JP6352852B2 - 射出成形システム - Google Patents

Description

本発明は射出成形システムに関し、特に作業者と協調して動作する装置と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は、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されて検査が実施され、その検査結果に基づいて良否判定され、成形品分別手段によって成形品の分別を行っていた。

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。

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、成形品の取り出しと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を目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、成形後の成形品を成形品取出し箇所から成形品置き場に運搬するロボットからなる成形品運搬装置と、前記成形品を分別する成形品分別手段とを備え、前記成形品運搬装置の動作領域と作業者の作業領域とが互いに重なる状態で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は、力センサを具備し、該力センサの検出値が所定の値を超えた場合には、少なくとも該力センサの検出値が小さくなるように動作が制御され、前記射出成形システムは、前記成形品を検査する成形品チェックモードを有し、前記成形品チェックモードが有効な場合は、前記成形品運搬装置の動作領域内の成形品検査位置において前記成形品の良品判別検査が行われ、前記成形品分別手段は、前記良品判別検査の検査結果に基づき前記成形品を分別し、前記成形品チェックモードが有効ではない場合は、前記成形品運搬装置は、前記成形品検査位置に前記成形品を搬送することなく前記成形品を前記成形品置き場に運搬し、前記良品判別検査の検査結果に基づいて、前記成形品運搬装置を自動運転または半自動運転とするか否かを判定する再運転判定手段を備え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１に係る発明では、ロボットからなる成形品運搬装置と作業者とが領域を共有して作業を行う射出成形システムにおいて、成形品運搬装置として、力センサを具備して、力センサの検出値が所定の値を超えた場合には、少なくとも力センサの検出値が小さくなるように動作が制御され、射出成形システムの成形品チェックモードが有効な場合には、作業者の作業領域内において成形品の良品判別検査を行って成形品を分別するため、射出成形システムが成形品運搬装置と作業者とが領域を共有するものであっても、作業者が成形品運搬装置に触れた際には、力センサの検出値が小さくなるように動作が制御されるため安全を保つことができ、安全を保ちつつ成形品の良品判別検査を行って成形品の分別を行うことが可能となる。また、成形品チェックモードが有効ではない場合には、成形品検査位置に成形品を搬送することなく成形品を運搬するようにしたことによって、成形品のチェックを必要な場合のみ行って効率的な成形品の運搬を行うことが可能となる。
また、良品判別検査の検査結果に基づいて、成形品運搬装置のその後の運転は、自動的に行う自動運転とするか、射出成形機の１サイクルのみの運転を行う半自動運転とするか、自動運転をしないかを判定することが可能となる。

本願の請求項２に係る発明では、前記成形品の前記良品判別検査は、検査機器を用いて行うことを特徴とした請求項１に記載の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、成形品の良品判別検査を検査機器を用いて行うようにしたことによって、より正確な良品判別検査を行うことが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、前記良品判別検査は、前記成形品を撮影した画像の解析、又は前記成形品の重量の計測の少なくとも１つによって行い、あらかじめ設定した閾値に基づいて前記成形品の良否判別をすることを特徴とした請求項１又は２に記載の射出成形システムが提供される。

本願の請求項４に係る発明では、前記成形品運搬装置の成形品把持部に外力が加わると該外力の方向に前記成形品運搬装置を移動させる成形品運搬装置誘導手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３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５に係る発明では、前記成形品運搬装置に前記成形品把持部の向きや位置を変更するための操作部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の射出成形システムが提供される。
請求項４，５に係る発明では、成形品運搬装置の成形品把持部に外力が加わると成形品運搬装置を移動させる誘導手段を備えるようにしたことで、成形品の位置等を直接触れることなく移動させることが可能となる。

本願の請求項６に係る発明では、前記成形品運搬装置に前記良品判別検査の検査結果を作業者が入力する良品判別結果入力手段を備えたことを特徴とする請求項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、前記良品判別結果入力手段に作業者が前記良品判別検査の検査結果を入力後、所定の時間が経過したら前記検査結果に基づいて前記成形品分別手段が成形品を分別することを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムが提供される。
請求項７に係る発明では、良品判別検査の検査結果を入力後、所定の時間が経過したら検査結果に基づいて成形品分別手段が成形品を分別するようにしたことで、より安全に成形品分別手段が成形品を動作させることが可能となる。

