JP2021160279A - 射出成形機の段取支援装置及び段取支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置及び段取支援方法を提供する。【解決手段】複数の段取項目で構成される段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置であって、前記段取項目の作業時間を算出するためのテーブルを記憶する記憶部と、入力情報及び前記テーブルに基づいて、前記段取項目の作業開始タイミングを決定する、段取作業タイミング決定部と、を備える、射出成形機の段取支援装置。【選択図】図１０

Description

本発明は、射出成形機の段取支援装置及び段取支援方法に関する。

射出成形機により成形を行う場合、予め、樹脂準備、金型取付、周辺設備の接続等の複数の段取項目から構成される段取作業が行われる。

特許文献１には、射出成形機に係わる所定の段取りを支援するための射出成形機の段取支援方法において、段取り時に、コントローラのディスプレイに段取り画面を表示し、この段取り画面における段取りの種類に対応して設けた複数の項目選択ボタンの選択が行われたなら、選択された所定の段取りに係わる個々の作業のガイダンスメッセージを、作業手順に沿って順次ガイダンス表示部により表示するようにしたことを特徴とする射出成形機の段取支援方法が開示されている。

特開２００４−１５５０８８号公報

従来、段取作業をどのように行うかは、作業者の経験に頼ることも多い。このため、シリンダ等の昇温完了や樹脂乾燥完了後において、他の段取項目が終わらず、長時間昇温温度での停止状態が続くおそれがあった。これにより、無駄な電力が消費されたり、樹脂焼けや過乾燥等の問題が発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置及び段取支援方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様の射出成形機の段取支援装置は、複数の段取項目で構成される段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置であって、前記段取項目の作業時間を算出するためのテーブルを記憶する記憶部と、入力情報及び前記テーブルに基づいて、前記段取項目の作業開始タイミングを決定する、段取作業タイミング決定部と、を備える。

本発明によれば、段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置及び段取支援方法を提供することができる。

一実施形態に係る射出成形機システムの構成図。 射出成形機の段取支援装置の機能ブロック図。 設備能力補正データの一例。 金型補正データの一例。 外部環境補正データの一例。 作業者能力補正データの一例。 学習補正データの一例。 段取支援装置の動作の一例を示すフローチャート。 表示装置に表示される表示画面の一例。 段取作業後に表示装置に表示される表示画面の一例。 参考例における段取作業の作業タイムテーブルの一例。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

（射出成形機システム）
図１は、一実施形態に係る射出成形機システムＳの構成図である。

射出成形機システムＳは、射出成形機１と、射出成形機１の周辺設備と、ネットワーク８と、成形機管理サーバ９と、を備える。

射出成形機１は、金型装置２を開閉する型締装置１１と、金型装置２で成形された成形品を突き出すエジェクタ装置（図示せず）と、金型装置２に成形材料（樹脂）を射出する射出装置１２と、射出成形機１の各構成要素を制御する制御装置１３と、を備える。射出装置１２は、シリンダを備え、シリンダには成形材料を可塑化するためのヒータが設けられている。また、射出成形機１は、ユーザによる入力操作を受け付ける操作装置１４と、各種の情報等を表示する表示装置１５と、を備える。操作装置１４で入力された情報は、制御装置１３に入力される。制御装置１３は、各種の情報等を表示する表示画面を生成して、表示装置１５に表示させる。

図１に示す射出成形機システムＳは、射出成形機１の周辺設備として、例えば、樹脂乾燥機３と、金型温調機４と、取出機５と、粉砕機６と、コンベア７と、を備える。

樹脂乾燥機３は、射出装置１２に供給する成形材料を乾燥させる。乾燥された成形材料は、射出成形機１の射出装置１２に供給される。

金型温調機４は、金型装置２の温度を所定の温度に温度調整する。例えば、金型装置２に流路が形成されている場合、金型温調機４は、金型装置２の流路に供給する熱媒体の温度および／または流量を制御することにより、金型装置２の温度を所定の温度に温度調整する。また、金型装置２にヒータが設けられている場合、金型温調機４は、金型装置２のヒータに供給する電力を制御することにより、金型装置２の温度を所定の温度に温度調整する。

