JP2018058191A

JP2018058191A - 成形品に形成されたゲート部を切断する方法

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Publication number: JP2018058191A
Application number: JP2016199384A
Authority: JP
Inventors: 信人武田; Nobuhito Takeda; 寛大渡; Hiroshi Owatari
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-07
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Abstract

【課題】製造コストおよびサイクルタイム削減しつつ素材通路部分を自動切除する方法および切断システムを提供する。
【解決手段】方法は、自動制御の座標系において移動可能な切断装置３２を用意することと、成形品５０を固定せずに置くことと、成形品５０の形状をセンサ１６により検出することと、素材通路部分５４の位置を座標系において取得することと、素材通路部分５４における切断箇所Ｂの位置を座標系において目標位置として決定することと、切断装置３２を座標系において移動して、切断箇所Ｂを切断するための作業位置に配置することと、作業位置に配置した切断装置３２によって切断箇所Ｂを切断することとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形品に形成されたゲート部を切断する方法に関する。

切断装置を有するロボットによって成形品に形成されたゲート部を切断する方法が知られている（例えば、特許文献１および２）。

特開平５−５７６８６号公報実開平５−１６１９５号公報

従来、ゲート部を切断するときに成形品をクランプするための治具を、成形品の種類毎に準備する必要があった。これにより、製造コストおよびサイクルタイムの増大に繋がっていた。

本発明の一態様において、製品部分と素材通路部分とを含む成形品から該素材通路部分を自動切除する方法は、自動制御の座標系において移動可能な切断装置を用意することと、成形品を固定せずに置くことと、置いた成形品の形状をセンサにより検出することと備える。

この方法は、検出した成形品の形状から、素材通路部分の位置を座標系において取得することと、取得した素材通路部分の位置に基づいて、素材通路部分における切断箇所の位置を、座標系において目標位置として決定することとを備える。

この方法は、決定した目標位置に基づいて、切断装置を座標系において移動して、切断箇所を切断するための作業位置に配置することと、作業位置に配置した切断装置によって切断箇所を切断することとを備える。

この方法は、切断箇所を切断した後に、成形品の形状をセンサによりさらに検出することと、切断箇所を切断した後に検出した成形品の形状から、素材通路部分の位置を座標系においてさらに取得することと、切断箇所を切断した後に取得した素材通路部分の位置に基づいて、素材通路部分における第２切断箇所の位置を、座標系において第２目標位置として決定することとをさらに備えてもよい。

この方法は、決定した第２目標位置に基づいて、切断装置を座標系において移動して、第２切断箇所を切断するための第２作業位置に配置することと、第２作業位置に配置した切断装置によって第２切断箇所を切断することとをさらに備えてもよい。

置いた第１の成形品の形状を第１のセンサにより検出し、置いた第２の成形品の形状を第２のセンサにより検出してもよい。切断装置は、マニピュレータに取り付けられ、該マニピュレータによって座標系において移動されてもよい。

この方法は、切断箇所を切断した後に、マニピュレータに取り付けられたロボットハンドによって素材通路部分を把持することと、マニピュレータを動作させて、ロボットハンドによって把持した素材通路部分を予め定められた場所まで運搬することとをさらに備えてもよい。

この方法は、切断箇所を切断した後に、マニピュレータに取り付けられたロボットハンドによって製品部分を把持することと、マニピュレータを動作させて、ロボットハンドによって把持した製品部分を予め定められた場所まで運搬することとをさらに備えてもよい。

本発明の他の態様において、製品部分と素材通路部分とを含む成形品から該素材通路部分を自動切除する切断システムは、自動制御の座標系において移動可能な切断装置と、該切断装置を座標系において移動させるマニピュレータと、成形品の形状を検出するセンサとを備える。

切断システムは、センサが検出した成形品の形状から、素材通路部分の位置を座標系において取得する取得部と、取得部が取得した素材通路部分の位置に基づいて、素材通路部分における切断箇所の位置を、座標系において目標位置として決定する決定部とを備える。

切断システムは、決定部が決定した目標位置に基づいて、切断装置を座標系において移動して切断箇所を切断するための作業位置に配置するようにマニピュレータを動作させるマニピュレータ制御部と、切断箇所を切断するように切断装置を動作させる切断制御部とを備える。

一実施形態に係る切断システムの図である。図１に示す切断システムを鉛直上方から見た図である。図１に示す切断システムの動作フローの一例を示すフローチャートである。図３中のステップＳ３、図６中のＳ３３およびＳ３５のフローの一例を示すフローチャートである。他の実施形態に係る切断システムを鉛直上方から見た図である。図５に示す切断システムの動作フローの一例を示すフローチャートである。他の実施形態に係るロボットの図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の直交座標系を方向の基準とし、便宜上、ｘ軸プラス方向を左方、ｙ軸プラス方向を前方、ｚ軸プラス方向を上方とする。

