マシンテンディングの工程の流れ｜素材供給から取り出しまで

マシンテンディングの全体像を理解するには、実際の工程の流れを順番に追っていくのが近道です。ここでは、基本的な工程を以下の4ステップに分けて解説します。

• 工程1｜素材・ワークを供給する
• 工程2｜ロボットや作業者がワークをつかんで機械へセットする
• 工程3｜加工中は待機・次ワーク準備・周辺動作を行う
• 工程4｜加工後のワークを取り出して次工程へ渡す

 
4つの工程は直線的に進むだけでなく、工程4が完了すると再び工程1に戻るサイクル構造になっています。それでは、順番に見ていきましょう。

 

工程1｜素材・ワークを供給する

マシンテンディングの起点となるのが、加工前のワーク（素材）を供給する工程です。

ワークの供給元は現場の構成によってさまざまですが、代表的なものとしてはトレー、パレット、ストッカー、コンベアなどが挙げられます。ここで重要なのは、ワークがどのような姿勢・向きで供給されるかという点です。整列された状態で供給される場合と、ばら積み状態で供給される場合では、後続の「つかむ・セットする」工程の難易度が大きく変わります。

自動化を前提とする場合は、この供給工程の設計が全体の安定稼働を左右するため、最初に検討すべきポイントの一つです。

 

工程2｜ロボットや作業者がワークをつかんで機械へセットする

供給されたワークを工作機械のチャックや治具へセットする工程です。人手で行う場合は作業者が直接ワークを持ち上げて固定し、自動化する場合はロボットがハンド（グリッパー）でワークを把持して機械内部へ搬入します。

この工程で求められるのは、チャックや治具に対する正確な位置決めです。セット位置がわずかにずれるだけで加工精度に影響が出るため、ロボットのハンド設計やビジョンセンサーによる位置補正が重要になります。また、セット前に機械のドアを開ける動作や、チャックの開閉指令を送る信号連携も、この工程に含まれる作業です。

 

工程3｜加工中は待機・次ワーク準備・周辺動作を行う

ワークのセットが完了し加工が始まると、マシンテンディング側は一時的に待ちの状態に入ります。ただし、この加工中の時間は単なる空白ではありません。自動化されたマシンテンディングでは、加工中の時間を活用して以下のような動作を並行して行います。

• 次ワークの準備：ストッカーやトレーから次のワークをあらかじめ取り出しておく
• 加工済みワークの処理：前サイクルで取り出したワークを検査装置やトレーへ排出する
• 周辺動作：エアブローによる切粉除去、クーラントの排出確認など

加工時間中にこれらの動作を済ませることで、加工完了後すぐに次のサイクルへ移行でき、設備の待ち時間を最小化できます。この「加工中に何をさせるか」の設計が、マシンテンディング自動化の生産性を大きく左右するポイントです。

 

工程4｜加工後のワークを取り出して次工程へ渡す

加工が完了したら、ワークを機械から取り出し次の工程へ受け渡します。取り出し後のワークの行き先は工程構成によって異なります。

 
ここで見落としがちなのは、取り出し後の整列・方向合わせ・不良分別といった"後処理"もマシンテンディングの一部であるという点です。後工程へスムーズに接続できる状態にすることまでが、マシンテンディングの役割に含まれます。

この4つの工程を一つのサイクルとして捉えると、マシンテンディングが「前後工程を含めた加工サイクル全体の考え方」であることが見えてきます。

 

マシンテンディングが今注目されている理由

マシンテンディングという言葉自体は以前から存在していましたが、ここ数年で注目度が急速に高まっています。ここでは、その主な理由を以下の4つの視点から整理します。

• 人手不足で機械の前に人を配置し続ける運用が難しくなっている
• 夜間・休日の無人運転で設備稼働率を高めたいニーズが増えている
• 多品種少量生産でも自動化しやすい環境が整ってきた
• 省人化だけでなく、品質・安全・作業負担の改善にもつながる

 
いずれも特定の業種に限った話ではなく、製造業全体に共通する課題です。それでは、順番に見ていきましょう。

 

人手不足で機械の前に人を張り付ける運用が難しくなっている

マシンテンディングが注目される最大の背景は、製造現場における慢性的な人手不足です。

経済産業省・厚生労働省・文部科学省が共同発行する「2024年版ものづくり白書」によると、製造業（中小企業）の従業員数過不足DIは2021年以降、不足感が強まっており、2023年には△20.4とコロナ前（2019年：△18.2）を上回る水準となっています。こうした状況の中で、人を介さずに加工サイクルを継続できるマシンテンディングの自動化は、現場の切実な課題に直結するテーマとして関心を集めています。