取出機５は、金型装置２で成形された成形品を取り出して、コンベア７に搬送する。取出機５は、成形品を吸着するチャックを有するチャック板（図示せず）を備えている。成形品は、コンベア７の製品箱（図示せず）に収容される。

粉砕機６は、金型装置２で成形品を成形した際に生じるランナ等を破砕する。

コンベア７には、成形品を収容する製品箱（図示せず）が載置されている。コンベア７は、製品箱を搬送する。

射出成形機１の周辺設備は、ネットワーク８を介して、射出成形機１の制御装置１３と通信可能に接続される。

なお、射出成形機１の制御装置１３は、ネットワーク８を介して、成形機管理サーバ９と通信可能に接続されている。射出成形機１の制御装置１３は、射出成形機１の各種情報を成形機管理サーバ９に送信する。また、射出成形機１の周辺設備は、ネットワーク８を介して、成形機管理サーバ９と通信可能に接続されている。射出成形機１の周辺設備は、周辺設備の各種情報を成形機管理サーバ９に送信する。なお、射出成形機１の周辺設備は、周辺設備の各種情報を射出成形機１の制御装置１３に送信し、射出成形機１の制御装置１３から、周辺設備の各種情報を成形機管理サーバ９に送信する構成であってもよい。

図２は、射出成形機１の段取支援装置の機能ブロック図である。ここでは、射出成形機１の段取支援装置は、制御装置１３の一機能として実装されている。

段取支援装置としての制御装置１３は、段取作業タイミング決定部３１と、機械学習部３２と、入力部３３と、出力部３４と、記憶部３５と、を備えている。

段取作業タイミング決定部３１は、入力情報（後述する情報２１〜２６）及び記憶部３５に予め記憶されたデータ（後述するデータ４１〜４８）に基づいて、各段取項目の作業開始時間（作業開始タイミング）を決定する。即ち、段取作業タイミング決定部３１は、各段取項目の作業開始時間を決定することにより、段取作業のスケジュールを作成する。

機械学習部３２は、過去の段取作業の実績値（後述する実績データ４８）に基づいて、学習補正データ４７を生成し、記憶部３５に記憶させる。

入力部３３は、入力情報が入力される。ここでは、入力部３３に入力される情報は、操作装置１４によって入力されたものであってもよく、ネットワーク８を介して、射出成形機１の周辺設備や成形機管理サーバ９から送信された情報であってもよい。また、射出成形機１が備えるセンサで取得した情報であってもよい。

例えば、入力部３３には、段取完了時間情報２１、設備情報２２、金型情報２３、成形条件情報２４、外部環境情報２５、作業者情報２６等が入力される。

段取完了時間情報２１は、段取作業を終了する時刻、換言すれば、成形品の量産を開始する時刻を含む。設備情報２２は、射出成形機１の周辺設備の情報を含む。金型情報２３は、射出成形機１に取り付けられる金型装置２の情報を含む。成形条件情報２４は、成形材料（樹脂）の種類、シリンダの昇温温度等の情報を含む。外部環境情報２５は、射出成形機１の外部環境の情報（例えば、外気温度、外気湿度等）を含む。作業者情報２６は、段取作業を行う作業者の情報を含む。

出力部３４は、各種の情報が出力される。ここでは、表示装置１５に生成した各段取項目の作業開始時間を表示装置１５に表示させてもよい。また、出力部３４は、制御信号を送信して、射出成形機１または周辺設備の各部を直接制御してもよい。

記憶部３５は、各種のデータ（データ４１〜４６）が予め記憶されている。また、機械学習部３２が生成した学習補正データ４７が記憶される。また、射出成形機１の過去の段取作業の実績値が実績データ４８として、記憶部３５に記憶される。

