自律型掘削ロボットのデビュー

エレベータとエスカレータを提供する世界有数の企業であるシンドラー社は、エレベータの自動化された独立運転のロボット設置システムを特徴とするパイロットプロジェクトを開始しました。この革新的な世界初の試みに、同社はABB社製の産業用ロボットを採用しました。

エレベーターの設置には、ガイドレールやアクセスドアを正確かつ安全に固定するために、エレベーターシャフト内にアンカーボルトが必要になり、その数は膨大です。ビルが高ければ高いほど、その数も多くなります。

「コンクリート製のエレベータシャフトにアンカーを設置するための穴あけ作業は、骨の折れる繰り返し作業で、体力を消耗します。安全かつ正確に作業を行うためには、高い精度と完全集中が不可欠です」とシンドラー社の新技術部門責任者であるChristian Studer, 氏は説明します。「高層ビルにリフトを設置するためには、何百ものアンカーボルトの穴が必要です。シャフトは騒音とほこりが多く、作業には負担がかかります」

シンドラー社は、エレベータの据付作業の品質向上と作業環境の改善を目的として、ロボットによる自動据付システム「Robotic Installation System for Elevators」を開発しました。シンドラー社は、チューリッヒ工科大学とスイスのABBロボティクスのソフトウェア専門家と共同でパイロットプロジェクトを開始しました。

このロボットの主な仕事は、エレベーターシャフトに穴を開け、アンカーボルトを取り付けることです。しかし、このロボットにはそれ以上のものが凝縮されています。今回の開発では、これまでにない自動昇降装置を使って、フロア間を独立して移動する自律型の設置システムを実現しました。「さらに、ミリ単位の精度で同じ座標に穴を開けるためのプログラミングにも苦労しました。この機械はエレベーターシャフト内をあちこち移動するので、穴あけの座標を常に動的に調整しなければなりません」とStuder氏は説明します。

© Schindler
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穴あけの座標は原則としてあらかじめ決められていますが、掘削を開始する前に、ロボットはシャフトの壁をスキャンして、下に隠れた鉄筋がないか、コンクリートの表面に凸凹がないかを確認します。設置システムは、アルゴリズムを使って公差を計算し、必要に応じて穴の位置を変えます。

適切なロボットを見つけることは、プロジェクトチームにとってさらなる課題でした。最終的にABB IRB 2600を選択しました。「IRB 2600は、リーチ1.65メートル、可搬重量29キロで、この作業に適していました。さらに、ABBの堅牢な産業用ロボットは、厳しい環境下でも確実に動作することで知られており、これはこの用途では特に重要なことです」とStuder氏は述べています。

産業用ロボットは通常、工場内の土台に設置され、空間内のゼロ位置を基準にプログラムを実行します。「Robotic Installation System for Elevators」のプロトタイプでは、IRB 2600を土台に設置し、仮設のホイストがエレベーターシャフト内を上下に移動します。

  • © Schindler
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「ロボットは、この3次元空間の中で、穴開け場所ごとに新しいゼロポジションにリセットすることができませんでした。そのため、ロボットアームが毎回穴の座標に正確に位置するように、ある程度コントローラの裏をかかなければなりませんでした」とStuder氏は言います。

正しい位置に穴が開けられたことをセンサーで確認してから、ロボットがアンカーボルトを打ち込み、次の穴開け場所に移動するということを、全自動で何度も繰り返します。

「プラットフォームにはカメラが取り付けられていて、遠隔地から見ることができ、穴あけに関するすべてのデータが記録されていますが、このシステムは自律的に動作します。監視や制御を行うオペレーターは必要ありません」とStuder氏は説明します。そのため、エレベータシャフトに設置するだけで、アンカーボルトがすべて設置されるまで、24時間体制で自律運転を行うことができます。

このプロトタイプは、ヨーロッパのいくつかの新しいエレベータシステムにおいて成功を収めています。「IRB 2600はプロセス中に一度も故障しませんでした。これはIRB 2600がいかに頑丈であるかを物語っています」とChristian Studer氏は付け加えました。

2019年4月に開催された「Tall+Urban Innovation Conference」で、Council on Tall Buildings & Urban Habitatは、シンドラー社の「Robotic Installation System for Elevators」にイノベーション部門の優秀賞を授与しました。シンドラー社の計画では、ABBのIRB 2600を搭載したこれらの自律型システムの使用を増やすことになっています。

「建設業界では、自動化が盛んに議論されています」とStuder氏。「エレベータシャフトは、その単純な形状から、デジタルコンストラクションに適しています。この自律型システムは、デジタル化を建設現場に直接持ち込むことを可能にします。この世界初の試みを成功させることができたのは、最新のセンサ開発と人工知能のおかげです」と結論づけています。

シンドラーAGは、スイス、エビコンに本社を置き、シンドラーホールディングの子会社です。同社は1874年に設立され、現在、全世界で65,000人の従業員を擁しています。シンドラー社は、エレベータ、エスカレータ、および関連サービスを提供する世界有数の企業です。そのモビリティソリューションは、世界中で毎日10億人以上の人々が利用しています。www.schindler.com

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