もりを行う ・要求事項・実現方法
ための前提条件を合意する。
・想定運用●設備の機能はもとより、実際の運用にてどのようなどに使用されるかも考慮する。
※納入仕様書は、見積もり仕様書の内容を更に詳細に記載したものとなる。

02

実運用にて想定しうる●納入仕様書と対になる資料。納入仕様書にて定 テストケース義された顧客要件が満たされているかを、顧客が ・正常系
「運用面」
を踏まえ確認するためのチェックシート。 ・異常系（対処方法含む）●仕様定義フェーズにてテスト項目を立案し、ユー
ザテストフェーズにて実際にテストを実施する。
この検証の合格を以って要件が満たされていると判断されて、初めて本番に移行する。

03
安全／品質対応効果の高いロボットシステムの構築を行

主な定義内容生産技術

で必要性に迫られ作成するが、運用系の

見積仕様書
（納入仕様
書）

目的

組織体制

ロボットシステム作成において、各種

0104

セキュリティの考え方

保証の考え方

保守・メンテの考え方

ロボットシステム導入の際、不用意なロボットシステム導入にあたっては、導入したシステムは「売り切り」ではな

PCの接続やUSBメモリなどによるデータ
ることとなる。また、IoTの普及により、
サイバー攻撃や、ウィルスの脅威が高まることも予測される。

以下のリスク例は、セキュリティに関

入の際に接続したPCのOSアップデート

主な保証内容（例）●保証期間について●免責事項●支給いただいたワークサンプルと実際の●その他、実費請求となるもの

からの容易な接続などが主な原因と考え上の不注意による障害られる。また、そもそも工場設備は、業とも挙げられる。

セキュリティの脅威が考えられるものに関しては、セキュリティ管理者の選任、規約の確立、ネットワーク環境での考慮、運用の徹底など事前に対策を行い、被影響範囲の最小化と迅速な復旧を前提とした対策を行うことが重要である。

実に実施していただくことで安定した稼動を実現し、それでもなおトラブルが発生した時の保守サポート手段についても予め合意を得ておく必要がある。

06・不 適当な修理・改造・移動又は取扱い
・火 災・水害・地震その他不可抗力による障害

・摩耗による消耗品の交換

・使用条件外（仕様外）の使用による障害

顧客作業（例）●日々の運用前点検（エアー確認、電圧確認など）●フィルター清掃（定期実施）

07●消耗品交換（定期実施）●グリスアップ（定期実施）

サポート契約（例）①定期サポート契約
サポート内容08●定例会の実施

システム制御害の水際での対応及び、被害発生時の作業に関して、顧客作業を明確にし、確

画像処理

務用端末と比較し脆弱性を抱えているこ05

ワークとの相違に起因する場合

やパターンファイル更新などの管理が曖昧であったり、USB接続などによる外部い。稼動後のシステム運用保守についても予め定義しておく必要がある。保守

ロボット制御し明確な規約（ルール）がなかったり、導予め稼動後の保証内容についても定義しておく必要がある。

電気設計のやり取りにより、多くの脅威に晒され

機械設計

表2：運用系ドキュメント概要●障害・トラブルの一次切り分け●操作・運用方法などに関する問い合わせ●定期点検

サポート条件●設備が稼働できなくなる⇒ 生産停止、納期遅延（製品のリスク）●不良品の発生⇒ 廃棄、
リコール（製品のリスク）●サポート期間（契約期間）●サポート範囲

09●サポート対応時間帯

電気配線

工場でのウィルス感染などによるリス
ク例●オンサイトでの対応可否②
スポット対応
都度契約●誤作動による安全性の低下（安全のリスク）10
機械組立●実績データの改ざん（分析データのリスク）

リスクアセスメントの考え方➡03│安全／品質対応：
1.リスクアセスメントとリスク低減策
参照。
ロボットシステムインテグレータのスキル読本

7

01 ｜組織体制

4.ロボットシステム事業におけるコンプライアンス
真摯に事業を推進していても、法に触れる行為があると事業体そのものの存続にかかわることとなる。知らずにそこに陥らないための注意を記載する。

ロボットシステム事業に関連する遵法

カルテル違反では中小企業に対しても意図的に法令を逸脱するのはまさに実際に高額な課徴金が課されている。入ずに法令に触れてしまう事件は多く発生せをする談合がカルテル違反であること犯罪行為だが、真摯な事業体でも知ら札に際して入札者同士で価格の申し合わ

各企業とも遵法は厳しく問われるようになっているので、例えば、その場に居ただけで思わずカルテルに巻き込まれてしまった場合などは、善後策としてリニエは良く知られているが、実は申し合わせ

ンシーを適用することも多くなっている。
不公正な取引方法

ルテル違反の可能性がある。例えば同業うことが含まれているが、難しいのは不多様になっている。そのため企業コンプラ

して最近厳しいので値上げを考えていこのメーカから〇〇円で買え」と不適正なの遵法教育にも力を入れる企業も増えてみ会の立ち話であっても、第三者から見一緒に買え」はオプションならまだしも必ととなる。具体的な金額提示が無ければ品を買うな、あそこの仕事は受けるな」はしている。ここでは日常的な業務遂行過程でうっかりして陥ることがある違法行

為について取り上げる。

社会の複雑化により事業リスクも多種

イアンス（企業の遵法）体制を整え、社員きた。企業内遵法体制として専門部隊の設置が理想であるが、専門人員が確保できる企業の方が少ないであろう。会社法、労働法などについては総務・経理部門のにまで至らない価格情報交換だけでもカ2社間で現状の製品価格を具体的に提示る、という会話があると、たとえそれが飲るとその2社間の価格協定が疑われるこ辛うじてセーフの可能性があるが、いず

こちらにも、日常的に思わずやってしま

適正かどうかの判断である。
「この部品は価格を強制すればアウト。
「これとこれを然性がなければアウト。
「あそこからは部

同業者で結託したらアウト。このあたりはれにせよ同業者間での具体的な価格のシステムインテグレータは被害者にも加として確立されていると思われるが、それもっての外だが、以下の行為でも全て独たら専門家に相談していただきたい。

法問題は意外と多いものである。本節で① 会 話 はした が 実 際 に 値 上 げ をしな

職責に直結した遵法問題で、業務ルール

以外で日常的に多くの部門が遭遇する遵は、独占禁止法、著作権、個人情報保護法、輸出管理の4つの分野で知らずにうっかり陥る違法行為について解説する。

独占禁止法（独禁法）
独占禁止法の概要

独占禁止法はAに示すように、①私的独占、②不当な取引制限、③不公正な取引方法の禁止を定めたもので、公正で自由な競争を促進し、国民経済の民主的で健全な発達を促進することを目的としたもの

話題は大変危険である。価格の協定は禁法違反に問われることとなる。

かった（情報交換だけでも違反）。

②第三の同業社が黙って聞いていて情報を共有化した（合意したとみなされる）。

業界団体や同業者組合などでの情報交換の場も要注意で、以下は団体での違反行為になるが、課徴金は団体の構成員に課せられる。

①各社の生産量、出荷額などを公開しあうこと。
（会社ごとの数値の公開は不可）。

②価格一覧表や価格標準の設定（価格協定に相当する）。

なお、業界団体や同業者組合では、事である。世界各国で独占禁止法は個別に業に必要な様々な情報流通は当然、認のでこれらの骨子は各国共通である。
システムインテグレータと独禁法て、情報公開にあたって、個々の事業者

制定されているが、源流は同一のものな

私的独占は、優位な立場にある事業者

められている。業界団体が実績情報などを各社から収集することは認められてい害者にもなりそうである。不適正、と思っ

A：独占禁止法の概要
独占禁止法：
正式名称＝私的独占の禁止及び公正取引の確保に関する法律①私的独占排除型私的独占：不当な低価格販売や排他条
件付き取引などによる排他的営業行為
支配型私的独占：優位性を保つ事業者の株式取得、役員兼任などの支配的地位濫用

②不当な取引制限（カルテル）
他の事業者と共同して対価を決定し、又は出荷数量、適用技術、製品種別、使用設備取引先などの制限を決めるなどの行為により競争を実質的に制限する③不公正な取引方法
他事業者と共同した取引拒絶、再販売価格の拘束、正当な理由のない差別的対価、不当廉売、
不当高価格販売、抱き合わせ販売など、公正さを欠く取引方法

による行為なので、大きなシェアを持つ

別に公表しない限り問題はない。
カルテルの摘発

大きな企業が対象になるため、大多数のことは実際にある。独占禁止法には、課テーション実施などで、文章、グラフ、図

不当な取引制限と不公正な取引方法

る。これは違反者がカルテルの事実を公他人の作った著作物を素材として使用すずシステムインテグレータでも抵触する

課徴金を減免される制度である。最初にる場合は許可が必要である。
著作権の基礎目で30%の課徴金が減免される。最近は単なる表やグラフは事実や事象を表現し企業や取引金額が市場に及ぼす影響がシステムインテグレータは無縁であろう。
については、企業の大小や職種を問わ可能性がある。

8

不当な取引制限（カルテル）違反

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

飲み会の立ち話でも違反が摘発される

徴金減免制度（リニエンシー）が存在す

正取引委員会に自ら申告することにより、申告すれば100%、二番目で50%、三番

著作権法
マニュアル作成、原稿執筆、プレゼン表など様々な素材を用いるが、基本的に著作権関連の言葉の解説をBに示す。

ているだけで思想や感情が入ってないのトが書き込まれた表やグラフ、複数のデー
タを比較のために1枚のグラフにまとめたもの、さらに表やグラフをレイアウトした

プレゼンテーションシートになると、作成意図が反映されるので著作物になる。

年で消滅する。ただし、キャラクターなどの場合商標登録など他の知財として保護されていることもあり、要注意である。
思わずやってしまう著作権法違反
事を無断でコピーして配布や回覧をす

る、これは完全に著作権違反である。新聞紙面や雑誌の各ページの著作権は新聞社や雑誌社に維持されている。社内で自社の掲載された新聞記事のコピーを回要があり、各新聞社には許可窓口が設置されている。テレビ番組をプレゼンテー

ションでそのまま流す、これも引用のルー

書物、文章、音楽、絵画、建築、図形、映画、コンピュータプログラムは著作物である。単なる集計表のように、思想又は感情の表現がないものは著作物ではない。

著作者：著作物を創作する者をいう。

著作権：著作物を使用する権利。

輸出管理（外為法、輸出令）

資金提供者や企画担当者は著作者とはならず、あくま
でも創作行為に関わった者である。例えば映画だと、制作、監督、演出などを主担当した者は著作者となる。
上演・演奏・上映・口述権、公衆送信権、翻訳・翻案権、展示・頒布・譲渡・貸与権、（著作物を出版する権利）
著作隣接権、（著作者であることを主張する権利）著
作人格権。

著作権者：著作権を有する者をいう。

著作物が生まれた時点では著作者が著作権者であるが、著作権は譲渡ができるため、著作者と著作権者が異なることがある。

個人情報保護法
情報化社会が進むにつれて、個人の権利や利益を容易に侵害される危険性が高まり、現実に大量な情報の漏洩事件のルールに従って引用することは、著作いる。当 初 は 取り扱う個 人 情 報（C ）が保護法が2003年（平成15年）に成立して5,000人分以下の事業所は適用外であっロボットや生産機械も大量破壊兵器やれら兵器に転用されないように国際的な取り決めに従って輸出管理されている。
本来、輸出にあたって許可が必要な貨物を無許可で輸出すれば外為法違反に問告、輸出禁止の行政処分、悪質な偽装であれば実刑を伴う判決も発生している。

輸出管理にはリスト規制とキャッチ

オール規制が存在する。
ロボットに関するリスト規制

な製品の仕様（輸出管理規制該当品）が法令のリストに明記されている。ロボッ

ロボットではほとんど無関係であるが、③自分の著作物と引用する著作物との主

う業種でなくとも、従業員の個人情報を管年12月に国際的な取り決めで③の削除④出所の明示がなされていること。

となる。従って日本全国で個人情報保護法

従関係が明確であること。

が引用のルールである。基本的に、オリな慣行に従う引用であれば、著作権者の許可は不要である。

また、一般に周知させることを目的と理していれば個人情報保護法の適用対象
適用外になる事業所はほとんどない。
事業者が守るべきルール①取得・利用（勝手に使わない）

・利用目的を特定し、その範囲内で利用

・利用目的の通知あるいは公表②保管（無くさないように厳重に保管）

行政機関に無断で使用して構わない。
雑誌などへ投稿した原稿の著作権・従業者・委託先への安全管理徹底

広報資料は、出所を明示することだけで自分で書いた原稿を雑誌などに投稿する場合に、著作権譲渡を要求されることもあるが、譲渡してしまうとその後は・漏洩対策③提供（勝手に人に渡さない）

・第三者への提供には本人同意が必要

・提供時の記録（いつ、何を、誰が、誰に）を一定期間保管する③が気になるところである。ただし2017が決まっており、日本の法律では1年遅れて削除される予定である。①も粉塵爆発対策などの特殊設計品の輸出で該当

こちらは、製品の仕様を問うのではな

く、出荷先と用途を問うもので、ロボットシステムの輸出では要注意となる。システ
ムを輸出する場合に、できる限りその最終られており、兵器製造に使用される可能性があれば許可申請が必要となる。万が一、要注意国で兵器製造に使用されているシ

ステムが日本からの出荷であることが判明

したら、キャッチオール規制違反、すなわ

著作権譲渡が習慣的に行われていたが、最近減ってきたようである。

・苦情などへの迅速&真摯な対応
第三者への提供と委託かどうかが問われることとなる。

文章や図などの再利用は一向に構わな報を第三者に提供する場合、例えば、名れた雑誌をコピーして配布するのはどう

名簿を渡す、といった場合は第三者への著作権譲渡しなければ、投稿原稿のであろうか。実はこれは違反になる。原
稿は自分の著作物であっても、ページレ

イアウトがされ、イラストが入れられた簿を印刷するために外部の印刷業者に提供ではなく業務委託である。この場合は本人への同意などは必要ではないが、ち輸出時に本当に充分な調査をしていた

D：リスト規制されているロボット①防爆構造を備える（塗装用を除く）②5,000グレイを超える放射線照射に耐える能力を有する③高度な３次元画像処理能力を備える④高度30,000mを超える空間で稼働⑤センサを備え250N以上の力で水中作業ができる⑥引火点566度を超える圧力油で作動⑦核爆発級のEMPに耐えて稼働する

10
機械組立

い。一方、自分の原稿が掲載され出版さ特定の作業を委ねるために、個人情

09
電気配線

④開示請求への対応（迅速&真摯）

・個人情報提供者からの開示請求対応

08

需要者と用途を調査することが義務付け

自分の原稿ながら自分で流用できなくなる。これまで、多くの学術論文誌では、07する可能性がある。
キャッチオール規制

システム制御して、行政機関などの名義で公表された

06

画像処理

ジナルを改変せず、正当な範囲で、公正SNSサイトのように外部の個人情報を扱品である。製造業用途で設計されているロボット制御と引用部分とが区別されていること。

事業所に個人情報保護法が適用されて05

輸出にあたって経産省の許可が必要

いる。

ること。

04

われ、現在でも年間数件のペースで、警トに関しては現在Dに示す7種類が該当②かぎ括弧をつけるなど、自分の著作物

03

通常破壊兵器の製造に使用されたり、こたが、2017年（平成29年）からは全ての①他人の著作物を引用する必然性があ

02

電気設計

も発生した。そのため日本では個人情報権法で認められている。

個人識別符号：①データ化された身体的特徴：DNA、顔認証データ、虹彩、声紋、歩行態様、手の静脈、指紋・掌紋など②公的な識別番号：旅券番号、基礎年金番号、免許証
番号、住民票コード、マイナンバーなど

ルに従っていなければ違法となる。
違法にならない引用のルール

人の著作物を自分の著作の中で以下

個人情報：

特定の個人を識別することができるもの、例えば「氏名」、「生年月日と氏名の組合せ」、
「顔写真」
「個人識
別符号」など。

機械設計

覧したい場合は、新聞社に許可を得る必著作物：思想又は感情を創作的に表現したものであって、文芸、学術、美術又は音楽の範囲に属するものをいう。

01

C：個人情報とは

安全／品質対応

日常ありがちなのは、新聞や雑誌の記

B：著作権関連事項の解説が発生する。

生産技術

著作権は原則として著作者の死後50

著作物となっているからである。

組織体制

で著作物ではないとされているが、コメン

り、ヘッダ・フッタがデザインされ、別のその代わり業務委託先の管理監督義務※各項目とも簡潔にまとめるため、かなり要約しているので、判断に迷う場合は専門家や業界団体に問い合わせのこと。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

9

01 ｜組織体制

5.特許権等の侵害に関する調査・対策
ＳＩｅｒによる産業財産権（特許権や意匠権など）の侵害行為は、
ＳＩｅｒ自身の責任問題に留まらず、取引先（エンドユーザなど）への差止請求や損害賠償請求などといったリスクに発展することがある。
また、ＳＩｅｒが自ら保有する製品や技術を産業財産権として権利化し、有効活用することは、競合他社との差別化につなげることができる。

特許法における技術の保護

調査・対応能力の必要性
SIerがロボットシステムを設置・実装

特許法では、「発明」を「自然法則を利用した技術的思想の創作のうち高度のし、或いは、エンドユーザがロボットシもの」（特許法2条1項）
と定義し、
「産業上

産権が関わっている［1］。そしてその対象

条1項）を保護対象としている。

トローラの制御技術のみならず、ロボッ

意匠法におけるデザインの保護

ステムを使用する中で、数多くの産業財

は、ロボット本体の構成やロボットコン

トシステムの作業工程、ティーチング方

利用することができる発明」（ 特許法29の保護を遵守事項として掲げている。

仮に、侵害行為であることをSIerが知らなかったとしても、権利者は、SIerやエ用することができる意匠の創作」（意匠法3条1項）を保護対象としている。
創作意欲を促進知的創造物についての権利等

SIerが設置・実装するロボットシステ

同様）を侵害していないかを確認することを目的とした調査である。現在、有効となっている特許権と今後権利化される可能性のある特許出願が調査対象となる。また、製品の輸出が予定されているのであれば、必要に応じて、輸出先となる国の特許権を対象とした調査を行う。

特許権（特許法）○「発明」を保護○出願から20 年（一部 25 年に延長）や損害賠償を請求する可能性がある。

実用新案権（実用新案法）○物品の形状等の考案を保護○出願から10 年

提案する中で、他人の特許権や意匠権

意匠権（意匠法）○物品のデザインを保護○登録から20 年

り、多くの手戻りが発生するため、構想が望まれる。

ンドユーザに対して、販売や使用の差止したがって、ロボットシステムを設計・などを事前に調査し、権利侵害に対する［2］

著作権（著作権法）

また、知財リスクを低減する社内体制の○文芸、学術、美術、音楽
プログラム等の精神的作品を保護○死後 50 年（法人は公表後 50 年、映画は公表後 70 年）

回路配置利用権○半導体集積回路の回路配置の利用を保護○登録から10 年

リスクを低減させることが肝要である 。
構築や知財調査能力の向上に取り組むべきである。

（半導体集積回路の回路配置に関する法律）

育成者権
（種苗法）

［1］産
 業財産権は、特許権、実用新案権、意匠権、商標権（技術上、営業上の情報）

標の調査も重要となるが、本稿では実用新案及び商標

営業秘密（不正競争防止法）からなる。特許、意匠の調査と同様に、実用新案及び商についての説明を割愛する。

［2］調
 査を尽くしたとしても、リスクを完全に取り去ることは困難である。
したがって、取引先との契約では、
調査した

範囲、
調査結果、
SIer自身のスキルやリソースなどを考慮しつつ、
他者権利の侵害に関する残存リスクの取り扱いを合理的に定めておくことも重要となってくる。

産業財産権の種類と保護対象
知的財産権の一部である産業財産権

は、技術を保護する特許権及び実用新案権、デザインを保護する意匠権、ロゴや製品名を保護する商標権からなり、我が国では特許庁への出願・登録手続きを以って、効力（排他的な実施権・使用権）が発生する。

○植物の新品種を保護○登録から25 年（樹木 30 年）○ノウハウや顧客リストの盗用など不正競争行為を規制

営業上の標識についての権利等
商標権（商標法）

商号（商法）○商品・サービスに使用するマークを保護○登録から10 年（更新あり）○商号を保護

商品等表示（不正競争防止法）○周知・著名な商標等の不正使用を規制

地理的表示（GI）○品質、社会的評価その他の確立した特性が産地と結びついている産品の名称を保護（特定農林水産物の名称の保護に関する法律）

産業財産権＝特許庁所管

図1：知的財産の種類［3］テキスト（特許庁）

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

問題となる特許権が発見された場合には、設置・実装するロボットシステムの設計変更などが必要となる場合があ設計などの段階で調査を実施すること

自社技術の権利化要否を確認する

SIer自身が創作した技術が、特許権として権利化できるかどうかを確認することを目的とした調査である。特許公報のみならず、出願時に公になっている技術全般が調査対象となる。

信用の維持

［3］出
 典:平成29年度知的財産権制度説明会（初心者向け）

10する体制を構築することが望まれる。

ムが、他者の特許権（本項では意匠権もの」（意匠法2条1項）
と定義し、
「工業上利

コンプライアンス規定の中で、知的財産担当者を設置して、これらの調査を継続

つて、視覚を通じて美感を起こさせるも他人の産業財産権を侵害する行為は特許法などで禁止されており、罰則も規定

きる環境を整え、将来的には、担当部署・

他者の権利を侵害していないか確認する

模様若しくは色彩又はこれらの結合であされている。このため、数多くの企業では調査目的によって、対象となる調査範

囲や調査時期は異なるが、次の調査がで意匠法では、「意匠」を「物品の形状、法、構成部品・材料に関する技術や製品のデザインなど、多岐にわたる。

調査目的

出願前に公表してしまうと、新規性が失われて登録できなくなるため、製品化・顧客提案・公表などといった新規性を喪失する前に出願手続きしておく必要がある。このため、公表前段階での調査が求められる。

自社の権利を侵害する第三者がいないか確認する

自社の技術などが特許権として権利化された場合には、展示会、市場、インターネットなどで競合する他社の製品動向などを調査し、自社の特許権を侵害していな

いかを日常的に監視することが望まれる。

表1：日本の特許公報検索で利用できる主な特許分類

分類の種類

調査の進め方あれば、無料で利用できる調査ツールを用いて、国内の特許を調査することがで

国際特許分類（International PatentClassification, IPC）

きる。なお、米国・ヨーロッパ・中国といった各国でも無料の調査ツールが解放さ

IPCをベースとして、技術を細展開した
分類。
たとえば、
日本が特に進んでいるような技術などは細分化されている。

B25J 9/06@C：平行リンク式垂直多関節型マニプレータ

Fターム

FIを所定技術分野毎に種々の技術観点から細区分したもので、機械検索用に開発された検索インデックスとなっている。

テーマコード
3C707：マニプレータ
観点（英字）2桁と数字2桁AS13：塗装、シーリング
BS12：6自由度のもの

特許情報プラットフォーム（J-PlatPat）
独立行政法人工業所有権情報・研修館

国際的に統一された技術分類なので、 B25J 9/06：プログラム制御される
外国の特許文献も同じ分類で検索で マニプレータで多関節の腕によりきる。
特徴づけられるもの

FI（File Index）

による検索［4］（INPIT）が運営する特許、実用新案、意れるように設計変更などを行う。また、

04

設計変更の検討［4］工 業所有権情報・研修館 	

かの判断が必要な場合には、権利の存開発をいったん中止し、権利範囲から外有効性を確認するとともに当該特許権の後に争いがあったときに備え、設計変更

特許情報プラットフォーム|J-PlatPat 

https://www.j-platpat.inpit.go.jp/web/all/top/
BTmTopPage

使用するデータベースの選択と検索式の選定

調査 の目的に応じて、使用するデータ保護範囲と、実施しようとしている技術

して残しておくことが望まれる。

特許請求の範囲の各請求項（「クレーム」

正当な実施権原の取得

特許発明の技術的範囲（保護範囲）は、と言います。）の記載を基準に定められる

ば、J-PlatPatの特許・実用新案検索（図2）（特許法70条1項）。

録番号などをキーとして検索を行うことが属するか否かは比較対象となる物（プロでは、キーワード、特許分類、出願日や登できる。

グラムを含む）や方法が、クレームに記

正当な実施権原を得られないか検討すにクレームを分節させた構成要素をいしたときのリスクをあわせて検討する。

される。比較対象が特許発明の構成要

先使用権の有無の確認・検討

載された構成要件（発明を特定するため

しかし、特許製品の部品のように、一ても、特許発明の実施にのみ使用する物の製造、販売行為など、実施行為の予備的・幇助的な行為は、間接侵害として扱われることがある（特許法101条）。

［5］一
 部の構成要件が異なる場合であっても、最高裁がドをハイライト表示させることができる

小法廷判決）。

調査・検討の結果、他者の特許権（本項では意匠権も同様）を侵害しているこ

メリットもある。

とが判明した場合は、次のいずれかの対に抑えるためには、特許分類を利用した侵害するか否かの判断は、時に高度な検索で利用できる主な特許分類を表1に示す。

令で定められた範囲で、当該特許発明を引き続き実施することができる。この場合、後に争いがあったときに備え、先使用にかかる証拠を残しておくことが望まれる。

08

特許権などの有効性の検討の有効性に影響を与える先行技術文献などを見落とし、誤って登録されてしまう

る特許発明は特許無効審判（特許法123条1項）で無効とすることができ、特許権者は特許権を行使することができない策によって障害を取り除く必要がある。

（特許法104条の3第1項）。

専門知識が要求されるため、必要に応じ国内外の先行技術文献を幅広く調べ、特見解を取り付けるべきである。

することも、時には有効な解決策となりて、外部専門家（弁護士・弁理士など）の09ことが時々ある。そういった、瑕疵のあ

そこで、特許発明の出願時に存在した

10
機械組立

特許調査が有効である。日本の特許公報07よる通常実施権（特許法79条）があり、法電気配線同じ意味を持つ他のキーワードはヒット

こういったノイズや検索漏れを最小限

SIer自らが特許発明にかかる技術を発明し、実施していたような場合は、先使用に

特許発明は、その審査の過程で、特許障害となる他社特許権などを発見したときの対応

しないため、検索漏れを生じるなどのデ

特 許 権 者 が 特 許 出 願を する前 から、等侵害として扱われる（最高裁平成10年2月24日第三などのメリットがある。しかし、技術的に無関係な検索結果（ノイズ）を多く含み、06

システム制御検索では、検索結果の表示にてキーワー

判示した5つの要件を充足する場合は、例外的に均る。また、交渉に先立って、交渉が失敗

画像処理部の構成要件を欠いている場合であっや特許権の譲受（移転）を受けることで、ロボット制御として特許権侵害は成立しない［5］。

05

実施品を購入し、あるいは、権利者との交渉により実施権（ライセンス）の許諾件を一部でも欠いている場合には、原則検索式として、キーワードや特許分類などの検索キーを指定する。キーワード

権利者が製造・販売する特許発明の原則として、特許発明の技術的範囲にう。）をすべて具備しているか否かで判断

図2：J - P l a t P a t「 特 許・実 用 新 案 検 索 」の検索画面

をいつ・どのように行ったのかを記録との対比を行う。

電気設計

ベースを選択して、検索式を定める。たとえ

続期間や特許料納付状況をみて権利の機械設計侵害しているかどうかの判断

03

侵害行為を継続させないため、製造・業所有権公報などを無料で検索・照会

他人の特許権で、侵害しているかどう02

安全／品質対応

匠及び商標などの産業財産権関連の工可能なデータベースである。

01

生産技術

れている。

分類の例

組織体制

少数かつ簡単な検索式による調査で概要

許の有効性に影響を与える資料を調査える。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

11

01 ｜組織体制

6.アフターサービス
ロボットを長く安定して稼動させるためには、定期的な点検や部品の事前交換などアフターサービスが重要になる。

ロボット活用〜
アフターサービスの流れ
工場の生産性向上を目的にロボットを活用した生産設備が多く導入されてい● 故障した場合に迅速に復旧する● 計画的にメンテナンスを行う

アフターサービスの主な内容

る。導入までには従来作業の分析・実現

1.日常点検装置設計・部品製造・組立て・配線・調異常が発生していないか、ガタや異音が性検証（技術・品質）・投資効果を判断し、整を経て生産設備として稼動する。稼動後は部品の製造が終了するまで長期的に動き続ける。

導入計画

コンサルティング

実現性検証
装置設計

エンジニアリング

製造・組立て生産稼働
リニューアル・撤去

アフター
サービス

図1：ロボット導入からアフターまで

アフターサービスの必要性
稼働中のロボットには人が近づくことができないため、部品の劣化や寿命など故障要因を見つけることは非常に難しい。突発的な故障によってロボットが停止し生産できなくなる場合が起こるが、故障内容によっては事前に検知することも可能である。日頃からロボット状態を把握し、必要なタイミングで必要な事前措置をとって生産を安定化させるのがア

フターサービスの基本となる。

アフターサービス期間は稼動開始からリニューアルまたは設備撤去までの長期間となる。オペレータや設備保全担当者、メーカー側担当者が変更になる場合も多く、サービスの引継ぎ事項が曖昧になっ

生産開始前や生産終了時に異常履歴でロボット本体

簡易点検 軽点検 普通点検 精密点検
推奨：サーボON 推奨：サーボON 推奨：サーボON 推奨：サーボON
750時間 1500時間 3000時間 6000時間
●
●
●
●
外観点検
●
●
●
●
アース線の確認●●●●JOG動作確認
電圧測定●●●
バックアップバッテリ点検●
製造年月確認
●
●
●
●
ガタの確認
●
●
●
●
油脂
（グリース・オイル）
漏れの確認
●
●
●
駆動音・振動・位置ズレの確認●●
電磁ブレーキ動作確認●
電磁ブレーキ動作電圧確認●●
モータ絶縁抵抗の確認●●
タイミングプーリ棒付状態確認●●タイミングベルト外観点検●●タイミングベルト張力確認●
機構部のガタ確認●●
ロボット本体内部の点検●●
特殊環境機種点検（クリーン/ミスト） ●●●機内ケーブルの点検●●●
グリース補給●●シリコングリースの塗布●
機内ケーブル導通確認●●●
ロボット背面コネクタの確認（汚れ、損傷、増締め等）●●●●
ロボット本体各部ネジおよび据付ボルトの増締め●●●●
メカ駆動部と本体カバーのこすれの確認●●
原点位置の確認（必要時のみ再設定実施） ●●関節動作範囲のJOG動作確認●●●
点検後の動作状態確認（エージング運転） ●●クリーン度測定（製作所持込点検時） ●
精度の測定
点検項目（●：実施項目）

表1：定期点検項目の例

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

正常なロボットに載せ替えを行う。故障ロ
ボットについてはメーカに持込み、一定期間中に修理の上使用者に返却される。
使用者は修理済みロボットを在庫機とするか、生産停止のタイミングで元に戻す。複数の同じタイプのロボットを使用している場合や生産停止を極力無くす場
合はこの方法をとる。
7.リニューアル

長期間使 用したロボットを新しいロボットに切り替えることで、生産性（処理能力・精度）の向上や機能拡張性（外部機

いては、長期生産停止期間や定改修期● 高性能化による設備能力向上

間に計画的に部品を交換することで、生産を安定化させる。
4.オーバーホール

長期間の稼動により複数の部品に劣● 故障頻度を減らし生産安定化● 対象品種の追加や設備の改造● 機械安全性の向上
生産終了機

最新機

化や磨耗が見られる場合は、主要部品をな状態に戻す。オーバーホール時期は
出荷

規定時間

オーバーホール
未実施

図3：リニューアル例

λ12

故障ロボットの代替機（在庫機・遊休機）がある場合は、生産を優先させるため器との接続拡張・IoT化）の向上ができる。

明らかに故障の影響がでる部品につ

故障率● 故障する前に部品を交換する

6.メーカ持込み修理

3.予防的部品交換

定期点検期間しておく● 必要によって予備部品を在庫する

報交換が大切である。

に部品交換を実施する。

使用条件によって決定する。

● 稼動状態から壊れやすい部品を抽出がある。予備部品の在庫や使用者と最寄りのアフターサービス拠点との日頃の情1年または所定時間稼動時にロボット

的な保全計画を作っておく必要がある。
を知っておく替え措置や生産調整が必要になる場合

内部の状態を点検する。点検結果をもと一度に交換することで、ロボットを最適● ロボットに使用している部品の状態

稼働中にロボットが故障した場合は緊急（オンコール）修理となる。人による代出ていないかなど目視レベルで確認する。
2.定期点検たり技術レベルが変動することで、サービスの品質にも影響を及ぼすので、長期5.オンコール修理

オーバーホール推奨期間

図2：故障率曲線

オーバーホール
実施
サーボ ON 時間

上記以外にも定期的なグリスアップや清掃作業などを行うことで、ロボットを安定して稼動させることができる。

ロボット主要部品と故障傾向

②

③
④
⑤
⑥

基礎教育・安全教育による知識習得

や技能教育による技術力向上を行い、サービス技術者の育成を行う。

目・保守部品リスト・修理の方法などが記載されたマニュアルを整備し、修理時の間違いの防止や修理作業の効率化を● 労働安全衛生法に基づくロボット特行う。
6.故障データの蓄積と活用● ロボット基礎教育（仕様・構造）

容・該当部品・復旧方法・復旧時間など）

別教育● 部品交換作業要領● 修理後の評価方法（復旧の基準）● 機械・設備安全に関する知識を各サービス拠点で共有化し、故障時の速やかな対応に活用する。

● ロボット周辺機器の知識

故障状況

磨耗・割れ
電気的故障
磨耗・切れ
磨耗・焼け
断線・被覆剥がれ部品故障を行う。項目によって動作中に診断する
場合や停止中に診断する場合がある。
診断項目

予防保全
ロボットに故障が起こる前にメンテナ

図5：ロボット周辺機器

ンスを行い、突発的な生産停止を防ぐ必

主な原因

会社側で在庫を持つことで、故障発生から復旧までの時間を大幅に短縮すること

故障部品と診断項目より、寿命・部品

劣化・外的要因のどれによるものかを分析し、再発防止を行う。例えば寿命の場

使用時間と交換時期を設備保全担当者● 部品交換時期の設定（工場定修日）
実行も必要である。

● 消耗部品の交換（正常状態の維持）毎に対応するため部品在庫を持つこと
使用者在庫メーカー在庫将来のアフターサービス動向

図6：在庫活用

ロボットの急速な市場拡大に伴い、今3.サービス拠点

使用者に近い場所にサービス拠点があるのが望ましいが、全国をエリア分け

して拠点を設置している体制もある。

部品交換を計画的に行うことができる。

ロボットが周辺装置と干渉したり、設部品が故障する場合がある。外部からの見た目では判断しにくいため見過ごすことが多く、後に突発的な故障として設備が停止する可能性がある。

予想される。稼動中のロボットにIoT機器を接続しサービス会社のメンテナンス

08

部門で常時（状態）監視を行い、故障原

因をAIで分析することで、TBM（時間計画保全）からCBM（状態監視保全）に移行

北日本

中部
中四国

関東

九州

し、最適なタイミングで最寄拠点からメンテナンスや修理を行うサービス形態の導入が期待される。

関西

クラウド

図7：サービス拠点の例

4.サービス体制

多機種のロボットに対応できる技術者の配置や夜間・休日にも対応できる体制が必要である。

● マルチサービスエンジニア● 24時間365日サービス受付け

09

使用者工場

生産稼働設備10

サービス会社

常時（状態）監視サービス
故障分析（AI）
提供
予知保全計画機械組立

計以上の負荷をかけた場合、寿命前に後リモートメンテナンスの活用の増加が電気配線

命を把握しておくことで、正常動作中に● 清掃（異物除去、視認しやすく）
ツール

07

故障

を再調整する。

くなる（MTBF：平均故障間隔）。部品の寿06● 稼動状態の常時監視（リモート監視）

善したり、外的要因はロボット周辺機器

部品の寿命時間が近くなると故障率が高● 定期点検（状態把握、異常診断）● 稼動状態の設備内表示（表示器）

が把握したり、部品劣化は使用環境を改正常に動作しているロボットの場合、● 年間点検スケジュールの設定

システム制御合は部品交換サイクルを早くするために05ができる。また、ロボット使用者も緊急表3：診断項目による主な原因

故障要因の分析要がある。
（予防保全）
準備

画像処理

締結緩み・磨耗
締結緩み・磨耗
干渉による変形
負荷増大
締結緩み・破損
シール破損
配線保持具破損
配線と駆動部接触

故障率の高い部品についてサービス

ロボット制御

異常音
振動
位置ズレ
異常電流値
ガタつき
グリス漏れ
被覆破れ
断線

04

電気設計

目視・触診・計測などにより故障診断

1
2
3
4
5
6
7
8

図8 故障データの活用

2.部品の在庫

故障診断項目類似故障からの解決策

機械設計

表2：主要部品の故障傾向

蓄積

安全／品質対応

主要部品

03

故障データ

図4：ロボット主要部品

減速機
モータ・エンコーダ
ベルト
ベアリング
配線
基板

02

修理を行った際の故障データ（異常内（ハンド・空圧機器・ビジョン・センサなど）

1
2
3
4
5
6

01

機種毎に日常点検項目・定期点検項

生産技術

①

1.技術者の育成

5.保守用マニュアルの整備

組織体制

ロボット主要部品
主要部品は駆動源・駆動伝達部品・配線・制御機器となる。この中で常に動いている駆動源や駆動伝達部品の故障の発生頻度が高くなる。

サービスに必要な項目

メンテナンス活動

図9 リモートメンテナンスサービス

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

13

01 ｜組織体制

7.仕様書作成
ロボットシステム導入作業では、顧客要件の明確化に始まり、どのようなシステムを構築するのか、また更には装置毎の具体的な仕様（機能・仕組みなど）を記載したものなど、様々な目的での仕様書が必要となる。
これらを作成することにより、システム構築の際のトラブ
ルを軽減する。また、導入後のメンテナンス時の対応においても、仕様書は必要不可欠となる。

仕様書とはシステムインテグレートする上での仕設備仕様書の内訳として、次の各仕様

準備フェーズ

書を作成する。

テムの機能、構造、性能、精度や仕組み成する。

機械設計仕様書

顧客のニーズをシステム設計・製造する見積仕様書

式などを定義する。また、予備実験（要

ある。

も含む。

● システム概要● 装置基本構成● システムイメージ● 装置レイアウト（完成イメージ）

様とは、顧客の要求に対し、機械、シス

を数値、文書化したものをいう。仕様は、上での、顧客とシステムインテグレータが合意した重要条件や取り決めとなるので、抜け漏れないよう数値や共通の言葉で記入する。

仕様を作る上で、顧客との打合せ根拠や証拠を書類で残しておくことも必要である。

仕様書は顧客が作成してもシステムイ

ンテグレータが作成しても構わないが、一般的にはシステムを熟知しているシス

テムインテグレータが作成する。

仕様は顧客とシステムインテグレータ間の責任や費用を明確にする重要なやり取りとなる。

顧客の要求事項や考え方、双方のイ

メージを具体的に、かつ3次元CADやシミュレータを用いてビジュアル化し、可能な限り詳細合意を得る事が重要である。

特に使用機器、購入品メーカや型式は1社指定せず、同等品や同機能品で複数のものを選定できるようにしておくことで、コストや納期の比較や競争ができ、システムインテグレートする上で大変有利である。

最終の姿を詳細に記述し、曖昧な表現は避けるようにする。仕様書において、顧客のシステム導入先の現地調査が必要な場合には、調査できること、できないことを明確にしておく必要がある。

また、仕様は要件の取り決めであるた

め、設計段階、製造段階、最終段階で確実に仕様がフォローされたものになっているか確認を行う必要がある。仕様の抜

け漏れがなく、確実なモノづくりの提供
は顧客の信頼を得る事にもつながる。
14

設計フェーズ

仕様定義内容ロボットシステムインテグレータのスキル読本

見積前提条件として、見積仕様書を作

機械設計（工程・構造など）の機器・方推 奨 される記 載 項目 は 下 記 の 通りで〈全体〉

● 導入の目的・背景・経緯● 設置レイアウト

素技術検証）を行った際には、その結果● 設計基準（設計根拠など）● 処理対象（ワーク概要）

図面一式● 顧客要求事項及び実現方法の設計図面一式を「承認図」
として顧客● 処理プロセス● 想定運用● 作業工程と役割分担〈装置〉からの承認を得る。

● 全
 体レイアウト図● ユーティリティ仕様及び設置環境● 製品サイズ・重量・材質● タクトタイム（サイクルタイム）


塗装箇所・塗装色番号・塗装方法● 装置各部の機能及び構造● 画像処理仕様● 操作方法〈その他〉

る台車、制御盤、他工程装置、通路、付帯コンベアなどを記入したシステ
ム全体図

● 全
 体組立図

各ユニットの部分組立図全てを組み合わせた、装置全体の組立図● 部
 分組立図

各ユニットにフォーカスした組立図

電気設計仕様書

電気設計における基本的な項目を定● 支給品・貸与品義する。

● プロジェクト日程● システム全体配置図● 検収条件● 装置概観図● 安全衛生● 納品物件（完成図書）● 保証※準備フェーズでは、
概要レベルで見積仕様書を作成する。
これを基に設計フェーズにて、詳細化した納入仕様書を
作成する。

※また、
製作者向けに、見積仕様書を基に、設計条件の他、工事条件、
装置仕様条件などを記述した製作仕様書を作成する。

全体組立図と顧客側の周辺に配置す● 基本仕様● 装
 置塗装色全体レイアウト図を始め、組立図など● 電気系統図・信号系統図
● 配置図

● 部品表

● 設計根拠● 制
 御盤・操作盤などの外形寸法図及
び配置図

● 回
 路図（電源系統図、信号系統図、ネッ
トワーク系統図含む）● I/O マップ（DIO、CC-Link など、物 理
的接続が発生するもの）

● 配線仕様● ロボット制御設計における基本的な項目を定義する。

プログラム仕様品について、それぞれの部品の一覧を記載したリスト。

た際には、その結果も含む。

画面一覧及び画面遷移

プログラム仕様

画面一覧及び画面遷移

プログラム仕様

画面一覧及び画面遷移











部品」を記載● 加
 工品リスト

03

汎用購入品とは別に、金属や樹脂類● その他

使用することが多い。その場合、詳細

設計書は作成せず、基本設計書での評価結果（環境やパラメータ）を装置上で再現する。

※部品表において、メンテナンスを考慮し、保守対象部
品は別途わかり易く記載しておく。

04

部品図

各部分組立図で、機械加工が必要となる個別図面。

ライブラリを使用してPCベースでスク

ラッチ開発する場合は、通常のソフト

05

開発と同様に、詳細設計書を作成する。

電気設計

制御内容及びプログラム一覧

プログラム仕様

● 詳
 細設計



を加工して製作する部品

カメラの設置条件や判定基準
画像処理は、市販品のパッケージをプログラム仕様

グローバルリレー

どの工程で、何台のカメラを使用し、
● 購
 入品リスト機械設計● ハンディターミナル● PLC 

● 概
 要 

● 処
 理内容

02

の入荷状況の管理にも使用する。

対象となる装置の、購入可能な「汎用何を検査するのかなど● タッチパネル 

販部品、加工部品を手配する。また、そ安全／品質対応



装置組立に当たり、本リストを基に外生産技術

また、予備実験（要素技術検証）を行っ



画面構成

構成する外販購入部品及び、加工製造

画像処理（検査・計測など）の機器・方● タイミングチャート

01

装置の詳細設計が完了し、対象装置を式などを定義する。

● 動作フローチャート

画面構成



画像処理仕様書● 処理内容画面構成

ティーチングポイント 

部品表

組織体制

制御内容及びプログラム一覧

制御設計仕様書

● PC



06
ロボット制御07
画像処理

08
システム制御図1：全体組立図（サンプル）

図2：回路図（サンプル）

09
電気配線

コラム

仕様作成の際、現地調査で物理的調査をする場合、以前は写真や動画を撮り必要箇所の寸法を測っていた。この場合、機械の動作していない休日の調査
しかできないといった時間的制約の問題や、調査時の寸法の抜け漏れ、基準の取り方や複数人での調査の手間などの問題がありコストに跳ね返っていた。

