産業用ロボットの協働化と安全柵レス化の動向

協働ロボットの安全柵なし運用：最新動向とFAプロダクツのソリューション

2025/2/3

産業用ロボットの協働化と安全柵レス化が注目される背景
協働ロボットと従来ロボットの比較
安全柵レス化のメリット・デメリット
規格・安全要件と最新動向
開発例：FAプロダクツが実現する協働ロボット導入プロセス
安全柵レス導入を成功させるポイント
まとめ

1. 産業用ロボットの協働化と安全柵レス化が注目される背景

(1) 労働力不足と生産性向上のニーズ

少子高齢化やグローバル競争激化により、製造業界では労働力不足や生産性向上が強く求められています。これを解決する方法の一つとして、ロボットの協働化が注目を集めています。協働ロボット（コボット）は、人と同じ作業空間で安全に稼働できるよう設計されており、従来のような大型安全柵を必要としない「安全柵レス化」が可能となるケースが増えています。

(2) 高度化する技術とコストダウン

センサー技術やAI制御の進歩により、ロボットが周囲の環境や人の動きを認識し、安全に動作を停止・減速できる機能が進化しています。一方で、各ロボットメーカーからの協働型モデルのラインアップ拡充や量産効果に伴い、価格面でのハードルも下がりつつあります。その結果、中小企業でも「人の作業を補助するロボット」を導入しやすい環境が整いつつあるのです。

(3) DX推進と柔軟な生産対応

多品種少量生産の時代に合わせ、工場のDX（デジタルトランスフォーメーション）推進が加速しています。ロボット導入だけでなく、MES導入やシミュレーション技術と連携させることで、柔軟なライン変更やリアルタイムの稼働監視が可能になる点も、協働ロボットや安全柵レス化が注目される理由の一つです。

2. 協働ロボットと従来ロボットの比較

協働化や安全柵レス化を考えるうえで、まずは一般的な産業用ロボット（非協働ロボット）との違いを整理しておきましょう。

(1) 比較表：協働ロボット vs. 従来ロボット

項目	協働ロボット	従来ロボット
安全対策	人との接触を想定し、力覚センサーや緊急停止機能を標準搭載安全柵レス化を前提とした設計が多い	高速・高出力が前提原則、安全柵や光電センサー等で人と隔離
動作速度	安全確保のため比較的低速かつソフトな動きが中心	高速・高トルクでの動作が可能
設置スペース	小型で可搬性が高いモデルが多く、レイアウト変更が容易	本体が大きく安全柵も必要専用スペースが大きい
協調作業	人との共同作業がしやすい手渡しや並行作業など柔軟に対応可能	原則、人を作業領域に立ち入らせない
適用例	部品組立、検査、ピック＆プレースなど多品種少量生産向け	大量生産ラインや重量物ハンドリング、溶接など

(2) 協働ロボット導入のポイント

協働ロボットを導入する際には、タクトタイムやワーク重量などの制約を理解する必要があります。高速かつ重負荷の作業には、従来型ロボットが依然として有利な場面も多いです。一方で、作業者との分業や相互補完が必要な工程では、協働ロボットが人の作業効率を高めるソリューションとなる可能性があります。

3. 安全柵レス化のメリット・デメリット

(1) メリット

設置スペースの削減
従来の安全柵を設ける必要がないため、フロアスペースを有効活用できます。また、レイアウト変更時の工数も減り、柔軟なライン構築が可能になります。
導入コストの低減
安全柵や制御システムなどにかかる設備投資が抑えられます。さらに、柵の設計・製作・設置費用や保守点検のコストも削減できます。
作業効率の向上
作業者がロボットの近くで作業できるため、部品供給や検査の動線が短縮されるケースが多いです。人とロボットが相互に補完しあうことで、総合的な生産効率アップが期待できます。

(2) デメリット

速度・出力の制限
安全柵レス化を実現するためには、ロボットが接触検知・衝突回避などの安全機能を備え、かつ一定の速度・出力範囲内に抑えられる必要があります。そのため、高速稼働が要求される工程には不向きな場合もあります。
安全規格遵守・リスクアセスメントの必要性
安全柵レスといえども、作業者が安心して稼働できるようにISOやIECなどの安全規格を満たす設計・リスク評価が求められます。これらを怠ると、思わぬ事故や法令違反につながる恐れがあります。

4. 規格・安全要件と最新動向

(1) 協働ロボットに関する規格

協働ロボットの安全要件は、ISO 10218-1/2（産業用ロボットの安全規格）やISO/TS 15066（協働ロボットシステムにおける安全要求事項）などに詳しく定義されています。特にISO/TS 15066では、人とロボットが物理的に接触する際の許容力や速度に関するガイドラインが示されており、協働ロボットの設計や導入時の重要な指標となります。

