Schneider ElectricのLexium Cobotによる、よりスマートで安全な自動化

協働ロボット（コボット）は、効率性、高生産性、厳格な品質基準を優先するインダストリ4.0の製造施設において、ますます重要な役割を果たしています。熟練労働者の不足や生産のばらつき対策を支援するとともに、より安全で適応性の高い運用を実現します。メーカーは、人工知能（AI）、機械学習（ML）、デジタルエンジニアリングツールを活用して導入を効率化し、性能を向上させることで、コボットの導入を加速させています。製品の普及拡大と導入コストの削減により、参入障壁は引き続き低下しています。

この記事では、Schneider ElectricのLexium Cobotが、梱包、自動車、ライフサイエンス、物流、電子機器など、さまざまな業界において、スケーラブルで人間中心の自動化を実現する方法を解説します。3～18kgの可搬重量のSchneider 6軸協働Lexiumロボットのフルラインナップに焦点を当てています。スタンドアロンでの使用と、コネクテッドマシンアーキテクチャとの統合の両方向けに設計されたコントローラのオプションをカバーしています。

この記事はさらに、軽量構造、内蔵安全機能、直感的なプログラミング（ドラッグ & ドロップ式インターフェースまたはロボットアームの物理的なガイドによる操作）により、施設の作業者がLexium Cobotを迅速に導入できる方法を概説します。SchneiderのEcoStruxure™ Machine ExpertソフトウェアおよびEcoStruxure™ Machine Expert Twinとの統合により、設定が効率化され、立ち上げ時間が短縮され、接続されたIoT対応の生産環境がサポートされます。

最後に、エネルギー消費削減、材料廃棄量の低減、投資利益率（ROI）の向上など、持続可能性と性能面での主な利点を検証しています。DigiKeyは、Schneider Electricが設計したこれらのソリューションを提供し、よりスマートで安全、かつ俊敏な自動化への実用的な道筋を実現します。

要求の厳しいワークフローのための協働性能

Lexium Cobotは、精度、柔軟性、統合された安全機能を必要とする幅広いインダストリ4.0アプリケーションをサポートします。一般的な使用例は、梱包、物流、自動車生産、電子機器組み立て、半導体製造、ライフサイエンスなど多岐にわたります。

Lexium Cobotは、トルクセンサとISO/TS 15066準拠の安全機能を活用して、人間の作業者や他のロボットと安全に連携して動作するため、物理的な保護用インフラが不要です。高い経路精度と安定したモーション制御により、精密なハンドリングと精密な組み立てが可能です。小型な設置面積と機械的な柔軟性により、ワークステーション間での迅速な再配置が可能になり、ダウンタイムが短縮され、ジャストインタイム（JIT）および混流生産をサポートします。

可搬重量範囲と精度

Lexium Cobotのラインナップには、3、5、7、12、18キログラムの可搬重量の6軸モデルがあります。各モデルとも、高スループットのワークフローと精密な移動精度をサポートし、可搬重量クラスに応じて±0.0～±0.03mmの繰返し精度を実現します

Lexium Cobot 3KG（LXMRL03S0000）（図1）は、小型部品の組み立て、サンプルハンドリング、検査などの精密作業向けに設計されています。626mmの可動範囲と12kgの軽量フレームにより、ベンチトップステーション、移動式カート、小型セルに簡単に統合できます。

図1：Schneider ElectricのLexium Cobot 3KGは、軽量構造、6軸モーション、統合トルクセンシングを特長とし、スペースに制約のある協働作業環境における安全かつ正確な動作をサポートします。（画像提供：Schneider Electric）

Lexium Cobot 5KG（LXMRL05S0000）は、動作感度と可搬重量のバランスに優れ、電子機器の組み立て、軽度の機械的締結、中程度の荷重のピックアンドプレイス作業に適しています。954mmの可動範囲と23kgのべース重量により、回路基板組み立て、コネクタ取り付け、テストなど、安定したモーション制御が求められるアプリケーションで応答性は高く安定した性能を発揮します。

