JP2017047548A

JP2017047548A - 射出成形システム

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Publication number: JP2017047548A
Application number: JP2015170487A
Authority: JP
Inventors: 白石　亘; Wataru Shiraishi; 亘白石
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: CN106476231A; JP6212086B2; DE102016010299A1; US10427343B2; DE102016010299B4; US20170057144A1

Abstract

【課題】射出成形システムを構成する領域を広げることなく、作業者が容易に成形品を取出して検査を行える射出成形システムを提供する。
【解決手段】射出成型システムにおいて、成形品運搬装置が成形品を作業者の作業領域まで運搬して、外部負荷検知手段が所定以上の負荷を検知した場合に、保持力変更手段が保持力を所定の保持力以下に低下させる。これにより、作業者が容易に成形品を取出して検査を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は射出成形システムに関し、特に作業者と協働して動作する装置を備えた射出成形システムに関する。

射出成形機において成形品が成形された後、開かれた金型内に残留する成形品やランナーを取り出すために、射出成形機と共に成形品取出機が配置されることがある。成形品取出機によって取出された成形品やランナーを、その後成形品取出機自身、または成形品運搬装置等を用いて作業者の作業領域に運搬して作業者による検査を実施し、その検査結果に基づいて良否判定して、成形品分別手段によって成形品の分別を行う場合がある。

特許文献１には、射出成形機に搭載された、成形機の金型の型開時に成形品を取り出す成形品取出装置において、成形品取出装置が占有する動作空間が、成形機操作部に対して作業者が操作を行うために立ち入る操作空間と重ならない配置となるように、動作空間と操作空間を分離するような安全柵等の仕切手段を設けたり、緩衝領域を設定する技術が開示されている。

特許文献２には、ロボットと人間とが領域を共有して協調作業を行う人間協調ロボットシステムにおいて、ロボットの先端の作業機器またはロボットに設置された力センサの検出値が所定の値を超えた場合には、ロボットを停止したり、力センサの検出値が小さくなるようにロボットの動作を制御する技術が開示されている。

特開２００５−３４９７６２号公報特開２０１２−４０６２６号公報

従来技術や、特許文献１に開示されている技術は、成形品取出機自身、またはコンベアなどの運搬装置によって成形品やランナーを作業者の作業領域に運搬する場合、作業者の安全性を確保するために、成形品取出機や運搬装置の動作領域と、作業者の作業領域とを分離するための安全柵を設ける必要があり、射出成形システムの全体領域が広くなることがあった。
特許文献２に開示されている技術は、人間とロボットが協調して作業を行うことは記載されているものの、具体的にどのような作業を協調するかについては開示されていない。
また、成形品取出機は通常成形品を強い力で把持するため、成形品取出機が把持している成形品を作業者が直接受け取ることが困難である。そのため、作業者が成形品を直接手に持って成形品の外観検査、確認を行うためには、成形品取出機が成形品をいったんコンベア等に置いた後に作業者が成形品をコンベア等から取り出して行う必要があった。

そこで本発明は、射出成形システムを構成する領域を広げることなく、作業者が容易に成形品を取出して検査を行える射出成形システムを提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置と、を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段と、前記成形品運搬装置が保持する成形品にかかる外部からの負荷を検知する外部負荷検知手段と、を備え、前記成形品運搬装置が成形品を作業者の作業領域まで運搬して、前記外部負荷検知手段が所定以上の負荷を検知した場合に、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とした射出成形システムが提供される。

請求項１に係る発明では、成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、成形品運搬装置が作業者に成形品を手渡しする際に、外部付加検知手段が作業者による成形品の把持時に発生する外力を検知したら、作業者が成形品を成形品運搬装置から取りやすいように、保持力変更手段が保持力を弱めることが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置と、を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段を備え、前記成形品運搬装置が成形品を保持してから所定の距離、または所定の時間だけ移動したら、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とする射出成形システムが提供される。
請求項２に係る発明では、作業者が成形品を成形品運搬装置から受け取る位置、又は金型から成形品運搬装置が成形品を取り出した後に作業者が成形品を成形品運搬装置から受け取るまでにかかる時間が予め分かっている場合に、作業者が成形品を受け取り易いように作業者が成形品にアクセスする前に保持力変更手段が保持力を弱めることが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段と、前記成形品運搬装置の成形品保持部に接近する物体を検知する接近検知手段と、を備え、前記接近検知手段が物体の接近を検知したら、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とする射出成形システムが提供される。
請求項３に係る発明では、作業者の手などが成形品保持部に接近したら保持力変更手段が保持力を低下させて、作業者が成形品を受け取り易くすることが可能となる。

本願の請求項４に係る発明では、近接検知手段が人感センサであることを特徴とした射出成形システムが提供される。
本願の請求項５に係る発明では、前記成形品運搬装置がロボットであることを特徴とした射出成形システムが提供される。