ここで、段取作業は、複数の項目（段取項目）から構成される。段取項目データ４１には、段取作業の段取項目が記憶されている。ここでは、段取作業の段取項目として、「樹脂準備」、「樹脂乾燥」、「ヒータ昇温」、「金型取付」、「金型昇温」、「粉砕機準備」、「コンベア設置」、「製品箱準備」、「取出機チャック板取付」、「取出機ティーチング」、「パージ」、「条件調整」を有しているものとして説明する。

ここで、「樹脂準備」とは、樹脂乾燥機３に成形材料（樹脂）を供給可能にする作業をいう。「樹脂乾燥」とは、樹脂乾燥機３を駆動させて成形材料（樹脂）を乾燥させる作業をいう。「ヒータ昇温」とは、射出装置１２のヒータを動作させて、シリンダを昇温する作業をいう。シリンダを昇温することにより、シリンダ内の成形材料は可塑化される。「金型取付」とは、型締装置１１に金型装置２を取り付ける作業をいう。「金型昇温」とは、金型温調機４を動作させて金型装置２を所定の温度に調温する作業をいう。「粉砕機準備」とは、粉砕機６を動作可能な状態にする作業をいう。「コンベア設置」とは、射出成形機１の周辺にコンベア７を配置し、コンベア７を動作可能な状態にする作業をいう。「製品箱準備」とは、コンベア７に製品箱を準備する作業をいう。「取出機チャック板取付」とは、取出機５に、金型装置２と対応したチャック板を取り付ける作業をいう。「取出機ティーチング」とは、取出機５に成形品をチャックする際のチャック板の位置と、成形品を製品箱に収容する際のチャック板の位置と、を教示する作業をいう。「パージ」は、射出装置１２に成形材料（樹脂）を供給して、シリンダ内で可塑化し、シリンダ内の成形材料（樹脂）をパージ（排出）する作業をいう。「条件調整」は、射出装置１２から金型装置２に成形材料を射出して、試しの成形を行いながら、成形条件（型締装置１１の型締力、射出装置１２の樹脂量、射出圧力等）を調整する作業をいう。

また、段取項目には、作業の順番が決められているものもある。段取項目データ４１には、作業の順番を示す情報も記憶されている。例えば、「樹脂準備」は、「樹脂乾燥」よりも先に行われる。「金型取付」は、「金型昇温」よりも先に行われる。「金型取付」は、「取出機ティーチング」よりも先に行われる。「コンベア設置」は、「製品箱準備」よりも先に行われる。「取出機チャック板取付」は、「取出機ティーチング」よりも先に行われる。「ヒータ昇温」は、「パージ」よりも先に行われる。「パージ」は、「条件調整」よりも先に行われる。

また、段取項目は、作業者が実際に作業を行う必要がある段取項目（以下「人的作業」とも称する。）と、制御装置１３の制御によって自動運転可能な段取項目（以下「自動運転」とも称する。）と、に別けられる。段取項目データ４１には、各段取項目が人的作業か自動運転かを示す情報も記憶されている。例えば、「樹脂準備」、「金型取付」、「粉砕機準備」、「コンベア設置」、「製品箱準備」、「取出機チャック板取付」、「取出機ティーチング」、「条件調整」は、人的作業に属する段取項目である。「樹脂乾燥」、「ヒータ昇温」、「金型昇温」、「パージ」は、自動運転に属する段取項目である。なお、人的作業として例示した各段取り項目は、自動で行われることもある。

また、段取項目には、並行して作業が可能なものもある。段取項目データ４１には、並行して作業が可能な段取項目を示す情報も記憶されていてもよい。

段取項目基準時間データ４２には、段取項目ごとに基準となる作業時間が記憶されている。

設備能力補正データ４３は、射出成形機１の周辺設備に応じて作業時間が変化する段取項目における、作業時間を算出するためのデータが記憶されている。図３は、設備能力補正データ４３の一例である。ここでは、射出成形機１の周辺設備として、樹脂乾燥機３の設備能力補正データ４３が記憶されている。図３に示す例において、設備能力補正データ４３には、樹脂乾燥機３ごとに、樹脂乾燥機３の風量、樹脂乾燥機３の容量、成形材料ごとの乾燥時間（作業時間）が記憶されている。