本願の請求項８に係る発明では、前記成形品運搬装置に、前記成形品運搬装置の動作を制限して前記成形品運搬装置誘導手段による動作のみを行えるようにする動作制限手段と、前記動作制限手段による動作が作業者が押している間だけ有効になる動作制限スイッチと、を備え、前記成形品運搬装置が前記成形品分別手段を兼ね、前記動作制限スイッチを作業者が離した後に前記成形品運搬装置が前記検査結果に基づいて成形品を分別することを特徴とする請求項４〜７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、動作制限手段による動作が解除されて成形品運搬装置が動作を行うため、より安全に成形品の分別を行うことが可能となる。

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、成形品の取り出しと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。

本発明の実施形態の射出成形システムを示した図である。 協調ロボットと作業者との関係を示した図である。 本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。

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４０の近傍に協調ロボット１０が備えられている。
射出成形機４０は、従来周知の射出成形機と同様の構成であり、金型４２どうしを型締めすることによって成形品４４を成形する。

本実施形態においては、射出成形機４０で成形された成形品４４を取り出し、運搬するために協調ロボット１０を用いている。図２は、協調ロボット１０と作業者２０との関係を示した図である。協調ロボット１０の先端部には、成形品４４を取り出し、運搬するためのハンド１２が取り付けられている。協調ロボット１０の各所には、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図示しない制御装置に接続されている。作業者２０と協調ロボット１０とが接触して力センサの検出値が所定の閾値を超えると、制御装置は協調ロボット１０を停止させるか、力センサの検出値が小さくなるように協調ロボット１０を動作させる。これにより、協調ロボット１０が作業者２０に対して過大な力を及ぼすことを制限する。

１４は協調ロボットの操作ノブ１４であり、作業者２０によって操作されると、作業者２０が加えた力の方向に協調ロボット１０が移動する構成とされている。この操作ノブ１４は協調ロボット１０の誘導手段の一部を構成している。
また、１６は協調ロボット１０に設けられた動作制限スイッチである。作業者が動作制限スイッチ１６を押すと、動作制限スイッチ１６が押されている間だけ協調ロボット１０の動作制限手段が作動して、協調ロボット１０自身による動作が制限され、作業者２０の操作ノブ１４による操作などの誘導手段による操作のみが有効となる。これにより、成形品の検査を行った後に、作業者２０が手を離して安全となった後に、協調ロボット１０が成形品を分別することが可能となる。

図１に戻って、本実施形態の射出成形システムを説明する。協調ロボット１０のハンド１２は、成形後の成形品４４を成形品取出し箇所Ｂにおいて取り出し、その後成形品把持箇所Ａに運搬する。そして、成形品チェックモードが有効な場合には、その後成形品検査位置Ｃに運搬する。成形品検査位置Ｃにおいては、後述するように作業者２０もしくは検査装置によって成形品４４の検査が行われる。

成形品検査位置Ｃにおける成形品４４の検査終了後は、検査結果に基づいて成形品分別手段によって成形品４４を分別する。検査結果が良品である場合には良品置き場Ｄに分別し、検査結果が不良品である場合には不良品置き場Ｅに分別する。ここで、成形品４４運搬後の検査時に運搬装置が成形品４４の把持状態を維持する場合には、運搬装置がそのまま成形品分別手段となる。また、運搬後の検査時に運搬装置が成形品４４の把持を解除する場合には、検査終了後に運搬装置とは別の成形品分別手段を用いて分別を行ってもよいし、検査終了後に運搬装置が成形品４４を再び把持して成形品４４を分別してもよい。運搬装置とは別の成形品分別手段を用いる場合には、成形品分別手段としてコンベアなどを用いたり、運搬装置とは別の協調ロボットを用いることもできる。

成形品チェックモードが有効ではなく、成形品取出しモードが有効な場合には、成形後の成形品４４を成形品取出し箇所Ｂにおいて取り出し、その後成形品把持箇所Ａに運搬する。そして、その後成形品４４を良品置き場Ｄに分別する。この場合は、成形品４４運搬後そのまま良品置き場Ｄに分別して運搬することとなる。ここで、３２は協調ロボットの旋回範囲である動作領域を示している。

２０は作業者を示している。作業者２０は、成形品検査位置Ｃにおいて成形品４４の検査を行い、検査結果に基づいて分別指令を協調ロボットに与える。成形品４４の検査は、作業者２０の目視検査で行うこともできるし、検査作業台２２上に成形品撮影装置や成形品質量計測装置といった検査機器を配置して行うこともできる。検査機器としては、成形品４４の画像を撮影するものであってもよく、撮影した画像や撮影した画像を解析したデータを解析したデータを良品時のデータと比較して良否判別を行い、判別結果に基づいて成形品４４を分別する。２４は表示器であり、検査手段を用いて検査を行った場合の撮影された画像や計測された質量データ等を表示する。また、画像の解析を実施する場合には、撮影された画像の所定の部位の長さや面積が、あらかじめ設定された許容値の範囲を超えたか否かで良品判別をすることもできる。ここで、３４は作業者２０の動作領域を示している。