要求の厳しいアプリケーション向けの可動範囲と可搬重量

Lexium Cobot 7KG（LXMRL07S0000）は、819 mmの可動範囲と高速で応答性の高いモーション制御により、ダイナミックなピックアンドプレイス作業を実現します。梱包や物流のラインにおけるラベリング、パレタイジング、材料搬送、カートン製造などに広く導入されています。

Lexium Cobot 12KG（LXMRL12S0000）およびLexium Cobot 18KG（LXMRL18S0000）は、自動車産業における大型部品のハンドリングおよび組み立て向けに設計されています。それぞれ1327mmと1073mmの可動範囲をもつこれらのシステムは、精度を損なうことなく重作業ワークフローに対応します。

下記の表は、Lexium Cobotの各モデルの主な仕様をまとめたものです。

表1：技術仕様と代表的な使用例（Schneider Electric Lexium Cobots）。

モジュール式ハードウェアおよびコントローラオプション

Lexium Cobotは、特定の可搬重量クラスと導入要件に適合するように設計されたモジュール式コントローラアーキテクチャをサポートしています。たとえば、小型コントローラ（LXMRL00C2000）（図2）は、スペースが限られているアプリケーションや可搬重量の小さいアプリケーションで、セットアップや設定を簡単に行うことができます。

図2. Schneider ElectricのLexium小型コントローラ（LXMRL00C2000）は、I/Oおよびネットワークインターフェースを内蔵した小型筐体を特長とし、シングルアームまたはベンチトップのコボット導入における制御の簡素化に最適です。（画像提供：Schneider Electric）

3kgおよび5/7kgのコボットなどの低可搬重量モデルも、専用コントローラ（LXMRL03C1000およびLXMRL07C1000）と組み合わせることで、各負荷クラスに最適化されたモーション制御と安全機能を実現できます。

すべてのLexium Cobotコントローラは、柔軟なI/O構成とフィールドバス互換性をサポートし、サードパーティ製インダストリ4.0システムとの統合が可能です。また、このプラットフォームは、標準インターフェースを通じてエンドエフェクタの統合を実現し、モジュール式構造により再構成を簡素化し、ワークフローや業界を超えた適用性を拡大します。

導入メリット：シンプルさ、プログラミング、安全性

軽量アルミニウム合金で作られたLexium Cobotは、同等のシステムと比較して最大10%軽量、20%小型です。その小型のフォームファクタにより、床、壁、天井、移動式プラットフォームへの柔軟な取り付けが可能になり、新規ラインや後付けワークセルへの効率的な統合を容易にします。設置および立ち上げは30分以内で完了し、従来のロボットに比べてセットアップ時間を最大50%短縮できます。

設定とプログラミングは、技術者と専門家の両方が利用できます。ユーザーは、コボットのアームを必要な動作に沿って動かすか、アーム上のFREEボタンとPOINTボタンを押して、直接位置を設定することで、モーションをプログラムすることができます。これにより、外部デバイスが不要になります。あるいは、Schneider ElectricのHMIパネルまたはソフトウェアの直感的なドラッグ & ドロップインターフェースを使用して、モーションシーケンスをプログラムすることもできます。追加オプションとして、Androidベースのグラフィックタブレット用のEcoStruxure Cobot Expertソフトウェアがあります。

Lexium Cobot Controller 3KG（LXMRL03C1000）と 5/7KG（LXMRL07C1000）（図3）は、物理的なガイダンスとグラフィカルなプログラミングの両方をサポートしており、セットアップ時間を最小限に抑え、生産開始までの時間を短縮します。

図3：Lexium Cobotコントローラ 5/7KG（LXMRL07C1000）は、低可搬重量モデルでの性能を最適化するために設計されており、堅牢なスタンドアロン筐体に高度なモーション制御、安全機能、およびコネクティビティを統合しています。（画像提供：Schneider Electric）

システムレベルの統合とサービス

Lexium Cobotは、EcoStruxure Machine ExpertソフトウェアおよびMachine Expert Twinと連携し、導入前の仮想構成とシミュレーションを可能にします。技術者は、ロボットの位置決め、エンドエフェクタの相互作用、ワークスペースの制約を検証し、潜在的な衝突や非効率性を特定することができます。これらのツールは、仮想テストと改良を通じて、立ち上げ期間の短縮、現場でのデバッグの削減、ライフサイクル性能を最適化するのに役立ちます。