図１を参照して、本発明の一実施形態に係る切断システム１０について説明する。切断システム１０は、コンベア１２、ロボット１４、視覚センサ１６、および制御部１８を備える。

コンベア１２は、ローラコンベアまたはベルトコンベア等であって、成形品５０を前方へ搬送する。具体的には、コンベア１２は、成形品５０が載置される可動部２０と、該可動部２０を移動させる動力を発生させる駆動部２２とを有する。

駆動部２２は、例えばサーボモータを有し、制御部１８からの指令に応じて可動部２０を移動させ、これにより、該可動部２０の上に載置された成形品５０を前方へ搬送する。

ロボット１４は、垂直多関節ロボットであって、ロボットベース２４、旋回胴２６、ロボットアーム２８、手首部３０、および切断装置３２を有する。ロボットベース２４は、作業セルの床の上に固定されている。旋回胴２６は、鉛直軸周りに旋回可能にロボットベース２４に設けられている。

ロボットアーム２８は、旋回胴２６に回動可能に連結された上腕部３５と、該上腕部３５の先端に回動可能に連結された前腕部３７とを有する。手首部３０は、前腕部３７の先端に取り付けられ、切断装置３２を３軸周りに回動可能となるように支持している。

切断装置３２は、ベース部３４と、一対の刃３６および３８と、刃駆動部４０とを有する。ベース部３４は、手首部３０に連結されている。刃３６および３８は、ベース部３４に開閉可能に設けられている。刃駆動部４０は、例えばサーボモータまたはシリンダを有し、制御部１８からの指令に応じて、刃３６および３８を開閉させる。

視覚センサ１６は、コンベア１２の可動部２０の上方に固定されている。視覚センサ１６は、例えば３次元視覚センサであり、撮像センサ、光学レンズ、画像処理プロセッサ、および記憶部等を有する。

視覚センサ１６は、制御部１８からの指令に応じて、コンベア１２の可動部２０の上に載置された成形品５０の形状を検出する。具体的には、視覚センサ１６は、可動部２０の上に載置された成形品５０を撮像し、撮像した画像データに基づいて、該成形品５０の特徴点を検出し、これら特徴点のセンサ座標系における位置を検出する。

センサ座標系は、自動制御の座標系の１つであって、視覚センサ１６の視線を基準として規定された３次元の座標系である。

制御部１８は、ＣＰＵおよび記憶部等を有し、切断システム１０の各構成要素を直接的または間接的に制御する。具体的には、制御部１８は、コンベア１２の駆動部２２に指令を送り、可動部２０を移動させる。

また、制御部１８は、切断装置３２の刃駆動部４０に指令を送り、刃３６および３８を開閉する。また、制御部１８は、視覚センサ１６に指令を送り、該視覚センサ１６によって、コンベア１２の可動部２０の上に載置された成形品５０を撮像する。

また、制御部１８は、ロボット１４の旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０に内蔵された各サーボモータ（図示せず）に指令を送り、これらの可動要素を動作させる。

制御部１８は、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させることによって、切断装置３２を、ロボット座標系において、任意の位置および姿勢に配置する。ロボット座標系は、自動制御の座標系の１つであって、例えば、図１および図２に示す直交座標系として規定される。

制御部１８は、切断装置３２をロボット座標系において移動させるべく、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０に内蔵された各サーボモータ（図示せず）への指令を生成する。

このように、本実施形態においては、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０は、切断装置３２を移動させるマニピュレータを構成する。

次に、図２を参照して、成形品５０について説明する。本実施形態においては、成形品５０は、素材通路部分５４と、該素材通路部分５４の周囲に配置された計４個の製品部分５２を有する。

成形品５０を成形するとき、成形品５０の素材（例えば、樹脂）は、金型（図示せず）のスプル、ランナ、およびゲートを通過して、製品部分５２に対応する金型部分に充填される。素材通路部分５４は、成形品５０を成形するときに成形品５０の素材が金型のスプル、ランナ、およびゲートに残留することにより形成された部分である。

素材通路部分５４は、１個のスプル部分５８と、該スプル部分５８から各製品部分５２へ向かって延出する計４個のランナ部分５６と、ランナ部分５６の先端に形成され、製品部分５２に接続するゲート部分６０とを有する。

スプル部分５８は、略円柱状の要素である、ランナ部分５６の各々は、細長い棒状の要素である。ゲート部分６０は、スプル部分５８よりも僅かに小さな断面積を有する要素である。本実施形態に係る切断システム１０は、ランナ部分５６の各々を所定位置で切断し、これにより、素材通路部分５４を各製品部分５２から自動的に切除する。

