JP2020131629A - 成形品取出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラが各周辺機器の制御系を一元管理することで、成形機に負荷をかけることなく、成形品の層別管理が可能な構成の成形品取出装置を提供する。【解決手段】成形品取出装置１は、金型を有する成形機からの信号を受信し、また、指令を送信するコントローラ２と、前記指令を受信して前記金型から成形品を取り出して開放する成形品取出ロボット３と、前記金型における金型温度を調節する金型温度調節機７とがネットワーク接続されており、コントローラ２は、金型温度調節機７からの検出データに基づいて、前記検出データが許容範囲内であると判断した場合と、前記検出データが許容範囲外であると判断した場合とで、成形品取出ロボット３の動作を異ならせる制御をする構成である。【選択図】図１

Description

本発明は、成形品取出装置に関する。

射出成形機（以下、成形機と略す）は、加熱溶融させた材料を金型内に射出注入して冷却し固化させる成形サイクルを繰り返して製品（成形品）を連続的に生産する。これにより、複雑な形状の製品を短時間で大量生産することができる。成形機の周辺機器には、成形品取出装置、金型温度調節機、材料乾燥機、材料搬送機などがある。さらなる品質向上のためには、成形品の層別管理が重要となる。

従来、オペレータの操作入力作業を軽減することを目的として、成形機、材料乾燥機構、材料供給機構、金型温調機構、成形品取出機およびストック装置の管理情報を上位の管理コンピュータとの間で送受信する端末装置とを備えた成形ステーション管理システムが提案されている（特許文献１：特開２００１−０８８１８８号公報）。

また、制御系を簡素化することを目的として、成形機の制御ユニットに設けられた設定装置から入力される取出データを転送手段により成型品取出機の制御ユニットへ転送して作業メモリに記憶し、作業メモリから読み出された取出データに基づいてチャック装置を移動制御して取出動作を実行する成型品取出機を備えた成形機が提案されている（特許文献２：特開２００３−０５３８０５号公報）。

特開２００１−０８８１８８号公報 特開２００３−０５３８０５号公報

特許文献１は、成形機の管理コンピュータが周辺機器を管理する構成となっている。また、特許文献２は、成形機が周辺機器の成形品取出機を制御する構成となっている。つまり、特許文献１と特許文献２の従来技術は、マスタースレイブ方式となっているため、成形機側の負荷が大きい。尚且つ、一般に、成形機と周辺機器とは通信プロトコルが異なっているため、制御系の一元管理は困難である。制御系を一元管理するためのネットワーク構築には多大な時間及びコストが掛かる。その結果、ネットワーク構築が不十分となって、成形品の層別管理が難しいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、コントローラが各周辺機器の制御系を一元管理することで、成形機に負荷をかけることなく、成形品の層別管理が可能な構成の成形品取出装置を提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係る成形品取出装置は、金型を有する成形機からの信号を受信し、また、指令を送信するコントローラと、前記指令を受信して前記金型から成形品を取り出して開放する成形品取出ロボットと、前記金型における金型温度を調節する金型温度調節機とを備え、前記成形品取出ロボットと前記金型温度調節機と前記コントローラとはネットワーク接続されており、前記コントローラは、前記金型温度調節機からの検出データに基づいて、前記検出データが許容範囲内であると判断した場合と、前記検出データが許容範囲外であると判断した場合とで、前記成形品取出ロボットの動作を異ならせる制御をする構成であることを特徴とする。

この構成によれば、成形機および各周辺機器がネットワーク接続された状態でコントローラによって各周辺機器が管理され、コントローラからの指令に応じて成形品取出しロボットが複数通りの動作を行って成形品の開放場所を適時決定する。よって、成形品に求められる品質に応じた成形品の層別管理ができる。成形品の層別管理は、例えば、良品と不良品とを層別して管理する場合があり、また例えば、成形品をランク分け（クラス分け）して管理する場合がある。

前記コントローラは、前記検出データが許容範囲外であると判断した場合の開放場所を、前記検出データが許容範囲内であると判断した場合の開放場所とは異ならせる開放動作を制御する構成であることが好ましい。この構成によれば、成形品に求められる品質に応じて異なった場所に成形品を配置できる。

前記成形機は、一例として、金型名、射出条件、型開条件、型閉条件、成形温度条件、その他既知の成形条件を有する。前記成形機からの信号は、一例として、型開信号であり、特に型開限信号である。前記金型温度調節機からの検出データは、一例として、金型の温度、金型の内部を通過する媒体の温度、金型の内部を通過する媒体の流量である。