Lexium Cobotはスタンドアロン動作に加え、Schneider Electricの幅広いEcoStruxureエコシステムとシームレスに連携します。これらは、Ethernet/IPおよびSercosプロトコルを介して、Modicon M262モーションコントローラやLexium 32サーボドライブおよびモータと統合されます。このプラットフォームは、予知保全向けEcoStruxure Machine Advisor、IIoT監視向けEcoStruxure Plant Advisor、非接触トラブルシューティング向けEcoStruxure Augmented Operator Advisorといった高度なサービスもサポートしています。

組み込み安全機能と作業空間管理

Lexium Cobotは安全性と性能分析のためのSCADA統合および遠隔監視をサポートします。人間とロボットの安全で効率的な協働を保証するため、全モデルがISO 10218およびISO/TS 15066規格に準拠し、力検出用の内蔵トルクセンサとシステム状態を示すLEDインジケータを備えています。設置には、緊急停止ボタン、事前に設定された軌道、必須のオペレータトレーニングなどが含まれています。コントロールスティックは、緊急停止、ロック/ロック解除コマンド、視覚的な状態フィードバックなど、システムを直接制御します。

Lexium Cobotは、次のような安全で効率的な運用を支える5つの設定可能な作業領域を定義しています。

• 協働領域は人間とロボットの共有タスクを可能にします。
• ロボット専用領域は自律動作を隔離します。
• 保護された領域は、動作中のアクセスを制限します。
• ツールオリエンテーション領域は、エンドエフェクタの動きを制限し、干渉を防ぎます。
• 衝突オーバーライド領域により、特殊な組み立て工程で制御された接触を許可します。

性能と持続可能性の最適化

Lexium Cobotは、電気式設計を採用し、圧縮空気や油圧を不要とすることで、エネルギー消費を削減し、総所有コスト（TCO）を削減します。6軸の精度と±0.02～±0.03mmの繰り返し精度は、ピック & プレース、挿入、精密組み立てなどの高スループットワークフローで安定した品質を実現します。

これらの機能により、初回通過の向上、廃棄物の削減、手戻りの制限が可能となり、厳しい公差とトレーサビリティが不可欠なエレクトロニクス、ライフサイエンス、半導体製造において重要なメリットとなります。精密な動作制御と力制御により材料廃棄と部品損傷をさらに低減します。滑らかで再現性の高いハンドリングは部品寿命を延ばし、落下、衝突、位置ずれのリスクを低減します。

Lexium Cobotは、繰り返し作業や人間工学的に負荷の高いタスクを自動化することで、労働力の最適化をさらに支援します。これにより、人間の作業員は、品質保証、システム監視、継続的改善など、より高付加価値の活動に集中できるようになり、負傷リスクを低減すると同時に、仕事の満足度と全体的な生産性を向上させることができます。

最後に、モジュール式の導入と柔軟なコントローラオプションにより、立ち上げと再導入を効率化します。小型コントローラは、単体コボットの設置やスペース制約環境に対応し、3KGおよび5/7KGコントローラは、特定の可搬重量に合わせた性能最適化構成を実現します。直感的なプログラミングやシミュレーションツールと組み合わせることで、これらの機能は統合時間を短縮し、価値創出までの時間を加速させ、投資利益率（ROI）を向上させます。

まとめ

Lexium Cobotは、全電動アクチュエーション、モジュール式コントローラ、およびスケーラブルな可搬重量を統合し、あらゆる産業分野における高性能自動化を実現します。6軸モーション、統合された安全機能、±0.02mm～±0.03mmの繰り返し精度を備えた本製品ラインナップは、3～18kgの可搬重量範囲において、精密組み立てから重作業ハンドリングまで幅広いタスクを支援します。柔軟なコントローラ、高速プログラミング、デジタルツインツールにより、梱包、電子機器、自動車、ライフサイエンス分野での導入を効率化します。Lexium Cobotは、最小限のインフラ変更で自動化を拡張し、多品種少量生産、中量生産、デジタル統合された生産環境をサポートします。