10
機械組立

これに対し、近年では三次元スキャナを用いて工場内設備をスキャニングする事ができ、これにより調査の抜け漏れが皆無になる上、調査精度が飛躍的に向上している。時間的にも早く、調査も1〜2人程度で可能なため、その有用性が認められ始めている。
三次元スキャナの初期投資は現状1,000万円近くかかる。しかし、調査漏れによる再調査や調査ミスによるモノの干渉などによって起こる、設計製作品の影響手戻りや現地での現物によるトラブルは、コストだけでなく納期や顧客の信頼性低下にもつながってしまう。新しい技術を用い、これまでと違う仕様作成の精度UPや効率化を図ることが求められ始めている。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

15

01 ｜組織体制

8.営業技術
ここでは、ロボットシステムインテグレータの営業の役目、受注までの流れ、受注前に営業が取りまとめるコストの算出方法、仕様書の書き方、事前検証について説明する。

ロボットSIer 営業の役目

引き合い開始ロボットシステムインテグレータの営仕様打ち合わせ

業はBtoBの営業ではあるが、既に姿、形が決まったものを販売するわけではな

く、打ち合わせを繰り返し、満足のいく仕様、能力、機能、価格を提案して安心し、任せらるという信頼を顧客から得ることが大事なミッションである。

つまり企業の顔となり受注を獲得し、自社の売上、利益を左右させる大事な役

見積提出
仕様書提出
事前検証
契約締結（受注）
各設定着手

目であることを最初に述べておく。姿、デザインレビュー・承認

く似た業種で「ハウスメーカ」や「工務装置連動テスト・調整

形のないものを販売するということでよ店」の営業がある。

ご存じのように、ハウスメーカの営業

組立・配線

出荷試験・出荷
据え付け・調整➡

は、顧客と出会い、そこで顧客に自社の紹介や扱っている住宅の説明などを行

検収運転・検収

き出し、次回の提案に繋げる。一度の提引き合いから受注までは、案件のボう。顧客の希望・要望やニーズなどを聞

受注前①お客様の要望（仕様）を確認する為の打ち合わせの見込み工数②構想検討、見積仕様書作成の見込み
工数
機械設計①システムレイアウト図作成の見込み工数②各装置の組立図、部品図面作成の見込み工数③エアー回路図作成の見込み工数
電気設計①制御盤、操作盤の図面作成の見込み
工数②電気回路図面作成の見込み工数③ケーブル図面作成の見込み工数
PLCソフト作成①プログラム作成の見込み工数②タッチパネルの画面作成の見込み工数

案で契約が決まることはほとんどない。

リューム感、難易度で期間は左右される③上位通信、外部装置との通信プログラが動くため顧客も契約にはより慎重にな

は6ヶ月の期間を要する場合もある。

④生産情報管理、エラーログに関する見返していくこととなるのである。

客予算感、顧客決裁者（キーマン）など⑤駆動機器のパラメータ、プログラム作

タに置き換えてみよう。

できる情報を聞き出すこととなる。

成の見込み工数
ロボットプログラム

業状況を把握することも大事であるの②ロボットティーチング作業の見込み工数

住宅ローンを含め、かなり大きな金額る。顧客の話を聞いて何度も提案を繰りこれをロボットシステムインテグレー
顧客と出会い自社の紹介をし、過去の実績や得意技術領域を説明する。顧客の希望・要望つまり能力、機能、装置スペー

スなどの要望事項、ニーズを聞きだし提案をする。当然一度の提案では契約は決まることがなく、更に打ち合わせを繰り返し、受注までのプロセスを踏んでいく。

以上のように、「住宅」と「ロボット装置」
は個人で購入するか企業が購入するかの違いはあるものの購入する際の考え方は同じで一生に一度の買い物であるという気持ちで、商談に望んでいるということを踏まえて対応する必要がある。

引き合いから受注、検収までの流れ
ここでは、引き合い（商談）開始から受注、検収までの一般的なケースの流れを説明する。

16

システム提案

技術費（工数）の見込み原価ロボットシステムインテグレータのスキル読本

が一般的には約2〜3ヶ月、長い案件でその間に営業では、他社競合情報、顧の情報収集に努め、自社が有利に受注

ム作成の見込み工数

込み工数

また、必ず現地視察を行って現状の作①ロボットプログラム作成の見込み工数

で、必ず現地視察を実施し、商談を進め③ビジョンカメラ、力覚センサのプログていくべきである。

コスト積算、見積りの仕方
見込み製造原価＋利益ということが一

般的な見積り金額となる。

ここでは、引き合い開始からロボット

装置を製作し、検収が上がるまでに係る技術作業項目、外注費について説明する。
よく、「この装置を1千万円でやってくれませんか?」という顧客から依頼の話を聞くが、金額、受注が先行し、見込み原

価の試算がどんぶり勘定になり、結果的に採算性悪化に陥るケースが多々あるので、しっかり見込み製造原価の試算は行うべきである。

ラム作成の見込み工数
機械組立・配管①機械組立の見込み工数②エアー配管作業の見込み工数③電気配線の見込み工数
電気配線、制御盤組立①制御盤組立、配線作業の見込み工数②各装置の機内配線の見込み工数③周辺ケーブル作成、繋ぎ込みの見込
み工数
社内調整、デバッグ①組み上がった各機器の確認見込み工数②I/Oチェックの見込み工数③メカ調整の見込み工数④動作試験の見込み工数⑤客先立会と立会後の動作試験の見込み工数

出荷準備②清掃・梱包作業の見込み工数③積み込み作業の見込み工数
現地据付①荷降ろし作業の見込み工数②搬入、横引き作業の見込み工数①I/Oチェックの見込み工数②メカ調整の見込み工数③動作試験の見込み工数⑤操作説明の見込み工数⑥生産立会の見込み工数
完成図書①保守資料作成の見込み工数②操作説明書作成の見込み工数出しを実施しているメーカもあるので、費用（借用品除く）③打ち合わせで発生する見込みの交通費、宿泊費

技術費のレートについて
技術費の1時間あたりのレートについては各ロボットシステムインテグレータ

ごとで異るが、基本的な考え方としては労務費＋経費（家賃等の原価になる経費）を入れたレートで試算することが一般的である。

仕様書／契約書、工程表について
構想、見積りを提出し、ほぼ合意を顧②設計でリスク性の高い項目の予備工数

るが、顧客 によっては見積り条件書でロボット①用途に適したメーカと型式の費用

仕様書を提出する必要がある。

ここでは仕様書という言い方をしていあったり、契約書という名称で呼んでいる場合もある。

呼び名はさておき、大事なことは「顧この仕様書に装置の内容や作業範囲な仕様書に必要な記載事項に関しては➡01│組織体制：③ケーブル費用①必要な車輌の大きさ、台数の費用
現地据え付け

日程に応じた交通費、宿泊費の費用①場所、②重機必要時のレンタル費用③床養生が必要な場合の養生費用
い場合はその費用①検証用にワーク治具を試作する②ツメは3Dプリンタによる試作品も活
用可能

参照。

事前検証の大切さと手法検討
検証用ロボットの準備

クタを取り付け検証用ロボットの準備て正常に動作できること、タクトを確認② 予 定した 検 証 条 件 を 確 認しな がら
データを記録当然であるが装置導入後、満足する仕階でのハンドで本当にうまくいくかなど、画の際は、真っ先に声がけをいただける。

行うべきである。

非常に大事であるし、当然であるが導入受注し制作途中で「うまく装置が動かなないかの確認も重要となる。

心配ごと、つまりリスクを含んだままい」、「要求どおりの能力が出ない」といった問題が発生してしまうと納期遅延や想定の原価をオーバし採算性に大きく影響がでる。顧客もリスクを抱えたまま依頼

07

導入後はロボット装置が営業マン

構想、見積り、仕様書に関しほぼ顧客

まだ心配ごとが多い場合は、事前検証を06①作成したエンドエフェクタ、治具を使用し様で安定稼働ができている装置を導入すから承認を得たが、装置能力や構想段

05③ワーク条件（種類）によって部品交換もれば、リピート商談もあるし、設備投資計

08

後も装置の状態を確認して、問題点など導入した装置はロボットシステムイン

09

受注前は、顧客と接する営業の対応がテグレータの営業マンとして活躍するの

電気配線④荷降ろし、横引きが自社で対応できな

検討
検証用治具の制作

システム制御④必要な電材の費用輸送目的である。

04

画像処理②制御盤、操作盤の費用②ツメは3Dプリンタによる試作品も活用可能③ワーク条件（種類）によって部品交換も②製作した治具を設置
実機検証

テムインテグレータでは当たり前でないじた加工品、購入品の費用（センサも①PLC、その他購入品の費用①検証用にエンドエフェクタ（ロボットハ

ことも多々存在する。

7.仕様書作成

03てロボットシミュレータでタクトを確認
エンドエフェクタの試作①ロボットの設置と製作したエンドエフェ

どを記載してお互いの同意を取ることが含む）
制御盤、操作盤、中継盤

ラムを作成③作成したロボットプログラムを使用し客はやって当たり前のこと」が我々シス

通信機器、機能オプションなど）の費用
各機構①制作する各機構ごとの機器構成に応ミュレーションを実施②シミュレーション用にロボットプログ

ロボット制御②必要なオプション（カメラ、力覚センサ、

02

電気設計

外注費の見込み原価検証で行う作業について説明をする。
ロボットシミュレーション

ンド）を試作する

客から取りつけた後に導入する装置の③事前検証の見込み工数

相談をするべきである。ここでは、事前①タクト予想を事前に確認するためのシ①資材、調達による手配業務の見込み工数
その他①営業マンの見込み工数

また、ロボットメーカにはロボットの貸し

機械設計③提出図面準備の見込み工数
部材、購入品手配②事前検証で必要な加工品、購入品の安全／品質対応④検収運転の見込み工数

るが、事前検証は実施するべきである。

①不足の事態に備えてリスク分の費用01あるので、有償/無償は顧客との交渉とな日程に応じた交通費、宿泊費の費用
①場所、
その他

生産技術

③据付、配線作業の見込み工数
現地立上調整することは避けたいと考えているはずで

組織体制①解体作業の見込み工数

現地立上調整で、顧客の満足する装置を必ず導入する必要がある。

ロボットのティーチング作業3日間だけお願したい。の落とし穴

10
機械組立

よく、
こんな商談が舞い込んできます。
「現在、新規で制作中の装置で○○のロボットメーカのティーチング作業を3日間お願いしたいができませんか」と。
リピート機やロボットのみの乗せ換え後のティーチング作業であれば、過去に実績もあり心配はいらないと思いますが、新規の場合、どこで制作したのかわからないロボットハンドのメカ機構の強度や再現性、PLCとの制御連携、要求タクトなどリスクが必ず付いて回ります。また新規装置の場合は、ティーチン
グ作業が予定日より遅れてしまい、他の予定とバッティングしたり、聞いている内容よりかなりボリュームもあるティーチング作業の場合もありますので、しっ
かり詳細仕様をお聞きしてから引き受けるという手順をとりましょう。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

17

02 ｜生産技術

1 -1 .生産技術概要
生産技術は生産プロセスのムダを排除し、最適なプロセスを作り上げるための技術である。生産技術の基礎を知ることで、顧客に対しムダのない最適なシステムを提案することができるようになる。本節では、生産技術を理解するための基礎知識と用語の解説を行う。

なお、このプロセスの中でも、製造・生産技術とは生産技術とは、製品を生産するプロセ

スにかかわる技術のことである。製品技

術・製造技術といったことばと比較するとわかりやすい。製品技術・製造技術は、より良い製品を作るためにいかに製品を設計するか、どのような材料を使用す

加工⇒検査・出荷という部分に着目した管理手法は工程管理といわれる。

コストの構造コスト削減を行うためには、まずコス生産技術の目的
生産技術は、QCDに着目した最適な生産プロセスを生み出すための技術であトの構成要素を知る必要がある。まず、会社の利益（営業利益）は、売上から製造原価と営業費（販管費）を減じたものでるか、どのように加工し組み立てるかとるが、中でもムダ・ムリ・ムラ（3ム）や7ある。

これに対し、生産技術はよりよい生産プいわれる。7つのムダは、トヨタ生産方式

原価の部分である。製造原価はさらに、いった製品単体に着目した技術である。

つのムダを排除することが重要であるとロセスを生み出すための技術である。

で提唱されているものであり、①つくり

いかなるものであろうか。製造業では、

ムダ、④加工そのもののムダ、⑤在庫のそれでは、よりよい生産プロセスとは

QCD管 理 が 重 要 で あるとい わ れる。Q

すぎのムダ、②手持ちのムダ、③運搬のムダ、⑥動作のムダ、⑦不良をつくるム生産技術が対象とするコストは、製造製造直接費、製造間接費に分かれ、それぞれさらに材料費、労務費、経費に分けることができる。いかにこれらコストを削減するかが生産技術の課題である。

（Quality:品 質 ）、C（Cost: コ スト）、D

ダである。いかにしてこのムダを発見し、りよい生産プロセスとは、このQCDがバ利益（営業利益）＝売上−製造原価−営業費（販管費）（Delivery:納期）の管理のことである。よランスよく管理された最適なプロセスのことである。従って、生産技術とはQCDが製造直接費最適化された最善のプロセスを生み出すための技術であるということができる。中でも特にコスト削減に注目して生産技術ということばが使用されることが多い。

QCD
生産の
3要素

製造原価
製造間接費

Q：品質（Quality）
C：原価（Cost）
D：納期（Delivery）

生産技術と生産管理
JISの定義によると、生産管理とは「定められたQCD（Quality、Cost、Delivery）

また は、人・物・金・情 報 を 駆 使し、需要予測・生産計画・生産実施・生産統制を行う手続きや活動」である。

一般的にものづくりの生産プロセス

は、商品企画設計⇒生産立ち上げ⇒製

造・加工⇒検査・出荷となるが、生産管理はこれらの全プロセスにおけるQCD

最適化のための管理ということができる。生産技術はこの生産管理のために用いられる技術であるといえる。

18

解決するかが生産技術の根幹である。

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材料費

原料費、買入部品費など

労務費

直接作業賃金経費

外注加工費、特許権使用料など

材料費

燃料費、消耗品費、消耗工具費など

労務費

間接作業賃金、事務員賃金など

経費

減価償却費、水道光熱費、賃貸料など

図1：製造原価の構造
トヨタ生産方式とは「異常が発生したら機械がただちに停止して、不良品を造らない」という考え方
（自働化）と、各工程が必要なものだけを、流れるように停滞なく生産する考え方（ジャスト・イン・タイム）の2つの考え方を柱として確立された生産方式。
＜自働化＞
1.＜自働化＞とは、通常の加工が完了したら、機械が安全に停止することと、万一、品質、設備に異常が起こった場合、機械が自ら異常を検知して止まり、
不良品の発生を未然に防止することである。
それにより、後工程には、良品だけが送られる。
2.加工完了時に、自動で止まるのと、異常があれば機械が止まって＜アンドン（異常表示盤）＞で知らせるので、作業者は安心してほかの機械で仕事ができ、また、異常の原因追求と再発防止も容易
である。
その為、
作業者が多くの機械を受け持つことができるため、生産性も上がり、異常を改善
し続けることで、工程能力も向上する。
＜ジャスト・イン・タイム＞
1.注文を受けたら、なるべく早く生産ラインの先頭に生産指示を出す。
2.組立ラインは、
どんな注文がきても造れるように、全ての種類の部品を少しずつ取りそろえておく。
3.組立ラインは、使用した部品を使用した分だけ、その部品を造る工程（前工程）に引き取りに行く。
4.前工程では、全ての種類の部品を少しずつ取りそろえておき、後工程に引取られた分だけ生産する。
トヨタ自動車HPより作成

重要な概念③（稼働率と可動率）

生産性とは、JISの定義によると「投入稼動率とは、JISの定義によると「人又量に対する産出量との比」であり、生産性＝産出量（output）／投入量（input）の式

で表すことができる。よく耳にする労働生

は機械における就業時間若しくは利用可

重要な概念④（設備総合効率）である。1日の作業時間に対して、そのう

最大の生産量をあげたかを分析する。そだ、一般的な使用法として、分母となる1

設備総合効率とは、生産システムに投入した生産設備を効率よく使っているか

時間であるかの比率を表している。たどうかを表す指標のことである。設備総の他、分母に投入資本を置いて、どれだ

日の作業時間は標準の作業時間（定時）

び良品率を掛け合わせたものである。

を分析したり、分母に原材料使用量を置業する場合に「工場の稼動率125％」など

け小さな資本で最大の生産量をあげたか

すべての要素を分母に置く全要素生産性

ときに設備が使用中又は運転可能であということばも近年用いられている。

効率とは、JISの定義によると「目的のために有効に利用した量と、消費したすである。従って、生産効率は、製品を生

これに対し、可動率は「必要とされる

作業時間

余裕時間

が異なるものであり、生産性は高いが生実質的な作業時間

段取時間

機械の金型の取替えや準備時間など

作業余裕

注油や手入れなど当該作業における不可避の遅れ

職場余裕

材料待ち、連絡待ちなど管理方式に依存するもの

用達余裕

手洗い、水飲みなど

疲れ余裕

疲労にもとづく遅れ生産されているが、中身を分析すると実設備総合効率＝時間稼働率 × 性能稼働率 × 良品率

が割かれている、などという場合である。

負荷時間

出力（有効エネルギー）
入力（投入エネルギー）

06

稼働時間

正味稼働時間価値稼働時間

不良ロス
不良
手直し
修正

性能ロス

良品率（％）＝価値稼働時間 ÷ 正味稼働時間 ×100

平均故障間隔（MTBF）

正常に機能業者」が、決められた「標準の作業方法」と設備を用いて決められた「標準の作業

故障で停止条件」のもとで、既定された品質の製品の作業時間を標準時間と比較することがぜかを考え、カイゼンにつなげることが可能となる。

カイゼンのためのヒント

カイゼンを行う際のヒントになる原則として、3SとECRS（日本語の頭文字をとってナナトヤとも呼ばれる）がある。
3S

simplification

簡素化

standardization

標準化

specification

専門家

Eliminate（排除）
ECRS

10

ナクス

Combine（結合）ナガラ

Rearrange（並び替え）

トリカエ

Simplify（簡素化）

ヤサシク

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機械組立

度乖離があるのかを知り、その原因はな

電気配線

図3：稼働率と可動率定の仕事をおこなう場合の作業時間に、できる。これにより、標準時間とどの程

09

MTTRを計算を生産するために、通常の努力を払い一

標準時間を設定することにより、日々

08

平均故障間隔（MTBF）＋平均修復時間（MTTR）
MTBFを計算間とは一定の熟練度をもつ「標準的な作

適切な「余裕時間」を加えたものである。

07

システム制御可動率（Availability）＝

準時間」という概念が重要となる。標準時

性能稼働率（％）＝正味稼働時間 ÷ 稼働時間 ×100

空転
チョコ停
ドカ停
速度低下

重要な概念②（標準時間）
工程管理や作業管理を行う際に、「標

時間稼働率（％）＝稼働時間 ÷ 負荷時間 ×100

故障
段取時間
立ち上げ時間立ち下げ時間画像処理

出力（入力労働力−ロス）
生産効率＝
入力（労働力）停止ロス

ロボット制御は不良品の検査や対応にかなりの労力

率＝05

図2：標準時間の構成

産効率が低いという場合も存在しうる。

効

04

正味時間

電気設計

生産性と生産効率は似た概念である

例えば、時間あたり非常に多くの製品が修正）をいかに少なくするかがキーポイントとなる。

標準時間＝作業時間＋余裕時間（または、作業時間×（1＋余裕率））

ギーのうち、有効に利用されたものがどて、この値が100％を超えることはない。

03

停、速度低下）、不良ロス（不良手直し、る確率」である。故障で停止する時間が産する際に、投入したすべてのエネル

れくらいの割合かを示すものである。
よっ

停止ロス（故障、段取り時間、立ち上げ

立ち下げ時間）、性能ロス（空転、チョコ

機械設計

べての量とのエネルギー的面での比率」

設備総合効率を向上させるためには、

安全／品質対応と表現する場合もある。

産量をあげたかを分析したりする。また、

合効率は、時間稼動率と性能稼動率およであるとし、繁忙期など定時を超えて作

いて、どれだけ少ない原材料で最大の生

02
生産技術

ちの何時間が生産に対して有効な作業

01

に近づく。

能時間に対する有効稼働時間との比率」

産性は、生産量（生産金額）／労働量（従業員数）で表され、どれだけ少ない人で少なければ少なくなるほど可動率100％

組織体制

重要な概念①（生産性と生産効率）

19

02 ｜生産技術

1 -2 .生産技術概要
生産技術は生産プロセスのムダを排除し、最適なプロセスを作り上げるための技術である。生産技術の基礎を知ることで、顧客に対しムダのない最適なシステムを提案することができるようになる。本節では、IEの基本である工程分析のやり方と費用対効果に関し解説を行う。

総合されたシステムの設計・改善・確立

に関するもので、そのシステムから得ら

上記４ 工程のうち、付加価値を生み出し生産管理を行う上で、どのように現在の生産システムを分析し、どのように改善するかを学問的アプローチから考察するものである。工程分析、動作研究、稼動分析、時間研究などが代表的なIEの研究対象である。ここでは、生産システ
ムの現状分析を行う基礎となる工程分

析に関して紹介する。

工程分析
工程分析とは、材料が製品になるまでの工程を分析することである。
1.工程分析の目的

製品の流れを明確にすることにより、改善点を発見することである。
2.工程分析の手法

一般的に、工程図記号を使って図表化

し、各工程の作業内容、使用機械、治工具、所要時間、運搬距離などを調査、記録する。

3.工程図記号

工程図記号はJIS Z8206に規定されている（図１ 参照）。基本的には工程を次の４つに分類し、フロー図を作成する。
● 加工

原料、材料、部品または、製品の形状、性質に変化を与える過程● 運搬

原料、材料、部品または、製品の位置に変化を与える過程③工程を４ 種類に分類しフローを作成。

原料、材料、部品または、製品が、計や方法とともに、数学・物理学・社会科学
いる。

い製品や作業者など。

● 停滞

画に反して滞っている、または、計画の専門知識と技術とを利用する」として

例えば、生産量の多い製品、工数が多

たは、個品の良・不良を判定する過程

れる結果を明確にし、予測し、かつ評価するために、工学的な解析・設計の原理

問題点のある製品または作業者を選ぶ。

質を検査し、ロットの合格、不合格、ま

工程を、
「加工」
「 運搬」
「 検査」
「 停滞」
に分類し、工程図記号を使用して工程により蓄えられている状態の内容をわかりやすくする。

④時間、距離などを調査して記入。

ているのは「加工」工程のみである。

⑤カイゼン点を把握する。

※記 入に関しては、「工場管理」2017年1月号掲載の図2
簡易フォーマット参照。

4.工程分析のやり方①工程分析の目的を決める

まず「工程分析」の具体的な目的を決5.カイゼンのポイント付加価値を生み出しているのは「加工」

める。

工程であるので、それ以外の工程の割合

例えば、工程全体の工数をへらす、運をいかに減らすかがポイントとなる。

搬を見直すなど。
要素

記号名称

記号

読み方

内容

加工

加工

まる

原料、材料、部品、製品の形状、性質に変化を与える過程。
唯一、価値を高める工程。

運搬

運搬

こまる

原料、材料、部品、製品の位置を変化させる過程を表す。
➡を用いることもある。

貯蔵

三角形

原料、材料、部品、製品を計画により貯えている過程。

滞留

ディー

原料、材料、部品、製品を計画とは異なり滞っている状態。

数量検査

四角形

原料、材料、部品、製品の量または個数を計って、その結果を基準と比較して差異を知る過程。

品質検査

ダイヤ

原料、材料、部品、製品の品質特性を試験し、その結果を基準と比較してロット、個品の良・不良を判定する過程。

停滞

検査

図1：工程図記号と記入例〈製品工程分析での簡易フォーマット〉
工程記号
距離 時間
（m） （秒） 加工 運搬 停滞 検査
寸法検査
3
〇 ➡
◇
◇
台車で運搬（検査場へ）
25
30
〇 ➡
◇
仕掛品置き場
3 時間 〇 ➡
◇作業台まで運搬1015〇 ➡
◇検査（マーキング）3〇 ➡
◇台車で運搬（倉庫へ）
25
30
〇 ➡
◇
仕掛品置き場
3日〇 ➡
◇台車で運搬（作業台へ）
10
15
〇 ➡
◇
梱包作業
5
〇 ➡
◇
台車で運搬（受入へ＝外注出し） 15
25〇 ➡
◇仕掛品置き場
3 時間 〇 ➡
◇リフトで運搬（車へ）
20
40
〇 ➡
◇
加工（WJ 加工）8
〇 ➡
◇リフトで運搬（受入へ）
20
40
〇 ➡
◇
仮置き
2 時間 〇 ➡
◇
台車で運搬（NC 班へ）
35
60
〇 ➡
工程の説明

仕掛品置き場

1日

〇

➡

△

米国IE協会は、「IEとは、人・モノ・設備の原料、材料、部品または、製品の量や品

◇

備考

運搬
（リフトで500kg×50m）
仮置き（設備前に3 時間）
加工（施盤で30 秒 / 個）
検査
（ノギスで寸法）
受入検査は
現地で実施

◇
〇 ➡
◇
〇 ➡
◇
〇 ➡
※工場管理 2017年1月号「解説 IEの手法 1.工程分析」
より作成
加工設備まで運搬

1530

図2：簡易フォーマット例

20

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

工程順に部門間、他社との
境界を表す

△
△
△

IEとは生産工学と呼ばれるものであり、②工程分析の対象を決める

● 検査

△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△
△

IE（Industrial Engineering）

部門間、他社との境界を表す

費用対効果分析て、どのくらい効果があるかをいう。コストパフォーマンスといわれることもある。
費用対効果を算出する場合には、一般的に費用便益分析法が使用される。

のであればその購入額が考えられる。また、そのために他の設備や環境に改造をシステム製作コストの正しい査定

忘れてはならないのは、設備を入れ立つものであり、その基礎となっているである。例えば、保守メンテナンスのコまう。特にシステムの費用は大きなウェ

費用額を計算し、費用と便益の価格を比算するべきであろう。

較することにより分析、評価を行う方法

金額がぶれると大きく結果が異なってしたことにより増加するランニングコスト

ストや、増加する電気量、スペースが余それぞれについて、一定期間の便益額、費用対効果の分析は仮定の上に成り行うのであれば、これも費用となる。

て、費用をかける場合とかけない場合の

1-7営業技術でも触れているが、正しい金額を算出するためには、正確な（妥当性のある）設備査定をする必要がある。

1.一定の期間とは合に、以下のような便益と費用が考えら

そのためには、製品（ワーク）の生産

プロセス（工程設定）設定を正しく行う事

例えば、新たなシステムを導入する場

おり、会計処理上はこの減価償却期間に便益

生産数増加による利益増
100 万円／年
工数削減による人件費減
300 万円／年
品質向上による廃棄コスト減
100 万円／年

費用

システム購入費用一式
2,800 万円
保守メンテ費用
80 万円／年
増加電気費用20 万円／年

応じ毎年減価償却がなされることとなる

ので、これを費用回収の期間と置くことが一般的である。もちろん、便宜上さらに短い期間を設定し費用効果を計算しなお、減価償却期間は法律で定まって設備かで変動するため都度確認が必要である。

案をする事が必要となる。

要素がある場合には、実験、検証を行う
事が必要である。これらを基本として、● 機械設備コスト査定● 制御機器査定● 制御プログラム査定● 仮設、輸送、本据付コスト査定

この 場 合、投 資 回 収 期 間 を 7年と置● 立上げトライ コスト査定

いた場合は、便益3,500万円（（100万+● ロボットティーチングコスト査定

300万+100万 ）×7年 ）、 費 用3,500万● 帳票（取扱説明書、検査証など）のコスト査定

プラスマイナス0となる。

● 生産サポートコスト査定の総額であり、費用をかけることにより増回収を考えている場合は投資に見合うを行い、さらに販売管理費と利益を考慮

効果には、金額で表すことが容易な定

定性的な効果がある。

定量的な効果としては、生産数の増加による利益の増加、工数削減による人件が、7年以下での費用回収を考えている場

IEのさまざまな分析手法

本章で述べた以外に、IEには様々な分析手法が存在する。興味のある方は、下表を参考にさらなる学習を行っていただきたい。
分類

定性的な効果としては、従業員の満足な効果が主に用いられるが、定性的な効果も何らかの方法で金額に換算し用（例）〇

WF（Work Factor）法

標準時間見積資料法

〇

生産数増加
人件費削減
省スペース
省エネ
社員満足度向上
顧客満足度向上
品質向上
重労働軽減
危険作業代替熟練作業代替工程

有効動作分析（作業・動作）

〇

効率

工程分析

From-Toチャート

稼働分析

製品
品質
物流
技能

◎

◎

〇

◎

設備稼働分析

◎

◎

生活分析

〇

チョコ停分析

◎

〇

◎

〇

◎

◎

〇

◎

〇

生産性評価の分析
QC手法

新QC手法

工程長（LT）分析

流動数分析（曲線）

技能棚卸分析

習熟曲線

〇
◎

◎

◎

〇

〇

作業者の作業速度の評価

09

作業内容の定量的分析〇

運搬活性分析

設備配置や工程の合理化

チョコ停の現象と原因分析◎

MH（マテハン）分析

物の加工の流れ分析

設備不稼働時間の要因分析〇〇

有効作業と無効作業の作業分析

工程の相互関係の明確化

人と機械の時間的経過の関連性の分析

PQ分析

アクティビティ相互関係分析

高精度な標準時間設定

作業時間の不均衡によるロス時間分析

◎

◎
◎

08

ランダムな瞬間観測による状態分析

設備稼働状況や長時間の作業分析

PM分析

マシン・チャート
レイアウト

◎

◎

手法の概要
ストップウォッチによる作業時間分析

整備された資料に基づく標準時間設定〇

バランス・ロス分析

マン-マシンチャート

◎

◎

〇

レイティング法〇〇◎

流れ分析（流れ線図）

◎

◎

仕掛
在庫
〇

設備ロスの要因分析

◎

◎

◎

〇

〇

◎
◎

〇

〇

自動機の機構相互間の動作時間分析
製品種類別の生産量の分析

職場の相互関係（近接性）の分析
運搬、取扱いコストの分析

物の移動し易さの分析

問題解決手法（主に数値データ）◎

製造工程長の内容分析

〇

◎

10

設計段階での組立加工難易度の分析

〇

機械組立

定性的効果

WS（Work Sampling）法

時間分析

分析の狙い
設備 人的
効率 効率
〇
◎

電気配線

いることも可能である。

（例）

ストップウォッチ法

品質
確保

VTR法

通常費用対効果の算出では、定量的

定量的効果

分析方法

システム制御れる。

して販売価格を決定する必要がある。

07

費の減少などが挙げられる。

度の向上や安全性の向上などが挙げら● エンジニアリングコスト査定

画像処理

量的な効果と、金額で表すことが難しいということは、7年以上の期間での費用

06
ロボット制御2.便益額とはえた利益と節約できた費用の総和となる。

05● 実験、検証コスト査定（2,800万+（80万+20万）×7年）となり、便益額は、費用をかけたことによる効果

04

また、生産するために不確定な製造

電気設計ても問題はない。

おり、同じような設備でも何を製造するな能力と機構の機器を組合わせた構想

で過剰な設備にならないような設備提機械設計

償却期間（法定耐用年数）が設けられてと、各工程の要件（目的）を理解し、適正れるとする。

かという期間となる。固定資産には減価

03
安全／品質対応

4.例

る場合は、その費用を何年で回収したい

02

イトを占めることとなる。

計必要となるのであればその賃料も計である。

一定の期間とは、例えば設備を購入す

01

生産技術

費用・便益分析法は、製造ラインに対し費用額を考える場合、設備を購入する

組織体制

費用対効果とは、かけた費用に対し合は投資に見合わないということとなる。

3.費用額とは問題解決手法（主に言語データ）

各工程における仕掛数推移の分析
技能レベルの把握

未経験者の習熟期間を求める

MONOist記事 福田祐二「実践！IE：方法改善の技術」
より（http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1001/12/news089.html））

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

21

03｜安全／品質対応

1 -1 .リスクアセスメントとリスク低減策
ロボットシステムが、システムのライフサイクルを通じて、安全に使用できるためには、SIer自らがリスクを想定し低減策を講じなければならない。そのための策として、ここではリスクアセスメントとリスク低減策について紹介する。

を構築する場合は、十分に安全の確保にはじめに努めることが絶対の条件である。

うことを求めている。

システムを構築し、提供する。その際、システムの用途、性質、装置の複雑さ及びしてリスクアセスメントを実施し、リスク

おこなうことも考慮して、人に対して危よって、ロボットシステム固有に存在する。

い。また、ロボットシステムを構成するロする必要がある。つまり、SIerは構築す

SIerは、ロボットシステムを構成するロボッ

SIerは、顧客から依頼されたロボット

ロボットシステムは人と協働して作業を害を加えることがないように設計・開発

ロボットシステムに存在するリスクは、

人間とロボットとの相互作用のあり方にそのため、ロボットシステムを提供する

るロボットシステムに対して、十分な安トや各構成要素が、ロボットシステムのラ

国内法においても安全に対する規制がための対策を講じなければならない。ここ

全対策を施さなければならない。

イフサイクルを通じて、安全に使用できる

SIerは構築するロボットシステムに対を許容できるまで低減しなければならな

ボットを、ロボットシステムに要求される仕様に基づき選定しなければならない。

リスクアセスメント活動存在する。産業用ロボットシステムに関では、ロボットシステムに対する安全確保

労働安全衛生規則が代表的なものとして並びにリスクアセスメントの結果に基づいるロボットや他の構成要素、それらの関する。

ステムを使用する人、周辺の環境を含めわる法規制としては、労働安全衛生法や存在する。労働安全衛生法における機械関係の規制の原則としては、産業用ロボットについては、周囲に物理的な柵などを設けることを基本としていた。しかし、コンピュータ制御技術の向上により、信頼性の高い制御が可能となり、新たな制御機能を付加することによる安全方策である「機能安全」の国際規格が制定されたことの方法としてのリスクアセスメント手法、て実 施 するリスク低 減 策 に つ いて紹 介

ロボットシステムの安全性評価とリスクアセスメント
ロボットなどの機械類を開発するための 安 全 指 針として は ISO/IEC Guide 51

ロボットシステムを対象としたリスクア

セスメント活動とは、①システムを構成す係を明確にする。②対象とするロボットシた使用場所、使用方法、並びに予想する

ことができる誤使用（合理的に予見できる誤使用）を明確にし、③ロボットシステムのライフサイクル中にロボットシステムの使用者や周囲の人に対して発生が想定される危害、財産への損害、または環境から、現在では適切な安全関連システム（JIS Z 8051 ）“Safety aspects-Guide

は、柵などを設けることなく労働者と協働（安全側面－規格への導入指針）が存在

スクごとにその大きさを見積り、その大き

また、労働安全衛生規則において、危品又はシステムに存在するリスクを減らかを評価するまでの一連の活動をいう。

を有しているロボットシステムについてで作業を行うことを認めている。

険業務として産業用ロボットの操作業務（第三十六条

第三十二号）、教示等にlines for their inclusion in standards ”

する。この規格は、機械的要素を持つ製すことを目的に制定された指針であり、この指針の下に、リスクアセスメント活動への悪影響をリスクとして洗い出し、④その原因（危険源）を識別して洗い出したリさが受け入れ可能なレベルにあるのか否
リスクが受け入れ可能なレベルにない場合には、可能になるまでリスク低減

おける安全要件（第百五十条の三）、運を規定したISO 12100（JIS B 9700）“Safety策の検討を繰り返す（図1）。

四）、検査等の安全要件（第百五十条のdesign-Risk assessment and risk

ロボットシステムの決定規定されている。

めの一般原則－リスクアセスメント及びるかをコンセプトとして明確にしなけれ用ロボットの安全規格ISO 10218-1（JIS B

たり、5W1Hに沿って、「何ために（why）」

転中の危険の防止要件（第百五十条の五）、点検の実施（第百五十一条）などが安全確保の方法of machinery-General principles for

reduction”（機械類の安全性－設計のたリスク低減）が位置づけられている。産業事項－第1部：ロボット」及びISO 10218-2「 誰 が（Who ）」「 どのように（How ）」ロ

クデバイス－産業用ロボットのための安一つの方法である。

びインテグレーション」、並びにISO 13482

トシステムのユースケースを特定し、制約・

デバイス－生活支援ロボットの安全要求

る機械類の制限の決定に該当する。特に、普及し、現在は人と協働で作業をする協（JIS B 8433-2）「ロボット及びロボティッ

ロボットの活躍の場は今や製造現場から全要求事項－第2部：ロボットシステム及

介護現場や、直接個人の生活の質を向上させる目的で「生活支援ロボット」
として（JIS B 8445）「ロボット及びロボティック

活支援ロボットを含むロボットシステム

事 項 」で は、そ れ ぞ れ ISO 12100（JIS B

活躍を始めている。産業用ロボットや生ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ばならない。コンセプトをまとめるにあ「どのような（What）」ロボットシステム

イス－産業用ロボットのための安全要求

働ロボットの導入が始まっている。また、どのようなロボットシステムを構築す

8433-1）「ロボット及びロボティックデバ

人の作業を支援し、作業の効率化を図るため製造現場では「産業用ロボット」が229700）に基づいてリスクアセスメントを行を作り、「いつ（When）」「どこで（Where）」
ボットシステムを使うかを考えることもコンセプトを明確にすることは、ロボッ

制限を明確化する作業であり、図1におけ「どのようなロボットを選定するか」についてはSIerは構築するロボットシステムに対顧客）によるブレーンストーミングは効リスクの大きさを定量的にあてはめるな

顧客の要求を満足するロボットシステムのライフサイクルの各フェーズにおける使しては、表1に例示した5×5マトリクス定する必要がある。
「誰が使用するのか」にに、機 械、電 気、熱、電 磁 的ノイズ、使されている。

境など、その他、人や物体に影響を及ぼ

リスクの評価を明確にする場合には、正しいロボットの手法も効果的である。また、「使用者がられるレベルにまで低くなっているか否

誤使用についても明確にする必要がある。

その原因を網羅的に洗い出すFTAやロるレベルにまで至っていない場合には、とは大切な情報となる。開発者側から「どてシステマティックに分析するSTAMPな構築のためには十分な分析に基づいて選果的な方法である。ロボットシステムの用状況を考え、リスクを列挙するととも用材料及び物質、人間工学原則、使用環

た、「どのようにロボットを使用するのか」すエネルギーなどの危険源に注目するに示し、使用者を制限する必要がある。ま使い方のみならず、合理的に予見できる

また、動力源についても明確にしておくこ法や積算法（ハイブリッド法）などが提案

怪我を負う」などを頂上事象に置いて、かを評価することであり、受け入れられ

ボットシステムと人との相互作用につい「リスク低減策を実施する必要がある」とのように使用してほしい」といった使用方

どの手法も効果的である。

リスク評価に先立ち、リスク低減策の必るロボットシステムについてしっかりと合（JIS B 8433-1）、ISO 13482（JIS B 8445）

照）を準備しておくことが必要である。

意しておかなければならない。

判断することである。このため、SIerは、

ISO 12100（JIS B 9700）、ISO 10218-1

要性を判断する「リスク評価表」（ 表1参の付属書には、危険源が例示されていリスクの見積り結果をリスク評価表にるので参照することが望ましい。

あてはめてリスクを評価し、低減策の必リスクの見積り度が低いと推定してリスク点数が低く

用状況を想定しながら洗い出すことが大「発生頻度」をそれぞれ定量的に表し、リ在化した場合に重大な危害に至る可能リスクとその原因を網羅的に洗い出する。例えば、（リスク）＝（危害のひどさ）討することもあり得る。

切である。

なった場合でも、万が一そのリスクが顕スクの大きさを「見える化」することであ性があると判断した場合は、低減策を検×（発生頻度）の式を使って目安としての

05
電気設計

ために、関係者（ロボットメーカ、SIer、

リスクの見積りとは、「危害のひどさ」と機械設計に存在するリスクとその原因を実際の運04

要性を判断する。リスク点数は、発生頻危険源の同定SIerは、対象とするロボットシステム

03
安全／品質対応法を定義してもよい。SIerは顧客と構築す02

リスクの評価とは、リスクが受け入れ

生産技術

ついては作業者の経験、能力などを明確

01

どの方法がある。リスク見積りの方法と組織体制する要求を分析して選定する必要があり、スタート

ステップ 3 使用上の情報

意図する使用、使用制限の決定、合理的に予見可能な誤使用の明確化

危険源の同定 リスクの洗出しステップ 1 本質的安全設計方策

リスクの見積りリスクの評価リスク
No
リスクの低減リスクは適切に低減されたか？
終了

利益

07
画像処理

リスクの低減3ステップ／保護方策

06
ロボット制御ステップ 2 安全防護策

リスクアセスメント

リスク解析

設計段階で作り込む保護方策

機械類の制限の決定

Yes

図1：リスクアセスメント及びリスク低減策 活動プロセス

3

2

1

しばしば発生する

ときどき発生する

まれに発生する

発生しそうにない

起こり得ない危害のひどさ

5
4

死

25

20

15

10

5

20

16

12

8

4

15

12

9

6

3

10

8

6

4

2

5

4

3

2

1

亡

重大傷害

（恒久的な傷害）

中度傷害（通院治療で回復）

2（応急手当で回復）

1（一時的な痛み）

軽度傷害

無

傷

09

10
機械組立

3

08

電気配線

4

システム制御5発生頻度█ リスクは高く、受け入れられない█ リスクを下げる対策が必要である。技術的方策が困難な場合は警告表示及び管理的方策を講じる█ リスクは十分低いので、特別な対策は要求しない
表1：リスク評価表（例）（5×5マトリクス法）
ロボットシステムインテグレータのスキル読本

23

03｜安全／品質対応

1 -2 .リスクアセスメントとリスク低減策
ロボットシステムが、システムのライフサイクルを通じて、安全に使用できるためには、SIer自らがリスクを想定し低減策を講じなければならない。そのための策として、ここではリスクアセスメントとリスク低減策について紹介する。

リスクの低減策

リスクアセスメントの結果、リスクレベ

ルが受け入れ可能なレベルにまで十分低くなっていない場合には、リスク低減策を講じる必要がある。

③危害が顕在化した場合でも危害の程度、影響を緩和するなどの優先順位で考える。

これらのリスク低減策は、安全関連制御システムにより実現される。安全関連制
御システムの構成に対しては国際規格でリスク低減策には、「本質的安全設計要求があるため、設計の際には国際規格