一例として、成形機とコントローラとは有線で接続されており、成形品取出ロボットと金型温度調節機とコントローラとは有線でネットワーク接続されている。ネットワーク接続は、一例として、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＵＳＢ接続、その他既知の信号接続方式が挙げられ、周辺機器においては通信プロトコルが概ね標準化されている。なお、上記以外の構成として、成形機とコントローラとが無線で接続されている場合や、成形品取出ロボットと金型温度調節機とコントローラとが無線でネットワーク接続されている場合がある。

前記検出データが許容範囲外であるとの判断基準や、前記検出データが許容範囲内であるとの判断基準は、管理者がコントローラにデータ入力して予め設定する場合があり、また、前記検出データをデータベースに蓄積して統計手法に基づいて演算手段が演算した管理限界値を判断基準とする場合がある。成形品取出ロボットが、前記検出データと対応した成形品を開放する開放場所は、一例として、温度区分によってクラス分けされ、金型の温度が異常値の場合は不良品排出場所となる。このように、成形品に求められる品質に応じた成形品の層別管理ができる。

前記コントローラは、前記金型温度調節機に対して前記検出データの要求信号を送信し、前記金型温度調節機から前記検出データを受信して、前記成形品取出ロボットに前記指令を送信する構成であることが好ましい。この構成によれば、成形サイクルの都度、前記検出データの判断をすることができるので、成形品を適時にクラス分けできる。

前記成形機に供給するための樹脂材料を乾燥する材料乾燥機と、乾燥した前記樹脂材料を前記成形機に供給する材料搬送機とをさらに備え、前記材料乾燥機と前記材料搬送機と前記コントローラとはネットワーク接続されており、前記コントローラは、前記材料乾燥機及び前記金型温度調節機からの信号に基づいて、前記材料搬送機および前記成形品取出ロボットの開始動作を制御する構成であることが好ましい。この構成によれば、樹脂材料が乾燥し、且つ、前記金型温度調節機の設定温度に金型温度が達した時点で成形品取出ロボットが動作を開始するので、適時に効率的な動作ができる。また、材料乾燥機と材料搬送機とコントローラとはネットワーク接続されているので、材料乾燥機と材料搬送機とが直接的に信号接続されていない構成の場合においても材料乾燥機と材料搬送機とを連動させることができる。つまり、材料乾燥機と材料搬送機とを同期させて動作を開始させることができる。

前記コントローラは、一例として、前記金型温度調節機の温度条件設定と前記成形品取出ロボットの動作条件設定と前記材料乾燥機の乾燥条件設定とを行う。前記成形品取出ロボットは、一例として、コントローラからの指令によって自動運転状態となり、コントローラに一元管理される。操作者は、一例として、コントローラの設定画面から金型名を選択するだけで各周辺機器の条件設定を一括して行うことができる。この構成によれば、ヒューマンエラーが防止できる。尚且つ、金型名と対応して各周辺機器を同期させることや連動させて、各周辺機器に対して合理的な動作の制御ができる。

本発明によれば、成形機および各周辺機器がネットワーク接続された状態でコントローラによって各周辺機器が管理され、コントローラからの指令に応じて成形品取出しロボットが複数通りの動作を行って成形品の開放場所を適時決定する。よって、成形品に求められる品質に応じた成形品の層別管理ができる。

図１は本発明の実施形態に係る成形品取出システムの構成を模式的に示す構成図である。 図２は本実施形態に係るコントローラの動作手順を示すフローチャート図である。 図３は本実施形態の成形品取出装置の外観を示す概略の図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１と図３に示すように、成形品取出装置１は、金型温度調節機７からの検出データに基づいて指令を送信するコントローラ２と、前記指令を受信して樹脂成形品を金型８１から取り出して所定場所に開放する成形品取出ロボット３とを備える。

コントローラ２は、一例として、操作者が手持ち可能な端末であり、ディスプレイ２４と、ボタンやジョグダイヤル等の入力手段２３とが配設されている。コントローラ２は、コンピュータ機能を有しており、ＣＰＵ２１と、二次記憶装置であるデータベース２２とが内蔵されて、制御プログラム４がインストールされている。なお、データベース２２は、フラッシュメモリのような外部記憶装置（三次記憶装置）に保存しておくこともできる。

制御プログラム４のファームウエアは、一例として、Ｃ言語やアセンブラ等の言語で構成され、マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等のＯＳ上で動作し、Ｗｅｂブラウザおよびコマンドラインからアップデートが可能である。なお、上記以外の構成として、市販のファームウエアや既知のファームウエアが適用可能である。

成形品取出ロボット３は、一例として、デジタルサーボモータによって７軸動作が可能なアーム部３１が配設され、アーム部３１の先端側のロボットハンドによって成形品を把持する構成である。

