パレタイジングロボット
パレタイジングロボットは、箱、袋、トレーなどのワークを所定の配列でパレット上に自動積付けする産業用ロボットである。人手作業に比べて高スループット・高再現性・作業者負荷低減（重量物・反復動作の解消）を実現し、出荷検品や出庫工程と連携して物流のボトルネックを解消する。多関節ロボット、スカラ、ゲントリー（直交型）などの機構が用いられ、真空吸着・クランプ・フォーク式などのエンドエフェクタをワーク特性に合わせて選定する。近年は3Dビジョンや重量検知、型番照合（バーコード/RFID）を統合し、混載・可変パターンに対応する柔軟なセル化が進む。
基本構成と方式
パレタイジングロボットは、①ロボット本体（可搬質量・可動域・最大慣性）、②エンドエフェクタ、③供給系（コンベヤ・整列装置・反転機）、④パレット搬送・排出、⑤安全系（フェンス、ライトカーテン、スキャナ）、⑥制御系（PLC・ロボットコントローラ・HMI）で構成される。方式は単一ライン専用、複数ライン集約（ラインごとにキューを持ち順次積付け）、協働ロボットによる省スペース運用などに大別される。
ロボット機構の選定
可搬質量はワーク重量にエンドエフェクタ重量と加速度余裕を加えて評価する。サイクル要求が高い場合はトルク余裕や加減速のジャーク制限（S字プロファイル）を考慮し、軌道短縮のための中継点削減や群管理（2台化）を検討する。ゲントリーは直進性と剛性に優れ、大型・高荷重に適する。
エンドエフェクタ
- 真空パッド：段ボールやフィルム袋に広く適用。リークに備え多点吸着・真空リザーバ・自己保持弁を組み合わせる。
- クランプ式：変形しやすい袋体や滑りやすいワークに有効。把持圧管理が重要。
- フォーク/サイドグリップ：重量物や底面が不透過で吸着困難な品に適用。爪干渉と荷崩れ対策を要する。
センシングと制御
2D/3Dビジョンで位置補正や品種識別を行い、重量センサでダブルピック検知、エンコーダでパレット位置の再現性を確保する。制御はPLCとロボットコントローラをEthernet/IPやPROFINETで連携し、HMIで品種切替・パターン編集・アラーム復旧を行う。
積付けパターン設計（パレタイズロジック）
パレット寸法・ワーク外形・耐荷重・重心・圧縮強度から、段ごとの配列（同一方向、交互、千鳥、レンガ積み）を決め、段間で90°回転を織り込むことで全体剛性を高める。隙間量は搬送誤差や梱包膨らみを吸収する程度に設定し、端部はエッジガードやコーナーボードを併用する。最上段はラップ巻きや滑り止めシートとの整合を取る。
サイクルタイムと能力見積り
サイクルタイムは概ね t_cycle＝t_pick＋t_place＋t_move＋t_waitで表し、1台当たりの能力は Throughput＝(ピース/サイクル)÷t_cycle で評価する。多個取り（nピース同時把持）やダブルパレット方式で移動回数を削減できるが、エンドエフェクタ重量増加や干渉の増大に注意する。加速度上限や関節制約を満たす最短軌道生成、加減速の最適化、段替え時の空走短縮が鍵である。
レイアウトと周辺機器
供給コンベヤは整列・蓄積・ピッチ制御を担い、回転テーブルや反転機で向きを補正する。パレットマガジンは空パレット供給を自動化し、完成パレットは自動搬送車（AGV/AMR）またはローラコンベヤで排出する。スペース制約下では垂直多段ストッカや協働型でのフェンスレス運用を検討するが、速度制限・安全スキャナのゾーニング設計が不可欠である。
安全・規格・リスクアセスメント
リスクアセスメントを実施し、危険源（挟まれ・衝突・荷崩れ）を特定、保護方策を選定する。安全回路はISO 13849-1のPL達成、非常停止、インターロック付き扉、ライトカーテンのミューティングを整備する。ロボットはISO 10218/JIS B規格に適合し、協働運用時は速度・分離監視とパワー/フォース制限を適用する。
導入手順とKPI
- 要件定義：対象SKU、箱強度、パレット規格、必要スループット、混載有無、稼働時間を明確化。
- PoC：代表ワークで把持安定性とパターン再現性を検証。
- FAT/SAT：安全機能、アラーム復旧、品種切替時間（SMED化）を確認。
- 運用：保全計画（予備品・吸着部品の交換周期）、教育、変更管理を整備。
- KPI：スループット、OEE、MTBF/MTTR、積付け不良率、切替時間、エネルギー原単位、ROI。
典型トラブルと対策
袋体の吸着漏れには多孔質パッドやフローティング機構を導入し、粉体付着にはダスト対策を施す。段ボール潰れは把持位置の見直しと積付け方向の交互化、滑りには摩擦シートや加速度低減で対応する。型番混在はスキャナ照合と重量チェックの二重化で検出し、ダブルピックは差圧監視や画像確認で防止する。停電・空圧低下時は自己保持弁と安全停止姿勢を設計に織り込む。
以上のように、パレタイジングロボットは機構・エンドエフェクタ・パターン設計・安全の統合工学であり、実ワークのばらつきと現場制約を定量化して最適化することが導入成功の鍵である。近年はAIベースの配列最適化や自動ティーチング、デジタルツインでの事前検証が普及し、短期立上げと高い運用柔軟性を実現している。