良否判別を行った後は、判別結果に基づいてその後の射出成形機４０と協調ロボット１０の動作モードを調整することができる。例えば、判別結果が良品が続く場合には、所定の期間自動運転を行うようにしたり、少数ながら不良品が発生する場合には、その後１サイクルだけ自動運転を行う半自動運転を行うようにしたり、不良品が多く発生する場合には、自動運転も半自動運転も行わないようにすることもできる。

本実施形態においては、図１に示されているように、協調ロボット１０の動作領域３２と、作業者２０の動作領域３４が重なる部分があり、作業者２０と協調ロボット１０との共有領域３６を形成している。一般的なロボットを用いている場合には、安全確保のために作業者２０とロボットの動作領域を完全に分離して共有部分をなくすための安全柵等が必要であるが、本実施形態においては協調ロボット１０を用いているため互いの動作領域に重なる部分があっても安全が確保されているため、安全柵等による動作領域の分離は不要となる。
なお、成形品検査位置Ｃは協調ロボットの動作領域３２に設けられている。また、作業者と協調ロボットの共有領域３６は協調ロボットの動作領域３２に設けられているので、成形品検査位置Ｃは、作業者と協調ロボットの共有領域３６にあってもよい。図１において符号Ｃ１と符号Ｃ２はどちらも協調ロボットの動作領域３２内に成形品検査位置を設けた例であり、このうち符号Ｃ２については作業者と協調ロボットの共有領域３６内に成形品検査位置を設けた例である。

検査手段として成形品４４の画像を撮影するものを用いる場合には、運搬装置が成形品検査位置Ｃまで成形品４４を運搬し、成形品４４の把持を解除して成形品４４を成形品検査位置Ｃにおき、検査手段が成形品４４の画像を撮影して良否判別を行うことができる。また、運搬装置が成形品４４を把持した状態で検査手段が成形品４４の画像を撮影して良否判別を行うこともでき、この場合、成形品を把持した状態で成形品の画像を撮影する位置が成形品検査位置Ｃとなる。

検査手段としては、成形品４４の質量を計測するものである場合には、計測して得られた質量データを、あらかじめ記憶している良品時のデータと比較するか、あらかじめ設定された許容値の範囲を超えたか否かで良否判別を行い、判定結果に基づいて成形品を分別する。この際に、作業者２０が状況確認しやすいように計測したデータを表示器２４に表示させることも可能である。また、表示器２４に入力機能を備え、許容値を表示器２４から入力して変更可能としておくと、成形品４４に応じた最適な良否判別を実施することが可能となる。

質量計測器を用いて成形品４４の質量を計測する場合には、成形品４４の把持を質量計測器上で解除しておき、質量計測後に再び把持することもできるし、運搬装置が成形品４４を把持した状態で運搬装置の成形品把持部に加わる力（重力）から成形品４４の質量を計測することもできる。運搬装置によって成形品４４を把持した状態で計測する場合には、運搬装置自体が検査手段となり、運搬装置が成形品４４の質量を計測する位置が成形品検査位置Ｃとなる。

成形品検査位置Ｃにおける検査による良否判別は、射出成形機の制御装置や、協調ロボット１０の制御装置、射出成形機と協調ロボット１０を管理する集中管理システムによって自動判別を行って協調ロボット１０に分別指示を自動出力してもよいし、作業者２０が検査データ等に基づいて分別指示をしてもよい。

作業者２０は、良否判別結果を、マイク等を通じて声によって協調ロボット１０へ出力することもできるし、良品、不良品についてのボタン等を押すことによって分別指令を協調ロボット１０に出力することもできる。

図２に示された協調ロボット１０の操作ノブ１４を用いると、協調ロボット１０が成形品４４を作業者２０の近くの成形品検査位置Ｃまで運搬し、検査手段を用いて良否判別の検査を行う場合には、拡大鏡、カメラ等の検査手段による検査を行いやすい位置に、操作ノブ１４の操作により成形品４４に直接触れることなく、成形品４４の位置や向きを自在に調整することが可能となる。