図１の例では、コントローラ２に内蔵された制御部２５と成形機８に内蔵された制御部８５とが信号接続されている。そして、コントローラ２に内蔵された制御部２５と成形品取出ロボット３に内蔵された制御部３５とが信号接続されている。また、制御部２５と材料乾燥機５に内蔵された制御部５５とが信号接続されており、制御部２５と材料搬送機６に内蔵された制御部６５とが信号接続されており、且つ、制御部２５と金型温度調節機７に内蔵された制御部７５とが信号接続されている。つまり、成形品取出ロボット３と材料乾燥機５と材料搬送機６と金型温度調節機７とコントローラ２とはネットワーク接続されている。

一例として、材料乾燥機５は、熱交換器を介した循環エアによって粒状またはペレット状の樹脂材料を乾燥する構成である。また、材料搬送機６は、材料乾燥機５によって乾燥された樹脂材料を成形機８に供給する構成である。そして、金型温度調節機７は、成形機８の金型８１側に接続された配管内の液体を熱媒体として金型８１を加熱または冷却する構成である。

上記の基本構成に加えて、成形品をストックするストック機や、成形品を袋詰めする包装機や、スプルやランナを粒状またはペレット状に粒断する粒断機をコントロータ３とネットワーク接続することが可能である。

この構成によれば、コントローラ２から各周辺機器に必要な動作条件データをデータ転送してリアルタイムで成形に関わる各周辺機器の制御ができる。信号接続方式は、例えば有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＵＳＢ接続、その他既知のネットワーク接続が挙げられる。

図２は、コントローラ２の動作手順を示すフローチャート図である。引き続き、コントローラ２の動作手順について、以下に説明する。

周辺機器の条件設定ステップＳ１は、操作者がコントローラ２のディスプレイ２４に表示された金型名を選択すると、コントローラ２が、成形品取出ロボット３、材料乾燥機５、材料搬送機６及び金型温度調節機７を含む周辺機器の条件を一括設定する。これにより、金型８１の金型データの選択誤りや金型温度等の条件設定誤りが防止できるともに、各周辺機器への条件設定時間が短縮できる。周辺機器の条件設定ステップＳ１の後、自動運転開始の判断ステップＳ２となる。

自動運転開始の判断ステップＳ２は、一例として、材料乾燥機５に付設の露点センサからの信号に基づいて樹脂材料が乾燥時間に達したとコントローラ２が判断し、且つ、金型温度調節機７に付設の温度センサ等の温度検知手段からの信号に基づいて設定温度に金型温度が達したとコントローラ２が判断した時点で、自動運転開始ステップＳ３となる。そして自動運転開始ステップＳ３は、コントローラ２から成形品取出ロボット３に対して自動運転開始指令が送信される。コントローラ２からの自動運転開始指令を受信した成形品取出ロボット３は、自動運転モードとなり、自動運転動作を開始する。これにより、適時に効率的な動作ができる。なお、自動運転開始ステップＳ３では、上記の構成に加えて、コントローラ２が各周辺機器の自動運転動作を制御するようにしてもよい。

そして、材料搬送機６から乾燥した樹脂材料が供給された成形機８は、成形動作を行って成形品を生産する。成形動作完了の際、または成形動作完了直前に、成形機８は型開限信号をコントローラ２に送信し、コントローラ２は成形機８からの型開限信号を受信する型開信号の受信ステップＳ４となる。

成形機８からの型開限信号をコントローラ２が受信すると、検出データ要求信号の送信ステップＳ５となる。検出データ要求信号の送信ステップＳ５は、コントローラ２が金型温度調節機７に対して検出データ要求信号を送信する。検出データ要求信号が送信されると、金型温度調節機７は検出データ要求信号を受信する検出データ要求信号の受信ステップＳ６となる。そして、検出データ要求信号を受信した金型温度調節機７は検出データをコントローラ２に送信する検出データの送信ステップＳ７となる。

成形機８における成形動作の際、一例として、金型温度調節機７に付設された温度センサ等の温度検知手段は、成形機８の金型８１側に接続された配管内の媒体温度を検知し、検出データとなる。検出データの送信ステップＳ７にて、検出データがコントローラ２に送信されると、コントローラ２は検出データを受信する検出データの受信ステップＳ８となる。そして、検出データの受信ステップＳ８にて、検出データがコントローラ２に受信されると、コントローラ２は、受信した検出データが許容範囲であるか否かを判断する検出データの判断ステップＳ９となる。

検出データの判断ステップＳ９にて、受信した検出データが許容範囲内であるとコントローラ２が判断した場合、成形品取出ロボット３は、成形品を正常時または標準時の開放場所に開放する動作を行う。一方、検出データの受信ステップＳ８にて、受信した検出データが許容範囲外であるとコントローラ２が判断した場合、コントローラ２は、成形品取出ロボット３に対して指令を送信する指令の送信ステップＳ１０となる。