プ2）」、「使用上の周知（ステップ3）」の優けるリスク低減策の例としては、センサ

方策（ステップ1）」、「安全防護策（ステッ
先順位がある。これを「3ステップ法」と呼ぶ。

ステップ１でリスクの危険源（危険状への適合が必要となる。ステップ2におにより範囲内に人が侵入したことを検知した際のシステムの停止などがある。

リスクアセスメントのステップ2で導出況）が除去可能性を検討し、危険源を除された安全防護策のなかには機能安全することで低減策は終了となる。

る。機能安全とは「モニタリングなどの去できるようであれば、その対策を実行
ステップ1におけるリスク低減策としては、危険エネルギーを減らす（負荷を減らす）方法としては、質量、速度、電圧、の対象となるものが含まれる場合があ

監視機能や安全のための制御機能（安全機能：safety functionといわれる）を付加することにより許容できるまでリス

温度、圧力など負荷エネルギーを下げクを低減させる安全方策」の1つである。

金属バリをなくす、挟み込み防止に対し設計対応でも十分にリスクが低減できる、切傷防止に対して鋭端部や機械的な検証

ロボットシステムもしくはロボットシス

テムの運用に対する安全要求規格は、まだ十分に成熟しているとはいえない。このためSIerは構築するロボットシステム

に対して、リスクアセスメントを実施してリスクを低減させるための対策を安全要求として明確にすることが大切である。

設計でのリスク低減策を設計仕様書に記載し、仕様のとおりにロボットを開発した後は、ロボットが意図したとおりに機能することを検証する。検証とは「正しくものをつくっているか？」の確認作業である。

ISO 13482（JIS B 8445）では、リスク低減策に応じて検査、実地試験、測定、運転中の観察、回路図の検査、ソフトウェ

アの精査、タスクに基づいたリスクアセ
スメントのレビュー、並びに配置図及び関連文書の精査といった検証手段が推奨ない場合には、使用者にリスクが残留しされており、またISO 10218-1及び-2（JISの実施を委ねることになる（ステップ3）。

法に加えて、仕様書及び使用上の情報のし、ステップ1で危険源を除去できない上の情報」という。例としては、警告文のる。これらの手段、あるいはこれらの手が危害に至るストーリ（危険事象）を断ち

ンテナンスマニュアルの準備と記載、必てを確認し、所定の機能が得られない場①危険源が存在することによる危害の顕

適切な保全間隔の設定、使用者の制限とフィードバックしなければならない。

ては、隙間を小さく/大きくするなどがある。また耐性を強化する（強度を上げる）ていることを伝え、使用者にリスク低減策

持つなどの手段などが考えられる。しか使用者に伝達する情報のことを「使用方法として、負荷に対する十分な余裕を場合には、ステップ2に移行し、危険源切るための設計による対策を検討する。
在化を防止する、②危害の発生頻度を低下させる、

表示・警告ラベル貼付、取扱説明書・メ

要なトレーニングの実施、保護具の着用、して資格制度の導入などが考えられる。

B 8433-1及び-2）では、これらの検証方

再確認という検証手段が推奨されてい段の組合せにより、設計仕様項目のすべ

合には、設計、製造の適切なフェーズに【参考文献】
ISO/IEC Guide 51（JIS Z 8051）“Safety aspects-Guidelines for their inclusion in standards”（安全側面－規格への導入指針）
ISO 12100（JIS B 9700）“Safety of machinery-General principles for design-Risk assessment and risk reduction”（機械類の安全性－設計のための一般原則－リスクアセスメント及びリスク低減）
ISO 10218-1（JIS B 8433-1）「ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項－第1部：ロボット」
ISO 10218-2（JIS B 8433-2）「ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項－第2部：ロボットシステム及びインテグレーション」
ISO 13482（JIS B 8445）「ロボット及びロボティックデバイス－生活支援ロボットの安全要求事項」

24

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

01
組織体制

ロボットの安全に関する国際規格について

ロボットシステムを構築するにあたり、構成要素であるロボットが安全であることは最低限の要求であるといえる。 ロボットの安全に関する国際規格としては、産業用ロボットの国際規格であるISO 10218-1、-2やサービスロボットの国際規格であるISO 13482がある。
産業用ロボットの国際規格ISO 10218は現在改訂作業が行われており、最近の技術やロボットと人との関係を反映し、人との協働作業における安全の確保について議論されている。ISO 10218-2ではロボットを含むロボットシステムやシステムインテグレーションについての安全要求が記載されており、SIer
必読の国際規格といってもいいであろう。

02
生産技術

また、最近は人へのサービスの提供を目的としたサービスロボットが、工場内で作業員の補助として使われるなど、活躍の範囲も広がり需要が高まっている。
サービスロボットの国際規格ISO 13482は、日本が主導して2014年に制定された国際規格で、現在はJIS B 8445としてJISになっている。また、サービスロボットのタイプに応じて、以下の3つのJISが制定されている。
①JIS B8446-1「生活支援ロボットの安全要求事項－第１部：マニピュレータを備えない静的安定移動作業型ロボット」
これは、自律移動型のサービスロボットの規格であり、警備や案内、掃除などのサービスを提供するサービスロボットの安全要求を規定している。
②JIS B8446-2「生活支援ロボットの安全要求事項－第２部：低出力装着型身体アシストロボット」
これは、人に装着する身体アシスト型のサービスロボットの規格であり、立つ、座る、歩く、走るなどの運動のサポートや体重支持や上肢支持などの姿
勢保持のサポート、運搬、上げ下ろし、把持などの物体操作などのサービスを提供するサービスロボットの安全要求を規定している。

03
安全／品質対応③JIS B8446-3「生活支援ロボットの安全要求事項－第３部：倒立振子制御式搭乗型ロボット」
これは、人の移動をサポートするタイプのサービスロボットの規格であり、倒立制御を行う一人乗りのサービスロボットの安全要求を規定している。
産業用ロボットもサービスロボットも人と協働して動作をするといった観点からの安全確保が重要であり、上記の規格への適合性が安全確保では必要となる。

04
機械設計

機能安全について【本質安全】

05

この規格では故障をランダムハードウェア故障とシステマ
ティック故障に分類し、安全を担保するための機能（安全機能 ）の 故 障 に 対 する 安 全 性 能 を 安 全 度 水 準(SIL:Safety
Integrity Level)として規定している。

06
ロボット制御機 能 安 全 に 関 する国 際 規 格としては、IEC 61508 が 最上位規格として存在する。

電気設計

機能安全とは、システムを構成する要素や部品の故障リ
スクなどを算出し、そのリスクを減らすような安全装置を「機能」として実装することで安全性を高める考え方のことである。

機能安全は本質安全と対比されて説明されることがある。

出力のエネルギーを下げるlことにより、安全を確保する。

【機能安全】

08
システム制御最近では、本質安全化はロボット本来の能力を損なう場合が多いため、必要なときには十分な能力を発揮できるように、制御により安全を確保することが求められている。特に、ロボットシステム化によって複雑で高度な制御を安全に実現するには、従来の単純なインタロックだけでは対応できず、機能安全を導入した安全制御システムが不可欠となっ
ている。

07
画像処理

例えば、作業者とロボットが協働して作業をする場合、ロボットの出力を低出力として、ロボットと人が接触しても、人に対して危害が生じないことが本質安全であり、本質的安全方策の一つと言える。一方、センサーによる監視をシステ
ムに設置して、人との衝突を回避、許容できるまで衝突の衝撃を制御するような保護装置により安全を確保することが機能安全を導入した安全制御による方策といわれる。

機能安全の国際規格としては、分野別の規格として

09
電気配線

自動車の機能安全規格ISO 26262
原子力ではIEC 61513
鉄道ではIEC 62278、IEC 62279
機械類ではIEC 62061などが存在している。

機械組立

今後はますます機能安全の考え方は当たり前のものとなると考えられており、
いままで機能安全の対象とならないと思われている分野でも関連した国際規格の策定がはじまっている。

10
センサのような「保護装置」を用いて、安全を確保する。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

25

03｜安全／品質対応

2 -1 .品質保証（品質マネジメント）
SIerは、ロボットシステムに求められる性能、安全性、信頼性などの仕様を満たしたロボットを作り出さなければならない。
このためのプロセスの確定と遵守によって確実なものとする品質保証について解説する。

はじめに
SIerは、顧客から依頼されたロボットシ

ステムを構築し、提供する。その際、提供するロボットシステムが顧客の要求する品が同一作業に関わった場合でも、決めたがSIerの行う品質保証活動となる。品質

とおりに仕事を行うことができる。また、

図1にメーカ系SIerの品質保証活動プロ

ジェクトの活動を説明する証拠になり得

保証活動の要素を以下に解説する。また開発のなかで作成した各種文書は、プロ

セスフローの例を示した。

るた め、 開 発 のライフ サ イクル の 各は、品質保証を実施しなければならない。

プロジェクト計画

ジェクト計画書の中で定義しておくことが項が満たされているという確信を与える

あ たり、ロボットシステムの 仕 様を５デオなどがあり、紙媒体のみならず電子の一部」と品質マネジメントシステムの「コンセプト」という。ロボットシステム

品質については、上記規格においてとが重要である。コンセプトを実現するが、要求事項を満たす程度」であり、特ト計画書を策定する。プロジェクト計画

人間工学的、機能的などの種類がある。

維持していく。プロジェクト計画には協質を満足していることを保証するために品質保証とは、「品質に関する要求事ことに焦点を合わせた品質マネジメント
国際規格ISO 9001で定められている。

ロボットシステムを開発・製造するに

W1Hの手法などを用いて整理したものをフェーズにおいて何を文書化するかプロ望ましい。文書には文字や図、写真、ビ

データで記録しても良い。 中身の詳しさ

は、組織の実情に合わせて決めて良い。

の開発では、コンセプトを明確にするこ

複数のチーム員間で使いやすい文書にために、以下の要素を含めたプロジェク

類、仕事の複雑さ、仕事のつながりの複書は開発・製造者間での共通理解としてて記載粒度などを決めても良い。

また、定量的・定性的のいずれでもあり

力会社による支援部分を含めるととも

変更管理

品質とは考えている対象が顧客の求め評価して、必要な力量を伴った協力会社

機能追加、クレームやヒヤリ・ハット、購「対象に本来備わっている特性の集まり
性には、物理的、感覚的、行動的、時間的、うる、と定められている。簡単にいえば、に、技術力及びプロジェクト管理能力をる要求をどれだけ満たしているか？といを選定することが大切である。

る要求を満たしていることに確信を与え● プロジェクトの開発スケジュール（終うことであり、品質保証は、顧客が求める活動のことである。

● プロジェクトの定義（目的と位置づけ）
了条件を含む）

品質マネジメントには、大きく2つ「品● 本プロジェクトのインプットと成果物

いえば、品質管理はしっかりと品質を作

リスク、課題、変更 諸々の管理）

質管理」と「品質保証」からなり、平たく
り込む活動であり、品質保証は品質が満
足のいくレベルであることを保証するための活動ということができる。

品質保証を行うにあたって● ロボット開発の管理計画（進捗、品質、するためには、組織の大きさ、仕事の種

雑さ、仕事をする人々の能力などを考え開発・製造中の不適合、出荷した後の入先の部品変更などを契機として、ロボッ

トの設計変更が発生する場合がある。変

更は確定しているベースラインに対して実施すべきである。変更する場合には、影響を分析して、ロボットシステムに対してリスクアセスメントを実施しなおすこと、ベースラインの確定に関わった関係者に変更を通知して承認を得ることが重品質計画要である。再リスクアセスメントは変更

素について、適用する範囲と方法を定めが、特にソフトウェアの場合には、影響

製品の品質に影響する複数の活動要たもの を品 質 計 画という。SIer が 既 に

ISO 9001認証を取得している場合には、による影響に焦点を当てることが多いの範囲が予想外におよぶことがある。またSIerは、どの時点から変更を反映させロボットシステムの導入を計画している

認証された品質マネジメントシステムのるのかを決定することが重要である。

を持っている。SIerは、ロボットシステムていない場合には、ISO 9001に要求さ製造管理［・設置管理］致したロボットシステムを構築するためと方法を計画する。また、協力会社の支

ム固有の品質を確保しなければならな仕様を決定し、設計・開発しなければなら

ントシステムを協力会社に適用させる

組織は、ロボットに求める性能のイメージを導入する組織（顧客）が求める性能に合に、顧客の要望を調査して要求を抽出し、ない。SIerは、構築するロボットシステム

適用を検討する。ISO 9001認証を取得しれている各項目を参考に、適用する範囲援を得ている間は、SIerの品質マネジメ

ロボットシステムの構築では、システいことが多い。特に安全性に関しては、ロボットシステムに対してリスクアセスの設計から製造、組立、試験、納入までのか、協力会社が有するシステムの適用を認めるかの判断が必要である。

メントを実施し、設計仕様に反映させたにより、顧客の要求を満足するロボットシ

文書管理システムのライフサイクルの各フェーズ

一連のプロセス活動のなかで顧客の要ルールが確立する。これにより複数の人て設計審査、検証を行って開発を進めてプロセスを確定し、プロセスに則った活動
ステムを構築することが重要である。この26

求を満足していることの確証を得る活動

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

仕事のやり方を文書化することにより、上で対策を実施することになる。

設計仕様は、基本設計、詳細設計など、において段階的に専門家に意見を求め

顧客要求

文書管理

内 部

監

査

文

管

理

書

教育・訓練／力量管理
プロジェクト計画

計

力量管理

測

不具合報告書製造管理

計

製造／組立／試験

検証

受入検査
購入

製造計画

出 荷

検証計画

購買仕様

03

運用

安全／品質対応

購買管理

設

不具合管理

不具合

（自社製作品）

（購入品）

是正処置

是正処置

変更管理

02

予防処置

再発防止

技術設計仕様画

理

計測管理

Sierの活動

計

管

生産技術

品質計画

（品質マニュアル）

01
組織体制

内部監査

試験結果

検査結果

検証計画
設計

製造／組立／試験

検査

04

出荷

不具合

いくと手戻りの発生を少なくできる。購校正の際に、測定機器の精度が規格を外れていることがわかったら、その測るため、設計で確定した特性が製造［・

いかどうかを調べ、結果は記録に残さな設置］に必要な製造［・設置］図面、部品ければならない。ロボットシステムに影

不適合管理

客に迷惑をかけないよう適切な対策をとに、要求とおりの品質が得られない場合

らなければならない。
検証計画

協 力会 社（購 買 先）は 明 確 な 基 準 に則って選定する。設計から協力会社に依設計仕様のとおりにロボットシステムが開発されていることを確認する行為を検証という。ロボット自体の検証の方法と製造工程中の検査、あるいは検証中には、不適合と判断する。不適合が発生者、不良品の処理方法（供給業者への返却、再加工、修理、そのまま使用する特別採用）を判断する人、不良品の処理を行う責任者についてルール化し文書にしておくことが必要である。また、不適合する場合など、依頼内容を購買仕様書に（ISO 13482）で は、検証 は 検査、実地試て、発生状況と不適合の内容、対策処置の受入検査方法についても定め、責任分

ソフトウェアの精査、タスクに基づいたリ由を記録に残しておかなければならな

トの選定ではロボットシステムに要求さ図及び関連文書の精査試験が記載されて置を是正処置と言い、不適合は発生してバイス－産業用ロボットのための安全要予見される場合に未然に防ぐための処定める。適用する品質システムやSIerで界点を明確にしておくと良い。特にロボッ

計測管理に必要な測定に使用した測定機器は、国際標準や国家標準に従い校正（または精度確認）をする。国際標準や国家標

準がない場合は、自分で校正（または精度確認）の方法を決めて実施しても良いる。また、「ロボット及びロボティックデ

求事項」（ISO 10218）では、前述の事項に加えて仕様書及び使用上の情報の再確認

を検証の手段としている。SIerはロボットシステムに対して設計仕様のとおりにシステムが開発されていることを開発の各フェーズにおいて、事前に定義された検証計画に基づいて確認する必要がある。

検証によって得られた結果は再現性判断、特別採用の場合にはその判断理い。発生した不適合の再発を防止する処いないが、同様な事象が発生することが置を予防処置という。是正処置も予防処
置もルール化し文書にしておくことが必要である。

ステムの運用中に現場で発生した不具合（ヒヤリ・ハットや故障、異常事象）に対する処置に対しても、工場内の不適合管理と同様な管理が必要であり、取決め内容を文書化しておく必要がある。不適合て残す必要がある。個々の測定機器は校環境、検証回数、検証条件、手順を定め

合には、不具合の検出手段を決定し、ア正状態が、使用者にわかるようにしておかなければならない。

た検証計画により検証条件を確定させる必要がある。

10
機械組立を有していなければならず、検証目的、
検証設備・装置、検証手段、検証場所、

09

ロボットシステムを構築した後に、シい。
この場合には、
どのような基準で校正（または精度確認）を行ったかを記録とし

08

電気配線

ロボットシステムの品質を証明するのスクアセスメントのレビュー、並びに配置の処置を実施する場合には、記録としシステム制御れる性能や品質を精査して行う必要がある。

験、測定、運転中の観察、回路図の精査、

07
画像処理

しては、
「ロボット及びロボティックデバイ

ス－生活支援ロボットの安全要求事項」

06

した場合、不良品の状況を確認する責任

頼する場合、あるいはSIerの設計を基に製造を依頼する場合、カタログ品を購入

05

ロボット制御ムに確実に作り込まれることを検証しな

購買管理

品質がロボットシステムに作り込まれたことを確認することになる。

響が及んだ可能性がある場合には、顧ければならない。

検証によって、システムに要求される定機器を用い計測した結果に問題がな

表、作業指示書、作業手順書などに反映され、製造［・設置］するロボットシステ

図1：品質保証活動のプロセス
（例）

電気設計

入品を含めたロボットシステムの設計が承認されると製造［・設置］段階に移行す

機械設計

協力会社の活動が安全の確保を脅かす事象であった場

ラート情報などで使用者に正しく早急に伝えることが大切である。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

27

03｜安全／品質対応

2 -2 .品質保証（品質マネジメント）
SIerは、ロボットシステムに求められる性能、安全性、信頼性などの仕様を満たしたロボットを作り出さなければならない。
このためのプロセスの確定と遵守によって確実なものとする品質保証について解説する。

内部監査

力量管理

PDCAサイクル

理計画に基づいて実施されていることを作り込むためには、必要な施設、設備にボットシステムを開発・製造する品質活

自らの組織の仕事が、決めた品質管ロボットシステムの使用者の求めるロ

ロボットシステムに要求される品質を加えて、技術を持った人材の確保と配置動がうまく機能しているかを定期的に確要がある。確かめた結果、仕事の仕方が定義し、評価することで、十分な力量をA（処置）サイクルを回すことが一般的で

あるいはこのままでは予定どおりの結果らない。対象となる作業者が現在有して定期的に（年1回など）確認、決めたプロ

セスに問題がないかを自ら確認する必うまくいっているとの結果が出なかった、が出ないことがわかった場合には、必要に応じて、仕事のやり方の修正、設備の調節や整備、是正処置、再発防止などの対策を実施する。

品質保証と品質管理

品質保証はロボットシステムが設置された後にお客様の要求が満足していることを保証することである。それに対し、品質管理はお客様の要求を満足するロボットシス
テムを作り上げるとともに、不良なロボット
システムを可能な限り作らないように、設計方法、製造方法や生産ラインを管理、改善する活動になる。
品質を保証するにあたっては、品質管理も密接に関係しており、品質保証は品質管理の一部ともいえる。

認するために、P（計画）D（実行）C（確認）が重要である。業務ごとに必要な力量を持った人に業務を担当させなければなある。開発・製造する製品に応じた品質いる経験と技能と考慮しつつ、その人にし、内部監査により、計画したとおりの管計画を作成（P）
し、設計、製造を開始（D）

対してさらなる知識を身に着ける教育、技能を向上させる訓練を計画し、研修を理ができていることを確認（C）
し、必要な処置を反映（A）することで、組織として活動する品質保証機能の健全性を確認す

実施することで、目標とするレベルにまで引き上げ、維持する必要がある。SIer

る。また、設計、製造中も顧客要求を基会社の人材を含めてロボットシステム構

開始（D）し、試験・検査で作り込みの状

確認の対象にする必要がある。力量の計、製造に戻して処置をする（A）というに設計仕様に盛込み（P）、設計、製造をとしては、自社内の人材のみならず協力
築に関わるメンバー全員を力量の管理、況を確認（C）
し、不具合などがあれば設活 動 の 中 に 小 さな PDCA が 存 在 する。

確認には、教育や訓練を行った記録、技PDCAサイクルを回すことで、継続的にプ能を評価した記録、経験を示す記録にロセスを改善していくことが大切である。

基づくことが必要である。

品質マネジメントシステムの国際規格：ISO 9001について

品質保証活動は、品質マネジメントの中で行われる活動である。品質マネジメントの国際規格としてISO 9001があり、QMSと略されることがあります。
他にも環境マネジメントシステムの国際規格ISO 14001（EMS）や情報セキュリティのマネジメントシステムの国際規格ISO 27001（ISMS）などがあるが、ISO 9001は最も普及しているマネジメントシステムの国際規格で全世界170か国以上、100万組織以上が認証を取得している。
業種や業態を問わず、あらゆる組織が利用することができ、また、認証を取得することができる。
ISO 9001では、①一貫した製品・サービスの提供②顧客満足の向上の2点を実現するために必要な組織として、実施すべき品質マネジメ
ントシステムの要求を定めている。
ISO 9001を実施することで、①業務効率の改善や組織体制の強化

ISO 9001：2015
組織及び
その状況
（4）

④KPI（キーパフォーマンス指標）の管理⑤リスクマネジメント⑥継続的な改善による企業価値の向上⑦海外企業を含む取引要件の達成

PDCAサイクル
品質マネジメントシステム（4）
顧客満足

支援（7）
運用（8）
Plan

顧客要求
事項

②法令順守（コンプライアンス）の推進③仕事の見える化による業務継承の円滑化

0.3.2

密接に関連する
利害関係者のニーズ及び期待
（4）

計画（6）

Do
パフォー
マンス
評価（9）

リーダー
シップ
（5）

Act

QMSの
結果

Check
改善（10）

※（

製品及び
サービス

）内の数字はISO 9001の箇条書番号を示す。

⑧品質保証による社会的信頼や顧客満足の向上が期待できる。
また、認証を取得することで組織が上記を満足していることを第三者により検証されていることをアピールすることができる。ISO 9001ではPDCAサイクルを回し、継続的な改善に努めることを推奨している。

28

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

01
組織体制

【参考文献】
ISO 9001（JIS Q 9001）「品質マネジメントシステム－要求事項」
ISO 13482（JIS B 8445）「ロボット及びロボティックデバイス－生活支援ロボットの安全要求事項」
ISO 10218-1（JIS B 8433-1）「ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項－第1部：ロボット」
ISO 10218-2（JIS B 8433-2）「ロボット及びロボティックデバイス－産業用ロボットのための安全要求事項－第2部：ロボットシステム及びインテグレーション」

02
生産技術

品質保証体系

お客様のニーズを満たすロボットシステムを提供するためには、・お客様のニーズを的確にとらえ、それを設計に反映すること・設計されたロボットシステムを適切に製造・設置するための、製造・設置方法を定めること

03
安全／品質対応

・設計仕様、製造方法を決められたとおりに作業を行い、良品の判定基準に従い検査を行うことなどが必要となってくる。
これらを満足するためには、組織内で一連の活動を横断的に俯瞰し、各工程で実行されるプ
ロセスに対し一貫した管理が必要になってくる。この管理においては、組織内それぞれの部門が果たすべき役割とそのつながりを明確にしていく必要がある。
この組織内それぞれの部門が果たすべき役割とそのつながりを品質保証体系と呼び、これはISO 9001をはじめとする品質
マネジメントの国際規格、業界の要求やお客様の要求に適合するように確立して実行していく。

04
機械設計

この品質保証体系は、一般的には品質保証体系図でその概要を示す。横軸に関係部門、縦軸にプロセスの流れを配置する。この体系図では、各部門の責任やインターフェースを明確にすることが必要であり、さらにはフードバックの経路も示されていることが必要である。
この時、社内標準や帳票を追記して運用するケースもある。

05
電気設計

06
ロボット制御QC七つ道具QCとはQuality Controlの略で品質管理のことであり、工程における品質管理の手法として「QC七つ道具」がある。
日本の製造業はダントツに高い生産性と品質を持つようになった。
これは、数えきれないほどの改善を日々積み重ねていった結果でもある。
この改善の活動においては、現場の人々が自主的に集まり、解決すべき課題に対してデータをとり、解析し、技術やコストなどの多方面から検討した結果、対策を実施す
るQCサークル活動も重要な役割を果たした。そのQCサークルや製造工程において使われている手法が「QC七つ道具」である。これは、「経験、勘、度胸」に頼らない、データに基づく評価・解析手法であり、以下の統計的手法となる。
②特性要因図

小骨

背骨
特性
不良項目

寸法

特性要因図

ヒストグラム4/1 2 3 4 5 6 7…

グラフ

品名

品番
検査項目
キズ

汚れ
印刷不良
計
検査数

⑦管理図

＋層別（やり方）」
上方限界

チェックシート
検査日
検査員

● ● ●

● ●
● ● ● ● ●

1,000

不良率

平均値
計
3

異常

2
5

10
1.0％

チェックシート

下方限界

上方限界
平均値

散布図

08

下方限界

正の相関

システム制御パレート図⑤チェックシート ⑥散布図
４ ３ ２ １ ０

中骨

④グラフ

度数

不良件数

大骨

③ヒストグラム

画像処理「①パレート図

07

管理図

このQC七つ道具は、工程の問題解決には欠かせない道具となっている。

5Mの管理

09
電気配線

品質管理を行う際には、いろいろな観点があるが、工程内のばらつきや問題発生の原因究明などに用いられる5Mを紹介する。ばらつきが大きくなり、製品の規格値を超えてしまうと不良になってしまう。不良の発生を抑えるためにも次の5つの特性の管理が重要になってくる。
1 ．人材（Man）：品質に関わるすべての関係者

２．設備、機械（Machine）：設備、機械の追加、変更、修理など

３．材料、原料、部品（Material）：材料、変更、部品に関わる各種変更

10
機械組立

４．方法（Method） ：作業手順、条件、管理方法など
５．検査、測定（Measurement）：検査測定方法、機器、検査測定者の変更
これらの5つの特性は英語で表現すると、いずれも頭文字がMとなるので5Mと呼ばれている。
この5Mの管理を実施することにより、ばらつきの少ない安定した状態の工程を維持することが可能になる。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

29

04 ｜機械設計

1.機械設計・製図
システムインテグレータが機械部分をどの様に設計し、設計したものをいかに製図により表現し製作者に伝えるかは、システム構築の為には、不可欠且つ大変重要な能力である。
「もののコストと品質の80％は設計で決まる」といわれるほど設計はシステム構築にとって重要な作業である。よって基礎知識をしっかりと身につける必要がある。

形状を明確に表し、これに寸法や加機械設計とはシステムインテグレータの機械設計とはワーク（製品）を作るために機械シス

テムの要求をユーザから聞き取り、その工、熱処理など製作に必要事項を記入し図面を完成させる。

図面は、JIS規格に則り描いていく必要があり、詳細は資格検定制度である機械

要求を満足するように、環境や規制など

製図作業職種で述べられている。

作るという作業プロセスをいう。

して行われていたが、今日では、2次元の制約条件の下システムを理論立ててその基本設計作業プロセスは、下記の３つからなる。
1.構想設計製品を作るための機械の機構や構造を考え（構想）、システムの機能を満足する仕様を決める。これをシステム構想といい、この段階で要求事項（機能、機構、概略の大きさ、機械要素など）を折り込む必要がある。
2.基本設計

３Ｄモデル化や図面化し加工、組立のし易さ、精度の出し易さを検討する。
3.詳細設計具体的な強度計算及び剛性のための製図は従来手書きでドラフターを使用

や3次元ＣＡＤ（コンピューター支援による製図）を使用して作図が行われている。
JISに則った図面を読むことを、読図（どくず）といい、製作者側は製図者の意図を理解する読図力が必要である。

設計の為の知識
機械設計のために必要な知識として、機械工学（力学、材料力学、機構学、機械材料、加工、工作知識、締結機械要素、
伝動機械要素、駆動方法、配管、接合方法、機械製図）はもちろんであるが、電気・電子工学、情報工学、さらには特許や法規などに関する知識も必要となる。

設計妥当性検証
設計者は設計したものが正しく機能するか妥当性検証をする必要があり、その能力も必要となる。

システム構築のフローでは、設計図面をもとに、材料を加工し部品製作し、メーカ購入品と組み合わせて機械（ユニット）を作り、機械（ユニット）を組合わせてシステムを完成させる。

その後、電気配線や各種配管を行い、動作テストを行ってユーザ要求性能や仕様にもとづき設計した機能、性能が満たされているか、その性能のバラツキが許容値内を満足しているかの検証を行うこととなる。

条件が満たされていない場合は、設計時の何が原因であるか設計根拠（計算、シミュレーション）を分析し、原因をつきとめて、設計値に原因を反映し再度検証を行い、妥当性を検証することとなる。

応力タワミ解析シミュレーションなどを行う。

機械製図とは
機械製図とは、その設計したアイデア

を具体的に形にするためのユニットや部品を、どの様に加工し組み立てていくかを明確に製作者に指示する図面を作成する作業である。

機械製図は、3次元の物体を2次元で

図2：3次元機械設計モデル例

表し、日本では見た方向から見える絵を見た方向に描く三角法が用いられている（下図参照）。
図1：三角法

平面図

正面図

30

側面図

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

図3：2次元機械設計図例

図面構成
品図、員数表の４種類で構成される。
構想図

ものの大きさ、求める性能、使用機器

製品と機械との関係を表すとともに各接、接着）や機械加工に関する詳細方法

を詳しく表す。

製作数も明記する。部品番号は組立

図内の組付け部品番号と一致させなけ
ればならない。
員数表

部品番号にもとづき、部品名称、メー

部品図の部品がどの様に結合されていカ、型式、材質、製造数または手配数を

部品図の番号や、購入部品のメーカ、組立図の図番と一致しておく必要がある。

るかを表す。

01

機能、コストなどを検討しながら最適設計を行う。
安全率の考慮しすぎは、材料や構造のスペックオーバーをまねくため注意が必要である。
購入品やユニット選定をする場合も、与えられた仕様を満足できないことが判明したら、より良い構造・機構の再検討を行い、仕様変更や再構想をする必要
がある。

02

03
安全／品質対応

型式番号、数も記載する。

明記する。

注意点

生産技術

を記入する。
組立図

部品の材質、材料寸法や接合方法（溶組織体制

機械設計図面は、構想図、組立図、部

部品図

04
機械設計

05
電気設計

構想図

部品図

06
ロボット制御

07
画像処理

正式組立図

ユニット図
（サブ組立図）部品員数表

08
システム制御図4：機械製図例

設計の重要性

システムインテグレータは、基礎的な機械設計知識をつけることはもちろん必要であるが、その知識をベースにして、コストと品質と安全性を常に意識して設計することは、最も重要である。

09
電気配線

『もののコストと品質の80％は設計で決まるといっても過言ではない』と言われる。まず、コストを意識するということは、材料種類やサイズを小さくすることだけでなく、部品形状をシンプルに且つ製作（製缶、加工、組付け）
し易くすることも考えつつ、部品点数を少なくすることでユニット化した後の故障やトラブルが減る。
“全てのモノには理由がある”と言われるが、身近なモノを改めて見てみて欲しい。そのモノは、デザイン性の考慮は除いて、機能に対して合理的な大きさや形状、仕組み、さらには動きをしているだろうか？そのような目で、機械構造物に限らず建築構造物などを見た場合に、『自分だったら、あのような設計はしない』と思えるようになってこそものづくりの設計の奥深さが分るのではないだろうか。

10
機械組立

ものづくりは、構想イメージに始まり、それを具現化する設計製図には時間がかかる。納期を気にしながら進めることになるが、“妥協の産物”にならないよ
うにしたい。
設計したものを、いかに図面で伝え、自分の意のモノを作っているだろうか？システムとしてインテグレートして全体を通して見た時に、細かいところのこだ
わりは、ものづくりの分かる “本物の設計者” にしか分からないかもしれない。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

31

04 ｜機械設計

2.CADによる設計
以前はドラフターといわれる製図手書きのためのツールを用いて紙に製図をしていたが、現在はCADといわれるコンピューター上の設計支援ツールを用いて製図を行うのが一般的である。CADには2次元のものと３次元のものがあり、近年は3次元が主流となりつつある。
さらにはCADで応力などの事前検証まで可能となってきている。CADはシステムインテグレートにおいて必須のツールである。

CADとは
CADとはコンピューターを用いて設計すること、または支援ツールにより製図を行うシステムのことをいう。

システムインテグレーションには機械

製図用CADと電気、制御製図用CAD が使われる。

使用されるCADでは、2D（2次元）
・3D（3次元）CADがある。X、Yで描くものを● 機
 能が使えない（履歴属性や部品情報が無い）。

● 各部品モデル要素が一体で部品単位にならない。

● 形状変更ができない。

● モデルデータが欠落している。
従って、複数の企業間でCADデータをやり取りする場合は、データをどのような型式フォーマットで行うか事前に確認し2Dといい、基本的な製図のレイアウトとておかないと受け取ったデータでは変更

X、Y、Zで描くものを3D（3次元）という。

い可能性があるので注意が必要である。

して正面図、側面図、平面図を描く。

主に2次元CADはものを製作するための 製 図をする際 に 用 いられ、3次 元 は

データモデルとしてもののイメージや形状を正確に表す際に用いられる。

注意事項
CAD設計をする際に同一のCADソフト

かつ同じバージョンで行われていれば問ができなかったり、見ることさえもできな

CADと製図技能
CADは製図ツールである。

設計者が、設計した部品をどの様に加工し組立て製作したいか正確に表現し、相手に間違いなく伝えるためのツールである。

従って、製図手法を用い図面を作成す

題ないのであるが、違うソフトやバージョることとなる。

な問題が出てくるので注意が必要である。

に準じて図面を作成する必要がある。

ンの場合は図面確認をする際に以下の様

製図は、JISで規格化されており、規格製図にあたっては、基本技能として国家資格の機械プラント製図技能、電気製図技能が必要である。

種類
FA、ロボットシステム設計用としての機械CADソフトウェアは以下の様なもの

が参考として挙げられる。
2D CAD
AUTO CAD

3D CAD・曲面やウネリ形状に強いハイエンド
CATIA（Dassault Systems）

NX（SiemensPLM）

Creo

（PTC）

I-DEAS （SiemensPLM）

・ミッドレンジ

Solid Works
Inventer（Auto Desk）

Iron Cad（クリエイティブマシン）など

I-CAD/SX （富士通）

図1：3D CAD機能例
断面表示

厚みを持たない面（サーフェース）
データやワイヤーデータ。

周辺設備との兼ね合いを見ながら設計

32

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ソリッドデータが普及した今では、基準線や参照データとして使われる。

特徴
ようなものがある。

・ソリッド

板厚を表現するものに使用できる。
ただし、データが重くなる。

2D CAD［メリット］

・手書き製図していた設計者の代替ツールとして手軽に利用。

計などに使用する。

おく必要がある。

データは軽いが、角や端面の線表現

また、線のみなので向こう側の隠れた線も見えるため見づらくなる。

3D CADにはデータが大きく動作が重くなりがちな自由曲面に強いCAD、デー

タが小さく動作が軽いCADがあるため、がある。

導入コストは、ハイエンドCADは高額

で概ね300万円〜100万円/ライセンス、

ミッドレンジは70〜30万円/ライセンスの様であるが、契約形態によって価格はの サ ービスメンテナンス、バ ージョン

アップ費用が必要となる。

いても表面から見えないため気付かないことがある。

● 二つの部品間に極小隙間が空いてい

3D CAD［メリット］

・重心や重量が正確に分かる。

・斜め方向の空間的な計測が可能。

［デメリット］

・回転やスライドを表現する場合、各パーツの位置決めをする拘束機能を必要とす

るため、2Dと比較し時間がかかる。

その他知っておく事項
CADデータをやり取りする場合、データ

ファイルフォーマットが存在する。DXF（多くのCADソフトとやり取りが可能）やDWG（AutoCadのフォーマット）などである。

そ の 他、3次 元CAD で は ソフト毎 に

フォーマットが存在するが、やり取りする場合IGES、STEP、STLなど中間フォーても気付かないことがある。

03● データの基準点のとり方。

電気CAD
機械CADと同様にコンピューターによ04

る製図支援ソフトである。

機械CADと違い、電気製図用に特化され開発されたソフトウェアであるため、制御盤、操作盤、分電盤や電気工事の配線や電気制御ソフトロジックを効率的に作図することができる。

05

電気図面で使用する記号や機器、配線、保護配管がテンプレートやシンボル

でコマンド化されており、正確かつ早く綺麗に図面を作成することができるのが特徴である。

06
ロボット制御図2：3D CAD例

する場合、二つの部品の穴が相違して電気設計異なる。それ以外のコストとして、年間

02● 二つの部品をボルトやリベット締結

機械設計

目的と描きたいものにより選定する必要の注意事項として以下の様な点がある。

安全／品質対応のみとなる。

・奥行き、厚さ方向を設計者が理解して3D CADにてソリッド設計をする上で生産技術［デメリット］

・ワイヤー

注意点

・価格的に安価。

・サーフェース

板厚を表現しない自由曲面の表現設

01

やり取りをすることができる。

組織体制

3D CADのデータ作成方法には以下のマットがあり、それらを介してデータの選定

2D CAD例

07
画像処理

08
システム制御質量、重心の測定

09
電気配線

3D CADとCAE

従来、ドラフターといわれる製図手書きのためのツールを用いて紙に製図していたが、2D CADによる設計が主流になり、近年の設計製図は3Dが主流になっている。
3D CADを用いて、モデル化されたデータを活用してCAE（コンピュータ技術を活用した製品設計、製造工程設計の事前検討支援）を行うことができる。
以前は、工学的に簡易計算を行い、おおざっぱな妥当性により、構造設計を行っていた。しかし近年、SI業務においても機械故障やトラブルを避けるため
構造解析や応力解析シミュレーションは必須となってきている。大きな、静的な力、動的な力、および衝撃の力などを受ける部品や構造物は亀裂や破壊が起こることが考えられるが、設計時に事前にどれだけの応力がかかるか把握し、許容値内で設計することは非常に重要である。従来は実物による検証をしない限り詳細を把握することは困難であったため、限界設計をするためには試作と試験を繰り返す必要があり、期間とコストを多く費やしていたのである。

10
機械組立

近年、3D CADとCAEシミュレーションソフトが連携できる事により実物による試作をしなくても精度のよい解析ができるようになってきた。但し、3Dモデルの作成の仕方によっては大きく実際と懸け離れた結果になるため注意が必要である。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

33

04 ｜機械設計

3.エンドエフェクタ（ロボットハンド）の設計
ロボットが対象製品を移載する際に、マニピュレータの先端に取り付けられるのがハンドである。扱う対象物がどのようなものであるか
によって使用すべきハンドの形状は異なる。
どのような場合にどのようなハンドを用いるべきかを理解することはシステムインテグレータとして必要な知識である。

ロボットハンドとはロボットシステムにおいて、ロボットマ

ニピュレータ先端に取り付け対象製品を移載するものをハンドまたはエンドエフェク

タという。

指または爪でクランプしたりチャック

して掴むものや、へら状のもので対象製品をすくったり、真空吸着や磁石で対象製品を吸着するものがある。

ハンドは対象物の質量、形状、硬度、材質などにより通常専用設計される。

指や爪の駆動源としては電動、圧縮エ

アー、真空エアー、油圧、ロボット動作を応用した機械的駆動などがある。

何ができるかものを掴んで対象物の移載、回転、傾2本の爪や指を平行又は回転させて物体を掴む● 3本指掴み際に安定するが、駆動機構が複雑にな● 複数指掴み比 較的大きい物体を掴んだり抱えたりする場合4本以上の爪や指を設置する。

すくいハンドショベルによるすくい上げ。

物体が軟らかい場合や、崩れ易く脆く掴めない場合、または傷つき易い様な（握りつぶし）することもできる。

どんな時にどう使うか
把持ハンド

対象物をクランプし持ち上げる。

すくいハンド

対象物の底面隙間に差し入れ持ち上げる。比較的対象物にダメージを与えない。

種類
ロボットハンドには一般的に以下の様なものがある。
把持ハンド

指や爪をエアーシリンダや電動モータの駆動を用いて物体を挟んで掴むハンドをいう。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本（以上、不二越ハンド参照）

http://www.nachi-fujikoshi.co.jp

場合、物体下に板状の爪を差し入れすく● 真空エアーのパッドが多数付き、吸すくい上げた後、ハンド上で物体の位着しないパッドからは、エアーがもれ

い上げる。

吸着ハンド

ないものには油圧や機械の倍力機構な転し２本になるもの。

るためコストアップになる。

優しく掴むこともできる。

どを応用して強く掴むことや変形、破壊● ３ 指把持ハンドの３ 指中の1指が回3本の爪や指を120度間隔で配置し物置がズレない工夫が必要である。

また、掴んでいるものがズレてはいけ例：

体を掴む。2本指に比べ、物体を掴む

け、破壊（握りつぶし）ができる。

駆動方法によって、軟らかいものには

34● 2本指掴み

着した部分のみで持ち上げるもの。吸ない特殊構造になっている。

 空エアーによる吸着● 真

真空発生器による真空エアーを真空パッドにより吸着させて物体を運ぶ。

物体に穴が開いていなければ（真空エアーが抜けなければ）何でも吸着できる。

● 磁力による吸着

主に電磁石による電流の入切で物体● スポンジ内に真空エアーを入れ湾曲した対象製品でも形状に沿って持ち上げるもの。

を吸着させる。

鉄やニッケルコバルトは吸着できるがアルミや銅は吸着できない。

またステンレスはオーステナイト系は吸着できずフェライト系やマルテンサ

イト系は吸着できるので注意が必要である。

磁石は平面に直角に確実に吸着しな

いと吸着力が著しく下がるので注意が● 磁力ハンドは電磁石が一般的だが、エアーシリンダ内に磁石を内蔵し着脱できるもの。

必要である。

特徴
最近のハンドは、掴む対象製品を特化した専用ハンドではなく何でも掴める汎用ハンドのニーズが増えている。

（上記３例はシュマルツ参照）
http://www.schmalz.co.jp

● ハンドの把持力による対象物のダメージ

選定必要がある（詳細は別表参照）。

ドエフェクタ把持面積が少ない事によるダメージ● ハンド・エンドエフェクタの質量イ● 対 象物の質量

質量の大小や重心位置も合わせて考● 対
 象物の形状

形状のうねりや曲面や凸凹の複雑さ。

● 対
 象物の形状種類

過負荷● 吸着ハンドパッド部のゴムへの異物化見込みによる対象物へのダメージ

その物体しか把持できないものを専● 環境異物● 搬送スピード

ツールチェンジャはユ ニット化し専門じた種類が存在する。

ツールチェンジャの機能として、ハン汎用ハンドは非常に技術力が必要でりオプション機能として動力電源や溶接ロボットを活用する際、物体其々に専追加できるようになっている。