金型補正データ４４は、射出成形機１の型締装置１１に取り付けられる金型装置２のデータが記憶されている。図４は、金型補正データ４４の一例である。図４に示す例において、金型補正データ４４には、金型装置２ごとに、金型装置２の重量、金型装置２の材質、金型装置２の寸法、金型装置２に形成される流路の有無及び流路のタイプ、金型装置２に設けられるヒータの有無及び熱量が記憶されている。図４に示す金型補正データ４４に基づいて、熱伝導解析等を行うことにより、「金型昇温」における昇温時間（作業時間）を算出することができる。

外部環境補正データ４５は、外部環境情報２５に応じて作業時間が変化する段取項目における、作業時間を算出するためのデータが記憶されている。図５は、外部環境補正データ４５の一例である。ここでは、外部環境情報２５に応じて作業時間が変化する段取項目の一例として、「ヒータ昇温」における外部環境補正データ４５を示す。図５に示す例において、外部環境補正データ４５には、外気温度ごとに、昇温時間とシリンダ温度とが対応付けして記憶されている。図５に示す外部環境補正データ４５に基づいて、「ヒータ昇温」における昇温時間（作業時間）を算出することができる。

作業者能力補正データ４６は、作業者に応じて作業時間が変化する段取項目における、作業時間を算出するためのデータが記憶されている。図６は、作業者能力補正データ４６の一例である。ここでは、作業者に応じて作業時間が変化する段取項目の一例として、「取出機ティーチング」における作業者能力補正データ４６を示す。図６に示す例において、作業者能力補正データ４６には、作業者ごとに、保有資格、経験年数が記憶されている。また、作業者能力補正データ４６には、作業者の情報に基づいて指定した取出機５のティーチングに要した平均時間（作業時間）が記憶されている。

学習補正データ４７は、機械学習部３２で学習された、作業時間を算出するためのデータが記憶されている。図７は、学習補正データ４７の一例である。ここでは、「条件調整」における学習補正データ４７を示す。図７に示す例において、学習補正データ４７には、作業者ごとに、成形条件調整に要した平均時間、条件補正の試行回数、補正時の良品率が記憶されている。成形条件調整に要した平均時間（作業時間）、条件補正の試行回数、補正時の良品率は、実績データ４８に基づいて算出される。

実績データ４８には、射出成形機１の段取作業の実績データが記憶されている。例えば、段取作業において、作業者、各段取項目に要した時間等が記憶されている。

＜段取支援装置の動作＞
次に、段取支援装置の動作について、図８を用いて説明する。図８は、段取支援装置の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、段取作業タイミング決定部３１は、入力情報の入力を受け付ける。ここでは、作業者は、操作装置１４を操作して各種の情報（段取完了時間情報２１、設備情報２２、金型情報２３、外部環境情報２５、作業者情報２６）を入力する。操作装置１４で入力された情報は、入力部３３を介して、段取作業タイミング決定部３１に入力される。なお、各種の情報の入力は、作業者の入力に限られるものではなく、ネットワーク８を介して成形機管理サーバ９から入力されてもよい。

ステップＳ１０２において、段取作業タイミング決定部３１は、入力された情報（段取完了時間情報２１、設備情報２２、金型情報２３、成形条件情報２４、外部環境情報２５、作業者情報２６）及び記憶部３５に記憶されている補正データ（段取項目データ４１、段取項目基準時間データ４２、設備能力補正データ４３、金型補正データ４４、外部環境補正データ４５、作業者能力補正データ４６、学習補正データ４７、実績データ４８）に基づいて、各段取項目の作業開始タイミングを算出する。