指令の送信ステップＳ１０にて、コントローラ２からの指令を受信した成形品取出ロボット３は、成形品を正常時または標準時の開放場所とは異なった開放場所（異常時または非標準時の開放場所）に開放する開放動作を行う。開放場所は、例えば、温度区分によってクラス分けされ、一例として、金型８１の温度が異常値の場合は不良品排出場所となる。この構成によれば、成形品に求められる品質に応じた成形品の層別管理ができる。

受信した検出データが許容範囲内の場合は検出データの判断ステップＳ９の後、また、受信した検出データが許容範囲外場合は指令の送信ステップＳ１０の後、コントローラ２は、成形停止の判断ステップＳ１１となる。

成形停止の判断ステップＳ１１にて、良品成形数が設定値に未達の場合及び成形機８からの成形停止信号がない場合は、成形機８は、成形サイクルを所定回数繰り返して成形品を連続的に生産する。成形停止の判断ステップＳ１１にて、良品成形数が設定値に達成した場合または成形機８からの成形停止信号を受信した場合は、周辺機器の停止ステップＳ１２となる。

周辺機器の停止ステップＳ１２にて、コントローラ２は、周辺機器の停止指令を成形品取出ロボット３、材料乾燥機５、材料搬送機６及び金型温度調節機７に送信する。周辺機器の停止指令を受信した成形品取出ロボット３、材料乾燥機５、材料搬送機６及び金型温度調節機７は、パージ動作や終了動作を行って待機状態または停止状態となる。

本実施形態によれば、コントローラ２によって各周辺機器をネットワーク接続して制御系を一元管理することで、成形機８に負荷をかけることなく、金型温度調節機７からの検出データに基づいて、成形品取出ロボット３が、成形品を正常時または標準時の開放場所に開放する動作と、成形品を正常時または標準時の開放場所とは異なった開放場所に開放する開放動作とを行う。つまり、コントローラ２からの指令に応じて成形品取出しロボット３が複数通りの動作を行って成形品の開放場所を適時決定する。よって、合理的な成形品の層別管理ができる。

また、本実施形態によれば、ネットワーク接続された各周辺機器の動作をコントローラ２によって監視し、データ蓄積して成形品の品質向上に役立てることができる。そして、成形機８の動作情報をコントローラ２によって監視し、成形機８の動作タイミングに合わせて各周辺機器を連動させることができる。成形品取出ロボット３のエラー情報や生産状況は、一例として、スマートフォン等の携帯情報端末に送信することで操作者に適時情報通知するようにできる。さらに、コントローラ２にコンピュータプログラムからなるＡＩ（人工知能）としての機能を搭載することで、データベース２２を適時更新させながら各周辺機器の動作条件情報を最適化することも可能である。

本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。上述の成形品取出装置１は、仕様等に合わせて適宜仕様変更する場合がある。

１ 成形品取出装置
２ コントローラ
３ 成形品取出ロボット
４ 制御プログラム
５ 材料乾燥機
６ 材料搬送機
７ 金型温度調節機
８ 成形機
２５、３５、５５、６５、７５ 制御部
８１ 金型

Claims (4)

1. 金型を有する成形機からの信号を受信し、また、指令を送信するコントローラと、前記指令を受信して前記金型から成形品を取り出して開放する成形品取出ロボットと、前記金型における金型温度を調節する金型温度調節機とを備え、
   前記成形品取出ロボットと前記金型温度調節機と前記コントローラとはネットワーク接続されており、
   前記コントローラは、前記金型温度調節機からの検出データに基づいて、前記検出データが許容範囲内であると判断した場合と、前記検出データが許容範囲外であると判断した場合とで、前記成形品取出ロボットの動作を異ならせる制御をする構成であること
   を特徴とする成形品取出装置。
2. 前記コントローラは、前記検出データが許容範囲外であると判断した場合の開放場所を、前記検出データが許容範囲内であると判断した場合の開放場所とは異ならせる開放動作を制御する構成であること
   を特徴とする請求項１記載の成形品取出装置。
3. 前記コントローラは、前記金型温度調節機に対して前記検出データの要求信号を送信し、前記金型温度調節機から前記検出データを受信して、前記成形品取出ロボットに前記指令を送信する構成であること
   を特徴とする請求項１または２記載の成形品取出装置。
4. 前記成形機に供給するための樹脂材料を乾燥する材料乾燥機と、乾燥した前記樹脂材料を前記成形機に供給する材料搬送機とをさらに備え、
   前記材料乾燥機と前記材料搬送機と前記コントローラとはネットワーク接続されており、
   前記コントローラは、前記材料乾燥機及び前記金型温度調節機からの信号に基づいて、前記材料搬送機および前記成形品取出ロボットの開始動作を制御する構成であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の成形品取出装置。