ハンド、エンドエフェクタ例

03

接続する機能がある。また、メーカによ電源、冷却水、油圧を接続できる機能を

04
機械設計

用ハンドを作った場合、ハンドの持ち替

次のような注意点がある。

02

る都度時間が必要となる。

ドの脱着機能の他にエアーや制御線を物体の特徴が揃わないと達成できない。

注意点

ツールチェンジすることでロボットのできる作業は大幅に増えるが、持ち替え用ハンドといい、色々な物体を把持できるものを汎用ハンドという。

● ロボット許容能力

る。

安全／品質対応● 対象物の柔軟性

ツールチェンジをする際には一般的にオートツールチェンジャ（略称ATC）を用いメーカが販売しており、ロボットの可搬に応応用

形状が多種になると、困難になる。

いう。

生産技術

慮する必要がある。

ナーシャによるロボット許容を超えた01

持ち替え作業のことを、ツールチェンジと組織体制設計にあたって以下のことを考慮する● 把持対象物の質量に対するハンド・エン

えをすることでできる作業が増える。このオートツールチェンジャ例

05
電気設計

06
ロボット制御http://www.turck.de/en/challenge-tool-changer-2597.php

把持
質量

重量物向き

軽量向き

軽量向き

形状

優

優

劣

形状種類

劣

優

劣

硬度

硬い物向き

万能

硬いもの向き

異物

劣

劣

劣

保守性

優

・フィルター目詰り
・パッドの磨耗、破れ・切粉砂鉄など汚れ除去
・経年弱磁による交換

搬送スピード優劣劣08
システム制御

環境

07

磁力

画像処理

対象物

真空エアー

09
電気配線

ハンドの奥深さ

ハンドは奥深い。ロボットの可搬能力の考慮は当たり前であるが、『何を把持するのか』を考えなければならない。
ハンドが把持する製品よりハンド自体の質量が大幅に大きかったり、イナーシャが大きいとロボットの可搬能力のほとんどをハンド自体で費やしてしまうこととなる。本質は、製品の加工や移動であることを考えることが重要である。
また、何でも掴めるハンドというと、人間の5本指の様なものや海洋生物のタコの脚（手）が思い浮かぶのではないか。
しかし、人工的に作るためには動作はもちろんであるが触覚に変わる検知機能も備えておかなくては掴む事ができず、開発するハードルは非常に高い。何でも掴めるハンドの開発コストは非常に高く、一般製造業で使用されるにはオーバースペックであり、開発されても普及しないのが現状のようである。そのため、現在普及しているハンドといわれるものは、掴む対象物に特化したハンドになっている。

10
機械組立

空想やアニメの世界の様なロボットや手（ハンド）を作るということは技術はもちろんであるが、生物学も研究し要素を見極めないと現実化できない。
しかし、サイズやコストが現実的なのであろうか…ハンドの課題テーマは尽きない。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

35

04 ｜機械設計

4.適切な駆動機器の選定
システムインテグレーションを行う際には何らかの駆動機器を扱うこととなる。
どのような駆動機器を選ぶかにより完成するシステムの品質やコストが大きく異なる。
どのような駆動機器が存在し、どのような動力があるかをしっかり把握し、場面場面に応じて適切な駆動機器を選定することはシステムインテグレータにとって非常に大切な能力である。

駆動機器とは動力の種類と特徴ある目的（クランプ、移載など）のために行う動作を外部の動力源を使用してその目的を完遂させる為の機器（アクチュ

エータともいう）。

人間が腕を動かすのに筋肉が必要なようにハンド、搬送機、治具などがアー

ムを動かすためには、アクチュエータとよばれる駆動機器が必要となる。

産業用ロボット周辺設備のアクチュ

エータとして求められる条件は次のようなものである。

①軽量、コンパクトかつ高出力100V、 単 相・ 三 相200V、 単 相・ 三 相
400Vなどを使用する。

電力を使う駆動機器はモータが多い。

ただ現在の電動シリンダは直流電源を使用する。

いずれにしても工場側の電源は交流なので、直流電源は元の交流電圧を変換し直流に整流した上で使用する。
空気駆動

機器にはシリンダ、エアーモータ、バ③安価である

キュームなどがある。

④取り扱いが楽代表的な駆動機器には回転（旋回）型と直動（直進）型がある。

回転型の代表はモータ

直動型の代表はシリンダ

図A
図B

アクチュエータの配置と動力伝達機構の一例

直動アクチュエータ直結

図C

回転アクチュエータの動きをラック・
オピニオン、
ボールネジなどで直動に
図D

回転

通常は交流電源を動力源とする。単相

圧縮空気を動力源とする。

②応答性がよい

直動

電力駆動

直動アクチュエータ直結
クランプなど
回転アクチュエータ直結


図E
図F

とである。シューター（滑り台）やカラク

リなどがそれにあたる。

動作における駆動機器選定のポイント
1.クランプや小さなスイング動作

エアー源はあるか？ エアー源があれ

ばエアーシリンダを使う。

エアーを使えない環境では、小出力のモータ（電動シリンダ）を使う。

シリンダのボア径、電動シリンダの出力計算は、クランプするのに必要な力、あるいは動かす物の重量によって行う。

り配 管され ている。 通 常 使 用 圧 力 はら、シリンダ先端（力点）と支点の距離がエアーでは得られない出力が必要なで使用した場合、φ50のシリンダを使う

レッサーから使用する設備まで鋼管によ0.5MPa（5kgf/cm²）が多い。
油圧駆動

場合、油圧ユニットを使用して大きな出力を得る。

穴明け、ヘミング、圧入、プレスなどに使用する。

例えば、クランプ力が50kgf必要とした

1、支点からクランプ点（作用点）までの距離が2だとしたら、シリンダを0.5MPa（出力は約100kgfなので）。
２.
物を上下に動かす場合 （ストローク1,000mm以下）

動かす物の重量とガイド部の摺動抵抗を合計した負荷の2倍の出力を出せる

通常使用圧力は、

3.5MPa（35kgf/cm²）、
7MPa（70kgf/cm²）、

14MPa（140kgf/cm²）、シリンダを選定する。
３.
物を水平に動かす場合 （ストローク1,000mm以下）

直線ガイドが必要になり、メタルガイドと21MPa（210kgf/cm²）、

ボール（ベアリング）ガイドの2種類がある。

70MPa（700kgf/cm²）などとなる。

0.05程度の摩擦係数となるので、動かす

ただ最近は油圧ユニットの油漏れや騒音、振動などによる環境への悪影響により使われることが少なくなってきている。

図B

重力を駆動源とするということは、す

なわち駆動機器を使用しない、というこ

動力源は工場側に設置されたコンプ

50MPa（500kgf/cm²）、

図A

重力メタルの場合、0.1～0.2、ボールの場合、物の重量×摩擦係数で求められる力の2倍程度の出力となるシリンダを選定する。
４.
上記２、３でストローク1,000mm以上
の場合。

シリンダ

図C

図D

モータ

モータ
図E

図F
※ミスミ http://www.misumi.co.jp/ 掲載図を参考に作成

36

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ストロークが長くなるとシリンダも長くムーズな動きを求めるならサーボモー

動力源の選定ポイント

たわんだりする弊害が起こり、またシリ

空気駆動か電気駆動か？

リンダを配置する為にはストローク×２

下のシリンダが使える所ではエアーの方

上記の通り単純なクランプやφ200以ンダの配置にも苦労することになる（シが良い。その理由は、エアー機器の価格倍のスペースが必要である）。

が電動機器に比べて安いことによる。

そこでストロークが長い直線運動には

タは回転運動なので、回転を直線運動に変換する機構が必要になる（ボールネジなど）。

出力は上記（2）（3）と同様負荷の2倍

上記（1）の中で回転角が90°以上になと高価になり、設計上スペースを探すのが難しくなる。そうなるとモータである。

また単純な往復運動であれば、シリンダで充分だが、多点位置決めが必要で、しかも停止精度が0.1mm以上必要というような条件の場合、シリンダでは不可能で、サーボモータを使うことになる。

る場合、ラック＆ピ二オン、チェーン+ス
プロケットを使ってシリンダで駆動させ回転軸の選定● モータと回転物が直結の場合

モータ軸径と同等の径にする。
● 減速機を使用する場合 

動く物の重量によってガイド部の大きさを選定する。
● 上下移動の場合

どちらも多点位置決めは可能だが、停止精度と滑らかな動作が必要ならサーボモータである。

シリンダのボア径がφ200以上になってしまうような重量物を回転させる場
合、モータを使用した方が良い。

インバータモータの場合、立ち上がり



2本の丸ガイドを使用することが多い。重心がガイドの間に設定できればメタルガ

イド（オイレスブッシュ）で良いが、偏心する場合は、リニアモーションベアリン

04

グを使用する。ガイド径はフルストロー

インバータかサーボか？

出力計算方法は（1）と同様である。
6.重量物の回転

03

機械設計

エータを使う場合がある。

02

減速機の出力軸径以上の径にする。
直線ガイドの選定

電気式アクチュエータの選定ポイント

る場合と小さいモータや電動アクチュ

安全／品質対応の出力になる様計算する。
5.回転角が90°以上の場合

しかし、エアー機器もφ200以上になる

回転軸及びガイド部の設計方法

生産技術

モータを使用することが多くなる。モー01

タを選定する。

組織体制なる。そうするとシリンダ自体が自重でクした時の横荷重を想定し、たわみが0.2mm以下程度になる様に選定する。
● 水平移動の場合


通常はLMガイドと呼ばれるリニアモートルクは定格トルクの200％ だが、サーションベアリングを使用する。移動させボモータの場合、300 ％ になるのでス

05
電気設計

る物体の荷重によりサイズを選定する。

通常設備に使用するシリンダ、モータの用途別一覧表
駆動機器

動力源

用途

特記事項

種類

クランプ

シリンダ

空気駆動

シフト小物（0～50kg程度）―

価格

エアー源が無い場合
電動シリンダも有る

電 動 シリンダ は エアーシリンダと比べて現状では２～３倍

最近は滑らかに動かしたい場合、単なる往復でもサーボモータを用いることが多い

通常のACモータの場合、インバータを使用することになるが、調整工数を考えるとサーボでも価格
に差は無い

―

06
ロボット制御スイング（主に縦回転で90度以下）

備考

ストローク
（0～1,000mm）
回転（回転角90度以下）

電気駆動

AC

シフト大物（50kg以上）

多点位置決め

ACサーボ

ストローク
（1,000mm以上）

単なる往復

AC

ストローク
（1,000mm以上）

多点位置決めACサーボ

回転（回転角90度を超えるもの）

単なる往復

AC

回転（回転角90度を超えるもの）

多点位置決めACサーボ

搬送機（軽量物の搬送、コンベアなど）一方方向

AC

搬送機（重量物の搬送、ロボット移動など） 多点位置決め

0708
システム制御

単なる往復

画像処理

モータ

シフト大物（50kg以上）

ACサーボ

適切な駆動機器を選定する際の課題

09
電気配線

【水平移動する搬送装置を設計する場合】
空気圧駆動のシリンダや電動モータどちらを使う場合でも搬送装置を停止させるためにはストッパーを設ける。シリンダやモータの能力は、本文にある様に必要な駆動力の2倍程度の出力を持たせるが、これが大き過ぎると、ストッパーのブラケットやそのブラケットが取り付けられているフレームがたわん
で、所定の停止位置が出ない、という現象が発生することがある。またそれが繰り返されることで、ブラケットやフレームが破損したり、それが重大な事故につながる恐れもある。とにかくストッパー部及びシリンダ、モータの取付け部の強度計算を確実に行っておくことが必要だ。
【垂直に回転する装置を設計する場合】

10

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

機械組立

特に重量が50kgf以上の大きなものをシリンダやモータを使って回転させる場合、1と同様にストッパーに当たった際、回転しているアーム状のものの強度、ストッパーブラケットの強度、シリンダ取付ブラケットの強度をしっかり計算しておかないと、アームやブラケットが破損することがある。特にシリンダ先端にはその推力が働き、シリンダ後端にはその反力が働くので、力のかかり方を理解して設計しないといけない。これはいくら3Dで設計しても、構造解析しても力のかかり方を理解して正しい値を入力できなければ、正しい答えは得られない、ということである。駆動機器は選定できても、それを取り付けるブラケットやフレームの強度を正しく設計できなければ、何の意味もない。機械設計の永遠の課題であろう。

37

04 ｜機械設計

5.適切なセンサの選定
FAシステムを構築する際、さまざまなセンサを使用してモノの位置や状態を検出し、衝突防止や動作順番を作るための信号を取り出すこととなる。システム構築においてセンサは不可欠であり、その種類及び特徴を把握し、最適なセンサを選定する能力はシステムインテグ
レータにとって非常に重要である。

● レーザーセンサ（LZS）

センサとは
システムインテグレータが知識として知っておくべきセンサとは、モノの動作（例えば前進、後退）やモノの有り無しなどを検知検出し、電気的に信号を発する

販売されている。

無接点のため溶着が起こらない。但特徴し、高 電 流 溶 接 や 高 電 圧 接 点 の 入 切、

リミットスイッチ（LS）

け動いたか）を検出するセンサは間隔や作物で一定角倒すことで本体内部の有信号を発するものがある。

取り出せるシンプルなスイッチである。

さまざまなセンサを使用してモノの位置は安価である。安全用として内部の接点距離を測定できたり、任意の位置で電気システムインテグレートする際には、や状態を検出し、衝突防止や動作順番を作るための信号を取り出すこととなる。

ヘッドの部分のレバーを物理的に動光電センサ（PHS）

FA業界では一番普及しており、価格的にきるため、センサや検出物への磨耗やダが二つあるモノもある。

● リミットスイッチ（LS）● 近接センサ（PXS）● 光電センサ（PHS）● リードスイッチ（LLS）● 圧力センサ（PS）● 流量センサ（FS）

検出距離が概ね2,000mm〜5,000mm

ム型、プラスチックアーム型など多種有

遮光量によって検出するため、液体やり、ヘッドのみ取り替える事が可能で、ある。

メージを与えない。

と大きく取れることが使用のメリットとな必要がある。

方向も90度毎に付け替え可能である。

センサには、主に下記のようなものが動作物や被検出物を非接触で検出でヘッドの部分が、ローラーレバー型、

プランジャー型、ひげ型、ワイヤーアー

センサの種類

サーボモータなどのノイズの影響を受けることがある。

接点スイッチが接触通電し、電気信号がそのため、システムインテグレータはセンサの特徴や使い方を十分に知っておくる。価格は、リミットスイッチよりは高価であるが、近年はリーズナブルな価格でなどものをいう。

また、状態（スタート位置から、どれだである。近年検出距離が大きくなっているが、金額は近接センサより高くなる。

ガラスなどいろいろなモノが検出できる。
距離を検出できるものや色を検出できるものがあり、比較的容易に取り付け

近接センサ（PXS）

ることができる。

きるため、センサや検出物の磨耗やダきる。

動作物や被検出物を非接触で検出でメージを受けない。そのため、多く使用されている。

検出距離が一般的には、
φ30mmセンサ ⇒10mm

φ12mmセンサ ⇒2mm

φ18mmセンサ ⇒φ8mmセンサ

⇒

5mm

2mm

検出方法により以下のように分類で● 透過型

投光器、受光器を設置して光を検出物が遮る事で検出する。検出距離が長く取れ形状、材質、色に関係なく検出できる。

● 回帰反射型（ミラー反射型）

センサから発光して反射板から跳ね返ってくる光を検出する。

反射板とセンサの間に検出物が通過することにより、光が遮られることで検

例

出できる。

長距離検出ができるが反射板の調整が必要である。透過型に比較し安価。

● 拡散反射型

検出物に光を直接照射し反射光をセ

リミットスイッチ

光電センサ

近接センサ

ンサで受光して検出する。

センサだけの設置で検出できるためスペースや配線は簡単だが、検出距
離が他のものに比べて短い。

● 距離検出型
リードスイッチ

スポット光を照射して角度の違いを受光することで距離検出をする。小さい

ものも精度よく検出できる。
38

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

リードスイッチ（LLS）

チューブに取り付け、ピストンに埋め込まれた磁石を検出することで出戻を検出する。

角度センサ

軸など回転角度を検出できる。

定時の注意が必要である。
圧力センサ（PS）

低圧（1MP未満）と高圧（1MP以上）のセンサがあり、一定圧検知や測定だけ

圧力センサ（PS）

液面センサ

でなく脈動やサージ圧（瞬間的な高圧）

電気信号に変換しアナログ信号を出した

出し減り量を検出する。

ある。

気体や液体の圧力変化を感圧素子にて機械式がある。

従来は、安価な機械式が多く使われてい圧力センサ同様、脈流、激流の時の考絶対圧と大気圧を基準とするものと任意

まうと通電状態になる。従って、安全上有接点であるため、接点が溶着してしの考慮が必要である。

慮が必要。

また、対象流体（液体、気体）のきれ

いさの注意が必要。

さらに、流体内のゴミやセンサをつまらせる原因になるものは清掃できるもの

近接センサ（PXS）

かどうか注意が必要である。

間でどれだけ流れるかを検出するもので領域が異なるため、埋め込んで使用すレーザーセンサ（LZS）

シールド型、非シールド型があり検出ある。体積で検出する体積流量式と、質量る場合はシールド型を使用する。

使用される気体用流量センサは、質量流渉があり、最小設置ピッチが指定されて3つがある。

しておく必要がある。

全体

レーザーセンサ（LZS）

選定時は注意が必要である。

できる。

レーザーは小スポットである為狭い隙間か

光電センサ（PHS）

距離や厚み計測の出来るものはレーザー

面の汚れが検出能力に影響する。

や、光の反射時間により検出物の位置検出

リードスイッチ（LLS）の表面の影響を受けにくい、安定した検出

ダの場合ピストンに埋め込まれた磁石磁る。直接ケーブルの出るものの弱点は、汚れの付着に弱い弱点がある。また2次元

リードスイッチでなくピストンロッドを介はいけないことである。

で検出する質量流量式があり、FA業界で量方式が主流で熱式、コリオリ式、渦式のらの照射による物体検出や計測ができる。

ができ反射型と透過型がある。また検出物ができるのも特徴である。但しホコリや、検出材料により検出可否があるため、投光、受光で検出しているため、検出ストロークが短い（概ね10mm）シリン

界が出戻共に影響し検出できないため、した動作物で別のセンサで検出する。

物に連続に当て動かせばスキャンでき3次があるため、大電流回路やモータ近辺で元的な測定も可能である。

ないように選定しなければいけない。

05

どのセンサもケーブルの出し方が選定① ケーブ ル が 直 接 本 体 から出ているもの。

②本体にコネクタがついているもの。

③300mmのケーブルの先にコネクタが06ついているものがある。

ケーブルの長さを選定する必要があ

ケーブルが切れると繋ぐ処理をしなくて

07
画像処理

的に帯状に照射でき幅や高さを検出できるレーザーセンサもあり、センサーを検出

ザー光のクラスを確認し人体に影響がロボット制御変位計と呼ばれる。CMOSでの受光位置いるためメーカ各社の干渉距離を確認

レーザー光を使用しているため、レー

電気設計

レーザーを投光し、受光部で検出する。

2つ以上並べて使用する場合、相互干

04
機械設計

流量センサ（FS）

流量センサーは、気体や液体が単位時

03
安全／品質対応

たが、信頼性が低く寿命が短いため、現圧力（差圧）を基準とするものがある。

02

流量センサ（FS）

注意点
リミットスイッチ（LS）

在は電子式が主流となっている。

が発生することを考慮しておく必要が生産技術

りON OFF信号を出すもので、電子式と油圧使用時の作動油などの液面を検

01
組織体制

シリンダセンサともいわ れ、シリンダ の

特殊なセンサ種類と特徴

リードスイッチはノイズを受ける場合

使用する場合、確認をすると共に型式選

08
システム制御リモートセンサ

センサはACまたはDC電源を必要とするため、基本的にはケーブルが繋がっていないと電源供給ができないが、リモートセンサといわれるものがある
（写真
参照）。

ただし、走行中は、センサ検知はされていないため注意が必要である。

09
電気配線

ケーブルが繋がっていなくても、電源供給ができ、センサの検出出力が取り出せるのである。これを使用することにより、走行台車が走行中にケーブルを引きずる様な処理をする必要がなくなり、ケーブルに関するトラブルを減らす事ができる。

http://www.b-plus-kk.jp/product/

センサと測定器

システムインテグレートにおいて特にレーザーセンサを活用する際は、センサなのか測定器なのかということを理解しておく必要がある。測定器は『ある量を基準にして、その量と比べて値を出す』ものである。一方、センサは『特定の目的のために量的に物を捕らえるための方法、手段を用いて値を出す』ものをい
う。

10
機械組立

よって、FAにおいてセンサの出す値は、目安の値なので値の精度に対しては厳しく問われない。一方、測定器は基準値と比較した値なので、その値は周囲の環境（温度や振動など）を考慮して基準値との誤差を厳しく管理し、定期的に誤差を校正する必要がある。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

39

04 ｜機械設計

6.ロボット用架台の設計
現在販売されているロボットアームには、様々な形状や構造のものが存在している。そのアームを固定するフレームがロボット架台となる。使用するロボット、対応する作業に応じて、ロボット架台もまた様々な形状が存在し、対象作業に対して適切なロボットを選定し、最適な姿勢を検討したのち、その姿勢を維持し、固定する構造物を設計せねばならない。
これらのロボット架台設計能力はロボットシステムの構築において必要不可欠である。

ロボット架台とはロボット架台とは、ロボットを搭載し1.床置きロボット架台て固定する構造物である。ロボットを固定する姿勢には床置き、天吊り、棚置き、壁掛けなどがあり、また搭載するロボッ

トの重量、ロボットの作業速度や作業内容などによって形状、構造、安全計数な

2.天吊りロボット架台

どが異なる。特に高速で動作するロボッ

トや可搬重量の大きい場合には強度だ
けではなく、揺れや撓みに十分注意せねばならない。

床置きロボット架台

もっともポピュラーなロボット架台。

ロボットの取付座が下に位置する形状である。ティーチングがわかりやすい利点
がるが、有効動作範囲はロボットを中心としたドーナツ状となり、大きなワークには不向きとなる。

天吊ロボット架台

天井からロボットを吊り下げた様な姿

3.棚置きロボット架台勢になるロボット架台。ロボットの取付
座が上になる。半球に近い動作範囲があり、平面的に大きな動作範囲が必要となる作業に適している。

棚置きロボット架台

棚置き型ロボット用の架台。比較的大型のロボットで取付座より下方の動作範

囲が広いロボットに用いる。門型形状になることが多く、架台下の床面を有効活用できる。

壁掛けロボット架台

ロボットを壁に掛けかけたような姿勢になる架台。設置場所の天井が低く、天吊りレ

イアウトが不可能な場合などに採用する。

治具の位置決め及びクランプ手段
1. 床置きロボット架台
2. 天吊りロボット架台

3. 棚置きロボット架台

4. 壁掛けロボット架台
40

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

4.壁掛けロボット架台

ロボット架台設計上の注意事項てなど、ロボットによって異なるため、しない構造の設計を目指すべきである。

1. 必要動作範囲の検討

対象作業における対象ワークに対するロボットの作業姿勢を検討し、ロボット機種と設置姿勢を決定する。

6. メンテナンス性の考慮

特に天吊り、棚置き、壁掛けレイアウトを採用する場合、ロボット自身のメンテナンスを行うための作業台、梯子などを備対象ワークの設置高さ決定後、対象作業範囲を検討し、適切な架台高さを決定する。この場合、ロボットツール、ハンドなどによりロボット有効動作範囲が変化

ロボット架台の必要強度はロボットの重量に対する強度にとどまらない。搬送ロボットの制御ケーブル、ロボットハ

ンドやツール用のケーブル、ホース類、
溶接ロボットのケーブルやコンジット、設置、施工するかを考慮し、予め経路などを備えた構造にすることが望ましい。
8. 適切なロボット架台とはが必要となる。

ボットを搭載するものであるが、その強当然のことながら、ロボット架台はロ

度はロボットの自重に耐えられれば完結

4. 重心位置の検討するものではない。搭載するロボットの最大可搬重量のものをそのロボットの先せねばならない。アンカーはズレ止めとに耐える必要がある。また、揺れや撓み端に固定し、さらに最大速度での加減速考えるべきである。また、上記3.と同様、をどれだけ許容できるかを客観的に判時の加速度に対する考慮が必要である。

を満足する構造計算が必要となる。

搬送物やロボットツールの重量、加減速

構築には致命傷となる。

断し、それに応じた固有振動数、撓み量

3. 振動する。

特にグラインダーがけロボットの作業時、または溶接ロボットのウィービング動03

作時などに、ロボットが架台ごと揺れて適切な作業ができない。強度的な耐力や剛性とは異なる固有振動数の検討が必要となる。試運転時に不具合が見つかった

場合、止むを得ず架台にウェイトを追加

04

して固有振動数を変える対策もある。

4. ロボット位置が高くメンテナンスできない。

天吊りや棚置き、壁掛けレイアウトを採用する場合、梯子、足場などを備え、

05

容易にメンテナンスできる架台を設計し

電気設計

基本的な考えとして、ロボットは様々な形状の架台に取り付けた状態で自立

02

機械設計

対象物やロボットツールの重量、加減速時の加速度、揺れや撓みに対する考慮

停止後すぐに次動作ができず、サイクルタイムを要求されるロボットシステムの7. 配線、配管の経路

ガス、水、エアーなどのホース類をどう3. 必要強度の検討

剛性不足でロボット動作時に揺れる。

安全／品質対応

することに注意すること。

えた構造を設計することが望ましい。

2. 動作させると揺れる。

生産技術

2. 架台高さの検討

01までもズレ止めと考え、固定前でも転倒

組織体制

メーカ推奨を参照すること。

GLにアンカーボルトで固定するのはあくなければならない。

5. ロボットを交換するとデータが使えなくなった。

万一ロボットが故障した場合などには、ロボット本体の取り換えが必要となる。その場合再現性を確保するために、架台とロボットの位置決めが必要となる。位置決め手段はノックピン、端面当

主な不具合内容とその対策

ロボットの架台への取付部に位置決めがなされておらず、ロボットを交換する

1. 自立していない。

とティーチングデータが使えなくなった。

ない。またはロボットがものを持った場

工しなければならない。

重心位置の計算が不適切で自立でき合、あるいは搬送動作させると転倒する。

06
ロボット制御5. ロボットと架台の位置決め

ロボット架台は、適切な位置決めを施

07
画像処理

自立したロボット架台の計算例（天吊り式ハンドリングロボット）
フレーム1

ワーク

上図の前後方向の転倒についてはⓅ周りの転倒モーメント計算となる。

ロボット

フレーム2

W

WR
LR

W2

P

フレーム3
W3

W
WR
W1

フレーム2の重量

W2

フレーム3の重量

W3

ワークのモーメントアーム

LW

ロボットのモーメントアーム

LR

フレーム1のモーメントアーム

L1

フレーム2のモーメントアーム

L2

フレーム3のモーメントアーム

L3

09

10
機械組立

ロボットの重量
フレーム１の重量

電気配線

LW

ワークの重量08
システム制御

W1

L1
L2
L3

W・LW＋WR・LR＜W1・L1＋W2・L2＋W3・L3 である事
※但し、上記計算には加速度に対する計算は含んでいない。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

41

04 ｜機械設計

7.ロボット用スライダーの設計
現在、人間に例えるなら「腕」
しか商品化されていない産業用ロボットを用いて様々なものづくりを行う場合、腕の届く範囲で対象となるものづくりが完結するなら問題にはならないが、その範囲を超える場合にはロボットスライダーを作り込まねばならない。
ロボットスライダーとは、腕の移動装置であり、人間に例えるところの足腰の役目を果たすものである。それを設計する能力はロボットシ
ステムの構築において必要不可欠である。

ロボットスライダーとは

1.

1軸スライダー（地上走行）

2.

2軸スライダー（地上走行）

ロボットスライダーとは、ロボットの動Y作を拡大するためのアームの移動装置で

XYタイプ

X

ある。直行動作を行うもの、旋回動作を行うものなどがあるが、ロボットの負荷軸で制御するものが主流となってきている。
Z

地上走行スライダー

XZタイプ

X

ロボットの取付座が下向きになっているスライダーである。定置式のロボット
架台が動くイメージ。ティーチングがわ

かりやすい利点があるが、動作範囲はロボット正面側に特化することとなる。

3.

3軸スライダー（地上走行）

天吊走行スライダー

4.

1軸スライダー（天吊り）Z

ロボットは自身の1軸目を中心とし、半球に近い動作範囲がある。したがって天Y吊りレイアウトをとればロボット取付座

X軸

X

面の中心から半球形状以上の下向き姿

勢が取れ、さらにロボットスライダーと組み合わせることでより大きな動作範囲を確保できることになる。
旋回動作付きスライダー

5.

2軸スライダー（天吊り）6.

3軸スライダー（天吊り）ロボットが作業する対象ワークやポジショナーが放射線状にレイアウトされたY場合などには、ロボットスライダー自身

Zを旋回させる必要が生じる場合がある。

Y

X

X

ロボットスライダーの種類
1. 1軸スライダー（地上走行）
2. 2軸スライダー（地上走行）
3. 3軸スライダー（地上走行）
4. 1軸スライダー（天吊り）7. 旋回動作付きスライダー

棚置きロボット

5. 2軸スライダー（天吊り）
6. 3軸スライダー（天吊り）7. 旋回動作付きスライダー
8. 門型走行スライダー

Y

Y
X
Q

42

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

8. 門型走行スライダー

X

スライダー設計上の注意事項

く到達速度が高い場合はイナーシャの計か？ ガイドレール部、ケーブルベアなど

いずれの場合も停止時に発生する回生をある。

軸などは重量負荷が重要となる。また、るロボットの作業姿勢を検討し、スライ適切に処理できる機能が必要である。

ダーの必要ストロークを検討する。

ピニオンかボールねじ駆動を選定する

ラッシュ調整を適切に行う。減速機自身れる対応年数などからガイドレールの番のバックラッシュ、ロストモーションなど予想される一日ののべ移動距離、求めら
手、個数などを選定する。

り、ボールねじ駆動は高い精度を実現で

8. ケーブルベアの選定きるという特徴がある。
3. 必要速度の検討

対象作業におけるサイクルタイムや必要動作速度から、スライダーの必要走

4. 構造体重量の検討

スライダー各軸毎に、稼働させる構造

物やロボット、ケーブルなどの総重量を計算する。

上記3.4.の検討結果を満足させ、スライダー各軸がMAXスピードに達するまでの時間を設定し、そのイナーシャを算

6. モータの選定

上記3〜5までの検討および計算を行った後、すべての項目を同時に満足できるモータの出力を計算する。荷重変動がな

るが、下降時に異常となる。

回生による異常。同様の異常は水平ス

通信、エアー、水などのユーティリティ

ライド時の減速停止時にも発生する。

レイアウトを検討し、ストロークや速度

4. ガイドレールが壊れる。

用のケーブル、ホース、チューブなどのに対応したケーブルベアを選定する。

9. 適切なスライダーとは算ミス。複数のブロックを使用する場合には一番負荷が多いブロックで検討する。寿命の計算も同様に行う。

最低限必要なストロークで設計すること

5. ケーブルベアが壊れる。

間による作業において、正しい作業を行

アの許容速度や、許容容量に注意する。

ロボットにも対象作業において適切な作

6. ケーブルなどが断線する。

届けばそれでよい」という事ではない。

いケーブル、ホースなどを選定する。

がコスト的には有利である。しかし、人う場合正しい姿勢が重要とされるように、業姿勢が存在する。すなわち、「アームが主な不具合内容とその対策
1. 動
 作時、過負荷エラーとなる。または、
予定の時間で設計速度に到達しない。

04

ガイドレールの選定ミス。または、計当然のことながら、ロボットスライダーの設計時、ロボットの作業姿勢を検討後、

03

3. 昇
 降軸において、上昇時には稼働す05

ケーブルベアの選定ミス。ケーブルベ

ケーブルなどの選定ミス。屈曲性の良06
ロボット制御出する。

にも細心の注意が必要である。

電気設計

5. イナーシャの計算機器に対し、供給する必要のある電源、や、減速機とモータの接続カップリング

機械設計

行速度を検討する。

スライダーに取り付くロボットなどの02

安全／品質対応場合が多い。ラック＆ピニオン方式はストロークに制限がないという利点があ

ラック＆ピニオン駆動の場合、バック

移動する構造物の総重量、最高速度、生産技術

スライダーの駆動方式は主にラック＆の抵抗を考慮しているかを検証する必要が

2. 停止制度が悪い。
7. ガイドレールの選定

2. 駆動方式の検討

01
組織体制

算が最重要となり、上下に動作する昇降1. 必要動作範囲の検討

対象作業における、対象ワークに対す

出 力 不 足。 イナーシャの 計 算 が 適 切

7. 揺れ、撓みが大きい。

特に溶接ロボット用のロボットスライ

ダーは、ウィービングしながらの動作もあるので固有振動数などの検討も必要。

07
画像処理

ロボット走行軸の計算例（地上走行式、ラック＆ピニオン）
08
システム制御ガイドブロックにかかる負荷
スライドテーブル上の複数のガイド
ブロックにかかる荷重を個別に算出する。
走行スピード
ピニオン径φD
減速機減速比	  I
モータ定格回転数	  n
Ⅴ＝ｎ×πD÷ⅰ09
電気配線

ケーブルベアの選定
ケーブ ル ベア内 に収 納 するすべてのケーブル、ホール類のレイアウトを作図して検討する。

10
機械組立

走行モータの選定
走行する構造体の重量、到達速度、
加速時間からモータの必要出力トルクを求める。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

43

04 ｜機械設計

8.ロボット用治具の設計
現在様々な用途で活躍しているロボットではあるが、その対象作業を円滑に、また品質を整えるために、治具と言われるものが必要となる。人が何かしらの作業をする場合には左手で対象物を固定し、右手で作業をすることがある。いわば治具とはこの作業における左手の役目を果たしているともいえる。常に寸法通りのものが生産できる治具を設計する能力は、ロボットシステムの構築において必要不可欠である。

ロボット用治具とは

1. 端面基準の考え方

2. 穴基準の考え方

ロボット用治具とは、ロボットを用い

基準ピンて何らかの作業を行う場合、対象のワーワーク

クを適切に固定するものである。用途に

横押

よってワークの固定方法、基準のとり方、

クランプ（Ｘ）

材質などが違うが、いずれの治具も品質高さ基準の整った製品を製造することを目的としている。近年、多品種少量生産に対応す

る治具の設計が課題となることが多い。

縦押クランプ
（Ｙ）

高さ基準

ダイヤピン

注）3点基準が基本
上下クランプは高さ基準の上アーク溶接ロボット用治具

アーク溶接ロボットに用いる治具は主に仮溶接用と本溶接用の2種類がある。

仮溶接用の治具はすべてのパーツを位

3. センター基準の考え方
シム

4. ネジ締めクランプ 例
シム

置決め固定することが必須となる。しかワーク

し、本溶接時にはクランパーなどが邪魔になるため、本溶接治具は極力少ないクランパーで位置決めと固定を行う。また

本溶接時には裏面からの溶接なども存在するため、治具ベースに溶接トーチが入る穴を開けることもある。

左ネジ

右ネジ

5. トグルクランプ 例

6. エアークランプ 例

スポットロボット用治具

スポットロボット治具はすべてのパーツを位置決めし、クランプする。スポット

ガンのアクセスができるような工夫が必要となる。

加工ロボット用治具

加工ロボット用の治具は特に加工の振動などに耐えうる高剛性のものが要求

7. 油圧クランプ 例

エアースイングクランプ
まっすぐ上昇してから旋回するされる。クランプ方式もエアー式など反力で位置決めが確保できなくなる方式
は避けるべきである。

油圧
ピン
シリンダ

治具の位置決め及びクランプ手段
1. 端面基準2. 穴基準

3. センター基準

4. ねじ締めクランプ方式
5. トグルクランプ方式

6. エアークランプ方式
7. 油圧クランプ方式

44

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

油圧
ブロック
シリンダ

エアーシリンダによるクランプ

換えるようなこともある。その場合の基準

3.作業中にクランパーが動く。

1.ワークの基準の検討を設けるなどして再現性を確保する。

動や加工歪によってワークを固定するべる。片側端面基準、センター振り分け基

6.配線や配管に対する配慮ことがある。この場合エアーなどの圧縮いているセンサなどの配線、クランプ用

タは使用せず、ねじにより締め付けなど切に保護する必要がある。

求される場合には非圧縮性の油圧を用

7.適切なロボット治具とはことを考慮すべきである。

法に忠実に設計することが基本である

4.溶接時に治具が壊れた。

みを生じるものもある。最適な治具とは、接歪による応力は非常に大きく、歪まなる寸法の製品ができる治具である。

むしろ治具が変形しないように積極的にロボット治具設計上の注意事項

準、位置決め穴基準などが主となる。なお、基準はX、Y、Zの三次元方向に対し

きクランパーがその応力によって逃げる

いずれの作業でもその治具に取り付

シリンダ用のエアーや油圧の配管を適異なることが多い。仮溶接などは簡単なる油圧やねじ締めによるクランプ、
スポッ

ト溶接にはエアークランプなどがよく用いられる。

治具は製造するワークの求められる寸が、溶接など作業によってワークにひず

その治具を用いて生産すれば、求められ主な不具合内容とその対策

リリーフバルブで内圧を逃がし、常に一1.位置決めが完全ではない。

時間が短く、作業が簡単であることが要向とY方向の2か所に基準のあたりを設求される。

端面基準で位置決めを行う場合、X方5.製品の仕上がり寸法が悪い。

基準とし、もう一方を点当たりなどにす

置決めピンを機械加工し、精度の良い治

ヒュームの対策、加工ロボットは切粉、粉塵などの対策、溶断ロボットは耐熱対具を製作しても、ワークの許容精度が大きく、作業における歪などもあり、作業後

2.ピンが基準穴に入らない。

穴基準の治具を設計する場合、2か所のワークの寸法精度が許容範囲に入らないことがある。このようなワークに対するの基準穴があっても2本の基準ピンを用

治具は、基準パットや基準ピンの取付部

いずれの治具も長年使用していると部

準穴は1つとし、他方の穴には回転方向

そのシム調整によって結果的に許容寸法

場合、基準となるブラケットやピンを取りてワークの公差に対応する必要がある。

がある。

5.メンテナンス性の考慮

分的に消耗することが考えられる。そのいると公差により入らないことがある。基の位置決めを行うダイヤピンなどを用い

06
ロボット制御策などが必要となる。

る必要がある。

05

治具ベースや位置決めブラケット、位

電気設計

溶 接 ロ ボ ット の 場 合 は ス パ ッタ、

定圧力でクランプする方式などを採用することが多い。

けると、ワークの直角度によって取付誤差が生じる。この場合どちらか一方を面

4.耐環境対策の検討

04

この場合は油圧アクチュエータを用いてクランパーのストロークなどで対応する場合などがあるが、いずれも段取り替え

いように固定することは不可能である。

機械設計

応することがある。基準を変える場合、

厚板多層盛り溶接などを行う場合、溶クランパーを逃がす構造が求められる。

3.多品種対応の検討

治具を段取り替えして多品種生産に対03
安全／品質対応

トグルクランプ、本溶接には歪みに耐え02の方式を採用すべきである。高精度を要いた場合でもホースの膨らみなどがある

2.ワークの固定方法の検討

対象作業により、ワークの固定方法が特性がある流体を使用したアクチュエー

生産技術て存在している。

01

溶接作業時の歪や、加工作業時の振組織体制

対象ワークの図面より基準を決定すとなるブラケットやピン自身の取付基準に 予 め 一 定 の シ ム を 挿 入し て お き、

内の製品ができる治具に仕上げる必要

07
画像処理

位置決め基準パットがシム調整できる構造の例［高さ基準］

シム
焼入パット
0.5mm
0.3mm
0.2mm

ノックピン

ノックピン

×3組

08

09
電気配線

焼入パット

スポット溶接ロボット用の治具などにおいて、板金パーツを位置決めする場
合X、Y、X方向の基準には予め0.5mm、0.3mm、0.2mmのシムを3枚づつ、合計3mmのシムを挿入してノミナル寸法
通りの治具を製作する。
ロボットで溶接し、溶接後のワーク（歪んでいるワーク）の寸法を測定してシム調整し、溶接後に許容範囲に入るように治具を崩す。

システム制御［縦横方向の基準］

シム

10
機械組立

ベースに
インロー取付ロボットシステムインテグレータのスキル読本

45

04 ｜機械設計

9.ポジショナーの設計
正確なものづくりを行う上で作業姿勢は大変重要な事項であるが、それは人手による作業に限ったものではなく、ロボットを用いた作業においても同様である。様々なロボット作業において、適切な作業姿勢を確保するための装置、すなわちポジショナーを設計する能力はロ
ボットシステムの構築において必要不可欠である。

ポジショナーとはポジショナーとは様々な作業を行う上

1. ターンテーブル

2. 片
 持ち一軸3. 両持ち一軸ポジショナー

4. 一
 軸傾斜

5. 一軸傾動ポジショナー

6. 両持ち一軸昇降式

7. 片持ち2軸ポジショナー

8. 両持ち2軸ポジショナー

9. 一軸傾斜昇降式

10. 片持ち2軸昇降式での最適な姿勢、すなわちポジションをポジショナー

確保するための装置である。また、ワークの姿勢を変えることで、ロボットの動作範囲を拡張する効果も生じる。
溶接用ポジショナー

良質な溶接作業を行うためには、下向きの姿勢を確保することが重要であ

ポジショナーる。また、姿勢を変えるだけの用途であるならば、位置決め機能だけで満たされるが、ボスの溶接作業など対象物を回転させながら溶接する場合には速度制御が必要となる。さらに角パイプのフランジ溶接などを行う場合には、直線部はロボットが動作して溶接し、角Ｒ部はポジショナーが回転するとともに、ロボットも移動する必要がある。したがってロボッ

トとの協調制御が必須となる。
他用途のポジショナー

様々な用途において、作業対象ワークの側面や裏側などの作業を連続的に行うために、ポジショナーを採用することは大変有効である。対象作業に応じて、位置決め制御で完結するものや、速度制御が必要となるもの、ロボットとの協調制御が必要となるものなどがあるが、対象作業を満足するために最低限必要な機能を見極める考察が重要となる。

ポジショナーの種類
1. ターンテーブル

2. 片持ち一軸ポジショナー

3. 両持ち一軸ポジショナー
4. 一軸傾斜ポジショナー
5. 一軸傾動ポジショナー
6. 両持ち一軸昇降式

7. 片持ち2軸ポジショナー

8. 両持ち2軸ポジショナー
9. 一軸傾斜昇降式

10. 片持ち2軸昇降式

11. 両持ち2軸昇降式
46

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

11. 両持ち2軸昇降式

5. イナーシャの計算

ポジショナー設計上の注意事項
搭載する治具、対象ワークのそれぞれの重量と、その重心位置を算出する。

し、何らかの事情でワークの端部に作業る。ポジショナーとロボットが協調してクを超え、減速機が破損して人身事故とシャの計算が重要となる。

ワークに人が乗ることがあってはならな

6. モータの選定

場合には、そういった事象を考慮したの時間を、イナーシャの計算にて確認す

稼働する必要がある場合は特にイナー

2. 回転中心の検討

して、ロボットの動作範囲との兼ね合いを考慮し、ワークの反転や回転動作時の

上記1〜5までの検討、および計算を行った後、すべての項目を満足できる

回転中心をどこにすべきかを検討する。

モータの出力を計算する。

3. 必要トルクの計算

7. 減速機の選定なった事例を聞いたことがある。本来、いのであるが、総負荷トルクを検討する
マージンを見込むべきであると考える。

主な不具合内容とその対策

モータの定格回転数とポジショナー各ワークを搭載すると回らない。

軸の定格回転数の比がその軸に対する出力不足か、回転中心の位置が不適切。

荷もあり得るので注意が必要である。ワー

ち、減速機の適正減速比を検討し、モー2.ワークを搭載すると回るが、空荷ではトルク（ポジショナー自身のアンバランスする減速機を選定する。

クや治具が搭載されていない場合の負荷なポジショナーは、総負荷トルクが、最大のマイナス値になるワークと最大のプラス値になるワークを想定し、その絶対値が等しくなる重心位置関係が最良である。