次に、図３を参照して、切断システム１０の動作について説明する。図３に示すフローは、制御部１８が、コンベア１２の可動部２０の上流端に成形品５０が載置されたことを検出したときに、開始する。

例えば、切断システム１０は、可動部２０の上流端に成形品５０が載置されたことを検出可能な載置センサ（図示せず）をさらに備える。この載置センサは、視覚センサまたは変位センサ等を有し、可動部２０の上流端に成形品５０が載置されたこと非接触で検出する。

載置センサは、可動部２０の上流端に成形品５０が載置されたこと検出したときに、制御部１８へ載置検出信号を送信する。制御部１８は、載置センサから最初の載置検出信号を受信したときに、図３に示すフローを開始する。

ここで、本実施形態においては、成形品５０は、使用者またはロボット１４とは別の載置用ロボットによって、可動部２０の上流端に、治具等によって固定することなく、載置される。

ステップＳ１において、制御部１８は、コンベア１２を動作させて、可動部２０に載置された成形品５０を搬送する。具体的には、制御部１８は、コンベア１２の駆動部２２に指令を送り、可動部２０の上流端に載置された成形品５０を、視覚センサ１６の下方に位置する、予め定められた検出位置まで搬送する。

成形品５０が該検出位置に配置されたとき、視覚センサ１６は、成形品５０の全体を撮像可能となる。制御部１８は、成形品５０が該検出位置に配置されたとき、コンベア１２を停止する。

ステップＳ２において、制御部１８は、視覚センサ１６を動作させて、成形品５０の形状を検出する。具体的には、制御部１８は、視覚センサ１６に検出指令を送る。視覚センサ１６は、制御部１８から検出指令を受信すると、コンベア１２の可動部２０の上に載置された成形品５０を撮像する。

本実施形態においては、視覚センサ１６は、図２に示すような、成形品５０を鉛直上方から見た画像を取得する。視覚センサ１６は、取得した成形品５０の画像から、センサ座標系において成形品５０の特徴点を検出する。視覚センサ１６は、検出した成形品５０の画像および特徴点の情報を、制御部１８へ送信する。

ステップＳ３において、制御部１８は、切断スキームを実行する。このステップＳ３について、図４を参照して説明する。

ステップＳ１１において、制御部１８は、第１素材通路部分検出スキームを実行する。具体的には、制御部１８は、直近に実行されたステップＳ２で視覚センサ１６から取得した成形品５０の画像と、制御部１８の記憶部に予め記憶された成形品５０のレファレンス画像（例えば、ｘ−ｙ平面内の２次元モデル）とを互いに照らし合わせて、成形品５０の画像データにおいて、スプル部分５８のセンサ座標系における位置を検出する。

このように、本実施形態においては、制御部１８は、素材通路部分５４（具体的には、スプル部分５８）の位置をセンサ座標系において取得する取得部として機能する。

次いで、制御部１８は、成形品５０の画像データにおいて、検出したスプル部分５８から延出する第１ランナ部分５６の特徴点（すなわち、輪郭線）を、スプル部分５８から対応する製品部分５２へ向かう方向へトレースする。

ステップＳ１２において、制御部１８は、素材通路部分を検出したか否かを判定する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ１１で第１ランナ部分５６の輪郭線をトレースした結果、該第１ランナ部分５６が、スプル部分５８から、該第１ランナ部分５６の先端に形成された第１ゲート部分６０まで延びているか否か（すなわち、第１ランナ部分５６が途中で切断されていないか否か）を判定する。

第１ランナ部分５６がスプル部分５８から第１ゲート部分６０まで延びている（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ１３へ進む。一方、第１ランナ部分５６がスプル部分５８から製品部分５２まで延びていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１３において、制御装置１８は、第１目標位置を決定する。具体的には、制御部１８は、第１ランナ部分５６上の所定位置を、第１切断箇所として特定する。この所定位置は、例えば、図２中の点Ｂに示すように、ランナ部分５６の延在方向の略中央の位置に設定される。

制御部１８は、特定した第１切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置を第１目標位置として決定する。このように、本実施形態においては、制御装置１８は、切断箇所Ｂの位置を目標位置として決定する決定部として機能する。

制御部１８は、決定した第１切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置（すなわち、第１目標位置）を、ロボット座標系における位置に変換し、記憶部に記憶する。

ステップＳ１４において、制御部１８は、第１切断箇所Ｂを切断する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ１３で記憶したロボット座標系における第１目標位置に基づいて、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０に内蔵された各サーボモータに指令を送り、切断装置３２を第１作業位置に配置する。

