医薬品や食品、その他さまざまな製品の製造や開発のために、粉体状あるいは液体状の材料が使用されています。固体状のものと比較してロボットでの扱いが難しいため、粉体や液体をハンドリングする工程は専用機以外では自動化し難く、大手企業でも手作業で行っていることがしばしばあります。
本コラムでは、ロボットで粉体や液体をハンドリングする際のポイントについて説明します。
ラボの自動化でお困りでしたら、ぜひ一度、アルフィスまでお問い合わせください。
液体・粉体のハンドリングをロボット化する目的
液体や粉体をハンドリングする工程はロボットによる自動化が難しいため、自動化を行う場合、開発に時間や費用が多くかかってしまいます。それにもかかわらず自動化のための研究開発が行われており、弊社にもご相談をいただくことがありますが、主に以下のような目的で液体・粉体のハンドリング工程の自動化が望まれているようです。
煩雑な繰り返し作業は負担が大きい
試薬を大量の試験官に一定量ずつ分注するなど、煩雑な繰り返し作業を一日中行うような工程が、研究開発や検査等の現場では珍しくはありません。非常に神経を使う作業であるため、作業者は心身ともに疲れてしまいます。
作業者の負担軽減のためにこういった作業を自動化する事は、人手不足の解消にもつながります。
暴露の危険から作業者を守る
粉体や液体はその性質上、ハンドリング時にこぼれたり舞い上がったりすることがあります。吸い込んだり皮膚に触れたりすると危険な薬品を扱う場合、十分に気を付けて作業を行っても100％事故を防ぐことはできません。
化学物質（危険物、有害物）に起因する労働災害が、年間６００～７００件程度発生している。
引用元：化学物質等に起因する労働災害発生状況
危険な工程をロボットで自動化すると、人が薬品に接する時間が減少し、暴露の危険があるのは準備や清掃時のみとなります。労災の防止と作業の効率化を同時に叶えることが可能です。
コンタミの防止
粉体や液体を作業でハンドリングする場合、服装や工程などで対策をしても人間の組織が混ざりこむ可能性がありますが、ロボットが作業を行えば人間からのコンタミは発生しません。ロボットはプログラム通りに動くため、人がうっかり作業をミスすることで起こるコンタミも起こりません。
液体・粉体のハンドリングにロボットを導入できる工程は？
液体や粉体を扱粉う工程は多岐にわたります。その中で、ロボットによる自動化に向いている工程をご紹介します。
少量の液体や粉体をハンドリングする工程
薬品を少量切り出す、分注するといった供給の工程や、容器を持ち上げて中身を攪拌するといった工程は、小型の協働ロボットや産業用ロボット、直動ロボットなどを用いて自動化することが可能です。
液体や粉体を入れる容器をハンドリングする工程
薬品を入れるための容器は、空の状態でも薬品と同様にコンタミ防止への配慮が必要となります。空の容器やその部品のライン投入、搬送、蓋の開け閉めなどといった工程も併せてロボット化するとより自動化の効果がよくなります。
液体や粉体の検査工程
液体・粉体を検査機へ搬送、投入、取り出す作業や、良否判定後に振り分ける作業などはロボットで行うことが可能です。また、薬品の量や色をセンサで判別するなどロボット化に合わせて検査方法をよりロボット化に適したものに変更すると、作業効率アップにつながります。
液体や粉体のハンドリングをロボット化する際に気を付けること
人の手で行っている作業をロボットを用いて自動化する事で、手作業時は考慮する必要のなかった新たな問題が発生することがあります。液体・粉体を扱う工程をロボット化する際に注意すべき点をご説明します。
ロボット及び周辺機器の材質と構造
作業を行うロボットやハンドツールなどの周辺機器に液体や粉体が付着する可能性があり、直接触れなくても作業環境中にも漂っています。そのため、薬品が付着しても問題がない材質であったり耐薬品性の高い表面処理が施されていること、関節部分等から内部に粉塵や帰化した薬品が侵入しない機密性、もし付着しても清掃が容易な材質や構造になっていることが重要です。
ロボットの動作・プログラム
ロボットが薬品の上空を通らないようなロボットプログラムを組む必要があります。万が一ロボット及びロボットがつかんでいる薬品や容器から付着物が落ちて、コンタミが発生することを防止するためです。
ロボットシステムのメンテナンス性
点検や部品交換を通常より高頻度で行われる可能性が高いため、メンテナンスが容易であることが求められます。液体や粉体を扱う場合、メンテナンス不良により異物が混ざりこんだり作業精度が低下することを防ぐために、定期メンテナンスの実施が必須となるからです。
液体ハンドリング工程ロボット化の事例紹介：溶液の中和滴定自動化
ALFISで液体ハンドリングの自動化を行った事例をご紹介します。
溶液の中和滴定作業を、3軸ロボットを用いて全自動化しました。
空容器をラックから取り出し、レシピ通りに中和滴定を行い、中和滴定が完了し液体が透明になったことをセンサで検知したら、蓋を占めて完成品棚にしまう、という作業をすべてロボットが行います。
液体・粉体をロボットでハンドリングする際はロボットSIer「アルフィス」にご相談ください
液体や粉体を扱う工程をロボットで自動化するには、ロボットの知識だけでなく薬品のハンドリングに関する専門的な知識が必要となるため、依頼先のSIer選びが重要です。
ALFIS〈アルフィス〉では、工場の人手不足・生産性の課題を解決するロボットSIerとして、使いやすく・導入しやすい、高品質なロボットシステムをご提供しています。
化学業界・医薬品業界・食品業界等のお客様に向けて、液体や粉体をハンドリングするロボットの制作実績もございます。
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