総減速比となる。機械構造を決定したの

タ出力トルクより大きな許容トルクを有

回らない。

04

出力不足か、回転中心の位置が不適切。

機械設計トルク）も必ず考慮すること。最も効率的03

1.ワークを搭載していなければ回るが、動作軸の必要トルクを算出する。この場

合モーメントアームがマイナスになる負02

安全／品質対応

上記1.2.の検討からポジショナーの各者が乗った時に総負荷トルクが許容トル

生産技術

対象作業をロボットで行うことを想定

01
組織体制

1. 重心位置の検討

ポジショナーに大型のワークを搭載

ポジショナーが指定速度に達するまで

3.プラス負荷時には回るが、マイナス負8. ブレーキの選定

安全のため、選定した減速機の許容ト

ルクを上回る制動トルクを有するブレーキを選定する。

荷時に異常停止する。
回生による異常。

05
電気設計

4.ゆっくり回すと回るが、高速で回すと4. 回転速度の検討

製作するロボットシステムの要求されるサイクルタイムからポジショナー各軸の回転速度を決定する。

ポジショナーとロボットを協調させて作イナーシャの検討が不適切。

の関係が成り立つ駆動系を設計すること

5.回転時にしゃくり動作する。

当然のこととして実施するとして、以下が望ましい。

総負荷トルク＜出力トルク業させる必要がある場合は、回転軸心に出力トルク＜許容トルク

一番近い作業位置で、その周速が動作

許容トルク＜制動トルクの速度を上回る必要があるので注意が必要となる。

異常停止する。

各構成部品の詳細な強度計算などは（いずれも出力軸換算）（効率を考慮すること）

06

6.上死点（負荷がプラスからマイナスに移 行 す る タイミン グ ）で が た つく。
バックラッシュが多い。

バックラッシュ調整を適切に行う。

07
画像処理

なお、以下の注意事項を付け加える。

ゲイン調整の不適切、または出力不足。

ロボット制御溶接ロボットシステムに多く見られる

9. 安全なポジショナーとは片持ち一軸ポジショナーにおける計算例

L3
L2

治具
W1

ポジショナー出力軸トルク、T0
歯車減速比、K2
歯車効率、ηG

09
電気配線

L1

中心

最小ワーク
W2

システム制御片持一軸ポジショナー

最大ワーク
W3

08

負荷トルク、T
治具、T1＝W1×L1
最小ワーク、T2＝W2×L2
最大ワーク、T3＝W3×L3
T＝｜T1＋T2｜又は｜T1＋T3｜

T0＝Tg×K2×ηG

減速機出力軸トルク、Tg
モータ出力軸トルク、T
減速機減速比、K１

減速機効率、ηｇ
減速機許容トルク、Tｇmax

10
機械組立

出力軸換算ブレーキトルク、TB
T＜T0＜TB

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

47

05 ｜電気設計

1.電気設計電気は目に見えないものである。
しかし、非常に危険なものでもある。感電による死亡事故や漏電による火災が発生する可能性もある。
電気設計をする際にはまず危険な部分をいかに排除するかを検討する必要がある。
また、操作スイッチや表示灯など常に機械を操作する人の利便性、また保守作業、定期的な調整の際の作業性を考慮した設計にする必要がある。また様々な規則や規格を遵守する必要もあり、それらの知識が求められる。

電気設計で行うことがないよう電線の太さを決定する。
3.電線の線番号の決定

電線の色、径、使用機器、電線番号なといわれる記号を記述する。実際の電線にど詳細な仕様の確認決定を行う必要が気回路のことをいう。

などの仕様を機械設計者、エンドユーザ

場合にも“動力系”ということもある。
3.制御系配線図の設計

ボックスなどを指す。

中に入れる機器のレイアウトやスイッ

チ、ランプの位置を示す。

操作性、運用面含めエンドユーザと入念な打ち合わせが必要である。
5.コネクタやピンアサイン

ケーブルなどをコネクタで接続する場

合のコネクタの各ピンがどの信号である
か、またコネクタの形状などが書かれた図面。

そこで細かな部分まで仕様を決め、それに沿った配線、機器選定、作業を行う必要がある。下記はその一例となる。この仕様は導入企業が明確に決めている場

合もある。
1.電線の色

電圧の系統で電線の色を分ける場合が多い。一例であるが、AC200V：黄色、AC100V：赤色、DC：青色というように分けることで危険度が一目で分かるようにする。

48

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ター」、交流から直流に変換するための「スイッチングパワーサプライ」などを選定し記載する。

様に合わせ決定する。エンドユーザの仕制御系配線図定し承認を得る。

制御系配線図はスイッチやセンサなどの信号をPLC（プログラマブル・ロジック・

動力系配線図

コントローラ）やリレー回路に配線し、ランプ、リレーやマグネットコンタクタなどで動力系配線図は高圧の電気を扱うた

装置を動作させるための径路を図面にしめ、まず電気の流れを切る機器の配線たものである。サーボモータのコントロー

を考える。これは異常な電気の流れを検ラやロボットのコントローラとの信号の接知し、その回路を切断し安全を確保する

続や、ネットワークの接続なども含まれる。
入力信号ためである。

機器としては「漏電ブレーカ」、「配線

機械に取り付けられたセンサやスイッ

用 遮 断 器（ノー ヒューズブレ ーカ）」、

チなどコントロール機器に情報を与える「サーキットプロテクタ」などがある。

信号。
出力信号

漏電ブレーカの図記号

PLCやロボットなどのコントローラが主電源

電気仕様の確認
電気は目に見えないため危険である。

これらの他に電圧を下げる「トランス」

やノイズ の 侵 入を防ぐ「ノイズフィル

ブレーカやPLC、スイッチやランプな様がない場合、装置に適切な機器を選入力信号などからの情報を元に演算し、ELB130AF 15A 2P
30mA
L1

M12

3A 2P SDと決定する。
5.各機器の決定

ンサやランプ、マグネットスイッチなど

盤とは制御盤、操作盤、分電盤、中継ターンテーブル電源（09E2）L12
CP8 L11
MC-Y2F

制御盤、操作盤の位置、大きさ、防水

どの使用する機器をエンドユーザの仕の機械を制御するための配線図である。
4.盤設計

マグネットコンタクタ図記号

M11リレー回路やPLC（プログラマブル・

ロジック・コントローラ）の配線など、セイッチ）」などがある。

は一般的にマークチューブにその線番を印字し、端子の圧着部分に取り付ける。
4.盤の決定直流でも高圧であったり電流が多い機器としては「電磁接触器（マグネットコンタクタ）」、「電磁開閉器（マグネットス

図面中の配線を行う電線には必ず“線番”ある。
2.動力系配線図の設計

主に200Vや100Vの交流を使用した電突入電流を考慮した選定が必要となる。

流れる電流を計算し、発熱による損傷

電気設計の担当者が行う作業としては

下記のような作業がある。
1.電気仕様の確認

流という大量の電気が一瞬流れる。この

2.電線の太さコンベアを動 作させ たり、他 のコント

N1

ローラにー指示を出したりする信号。

制御機器の指令によってモータなどのコンピュータ

機器をオン／オフするための機器を選判断
演算

定記述する。このとき、機器に流れる電流を考慮し、接点の容量を決める必要が

センサ

情報

ある。また、電気が流れた瞬間は突入電

入力
出力
インター インターフェイス フェイス

アクチュ
エータ

制御
対象

P24
ドアスイッチ 7
ドアスイッチ 6
ドアスイッチ 5
ドアスイッチ 4
ドアスイッチ 3
ドアスイッチ 2
ドアスイッチ 1
DSW7 DS1F DSW6 DS1E DSW5 DS1D DSW4 DS1C DSW3 DS1B DSW2 DS1A DSW1
42

11

52

51

DS2F

42

11

52

51

ドアスイッチの二重化回路

DS2E

42

11

52 51 22 21

DS2D

42

11

52 51 22 21

DS2C

42

11

52 51 22 21

DS2B

42

11

52 51 22 21

DS2A

42

11

52 51 22 21

入力コネクタ
DS1G
DS2G

TO
XO
T1
X1

安全回路

の安全プラグなどの回路。安全回路には安全リレー（セーフティーリレー）や安全
PLCが使用される。安全リレーや安全PLC

は、異常が発生した場合にそれを検出する機能を有している。また、スイッチやセスイッチの接点を２つ使用し、この２つが違う動作をした際に異常とする機能や、同じ意味の出力信号を２つ出し、この２つが同じ動作でない場合には動かないよ

コネクタを使用する場合にコネクタのピンの番号とそれに取り付ける信号の内容を記載する必要がある。

1

スピードコントローラ
SMC-1

2
3
4
5
6

SW1
2
1
ON

CN1

VR1

1 ＋24V
2
OV
3 COM
4 FWD
5 REV
6 INT/EXT
7 ALARM-RESET
8
VH
9
VM
10
VL
11 SPEED-OUT
12 ALARM-OUT

P24A
N24
N24
Y034 正転Y035 逆転
Y036 外部速度設定切替え
Y037 アラームセット

064AD2DA

V＋5
V-5

盤設計
置、ケーブルを通すダクトの位置などを

02

シンク出力（日本で多い接続：図3）

出力ユニットのコモンが外部電源の「－」極と接続されている。そして「+」極

CH5
●
● V＋
COM

と出力端子の間にランプやリレーなどの負荷を配線する。

X01E アラーム

電流が出力ユニットの負荷側から入り、コモンの端子台の方向に流れる。

シンク接続とソース接続

出力ユニット

PLC や ロ ボットコントローラの 入 力（IN）と出力（OUT）は一般に直流電源を使用する。直流電源はプラス極（＋）とマ04

イナス極（－）で構成され＋極から－極－に電流が流れる。

図3

この＋極と－極の接続方法の違いで

+

24V

設計する。

「シンク（Sink）」と「ソース（Source）」のソース出力（海外で多い接続：図4）のファンや通気口の位置、機器間の隙

この「ソース」と「シンク」の接続が逆にな「＋」極と接続されている。そして「－」極制御盤では発熱した熱を逃がすため

操作性を考慮し設計する。

接続方法がある。日本国内と海外では、るケースが多いので注意が必要である。
ソース入力（日本で多い接続：図1）

入力ユニットのコモンが外部電源の「＋」極と接続されている。そして「－」極

出力ユニットのコモンが外部電源の05と出力端子の間にランプやリレーなどの

電気設計

間、ノイズの影響、漏電ブレーカなどの

03

機械設計

制御盤、操作盤のスイッチ、ランプ位

24V

安全／品質対応

ベルがあり、「ISO13849-1」の要求事項および指定構造で規定されている。

内部コモン

+ －

図2

ピン番号と信号の割付SC1（コンベア）

うな回路を組む。これらは「安全カテゴリ」
として“B”、“1”、“2”、“3”、“4”と５ 段階のレ

01

生産技術

ンサの動作不良を検出するために一つの入力ユニット

外部スイッチコネクタやピンアサイン

組織体制

非常停止スイッチを押した際や安全柵

負荷を配線する。電流がコモンの端子台から入り、負荷の方向に流れる。
出力ユニットと入力端子の間にスイッチやセンサを配線する。電流が入力ユニットのコモンの06
ロボット制御端子台から入り、スイッチやセンサの方

盤内配置図

向に流れる。

内部コモン
入力ユニット

外部スイッチ

操作盤では画面、ランプの見えやすさ、

図4

スイッチの操作性を考慮する必要がある。

図1

－ +

内部コモン

CTB01

N24

FA-TB32XY（X010～01F）

24V

シンク入力（海外で多い接続：図2）

TB2
7

入力ユニットのコモンが外部電源の

10PHS-011

11

PHS-012

12

PHS-013

13

PHS-014

14

PHS-015

15

PHS-016

16

TS-X17

8

17
18

1A

（03E3）（04E3）

1B
1C
1D
1E
1F

0V

N24

P24

X010

コンベア
搬入側ワーク確認

X011

コンベア
搬出側ワーク確認

X012

コンベア
払出し部ワーク確認
ワーク押出ユニット

X013

ストッパシリンダ後退端（原）ワーク押出ユニット

X014

ストッパシリンダ前進端

ワーク押出ユニット

X015

押出シリンダ後退端（原）ワーク押出ユニット
押出シリンダ前進端

X016
X017

ACサーボ制御ボックス
操作権取得スイッチ

X018

モード選択スイッチ

ACサーボ制御ボックス
ACサーボ制御ボックス

X019

X 軸、Y 軸選択スイッチ
ACサーボ制御ボックス
正転指令スイッチ

X01A

ACサーボ制御ボックス

X01B

逆転指令スイッチ
3 軸直交ロボット
X 軸アラーム

X01C

入力ユニットの中で全てに繋がっている

08
システム制御10

PB-X01A
11（06B6）

線する。電流がスイッチやセンサから入ACサーボ制御ボックス

CS-X19X Y 10PB-X1B12と入力端子の間にスイッチやセンサを配3 軸直交ロボットY 軸アラーム

X01D

コンベア

X01E

アラーム

X01F
24V

P24

09

インターロックとフェールセーフ

電気配線

危険を回避する考え方で、「インターロック」は条件がそろっていないと動作させない考え方である。車ではブレーキを踏んでいないとエンジンがかからないような制御がこれにあたる。機械の扉が開いていると自動運転ができないようにする。
「フェールセーフ」は間違った操作をした際や障害が発生した際も安全を確保する機能である。安全リレーを使用し、接点が溶着しても運転しないような回路を組み、危険を回避することなどをいう。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

10
機械組立

日本では商用電源（電力会社が一般に販売している電源）の電圧は基本的に一般家庭向けが100V（ボルト）、工業 用 が 200Vとなってる。商 用 電 源 は 交 流 電 源であり“AC”で 表 現され、「AC100V」、「AC200V」と記 載 する。AC200Vで は 電 灯 に使 用される「単 相AC200V」とモー
タ の 電 源 に 多く使 用 さ れる「 三 相200V 」 が ある。 海 外 で は「AC110V 」 ～「AC120V 」、「AC220V」～「AC240V」が一般的で、日本は世界的に見て電圧は低く設定されている。
また、工場の設備でよく使用される制御用電源は「DC24V」である。センサやリレーなどほとんどの産業用機器の直流電源は「DC24V」で使用されている。工場で使用されるアナログ電圧
用電源は「0V〜10V」が多く使用されている。また、位置決め用のパルス信号やパソコンのボード関係では「DC5V」が一般的である。
装置内では「三相AC200V」をトランスで「AC100V」に降圧して使用したり、“スイッチング
パワーサプライ”という機器を使用し、「DC24V」や「DC5」に変換して使用する。

PHS-010

CS-X18
テバ JOG 9「－」極と接続されている。そして「＋」極り、コモンの端子台の方向に流れる。

07

コモン線とは複数の信号の伝達にあたり、配線を簡素化するために電流の流れる方向を共通化する考え方。

画像処理

とっさに操作できるよう会社や工場の規電源について

－

24V

※コモン線
（共通線）
とは

特に非常停止スイッチの高さは人の手で定で細かく決められている場合がある。

+

49

05 ｜電気設計

2.制御盤の設計
さまざまな装置が動作する為には、その中に使用されている機器を制御する必要がある。その制御を行うための部品やコントローラを集めた物が制御盤である。装置が正しく動作するためには、正しく設計された制御盤が必要である。システム構築後に思わぬ不具合を招かぬよう、ノイズや熱、湿気などに十分注意する必要がある。

これらは代表的な機器であり、また文

制御盤とは制御盤とは一般に装置を制御するためのコントローラや電気をオン／オフさせるリレーなどを取り付けた板、または箱のことをいう。

制御盤の中には装置を動作させるための電気機器が入っており、それらが配線されている。

精密な電機機器が入っているため、粉塵や水、熱を嫌い、それらの対策を行った設計が必要である。

字記号も各事業所によって異なる。

制御盤に関する図面系を記載した部分と、直流DC24Vを中心にした制御系を記載した部分がある。
1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

A

制御盤 外形・配置図

B

制御盤の外観と中の機器がどのように取り付けられているかを記載したのが下記の図面である。

CDE

外観図は外部から主電源のオン／オフ

Fがしやすい位置にブレーカが取り付けられているかなどに注意する必要がある。

A

装置には制御盤以外にも、装置を人がB操作する操作盤、配線を途中で分岐したCり、つなぎ変えたりする分電盤などがある。

D

E

F

配置図は各機器の発熱により他の機器に影響が出ないよう、空気の流れが勘

配電盤

吸気口、換気ファンの位置関係が重要と場やビルで受け各フロアーやエリアに案された配置になっている必要がある。
なる。

る。また、図面中には名称でなく簡略化

換気扇付
ルーバー

また、ノイズの出やすい機器とノイズ

機器名称
漏電ブレーカノーヒューズブレーカ
サーキットプロテクタ
ノイズフィルタ
シーケンサ
スピードコントローラ
低圧コンデンサ
ステッピングドライバ
サーボアンプ
電源トランス
サービスコンセント
電磁接触機
スイッチングパワーサプライ
リレー
中継端子台
換気扇付ルーバー

50

文字記号
ELB
NFB
CP
FL
PLC
SC
C
SD
SA
TR
CON

MC
AVR
CR
TB
FAN

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

分ける役割を行う。
分電盤

でそれぞれの装置に電気を分岐して供ルーバー

した文字記号で書く場合が多く、その記号も記載する。

配電盤とは、特に高電圧の電気を工分電盤とは、工場などではあるエリア

制御盤の中に入っているもの
制御盤でよく使用される機器を記載す

制御盤以外の電気用盤の影響を受けやすい機器を分離するな

どノイズ対策も重要な配置要素となる。

その他、調整や確認が定期的に必要する盤をいう。よく工場の壁に取り付けられ ている。
中継盤

装置などの中で、同じ電気の系統だが、長さを延長したり、故障時に途中で配線の取り外し取り付けが簡単に行えるであったり、電池交換が必要な機器はな

よう、途中で配線を分離するためのもの。
操作盤

どの考慮も必要となる。
配線図

タッチパネルに置き換わったものが多くるべく手の届きやすい場所に配置するな

制御盤内の機器の配線内容を記載した図面である。

図 面 に 記 載 する 電 気 図 記 号 は「JISC0617」の規格で決められた記号を使用することが一般的であるが、事業所やメーカ独自で決められた記号を使用する場合もある。

大きく分けて220Vや100Vの商用電源装置を操作するスイッチやランプがついたもの。最近はスイッチやランプが見られる。

電気に関する規格
山潜んでいる。そのため、規格にて機器の仕様や互換性を統一し、安全面や作業方法など確保されている。

委員会、欧州通信規格協会が発行する

欧州の統一規格。

があるが、基本的には世界規模の規格

電気・電子に関する規格は電子工業会

から国や事業所で決められている場合に準拠している。
【IEC】

Organization for Standardization、 国

際標準化機構）」がある。

また、通信分野の国際標準規格を定めた「ITU-T（International Telecommunication
Sector、国際通信連合の電気通信標準化部門）」がある。

気分野の標準規格である。

【JEM規格】（Japan Electrical Manufacturers’ Association）
日本電機工業会が定める規格。電力・産業用電機機器、家庭向け電気機器の規格。

容が一般的には下記のようになっている。

【垂直に取付】①動力用電線と制御用電線を離して配03線する。②アースを確実に配線する。③

ノイズフィルターなどを多用する。④ノイズを嫌う機器を金属で覆う。などの対
策がある。
2.熱

04

電気機器は熱を嫌うが、熱の発生源でもある。特に高電流を流す機器は熱が多く発生する。トランスやサーボアンプなどがこれに該当する。

制御盤にはこの熱を放出するよう空気

上方向：オン、増加の流れを作る換気扇やルーバーを付け

下方向：オフ、減少

05

るが、熱が発生するものを上部につけ換【横取付】

気扇をその近くにし、ルーバーをその対右方向：オン、増加

角につけるなどの工夫が必要である。
3.湿気

左方向：オフ、減少【回転操作】

時 計 回 り：オン、増加
反時計回り：オフ、減少

これは人間工学に基づき【JIS規格】の電気機器は熱と共に湿気も嫌う。

湿 気 の 多 い 場 所 に 設 置 する場 合 はルーバーや換気扇は防湿タイプを使用推奨されている。

する。
4.サービスコンセント

スイッチに接触した場合、停止や切れる

御盤内にAC100VのコンセントをつけてJIS Z 8907（人間工学的要求事項）にて上下取り付けの場合、何かが落下して側に働くよう考慮されている。

このような考え方を「フェールセーフ」

という。

06

コントローラなどの調整を行う際に制07おくことがよくある。パソコンなどを使用

画像処理

設計、製造、試験、使用などにかかわるスイッチやレバーの取付方向と操作内

ノイズ の 影 響 を 避 ける方 法として、

ロボット制御【JEC規格】（Japanese Electrotechnical Committee）
電気学会が定める規格。日本での電スイッチの操作方向れる機器などからもノイズが発生する。

電気設計

Union Telecommunication Standardization

であり、安全面を重要視したものとなっ代表的であるが、電源がオンとなった際

機械設計

規格を扱っている「 ISO（ International

機械及び装置に対しての電気的な規格

02

安全／品質対応ている。

世界的な規格には、電気、通信分野をれらを発生させる源でもある。ノイズをに突入電流といわれる大きな電流が流

4月時点で正会員と準会員含め83ヶ国が除 く他 の 全 て の 分 野 を 対 象 に し た

電気機器はノイズを嫌うが、また、そ（EIA）や電気通信工業会（TIA）が作成し【NFPA79】
全米防火協会が規定している。産業用

参加している。

トがいくつかある。下記にそれらを記述する。
1.ノイズ発生する機器としては動力系のモータが（International Electrotechnical Commission、
国際電気標準会議）
電気・電子分野を対象にした国際的な 規 格。1906年 に 制 定 さ れ、2017年

制御盤を設計する際に注意すべきポイン

米国国家規格協会が定める規格で、たものをANSIが承認し規定している。

01

生産技術

規格は世界的に統一されているもの【ANSI規格】（American National Standards Institute）

電気設計のポイント

組織体制

電気の分野は目に見えない危険が沢【EN規格】（European Norm）
欧州標準化委員会と欧州電気標準化

する際、他から電源を取らなくても良い

ように最初から付けておくと便利である。

08
システム制御漏電ブレーカ

漏電ブレーカ（遮断器）とは、過電流や短絡保護だけでなく、電気の漏れを検出するものである。
電気の漏れとは電線以外に電流が流れてしまうことで、人や他の機器に異常をもたらす場合がある。電流が一定値（定格感度電流値）を超えると遮断装置が電路を遮断する。
人体に電気が流れてもすぐにブレーカが落ちるように、一般的に定格感度電流が30ｍＡ、定格動作時間0.1秒以下のものを使用する。30mAという数値
は、人体が耐えうることができる最大電流値である。

09

5mA

10mA

30mA

50mA

ピリッと感じる

5mA

ビリビリと指や腕にいたみを感じる。

10mA痙攣を起こし、接触状態からはなれることが困難になる。

30mA

強い痙攣を起こし、失神や血圧上昇をまねく。長時間の感電は、死亡することもある。

50mA

強烈なショックを受け、短時間でも死亡する可能性が高くなる。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

10
機械組立

1mA

1mA

電気配線

漏電ブレーカはこのように非常に大事な役目があるので、いつでも正常に動作しなければならない。そのため、漏電ブレーカが正しく働くかどうか確認するためにテストボタンがついている。このテストボタンを押すと、擬似的に漏電状態を作って漏電遮断器の動作を確認することができる。

51

06 ｜ロボット制御

1.用途別のロボットタイプ対応
自動化をする際に使用されることの多いロボットであるが、その種類により適した用途が異なる。実際のシステムを構築する際にはロボットを使用する必要があるかどうかを判断し、使用する場合には状況に適したロボットを選択する必要がある。また、近年話題となっている
人協働ロボットに関してもその特徴をしっかり把握し提案を行う必要がある。

ロボットとは機構別に見たロボットの種類

ロボットとは、「『センサ』『知能・制御系』

産業用ロボットは機構の仕組みによっ『駆動系』の３つの要素技術（ロボットのて主に下記のように分類される。それぞム」といわれることが多い（平成18年5月

は様々な種類のロボットが組み合わされ３ 条件）を有する知能化した機械システ

経済産業省「ロボット政策研究会 報告書」）。視覚・聴覚・触覚などの感じる部分があり（センサ）、その情報を元に考えれ長所、短所があるため実際の現場でてラインが構成されていることが多い。
1.直角座標ロボット

腕の機械構造が、少なくともひとつの回転ジョイントとひとつの直進ジョイン

トをもち、これらが円筒座標形式であるロボット。直角座標ロボットより設置面積の割に大きな作業空間がとれる。
3.極座標ロボット（知能・制御系）、手や足などが動く（駆動系）機械ということとなる。この定義はかなりロボットを広く捉えたものであり、自動掃除ロボットやコミュニケーションロ
ボットなどのサービスロボット、さらには自動運転機能付き自動車やドローンなど

腕の機械構造が、ふたつの回転ジョイ

もロボットの範囲に含まれることとなる。

これに対し、産業用に使用されるロボッ

トに関してはより限定的な定義が存在す

ントとひとつの直進ジョイントをもち、そ腕の機械構造が、３つの直進ジョイン

座標より広い作業空間を確保できるが、ロボット。構造的に高精度の位置決めにム先端の姿勢が変化するので姿勢保持る。日本工業規格（JIS）の定義では、「産トをもち、それらが直角座標形式である

グロボット）とは、自動制御によるマ ニ

向いているが、設置面積に比して作業範

業用ロボット（産業用マニピュレーティン

ピュレーション機能又は移動機能をもち、各種の作業をプログラムによって実行で囲が小さくなるのが欠点である。可動式の門型の３ 軸で位置決めし、エンドエ

きる、産業に使用される機械」（自動制御

フェクタが上から吊り下げられるタイプを制御することをいい、マニピュレーショ

可搬質量はその構造上大きく、重いものとはセンサで状態を検知し、自動で動作
ン機能とは人間の腕や手に類似した多様な動作機能のことをいう）とされる。特定の作業のために作られた専用機と違い、れらが極座標形式であるロボット。円筒のものはガントリーロボットと呼ばれる。

にも対応できる構造である。
2.円筒座標ロボット

位置決めの３ 軸を動かすことによりアーの制御が複雑になる。鉛直面内に円筒

座標より広い作業領域が確保できる。天井や壁などに取り付ける極座標ロボット

でちょうど振り子のように見える振り子ロ
ボットと呼ばれるものもある。
4.垂直多関節ロボット

プログラミングによって作業内容を変更できる多様性を持った機械であることが大きな特徴である。ただし、その分特定の作業に特化された専用機と比べ複雑性が増し、若干スピードが遅くなったり精度が低くなることが通常である。

本項ではシステムインテグレータが最も多く接することとなる産業用ロボット

腕の機械構造が、３ 以上の回転ジョイ

を対象とする。

特徴
メリット

専用機

ロボット

特定の作業を繰り返し行う装置

プログラムにより作業内容の変更ができる装置

・高
 精度、
高スピードの作業が可能
再プログラミングにより様々な作業を担当可能
・取扱が容易・プログラミングが必要なため、インテグレーション
デメリット 特定の作業しか行う事ができない コストがかかる・高 精度、高スピードの作業には不向き
専用機とロボットの比較

52

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ントで構成されているロボット。より人間の腕構造に近い構造をもっているので、関節をそれぞれ肩関節、肘関節と呼んだり、関節間の部分を上腕・前腕と呼んだりすることもある。設置面積の割に大きな作業空間がとれる。廻り込み動作も可能となる。ハンドリングや塗装、溶接、組立など広い用途で使用されている。

5.水平多関節ロボット

人協働ロボット
多く用いられるようになっている。産業用ロボットは労働安全衛生規則150条の4に基づき基本的に安全柵が必要とされ②ISO規 格（ISO 10218-1：2011及 び ISO

10218-2：2011）に定める措置を実施

した場合

近年ロボットメーカより発売されているており、人とロボットが同じ空間でしきり「人協働ロボット」の多くは2番目のISO規

働ロボットと表現するときは、この安全則っていない製品も人協働ロボットとし柵なしで人と同じ空間で働くことができて販売されている場合があるので注意

労働安全衛生規則の定義する産業用使用すれば問題がないとされているの回転ジョイントと直進ジョイントをもつるロボットを指すことが多い。
80W規制の誤解

平面内における並進力に対しては剛性ロボットから昭和58年の通達で定格出力で、リスクアセスメントが容易となる。逆つては、それぞれの定格出力のうち最大リスクを厳格に見極め厳格なリスクアセ

以下であれば危険性が低いと判断されれた。これは当時のモータ性能から80Wければならない。
人協働ロボットの用途

タ性能では80W以下でも十分危険であで作業できることであるので、安全柵を設えない。また、労働安全衛生法は労働災

作業し、夜はそのスペースにロボットを置

リスクアセスメントに努力義務を課すなが要求されるような現場に適している。

腕の機械構造が、並行軸のふたつのが低く、垂直方向の力・モーメントに対（駆動用原動機を二以上有するものにあ開発されたロボットであり、電機分野にのもの）が80W以下のロボットが除外さしては剛性が高い。組立作業用途向けにおける組立工程で広く使用されている。

分野でも用いられている。
6.パラレルリンクロボット

たためと考えられる。しかし、現在のモーり、80W以下であれば安全であるとはい害防止のための管理措置を定めており、ベースとメカニカルインタフェースとるものではない。80W以下のモータを使用しているからといって人協働ロボット

雑である。高速動作が得意であるが、可の解釈が2013年に改正され、以下の場させて動かす必要があり、より制御が複搬質量は少ない。小物の移動に使われることが多い。

安 全 柵 を要 求 する安 衛 則150条 の 4

合に人とロボットの協働作業が可能とにISOに則っていない製品であれば残留スメントを行いリスク低減措置をとらな

04

人協働ロボットの利点は人と同じ空間

けるスペースがない現場や、昼間は人がいて作業させるといった人との交代作業

05

しかし、自動化による生産性向上は、

単なる作業の代替ではなく工程自体の見直しや効率化によって実現されることが多い。人協働ロボットを入れて人の作業をそのまま代替させることが最善な の06
ロボット制御をもつロボット。アクチュエータを協調ということはできない。
2013年安衛則150条の4解釈改正の間の機械構造に複数の動力伝達経路

03

電気設計

どしている。80W以下のロボットを使用したからといって、これらの義務を逃ればメーカの指示する使用条件に基づき機械設計

ただ、その性能の良さから組立以外のが必要である）。ISOに則った製品であれ

安全／品質対応ロボット。スカラロボットも含まれる。水

02

格に則った製品である（一部ISO規格に生産技術なしに働く姿は想定されていない。人協

01

れが無くなったと評価できるとき

組織体制

近年、人協働ロボットということばが①リスクアセスメントにより危険のおそか、工程自体を見直し人とロボットを分離した形での自動化が最善なのか各現場においてしっかりと見極める必要がある。

なった。

07
画像処理

産業用ロボットの歴史＜黎明期＞
産業用ロボットの歴史は古く、1962年にアメリカで商品化された産業用ロボットが日本に紹介されたのが1960年代の後半である。東京オリンピックを契機として戦後に別れを告げ年率10％という高度成長が始まった時代である。当時の産業用ロボット技術は直交・極座標・円筒座標系の単純な機械構造
で、駆動は油圧／空気圧、制御はシーケンス制御によるという原始的なものでしかなく、自動車のスポット溶接作業など一部の市場を形成するに留まった。

08
システム制御＜実用化の開始＞
1974年スウェーデンのASEA社が電気駆動／マイクロプロセッサ制御による垂直多関節型ロボットIRB-6を発表した。対象物への回りこみ性が向上し、産業用ロボットの新しい分野への応用が可能となった。1977年に安川電機が可搬質量10kgの電機駆動／マイクロプロセッサ制御垂直多関節型ロボット
L10を開発。アーク溶接分野を開拓した。
＜飛躍的な発展＞1980年が日本の「ロボット普及元年」と呼ばれる。1980年は日本の自動車生産台数が世界一になった年であるが、ロボットの世界でも電気式多関節ロ
ボットの製品化という大きなムーブメントが醸成された年であった。山梨大学の牧野教授が組立作業用に必要な方向選択性のある剛性を持つSCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）ロボットをマイクロプロセッサ制御、DCサーボモータ駆動によって実現した。以後SCARAロボットは世界の組立ロボットの定番の地位を確立する。また、不二越もスポット溶接用電気式多関節ロボットを製品化するなど、各社が電気式多関節ロボットの製造を開始した。
その後、物流分野や半導体ウェハ搬送用のロボット、簡易な製造用の小型ロボットなどが開発され、ロボットの応用範囲は大きく広がった。このようにして、
日本は世界一のロボット製造国かつ利用国となり、一時は「世界で稼動するロボットの2/3は日本製」といわれるまでになったのである。

09
電気配線

10
機械組立

欧米でロボットが普及しなかった理由

アメリカで開発されたロボットであるが、欧米での利用はあまり進まなかった。原因の一つとしては、欧米人はロボットを日本人のように好感を持って受け入れていないということがいわれる。
これは、人を創造できるのは神のみであるというキリスト教的世界観も影響しているようである。確かに欧米では「ターミネーター」のようにロボットが敵と描かれることは少なくなく、また、「ロボットに職を奪われる」という工場労働者の抗議も目立つ。日本のようなロボットは友達という感覚が薄いようである。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

53

06 ｜ロボット制御

2.ロボットシステムのシミュレーション
ロボットシステムシュミレーションは、ロボットシステム実機を設置する前に予めどのような問題が起こるかをコンピューター上で確認をすることである。実機の製作前に予め問題を把握することで手戻りを防止し、無駄なコストを削減することができるとともに、納期も短縮することができる。シミュレーションソフトでできること及びその限界を知ることはシステムインテグレータにとって非常に重要である。

ロボットシステム
シミュレーションとはロボットシステムシミュレーションとどんな時にどう使うか
以下のような場合に使用される。

は、ロボットシステム実機を設置する前● 機械設計で各設備やロボットハンド

ピューター上で確認をすることをいう。

を作成後、データのXYZの各基点をあ

妥当性、ロボットやその周辺の設備を含● 各メーカから出されている対象ロボッの時間など、問題を事前に把握し解決しモデルを用い、同様に基点に合わせてに予めどのような問題が起こるかコン
各設備の配置（レイアウト）の機能やめた全体の動作、また動作をさせた際ておく事は作業上非常に有用である。

また、ロボットの動作をさせるための教示プログラミングもシミュレーターで行うことができ、実機製作前にプログラ
ムの問題把握をすることが可能となる。

などのエンドエフェクターの3Dデータ

わせ配置する。

トのキネマティクスの付いたロボット3D配置しレイアウトする。

● ロボットの動作基点座標にロボットハン
ドやエンドエフェクタを合わせ動作させる。

シミュレーションソフトウェアは各ロ

ボットメーカ に 応じた ロ ボットコント

ローラと同一の機能を持っている。従って、実機でプログラミングやティーチン

グをすることなく、コンピューター画面

上でオフラインプログラミング（通称：OLP）をすることができる。

何ができるかコンピューター上で以下のような作業を行うことができる。

● ロボット動作リーチ（作業対象物に動作エリアが届くかどうか）確認● ロボット動作時の周辺設備との干渉
確認● 複数台でのロボット作業をさせる際の静的はもちろんのこと、動作中の干渉確認● オフラインティーチング

● ロボットプログラミングの妥当性確認● 完成プログラムやティーチング動作
パスの実機へのアップロード● 実機ロボットコントローラからプログ

ラムダウンロードしたデータのコン
ピュータ画面での確認● ロボット動作時間の確認● ロボット動作姿勢の各軸の余裕の確認など

54

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

図1：システムシミュレーション例

種類
ロボットメーカ独自のソフトウェアは

以下のようなものがある。
ファナック：ROBOGUIDE
安川電機：MOTOSIM

川崎重工業：K-ROSET

三菱電機：MELFA Worksなど

それ以外にメーカに依存しないシミュ

レーションソフトウェアとして以下のようなものがある。

TECNOMATIX社：ROBCADDASSAULT社：DELMIASIMENS社：PROCESS SIMULATE など

特徴のようなものが挙げられる。

● ロボットティーチペンダントが表示され実機と同じロボットティーチングができる。

● シミュレーション動作が実機と一致。

● 他の3D CADソフトとのダイレクト連

注意点

01

以下のような点に注意する必要がある。

携ができるものもある。

● シミュレーションによる結果の正確性映されないことが稀にある。

・動作時間● ロボットプログラムが実機に正しく反と実機一致度は評価する必要がある。

・動作中の位置ズレ

最速、最適な動作を自動生成する。

その他のシミュレーション種類と特徴

ると表示で知らせてくれる。

ロボットシミュレーションソフトの他● 数台のロボットを同時動作させる場合ある。これは、他の設備と連携したシミュ

動画が描画されないなどの課題がある。

● 干渉やロボット動作範囲オーバーす● 周辺機器の標準テンプレートが準備● 簡単な図形であれば、CADソフトがなくてもシミュレーションソフトで作成可能。

選定
徴を把握して行う必要がある。

各ロボットメーカ専用ソフトウェア● メーカに特化されているため汎用性はない。

具体的には、①機械３D CADソフト

で設計しなければならない。

は応答処理限界があり、スムーズに作● シミュレーションは同一のロボットマ

ニピュレータでもロボットコントロー

ラ毎に違うため注意が必要。

②PLCロジック シミュレーションソフト

● 自重落下のシミュレーションはできない。

の3つを連携させ、ロボットシステムやがあり、ソフト共有することは原則でき③ロボット シミュレーションソフト

ロボットを導入した生産ラインの動作・プログラムの妥当性シミュレーションを実機を製作する前に行うことができるも
のである。

03

● 各メーカ独自のソフトライセンス規定

04
機械設計

ソフトウェアの選定は以下のような特レーションが行えるものである。

に３ Dモデル化する場合はCADソフト

安全／品質対応されている。

に生産ラインシミュレーションソフトが02● CAD機能はあるが、周辺機器を正確

生産技術● 稜線やポイント配置しておけば最短、● メンテナンス契約が必要である。

組織体制

最近のソフトウェアの特徴として以下● 比較的高価である。

ない。企業毎、グループ毎、工場毎、パソコン毎など、ライセンスがどこまで許容されているかを確認する必要がある。

05

がある。

● 原則ロボット購入ユーザで無いと提供されない。

電気設計● ソフト操作は各メーカ毎に学ぶ必要
図2：
ラインシミュレーター例● 比較的安価である。

● ロボットメーカオプションにも対応し

06
ロボット制御ている。

● 他のソフト（３D CAD、設備シミュレー
ター）とのダイレクト連携が基本的に
できない。

07
画像処理

汎用ソフトウェア● どのロボットメーカでも基本的に対応可能であるため汎用性がある。

● ソフト操作を覚えればどのロボットメーカでも基本的に同様である。

● ロボットタイプ別にロボットキネマティ

08
システム制御クスRCSを都度購入する必要がある。

コラム

09

10
機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

電気配線

ロボットだけのシミュレーションではなくシステムとしてのシミュレーションができれば、ロボットシステムインテグレートする上で実機を作らなくても問題が把握できるため、コスト、納期の面で大変役に立つ。
しかしながら、そういったニーズはあるものの、課題が多く著しい進化がなされているとまではいえないのが実情である。その背景として、一部の海外メー
カでは積極的に推進されているようであるが、ロボット数十台規模のシステムのラインシミュレートするためのコストは数千万円かかるといわれており、投資に見合った効果が本当にあるのか疑問とされていることがある。また技術的課題として、各シミュレータの持っているタイムスタンプの一致が挙げられる。時間が合わないことには、ロボットと周辺設備の動作時間が一致せず、サイクルタイムのシミュレート精度信頼性に影響してしまう。また、技術面だけでなくラ
インシミュレーターとロボットシミュレーター、PLCシミュレーター同士を接続することへのお互いの利得もあるようだ。
ユーザサイドからも、機械設計の3D CAD、ロボットメーカのシミュレーター、PLCメーカのシミュレーターをラインシミュレーターソフトで動作するためには準備に時間がかかり、実機設計製作するに匹敵するほどの時間を費やすため、メリットを見出せないといった声も聞かれる。
ものを作る前に課題を確認、解決し、短納期且つ効率よく低コストでものづくりを行うことは日本の製造業が世界で競争力を維持するためには必要である。
そのためにも、ぜひ総合メリットを業界で共有して、一部の利害に囚われず、業界全体で環境構築を行い、世界のものづくり産業をリードする体制を整えていくべきであろう。

55

06 ｜ロボット制御

3.力覚センサの活用
力覚センサを用いることで、ロボットに人のような力感覚を与えることができ、今までロボットでは自動化が難しかった作業の自動化が可能となる。力覚センサをシステムインテグレーションの現場で有効に活用するためにその機能と限界を知ることが重要である。
また、力覚センサを有効に活用するためにツールやワーク側への工夫をすることも忘れてはならない。

● 応答性の高いものが求められており、

力覚センサとは何ができるか

力覚センサは、複数方向の力やモー力覚センサ情報を用いて、ロボットにメントを同時にリアルタイムに検出することができるセンサである。
図1

人の手のような感覚を持たせることができる。今までのロボットでは難しかった

微小な力加減を必要とする作業が実現できるようになる。

Fz

例えば、精密な嵌め合いやギアなどのMz

位相合わせなどの部品組立作業、研磨

My
Mx

Fy

Fx

力覚センサは、ロボットシステムをインテグレートする際にロボットのエンド

エフェクタに取り付け、外力や反力（力、モーメント）を検出するのに使用する。

繊細なセンシングを実現するためには、ワークに接触するツールやハンドの直近にセンサを取り付ける必要がある。
センシングに不要な機器はロボット側に取り付ける。

作業やバリ取りなどの仕上げ作業、押し付け力管理、重量測定による品種判別作業など幅広く応用することができる。

特徴
力覚センサの特徴として以下のようなものが挙げられる。

● 一般的にセンサ内部にアンプや演算用のマイコンが内蔵されており、小型で軽量な構造になっている。

● 力成分3軸方向（Ｆx、Ｆy、Ｆz）とモー

メント成分3軸方向（Mx、My、Mz）を同時に検出でき、静的・動的両方の測定ができる。

一瞬の変動を検出することが可能。

● 出力形式には、USBやRS422、Eternet、
Analogなど様々な形態がある。

種類
メーカによって力を検出する原理構造

や外形サイズ、定格荷重などが異なり、様々なタイプが存在する。
参考

ロボット

原理構造

半導体歪ゲージ式、光学式、
静電容量型など

検出軸数

３軸、６軸など＊主流は６軸タイプ

Φ80、
Φ200mmなど
外径サイズ Φ10mm、定格荷重

USB、RS422、Analog、
Ethernetなど

出力形態

10N、200N、1000N、2500Nなど

電源

ロボットコントローラ供給、
内部電源、外部電源など

防塵防水

IP65など図3：力覚センサ例

図2

ギア

組立

ギア

位相合わせ

どんな時にどう使うか
熟練作業者の感覚に頼った作業や精密な作業といった、従来のティーチング作業
やビジョンセンサなどの非接触センサで自動化が難しい作業に適している。