本願の請求項６に係る発明では、作業者の位置を検知する作業者位置検知手段をさらに備え、前記作業者位置検知手段が検知した前記作業者の成形品受け取り作業位置まで、前記成形品運搬装置が成形品を運搬することを特徴とした請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形システムが提供される。
本願の請求項７に係る発明では、前記作業者位置検知手段が人感センサであることを特徴とした射出成形システムが提供される。
請求項６，７に係る発明では、作業者位置検知手段によって作業者位置を検知できるため、作業者が特定の位置にいなくても、作業者位置検知手段によって検知した作業者の位置まで成形品を運搬することが可能となる。

本願の請求項８に係る発明では、作業者を認証する認証手段をさらに備え、該認証手段が予め登録された作業者を認証したら成形品を作業者まで運搬することを特徴とした請求項１〜７のいずれかに記載の射出成形システムが提供される。
請求項８に係る発明では、作業者を認証する認証手段により、予め登録された特定の作業者を認証した場合のみ成形品を運搬するように設定することで、登録されていない作業者が成形品を受け取ることができないように設定することが可能となる。

本願の請求項９に係る発明では、前記成形品運搬装置から成形品が外れたことを検知したら、前記成形品運搬装置が成形品取出し前の待機位置に移動することを特徴とした請求項１〜８のいずれかに記載の射出成形システムが提供される。
請求項９に係る発明では、成形品を作業者が受け取った後、特段の操作をしなくても成形品運搬装置が自動で量産成形中の通常の待機位置に戻ることが可能となる。

本願の請求項１０に係る発明では、成形品取出しモードと、作業者により成形品を検査する成形品受け取りモードとを備え、前記成形品取出しモードが有効な場合は、前記成形品運搬装置が通常の量産成形時の成形品取出し及び運搬動作を行い、前記成形品受け取りモードが有効な場合は、前記成形品運搬装置が成形品を取出した後に作業者が成形品を受け取る所定の位置まで成形品を運搬することを特徴とした請求項１〜９のいずれかに記載の射出成形システムが提供される。
請求項１０に係る発明では、成形品取出しモードと、作業者により成形品を検査する成形品受け取りモードとを備え、成形品の検査が必要な場合のみ成形品受け取りモードに切り替えて成形品を作業者が受け取ることが可能となる。またこの際、成形品取出しモードと成形品受け取りモードは適宜切り替え可能であるため、連続成形を停止させる必要がない。

本発明により、射出成形システムを構成する領域を広げることなく、作業者が容易に成形品を取り出して検査を行うことのできる射出成形システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態の射出成形システムを示した図である。本発明の第２の実施形態の射出成形システムを示した図である。本発明の第３の実施形態の射出成形システムを示した図である。本発明の第４の実施形態の射出成形システムを示した図である。本発明の第５の実施形態の射出成形システムを示した図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態の射出成形システムを示した図であり、射出成形機１０に協働ロボットで構成された成形品運搬装置２０が備えられている。射出成形機１０は、従来周知の射出成形機と同様の構成であり、金型１２を型締めした状態で射出装置によって金型１２内に樹脂を射出することによって成形品１４を成形する。
成形品運搬装置２０は、射出成形機１０に隣接して配置されており、先端部にハンド２２が備えられていて成形品１４を把持可能とされており、成形された成形品１４を把持して運搬可能とされている。また、ハンド２２には図示しない力センサが備えられており、力センサの検出結果は外部負荷検知手段３０に送信される。さらに、成形品運搬装置２０には、協働ロボットの制御装置２４が接続されており、協働ロボットの制御装置２４には保持力変更手段２６が接続されている。

成形品運搬装置２０には、各所に図示しない力センサが取り付けられており、力センサの検出結果は協働ロボットの制御装置２４に送信される。作業者Ｐと成形品運搬装置２０とが接触などして力センサの検出値が所定の閾値を超えると、協働ロボットの制御装置２４は成形品運搬装置２０を停止させるか、力センサの検出値が小さくなるように成形品運搬装置２０を動作させる。これにより、成形品運搬装置２０が作業者Ｐに対して過大な力を及ぼすことを制限する。

本実施形態における成形品運搬装置２０には、運転モードとして、通常の連続成形である成形品取出しモードＭｂと、作業者Ｐによる成形品の検査を行う成形品受け取りモードＭａを備えている。運転モードが成形品取出しモードＭｂの場合は、成形品運搬装置２０は金型１２内から成形品１４を取り出してコンベア１６に直接搬送し、コンベア１６に乗せられた成形品１４はコンベア１６によって搬送される。成形品取出しモードＭｂと成形品受け取りモードＭａとは適宜切り替えることができるが、射出成形機の成形条件を調整する際には、所定の時間や成形の個数の間成形品受け取りモードＭａを継続して、成形条件の調整を行う。また、成形条件の調整がある程度固まった後は、射出成形機の始動時に成形品受け取りモードＭａとして、１，２個程度の成形品の点検を行って、すぐに成形品取出しモードＭｂに切り替えるようにすることもできる。