切断装置３２が第１作業位置に配置されたとき、第１切断箇所Ｂは、開状態となっている刃３６と刃３８との間に配置される。このように、本実施形態においては、制御部１８は、マニピュレータ（旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０）を動作させるマニピュレータ制御部として機能する。

次いで、制御部１８は、刃駆動部４０に指令を送り、開状態の刃３６および３８を、互いに接近するように閉方向へ移動させる。その結果、第１ランナ部分５６は、切断箇所Ｂで、刃３６および３８によって挟み込まれて切断される。このように、本実施形態においては、制御部１８は、切断装置３２を動作させる切断制御部として機能する。そして、制御部１８は、図３のステップＳ２へ戻る。

一方、ステップＳ１２でＮＯと判定した場合、ステップＳ１５において、制御部１８は、第２素材通路部分検出スキームを実行する。

具体的には、制御部１８は、上述のステップＳ１１と同様に、直近のステップＳ２で視覚センサ１６から取得した成形品５０の画像データにおいて、スプル部分５８のセンサ座標系における位置を検出する。

そして、制御部１８は、第１ランナ部分５６とは別の第２ランナ部分５６の輪郭線を、スプル部分５８から対応する製品部分５２へ向かう方向へトレースする。例えば、第２ランナ部分５６は、第１ランナ部分５６に対して、上方から見て時計回り方向（または反時計回り方向）に隣接する。

ステップＳ１６において、制御部１８は、素材通路部分を検出したか否かを判定する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ１５で第２ランナ部分５６の輪郭線をトレースした結果、該第２ランナ部分５６が、スプル部分５８から、該第２ランナ部分５６の先端に形成された第２ゲート部分６０まで延びているか否かを判定する。

第２ランナ部分５６がスプル部分５８から第２ゲート部分６０まで延びている（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ１７へ進む。一方、第２ランナ部分５６がスプル部分５８から第２ゲート部分６０まで延びていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１７において、制御部１８は、第２目標位置を決定する。具体的には、制御部１８は、第２ランナ部分５６上の所定位置（例えば、延在方向の略中央の位置）を、第２切断箇所Ｂとして特定する。

制御部１８は、特定した第２切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置を第２目標位置として決定する。制御部１８は、決定したセンサ座標系における第２目標位置を、ロボット座標系における位置に変換し、記憶部に記憶する。

ステップＳ１８において、制御部１８は、第２切断箇所Ｂを切断する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ１７で記憶したロボット座標系における第２目標位置に基づいて、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させて、切断装置３２を第２作業位置に配置する。切断装置３２が第２作業位置に配置されたとき、第２切断箇所Ｂは、開状態となっている刃３６と刃３８との間に配置される。

次いで、制御部１８は、刃駆動部４０に指令を送り、開状態の刃３６および３８を閉方向へ移動させて第２切断箇所Ｂを切断する。そして、制御部１８は、図３のステップＳ２へ戻る。

一方、ステップＳ１６でＮＯと判定した場合、ステップＳ１９において、制御部１８は、第３素材通路部分検出スキームを実行する。具体的には、制御部１８は、直近のステップＳ２で視覚センサ１６から取得した成形品５０の画像データにおいて、スプル部分５８のセンサ座標系における位置を検出する。

そして、制御部１８は、第１および第２ランナ部分５６とは別の第３ランナ部分５６の輪郭線を、スプル部分５８から対応する製品部分５２へ向かう方向へトレースする。例えば、第３ランナ部分５６は、第２ランナ部分５６に対して、上方から見て時計回り方向（または反時計回り方向）に隣接する。

ステップＳ２０において、制御部１８は、素材通路部分を検出したか否かを判定する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ１９で第３ランナ部分５６の輪郭線をトレースした結果、該第３ランナ部分５６が、スプル部分５８から、該第３ランナ部分５６の先端に形成された第３ゲート部分６０まで延びているか否かを判定する。

第３ランナ部分５６がスプル部分５８から第３ゲート部分６０まで延びている（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ２１へ進む。一方、第３ランナ部分５６がスプル部分５８から第３ゲート部分６０まで延びていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ２３へ進む。

ステップＳ２１において、制御部１８は、第３目標位置を決定する。具体的には、制御部１８は、第３ランナ部分５６上の所定位置（例えば、延在方向の略中央の位置）を、第３切断箇所Ｂとして特定する。

制御部１８は、特定した第３切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置を第３目標位置として決定する。制御部１８は、決定したセンサ座標系における第３目標位置を、ロボット座標系における位置に変換し、記憶部に記憶する。