嵌め合い

56

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

研磨、バリ取りツールやワーク側の工夫

ロボットによる力覚制御機能はロボット

力覚センサを使用しても、難しかった

注意点

01

①パラメータ調整のオプション機能として準備されており、作業が簡単に自動化できるわけではな

ンサのラインアップが用意されていること出した力成分を基に制御を行うため、セく変わってくる。

ワークやツール・ハンド側の形状に工夫

たるパラメータは設定値が高いほど力

ロボットメーカによって使用可能な力覚セい。力覚制御はあくまで力覚センサで検ンサで上手く力を検出しやすいように

力覚センサ選定にあたっては、採用をを施すことも必要となってくる。対象作業

検討している作業に “どの程度の負荷ががら把握し、設備設計やプログラムに落意）。作業の最初は応答性感度を低く設とし込んでいくことがロボットシステムイ

特にモーメント成分の定格荷重は、力成分の定格荷重に比して小さいことを考慮する必要がある。

ンテグレータとしての重要な役割となる。

き現象が発生することがある。この場合、押付け力

力覚センサ上は指令値と反力が釣り合った状態となり、作業途中に静止してしま

生データや座標変換後のデータ、位置指うこととなる。
反力05

悪い例
押付け力と反力が釣り合い静止して嵌め合いができない令などがあり、数msの周期でサンプリン

力覚制御を使用し、人作業を自動化して置き換える場合、微小な力をセンシン

グしながらロボットを制御するため作業分に考慮した工程やシステムを検討し

06
ロボット制御取得したデータは、
リアルタイムにデーてCSVファイルに出力することも可能であ③作業時間は長くなる

時間は基本的に長くなる。そのことを十グされる。

タを見ることもできるし、ログデータとし電気設計取得できるデータには力覚センサの04

ク同士が噛み合って動かなくなる噛み付機械設計ることができる。

調整していく必要がある。

クの挿入時に摩擦などの要因によりワー

タを モ ニタリング で きる機 能 が あり、ローラへ接続したPCの専用ソフトから見03

精密な嵌め合い作業を行う場合、ワープション機能の一部に力覚センサのデー

ティー チ ペンダントや ロ ボットコント

定し、現象を確認しながらパラメータを②噛み付き現象

図4

モニタリング
一般的にロボットメーカの力覚制御オ

不安定になる（危険な場合があるので注

安全／品質対応

計測分解能といった仕様と照らし合わせ

02

覚制御の応答性が高くなり、上げすぎると接触時に過敏に反応してしまい動作が作させたいのかを、人の作業を分析しなて選定する必要がある。

特に、力覚センサの応答性感度に当にどのような力がかかり、どのように動かかるか”や “どの程度の繊細さが必要か”をまず想定し、センサの定格荷重や力覚制御のパラメータは、接触するワークの材質・サイズ・重量により大き生産技術が一般的である（一部、使用するセンサは問わないロボットメーカも存在する）。

組織体制

選定

なければならない。

押付け力

面取り

る。この機能を有効に利用することで、対象作業への力のかかり具合を分析するこ
業状態の確認をすることができる。

反力

07
画像処理

とができ、力覚制御パラメータ調整や作

良い例
面取りすることで誘い込む力を検出でき嵌め合いが可能になる

08
システム制御コラム

近年、力覚センサの性能の向上や低価格化とロボットの力覚制御機能が普及してきている。ロボッ
トに人のような力感覚を与えることができるため、いままでのロボットでは自動化が難しかった作業を対象に適用が広がりつつある。
ただ、そういう話を聞くと、一見、人のように何でもできそうな感じがするが、実際は何でもできる
わけではない。あくまで力覚センサで検出した力成分を基にロボットが制御できるのであって、思ったような力が検出できない場合や検出できる力が微小な場合、ノイズの影響を受けたりする場合は望んでいる動作にならず、作業を中断してしまうこともある。
またシステムとして考えると、人のような柔軟性や臨機応変な判断ができるわけではなく、システ
ムとしてのロバスト性や信頼性が十分とは言えない場合もあったり、作業時間は人に比べると遥かに遅く設備の工程設計を大幅に見直す必要が出てくる場合もある。
上記のような課題に対して、力覚センサでは、肌触りのような繊細な感覚を検出できる高感度な力覚センサも登場してきているようである。制御機能では、ＡＩ技術を力覚制御に応用して作業時間を高速化したり、外部のノイズ影響をキャンセルするステップを不要にする取組みなども報告されている。
そういった多くの期待と課題の両面があるのが現状であり、今後の更なる技術の進歩に大いに期
待したい。

電気配線

10
機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

0957

06 ｜ロボット制御

4.コンベアトラッキング
コンベアなど製品を移動させる装置からロボットが製品を取る場合、通常はその製品をストッパーや位置決め機構にて止め、コンベアを停止し、製品の位置を一定にしてからロボットに取得させる。
しかし、早く製品を取得したい場合にはコンベアを止めずにコンベアの早さと同じ速度でロボットが製品を追いかけ取得させる。これがコンベアトラッキング技術である。

コンベアトラッキングとは
産業用ロボットでの「トラッキング」とキャリブレーション
ロボットシステムにコンベアを取付は “追従する”という意味で使用される。

け、トラッキング（追従動作）機能を実現

移動距離、速度を知るためのセンサを取ボットにとってどの位置にあるかを計算「コンベアトラッキング」とはコンベアのり付け、コンベアの速度と同じ速度でロボットを動作させ、コンベア上の製品を取得するなどの動作をさせることである。
コンベアトラッキングにはガイドで製するには、コンベア上のワーク位置がロする必要がある。

イド（製品が横方向にずれない為の機構）

エンコーダ（コンベア移動量
Xt, Yt を計測）が必要である。製品の流れる量やロボッ（Xr, Yr）

グ）と製品の位置を制限せず、上からビ（X, Y）＝（Xr＋Xt, Yr＋Yt）（Xt, Yt）

ジョンカメラで見て位置を把握する場合

図２

コンベアの動作方向

エンコーダ
図1

いる。
2.エンコーダ

回転をオン、オフの信号でコントロー

ラに伝えるセンサの一種である。

コントローラはそのオン／オフをカウントし、どれだけ動いたかを計算する。
3.トリガー用センサ

出力され、その信号をロボットが受け取ングを取ったり、ビジョンカメラで撮像

り、自分の座標系に補正を行い、その位置に移動する。

図2では、製品の現在位置が（Xr,Yr）でコンベアが動作した際のエンコーダからエンコーダでカウントし始めるタイミ

するタイミングを取るために使用する。

ビジョンカメラで撮像する場合、このセンサを使用せず、一定時間毎に撮像し、の信号による補正データが（Xt,Yt）とす

認識させる場合もある。
4.ビジョンカメラ「ビジョントラッキング」とはコンベアト（Xr+Xt,Yr+Yt）となる。

ローラ内蔵タイプが多く、製品の形状をし、特定の製品の位置や向きを認識させ、からの信号とコンベアの移動距離の関方法が一般的によく使用されている。

ビジョントラッキング
ラッキングに画像を認識するカメラを使用

その情報とエンコーダの情報からロボットが追従し製品を取得する技術である。

ビジョンセンサには取得するワークの形状と取得する位置を予め記憶させる。
コンベア上でワークが流れてくるとビジョンカメラが、そのワークを認識し、ロボットのX、Y座標に変換し、ロボットに伝える。ロボットはエンコーダからのるとロボットが動作すべき位置は（X,Y）=
この計算をするためにはエンコーダ係を設定する必要がある。この設定を行う事を「キャリブレーション」という。

また、ビジョンカメラを使用する場合、ビジョンで撮像した画像の位置とロボットの座標を合わせる必要があり、これも「キャリブレーション」という。

コンベア上に専用シート治具

情報を元にビジョンカメラからのワークを貼ってビジョンカメラで認ロボットの稼働範囲にワークが流れてビジョンカメラで認識した画像のX、Y座標の情報をシフトしていく。

識させる。

くるとロボットはワークの動きに同期しが必要であり、コンベアの速度が速い場が追従しきれず、取りこぼしが発生することとなる。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

記憶させ、その形状に近い物体を探す

カメラ自体の画素数と正しく認識するための機能で性能と価格が決まる。
5.ビジョン用照明

製品を認識しやすくするための照明。

ちらつきが少ないLED照明がよく使用される。また、製品の色や光沢によって照明の色を変える場合がある。また、影を作らないような工夫が必要である。外光の影

響を受けやすくカバーで覆う場合もある。
6.キャリブレーション治具
ビジョンカメラとロボットの座標系を設定時に使用するが、定期的にキャリブ

この動作にはロボットの演算する能力

合やワークの数が多い場合にはロボット

製品を認識するためのカメラ。コント

合わせるために使用する治具。最初のコンベア上に移動し、ワークを取得する。

58

な可変速制御のできるコンベアが適してコンベアが動作すると、コンベアに取付られたエンコーダからパルス信号がコンベア

ビジョンカメラを使用しない場合はガトの負荷によって速度を変更できるようロボット

アトラッキング、又はセンサトラッキン

ビジョンカメラ

コンベアトラッキングに必要な機器には以下のようなものがある。
1.コンベア

品の動く横方向を制限する場合（コンベ（ビジョントラッキング）がある。

必要な機器

レーションを行うことで誤差の発生をなコンベアを動作させ、ロボットの届く位置で丸の中心をティーチングし、カメラでの座標とロボットの座標を設定する。

くす事が可能となる。
7.キャリブレーション用製品

形状が一定でない製品の場合、最初のキャリブレーションを行った製品を保存

し、再度確認する際にこれを使用すると3.エンコーダ

01

エンコーダはコンベアの動作を正確

組織体制

誤差の発生の原因を把握しやすくなる。

ビジョンカメラにロ ボットに 伝える役目を する。エンコーダ自体では誤差は発生しないが、エメリット

ンコーダに取り付けたローラーとコンベ

コンベアトラッキングを利用すると下アのベルトの滑りが発生することで進行記のようなメリットがある。

方向に誤差が発生する。また、コンベア①コンベアを止める、動かすといった時間

けることで発生する「初期伸び」という現②位置決め治具が必要なくなり、装置を簡象で誤差が発生する可能性がある。定期

素化でき、多品種生産がしやすくなる。

③品種切替の際、ガイド部のみで済み、

ビジョントラッキングの精度に影響する項目04
機械設計をファイルとして保存する場合、処理速態で置く必要がある。その置く場所に応度が低下する事がある。
この場合、ロボッ

2.照明

グでワークを取得する精度に影響する項を極端に嫌う。太陽光は時間や季節に自動装置の画像処理カメラでは外光

めには、ワークの輪郭を正確に認識する

このチラツキがカメラで取得する画像にためにコンベアの幅を広くするとビジョ

一般的にビジョントラッキングで使用

不安定である。また、蛍光灯は人の目には気にならない程度のチラツキがあり、ず、ずれが発生する可能性がある。

05

誤差の発生
コンベアトラッキングは長い期間使用していると次第に位置がずれていくことがある。

大きく影響する。

「位置のずれが発生する原因」

する照明はLED照明を使用し、外光を遮②エンコーダのローラーの磨耗

体を見ることができなくなる。ただ、カメ断するためカメラ、照明、視野範囲をカする面積が広くなり、全体的にボヤけたて照明の色を選択し、輪郭などの特徴をバーで覆う。
また、製品の色や光沢によっ見やすくする工夫を行う。

06③ローラーの滑り

上記のような原因により位置ずれが発生することがあるため、定期的なメンテナンスが必要となる。

07

他に画像処理の画像をモニタリング

画像処理

タ量が増え、ビジョンカメラの処理速度①ベルトの伸び、蛇行

ロボット制御よって照度や色彩、方向が変わり非常にトがコンベアの動作に追いついていけ

電気設計

目を記述する。
1.カメラの解像度くなる。そこで画素数を大きくするとデー

理速度がコンベアの速度やロボットの速に行ったり、カメラの判別している状況

じた取得する精度が必要となってくる。

画像となってしまい位置の認識精度は悪の速度やそれを伝える通信方法により処をモニタ表示したり、取得した画像結果

ワークを決められた場所に決められた状

ラの位置を高くすると1画素あたりの認識

03

製品の位置の認識と良否判定を同時ロボットによるビジョントラッキングはンカメラを高い位置に取り付けないと全ビジョンカメラで画像を処理するCPU

度に遅れを発生させることがある。

動 いているワークを取 得した 後、その必要がある。例えば、ワークを沢山流す

的に調整をする事が推奨される。
4.処理速度

安全／品質対応

30万画素のビジョンカ
メラで見た映像レンズ：
16mm
物体との高さ：45mm

容易に段取り替えができる。

ロボットが正確にワークを取得するた生産技術が必要なく、装置の動作時間が短くなる。

ここではロボットがビジョントラッキン

02のベルトが新品の場合としばらく使い続することで処理が負担になり誤差が発生する場合もある。

の早さが求められ、高価になってしまう。

コンベア上の取得範囲

ビジョントラッキングとハンド08

ビジョントラッキングの際にワークを認識し、どのようにロボットが把持するかを決める必要がある。

システム制御ロボットの可動範囲は平面で考えると円形がほとんどである。ロボットとコンベアの位置関係に
よっては取得できる範囲が狭くなってしまうことがあり注意が必要である。また、コンベアの動作速度が速い場合、ロボットは追従を始めても自分自身の可動範囲外になる可能性がある場合、取得動作をあきらめ、次のワークを取りに行く動作をする。
コンベアを流れるワークが多い場合には何度もあきらめてしまい、取得数が低下する場合がある。

把持する方法には主に、平行ハンドなどで「掴む」
場合と真空を使用し「吸着する」場合がある。

ロボットの
可動範囲

09
電気配線

取得範囲広いコンベア
取得範囲狭い平行ハンドで掴む場合

10

ワークを掴んだ位置

掴んでコンベアに同期しながら上空へ移動

機械組立

ワークを取りに行く位置

吸着ハンドで吸着する場合（ソーセージ）

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

59

06 ｜ロボット制御

5.産業用ロボットの制御プログラム
産業用ロボットを動作させるには移動する位置とその位置にどのようにして移動するのか、その位置で何をするのかを指定する制御プロ
グラムが必要である。制御プログラムではロボットがどの様な順番で動作するのか、外部との機器と動作のタイミングをとるのかなどを考える必要がある。また、ロボットの頭脳であるコントローラが高度になり、単なる動作を教えるだけでなく、演算やIoTなどに利用される通信なども行えるようになってきている。ロボットSIerには、これらの機能を把握し、使いこなせる能力が求められている。

ロボットの制御プログラムとはシリンダー 1 バルブ

一般的に産業用ロボットは移動させシリンダー 1 前端センサ

たい位置を記憶（教示）させて、その位置へどのようにして移動するか指示（制御プログラム）するティーチングプレイ
バック方式で動作させる。

制御プログラムはロボットの種類やメー

カ、業界毎に詳細は異なるが、大別すると次のパターンに分ける事ができる。

1.位置データと命令データが独立しており、移動命令や入出力の処理、繰り返しや条件分岐などの命令を組み合わせプログ

ラムを記述する方法。各メーカで少しづつ記述方法は違うが、Basic言語やC言語と同ロボットの安全ロボットは非常停止スイッチや安全柵にシリンダー 1 後端センサ取り付けられた安全スイッチなどを入力信

この際、シリンダのバルブをオンさせた際、そこからシリンダが前進端に行き切った状態で前端信号がオンするため時間のずれが発生する。

制御設計担当者は物の動作から信号のオン／オフをこのタイムチャートに記述

し、プログラムを考える際の材料とする。

動作とフローチャート図
ロボットプログラムは一般的にロボッじような記述方法が主流である。

トの動きに沿った記述が行われる。

のように動作するかを指定する方法。移動の位置へ移動する」→「離す」→「元の位2.ティーチングを行いながらその場所にどする位置にロボットを移動させ、その場所に移動する速度や入出力の条件などを設定

して記憶させる。

「Aの位置へ移動する」→「掴む」→「B置へ戻る」、といった動作の順番に記号を記述する。

このような実際の動きの順番やプログ

ラムの動作順序などを記号を使用し視タイムチャート（タイミングチャート）
タイムチャート（タイミングチャートとも言う）とは横軸に時間、縦軸に動作または信号のオン／オフを記述した図をいう。
停止もしくはオフしている状態と動作

もしくはオンしている状態を線で表現しす矢印で記述される。

主なフローチャートの図記号
開始 / 終了

動作

判断・分岐

入出力

ループ開始

ループ終了

フローチャート図はロボットや装置の動作の順番を記述する際だけでなく情報処

機械設計担当者は移動距離や速度を考えながらそれぞれの機器の動作を考え、全体の時間を検討する。

物の動作からセンサのオン／オフで記述する場合は加減速時間は考慮せず、
縦に垂直に線を記述する。

60

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ないよう指令を出したりするロボットのプ

ログラムを記述する必要がある。

これらは標準の安全機能とは別に設備毎にロボットプログラムを作成する人が考え記述する必要がある。

ロボットでよく行われる制御
ロボットは使用目的に応じて様々な処理を行う。
ピック＆プレース

特定の場所からワークを取り、指定さ表す図記号とそれらの動作の流れを表

フローチャート図は動作や分岐判断をがあり、それを考慮して斜めの線を記述

回転

し、ロボットを止めたり、他の機器へ動作し入力信号として受け取り、プログラムに覚的に分かりやすくした図で表現する。

時間に沿って表現する場合、加減速時間

シリンダー 2 前進

それとは別に他の機器との干渉をセンサで検知したり、他の機器からの信号を確認

これをフローチャート図という。

機械のシリンダやモータなどの動作をシリンダー 1 前進

切ることができる。

れた場所に移載し置く一連の動作をいう。
外部入力による処理たものである。

することがある。

号として受け、ロボットプログラムと関係なく、ロボットを緊急停止させたり、サーボを理 の 分野 や 事務 な

開始

どの作業フローを記

述 する際 にも使 用

ワーク取得

される。

検査機へ

ワーク取得

ワーク取得

コンベア

不良箱

待機位置
終了

てその信号のオンかオフで動作を変化させる。
出力信号による外部制御

モータやPLCなどをロボットの外部出力信号に接続し、ロボットのプログラム
からその出力信号のオン／オフを制御することで外部の機器を動作させる。
変数による演算ロボットのプログラム中で四則演算や論理演算を行いその答えからロボットの動作回数や動作ポジションを変更することが可能である。入出力信号などと連携し、外部の状況に応じロボットの動作を「JIS X 0121:1986情変化させることが可能である。
外部機器からのデータ処理

グラム網図・システ

ログラムが数字や文字のデータとして受定されている。

をロボットの座標データとして処理をした

記 号 に つ い ては

検査

センサやPLCからの信号をロボットは報処理流れ図・プロ
ム資源図記号」で規外部機器からの入力信号をロボットプ

け取り演算することができる。そのデータ

り、位置の補正値とすることが可能である。

ロボットプログラムの命令

標準ロボット言語「SLIM言語」

ロボットのプログラムを新規で作成しロボットのプログラムの命令には次の各ロボットメーカでロボットを動作さたり、既存のプログラムを編集するには二通りの方法がある。
1.
ティーチングボックスから入力、編集を行う

合がある。キーにより1文字ずつ入力する場合と画面に表示されるコマンドを選択する方法がある。
2.
パ ソコンのソフトウェアを使用しプ
ログロムの作成や編集を行う

補間や円弧補間で移動する。
速度命令

移動する速度を指定する。実際の速度（mm/分）や指定の速度のパーセンテー
ジ（%）で指定する。また、加減速を指定する命令も用意されている。加減速を調整することでタクトや停止位置精度に影レーションもできるようになっており、ロ響をおよぼす。
入出力命令

作確認が可能である。編集ソフトウェア

命 令。信 号 の オン ／ オフ や RS-232C、

ボットがなくてもプログラムの作成と動はロボットメーカがそれぞれ独自の物をUSBやイーサネットで接続し、プログラ
ムや位置データのダウンロード（パソコンかロボットのコントローラに送る）
した

りアップロード（ロボットのコントローラ
からパソコンに送ること）を行う。

ロボットのコントローラでは複数のプ

ログラムを同時に実行することが可能で同じ処理を指定した回数、または無限に繰り返す命令。
分岐、ジャンプ命令

指定した条件の結果を元に、次の動1992年 に JIS に 制 定され た が、各 ロ

ボットメーカが新たに開発する機能に追従できず、依然としてそれぞれのメーカ

独自のプログラム言語が使用されている。SLIM言語はBASIC言語に似た記述方
法であり、SLIM言語をベースに独自の命令を追加しているメーカもある。

SLIM言語の例
1「MOVE L,P001,P002」
現在の位置からP001を経由してP002へ移動する。
2「MOVE C,P001,P002」
現在の位置からP001を経由してP002へ円
弧を描いて移動する。
3「GOHOME」
現在位置からホーム位置へ移動する。

05

てるなどの処理を行う。
演算命令

四則演算や三角関数などの演算以外に

位置データを演算する命令など、ロボッ

バッテリーによるデータの保持
現在、ほとんどの産業用ロボットは位置データやプログラムデータをバッテ

プログラムで制御することはできないが、リーで記憶させている。バッテリーでのを常に監視するプログラム、ロボットのなどある作業を専門とするロボットにはデータが消える、もしくは部分的に消えて動作とセンサを監視し、その状況に合わせて外部の機器を動作させるプログラム

保持期間は1年間としているメーカが多溶接ロボットやパレタイズングロボット

く、バッテリーがなくなってしまった場合

その作業に特化した命令が用意されてしまう場合がある。その際は全ての調整いる。

させ、効率的に周辺機器とロボットを動06

を再度やり直す必要がある。バッテリー

07の交換はこまめに行うことを推奨する。

画像処理など、複数のプログラムで別々の処理を04

作を選択し実行する。検査後不良品を捨ト特有の演算命令も用意されている。
その他専用命令

モータを動作させるプログラムとセンサ

03

ロボット制御ある。同時に同じ関節のモータを複数の命令などもある。
繰り返し処理命令

02

Manipulators）言語という。

電気設計

マルチ・タスク制御

イーサネットなどでのデータ通信を行う（Standard Language for Industrial

機械設計

出している。ロボットのコントローラと外部と信号やデータの受け渡しを行う

言 語 が 作 成 さ れ た。 こ れ を「SLIM

安全／品質対応

最 近で は 同じソフトウェアでシミュ指定した位置へ移動させる命令。直線せるプログラム言語が異なっている。そこでロボット工業会が中心になって標準

生産技術

入力方法はメーカにより大きく違う場

ようなものがある。
移動命令

01
組織体制

プログラムの作成、編集作させるプログラムを作ることが可能である。

08
システム制御メーカ毎のティーチングペンダントとプログラムの違い

09
電気配線

10
機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

61

06 ｜ロボット制御

6.ロボットのティーチング
現在の産業用ロボットの多くはプログラムと位置データで構成されている。人間が決めた位置へどのように移動するか、移動した後に何をするかを教える必要がある。
そのロボットが動くべき位置をロボットに教える作業がティーチングである。
ティーチングはロボットの可動範囲の中に入って行うことが多く、この作業を行うには労働安全衛生法に定められた教育を受ける必要がある。ロボットを扱うにはまずティーチング作業の内容を正しく把握し、安全に作業することを学ぶ必要がある。

ティーチング作業
ロボットが動作するにはロボットは予め教えられた動作を実行する機械である。ロボットに動作を教えるために、制御内容と作業する位置（姿勢）を定める必要がある。

制御内容は「プログラミング」により定められる。ロボットが作業する位置（姿勢）をロボットに教えることを「教示作業」という。教示作業には、「ティーチング方式」と「マニュアル数値入力方式」がある。
「ティーチング方式」はロボットの現在位置（姿勢）を、ロボットに利用できる形

式で覚えさせる。

動させる。

権がなくても行えるようになっている。
2.サーボ電源

ティーチングボックスを使って名前をるモータで動作させている。教示を行うモー③教示位置の記憶付けて、現在の位置（姿勢）を覚えさせる。

④ロボットを次の位置に移動ロボットを次に記憶する位置に移動ロボットの各軸はサーボモータと呼ばれドにした際はサーボ電源はオフとなっている。これは作業者の意思と関係なくロボットが動作することを防ぐためである。

教示作業を行うには、「操作権」を有効にさせ、その点を記憶する。

した後にサーボ電源をオンにする必要があ

作業に必要な教示を全て①～③のよ「デッドマンスイッチ」をオンにする必要が⑤必要な作業点数を教示うに行う。

ティーチング作業時の安全る。このサーボ電源をオンにするためにはある。

「デッドマンスイッチ」は３ポジションス

イッチとなっており、力をかけていない時

はオフ、適度に力をかけている時はオン、「マニュアル数値入力方式」はロボット

1.操作権の考え方

る。マニュアルデータ入力方式（Manual

ある。メーカにより「制御権」など他の表される。

ボットが工場内で使われる時、必ずしもを離したり、恐怖を感じ強く力を入れた場とは限らない。このような時に、ロボットなっている。

の 位 置 姿 勢を表 す数 値を直 接 入 力 すData Input）の頭文字よりMDI方式と記ロボットと周辺機器の位置が判ってい

ればMDI方式が便利と考えられるが、ロボットと周辺機器の位置は組立作業など
によりズレが発生するため、通常ティー

チング方式が多く利用されている。

3D CADの普及に伴い、予め大まかな数

値をMDI方式で入力しておき、微調整のみをティーチングで行う場合が増えている。

装置内に人が入れない場合や、装置

強く力をかけるとオフとなるスイッチであロボットには「操作権」という考え方がる。これは操作する人がサーボ電源をオン

現もあるが、同じ内容を指している。ロ

電源をオンにし、もし危険を感じた際に手操作する場所からロボットが直接見えるの教示作業やメンテナンスでロボットを触ろうとロボットの作業範囲内に入った時に、外部から誤ってロボットを起動できないようにする必要がある。

ロボットにコントローラの操作パネ

ル、ティーチングボックス、パソコンなど、にする意思を持って軽く力を入れてサーボ

合にサーボ電源がオフとなるような構造に
教示作業時に発生する事故が多いため数多くの安全装置が使用されている。

ロボットの座標系
ロボットをティーチングする際、座標

複数の機器が接続されていても、同時に系を選択し操作する。座標系には、関節い場合、求められる位置精度が粗い場

ンなどの動作指令）が有効な機器を1つなどにMDI方式が有効である。

機器が「操作権を得ている」状態という。

がある。
1.関節座標系の位置情報と実際の位置にズレが少な

合、部品が位置ズレ無く供給される場合

ロボットが、装置内の補助装置となる場

合、例えば半導体装置のようなウェハの印刷が主目的となる場合には、搬送役のロ

ボットは粗い位置精度でも装置が停止しないよう、装置全体が構成されている。
教示作業の手順

具体的な教示作業は次のような順序で行う。

①プログラム作成

教示内容を保存するためのプログラムに名前を付けて保存する。

②ロボットを教示位置に移動

ティーチングボックスを使ってプログ

62

ラムで使用したい位置にロボットを移ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ロボットに対する操作（運転、サーボオに制限する。この時、この限られた1つの操作権には優先順位がある。順位の高い順から、「ティーチングボックス」、「ロボットコントローラ」、「外部機器からの操作」となっている。

ロボットの動作範囲内で作業する可能性が高いティーチング作業者の安全の座標系・直交座標系・ツール座標系など

図1

＋

-

J5 軸
＋

＋

＋

-

＋
-

取得操作 が 最優先される。次 いで、ロされる。これはシステムトラブル時などに単体動作を行うためである。

反対に、停止やサーボオフなどロボットを停止させるような操作は安全上操作

J3 軸

-

J6 軸

ために、ティーチングボックスの操作権
ボットコントローラのパネル操作が優先

J4 軸

J1 軸

J2 軸

＋

ロボットの各関節の回転角度を値とす

ボットの場合、関節座標は6個の要素で成り立っており、図1のように表される。
2.直交座標系

01

教示作業時に守らなければならない

関係法令には次のようなものがある。

-B

＋A

＋Y

＋X

図2

教示作業に関する関係法令

図3

組織体制

る座標系のことをいう。6軸多関節型ロ

れ図3のX、Y、Z、A、B、Cを表している。

＋B-A

手順を踏むように規定されている。
1.作業規定の作成（第150条の3）

＋C

02
生産技術

-C

労働安全衛生規則第36条第31号、第150条の3、第151条などでは次のような産業用ロボットの種類、構造、作業方

法に見合った作業規定を作成し、これを＋Z遵守するように自主管理を行う。
2.直ちに運転を停止できる措置を講じ＋Z

03

る（第150条の3）

＋C

-C

＋B

-A

＋A

-B

＋Y

のような座標軸の向きになる。

また、ハンドが上を向いている場合

は、図4のような座標軸の向きになる。
図4＋C

座標軸を指定することによって定まる座

標 系 のことを いう。 例えば 点P=（50，軸の－方向に10、Z軸方向の＋方向に-C以外には産業用ロボットの操作を行わ教示者には、産業用ロボットの基本的

-A

＋Y

＋X
-B

04

教示作業中である事を明示し、教示者

な構造、危険の源泉、回避方法などを教05育する事により、災害防止のために必要

電気設計-10，20）の点は、X軸の＋方向に50、Y＋B

いる監視者などにより産業用ロボットを緊急に停止できるようにする。
3.作業中である旨の表示（第150条の3）

せないようにする。
4.特別教育の実施（第36条 第31号）＋Z

直交座標系とは互いに直交しているに可動領域内にいる教示者か、外部に

機械設計

＋X

ハンドが下を向いている場合は、図3

安全／品質対応

教示中に危険を察知したならば直ち

な知識、技能を習得させる。
5.作業開始前の点検等（第151条）＋A

20示した位置となる。
（図２）
3.ツール座標系

作業を開始する前には決められた点検を実施する。点検に漏れがないよう、

ツール座標系とは、ロボットのハンド

予めチェックリストを作成しておく。

う。ハンドの向きに対する前進・後退動

06
ロボット制御先端を原点とした直交座標系のことをいその他「ロボットシステムインテグレー

作を行うため、ハンドの向きを変えずに動作させることができる。

タに要求されるシステム構築における機標は直行座標と同じく6個の要素で成り

業会のホームページに掲載されている。

能安全に関する知識」の資料がロボット工

6軸多関節ロボットの場合、ツール座

07
画像処理

http://robo-navi.com/webroot/sier_

立っており、座標値を（0, 0, 0, 0, 0, 0）のdownload.html

ように表記した場合は、先頭からそれぞ08

デッドマンスイッチ09
電気配線

デッドマンスイッチ（イネーブルスイッチ）とはJIS B8433（産業用ロボット－安全性）によると、「あらかじめ定められた位置で保持されている間に限り、ロボットの作動を可能にするための手動操作装置」と定義されている。ティー
チングボックス背面についているイネーブルスイッチは2ポジションスイッチと3ポジションスイッチがあり、最近は3ポジションスイッチが搭載されている物が多く存在する。

システム制御 ィーチング作業中の安全確保
テ「デッドマンスイッチ（イネーブルスイッチ）」

この3ポジションスイッチは中央についているレバーの状態を、①握っていな
い状態、②半分程度握った状態、③完全に握った状態の3パターンに区別する。
イネーブルスイッチは②の状態でオン、それ以外ではオフの判定になる。写真は右側に倒しているが、左側に倒しても同様の操作が行える。
なぜ、維持しにくい半分程度握り込んだ状態がオンなのか、それは人間工学に基づいた安全のための発想によるものである。

機械組立

人間は、物を握った状態で驚いたときは、強く握るか、落としてしまうかのど
ちらかが多いといわれている。すなわち、ロボットを操作していて物や人にぶつかりそうになり驚いたときに、意識せずとも止めることができるように、②の状態がオンの状態だと決められているのである。

10

握っていない状態

半分程度握った状態

完全に握った状態

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

63

07 ｜画像処理

1.画像処理ロボットにカメラという目が搭載されることにより、システムインテグレーションの幅が大きく広がっている。近年、多くのシステムに画像処理が利用されるようになってきているが、それと同時に画像処理が原因の不具合も多く発生している。画像処理の最新の技術を学ぶとともに、注意点をしっかり把握することはシステムインテグレータにとって非常に重要である。

画像処理とは画像処理により、カメラから得られる映像の特徴を捉え形状（文字や形）を識

光について

画像処理に関する注意事項

画像処理は所定の光源により精度や画素数

画像処理は画素数によって精度と処別する検査や、位置、向きなどを認識す

理速度が変化する。画素数が多ければまでの位置をプログラムする必要がある

向がある。また高解像度、高速化を図る

することができるようになる。

材を選定する。
ゆがみ補正

ることができる。通常ロボットと対象物が、画像認識によって汎用的に自動運用

画像処理に必要な機材
カメラ（カメラレンズ／カメラ基盤）

カメラは主にCMOSカメラとCCDカメラがある。高速化や高解像度ではCCDが有利であり、価格ではCMOSが有利といわれている。さらに白黒カメラとカラー

カメラがあり、色相変化をとらえる場合

処理精度が上がるが、速度が遅くなる傾ほど高価になるのでコストに合わせて機

カメラは設置位置によって撮影範囲が変わる。対象物との距離が近いと撮影範速度が向上する。特に下記の環境に留意する必要がある。

● 窓が無く一定の照明。

● 窓がある場合は窓から離れた場所で使用するか、遮蔽壁を設置。

● 蛍光灯などの波長に影響する場合がある。

● 波長域が被る場合、環境外の波長域、例えば赤外線波長を使用して干渉しな囲は狭く、遠い距離は撮影範囲を広くす

いようにする。
画像ブレ

は画素数が粗くなるため精度が悪くなる

どで高速に動く場合、カメラと画像処理

そこで、広角レンズを用いると距離をく画像処理が動作しない場合がある。そることができる。しかしながら遠い距離場合がある。

変えずに撮影（センシング）範囲を広げる

対象ワーク（部材）がベルトコンベアなの能力が低いと、画像ブレが発生し正し

こで、対象ワークの許容速度や運用速度

はカラーカメラを用いる。これらのカメことができる。しかしながら広角レンズをトなどを考慮して、デジタルチップを搭れを補正する技術がゆがみ補正になる。

くは予めベルトコンベアの移動速度と同カメラ自体の機能としては、撮影対象物

しい形状にすることができるが、あまりを軽減させる手法もある。

セル）として出力する。
画像処理ソフト／画像処理装置

物との距離、使用するカメラ、画像処理、ラは、使用する環境や機能、性能、コス載したセンサ基盤とレンズを選定する。

を画像として２ 次元の細かい画素（ピクカメラから出力された画素を入力し、様々な処理を行うのが画像処理ソフトまたは画像処理装置となる。画像処理では用いると画像が歪曲して見えてしまう。こゆがみ補正により、ゆがんだ画像を正広い角度を補正すると補正率が下がり逆から最適な画像処理速度を計算して画像ブレを防ぐ様に設計、製造する。もし期させてカメラを動かすことで画像ブレに精度が落ちる可能性がある。撮影対象

精度、速度の関係性を考えて適正に選定、構築することが必要である。

手ブレ補正機能オフ

入力した画素から色や輝度を区別し、色手ブレ補正機能オン

や線形、文字、物体などの抽出や認識を行うことができる。これらの機能を用途に合わせて組み合わせ、物体の位置や、

図1：広角レンズのゆがみ補正

ラベルの有無、形状の整合性などを出力する。
照明

図2：画像処理に必要な機材

カメラや画像処理を用いる場合一番重要な要素が照明である。特に利用する環

境に外光が入ったり、対象物が鏡面や凹凸がある場合に光の反射や影の映り込みによってカメラや画像処理が正しく動かない場合がある。そのような場合は、①

画像処理を利用する環境の照明を調整す

る、②画像処理用の照明を用いて画像処理に最適な状態にする、③外乱を遮断す

る遮光壁を用いるなどの調整を行う。
64

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ロボット（マニピュレータ）
外乱光

ロボコントローラ

照明
画像処理ユニット／コンピュータ
ワーク（部材）
カメラレンズ
カメラ基板
遮光壁

組込基盤
PC
画像処理
ソフトウェア※画像処理用組込基板またはPCによる画像処理装置を選択。

外観検査

ライン検査

画像処理はカメラから得られる映像

状検査を画像処理で行う。ワークの寸法

ワークであると照明が反射してしまうた

したり、検査や位置、向きなどを認識すが遠い場合にはカメラの解像度が粗く

より凹凸などの検査や刻印などの検出が産業製造業の主な用途

ることができる。また、レンズのゆがみが大きい場合や、ワークとカメラの距離精度が落ちる場合がある。その場合はカや色の変化を補正したりディスプレイ表

メラの解像度を高解像度にするか、複数ともできる。
バーコード・QRコード読取を行う事も可能であるが、コストや高速

バーコードとは帯状の白黒の模様パめ不得意であるが、ラインセンシングに可能である。

02のカメラを設置して分散させて画像処理

生産技術

示や３次元的に距離などの計測を行うこ

01

画像処理による検査は、鏡面などの組織体制の特徴を捉え形状（文字や形）から識別

ワークの欠損や黒点、曲がりなどの形な画像処理専用装置が必要となる。

ターンでデータをコード化したもの。光

OK

いて非接触で読み取ることで商品情報をNG

学センサを用いたバーコードリーダを用

03
安全／品質対応

認識することができる。さらに情報量の多いQRコードがある。

侵入検知

ロボットは通常安全柵などを設けて作業者の安全を確保するなどの安全基準との作業を協調・協同に行う作業の要望
ラベル検査

ワーク（商材）のラベルの日付や印字、

ラベルずれなどを画像処理で自動検査たり、複数の方向にカメラを設置するな

どの工夫が必要である。

ボットの場合は安全柵なしで運用を可能にするなどの安全基準の緩和が進んで04

これを利用し、ロボットがワークに対し様々な方向や距離から最適なピッキングを行うことが可能となる。最近では双腕ロボットのビジョンセンサに用いられている。

05

いる。この場合の安全確保の一方策とし電気設計する。ボトルなど丸いワークは回転させが増えてきており、低速や低トルクのロ

２つのカメラを用いてワークの寸法やワークまでの距離を計測する事ができる。

機械設計がある。しかしながら最近ではロボット

３次元認識（ステレオビジョン）て、作業者がロボットに近づいた場合にロボット動作を低速にしたり、停止させ、離れた場合は動作を再開させるなどといった制御を画像処理を用いた侵入検知で実現することがある。

06
ロボット制御

07
画像処理

ピッキング

マニピュレータロボットがワークを掴む動作（ピッキング）を行うために、ワークの形状や位置・向きを正確に認識する画像
流れてくるベルトコンベアに画像処理装置用カメラを設置するか、マニピュレータの先端にカメラを設置する。特にワークとベルトコンベアなどの台座が区別できる

対象部品も事前に借用し社内検証は問題なく、納品後の受入れ検査もOK。しかしながら１ 週間後に正しく動かないとの連絡が入った。現場を見ると外観検査ロボットと加工設備の間に対象部品を滑り落とすためにあらたにトイがつけられており、これが外観検査ロボットの撮影内に映ってしまい
誤検知していた。そこで検査範囲を狭めてトイが映らないように修正し正常に動くようにした。しかしながら機械を稼働させるとさらなる問題として、機械設備の振動がトイを伝わり外観検査ロボットに共振してしまったため、またまた誤検知してしまった。その他にも工場内に入る窓からの日射の影響を受けて誤検知することがあった。どうも日射角度が影響しており試験中は影響がなかったが運用するうちに四季の変化で日射角度が変化して影響してしまったようだ。画像処理を導入する際にはぜひ環境やまわりの設備の影響（異物、照明、振動）に気を付けて。

09
電気配線

様な色分けを行うことが重要である。

08
システム制御処理が有効である。一般的にはワークがコラム

先日自動車樹脂部品加工メーカーの機械設備に外観検査ロボットシステムを納めた。

最近特に外観検査の依頼が多くなってきた。ただロボット設備を扱うＳＩ企業でも画像処理はまだまだ難しいとか、高価だからなど断念（敬遠？）されてきた。実際今までの画像処理は専用機を活用し専門的な技術者でないと正しく判断できなかったが、最近ではスマートフォンで顔認識や文字認識、物の認識までできてしまう。特に若者が顔認識による画像加工をインターネットに投稿する時代になってきた。先日ある工場ではスマートフォンで振動したら撮影、光ったら撮影して異常を検知するなど手軽に生産カイゼンを行っている。今後画像処理技術もより手軽に使える様になってくるが高度な技術による高性能な画像処理の専門技術者とアイデア勝負で簡単に画像処理を使いこなす利用者が現れるなど益々画像処理の可能性が高くなるのではないだろうか。

10
機械組立

ぜひ、画像処理を身近で使ってみてほしい。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

65

08 ｜システム制御

1.モーションコントロール
モーションコントロールは複数のモータを制御する技術である。複数台のサーボモータを組み合わせた装置を製作する際にはモーション
コントロールの知識が必須となる。モーションコントロール技術の高いシステムインテグレータは高い技術力を持ったシステムインテグレー
タであるということができるほど重要な技術である。

モーションコントロールとはモーションコントロールとは、その名の通りモーション（動作）をコントロール（制御）することである。

FA分野におけるモーションコントロー

それらを緻密にコントロールするためにもモーションコントローラが必要となる。

モーションコントローラは、精密加工、ロボット、巻線機、半導体製造機などを製作する際、必ず必要となる。

ルとは、主としてサーボ動作の制御を行

モーションコントローラができること

理を行うデ バイスをモーションコント

● 位置決めコントローラではできない

うことを指し、この制御に関する演算処
ローラという。

あらゆる機械は、電気を与えると電気を 運 動 エ ネ ル ギ ー に 変 換し動 作 するモータで動いている。モーションコント

ロールとは、つまりそのモータ（電動機）を制御することである。モータにはモー

タ本体を制御するモータドライバがあ● 正確な多軸制御
輪郭制御● トルク制御● 作業ヘッド（ハンドなど）
と機構の同
調、同期

などがあげられる。

モーションコントローラは、自社で複数台のサーボモータを組み合わせた装置を製作する時などに必要となる（下図参照）。

例えば、複数のサーボモータを連携させた搬送装置などである。こういった精

密な搬送装置は複数のロボットを連携させたソリューションにおいては必須となるため、自動的に大規模なロボットソリューションを製作する時にはモーショ
ンコントローラを活用する必要がある。

モーションコントローラの種類と特徴
モーションコントローラは、基本的にサーボモータを販売しているメーカが提り、そのドライバに対しパルス信号（一実際どういった場面で使用する？

制御するモータコントロールボードがあ

基本的にロボットコントローラに内蔵さスあたりの回転率などが異なるため、自モーションコントローラなのである。

ントローラを別途購入する必要はない。

ラを提供しているのである。

定の幅を持った電気信号の波）を出力しる。それらを全てコントロールするのが、なぜモーションコントローラが必要？
産 業 用 ロ ボットは 様々な 動 作 を ±ロボットのモーションコントローラはれているため、PLCに取り付けるようなコ供している場合がほとんどである。サーボモータはそれぞれのモータ毎に1パル

社のサーボモータに対応したコントロー

複数のサーボモータを使用した装置例
シーリング

X-Yテーブル

ピロー包装機

搬送装置

0.1mm以下の精度で制御することができる。それを可能にしているのがモーションコントローラである。

例えばロボットに円を描くような動作をさせる場合、複数のサーボモータを1

パルス単位の非常に繊細な精度で同調制御する必要がある。一見簡単に動作しているように見えるものでも実際は非常に複雑な演算処理を実施しているのである。そういった演算処理が必要なロ
ボット含め、複数のサーボモータの同調制御や位置決め制御などの複雑な演算処理をPLCの代わりに演算処理してくれるのがモーションコントローラである。