(2) 日本国内の動向

日本国内でも厚生労働省や経済産業省が、ロボット安全基準やガイドラインを整備し、産業界との連携を強化しています。また、安全センサー技術やAI制御の進化に伴い、さらなる安全柵レス化が進むと予想されています。今後は、多関節ロボットだけでなくAGV（無人搬送車）などの自律搬送システムとも連携し、人が働くフロアとロボットが同居する工場が増えるでしょう。

(3) 国際的なトレンド

欧米やアジア各国でも、協働ロボットや安全柵レス化に対する需要が急速に拡大しています。労働環境の改善や生産効率向上が同時に進められるため、多くのグローバル企業が積極的に導入を模索しています。日本企業にとっても、海外拠点への展開や国際競争力を高めるうえで、国際規格に対応したロボット導入戦略が不可欠です。

5. 開発例：FAプロダクツが実現する協働ロボット導入プロセス

以下は開発例として、FAプロダクツが協働ロボットと安全柵レス化を実現する際、どのようなステップを踏むかを示しています。

(1) 事例概要

業種： 電子部品組立工場
課題： 従来の安全柵付きロボットラインがあり、段取り替えや不良発生時の対応に時間がかかる。多品種少量生産に対応するため、ライン柔軟性を高めたい。
目的： 協働ロボットを導入し、安全柵レス化による省スペース化と作業者との協働作業効率アップを狙う。

(2) ステップ1：現場調査・要件定義

FAプロダクツのエンジニアが工場ラインをヒアリングし、現在の生産タクトや稼働シフト、不良率、スペース制約などを詳細に分析します。また、協働ロボット導入時の安全規格やリスクアセスメントを行い、必要なセンサーや制御装置を洗い出します。

(3) ステップ2：シミュレーション活用

安全柵レス化を実現するためには、人とロボットの動線を正確に可視化し、衝突のリスクを低減する必要があります。FAプロダクツでは、ロボット導入やラインレイアウト変更時にシミュレーションツールを活用し、以下のようなシナリオを仮想空間で検証します。

作業者がどのタイミングでどの位置に立ち入るか
ロボットの動作速度・姿勢をどこまで抑制するか
各センサーの検出領域やリセット動作

(4) ステップ3：FA装置開発・改造

シミュレーション結果をもとに、ロボットが部品を取りやすい位置やワークのピッキング冶具など、必要なFA装置を設計・製作します。協働ロボットの特性を最大限に活かすために、衝突や無駄動きを最小限に抑えた装置改造や配置設計を行います。

(5) ステップ4：ロボットティーチングと検証

安全柵レス化された現場では、ロボットティーチングと安全機能の適切な設定が重要です。FAプロダクツのエンジニアが、実機を用いてティーチングや試運転を行い、センサーや緊急停止機能の検証を実施。万が一の接触時にもすぐ減速・停止できるよう、緻密なパラメータ調整を行います。

(6) 成果イメージ

省スペース化により、新たな生産設備を導入してもライン全体が過密化しない
多品種生産への切り替え時間が大幅に短縮され、段取りロスが削減
作業者とロボットの共同作業が実現し、作業効率と安全性が両立

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6. 安全柵レス導入を成功させるポイント

(1) リスクアセスメントと安全設計

安全柵レス化の実現には、まずリスクアセスメントが欠かせません。人とロボットが接触する可能性がある以上、ロボット本体の設計や周辺センサー、非常停止装置などを総合的に評価し、必要な対策を講じる必要があります。

(2) 作業者教育とルール策定

協働ロボットや安全柵レス化のラインでは、作業者がロボットの近くで作業する機会が増えます。誤操作や予期せぬ動作を防ぐため、作業手順や危険ポイントを周知徹底し、ルールや安全基準を共有することが大切です。

(3) 適切なメンテナンスとモニタリング

ロボットやセンサーの故障・劣化が安全性を損なうリスクは否定できません。定期的なメンテナンスやモニタリング、必要に応じてMES導入による稼働データの可視化など、長期的な運用体制の構築が重要になります。

7. まとめ

産業用ロボットの協働化と安全柵レス化は、製造現場の大きな潮流となっています。作業者との共同作業が実現することで、省スペース化、段取り時間削減、作業効率向上など多くのメリットをもたらします。一方で、高速・大出力の工程には依然として従来型ロボットが不可欠であり、すべての工程を協働化できるわけではない点にも留意する必要があります。

FAプロダクツでは、こうした協働ロボット導入や安全柵レス化を検討する企業向けに、シミュレーション技術からFA装置の開発・改造、そしてロボットティーチングまで一貫したサポートを提供しています。