食品セクターを変革する新しいロボットグリッパー

従来のロボット システムは、食品分野でのパレタイジング (および一部の包装) 用途で長年にわたって成功を収めてきましたが、ロボットがデリケートな食品を直接扱うことが可能になったのは近年のことです。

Kristian Hulgard 氏、アメリカ部門ゼネラルマネージャー | オンロボット

現在の世界人口は78億人と推定されています。 そして国連人口局は、その数が21世紀末までに109億人に達すると予測しているため、食品メーカーが需要に応えるために自動化を導入する必要性は緊急かつ高まっています。

ただし、人口動態は食品分野における自動化導入の推進要因の 1 つにすぎません。 労働者の安全、厳しい食品安全規制、加工食品の人気の高まり、生産コストを削減しながら生産量を向上させる必要性などが、すべてオートメーション導入の増加に寄与しています。

最近まで、食品加工はロボットにとって最後のフロンティアのようなものでした。

従来の自動化は、金属が金属、革、プラスチックと出会う自動車製造シナリオに優れています。 しかし、従来の自動化では、食品分野特有の需要の一部に対処するのが困難でした。食品分野では、製品はしばしばソフトな感触を必要とし、不規則な形や向きで到着し、人間が消費することを目的としています。

従来のロボット システムは、食品分野でのパレタイジング (および一部の包装) 用途で長年にわたって成功を収めてきましたが、ロボットがデリケートな食品を直接扱うことが可能になったのは近年のことです。

革新的なビジョンシステムを伴う新しく改良されたグリッパー技術の登場により、すべてが変わりました。 人間のタッチを模倣するグリッパー技術の進歩により、ロボットが果物や野菜を梱包できるようになりました。

一方、真空グリッパーを使用すると、ロボットは従来のグリッパーの能力を超えた繊細さで包装作業を正常に実行できるようになります。 また、ソフトグリッパーにより、自動化プロセス中に製品が損傷したり傷ついたりすることがないように、食品を繊細に直接取り扱うことができます。

その結果、二次食品加工アプリケーションは現在、自動化システムの能力の範囲内に十分にあります。 柔らかい果物の摘み取りから高級チョコレートやベーカリー製品の取り扱いに至るまで、食品分野では新しいグリッパー技術が驚くべきペースで導入されています。

コンサルティング会社 ING の最近のレポートによると、自動化を導入する食品メーカーの数は 2014 年から 2019 年の間に 50% 増加しました。また、包装加工技術協会は、世界の食品包装市場は 4 ～ 5% の CAGR で成長すると予測しています2025 年までに 4,000 億ドルに達すると予想されます。

では、食品分野における自動化の利点は何でしょうか?また、メーカーが食品関連用途のグリッパーを選択する際に留意する必要がある問題は何でしょうか?

食品メーカーと従業員は、新たな衛生規制や社会的距離に関する規制など、新型コロナウイルス感染症に関連した課題に直面しているため、人的労働力を自動化で補うことを検討する良い時期に来ています。 ロボットは、もはや安全ではなくなったり人間には実行不可能になった役割を担うことができ、さらにロボットは疲れることなく年中無休で稼働することができます。

さらに、協働ロボットの登場により、製造業者は労働者の定着という長年の問題に取り組む手段が得られます。 協働ロボットを使用することで、生産管理者は労働者をより興味深いタスクに再割り当てできる一方で、力仕事からピックアンドプレイスの繰り返し作業に至るまで、労働者の不満や怪我につながる可能性がある単調で汚い仕事はロボットが引き継いでくれる。 また、社会的距離の要件をサポートし、最終的には職場の安全性の向上と労働者の満足度の向上につながります。

消費者と業界の需要に後押しされて、世界中の規制機関が食品加工業界に厳しい要件を課しています。 たとえ最善の意図を持っていたとしても、人間の作業者が汚染物質を運んだり拡散させたりする可能性があり、最終的には最終製品に混入してしまいます。

規制要件を念頭に置いて、メーカーは認定された食品グレードのグリッパーを選択することが重要です。 米国では、非脂肪食品に関する FDA 21 CFR 認証を探し、ヨーロッパでは、グリッパーが食品取り扱いに関する EC 1935/2004 認証を取得していることを確認してください。