また、モーションコントローラは、通常

サーボモータに付帯する機器であるが、他にもコンベアの制御、多軸ロボットの軸制御、位置決め制御、工場内に様々な制御設定が散在しているような装置など、
66

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

三菱電気サイト（www.mitsubishielectric.co.jp）などを参考に作成

そうしたメーカが提供するモーション

01
組織体制

コントローラの中にもいくつか種類が存

モーションコントロール概略図

在し、スペックによってできることが異なる場合が多い。

各製品のわかりやすい違いとしては、

上位コンピュータ

処理にかかる時間が短くなるため、モーアプリケーションソフトウェア

る。CPUが高性能なものになれば演算
ション制御が高速で実施できる様にな

02
生産技術

演算処理用CPUの性能などがあげられる。

また、処理できる量も増えるため、高プログラム

性能なモーションコントローラは一つのコントローラで制御できるサーボモータ

03
安全／品質対応の数が多い。一般的に2軸〜32軸の範囲で制御できる軸数が異なる。

また、メーカ毎に制御ソフトを作成すモーションコントローラ

るためのソフトが異なるが、基本的にはラダ ー や SFC言 語、ST言 語 などの FA系
プログラミング言語で開発を行うことが

04

できる。

機械設計

コントローラボード
パルス
信号

モーションコントロール技術とは？
モーションコントロールの技術力は実

動作情報

05
電気設計

際に数台のサーボモータの制御から始まり、複数台のサーボモータを制御する中で培われていくものである。

サーボ制御は電気だけでなく、機械的

モータドライバ（アンプ）な事柄への理解も必要となるため、モーションコントロール技術の高いSIerは高06

特にサーボモータとロボットを連動さ電流変換

せる場合、異なるコントローラ同士で動ロボット制御い技術力を持ったSIerであるといえる。

エンコーダ
信号

作を連携させる必要が出てくるため、高い技術力を有しているSIerでなければ実07

モーション制御技術は自動化技術の根幹に位置する技術の一つである。

モータ
ステッピング・
サーボモータリニアモータなど（

エンコーダ
サーボモータの場合、回転 速 度 を 回 転 検 出 器＝エンコーダで検出する。

画像処理

施は困難となる。

）

08
システム制御ステッピングモータ

リニアモータ09

動作原理は、永久磁石から発生する磁束とコイルに流れる電流との作用（フレミングの左手の法則）により推力が発生する。
磁石

電気配線

産業用ロボットで幅広く使用されている。垂直多関節ロボット、
水平多関節ロボット、直交ロボット、溶接ロボットなど。

コイル

N N S S N N
シャフト

可動子

日本パルスモーター（http://www.pulsemotor.com）
より

10
機械組立

シャフト輪は磁石をN極・S極を接合した構造で、コイルに電流が流れると磁界が発生し推力を生みます。

コイル
磁石

日本パルスモーター（http://www.pulsemotor.com）シャフトモータ特集より作成

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

67

08 ｜システム制御

2.タッチパネル画面作成
以前は産業機器と人間のやり取りにはスイッチやランプ、ブザーなどが活用されていた。現在では、モニタにより装置の状態を表示することができ、運転、停止などの命令をタッチ操作でPLCなどに直接送ることができるタッチパネルが多く利用されるようになってきている。
タッチパネルを上手に活用することで現場のユーザビリティを大きく向上させることが可能である。

レータにとって必須の能力となっている。

FAにおけるタッチパネルとはスマートフォンの 利用が 一般化した

ヒューマンマシンインターフェース

現代においてはタッチパネルは非常に馴染みのあるインターフェースデバイスで人間が機械を操作する場合、スイッチも省スペースかつ省配線で同様の機能を実現できることはタッチパネルの大きな利点である。中でも最大のメリットは、
ボタン、表示機などの数量、位置の変更が容易に可能であるという点である。

ある。

やボタン、ダイヤル、マイク、マウス、キー

常に重宝されている。装置の状態を表示

逆に機械からの情報を受け取る場合、液あったが、タッチパネルではそれらの変などを介して情報を受けることになる。こことができるのである。

ヒューマンマシンインターフェース（MHI）に組み込むこともできるため、画面作成

タッチパネルはFA業界においても非ボードなどのデバイスを用いて操作する。

できるモニタ機能に加えて、運転、停止

晶モニタやメーター、スピーカー、ランプ

接送ることができるからである。

のような 人と機 械をつ なぐ機 器 の 事をなどの命令をタッチ操作でPLCなどに直タッチパネルが活用される前の産業機器は複数のスイッチやランプ、ブザーなと呼ぶ。FA用タッチパネルは様々なHMI機なっていた。未だに単機能機器であればチパネル自体をHMIと呼ぶこともある。

どを活用して人間と機械がやり取りをおこ能を有するデバイスであるため、FA用タッ

そういった機器構成で製作する場合もあるが、現代においてはほとんどの産業機

バイスであり、タッチパネルの画面をうまく作 成できる能 力 はシステムインテグ

タッチパネルのメリット
タッチパネルは一つの画面の中に複数のボタンを設置することができる。複数のスイッチを制御盤に取り付けるよりボタン、温度計、ブザー

操作盤

装置をどのように動かすかを提示するもの
操作部
ディジタルスイッチ

制御盤

装置の状態を判断し指示を与えるもの
シーケンサCPU

加するためには配線を変更する必要が更をソフトウェアの変更のみで実施する
また、操作説明などのタッチパネル上能力が高ければ非常にユーザフレンド

リーなインターフェースである。

タッチパネルのデメリット

器にタッチパネルが取り付けられている。

それほどまでにタッチパネルは優秀なデ従来であれば、インターフェースを追タッチパネルのデメリットとしては、

粉塵環境などでは画面が見にくくなった

り、スイッチに比べて信頼性と、押しやすさがやや劣るという点がある。

タッチパネルのみ

機械装置

装置の状態を検出したり動かすもの
検出部（装置の状態を検出）

入力

各種スイッチ

近接スイッチ リミットスイッチ

表示部
ディジタル表示器

出力

駆動部（装置を動かす）各種スイッチ
タッチパネル
操作盤機能の電子化

図1：タッチパネル68

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

図2：様々なHMI機能を有するFAタッチパネル（イメージ）

そのため、非常ボタンスイッチのようタッチパネル選定概要

で実装するのではなく、別途非常ボタン

スイッチを設置するのが一般的である。

タッチパネルの不得意とする部分を他の部品で補うことがタッチパネルを活用する上では重要となる。

主要なメーカのPLCとタッチパネルは違うメーカの機器であっても接続できることが多いが、タッチパネルを選定する

は画面のサイズの選定も影響する。

時には、接続先のPLCとタッチパネルがタッチパネル選定基準の詳細ある。また、PLC⇄タッチパネル間を接かの要素がある。スペック項目の中でも対応しているかどうかを確認する必要が信などいくつかの接続方法があるため、タッチパネルの製品スペックはいくつ

02
生産技術

続するケーブルもEthernetやシリアル通01

い。画面という要素を持つタッチパネル

組織体制な重要な機能はタッチパネル上のボタン

それらも同時に検討しなければならな

重要な箇所を抜粋し、下記の表に簡易的にまとめる。

03

画面サイズ

タッチパネルの画面サイズの事。
ディ
スプレイと同じようにインチサイズで表現される。大規模な装置で複数の表示機器が必要であれば大きな物を選定することになる。

15型

画面上のドット数のこと。解像度が高いほど画面の粒度が高くなり、見やす
い画面となる。

WXGA 1280×800

解像度

RAM 64MB／ROM 64MB

04

総画素数1,024,000ピクセルの画面。
タブレット端末などと同程度

05

フルカラーであることを指す。
モノ
クロタイプは明るさは調整できる
ため、32階調のような表現のこともある。
その他にはSDメモリーカードに対応しているかどうかなどの項目
がある。

06

動 作 メ モリ、保 存 メ モリ共 に64MBということ。
どのぐらいのデータが保存できるかはデータに
よる。

07
画像処理

メモリ

格納用メモリ（ROM）と、動作用メモリ（RAM）の二種類があり、ROMはログなどの記録、RAMは動作時の一時保存を行う。

RS-232 ○Ethernet ×15インチサイズのタッチパネルであることを指す。15型はタッチパネルの中では大型。
7インチワイド
サイズのものが最も多く使用されている。

ロボット制御インターフェース

RS-232、RS422／485、Ethernet、USBなどの接続インターフェース対応
しているかどうかを示した項目。

65536色

仕様解説

電気設計

カラー

タッチパネルはフルカラーのものもあ
れば、モノクロタイプのものも存在する。
モノクロタイプのものは廉価なタッチパネルである。

仕様例

機械設計

要素概要

安全／品質対応

要素項目

08
システム制御09
電気配線

タッチパネル

工場内では設備の動作状況確認や動作指示をするため、古くからスイッチやランプ等の操作盤が用いられていた。設備が高機能化するにつれ操作盤は大型化し、ラインの稼働状況のモニタリングや現場作業者への指示の制御用途としてタッチパネルが使われるようになった。当初の産業用タッチパネルは操作
盤の置き換えといった使用目的から導入されるケースが多かったが、グラフィック性能や機能が進化するにつれ、画像センサを接続しワークの検査状況をモニタリングしたり、バーコードリーダーを接続し入力端末として使用したり、複数のPLCを繋げてライン全体をグラフィカルに表示するなどパソコンを代替することも可能になった。近年、IoTを導入する製造現場が増加しており、データベースやブラウザと連携できる製品や、動画再生機能、セキュリティ機能、プ
ログラム言語も搭載し、製造現場のスマート化を実現していくにあたり、より一層採用用途の広いツールとなっている。産業用タッチパネルは設備の監視・制
御のみならず、設備の情報を自動的に上位と連携するIoT機器としてシステムインテグレータは今後様々な用途でタッチパネルを提案していただきたい。

機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

1069

08 ｜システム制御

3.FAにおけるネットワーク
機器と機器を接続する場合にはネットワークの知識が必要となる。工場内での通信に対応するために製作されたシステム制御用のネットワークを一般的にフィールドネットワークと呼ぶが、下位のセンサレベルと上位の工場管理レベルでは必要とされる通信特性が異なるた
め、接続するデバイスの特性毎にネットワークレベルという概念が存在している。それぞれのレベルを意識した理解が必要である。

システム制御系（FA）ネットワーク
インダストリー4.0や、コネクテットイン

ネットワークレベル
フィールドネットワークには、接続する

ダストリーズといった次世代の生産コンセ

デバイスの特性毎にネットワークレベルとワーク技術はより重要となってきている。

フィールドネットワークが存在し、FAネットのオフィスなどで使用するものとはそのせたネットワークの選定が必要となる。

プトが叫ばれる近年、FAにおけるネット
FA分野におけるネットワークは、通常目的や特性が異なる。オフィスではネッ

トワークに接続するデバイスはPCやタブレットなどがほとんどであり、ウェブへのアクセスを主体としている。

それに対して、工場内にはPLC、センク。制御装置、下位デバイス間及び上位

ワークを利用する際には各レベルに合わ

報をリアルタイムで把握し、コントロー

シリアル通信とEthernet通信
現在フィールドネットワークには、大きく分けてシリアル通信で通信を行う

フィールドバスネットワークと、イーサウェア間での通信が想定される。

イーサネット（RTE）の二種類がある。

こうした工場内での通信に対応するために製作されたシステム制御用のネット

ワークは一般的にフィールドネットワー

クと呼ばれている。

フィールドネットワークとは工場内のネットワークでは、上位サーバーから、末端のセンサまでシームレス

特にセンサなど瞬間的な反応を求めラグが発生してしまう。加えて、オフィスいるため多くの接続で使用されている。

Ethernetベースネットワークは基本的

RTEはイーサネットに準拠したケーブ

ルを使用した通信方式でシリアル通信と応するデバイスを使用する必要があるの通信も可能とした次世代の通信方式

ストリー4.0などの次世代生産方式の拡拡大していくことが予想されている。

70

イーサネット

情報系ネットワークレベル
情報レベルとは、EPR（生産管理シス

通信などを行うためLANなどのイーサ

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ため、その点には注意が必要である。

センサレベルネットワーク
セン サ やアクチュエ ータなどのコンクがセンサレベルネットワークである。
RS-232守、運用面で非常に便利になる。

必要となるのである。

PLCと各種フィールド機器の接続は対ポーネントとの通信に特化したネットワー

プリケーション通信レ ベ ル のことを指それらの工場特有の通信ニーズを実が多いが中にはフィールドレベルにも対である。現状、フィールドバスの方が多ドライバ、センサなどの異種デバイスを現するためにフィールドネットワークがにコントロールレベルで利用されるもの
応可能なものも存在する。

テ ム） や MES（ 生 産 実 行システ ム）、同様のネットワーク上で制御できれば保の接続、サーボアンプとPLCの接続など）。

同等の通信速度を実現しながら、上位ととは違い、工場内では異なるハードウェ
アが多数存在する。PLC、カメラ、モータ

コントローラとインテリジェントな各種

トワーク（例：ロボットコントローラとPLC

めの速度や信頼性が優先される。

られる通信では、通常のデータ通信ではて装置を制御することができる。

ルを介して機器間で通信を行う通信方式

で、リアルタイム通信に優位性を持って間で必要な情報を相互にやり取りするた

トワークがフィールドネットワークである。

の接続に利用することが可能。上位との接続がない場合でも工場用PCと連携し機器を接続する用途で主に利用されるネッ

大に合わせて、イーサネットのシェアがこういった特性の違いに対応したネッPC ⇄ PLC、PLC ⇄ PLC、PLC ⇄ T/P など

シリアル通信はRS-232などのケーブの瞬間的なビット情報しか扱わないが、逆にコントローラレベルではPLCやPC

ル す ること が で きる。 具 体 的 に はフィールドレベルネットワーク

くのシェアを持っているが、今後インダ

高速でリアルタイムの通信を求められる。

情報レベルとの情報交換を行い、生産情

ネット通信をベースにしたリアルタイム

で接続できる事が求められる。

下位のセンサレベルでは、オンかオフ

情報ネットワークとフィールドネット

ワークの中間に位置する制御ネットワー

いう概念が存在する。レベル毎に対応した

サ、モータ、スイッチなど大小様々なハードウェアが存在しており、異なるハード

コントロールレベルネットワーク

SCADA（監視システム）などの上位のア
す。PCやDBとの接続、コントローラとのネットベースで の 接続を行う。場合 に

よっては通信プロトコルを製作する必要があるため、プログラミング言語に関する知識を有している必要がある。

非常に応答性が高く、設備の制御に悪影響を及ぼす事が無いようになっている。デジタル（オン／オフ）だけでなく、アナログ（温度、電流など）データもシリアル通信を介して送信できるため設備周りの省配線化にも貢献することができる。

オープンフィールドネットワーク
器メーカが自社独自のものを使用している。それぞれの特徴を理解し、適切に利上で通信できることはシステムインテグ

ム構築に大いに役立てることができる。

が単一のオープンフィールドネットワーク

レータやエンドユーザにとって大きなメ

リットとなる上に、メーカも個別に専用のに使用できるオープンフィールドネット

るため、メーカ、ユーザ双方にメリットがイスは様々なオープンフィールドネット

ワークはオープンフィールドネットワーク

ネットワーク上であれば異なるメーカのンフィールドネットワークは対応する通信できるというメリットがある。

の通信を利用する場所（レベル）が異な公開され、どのメーカ、ユーザでも自由ワークが主流となっている。近年のデバワークに対応しており、同様 の 仕様 の機器であったとしても通信を行うことが

CAN

管理団体

主要な
オープンフィールドネットワーク

ある。こうした理由から現在のFAネット

オープンフィー ルドネットワークはが主流となっている。それぞれのオープ

形態（トポロジー）や、通信速度、それら

対応レベル

DeviceNet

ODVA（略称）

フィールド

CompoNetODVA（略称）

センサ

EtherNet／IP

ODVA（略称）

コントロール

ModbusModbusOrganization

コントロールフィールド

AS-i

AS-International

センサ

CC-Link
CC-Link LT

CC-Link協会

フィールド
センサ（LT）

CC-Link／IE

CC-Link協会

コントロール
フィールド
フィールド

PROFINET

プロフィバス協会

コントロール

EtherCAT

EtherCATⓇ
technology Group

コントロールフィールド

FL-net

日本電機工業会
JEMA

コントロールMechatrolink-III

Mechatrolink協会

コントロールフィールド

ネットワークと連携し様々な機器と接続可能
通信速度が遅いが歴史があり、実績が多い。Ethernet版も存在

アナログデータのシリアル通信
上位と接続するゲートウェイ有PLCとの連携が容易、高速。
国産規格

PLCとの連携が容易、超高速通信。
Ethernet対応
高速シリアル通信
欧州で大きなシェア

高速。PROFIBUS連携可（ただし、別のプロトコル）

複数のトポロジーに対応。CANベース、信頼性が高い30μm伝送の超高速通信
国内自動車ユーザ提案規格
国内での使用が多い

モーション制御に特化ロボットと容易に連携。国産規格

し、合わせてその特徴を簡単に記載する。

（下表参照）

03

5線ケーブル

50k〜1M

5線ケーブル500k

04

4線ケーブル

4M

Ethernetベース

10M／100M

RS-232C
RS-48519.2k

並行2線専用ケーブル

2.5M

独自規格

10M

Ethernetベース

1G

4線ケーブル光ファイバ

12M

Ethernetベース

10M／100M

Ethernetベース

1G

Ethernetベース

100M

Ethernetベース

100M

ケーブル

最大通信速度（bps）

05

06

07
画像処理

プロフィバス協会

センサやアクチュエータとのデータリンクに特化から代表的なものを運営団体別に記載

ロボット制御PROFIBUS

配線の自由度が高いCANベース、信頼性が高いる。それらのフィールドネットワークの中

電気設計

センサ

様々な企業、団体によって運営されてい

機械設計

CAN in Automation（Controller Area Network）

特徴
自動車製造業を中心に利用信頼性が非常に高い

02

安全／品質対応

名称

通信プロトコルを開発する必要がなくな生産技術た。しかし、近年はその技術仕様などが01用することができれば次世代のFAシステ

組織体制

フィールドネットワークは当初、各機異なるメーカのPLCとセンサ、モータ類

08
システム制御資格情報についてネットワークエンジニアには以下資格がある。
ネットワークスペシャリスト… 平成28年度の合格率が15.4%と難易度の高い国家資格。ネットワークスペシャリストの資格を持つことで、業界内から高く評価を受ける。転職・キャリア・スキルとすべてのアップが見込める。エンジニアとして応用的な知識やスキルを有することを証明し、ネットワークスペシャリス
トの資格を持つことで、最適な情報システムの開発や運用、保守、要件定義などで中心的な役割や技術支援を行える技能があることを示すことができる。
情報セキュリティスペシャリスト…ネットワークエンジニア業界で評価の高い資格。国家資格であり平成28年度で合格率14.9%と難易度は高い。情報セキュ
リティスペシャリストの資格を取得することで、サイバーセキュリティ対策の分析や調査、評価を行ったり、安全な情報システムの開発、設計、企画、運用などの支援や助言が行えるようになる。

09
電気配線

シスコ技術者認定 … シスコ技術者認定は、世界最大手のネットワーク機器メーカであるCiscoSystems社が認定する業界内での認知度も高い資格。R&S、Security、SP、Wireless、Data Center、Collaborationの6つの認定分野と、エントリー、アソシエイト、プロフェッショナル、エキスパートのレベルに分かれており、エントリーレベルのCCENTや、基礎レベルであるアソシエイトのCCNA、上位資格となるプロフェッショナルのCCNP、最上位資格のエキスパー
トのCCIEがある。1番取得が望ましい最上位のエキスパートのCCIEは、シスコ技術者認定の最上位資格者として、国際的に一流のネットワークエンジニアとして、多くの企業から評価を得られる可能性がある。

10
機械組立

基本情報技術者…基本情報技術者の資格は、ネットワークエンジニアだけでなく、ITエンジニアの基礎的な知識を身に付けていることを証明する資格で、国家資格。情報技術に関する基礎的な知識、技能は身に付けていることを証明する。
LPIC …Linux技術者認定機関が実施する世界共通のLinux技術者認定のIT資格。LPICの資格を取得することで、国内に多くあるLinuxOSを利用している企業から高い評価を得られる可能性があり、転職やキャリアアップに有効。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

71

08 ｜システム制御

4.PLCプログラミング
工場内のモータ、センサ、コンベア、ロボットなどの大小様々な機械装置は、PLCというコントローラで一括して制御されていることが多い。PLCは制御機器の制御デバイスとして非常に優れた特性を持っているためである。システムインテグレータにとってPLCのプログラミ
ング能力は最重要項目であるといっても過言ではない。

PLCとは

PLCはそれ一台で複雑な制御と柔軟な対応力を持っているため、一品一様の

ラダー言語（ラダーダイアグラム）

優れているのである。

日本におけるPLCソフトウェア開発におPLCとは工場の環境に対応した特殊な産業機器の制御デバイスとして非常にジックコントローラの略称であり、従来の※逆に量産性のある産業機器には組み込みボードが使用さコンピュータである。プログラマブルロ
リレー回路を用いた電気制御をデジタル的に代替するために開発された制御デバ

イスで、シーケンサと呼ばれることもある。
PLC一台で複数のモータ、センサ、コ

ンベア、ロボットなどの大小様々なデバ

イスを同時に制御することが可能である。

（ただし、高負荷のデバイスの場合は中間にリレーなどが必要となる場合がある）

言語はラダー言語と呼ばれるものである。

PLCの種類

電気回路を図示する手法をもとに開発さ

PLCは大きく分けて、ブロックタイプとパッケージタイプの二種類が存在する。

ブロックタイプPLCは必要な機能に応じてユニットを追加するタイプのPLCで、パッケージタイプは基本的な機能を統合

工場内で使用されている装置の多くしたタイプのPLCである。基本的にパッムインテグレータにとってPLCのプログ

が、拡張性と性能ではブロックタイプのがPLCを用いて制御されており、システ

ラミング能力は最重要項目であるといっても過言ではない。

いて最も使用されているプログラミングれることが多い。

ラダー言語は、シーケンス図法というれた言語である。そのため、電気回路に関 する知識を有 する技 術 者 にとってラダー回路は直感的に理解しやすいものとなっている。PLCを利用する電気系技術者
は元々C言語などの英文を利用した開発

環境に慣れていなかったため、ラダー言

ケージタイプの方が安価なことが多い

語がPLC開発環境におけるスタンダード

方が優れている。

PLCはそのほとんどがラダー言語での開PLCは国内外で30社前後のメーカがになったといわれている。国内の主要な発が可能なので、ラダー言語さえ理解し存在する。ハードウェアスペックのメーていれば、ある程度どのメーカのPLCでもなぜ産業機器はPLCを使用するのか？

よる差はある）、それぞれのメーカによっンテグレータによって得意なPLCというも電気機器の制御を実施することが可

部デバイスの対応、相性などが異なる。

な部分はどのメーカも共通だが実行コマ

能な他のデバイスとして組み込みボード（マイコンボード）がある。しかしながら、工場向け産業機器はその多くがPLCによって制御されている。

カによる違いはそれほどないが（価格にてプログラミング用のソフトウェアや、外PLCの選定を実施する際は、PLCだけで考えるのではなく、PLCに接続する機器との相性なども考慮する必要がある。

利用することができる。だが、システムイのが必ず存在する。ラダー言語の基本的

ンド名や接続方法が異なるためである。
R

S
R3

なぜなら、PLCが制御機器の制御デバイスとして非常に優れた特性を持ってい

MC3

R9

重要視されることは、耐環境性、堅牢性、保守容易性、処理速度、信頼性、応答確

MC2

R10

るからである。産業機器の制御において実性、プログラミングの容易さなどが挙R7パッケージタイプPLCげられる。PLCはそれらの産業用機器に

図1：シーケンス図

必要な機能に特化した制御デバイスである。特に堅牢性、信頼性、保守性が非常に高いのが特徴である。

組み込みボードはPLCに比べて部品としてのコストは安価で、信頼性も高く、省スペースでの搭載が可能だが、保守

X003

Y002
X008

組み込みボードは基本的にユーザにEND

よるプログラムや回路の変更などができ

図2：ラダー図ない様になっているがPLCはユーザ側でえなどが容易に実施できる。
72

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

Y001

X009

ブロックタイプPLC性という点でPLCに劣る部分がある。

も制御プログラムの変更、回路の組み換

X007

組み込みボード（マイコンボード）

しているのであればそれに合わせてPLCを

PLC選定概要

際 にそ れらの 要 素 を 考 慮 する必 要 がある。PLCスペック項目の中でも重要な

辺機器から選ぶかで大きく異なる。

デバイスも決まっていない場合は、装置める。

非常に重要であるため、工場によっては社の得意とするメーカPLCを利用したり、PLCの選定方法はPLCから選ぶか、周前記したように、産業機器は保守性が使用するPLCを一つのメーカで統一してメーカのPLCの中から適切なスペックのPLCを決定することになる。

逆に、使用するロボットやカメラ、ネッ

トワークに合わせてPLCを選定する場合も中間の技術商社が取り扱っているPLCを

02

利用するということになる。

PLC選定基準の詳細
PLCの製品スペックはいくつかの要素がある。適切スペックのPLCを選定する

仕様例

03

仕様解説

入出力点数

PLCに備わっているI/O点数のこと。セン
サなどを接続できる数に影響するため、非常に重要。
ユニットなどで拡張することができる。

入力（X）16点
出力（Y）16点

直接的な電気信号を入力する端子が16点、出力する端子が16点搭載されていることを指す。拡張できる点数にも上限がある。

電源

PLCを動作させるために必要となる電源のこと。入出力電源とは異なる場合があるため注意が必要。

AC100V電源
DC24V入力

CPU用の電源は交流100Vだが、I/O入力
は直流24Vで入力が必要であるということを指す。

端子台タイプ

I/O端子台のタイプを指す。ネジ式端子台、コネクタ式端子台、バネ式端子台な
どのタイプが存在する。

ネジ式端子台タイプ
コネクタタイプ

日本ではネジ式端子台が主流だが、欧州などではバネ式が主流。
ブロックタイプ
PLCはコネクタであることが多い。

04

05
電気設計

要素概要

機械設計

要素項目

安全／品質対応ある。先に使用したい外部デバイスが決定を製作するシステムインテグレータが自箇所を抜粋し、下記の表に簡易的にまと生産技術いる場合もある。こういった場合はその納入先のメーカ指定もなく、使用する

01
組織体制

決定するというわけである。

06

プログラム容量

PLCのメモリ上で設定できる内部デバイスの点数を示した項目。内部リレーや、タ
イマ、
カウンタなど様々な内部デバイスが存在する。

内部リレー R
タイマ T
カウンタC

PLCに搭載されている接続ポートなどを示した項目。EthernetやRS-232Cなどの接続ポート。
ユニットなどで拡張することができる。

内蔵Ethernetポート1点

時計データなどの永続的に保持しておきたいデータを停電状態で保持できる時間。

保持方法：コンデンサ
保持時間：10日（25℃）

8,000点
200点
200点

08

それぞれの内部デバイスの利用可能数を示している。
内部のタイマが200点まで利用できるという意味。

09

PLCに予めEthernetをつなぐ為のポートが一つ用意されていることを指す。
アナロ
グ入出力などを搭載していることもある。

10
機械組立

停電保持

64kステップ

最大64,000工程の処理を行えることを指す。
実際は簡易な装置であれば数百ス
テップほどで制御可能。

07

電気配線

搭載ポート

ラダーダイアグラム、
ストラクチャーテキスト

ラダー言語、
ST言語を使って開発できるということを指す。
メーカによって表現が異なる場合がある。

システム制御デバイス点数

一つのPLC内で作製できる処理ステップの数を示した項目。

入力は直流24VであればNPN、PNPどち
らも入力でき、
出力はNPNトランジスタ出力方式であることを指す。

画像処理

プログラム言語

対応している開発言語。
ラダー以外には
ST言語、FBD言語、SFC言語、IL言語などがある。

入力:DC24Vシンク／ソース
出力:シンク／トランジスタ

ロボット制御入出力方式

出力はトランジスタ出力かリレー出力か、
入出力はNPN方式（シンクロジック）か
P N P 方 式（ソースロジック）かを示 す
項目。

周辺温度25℃の条件であれば、通電がない状態でも10日間のデータ保持が可能であることを指す。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

73

08 ｜システム制御

5.ミドルウェア・情報連携（IoT）
近年、機器と機器の通信や、機器とインターネットとの接続の重要性が増している。
しかしながら、生産ラインにはロボットやコントローラ（PLC、画像処理など）や汎用センサなど、様々なベンダによるデバイスが混在しており多様な通信仕様が存在する。また、上位系のアプ
リケーションにもさまざまな規格が登場し、都度対応すると膨大な開発工数が必要となる。
これらの問題を解決するために有用と考えられるのがミドルウェアの活用である。

情報連携（IoT）とは基盤をWAN環境へ

IoTとは、Internet of Things（ モノのIoTやミドルウェアの実装により、統合

インターネット）の略称であり、インター所を問わず工場内のリアルタイム情報

へアクセスすることが可能となるため、遠隔操作による保全管理体制を整えるこ

基盤が実現する。メーカにとらわれず、とができる。

味する。非常に広い意味で使われている

可能となる。

理画面からリアルタイムで確認でき、ま生産設備をネットワークに接続し、それは、あらゆるところでその効果効率を上できるため、ワイヤレス接続されたウェ

ネットにハード機器を接続することを意言葉であるが、FA現場におけるIoTとは、らの情報を利活用することを指す。

IoTをビッグデータや機械学習などと組み合わせた次世代生産方式であるイ

ンダストリー4.0やコネクテッドインダス

トリーズとして語られることもある。

IoTにおけるミドルウェアの必要性

柔軟でかつ効率的な生産設備の設計が整備されている統合基盤ネットワーク

設備の稼働状況をタブレットなどの管た遠隔工場間でのデータ連携することがげる。

アラブルカメラなどを活用することで、合することにより、WAN環境に繋ぎ込む

ピッキング作業の効果測定や、効率化もイーサネットプロトコル（TCP/IP）で統ことができる。もちろん安全な通信を確保しなければならない検討事項もでてくるが、利点も多い。

まず、統合基盤システムへ時間や場

工場内での点検作業や物流倉庫内での図れるようになる。

加工機の遠隔診断を可能にし、故障の予知・予測なども可能となり、稼働停

止時間の低減も可能となる。

今日の工場は、生産設備の稼働率や品質の向上を図り、多種・多世代・量変動などに対応できる設備作りが必要とされている。しかし、生産ラインではロボッ

トやコントローラ（PLC、画像処理など）
や汎用センサなど、様々なベンダによるデバイスが混在している。また上位系のアプリケーションを開発する場合、情報を取得すべきデバイスに対してのインタ

フェースの開発も必要となる。機器ごとにインタフェースを開発した場合、開発費用（およそ高額になる）への費用対効
果のバランスが崩れてしまう。

そういった場合に活用されるのがミド

ルウェアである。ミドルウェアを実装する

ことにより、各機器間の通信を統一化し、統一化されたデータ表現の提供が可能となるためPLCと上位系アプリケーション（工程管理システムなど）との接続・連携

ドイツフランフォーファーIESE「Basys 4.0」
プロジェクトの考えるミドルウェアなども可能となり、より最適化されたファクトリーオートメーション、または多種多様な情報連携（IoT）が可能となる。

ミドルウェアとは
ミドルウェアとはOSとアプリケーション

間の中間処理を行うソフトのことである。
FA分野で言えば、PLCのデータをPCで活用する際にPLCデータをPCで利用できる形式にしてくれるミドルウェアなどが存在する。
74

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ミドルウェア

FA業界における従来のミドルウェアといえば、OPCサーバといったPLCと接続する通信ミドル
ウェアやDBMS（Oracle、MySQL）などのOSのラッパーとして動作するものを指していた。
工場のIoT化が進むにあたり、PLCのみならずロボット、CNC、画像機器などの様々な機器を、パソコンのみならずクラウドにも接続する必要性がでてきており、システムインテグレータは開発工数を削減するためのミドルウェアを選択する重要性が増している。
近年ROSに代表されるロボット用ミドルウェア、ロボット用オープンプラットフォームORiN、
セキュリティを搭載し組み込み機器でも使用可能なOPC UA、クラウドに接続可能とするゲート
ウェイ機器などがそれにあたる。
従来はWindows環境下での接続性、拡張性を重視していたが、今後はOSプラットフォーム、
相互接続性、セキュリティといったキーワードも選択肢として追加されるため、システムインテグレー
タは慎重に検討していただきたい。

ミドルウェアの種類と特徴
る。

①ORiN（オライン）

ORiNとは、工場内の各種装置に対しや、アカデミックユースとして世界のデネントと呼ぶ、RTミドルウェアにおけるファクトスタンダードとなっている。

下RTC）、RTCを組み合わせてシステム③ROS

である（ソフトウェアプラットフォームと略である。OSというより、ロボット開発用ミソフトウェアモジュールの基本単位。以

ROS は、RobotOperatingSystem の構築できるソフトウェアプラットフォーム
は：ソフトウェアが動作する基盤）。

ドルウェアに近い。オープンソース形式でなアクセス手段と表現方法を提供する通でき、主要OS（Linux/Unix、Windows、

援するライブラリツールとして提供されて議会により制定された工場情報システム

RTM-aist自体、OS非 依 存 性、言 語 非 依

信インタフェースである。また、ORiN協

RTCはC++、Python、Java言語で開発

Mac OS X）をサ ポートしている。Openいる。ロボット掃除機「ルンバ」や、ソニーのエンターテインメントロボット「AIBO」のための標準ミドルウェア仕様であり、存性を重視し、CORBAのミドルウェアをなどもROSである。

ず、その他のFA機器、データベース、ロー間で用いる共通プロトコルIIOPなどで通などの膨大なライブラリ群の利用機能うことができ、FA全体に効果がある。

に依存しないミドルウェア）。

コミュニティも充実している。汎用開発

おり、パソコンから各種FA機器のコント

ス配布も可能。そのため、バグや脆弱性

デファクトスタンダードとなっている。

ることが可能となり、ソフトウェア開発のることができる。メンテナンスがしやす

カルファイルなど、幅広いリソースを扱

汎用言語（C＃、C++など）に対応して信を行う、特定OSやプログラミング言語
なお、オープンソース形式でライセンも発見されやすく、いち早く修正対応す工数削減やソフトウェアの再利用性、さく、技術者の工数を削減できる。

②OpenRTM-aist

共通化されているため、モジュールの再らに保守性の向上が期待できる。

を機械要素ごとにプログラミング作成し03や、開発者会議・各地での講演会などの環境、アカデミックユースとして世界の

04

異なるOSや異なる言語で記述された

RTC同士も連携でき、インタフェースが05

利用も容易に可能である。

電気設計

OpenRTM-aist は、ロボットシステム

ROSの特徴として、移動・操作・認識

機械設計

ローラを制御したり、情報収集したりす用いて実装される（CORBA：異なる製品

安全／品質対応

そのアーキテクチャはロボットのみなら

02

あり、ロボット・アプリケーション作成を支

生産技術て、メーカ・機種の違いを超え、統一的

01
組織体制

代表的なミドルウェアを以下３つ挙げ（機械要素：RobotTechnorogyコンポー

ロボット開発会社での汎用開発環境① ORiN（オライン）

③ ROS

06
ロボット制御開発ツール

アプリケーション向け
インタフェース

07
画像処理

デバイス向けインタフェース
FA機器

08
システム制御② OpenRTM-aist

多種多様なROSのライブラリ

アプリ
ケーション
ソフト
モジュール間で通信

電気配線

ロボット用
ミドルウェア（Orin）

09

アプリ
ケーション
ソフト
ロボット用
ミドルウェア（ROS）

リアルタイムOS「Windows NT Embedded」

OS「Linux」

ロボットコントローラ（ハードウェア）別のコンピュータ（ハードウェア）

10
機械組立

ROS 対応部
ロボット本体（アクチュエータ、センサ）

ロボット側

ROS対応部事例

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

75

09 ｜電気配線

1.電気配線
電気は目に見えないが、非常に危険を伴う。
これは機器の取付や配線を行っている際は当然だが、施工後にテストを行っている際や完成し運用を始めてからも危険を伴う。漏電による火災や感電事故、保守の際の感電事故、
また配線間違いによる誤動作などが考えられる。
これらを防ぐために正しい知識と施工する技能が求められる。

押しボタンスイッチやリレーなどの接資格の種類
電気工事の施工を行うための技術や技能を判断するために国家資格や国家試験がある。これは電気が非常に危険で電線の種類と端子点には「ａ接点」と「b接点」があります。

配線をする場合、使用する電線を選択

押す
↓

a接点

する必要がある。電線の選択方法は会社により仕様で規定されている場合もああるため、正しくそれらの知識を習得し、評価するために行われている。
1.電気工事士1級、2級

２ 級では600V以下の一般住宅や店舗るが、作業する人が図面から電線を判断する場合も多くある。

電線は流れる電流の容量、直流・交流

押す
↓

b接点

の違い、屈曲性、周囲温度などで決まる。

の電気工事、1級では2級の範囲と最大

これを間違うと電線が発熱し、最悪の場ことができる。この試験は「一般財団法性がある。

500kw未満の工場やビルの工事を行う人

電気技術者試験センター」が実施している国家試験である。
2.電気主任技術士（第1種、2種、3種）

工場などの事業用電気設備の工事、維合被覆が溶けてしまい、火災となる可能
下記の表は用途と使用する電線の種

工場等で使用される機械設備には、作業者の安全を確保するために機械設類の1例である。
電線種類

備を緊急に停止させるための「非常停止スイッチ」が取り付けられている。

IV ：600Vクラスの電気工作物用配線材

気主任技術者を選任しなくてはならない接点が使用される。

HIV：600Vクラスの電気工作物用配線材。

「一般財団法人 電気技 術 者試 験セン

線されている電線が何らかの事故や故VSF：300Vクラスの電気工作物用配線材。

持管理、点検などの監督をするために電と法律で義務付けされている。
この試験はター」が実施している国家試験である。
3.
技 能検定「電気機器組立て、配電盤・制御盤組立て作業」

が流れず機能しなくなる。

を押すと電気の流れが切断され、信号は1級、2級、3級技能士の称号が与えられ認識する。

ンス制御作業」

PLCを用いた配線、プログラミングを使用したシーケンス制御の技術、技能

電線のサイズの呼び方は単線とより線b接点の場合、回路には常に電気が流中心にした配線や制御の技術、技能のる。
４.
技 能検定「電気機器組立て、シーケ

KV ：100Vクラスの電気工作物用配線材。
電線の断面積と電流値

障により切断されると、押されても電気れておりコントローラはオンと認識し、こ程度を測る国家検定である。合格者にはIVよりも耐熱性に優れている。

a接点の場合、非常停止スイッチに配商用電源を使用し三相誘導電動機を制御する制御盤を組立てる。AC200Vをとして最もポピュラーなもの。

この非常停止スイッチの接点は通常bで異なる。単線は直径で呼び、単位はミの状態を通常とする。非常停止スイッチ

リ、より線は導通部の公称断面積（mm2）

オフとなり、スイッチが押されたことをる。太さが大きくなるにつれて、許容電事故や故障の時も切断され、電気が線の場合の参考値である。メーカや被覆2であで呼び、単位はmm（“スケ”と呼ぶ）

流値の値が大きくなっていく。下記はIV

流れずオフになる。コントローラはこのの種類によって異なる。

際もスイッチが押された状態と判断し、動作を緊急停止する。

公称断面積（mm2）許容電流（A）

1.25

19の程度を測る国家検定。合格者には1級、2級、3級技能士の称号が与えられる。

非常停止スイッチ

A接点、b接点と非常停止スイッチ
名称

a接点
・メーク接点・ブレイク接点

動作

76

・常時開

・常時閉

通常は離れており、
動作するとつながる

通常はつながっ
ており、
動作する
と離れる

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

27
37

5.5

49

用途と使用する電線の種類

b接点

他の ・NO・NC
呼び方 （ノーマリ・オープン） （ノーマリ・クローズ）

2
3.5

電線種類

動力回路

電源回路

IV

IV

HIV

HIV

電線色

黒

黄

断面積

2s以上

1.25s以上

電線キャップ

有

有

圧着端子

丸型

丸型

マークチューブ

交流制御回路
共通線

信号線

VSF

直流制御回路
共通線

KV

VSF

黄
0.75s以上

信号線
KV

青0.5s以上0.75s以上

接地線
IV
緑0.5s以上

2s以上

無

無

有（緑色）

丸型

Y型

丸型

白色マークチューブに線番を印字

えたり、人が感電する可能性がある。

の先端に「圧着端子」と呼ばれるものを（アース）に流してしまうことを接地（アー

すべての銅線が端子台に接触できないの分電盤の中に接地用端子台が用意さ

電線を端子などに接続する際に、電線取り付ける。これは電線がより線の場合、可能性があるため、端子に圧着しそれをこの 機 械 に 流 れ 込 ん だ 電 気 を 地 球ス）という。ほとんどの工場では一次側れており、緑色の電線が配線されている。

ダーに電線やホースをつなげる場合にわれる伝導体を埋め、その極に配線され造となっており、この中に電線やホース

途により形状が様々あり、会社や工場のている。

る必要がある。

が設けられ、機械の中の様々な機器がこ仕様、安全性、作業性に合わせて選択す
圧着端子には、丸型とY型と棒型などれに配線されている。

ものが変わる。

丸型

Y型

棒型

イズと端子台のねじのサイズで決まる。

などを軽減する。

一般的に「ケーブルベア」と表現する

が、これは（株）椿本チエインの登録商標であり、各社さまざまな商品名で販売

接地用の電線は緑色で、マース記号が使用されている。

の低い径路で使用することが多い。高圧

建築業界では「ダクト」とは「空調ダクト」のような空気を通す管のことを指す

04
フレキ

ケーブルベア

金属ダクト、ケーブルラック

大量の電線を入れる場合や足で踏む可能性のある場所などには金属性のダクトを使用する場合が多くある。

圧着端子にその電線が何かが分かるをしたり、保護の目的で使用される。まブルラックを使用することが多くある。

クチューブには配線図に記載されている

いては金属ダクトに入れることもある。
1.配線ダクトを示すことが一般的である。電線の整理ように「マークチューブ」を付ける。マーた、ノイズの影響を受けやすいものにつ

05
電気設計

が、FA業界での「ダクト」とは配線ダクト

電線の重みで抜け落ちないからである。
マークチューブ

また、天井からぶら下げる場合はケー

06

制御盤や分電盤の中で使用されるこ

ロボット制御電線の番号を印字する。

03

クチューブの記号は「E.」やアー

配線ダクト

で丸端子を使うのは、ねじを緩めた際にを入れることで整理し、摩擦による破損されている。

また、用途は丸型は動力系などの電圧の高い経路で使用し、Y型は制御系の電圧

02

機械設計

圧着端子のサイズは対応する電線のサ使用する。直線動作に追従し屈曲する構安全／品質対応があり、電線の太さによって使用できる

制御盤や配電盤の中には接地端子台

直線動作をする1軸ロボットやスライ

生産技術

この電線の先端は地中に「接地極」
とい01

一般に「フレキ」と呼ばれている配線ダクト。自由に屈曲が可能。
ケーブルチェーン（ケーブルベア）

端子台でねじ締めをすることで確実に接触するようにしている。圧着端子にも用

２.フレキシブル型配線ダクト

組織体制

端子

との多いダクト。樹脂で作られた物が多く両側に穴が開いており、自由に電線の引き回しができるようになっている。

接地（アース）07
画像処理

機械設備には金属が沢山使われている。その中に電線を通し電気を流すと、配線ダクト内の電線占有率

磁界が発生しその磁界により金属に微弱な電気が発生し静電気となる。また、漏電が発生した際も金属に電流が流れ属に電気が流れ込むと機械に障害を与の数はダクト、管の材質、流れる電気の配線ダクト