ステップＳ２２において、制御部１８は、第３切断箇所Ｂを切断する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ２１で記憶したロボット座標系における第３目標位置に基づいて、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させて、切断装置３２を第３作業位置に配置する。切断装置３２が第３作業位置に配置されたとき、第３切断箇所Ｂは、開状態となっている刃３６と刃３８との間に配置される。

次いで、制御部１８は、刃駆動部４０に指令を送り、開状態の刃３６および３８を閉方向へ移動させて第３切断箇所Ｂを切断する。そして、制御部１８は、図３のステップＳ２へ戻る。

一方、ステップＳ２０でＮＯと判定した場合、ステップＳ２３において、制御部１８は、第４素材通路部分検出スキームを実行する。具体的には、制御部１８は、直近のステップＳ２で取得した成形品５０の画像データにおいて、スプル部分５８のセンサ座標系における位置を検出する。

そして、制御部１８は、第１、第２および第３ランナ部分５６とは別の第４ランナ部分５６の輪郭線を、スプル部分５８から対応する製品部分５２へ向かう方向へトレースする。例えば、第４ランナ部分５６は、第３ランナ部分５６に対して、上方から見て時計回り方向（または反時計回り方向）に隣接する。

ステップＳ２４において、制御部１８は、素材通路部分を検出したか否かを判定する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ２３で第４ランナ部分５６の輪郭をトレースした結果、該第４ランナ部分５６が、スプル部分５８から、該第４ランナ部分５６の先端に形成された第４ゲート部分６０まで延びているか否かを判定する。

第４ランナ部分５６がスプル部分５８から第４ゲート部分６０まで延びている（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、制御部１８は、ステップＳ２５へ進む。一方、第４ランナ部分５６がスプル部分５８から第４ゲート部分６０まで延びていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、制御部１８は、図３のステップＳ４へ進む。

ステップＳ２５において、制御部１８は、第４目標位置を決定する。具体的には、制御部１８は、第４ランナ部分５６上の所定位置（例えば、延在方向の略中央の位置）を、第４切断箇所Ｂとして特定する。

制御部１８は、特定した第４切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置を第４目標位置として決定する。制御部１８は、決定したセンサ座標系における第４目標位置を、ロボット座標系における位置に変換し、記憶部に記憶する。

ステップＳ２６において、制御部１８は、第４切断箇所Ｂを切断する。具体的には、制御部１８は、ステップＳ２５で記憶したロボット座標系における第４目標位置に基づいて、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させて、切断装置３２を第４作業位置に配置する。切断装置３２が第４作業位置に配置されたとき、第４切断箇所Ｂは、開状態となっている刃３６と刃３８との間に配置される。

次いで、制御部１８は、刃駆動部４０に指令を送り、開状態の刃３６および３８を閉方向へ移動させて第４切断箇所Ｂを切断する。そして、制御部１８は、図３のステップＳ４へ進む。ステップＳ２〜Ｓ３のループを実行することによって、素材通路部分５４が切断されて、図２に示す成形品５０’が形成される。

再度、図３を参照して、ステップＳ４において、制御部１８は、コンベア１２の駆動部２２に指令を送り、成形品５０’を前方へ搬送する。

ステップＳ５において、制御部１８は、次の成形品５０が可動部２０の上流端に載置されているか否かを判定する。例えば、制御部１８は、載置センサから第２の載置検出信号を受信したか否かを判定する。

制御部１８は、次の成形品５０が可動部２０の上流端に載置されている（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ１へ戻る。一方、制御部１８は、次の成形品５０が可動部２０の上流端に載置されていない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、図３に示すフローを終了する。

以上のように、本実施形態においては、視覚センサ１６によって検出された成形品５０の形状に基づいて切断箇所Ｂを目標位置として決定し、ロボット１４の動作によって、切断装置３２を、切断箇所Ｂを切断するための作業位置に配置させている。

この構成によれば、成形品５０をクランプするための治具を要することなく、切断箇所Ｂを切断することができる。したがって、製造ラインの省スペース化を実現でき、また、製造ラインのレイアウトの自由度を高めることもできる。これにより、汎用性の高い製造ラインを低コストで設置できる。また、成形品５０を治具にセットする作業を省略できるので、サイクルタイムを縮減することもできる。

次に、図５を参照して、他の実施形態に係る切断システム１０’について説明する。本実施形態に係る切断システム１０’は、上述の切断システム１０と、第１の視覚センサ１６Ａおよび第２の視覚センサ１６Ｂを備える点で、相違する。第１の視覚センサ１６Ａおよび第２の視覚センサ１６Ｂは、上述の視覚センサ１６と同じ構成を有する。