外部からの圧縮空気の供給を必要としない真空グリッパーは、食品の包装やパレタイジングに最適です。 ロボットは視覚がなくても優れたパフォーマンスを発揮できますが、異なる方向で到着する数種類の物体を選別しようとする場合、物体を識別してロボット アームを誘導するビジョン カメラを追加するのが合理的です。 多くのオートメーション エンジニアは、コストと複雑さの理由から、ビジョンガイド型アプリケーションに不安を感じていますが、共同オートメーションのための新しいユーザーフレンドリーなソリューションが登場しつつあります。 その一例は、同社の新しいビジョンカメラ「Eyes」とシームレスに連携する OnRobot の VG10 グリッパーです。

繊細で傷つきやすいアイテムの処理には、認定されたソフトグリッパーをお勧めします。 食品の安全性を高めるだけでなく、レタス、ハーブ、イチゴなど、不規則な形やデリケートな食品を幅広く扱うことができます。

理想的には、外部空気供給を必要としないグリッパーを選択すると、粉塵や騒音に関連する問題がなくなり、複雑さとコストの両方が削減されます。

認定グリッパーは、メーカーが高品質基準を維持し、高額な製品リコールを回避できると同時に、生産性の向上にも役立ちます。

グリッパーが現在のアプリケーション要件を満たす (さらには超える) ペイロードを処理できることを確認してください。ほとんどの食品加工シナリオでは、これは最大 2.2 kg (4.85 ポンド) のペイロードを持つグリッパーを意味します。

交換が簡単なグリッパーを探してください。これにより、清掃のためにグリッパーを切り替える際のダウンタイムが短縮されます。

全体的な洗浄時間を短縮できるため、食器洗い機対応のグリッパーを選択してください。 さらに、幅広いロボットと互換性のあるグリッパーに注目してください。これにより、投資の柔軟性が高まり、グリッパーをさまざまなアプリケーションで使用できるようになります。

製造部門では長年にわたって熟練労働者が不足しているため、既存のオートメーションと統合しやすく、あらゆるスキルセットのエンドユーザーが簡単に操作できるグリッパーを選択することが重要です。 協働ロボットでの使用を目的としたグリッパーの場合、これは主要な協働ロボット ブランドとの互換性を確保することを意味します。

ソフトグリッパーは、デリケートな食品の取り扱いや梱包作業に適しています。 真空グリッパーはこれらのタスクの一部を引き受けることができますが、デリケートではない食品の取り扱いや一般的なパレット積み作業に適しているいくつかの制限があります。

ほとんどの真空グリッパーには圧縮空気が必要です。 これにより、技術的な複雑さがさらに高まります。 また、余分な機器や関連する配管や配線を掃除しなければならないことも意味します。

真空グリッパーは、絹のように滑らかな表面で作業することを好みます。これにより、多くの食材は排除されます。 真空グリッパーは缶や食品パッケージを簡単に扱うことができますが、多くの食品の凹凸のある表面には苦労します。

真空グリッパー技術の性質上、食品に跡が残り、おいしくない製品が生じる可能性があります。 一般的に、傷つきやすい物品を扱う場合はソフトグリッパーを選択し、飲料缶や食品の箱などの硬い物体を扱う場合は真空グリッパーを選択するのが最善です。 例外もありますが、一般に真空グリッパーはパレタイジングに最適で、ソフトグリッパーは食品の取り扱いに最適です。

真空グリッパーを使用して食品を直接取り扱う場合には、食品の安全性に関する同じ規制が適用されます。 したがって、切り替えや交換が簡単な吸着パッドが付属するグリッパーを選択してください。また、特に製品を直接扱う場合には、グリッパーの吸着パッドが食品グレードで掃除が簡単であることを確認してください。

グリッパーがパレタイジングでの使用を目的としている場合は、そのペイロード能力が要件を満たしていることを確認してください。 ほとんどのアプリケーションでは、これは最大 15 kg (35 ポンド) のペイロードを処理できるグリッパーを意味します。 理想的には、外部空気供給を必要としないグリッパーを選択すると、実装の全体的な複雑さが軽減され、全体的なメンテナンス コストが削減されます。

食料需要は今後数十年にわたって劇的に増加するとみられています。 しかし、適切な自動化とグリッパー ソリューションを使用すれば、食品加工施設は生産性の向上とコスト削減に対する食品加工業者の要望を満たしながら、その需要を満たすことができます。

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