 
出典：厚生労働省「2024年版ものづくり白書」

 
夜間・休日の無人運転で設備稼働率を高めたい企業が増えている

多くの製造現場では、日中の有人時間帯しか設備を稼働させていません。設備自体は24時間動かせる能力を持っていても、ワークの投入・取り出しを行う人がいなければ夜間や休日は機械が止まったままです。

マシンテンディングを自動化すれば、作業者がいない時間帯でも加工サイクルを回し続けることが可能になります。設備投資を追加せずに生産量を増やせるため、投資対効果の面でも注目されています。

 

多品種少量生産でも自動化しやすい環境が整ってきた

従来、マシンテンディングの自動化は大量生産向けという印象が強く、多品種少量の現場では導入が難しいとされてきました。

しかし近年では、この状況が変わりつつあります。

• 協働ロボットの普及により、ティーチングの手間が大幅に軽減された
• ビジョンセンサーの進化で、ワークの位置や姿勢を自動で認識できるようになった
• クイックチェンジ治具の登場で、段取り替えの時間が短縮された

 
これらの技術が組み合わさることで、品種数が多い現場でもマシンテンディングの自動化を現実的に検討できる環境が整ってきました。

 

省人化だけでなく、品質・安全・作業負担の改善にもつながる

マシンテンディングの自動化は、省人化だけが目的ではありません。自動化によって得られる効果は、品質・安全性・作業環境の改善にまで広がります。

  
単なるコスト削減策ではなく、製造現場の体質強化につながる取り組みとして、多くの企業が関心を寄せています。
 
マシンテンディングの自動化によるメリットについては、以下の記事で詳しく解説しています。あわせてご覧ください。
関連記事：マシンテンディング自動化の4つのメリットとは？｜導入課題と解決策も解説

 

マシンテンディングを自動化する主な方法

マシンテンディングの自動化といっても、その方法は一つではありません。ここでは、マシンテンディングの自動化で採用される代表的な方法を以下の5つに分けて解説します。

• 協働ロボットで自動化する方法
• 産業用ロボットで自動化する方法
• パレット・ストッカーを組み合わせて無人稼働を伸ばす方法
• ビジョンや位置補正を活用してばらつきに対応する方法
• 複数設備をつなぐセル化・システム化の方法

 
どの方法が最適かは、ワークの種類、生産量、設備レイアウト、予算などの条件によって異なります。まずは各方法の特徴を把握し、自社の工程に合った選択肢を見極めることが大切です。それでは、順番に見ていきましょう。

 

方法1. 協働ロボットで自動化する方法

協働ロボット（コボット）は、リスクアセスメントを実施したうえで安全柵なしでも作業者と同じ空間で稼働できるよう設計されたロボットです。マシンテンディングの自動化において、特に中小規模の現場や多品種少量生産のラインで導入が進んでいます。

一方で、安全性を確保するために動作速度や可搬重量に制限がある点は留意が必要です。高速サイクルや重量ワークを扱う工程では、次に紹介する産業用ロボットが選択肢に入ります。

 

方法2. 産業用ロボットで自動化する方法

産業用ロボットは、高速・高精度・高可搬重量を求められる工程に適した選択肢です。安全柵の設置が必要になりますが、動作速度に制約がなく、大型・重量ワークの搬送にも対応できます。

 
どちらを選ぶかは、生産量・ワーク重量・タクトタイム・設置スペースなどの条件を総合的に判断して決めることになります。

 
出典：Schneider Electric
 

方法3. パレット・ストッカーを組み合わせて無人稼働を伸ばす方法

マシンテンディングの自動化でロボットと並んで重要なのが、ワークの供給・収納を担うパレットやストッカーの設計です。

ロボットが24時間動ける能力を持っていても、供給するワークがなくなれば加工は止まります。つまり、無人稼働の時間を決めるのはロボットの性能ではなく、ワークをどれだけ蓄えておけるかという点です。

具体的な構成例としては、以下のようなものがあります。

• 段積みパレット：ワークを段積みしたパレットをロボットの前に複数セットし、上段から順に供給する
• 回転式ストッカー：省スペースで多数のワークを保持でき、回転によって順次供給する
• コンベア連結型：コンベアでワークを連続供給し、加工済みワークも自動で排出する

 
夜間や休日の無人運転を実現するには、加工サイクルの時間と必要数量から逆算して、何時間分のワークを蓄えておく必要があるかを設計段階で明確にしておくことが重要です。

 