切断システム１０’は、コンベア１２の可動部２０上に、ｘ軸方向に互いに隣接するように載置された成形品５０Ａおよび５０Ｂの素材通路部分５４を切断する。次に、図６を参照して、切断システム１０’の動作について説明する。

図６に示すフローは、切断システム１０’の制御部１８が、コンベア１２の可動部２０の上流端に成形品５０Ａおよび５０Ｂが載置されたことを検出したとき（例えば、載置センサから最初の載置検出信号を受信したとき）に、開始する。ここで、成形品５０Ａおよび５０Ｂは、使用者または載置用ロボットによって、可動部２０の上流端に、治具等によって固定することなく、載置される。

ステップＳ３１において、制御部１８は、上述のステップＳ１と同様に、コンベア１２を動作させて、可動部２０の上流端の載置された成形品５０Ａおよび５０Ｂを搬送する。

ステップＳ３２において、制御部１８は、上述のステップＳ２と同様に、視覚センサ１６Ａを動作させて、成形品５０Ａの形状を検出する。

ステップＳ３３において、制御部１８は、上述のステップＳ３と同様の第１切断スキームを実行する。具体的には、制御部１８は、直近のステップＳ３２で取得した成形品５０Ａの画像データに基づいて、図４に示すステップＳ１１〜２６を実行し、成形品５０Ａの切断箇所Ｂの各々を切断装置３２によって切断する。その結果、成形品５０Ａの素材通路部分５４が切断されて、図５に示す成形品５０Ａ’が形成される。

ステップＳ３４において、制御部１８は、上述のステップＳ２と同様に、視覚センサ１６Ｂを動作させて、成形品５０Ｂの形状を検出する。ここで、制御部１８は、ステップＳ３３におけるステップＳ２６を実行しているのと同時に、このステップＳ３４を実行してもよい。

この場合、成形品５０Ａの第４切断箇所Ｂを切断する作業と並行して、次の成形品５０Ｂを視覚センサ１６Ｂによって撮像することになる。この構成によれば、作業のサイクルタイムを効果的に縮減できる。

ステップＳ３５において、制御部１８は、上述のステップＳ３と同様の第２切断スキームを実行する。具体的には、制御部１８は、直近のステップＳ３４で取得した成形品５０Ｂの画像データに基づいて、図４に示すステップＳ１１〜２６を実行し、成形品５０Ｂの切断箇所Ｂの各々を切断装置３２によって切断する。その結果、成形品５０Ｂの素材通路部分５４が切断されて、図５に示す成形品５０Ｂ’が形成される。

ステップＳ３６において、制御部１８は、上述のステップＳ４と同様に、コンベア１２の駆動部２２に指令を送り、成形品５０Ａ’および５０Ｂ’を前方へ搬送する。

ステップＳ３７において、上述のステップＳ５と同様に、制御部１８は、次の成形品５０Ａおよび５０Ｂが可動部２０の上流端に載置されているか否かを判定する。

本実施形態においては、切断システム１０’は、第１の視覚センサ１６Ａおよび第２の視覚センサ１６Ｂを備え、２列に載置された成形品５０Ａおよび５０Ｂの素材通路部分５４を順次切断している。

この構成によれば、成形品５０Ａおよび５０Ｂを固定するための治具を不要とすることができ、且つ、２列に配置された成形品５０Ａおよび５０Ｂの素材通路部分５４を迅速に切断することができる。これにより、作業効率を大幅に向上することができる。

また、本実施形態によれば、一方の成形品５０Ａを切断中に、他方の成形品５０Ｂの形状を検出し、またはその逆の組合せを繰り返すことで、待ち時間を減らすことができる。これにより、作業効率をさらに効果的に向上することができる。

なお、切断システム１０’は、複数のロボット１４を備え、第１のロボット１４が、成形品５０Ａの素材通路部分５４を切断する一方、第２のロボット１４が、成形品５０Ｂの素材通路部分５４を切断してもよい。この場合において、制御部１８は、ステップＳ３２〜Ｓ３３と、ステップＳ３４〜Ｓ３５とを、同期して（すなわち、並行して）実行してもよい。

また、ロボット１４は、切断装置３２に加えて、切断後の素材通路部分５４を把持可能なロボットハンドをさらに有してもよい。このようなロボット１４’を図７に示す。

ロボット１４’は、上述のロボット１４と、以下の構成において相違する。すなわち、ロボット１４’は、手首部３０に連結されたロボットハンド４２をさらに有する。ロボットハンド４２は、手首部３０に連結されたハンドベース４４と、該ハンドベース４４に開閉可能に設けられた指部４６および４８とを有する。