種類、電線の種類で決まってくる。これ
配線ダクト

08

は発熱等で絶縁被覆が劣化する可能性

システム制御込むこととなる。これらの原因により金

配線ダクトに入れることができる電線等があるからである。

ねじ式端子台は日本が中心

日本ではY型端子や丸型端子を電線に圧着し、端子台のねじを締めるタイプが主流である。これは日
本圧着端子製造株式会社が「圧着端子」を開発、販売しそれに伴い様々な会社が端子台を販売したことで急速に広がっていった。一方、ヨーロッパを中心にクランプ式端子台が主流である。

09
電気配線

配線と電気の流れ方向

ブレーカやリレー、端子台に電線を接続する場合、電気が “上”から“下”に流れるように配線する。 ねじ式端子台
一次側が “上”、二次側が “下”になるようにする。
また、横向きに接続する場合は、“左”から“右”に流れるように配線するのが一般的である。

クランプ式端子台

10電源用ケーブルを配線する場合、交流のプラスとマイナスの2本、AC100Vや単相AC200Vは電線が2本、三相200Vの場合は電線が3本になる。これらを配線する場合、電線を “ツイスト”することがよくある。“ツイスト”とは双方の電線をねじって束ねることをいう。
これはそれぞれから発生するノイズを打ち消し合うようにするためである。また、こうすることで外部からのノイズの影響も低くなる。

機械組立

電源ケーブルのツイスト

電源をツイストして配線ロボットシステムインテグレータのスキル読本77

09 ｜電気配線

2. LAN 工事
情報連携（IoT）の普及する今日、Ethernet対応機器が増加している。それらを繋ぎ込むネットワークの構築には、必ずLAN工事、配線設計が必要となる。FAに求められるLANの特性を確実に理解し適切なネットワークを構築することは現代のシステムインテグレータには必須の技術となっている。

LAN工事

タ交換を確実に通信させる必要がある。

との通信環境を構築する際にも、必要とると、数十ミリ秒から数百ミリ秒でのレ

いったネットワークの知識も必要となる。

度な性能が要求されるので、配線選定

上位（生産管理などのシステム）システム

資格についてLAN工事に関しては基本的に資格の必要はない。ただし、電話線の配線になると工事担任者の資格が必要となる。市なる。工場を最適に自動化するには、こうなお、オフィスで使用するLANと産業

販されているモジュラーケーブルを繋ぐ用との違いは、産業用は「リアルタイム

増設や配線工事はできないことになる。

実性が強く要求されることである。

程度では問題ないが、電気工事と同様に（以下電気工事士法一部抜粋）
第三条
２

第一種電気工事士又は第二種電気工事士免状の交付を受けている者（以下性」を重視した通信で、さらに安定性確

IoTとLANIoT は、 製 造 設 備 を 接 続 制 御 する

Operational Technology=OTと、 組 立

加 工 作 業 工 程 ライン を自 動 化 する

第三項の規定に違反した者は、三月以下導入されている。

の懲役又は三万円以下の罰金に処する。

業者依頼内容（現地調査／配線設計）

Factory Automation=FA の 手 段として工場のIoT化では、ITの導入という利点を生かすためにインターネットなどの外部のネットワークへの接続が必要となる。ここでやはり問題となるのが、セキュ業者に依頼する際、以下のような選定

リティの部分である。クラウドやデータ

ケーブル配線ルートの確保、配線方法

データを管理するというようなことは、

ど、基本的には業者が直接現地調査し選るような場合には適しており、利便性はが必要となる。

は床下、天井配線、モール保護ありかな

択肢を提示してくれるが、概ねの配線図は描けるように準備しておくべきである。ケーブルの仕様選定（Cat5e/Cat6A

産業用の機器は振動、ノイズあるいは

高温度などの比較的に悪環境下においが多く、制御盤内などに取り付け可能なじ。）に従事してはならない。

第三条第一項、第二項又は周辺機器・配線の選定

でIoT化が促進されており、日本の工場も例外ではない。

第十四条にはその点に留意する必要がある。

て運用されることになる。工場内においの作業（一般用電気工作物の保安上支

済産業省令で定めるものを除く。以下同スポンスが必要となるため、非常に高精工場のネットワーク化は今後必須要件となると考えても過言ではない。世界中

障がないと認められる作業であつて、経また制御盤・PLC・各コントローラ間とな

周辺機器において「第二種電気工事士」という。）でなければ、一般用電気工作物に係る電気工事ては設置するスペースも制限されること
コンパクトなサイズの機器が求められる。ネットワーク周辺機器であるルータ・
スイッチ・ハブなども含め、全てに配慮する必要がある。
配線において配線には、有線LANと無線LANがある。

それぞれ特徴、メリット、デメリットを理解した上で敷設するようにする必要がある。
無線LANのメリット● ケーブルの引き回しを気にせず作業でき、利便性が高い

センターなどに製造ラインで生成された● 工場内のライン新設、レイアウト変更

地方で離れている工場間通信を実現す● 配線フリーで、配線工事費を大幅削

格段とあがり生産ラインの自動化も大幅（無線LANの規格として、最も普及しに前進する可能性がある。しかし、現実

では、有線ならではの信頼・安心感もさも柔軟に対応可能
減できるているのはIEEE802.11b）
無線LANの注意点

UTPケーブル、光ケーブル、産業用ケーることながら、セキュリティ（データの改

気を付けなければならないことは、以下（PLC、表示機、PC、ローゼット、モジュ実装している工場は余り多くはない。

● 干渉なく安定的に通信ができるかブ ル ）、ケーブ ル 本 数 計 算、末 端 部 材
ラージャックなど）の選定も必要となる。

さらに必要な場合は、配線図／構成図の作成もしてもらうこともできるが、一般的に有料である。

LANとはざん、紛失、盗聴など）面での問題から
以下のようなネットワークが工場には存在し、それらをLANで接続する必要性がある。

● 情報系ネットワーク● コントローラ間ネットワーク● フィールドネットワーク

ネットワークに関しては別途講じている

LANとは、建物や工場内にある機械・（「FAにおけるネットワーク技術」参照）

net配線などを指す。LANは、ロボットやでの通信とは異なり、一定の時間にデー

機器で構成されたネットワークのEther

78

カメラなどの機器間の通信はもちろん、ロボットシステムインテグレータのスキル読本

上記ネットワーク間では、オフィス間のとおり。

● 通信が切断されたり、データが正常に送られない場合、リカバリィ処理およびエラー通知が行われること● 干渉対策がとれること● 導入コストとランニングコストをできるだけ安くすること（キャリア回線利用の場合のみ）

次に有線LANの説明をする。まず産業用で使用される有線LANは、情報系で使用されるケーブルと同等で、銅線、光ファ

01
組織体制

無線化
表示器

表示器

02
生産技術

シーケンサ

産業用
スイッチング
HUB

シーケンサ

産業用
スイッチングHUB

ノートパソコン

パソコン

パソコン

03

▲

事務所

安全／品質対応

Ethernet
アダプタ

表示器
Ethernet
機器

シーケンサ

04
機械設計

三菱無線LANアダプタカタログより作成

イバーケーブルを状況に応じて使用す● 高周波特性が強い現場にはアルミ場ではやはり無線より有線が採用されてブル、コネクタは悪環境に耐えうるものが必要となる。また低周波特性が強い

では多品種小ロットな工場でも省人化をる。ただ、銅線をコーティングするケー● 防滴あるいは防水（耐油性）に関し、現場環境にあったものを採用する必要がある。

FAのLANについて
FAのネットワークを構築するにあたに対応するためには耐屈曲性能の優り、以下の点を要件にする必要がある。

可動部には、通常の検査に加えて耐屈②物理的・電気的なFA環境への耐久性れたものを検討する必要がある。また、

曲試験やU字ベンド試験によって性能もある。なお、ケーブルはメーカ純正のケーブルを使用すべきである。

③高速な通信速度保証④干渉・到達に対する保証

上記の点を踏まえると、無線LANによる実現はハードルが高い。事実、FAの現行う傾向にあり、積極的にロボットを導入する企業が増加している。そのため、レイアウトフリーであることを希望する現場が多い。そうすると先ほどあげた通信の要件をできうる限り実現する無線環

06

境を提供できるような構成案の提案が望ましい。全て無線環境で構成することは現代の無線技術ではまだまだ困難だ

が、今後の無線LAN技術の向上に常にアンテナをはり、工場の最適化を考案できるシステムインテグレータでいることが

07
画像処理

を評価されたケーブルを使用する必要①確実な通信の確保

05

ロボット制御● 産業ロボット、自動工作機等の可動部

現場には編組シールドなどを施したケーブルを敷設する。

いることがほとんどだ。だが、近年工場

電気設計を想定して選定する必要がある。
有線LANのポイント

テープシールドが適用されているもの

大切だと考える。

MES

08
システム制御MESとは（ エ ム イー エ ス：Manufacturing Execution System、 メスとも 呼称される）「製造実行システム」のことである。MESを導入することにより、製造現場にある設備、原料、仕掛品の製造現状をリアルタイムに把握できる。またさらに生産管理計画に基づいた作業スケジュールを組立てることができる。これらの導入メリットから、FAを検討する際、MESが未導入な工場であれば、本項で説明しているLAN工事を構想する機会などでも、将来的にMESを導入することを視野に入れたシステム構成を検討することを推奨する。

09
電気配線

MESはコントローラ間ネットワークの上位に構築されるシステムになり（MESの上位にはERP等計画システムが構築されるケースが多い）、TCP/IPのプロトコルのもと、Ethernet（LAN）で通信を図る。レスポンス性能としては、先ほど述べたリアルタイムで製造現場の状況を管理するシステムであるため、数十ミリから数百ミリ秒の通信速度が求められる。接続先としてはPLCや制御盤が対象となるた
め、通信をMESに送り込む必要があり、LAN工事の際、無線、有線どちらを採用するにしろ通信速度に注意する必要がある。

10
機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

79

10 ｜機械組立

1.機械組立機械設計図・購入品リスト・空圧回路図・電気配線図を読解し、機械がどのような機能があるかを考えながら組立てる仕事。また機械
部品は故障することが前提なので、機械保全が容易にできる様にする必要がある。
機械組立作業を行う者は、客先への設備設置・調整完了まで担当することが多いため、設備が動く動作順なども深く認識する必要がある。また機会組立は仕上げ技能士という国家資格もあり確立された仕事である。

機械組立とは機械でも数百グラムの小型の機械から数十トンという大型の機械まで様々種類があり、組立て方法や留意すべき点は異なることが多い。作業内容として、図面より読み取れる情報をもとに機械を組上げ、その後動作まで確認して性能評価なども担当するということは共通している。

組立に必要な道具

4.組立て検査分で沿わせて使う道具。
ピックテスター立てできているか、ミスがないかどうか、組立てを行う時に直角を必要とする部

部品間の隙間や、高さの静的精度確

配線作業の工程へうつる。

上面にV字形の溝を付けた金属製のじて、配線作業者に配線経路を指示する

認に使用する道具。
Vブロックです。キャップボルトを締結する際に使を削ったり、凹凸をつけたりするために六角ボルトを締結する際に使用する。
ドライバー＋ドライバー・－ドライバーは十字ネジを締結する際に使用する。
精密ドライバー

センサ調整などでよく使用される＋ドライバー・－ドライバーは十字ネジを締結する際に使用する。
ノギス

金属を加工する工具の一つで、表面使用する。

組立作業の実務の流れ
1.まずは図面でイメージ「組立て」と言っても多種多様であるため、まずは図面を見ながら頭の中で組立ての流れをイメージする。
2.必要な部品を集める

購入した機器、社内に在庫してある部品の中から組立てに必要な部品を集め組立てる前に部品精度・寸法を確認する。部品の材料はたくさんあるが、用途

組立てる前に部品精度・寸法を精密に図面を読解しながら、何もないところる際に使用する。
（1/100mm）
マイクロメーター

確認する際に使用する。
（1/1,000mm）○組立における代表的な道具

マイクロメーターに合わせ選定する。
3.組立て作業から組立てを行い、ひとつのものを作りあげていく。

組立て作業を終えると、エア配管電気
組立て作業者はエア配管・油圧配管を行い、配線作業を空圧・油圧回路に準役割もある。
6.I/Oチェック補助

配線作業を終えたら、電気的なチェックを行う。主には電気担当者するが組立て作業後に配管が間違っていないか、配線経路が適正なのかを確認する。
7.芯出し作業

設備が手動動作により動作するようになると、駆動機器（シリンダ・電動アクチュエータ・ロボット・センサ）の調整を
各箇所ごとに行う。
8.自動運転確認

自動運転が可能になると、できあがる

製品の出来栄えを確認し、部品研磨や、組立て担当者が芯出し治具を製作して専用機の最終仕上げを行う。
9.出荷

お客様の工場・事業所に設備を設置

して、機械復元・現地芯出し調整を行い、お客様に利用いただけるようにする。

○組立における代表的な作業

Vブロック

嵌合

芯出し

隙間のある部品に他の部品を組み合わせる技術

軸心・平行・水平を確保しながら組立を行う。

軸-0.025
φ42ｆ7-0.050

軸の最大寸法
φ42-0.025

穴+0.039
φ42Ｈ8 0

ピックテスターノギス

モノタロウホームページ（www.monoTaro.com）
より

軸の最小寸法
φ42-0.050

φ42

たがね

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

精度は指定寸法通りできているかなどを

確認する。
5.配線

六角レンチ

用する。
スパナ

一通りできあがった後は、図面通り組

回転精度・平行度などをμmで確認する測定器具。
セラミックゲージ台。丸棒の端面のけがきなどに使用する。
たがね

機械組立てでは最も多く使われる工具

80

スコヤ

穴の最小寸法φ42穴の最大寸法
φ42＋0.039

キサゲ
金属平面の摩擦抵抗を減らす目的で製造時の仕上げ工程で施される、微小な窪みを付ける加工である。

キタムラ機械ホームページ（kitamura-machinery.co.jp）
より

10.トレーニング

オペレーショントレーニングを組立て従事者が行うことが多くある。なぜなら、組立て工程から始まり、出荷工程まで携わっているので習熟度が一番高いため機械導入後、トラブルや故障があった

設置時に必要となる道具・設備を使用する必要がある。
玉掛け・クレーン技術

作業を行うには技能検定を受けたものが行わなければならない。

能・知識を測る。
機械保全技能士

機械保全は、工場の設備機械の故障や劣化を予防し、機械の正常な運転を維持し保全するために重要で、各種製造

02

現場の共通的な作業でもある。本資格

は、機械の保全に必要な技能・知識を事者の仕事の一環である。10での事由測る。
油圧装置調整技能士

い人材として出張訪問などもする。

して、その油圧により機器を動かす装置

場合に、客先に駆けつけるのも組立て従01

資格では、機械部品の検査に必要な技

生産技術

である。
11.メンテナンス

大型設備の場合、部品の運搬や設備技能として重要なものとなっている。本組織体制

お客様に使用していただけるように

大型設備 組立作業に必要なスキル

油圧装置とは、流体のうち「油」を利用もあり、トラブルに対して一番処置が早03
安全／品質対応のことで、空気圧装置と同様、様々な機

www.sakaegumi-unyu.co.jpより

測量・レベル出し設備が図面通りに水平・平行に設置さ

中央職業能力開発協会ホームページ（www.javada.or.jp）
よりな技能・知識を測る。
玉掛け

04

重い荷をつり上げるクレーン、今では機械設計れているかを確認する。

械・設備等に広く用いられている。本資格は、油圧装置の組立てや保全に必要建設工事だけでなく、いろいろな作業で使われている。

このクレーンのフックに、荷を掛けた

小型設備 組立作業に必要なスキル

り、外したりする作業を玉掛けという。

玉掛け作業の資格は、使用するクレー

小型設備の場合、目では見えない細合、技能講習が必要となる。本資格は、jouyoujuuryou.hamazo.tvより顕微鏡を見ながら部品の傷を確認しセラミック製のゲージや、校正された

ゲージピンを使用して組立てを行う。

資格制度（国家資格）
仕上げ技能士

各種精密機器や機械部品を最終的な機器や部品に仕上げたり、組立てする際には、工作機械で加工を行い仕上げて、手作業により部品を加工、調整し、精度つり上げる荷の重量ではなく、使用するクレーンのつり上げ荷重で決まる。
クレーン・デリック運転士

クレーンは、工場、倉庫、建設現場などで広く用いられている。また、デリック
は、建設現場などで用いられている。

つり上 げ 荷重 が 5トン以上 の 各 種ク

レーン及びデリックを運転するために必要な資格である。
移動式クレーン運転士

よる機械部品の仕上げ及び組立ての技

レーン、ラフテレーンクレーン、クローラ能を測る。
機械検査技能士

各種測定機器などを用いて機械部品

的な検査工程に限らず、共通的な基本

つり上げ荷重が5トン以上のトラックク

クレーン、フローチングクレーンなどの移動式クレーンを運転するために必要な資格である。

08

移動式クレーンは、建設、港湾などのシステム制御の検査を行うもので、製造現場での専門

07
画像処理

を高めたりする技能が重要となる。

本資格では、手工具及び工作機械に

06
ロボット制御たり精度確認を行うことがある。
ゲージを使用した組立て

電気設計

測機器を使用して組立てを行う。
顕微鏡・3次元測定器の使用

05ンの最大つり上げ荷重が１トン以上の場

かな組立て・製品の評価を行う際に、計現場で広く用いられている。

09
電気配線

コラム

機械組立とはとても奥が深く、様々な失敗がある。設計者より渡された図面をもとに組み立ててみると部品が足らない、必要な部品がないとよく困ったものである。組間違いをしてしまい、結局組み上げたものをばらして叱られたり、お客様のワークに合わせバフ研磨加工を行ったものの、はりきって磨きすぎて部品精度が入らなくなったりした。
一番印象に残っているのは自身で以前納入した機械のメンテナンスを行いにお客様のところに行ったのだが、精度確認するために一度ばらして清掃・確認をしようとした矢先、ボルトが折れ分解できない・組み立てできない様になってしまい先輩に泣きつき対処してもらい一難はさけられたが、メンテンス時間が1日間しかなかったため、徹夜で作業し目の下にくまを作って翌朝にお客様に引き渡しした苦い経験がある。設計を行うようになってからはメンテンス性を向上するために工具が使えるスペースがあるか？無理な姿勢にならないか？を考慮しながら設計を行えるようになった。

10
機械組立

機械組立とは奥が深く、魅力的な職種であると私は感じているし、現場であるのにプロデューサーのような役割で仕事を行うことができるので、たくさんの情報を得ることができる。私も現場に出向きメンテナンスや改造工事をいまだに行っており、現場の方の気持ちを忘れないように心がけている。
機械組立という職種に興味がある方は、是非チャレンジしてください。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

81

10 ｜機械組立

2.配管
ロボットシステムを構築する上で、配管はほとんどの場合に必要となる。配管部品は交換する事が前提であるので、機械保全が容易にできるように設計することが重要である。

は配管用炭素鋼鋼管、高圧用では圧力配管とはロボットシステムは、電気・油圧・空気圧の制御方式を利用した機器で構成され、それぞれの特長を生かしてシステ

配管用炭素鋼鋼管を使用する。
2.樹脂チューブ

耐圧性は落ちるが柔軟性があり、曲げて配管できるため空圧式でよく使われ管をつかんで回す専用のレンチ。ナッ

ト等を脱着する場合などに、管を挟んだ
り、回したりするのに使用する。
4.ウォータポンププライヤ

ムが構成されている。これらを動かすにる。 様々な材質があるが、一般的にナ

この処理が不十分であると漏れや断線など不具合の原因となる。

ポリウレタンチューブが使われている。
3.ゴムホース

トの着脱等にも対応できる。また、柄が体を流したり、動力やエネルギーを伝え性、外側を耐候性に優れたゴムで覆った

角度によりレンチでつかみにくい所もつは各機器間の配管や配線が必要であり、配管は、空気やガス・油や水などの流るためのもの。

管は流体の種類と使用環境の圧力によって適した肉厚や材質のものがある。また、管と管をつなぐ管を継手と呼び、接続を延長するだけでなく、曲げたり、分岐したりと役目に応じて様々な種類がある。

特徴
油圧ポンプで流体エネルギーを運動エネルギーに変換して動力
油圧式 を得る。小さな装置で大きな力を取り出すことができる。 配管が複雑とされる。

イロンチューブ（ポリアミドチューブ）、内側を合成繊維の補強層で覆い耐圧もの。樹脂を代わりに使用したものを樹脂ホースと呼ぶ。

配管サイズの呼び方
配管のサイズを示す方法には、A呼称

ニット間や可動部への配管はゴムホー

緩い場合などに調整するために使われいが、1インチを基準に1/8単位で区切

イナートガスを用いた溶接方法で、他の4掛けして4/8Bとなり「4分（ヨンブ）」と呼ぶ。

ここではよく使用される測定具を紹介する。
1.スパナ、メガネレンチ

ボルトやナットなどを回すことで脱着

電極にタングステン、シールドガスに溶接方法に比べ、溶接後の外観がきれいなこと、ブローホールなどの溶接欠陥が発生しにくいことなど品質に特徴をもつ。

図1

スパナ、
メガネレンチモンキレンチするために、サイズに合ったものを選びらつき、損傷や固定不足の原因となる。
2.モンキレンチ

金属管には、鋼管、ステンレス管、アるのに使用する。スパナと異なり、大き一般的に鋼管がよく用いられ、低圧で動く側 の 下あご の ほうが 弱 い た め、ロボットシステムインテグレータのスキル読本

る。手動のものから自動のものまで様々し、1インチを基準に1/8単位で区切る。

1インチ以下は1/2Bなど分数で表記

鋼管・装置内には樹脂（ポリウレタン）

ルミニウム管、銅管がある。

ほか、ネジが入らない場合やネジ山がなものがある。
7.TIG溶接機使用する。サイズが合っていないと、スチューブを用いる。
1.金属管

オネジ（ボルト側）やメネジ（ナット側）と呼ぶことがある。

スまたは樹脂ホースを用いる。また、空圧では圧縮機から工場内の主配管部にとで切断できる。銅管、ステンレス管、塩日本独自の表記で海外では通用しな（10.5ミリ）を表す。

例えば1/8Bは「1分（イチブ）」、1/2Bなら一般的に、油圧では固定部に鋼管・ユ管を切断するときに使用する。切りたい部分に刃を当てて回し、何度か回転するこの加工に使用する。新しくネジ加工するの呼び径（外径サイズ）がサイズ表記にモータなどを用いて、
電気エネル
ギーを運動エネルギーに変換
電気式
して動力を得る。高い制御性をもつ。配線が比較的簡単とさ

配 管 する材 料 に は、 金 属 管、 樹 脂

かむことができるなどの特徴をもつ。
5.チューブカッター（パイプカッター）使われる。例えば、6Aと1/8Bは同じ外径り、その分子を呼び名に「○○分（ブ）」チューブ、ゴムホースなどがある。

長く作業の際に力を込めやすい、独特な（ミリ系）とB呼称（インチ系）があり、そ

圧縮空気を用いる。基本的には油圧が空圧に置き換わったもの
空圧式で、コスト性に優れている。配管がやや複雑とされる。

配管を選ぶ

物をつかんだり、回したたりするのに使用する。開口幅が広く太い管や大型ナッ

ビ管など幅広い素材を切ることができる。
6.ネジ切工具

配管作業に使用する工具82

下あごの方向に回す。
3.パイプレンチ

パナ（レンチ）とボルトやナットの間がぐ

パイプレンチウォータポンプ
プライヤ

チューブ
カッター

ボルトやナットを挟んだり回したりすさに合わせて口幅を調節できる。

ネジ切工具

TIG溶接機主な配管（可動部）の接続について

ここではよく使用される配管の接続

ここではよく使用される配管の接続（継手）について紹介する。
1.回転部向け

サイズ2インチ以下、圧力1MPa以下のロータリージョイントなどを使用する。
2.高速ピッキングロボットなど向け

管用ねじを用いて接続する方式。主に接続に使われる。他の接続方法と比べ多くの部品を必要とせず経済的な一方、修繕などでのやり直しは困難である。
2.フランジ

接続する部分を「つば状」にして、そのする形式。このつばをフランジという。

低圧から高圧まで、小さなサイズから大きなサイズまで、一般的に最も広範囲に使われている。
3.溶接

頻繁に配管を抜き差しするような箇所には、片手で簡単に脱着することのできるライトカップリングなどを選択する。
3.ケーブル・ホースガイド

各工程ごとに供給される複数のケーブルやホースをまとめて保護したり、揃えたりす

るのにプラレールチェーンなどを選択する。
図3

高速ピッキング
ロボットなど向けに基づき、産業用ロボットの使用等の安全基準に関する技術上の指針が次のと配管径の統一による組立コストダウン

増えてしまう。

るおそれのないようにすること。
2.使用（第４条）

配管のネジ切りや溶接等の加工を必

ホースの径を可能な範囲で統一すること（1）教示等の作業を開始する前に、次のき、組立コストを削減することができる。

ときは、直ちに補修その他必要な措部品を用意する必要があるほか、組立工

装 置 の ホ ース 配 管 設 計 時 に お い て、で、組立工数や部品点数を減らすことがでトなため省スペースでの施工が可能。

また、配管のサイズを可能な範囲でなお、流量の問題は装置側で対応する必要がある。

おねじ

フランジ形バルブ
テーパねじ

フランジ

空圧装置組立て技能士

フランジ
平行ねじ

技能検定制度で定められた種目に空

ハウジング

ボルト

ねじ込み

伸縮 伸縮

最大遊隙

曲げ

溶接

最小遊隙

ハウジング

曲がり状態

突合せ溶接形

溶接て技能士」の称号が与えられる。等級は

「特級」、
「1級」、
「２級」がある。

試験は学科試験と実技試験があり、学科試験では組立法、材料、製図、電気、油圧、安全衛生など多方面の知識を要求

ストラブカップリング

ニ 配管からの空気又は油漏れの有無
3.定期検査等（第５条）

08

5-1 作業開始前点検（1）産業用ロボットを用いて作業を行うときは、その日の作業を開始する前に、次の事項について点検を行うこと。

ホ 外部電線、配管等の損傷の有無

09業」があり、合格すると「空気圧装置組立される。実技では検出器(センサ)の判定、

突合せ溶接形置を講ずること。

電磁弁の判定、空気圧機器の判定等を行う「判断等試験」や空気圧回路図の読

コラム

実際の現場では、設置レイアウトや接続方法が配管回路図に表記されていない場合があり、配管作業従事者に一任されていることも多くある。

10
機械組立

溶接

事項について点検し、異常を認めた知識を対象とした「空気圧装置組立て作

ナット

伸縮状態

差込み溶接形

パイプ

曲げ

隅肉溶接

グループ
（掛かり止め）07

電気配線

気圧装置の組立てや保全に必要な技能・

ゴムリング

平行ねじ

4-2-4 教示等の作業開始前の点検

システム制御めねじ

統一することで、保守も容易になる。

プレータ、工具等による損傷を受け

画像処理要せず、ボルトを締め付けるだけでゴム06

3-1 配置等

ロボット制御装置組立時に配管の径が異なる場合、おり公表されている。
1.設置（第３条）

具も径に応じて異なるなど、組立工数が管05

労働安全衛生法第28条第1項の規定

ジングを被せボルトナットで締め付ける

図2

04

案等作業試験」が実施される。

（4）電気配線及び油・空圧配管は、マニを管に圧着させる方式。軽量でコンパク

差込み溶接形

電気、空気圧、関係法規、安全衛生など

多方面の知識を要求される。実技では油それぞれの径に応じた配管および付帯方式。
5.ストラブカップリング

03

科試験では調整法、作動油、材料、製図、接合する管の端にセルフシールのリッ

プ形ゴムリングをはめ、その上からハウ

隅肉溶接

試験は学科試験と実技試験があり、学

電気設計

ケーブル・ホースガイド

わせて、この部分を溶接する形式。バル

テーパねじ

級」、
「1級」、
「２級」がある。

安全基準に関する技術上の指針

突合せ溶接形は、バルブと管を突合おねじ業」があり、合格すると「油圧装置組立て技能士」の称号が与えられる。等級は「特

機械設計

回転部向け

下の小サイズで使われる。

めねじ

知識を対象とした「油圧装置組立て作

油圧機器の機能等について行う「計画立み溶接する。バルブの寸法は2インチ以まで適応できる。
4.ハウジング

02

成、油圧装置の運転調整及び故障発見、接端をソケット状にし、ここに管を差込

ブの寸法は小サイズから大きなサイズ

技能検定制度で定められた種目に油圧装置の組立てや保全に必要な技能・作業試験」や油圧回路図の読図及び作

高圧用やパイプラインなど漏れを完全差込み溶接形は、一般にバルブの溶

油圧装置調整技能士

圧装置の据付け（心出し）を行う「製作等

バルブと管を直接溶接する方式。高温に防止する場合に使用される。

等作業試験」が実施される。

安全／品質対応「つば」と「つば」をボルト･ナットで接続

動きの速い揺動部や高速回転時には

01

圧装置に関する計算等を行う「計画立案

生産技術（継手）について紹介する。
1.ねじ込み図、装置の調整及び保守点検方法、空気組織体制

主な配管（固定部）の接続について

空圧・油圧・ガス・水・特殊液の回路図面を読解し、機械の機能・メンテナンス性を考慮しながら配管作業をする必要がある。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

83

10 ｜機械組立

3.組立精度評価
機械設計を行い、部品を加工して組み立てる際に部品の加工精度や組立てる際の精度を測定し評価する必要がある。精度を測定するには測定具を所持していることと、それを使用し評価できる能力を持った人材が必要である。

機械組立における精度評価とは機械を組み立てる際の評価には大き3.ノギス（外側測定、内側測定）

物を外側から挟む外形測定、物を内側から挟む内側測定、段差や深さの測定をく二通りの工程がある。

行うことができる測定具である。一般的

入部品の精度を検査し、使用して良いか

単位での測定が可能な物が多い。

一つは組み立てる前に加工部品や購を評価する工程。二つ目は組み立て途によく使用されている工具で、0.05mm

中、または組み立て後に図面指示通り、

6.隙間ゲージ

もしくは想定している範囲内に精度が出接合面などに隙間がどの程度開いてているかを確認する工程である。

いるかなどを測定する。厚みの違うステ

精度を評価する人材は図面の見方やンレスの板がセットになっており、その測定工具、測定方法などの技術技能が必要である。また、精密測定や大量のサンプルを測定する際には統計をとり傾向を解析するなどの作業も必要である。

機械組立の精度評価は上記のような測定をし、部品の修正、組立中の調整を行い、設計通りの精度を確保することを目的としている。

厚みの板が “入る”、“入らない”で値を判

外形測定

内形測定

直線になる場所で寸法を読み取る。

本尺目盛は1mm単位で、副尺目盛は0.05mm単位で刻まれている。

副尺目盛の “0”が本
尺目盛の “16”の位置

副尺目盛

ここではよく使用される測定具を紹介する。
1.スケール、曲尺（かねじゃく）

長さを測定する物。定規とも言われる。

スケールが直角に折れ曲った形の物

は曲尺又は指金（さしがね）とも言う。
1mm単位での測定となる。

断する。0.01mm単位での測定が可能。

本尺目盛と副尺目盛があり、それが一

本尺目盛

測定具・測定装置

深さ測定

副尺目盛の線と本尺目盛の線が一致している副尺目盛が“5”

上記の寸法は16.5mmとなる。
4.マイクロゲージ

7.ブロックゲージ

測定する寸法の基準となる物。形状は直方体である。これ自体で測定するのでなく、このブロックゲージを基準にして測定を行う。

精密な長さ測定を行う測定具。

0.01mmでの測定が一般的。外形測定、内形測定、深さ測定などそれぞれに応じた形状のマイクロゲージがある。

精密であるため、使用するには技能が必要であり、人による差が出やすい。

スケール
曲尺

ラチェット機構などにより、個人差が出にくいような工夫がされている。

8.ハイドゲージ

高さを測定する物。一般的に定盤の上に乗せて使用する。

対象物が細い場合など定盤上で安定しない場合Vブロックなどに沿わせて測2.スコヤ

直角定規とも言う。直角であるかを直定する。

角面を当てて確認する。角度を数値で測

5.定盤、Vブロック

する場合もある。線を直角に “ケガキ”を面の基準となる物である。これ自体で測定する物ではない。よって工具に分類にする場合にも使用する。

定盤とは “ケガキ”や測定を行う際の平定するわけではないが、様々なゲージを使用する際の基準として使用する。

Vブロックも“ケガキ”や測定の基準として使用する。定盤と合わせて使用する事が多く、直角の測定や丸い形状の物を固定する場合に使用する。
84

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

目量0.01mmタイプ や 0.001mmタイプがある。

また、上下移動を回転動作にするタイ

プとテコ式タイプがある。

ブロックゲージなどと対象物を比較し測定具は使用していると表面が摩耗したり、曲がったりなどの症状が発生する。

測定具が正しく測定できるかを確認する行為を “校正”という。

測定具とその使い方により、校正を行う頻度が違ってくる。毎日使用する物であれば始業時と終業時に行うが、不定期に使用するような測定具であればひと月に1度とか半年に1度のように決めて校測 定 する対 象 物 や 測 定 具 の 材 質 に

よって温度による収縮、膨張を考慮する
周囲温度が大きく影響する場合がある。

熱による物体の膨張率を「熱膨張係

数」
という。

熱膨張係数

鉄

11.7

アルミニウム

23.8
17.3

ポリ塩化ビニル

80

ゴム

110

炭素繊維

0

膨張係数は、1m当たりで1℃上昇すると何μm伸びるかを表した数値である。
測定具が鉄で対象物がアルミニューム

して測定し、そのままの値を測定値とする方法である。

間接測定はブロックゲージとダイヤル正者を認定し、校正用のマスターゲージ

値が違うかで測定する方法である。

人 日本品質保証機構」などに委託し校正する場合がある。

03に、ある基準の物と比べて、どの程度数
間接測定例

ダイヤル
ゲージ

ブ ロック
ゲージ

04

機械検査技能士

対象物

技能検定制度で定められた種目に「機械検査作業」があり、合格すると「機械検査技能士」の称号が与えられる。等級は「特級」、「1級」〜「3級」がある。

試験は学科試験と実技試験があり、学科試験では測定法や検査法、品質管理、
機械要素、材料力学、製図、電気、安全衛生など多方面の知識を要求される。実技ではマイクロメータやノギス、ハイド

器差と器差測定ことで摩耗などにより誤差が発生してくる。校正を行っても無くならない場合がある。それを “器差”と言う。

ダイヤルゲージ等の場合、対象物を測定する前に、測定する寸法に近いブ

ゲージ等を使用し、実際の測定を行う。

ロックゲージを測定し、ブロックゲージ

方法考案や段取り方法などの能力を測る

その差を記録する。そして対象物を測定

また複雑な形状を測定するための測定「計画立案等作業試験」も実施される。

だと熱膨張係数が違うため、測定誤差が05

直接測定を行う測定具は使用していく

06
ロボット制御SUS304クロメータ― のように、測定機器を使用

ゲージを使用して測定するなどのようなどを用意して行う場合と、「一般財団法02

直接測定とはスケールやノギスやマイ

電気設計

材料

直接測定と間接測定

機械設計

場合がある。特に0.01mmの測定などは● 部品の寸法及び形状の検査

安全／品質対応

測定の環境について● 精密測定正を行う。

校正を行うには社内で訓練された校01● 測定機器の精度確認及び調整

生産技術て使用する。

測定具の校正について

組織体制

9.ダイヤルゲージの寸法とダイヤルゲージの値を比較し、した値にその器差を勘案し、実際の測定値とする必要がある。

07
画像処理

発生してしまう。

このように温度により長さの測定結果が違ってしまうため、JIS規格にて標準温度が設定されており、この温度は「20℃」とされている。同じように湿度も「50％」められる技能要素を次のようにしめしている。

20mmのブロックゲージをマイクロメータで測定すると20.01mmであった。

08

［器差］=
 ［測定値］［- ブロックゲージ］= 20.01-20= 0.01

システム制御と設定されている。

技能検定では「機械検査技能士」に求

よって器差は「+0.01」となる

人の感覚と測定

人の指先の感覚は精度の高い測定具となる場合がある。また聴覚などにより隙間の有り無しなどの判断をすることが可能である。機械加工された金属面の粗さを判断する場合、「表面粗さ測定器」と言われる装置が販売されており、接触式の場合、昔のレコード針のようなものを面にあて、それを一方向に動かすことで凹凸のデータを計測する方式である。熟練した人の場合、爪の先や指の腹で面を触ることで測定器と同じ程度の測定を行う人がいる。また、0.01mm〜0.05mm程度の段差の場合も爪先や指の腹で触ることで値を言い当てることが可能な人がいる。

09
電気配線

また、金属と金属をボルトなどで締結したばあいに、面がきちんと当たっているかをハンマーなどで軽くたたき、その音で判断が出来る人がいる。きちんと面同士が接していると「カーン」と言う甲高い音になるが、隙間があいているとこもったような低い音になる。熟練することでこの音を聞き分け判断を行うことが可能となる。

10
機械組立

メートルの定義

メートルは最初は北極から南極を通って縦に地球を一周する子午線と言われる線の長さの4千万分の1の長さと決められていた。
それが1983年の第17回国際度量衡総会で、「メートルは1秒の299792458分の1の時間に光が真空中を伝わる長さとする」と決定された。

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

85

参考・引用文献一覧
01. 組織体制

1

ロボット白書2014

第３章産業用ロボットの現状と課題（NEDO）

4

日本ロボット学会 https://www.rsj.or.jp/compliance/copyright/

5

平成29年度知的財産権制度説明会（初心者向け）
テキスト
（特許庁）
INPIT J-PlatPat https://www.j-platpat.inpit.go.jp/web/all/top/BTmTopPage

02. 生産技術6

三菱電機製品カタログ

1「工場管理（解説

IEの手法1.工程分析）（」日刊工、2017年1月号）

坂倉貢司「トコトンやさしい生産技術の本」（日刊工）菅間正二「生産技術の実践手法がよくわかる本」（秀和システム）03. 安全／品質対応

1-1 本文中に記載
1-2 本文中に記載
2-1 本文中に記載
2-2 本文中に記載

04. 機械設計

4

ミスミ http://www.misumi.co.jp/
SMC

05. 電気設計

06. ロボット制御

http://www.smcworld.com/

1

制御盤組立実習装置「ＢＳＣ－ １５００ＳＥＴ」実習テキスト（バイナス）

2

制御盤組立実習装置「ＢＳＣ－ １５００ＳＥＴ」実習テキスト（バイナス）

1「ロボットハンドブック」（日本ロボット工業会）
「ロボット
（特集

人・協調ロボット）（」日本ロボット工業会、2015年3月号）

4

ロボット学習システム「Robo-Trainer」実習テキスト「応用編」（バイナス）

6

ロボット学習システム「Robo-Trainer」実習テキスト「基礎編」（バイナス）

09. 電気配線

1

制御盤組立実習装置「ＢＳＣ－ １５００ＳＥＴ」実習テキスト（バイナス）

10. 機械組立

2

長岐忠則「これだけ！油圧・空気圧」（技術評論社）2014
大磯義和「ねじ・機械要素が一番わかる」（秀和システム）2011
日本ピスコ http://www.pisco.co.jp/page/GBC2
技のとびら http://www.waza.javada.or.jp/
日本建設業連合会 設備工事情報シートhttp://www.nikkenren.com/kenchiku/setsubi/setsubidata/info/contents/1cons/1p
配管のすべてがわかる【配管百科】 http://www.haikanbuhin.com/blog/post-720/

86

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

執筆者一覧
01. 組織体制

02. 生産技術

03. 安全／品質対応

1

システムインテグレータとシステムエンジニアリング （一社）
日本ロボット工業会 システムエンジニアリング部会（三菱電機 FAシステム事業本部 主席技監）小平紀生

2

プロジェクト管理概要 

ミツイワ（株）3

プロジェクト管理手法 

ミツイワ（株）4

ロボットシステム事業におけるコンプライアンス （一社）
日本ロボット工業会 システムエンジニアリング部会（三菱電機 FAシステム事業本部 主席技監）小平紀生

5

特許権等の侵害に関する調査・対策 （株）安川電機 知的財産部 弁理士 安川優

6

アフターサービス 

三菱電機システムサービス（株）

7

仕様書作成 ミツイワ（株）8

営業技術 

（株）
バイナス

1-1 生産技術概論 （一社）日本ロボット工業会

1-2 生産技術概論 （一社）日本ロボット工業会

1-1 リスクアセスメントとリスク低減策 （一財）日本品質保証機構、監修（独）労働者健康安全機構 池田博康

1-2 リスクアセスメントとリスク低減策 （一財）日本品質保証機構、監修（独）労働者健康安全機構 池田博康

2-1 品質保証（品質マネジメント）

（一財）日本品質保証機構

2-2 品質保証（品質マネジメント）

（一財）日本品質保証機構

1

機械設計・製図 

（株）
ヒロテック

2

CADによる設計 

（株）
ヒロテック

3

エンドエフェクタ（ロボットハンド）
の設計 

（株）
ヒロテック

4

適切な駆動機器の選定 （株）ウエノテクニカ

5

適切なセンサの選定 

（株）
ヒロテック

6

ロボット用架台の設計 髙丸工業（株）7

ロボット用スライダーの設計 髙丸工業（株）8

ロボット用治具の設計 髙丸工業（株）9

ポジショナーの設計 髙丸工業（株）1

電気設計 

（株）
バイナス

2

制御盤の設計 

（株）
バイナス

1

用途別のロボットタイプ対応 （一社）日本ロボット工業会

2ロボットシステムのシミュレーション 

（株）
ヒロテック

3

力覚センサの活用 

（株）
ヒロテック

4

コンベアトラッキング 

（株）
バイナス

5

産業用ロボットの制御プログラム 

（株）
バイナス

6

ロボットのティーチング 

（株）
バイナス

07. 画像処理

1

画像処理 

（株）
ブイ・アール・テクノセンター

08. システム制御

1

モーションコントロール （株）オフィスエフエイ・コム

2

タッチパネル画面作成 （株）オフィスエフエイ・コム

3

FAにおけるネットワーク技術 （株）オフィスエフエイ・コム

4

PLCプログラミング （株）オフィスエフエイ・コム

5

ミドルウェア・情報連携（IoT）

（株）
オフィスエフエイ・コム

1

電気配線 

（株）
バイナス

2

LAN工事 （株）
オフィスエフエイ・コム

1

機械組立 

（株）
アルファス

2

配管 

（一社）日本ロボット工業会、
（株）
アルファス

3

組立精度評価 （株）
バイナス

04. 機械設計

05. 電気設計

06. ロボット制御

09. 電気配線

10. 機械組立

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

87

ロボットシステムインテグレータのスキル読本

ロボットシステムインテグレータのスキル読本
Reference Book of Robot System Integrator 's Skills

東京都港区芝公園 3 丁目 5 番 8 号 機械振興会館

TEL:03-3434-2919

経済産業省 一般社団法人日本ロボット工業会

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