具体的には、まず、段取作業タイミング決定部３１は、入力情報に基づいて、各段取項目の作業時間を算出する。例えば、段取作業タイミング決定部３１は、設備情報２２に含まれる樹脂乾燥機３の機種情報と、成形条件情報２４に含まれる樹脂名と、に基づいて、設備能力補正データ４３（図３参照）を参照して、「樹脂乾燥」の作業時間を算出する。段取作業タイミング決定部３１は、金型情報２３に基づいて、金型補正データ４４（図４参照）を参照して、「金型昇温」の作業時間を算出する。段取作業タイミング決定部３１は、成形条件情報２４に含まれるシリンダの昇温温度及び外部環境情報２５に含まれる外部温度に基づいて、外部環境補正データ４５（図５参照）を参照して、「ヒータ昇温」の作業時間を算出する。段取作業タイミング決定部３１は、作業者情報２６に基づいて、作業者能力補正データ４６（図６参照）を参照して、「取出機ティーチング」の作業時間を算出する。段取作業タイミング決定部３１は、作業者情報２６に基づいて、学習補正データ４７（図７参照）を参照して、「条件調整」の作業時間を算出する。また、「樹脂準備」、「金型取付」等の作業時間は、段取項目基準時間データ４２から取得する。

次に、段取作業タイミング決定部３１は、算出した各段取項目の作業時間、段取完了時間情報２１、段取項目データ４１の段取項目の順番を示す情報、段取項目データ４１の並行して作業可能な段取項目を示す情報、に基づいて、各段取項目の作業開始タイミングをそれぞれ決定する。

ステップＳ１０３において、段取作業タイミング決定部３１は、算出した各段取項目の作業開始時間（作業開始タイミング）を出力する。例えば、段取作業タイミング決定部３１は、出力部３４を介して、表示装置１５に算出した各段取項目の作業開始時間を表示させる。これにより、作業者は、各段取項目の作業開始時間を把握することができる。また、人的作業の段取項目に関して、作業者は、表示装置１５に提示された作業開始時間に従って各段取項目の作業を行うことができる。また、自動運転の段取項目に関して、制御装置１３は、決定された作業開始時間に従って各段取項目の作業を行うことができる。

図９は、表示装置１５に表示される表示画面の一例である。表示画面には、段取項目２０１の項目名が表示されている。段取項目２０１の欄の隣（図９では右隣）には、項目名に対応して、各段取項目の作業時間（作業開始時刻、作業終了時刻）がタイムバー２０２が表示されている。また、タイムバー２０２には、段取作業タイミング決定部３１で生成した予定欄２０２ａが表示されている。なお、タイムバー２０２には、実績時間を表示する実績欄２０２ｂが設けられていてもよい。また、表示画面には、項目名に対応して、コメント欄２０３が設けられている。コメント欄２０３には、作業時間の補正理由と補正時間が表示される。これにより、段取項目基準時間データ４２に格納される各段取項目ごとの基準時間からの増減を容易に把握することができる。

図１０は、段取作業後に表示装置１５に表示される表示画面の一例である。図１０に示すように、実績欄２０２ｂに、各段取項目の作業時間（作業開始時刻、作業終了時刻）が表示されてもよい。

ここで、図１１は、参考例における段取作業の作業タイムテーブルの一例である。ここでは、作業者の技能未熟により「取出機ティーチング」に時間がかかり、「パージ」の開始時刻が遅れたことを示している。その結果、「樹脂乾燥」及び「ヒータ昇温」の後に無駄な待機時間が生じている。また、「パージ」の開始時刻が遅れたことに起因して、「パージ」の終了時刻及び「条件調整」の開始時刻も遅れたことがわかる。また、作業者の技能未熟により「条件調整」の作業時間がさらに伸びている。この結果、量産開始の１２：００までに、段取作業が終了せず、射出成形機１の生産性が低下する。