また、協調ロボット１０に図示しない判別結果入力スイッチを設け、作業者２０による良否判別結果を入力可能とすると、作業者２０が容易に良否判別結果を入力することができるようになり、作業効率を向上させることが可能となる。また、判別結果入力スイッチを作業者２０が押してから、あらかじめ定められた所定の時間が経過した後に協調ロボット１０が動作を行うようにすれば、協調ロボット１０がより安全に動作を行うことが可能となる。

次に、図３のフローチャートに基づいて、本実施形態の動作をステップごとに説明する。
・（ステップＳＡ１）成形品チェックモードかどうかを判定する。成形品チェックモードである場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ２に進み、成形品チェックモードではない成形品取出しモードである場合（ＮＯ）はステップＳＡ５に進む。
・（ステップＳＡ２）成形品の取出しを行う。
・（ステップＳＡ３）成形品検査位置において成形品の検査を行う。
・（ステップＳＡ４）成形品の検査の検査結果が良品かどうかを判定する。良品である場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ７に進み、不良品である場合（ＮＯ）はステップＳＡ８に進む。

・（ステップＳＡ５）成形品の取出しを行う。
・（ステップＳＡ６）成形品を良品置き場に置く。
・（ステップＳＡ７）成形品を良品置き場に置く。
・（ステップＳＡ８）成形品を不良品置き場に置く。

なお、本実施形態においては、協調ロボット１０によって、成形品４４の取り出し、運搬と、その後の分別の双方を行うようにしているが、成形品４４の取り出し、運搬を行うロボットと、成形品検査位置Ｃに置かれた後の分別を行うロボットを別のロボットによって行うことも可能である。また、ロボットではなく通常の取出し装置や分別装置を用いることも可能である。

１０ 協調ロボット
１２ ハンド
１４ 操作ノブ
１６ 動作制限スイッチ
２０ 作業者
２２ 検査作業台
２４ 表示器
３２ 協調ロボットの動作領域
３４ 作業者の動作領域
３６ 作業者と協調ロボットの共有領域
４０ 射出成形機
４２ 金型
４４ 成形品

Claims (8)

1. 成形後の成形品を成形品取出し箇所から成形品置き場に運搬するロボットからなる成形品運搬装置と、前記成形品を分別する成形品分別手段とを備え、前記成形品運搬装置の動作領域と作業者の作業領域とが互いに重なる状態で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は、力センサを具備し、該力センサの検出値が所定の値を超えた場合には、少なくとも該力センサの検出値が小さくなるように動作が制御され、
   前記射出成形システムは、前記成形品を検査する成形品チェックモードを有し、
   前記成形品チェックモードが有効な場合は、
   前記成形品運搬装置の動作領域内の成形品検査位置において前記成形品の良品判別検査が行われ、
   前記成形品分別手段は、前記良品判別検査の検査結果に基づき前記成形品を分別し、
   前記成形品チェックモードが有効ではない場合は、
   前記成形品運搬装置は、前記成形品検査位置に前記成形品を搬送することなく前記成形品を前記成形品置き場に運搬し、
   前記良品判別検査の検査結果に基づいて、前記成形品運搬装置を自動運転または半自動運転とするか否かを判定する再運転判定手段を備える
   ことを特徴とする射出成形システム。
2. 前記成形品の前記良品判別検査は、検査機器を用いて行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形システム。
3. 前記良品判別検査は、前記成形品を撮影した画像の解析、又は前記成形品の重量の計測の少なくとも１つによって行い、あらかじめ設定した閾値に基づいて前記成形品の良否判別をすることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形システム。
4. 前記成形品運搬装置の成形品把持部に外力が加わると該外力の方向に前記成形品運搬装置を移動させる成形品運搬装置誘導手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形システム。
5. 前記成形品運搬装置に前記成形品把持部の向きや位置を変更するための操作部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の射出成形システム。
6. 前記成形品運搬装置に前記良品判別検査の検査結果を作業者が入力する良品判別結果入力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の射出成形システム。
7. 前記良品判別結果入力手段に作業者が前記良品判別検査の検査結果を入力後、所定の時間が経過したら前記検査結果に基づいて前記成形品分別手段が成形品を分別することを特徴とする請求項５に記載の射出成形システム。
8. 前記成形品運搬装置に、
   前記成形品運搬装置の動作を制限して前記成形品運搬装置誘導手段による動作のみを行えるようにする動作制限手段と、
   前記動作制限手段による動作が作業者が押している間だけ有効になる動作制限スイッチと、を備え、
   前記成形品運搬装置が前記成形品分別手段を兼ね、前記動作制限スイッチを作業者が離した後に前記成形品運搬装置が前記検査結果に基づいて成形品を分別することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の射出成形システム。