運転モードが成形品受け取りモードＭａの場合は、成形品運搬装置２０は金型１２内から成形品１４を取り出した後、作業者Ｐが成形品１４を受け取り可能となる位置まで搬送する。搬送された後は、後述するようにハンド２２の保持力が低下するため、作業者Ｐは成形品１４を取り出して検査することが可能となる。検査後の成形品１４は再度ハンド２２に保持させてコンベア１６に搬送するようにしてもよいし、作業者Ｐが直接コンベア１６に置くようにすることも可能である。

ハンド２２は、エアシリンダーやサーボモータによって成形品１４を把持しており、通常は強固な力で把持している。ハンド２２に設けられた力センサは、外部からの負荷を検知することが可能であるため、作業者Ｐがハンド２２に保持された成形品１４を掴んだことを検知することが可能である。力センサが外部からの負荷を検知したら、保持力変更手段２６によってハンド２２の成形品１４の保持力を低下させて、作業者Ｐが成形品１４を取りやすくする。保持力を低下させる際には、作業者Ｐが成形品１４を取りやすくする程度に低下させるものの、作業者の操作なしに成形品１４が落下しない程度とする。そのため、成形品１４が落下しないよう、成形品１４ごとの最低保持力を保持力変更手段２６に設定しておくとよい。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の射出成形システムを示した図である。本実施形態の射出成形システムの構成は、基本的には図１に示された第１の実施形態と同様である。第１の実施形態においては、ハンド２２に設けられた力センサによって、外部からの負荷を検知したら、保持力変更手段２６によってハンド２２の成形品１４の保持力を低下していたが、本実施形態においては、成形品運搬装置２０が、金型１２から成形品１４を取り出してから、所定の距離、又は所定の時間だけ移動したら、成形品１４の保持力をあらかじめ設定した保持力まで低下させるようにする。本実施形態は、作業者Ｐが成形品１４を成形品運搬装置２０から受け取る作業位置が予め決まっている場合に特に有効である。

具体的には、成形品運搬装置２０が金型１２から成形品１４を取り出して保持した後、図２に示された作業者Ｐの位置までの成形品運搬装置２０のハンド２２の移動が２秒で１ｍであった場合は、作業者Ｐに接近する直前の０．８ｍ移動時または１．６秒経過時に保持力を低下させると、作業者Ｐが成形品１４を受け取りやすくなる。また、保持力を低下させた状態で成形品運搬装置２０によって高速で成形品１４を移動させると落下する可能性が高まるため、成形品１４が落下しない程度に成形品運搬装置２０の移動速度を低下させることが好ましい。

（第３の実施形態）
図３は、本実施形態の射出成形システムを示した図である。本実施形態の射出成形システムの構成は、基本的には図１に示された第１の実施形態と同様であるが、ハンド２２に接近検知手段であるセンサ２８が設けられている点が異なっている。Ａはセンサの検知エリアを示している。第１の実施形態においては、ハンド２２に設けられた力センサによって、外部からの負荷を検知したら、保持力変更手段２６によってハンド２２の成形品１４の保持力を低下していたが、本実施形態においては、センサ２８によって作業者Ｐの手などがハンド２２に接近したことを検知すると、成形品１４の保持力をあらかじめ設定した保持力まで低下させるようにする。

センサ２８としては、近接センサや温度センサなどを用いることができるし、赤外線、超音波、可視光等を用いて、それらが遮蔽されることを検知することによる人感センサを用いることも可能である。特に、人感センサによって検知対象の動きの方向を加味して検知を行うと、作業者Ｐの手の動きの方向を加味した検知を行うことが可能となるため、誤検知の可能性を低下させることができる。

（第４の実施形態）
図４は、本実施形態の射出成形システムを示した図である。本実施形態の射出成形システムの構成は、基本的には図１に示された第１の実施形態と同様であるが、ハンド２２に接近検知手段であるセンサ２８が設けられている点が異なっている。Ａはセンサの検知エリアを示している。本実施形態においては、センサ２８によって作業者Ｐの位置を検知して、作業者Ｐが成形品１４を受け取りやすい位置まで成形品１４を運搬させるようにしている。

センサ２８としては、近接センサや温度センサなどを用いることができるし、赤外線、超音波、可視光等を用いて、それらが遮蔽されることを検知することによる人感センサを用いることも可能である。特に、人感センサによって検知対象の動きの方向を加味して検知を行うと、作業者Ｐの動きの方向を加味した検知を行うことが可能となるため、より正確に作業者Ｐの位置を検出することが可能となる。