制御部１８は、上述のステップＳ４またはＳ３６の直前または直後に、ロボット１４’を動作させて、ロボットハンド４２によって切断後の素材通路部分５４を把持する。そして、制御部１８は、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させて、ロボットハンド４２によって把持した素材通路部分５４を、所定の廃棄場所まで運搬する。

また、ロボット１４’は、ステップＳ４またはＳ３６の直前または直後に、ロボット１４’を動作させて、ロボットハンド４２によって製品部分５２を把持する。そして、制御部１８は、旋回胴２６、ロボットアーム２８、および手首部３０を動作させて、ロボットハンド４２によって把持した製品部分５２を、所定の収容場所まで運搬する。

また、上述の実施形態においては、制御部１８が、図４に示すステップＳ１１〜１３、Ｓ１５〜Ｓ１７、Ｓ１９〜２１、およびＳ２３〜２５を実行する場合について述べた。

しかしながら、視覚センサ１６が、図４に示すステップＳ１１〜１３、Ｓ１５〜Ｓ１７、Ｓ１９〜２１、およびＳ２３〜２５を実行してもよい。

具体的には、上述のステップＳ１１において、視覚センサ１６の画像処理プロセッサ（または視覚センサ１６に内蔵されたＣＰＵ）は、直近のステップＳ２で取得した成形品５０の画像と、視覚センサ１６の記憶部に予め記憶された成形品５０のレファレンス画像とを互いに照らし合わせて、成形品５０の画像データにおいて、スプル部分５８のセンサ座標系における位置を検出する。

この実施形態においては、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、素材通路部分５４の位置をセンサ座標系において取得する取得部として機能する。

次いで、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、成形品５０の画像データにおいて、検出したスプル部分５８から延出する第１ランナ部分５６の特徴点（すなわち、輪郭線）を、スプル部分５８から対応する製品部分５２へ向かう方向へトレースする。

上述のステップＳ１２において、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、ステップＳ１１で第１ランナ部分５６の輪郭線をトレースした結果、該第１ランナ部分５６が、スプル部分５８から、該第１ランナ部分５６の先端に形成された第１ゲート部分６０まで延びているか否かを判定する。

上述のステップＳ１３において、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、第１ランナ部分５６上の所定位置を第１切断箇所として特定し、特定した第１切断箇所Ｂのセンサ座標系における位置を、第１目標位置として決定する。

視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、決定した第１目標位置を、制御部１８へ送信する。この実施形態においては、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、切断箇所Ｂの位置を目標位置として決定する決定部として機能する。同様にして、視覚センサ１６の画像処理プロセッサは、図４に示すＳ１５〜Ｓ１７、Ｓ１９〜２１、およびＳ２３〜２５を実行してもよい。

また、視覚センサ１６、１６Ａまたは１６Ｂの代わりに、例えばレーザ変位センサまたは赤外線センサ等の物体の形状を認識できるセンサを適用し、これにより、成形品５０、５０Ａ、５０Ｂの形状を検出してもよい。

また、ロボット１４は、垂直多関節ロボットに限らず、如何なるタイプのロボットであってもよい。また、ロボット１４の代わりに、例えばローダを適用し、該ローダによって切断装置３２を移動させてもよい。この場合、ローダは、切断装置３２を移動させるマニピュレータとして機能する。

また、切断装置３２は、一対の刃３６および３８の代わりに、ベース部３４に回転可能に設けられた円形刃を有し、刃駆動部４０は、制御部１８からの指令に応じて、該円形刃を回転駆動してもよい。

この場合、上述のステップＳ１４、Ｓ１８、Ｓ２２、およびＳ２６において、制御部１８は、ロボット１４を動作させて、円形刃を切断箇所Ｂに鉛直上方から押し当てて、該切断箇所Ｂを切断する。

なお、切断装置３２が円形刃を有する場合、成形品５０、５０Ａおよび５０Ｂは、可動部２０の上に載置された状態で切断箇所Ｂに対して鉛直下方へ向けた力を加えたときに、該切断箇所Ｂが変位しないような形状を有する。

また、上述の実施形態においては、ステップＳ１およびＳ３１において、成形品５０が検出位置に配置されたとき、制御部１８がコンベア１２を停止する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、制御部１８は、ステップＳ１およびＳ３１にてコンベア１２を停止することなく、ステップＳ２〜Ｓ３、およびＳ３２〜３５を実行してもよい。

この場合において、制御部１８は、ステップＳ２〜Ｓ３、およびＳ３２〜３５を実行している間に、コンベア１２によって成形品５０、５０Ａおよび５０Ｂを搬送する速度を低減させてもよい。

