川田工業による塗装自動化への取組み
本記事は日本機械学会連載「AI/Robot/IoT で変わる製造現場」のジュニア版です。
川田工業は橋や鉄塔などの社会インフラをつくる会社です。現在「塗装」工程の自動化に取り組んでいます。建設業界は人手不足や高齢化、きつく危険な作業環境といった課題に直面しています。川田工業が目指すのは、人を完全に置き換える無人化ではなく、人とロボットが協力して働く、新しいものづくりの形です。
ロボットを使うことで人手では不可能な密度での検査も可能になる
取材では、富山工場に設けられた「ロボット自動塗装実験棟」に伺いました。ここでは、自動で塗装を行うロボットと、部品を運ぶ搬送ロボットを組み合わせたシステムが検証されています。
2025年には、塗装の仕上がりを測る「塗膜厚自動検査ロボット」も開発されました。これは、職人の経験や勘といった「暗黙知」をデータとして記録し、次の世代に活かすことを目的としています。
塗装作業は、見た目以上に難しい仕事です。塗料は気温や湿度によって性質が変わるため、職人はその日の環境に合わせて微妙に調整しながら作業しています。この技術をロボットで再現するため、川田工業は1年を通してデータを集め、塗料の状態や吹き付け方の最適な条件をモデル化しました。その結果、ロボットでも安定して高品質な塗装ができるようになりました。
実際の自動塗装ロボットは、広い範囲を動きながら作業できる仕組みです。将来的には、広さ約300平方メートルもの面積を2時間以内で塗装できるようにする計画です。環境の変化による影響を減らすために、塗料の状態を安定させるためのヒーターなども導入されています。
自動塗装ロボット
前後左右に移動しながら塗装を行う
川田工業・富山工場の塗装ライン
ロボットを使った実験の結果では、塗装作業の時間は人の半分以下に短縮され、品質も安定しました。ただし、塗装には乾燥時間が必要です。そのため、工場全体の作業時間がそのまま短くなるわけではありません。それでも、ロボットが広い面を効率よく塗ることで、人は細かい部分や仕上げに集中できるようになります。こうして、人の繊細な技術とロボットの安定した作業を組み合わせることで、より良い品質と効率を実現できるようになるのです。
従来の塗装のやり方（川田工業提供）
自動塗装ロボット
グレーのカバーの下には安川電機製のアームがある
塗料の粘度を一定にするためのヒーター
さらに重要なのが、塗装後の検査です。「塗膜厚自動検査ロボット」を使えば、従来は2人で行っていた検査作業を、ロボットが自動で行えるようになります。この検査ロボットは自律的に移動しながら塗装面を測定し、そのデータをクラウドに送って自動で記録を作成します。夜間に検査を終え、朝には結果が確認できる、効率的な仕組みです。
塗膜厚自動検査ロボット
SLAMで自律移動して塗膜厚を自動検査していく
従来の塗膜厚検査方法は2人がかりでアナログ（川田工業提供）
ロボットアームとプローブ部分
ロボットを使う検査の大きな利点は、非常に細かいデータを大量に集められることです。これにより、「どこにムラが出やすいか」「どんな条件で問題が起きるか」といった傾向を、これまでよりも正確に分析できるようになります。そして、その結果を塗装ロボットに反映することで、品質をさらに改善していくことが可能になります。経験に頼っていた作業をデータに基づいて改善する「データ駆動型」のものづくりです。
検査データは自動でクラウドに送られて、自動で帳票化される
塗膜厚管理システム「ぬり助」
川田工業が目指しているのは、人とロボットがそれぞれの得意分野を活かす現場です。危険で負担の大きい作業はロボットが担当し、人は判断力や技術が必要な作業に集中します。このような協働の仕組みは、働く人の負担を減らすだけでなく、技術の継承にも役立ちます。
この取り組みは、今後の製造業全体にとっても重要なモデルになると考えられます。人手不足が進む中で、経験や勘に頼っていた技術をデータとして残し、誰でも活用できる形に変えていくことが、これからのものづくりにとって大きな鍵になるのです。