（第５の実施形態）
図５は、本実施形態の射出成形システムを示した図である。本実施形態の射出成形システムの構成は、基本的には図１に示された第１の実施形態と同様であるが、カメラ２９が設けられている点が異なっている。カメラ２９は作業者Ｐの認証手段として用いられており、カメラ２９によって作業者Ｐの顔を認証し、あらかじめ登録された作業者Ｐを認証した場合にのみ、成形品１４の受け取り動作を実施させるようにする。この例においては、認証手段としてカメラ２９を用いているが、カメラ２９の代わりに指紋認証手段や虹彩認証手段を設けて、作業者Ｐの指紋や虹彩によって作業者を認証するようにしてもよい。また、顔認証、指紋認証、虹彩認証等の生体認証手段に代えて、作業者Ｐが保有しているカードやＩＣタグによって、無線による認証等を行うようにしてもよい。なお、作業者Ｐの認証は、成形品１４の受け取り動作を行うたびに行ってもよいし、最初に作業者Ｐの認証を行ったら、次回以降は認証なしに登録された作業者Ｐであるものとして成形品１４の受け取り動作を実施させるようにしてもよい。

特に認証手段としてカメラ２９を用いた場合には、カメラ２９による顔認証を作業者位置検知手段としても用いることができ、作業者Ｐを認証して成形品１４の受け取り動作の実施を可能とすることに加えて、認証を受けた作業者Ｐが受け取りやすい位置まで成形品１４を運搬させることが可能となる。

また、これらの実施形態において、成形品運搬装置２０から作業者Ｐが成形品１４を受け取って成形品１４がハンド２２から外れたことを検知したら、成形品運搬装置２０を成形品取出し前の待機位置に移動させるようにしてもよい。
成形品１４がハンド２２から外れたことの検知は、ハンド２２が保持していた成形品１４がなくなることによって、外部負荷検知手段３０が検知する負荷が低下するので、これによって成形品がなくなったことを検知する。

１０射出成形機
１２金型
１４成形品
１６コンベア
２０成形品運搬装置
２２ハンド
２４協働ロボットの制御装置
２６保持力変更手段
２８センサ
２９カメラ
３０外部負荷検知手段

Claims

金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置と、を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、
前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段と、
前記成形品運搬装置が保持する成形品にかかる外部からの負荷を検知する外部負荷検知手段と、を備え、
前記成形品運搬装置が成形品を作業者の作業領域まで運搬して、前記外部負荷検知手段が所定以上の負荷を検知した場合に、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とした射出成形システム。
金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置と、を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、
前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段を備え、
前記成形品運搬装置が成形品を保持してから所定の距離、または所定の時間だけ移動したら、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とする射出成形システム。
金型を備え、該金型において成形品を成形する射出成形機と、前記成形品を前記金型から取出して運搬する成形品運搬装置を有し、前記成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して協働作業を行う射出成形システムにおいて、
前記成形品運搬装置の成形品を保持する保持力を変更させる保持力変更手段と、
前記成形品運搬装置の成形品保持部に接近する物体を検知する接近検知手段と、を備え、
前記接近検知手段が物体の接近を検知したら、前記保持力変更手段が前記保持力を所定の保持力以下に低下させることを特徴とする射出成形システム。
前記接近検知手段が、人感センサであることを特徴とした請求項３に記載の射出成形システム。
前記成形品運搬装置がロボットであることを特徴とした請求項１〜４のいずれかに記載の射出成形システム。
作業者の位置を検知する作業者位置検知手段をさらに備え、
前記作業者位置検知手段が検知した前記作業者の成形品受け取り作業位置まで、前記成形品運搬装置が成形品を運搬することを特徴とした請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形システム。
前記作業者位置検知手段が人感センサであることを特徴とした請求項６に記載の射出成形システム。
作業者を認証する認証手段をさらに備え、該認証手段が予め登録された作業者を認証したら成形品を作業者まで運搬することを特徴とした請求項１〜７のいずれかに記載の射出成形システム。
前記成形品運搬装置から成形品が外れたことを検知したら、前記成形品運搬装置が成形品取出し前の待機位置に移動することを特徴とした請求項１〜８のいずれかに記載の射出成形システム。
成形品取出しモードと、作業者により成形品を検査する成形品受け取りモードとを備え、
前記成形品取出しモードが有効な場合は、前記成形品運搬装置が通常の量産成形時の成形品取出し及び運搬動作を行い、
前記成形品受け取りモードが有効な場合は、前記成形品運搬装置が成形品を取出した後に作業者が成形品を受け取る所定の位置まで成形品を運搬することを特徴とした請求項１〜９のいずれかに記載の射出成形システム。