また、視覚センサ１６、１６Ａ、１６Ｂを、ｙ軸方向に沿って可動となるように設けて、切断システム１０、１０’は、視覚センサ１６、１６Ａ、１６Ｂを移動させる移動機構をさらに備えてもよい。この場合、制御部１８は、コンベア１２によって搬送される成形品５０、５０Ａ、５０Ｂに追随するように、移動機構を動作させて視覚センサ１６、１６Ａ、１６Ｂを前方へ移動させる。

この構成によれば、ステップＳ２、Ｓ３２、Ｓ３４を実行するとき、視覚センサ１６、１６Ａ、１６Ｂを、コンベア１２によって搬送される成形品５０、５０Ａ、５０Ｂの上に常時配置できる。

また、上述のステップＳ１３、Ｓ１７、Ｓ２１、およびＳ２５において、制御部１８は、ランナ部分５６の輪郭線をトレースした結果、該ランナ部分５６の先端に形成されたゲート部分６０が、対応する製品部分５２に接続されているか否かを判定してもよい。

この場合において、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ２０、およびＳ２４において、制御部１８は、ゲート部分６０を切断箇所として特定し、特定した切断箇所のセンサ座標系における位置を目標位置として決定してもよい。

そして、制御部１８は、ステップＳ１４、Ｓ１８、Ｓ２２、およびＳ２６において、切断箇所としてゲート部分６０を切断する。この構成によれば、切断後に製品部分５２に残留する素材通路部分５４を小さくすることができる。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０，１０’ 切断システム
１２コンベア
１４ロボット
１６，１６Ａ，１６Ｂ視覚センサ
１８制御部
３２切断装置

Claims

製品部分と素材通路部分とを含む成形品から該素材通路部分を自動切除する方法であって、
自動制御の座標系において移動可能な切断装置を用意することと、
前記成形品を固定せずに置くことと、
置いた前記成形品の形状をセンサにより検出することと、
検出した前記成形品の形状から、前記素材通路部分の位置を前記座標系において取得することと、
取得した前記素材通路部分の位置に基づいて、前記素材通路部分における切断箇所の位置を、前記座標系において目標位置として決定することと、
決定した前記目標位置に基づいて、前記切断装置を前記座標系において移動して、前記切断箇所を切断するための作業位置に配置することと、
前記作業位置に配置した前記切断装置によって前記切断箇所を切断することと、を備える、方法。
前記切断箇所を切断した後に、前記成形品の形状をセンサによりさらに検出することと、
前記切断箇所を切断した後に検出した前記成形品の形状から、前記素材通路部分の位置を前記座標系においてさらに取得することと、
前記切断箇所を切断した後に取得した前記素材通路部分の位置に基づいて、前記素材通路部分における第２切断箇所の位置を、前記座標系において第２目標位置として決定することと、
決定した前記第２目標位置に基づいて、前記切断装置を前記座標系において移動して、前記第２切断箇所を切断するための第２作業位置に配置することと、
前記第２作業位置に配置した前記切断装置によって前記第２切断箇所を切断することと、をさらに備える、請求項１に記載の方法。
置いた第１の前記成形品の形状を第１の前記センサにより検出し、置いた第２の前記成形品の形状を第２の前記センサにより検出する、請求項１または２に記載の方法。
前記切断装置は、マニピュレータに取り付けられ、該マニピュレータによって前記座標系において移動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記切断箇所を切断した後に、前記マニピュレータに取り付けられたロボットハンドによって前記素材通路部分を把持することと、
前記マニピュレータを動作させて、前記ロボットハンドによって把持した前記素材通路部分を予め定められた場所まで運搬することと、をさらに備える、請求項４に記載の方法。
前記切断箇所を切断した後に、前記マニピュレータに取り付けられたロボットハンドによって前記製品部分を把持することと、
前記マニピュレータを動作させて、前記ロボットハンドによって把持した前記製品部分を予め定められた場所まで運搬することと、をさらに備える、請求項４または５に記載の方法。
製品部分と素材通路部分とを含む成形品から該素材通路部分を自動切除する切断システムであって、
自動制御の座標系において移動可能な切断装置と、
該切断装置を前記座標系において移動させるマニピュレータと、
前記成形品の形状を検出するセンサと、
前記センサが検出した前記成形品の形状から、前記素材通路部分の位置を前記座標系において取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記素材通路部分の位置に基づいて、前記素材通路部分における切断箇所の位置を、前記座標系において目標位置として決定する決定部と、
前記決定部が決定した前記目標位置に基づいて、前記切断装置を前記座標系において移動して前記切断箇所を切断するための作業位置に配置するように前記マニピュレータを動作させるマニピュレータ制御部と、
前記切断箇所を切断するように前記切断装置を動作させる切断制御部と、を備える、切断システム。