これに対し、図１０に示すように、本実施形態の段取支援装置では、設備能力、外部環境、金型情報、作業者能力、学習データ等に応じて、各段取工程の作業時間及び作業開始時刻を補正する。具体的には、図１０に示す例において、段取作業タイミング決定部３１は、設備情報２２に含まれる樹脂乾燥機３の機種情報と、成形条件情報２４に含まれる樹脂名と、に基づいて、設備能力補正データ４３（図３参照）を参照して、「樹脂乾燥」の作業時間を通常（基準時間）よりも１０分短くなるように設定（補正）している。また、段取作業タイミング決定部３１は、成形条件情報２４に含まれるシリンダの昇温温度及び外部環境情報２５に含まれる外部温度に基づいて、外部環境補正データ４５（図５参照）を参照して、「ヒータ昇温」の作業時間を通常（基準時間）よりも１０分長くなるように設定（補正）している。また、段取作業タイミング決定部３１は、金型情報２３に基づいて、金型補正データ４４（図４参照）を参照して、「金型昇温」の作業時間を通常（基準時間）よりも１０分長くなるように設定（補正）している。また、段取作業タイミング決定部３１は、作業者情報２６に基づいて、作業者能力補正データ４６（図６参照）を参照して、「取出機ティーチング」の作業時間を通常（基準時間）よりも１０分長くなるように設定（補正）している。また、段取作業タイミング決定部３１は、作業者情報２６に基づいて、学習補正データ４７（図７参照）を参照して、「条件調整」の作業時間を通常（基準時間）よりも１０分長くなるように設定（補正）している。なお、段取作業タイミング決定部３１は、これら以外の段取項目の作業時間を通常（基準時間）に設定している。そして、段取作業タイミング決定部３１は、設定された各段取項目の作業時間と、段取項目データ４１に含まれる作業の順番を示す情報と、に基づいて、各段取項目の作業開始タイミングを算出する。これにより、作業者は、生成された各段取項目における作業開始時刻に従って作業することにより、効率的に段取作業を行うことができる。また、無駄な待機時間を削減することができる。また、量産開始時刻までに段取作業を終了させることができる。

以上、射出成形機１の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

本実施形態に係る段取支援装置は、射出成形機１の制御装置１３に実装されるものとして説明したが、これに限られるものではない。段取支援装置は、成形機管理サーバ９に実装される構成であってもよい。

Ｓ 射出成形機システム
１ 射出成形機
２ 金型装置
３ 樹脂乾燥機
４ 金型温調機
５ 取出機
６ 粉砕機
７ コンベア
８ ネットワーク
９ 成形機管理サーバ
１１ 型締装置
１２ 射出装置
１３ 制御装置
１４ 操作装置
１５ 表示装置
２１ 段取完了時間情報
２２ 設備情報（入力情報）
２３ 金型情報（入力情報）
２４ 成形条件情報（入力情報）
２５ 外部環境情報（入力情報）
２６ 作業者情報（入力情報）
３１ 段取作業タイミング決定部
３２ 機械学習部（学習部）
３３ 入力部
３４ 出力部
３５ 記憶部
４１ 段取項目データ
４２ 段取項目基準時間データ
４３ 設備能力補正データ（テーブル）
４４ 金型補正データ（テーブル）
４５ 外部環境補正データ（テーブル）
４６ 作業者能力補正データ（テーブル）
４７ 学習補正データ（テーブル）
４８ 実績データ（テーブル）

Claims (5)

1. 複数の段取項目で構成される段取作業を支援する射出成形機の段取支援装置であって、
   前記段取項目の作業時間を算出するためのテーブルを記憶する記憶部と、
   入力情報及び前記テーブルに基づいて、前記段取項目の作業開始タイミングを決定する、段取作業タイミング決定部と、を備える、
   射出成形機の段取支援装置。
2. 前記段取作業タイミング決定部は、
   前記段取項目の作業順番を決定する、
   請求項１に記載の射出成形機の段取支援装置。
3. 前記入力情報は、前記射出成形機の設備情報、金型情報、成形条件情報、外部環境情報、作業者情報のうち少なくとも１つを含む、
   請求項１または請求項２に記載の射出成形機の段取支援装置。
4. 前記段取作業の実績値に基づいて、前記テーブルを補正する、学習部を備える、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機の段取支援装置。
5. 複数の段取項目で構成される段取作業を支援する段取支援方法であって、
   入力情報を入力するステップと、
   前記入力情報と、前記段取項目の作業時間を算出するためのテーブルと、に基づいて、前記段取項目の作業開始タイミングを決定するステップと、を有する、
   段取支援方法。

Images