方法4. ビジョンや位置補正を活用してばらつきに対応する方法

マシンテンディングの自動化で課題になりやすいのが、ワークの位置や姿勢のばらつきへの対応です。この課題に対応するのが、ビジョンセンサーや位置補正技術です。2Dビジョンセンサーは平面上の位置・角度補正に、3Dビジョンセンサーはばら積み状態のワークの立体認識に、力覚センサーはチャック挿入時の微調整にそれぞれ対応します。

すべての工程でビジョンが必須というわけではありません。ワークの供給方法や求められる位置決め精度に応じて、必要な箇所にだけビジョンを組み合わせるのが現実的な設計方針です。

 

方法5. 複数設備をつなぐセル化・システム化の方法

実際の製造現場では1つのワークが複数の加工工程を経ることが少なくありません。このような場合に有効なのが、複数の工作機械とロボットを一つのまとまりとして構成する「セル化」や「システム化」です。

たとえば、CNC旋盤での1次加工後にマシニングセンタで2次加工を行い、最後に検査装置へ受け渡すという3工程を、ロボットとコンベアで連結して一つのセルとして運用します。ただし、セル化はシステムの複雑さが増すため、まずは1台の工作機械で自動化の実績を積み、段階的に拡張していくのが一般的な進め方です。

 

マシンテンディングに関するよくある質問5選

マシンテンディングの自動化を検討し始めると、基本的な定義や技術的な条件について疑問が出てくることは少なくありません。
ここでは、現場の担当者からよく寄せられる5つの質問に対して、端的に回答します。

 

マシンテンディングと単なる搬送は何が違う？

搬送はワークをA地点からB地点へ移動させることが主な目的であり、工作機械との連動を前提としていません。一方、マシンテンディングはチャックへのセット・取り出し・ドア開閉・信号連携など、加工サイクルと直接連動する作業を含みます。詳しくは「マシンテンディングに含まれる主な作業」の章をご覧ください。

 

協働ロボットでもマシンテンディングはできる？

可能です。安全柵が不要なため省スペースで設置でき、ティーチングも手軽に行える点から、特に中小規模の現場や多品種少量生産のラインで導入が進んでいます。ただし、可搬重量や動作速度に制限があるため、ワークの重量やタクトタイムの要件を事前に確認することが大切です。

 

CNC旋盤やマシニングセンタ以外にも使える？

マシンテンディングの対象はCNC旋盤やマシニングセンタに限りません。プレス機、射出成形機、研削盤、放電加工機など、ワークの投入と取り出しが発生する設備であれば幅広く対象となります。対象設備の具体例は「どんな設備で使われる？対象となる工作機械の例」の章で整理しています。

 

多品種少量生産でも導入できる？

導入可能です。近年は協働ロボットやビジョンセンサー、クイックチェンジ治具といった技術の進歩により、多品種少量生産の現場でも現実的に検討できる環境が整ってきました。品種ごとのティーチング切り替えや治具の共通化が設計のポイントになります。

 

3Dビジョンや位置補正は必須？

すべてのマシンテンディングで3Dビジョンが必要というわけではありません。ワークがトレーやパレットに整列された状態で供給される場合は、ビジョンなしでもロボットの位置精度だけで対応できるケースがあります。ばら積み状態からの供給やワークの姿勢にばらつきがある場合には、2Dまたは3Dビジョンセンサーによる位置補正が有効です。ワークの供給方法と求められる位置決め精度に応じて、必要な箇所にだけ導入するのが現実的な考え方です。

 

 

まとめ｜マシンテンディングは工作機械の前後工程を自動化する考え方！工程自動化の相談はTMCシステムへ

本記事では、マシンテンディングの基本的な意味から、工程の流れ、注目されている背景、自動化の方法までを解説しました。

• マシンテンディングとは：工作機械へのワーク投入・取り出しを中心とした前後工程の総称
• 工程の流れ：素材供給→機械へのセット→加工中の周辺動作→取り出し・次工程への受け渡しの4ステップ
• 注目される理由：人手不足、設備稼働率の向上ニーズ、多品種少量対応技術の進歩、品質・安全面の改善
• 自動化の方法：協働ロボット、産業用ロボット、パレット・ストッカー、ビジョン・位置補正、セル化・システム化

  
マシンテンディングの自動化は、単なる省人化にとどまらず、設備稼働率の向上、品質の安定、作業者の安全確保まで含めた製造現場の体質強化につながる取り組みです。

TMCシステムでは、現場の作業の自動化に関するご相談を、現場の課題整理から機器選定、システム設計、導入支援までワンストップで承っています。

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