JP7353878B2 - 成形品製造システム及び成形品取出機 - Google Patents

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本発明は、成形機及び成形品取出機の少なくとも一方が、通信ネットワークを介して外部サーバに内部データを送信する通信装置を備えた成形品製造システムに関するものである。
最近、予知保全の目的で、IoT(Internet of Things)が各分野で活用され始めている。成形機から成形品を取り出す成形品取出機においても、IoTが活用されている。例えば、成形品取出機の分野においては、出願人が製造販売する「FRA(登録商標)」の商標を付した成形品取出機において、最初にIoTが導入されている(非特許文献1)。しかしながら成形機、成形品取出機及び周辺機器を備えた成形品製造システムを対象としたIoT化はまだなされていない。
株式会社ユーシン精機、タイトル「FRA|商品情報|株式会社ユーシン精機|プラスチック射出成形品取出ロボット(取出機)のメーカ」、検索日;平成30年9月3日、URL:www.ype.co.jp/product/detail/fra.html
成形品製造システムでは、成形機及び成形品取出機の他に、温調機、エアシリンダの空気圧を測定する圧力センサ、取り出した成形品の重量を測定する重量計、成形品の形状を撮影して成形品の変形や樹脂不足を測定する画像診断装置、成形品をゲートから切り離す切断機、成形品に貼るラベルの印刷を行うラベル印刷機等の種々の周辺機器がある。また製造工場内には、すでに設置された成形品取出機も存在する。そのため新規導入の成形品取出機がIoT化されていても、成形品製造システムの予知保全に必要な情報を十分に集めることができない問題があり、成形品製造システムのIoT化が遅れている現状がある。
本発明の目的は、IoT化が容易な成形品製造システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、成形品製造システムのIoT化を促進することができる成形品取出機を提供することにある。
本発明は、成形機と、成形品取出機と、成形品取出機の周囲に配置されて成形品取出機の動作中に一緒に動作する1以上の周辺機器からなる成形品製造システムを対象とする。本発明では、成形機及び成形品取出機の少なくとも一つは通信ネットワークを介して成形機に装着する金型の識別情報と一緒に外部サーバに内部データを送信する通信装置を備えている。金型の識別情報とは、金型に付与される識別番号、識別符号、金型に添付されるバーコード等が含まれるが、その種類は限定されない。そして通信装置は、金型の識別情報と一緒に、1以上の周辺機器から出力された外部データを、外部サーバに送信するように構成されている。また通信装置は、外部サーバと他の機器にデータを送信する機能も有している。
実用的なIoT化を進めるためには、通信コスト、通信可能範囲等の問題からIoT専用の通信インフラ(ネットワーク)を利用しなければならない現状がある。そのため周辺機器メーカが、IoT化を個々に進めると多大な費用が必要となり、この点がIoT化の障害になっている。本発明は、成形品製造システムの中心にある成形機及び成形品取出機のIoT化が進んでいる現状に鑑み、この成形機及び成形品取出機の少なくとも一方のIoT化のための通信インフラを利用して、周辺機器の出力データを外部サーバに送信できるようにすることにより、簡単且つ安価に成形品製造システムのIoT化を実現可能にする。またその際に、本発明では、成形機に装着される金型の識別情報を外部サーバに送信するデータと一緒に送信するので、外部サーバに蓄積したデータを金型を中心として利用することができる。成形品が異なれば金型は交換され、金型が判れば、成形品の形状・寸法・規定重量を特定することができる。そのため成形品の不良発生予知及び不良発生原因の予知を行う際に、金型の情報は極めて有力な情報となる。外部サーバに蓄積するすべてのデータを金型と関連付けておけば、予知保全の精度を高めることができる。
通信装置は、金型の識別情報に通信時の成形サイクルの情報を付加するようにしてもよい。通信時の成形サイクルとは、通信時における成形機における成形品の成形シーケンス情報と成形品取出機の取出シーケンス情報の少なくとも一方を含むものである。金型情報に加えて通信時におけるデータと一緒に成形サイクルの情報が外部サーバに送られれば、成形動作のタイミング及び/または取出動作のタイミングを考慮して、予知保全の精度をさらに高めることができる。
通信装置は、外部データを内部データと一緒のパケットにして外部サーバに送信し、外部サーバはパケットを受信するようにしてもよい。これにより、通信ネットワークの空いている時間に通信を行うことができる。
また通信装置は、1以上の周辺機器からの外部データを個別に外部サーバに送信するようにしてもよい。これにより、複数の外部サーバそれぞれのために必要な外部データを確実に送信することができる。
また通信装置は、1以上の周辺機器と通信するための1以上の外部機器接続端子を備えており、1以上の周辺機器は通信ケーブルを介して1以上の外部機器接続端子と接続されているようにしてもよい。このようにすると、ハード上は単に通信ケーブルを接続するだけで周辺機器を含む成形品製造システムのIoT化を実現することができる。
また1以上の周辺機器が、1以上の既存の成形品取出機または該1以上の既存の成形品取出機及び該1以上の成形品取出機の1以上の周辺機器であってもよい。このようにするとより多くの周辺機器の外部データを外部サーバに送信することができる。
通信装置は、外部サーバからの信号を1以上の周辺機器に送信する機能を備えていてもよい。この場合、外部サーバは、通信装置を介して送信された内部データまたは外部データのうち1以上の周辺機器のうち予め定めた1以上の特定周辺機器が参考にできるデータを1以上の特定周辺機器または該1以上の特定周辺機器の設定者が解釈できる解釈可能データに変換する参考データ変換部を備えており、参考データ変換部が変換した解釈可能データを1以上の特定周辺機器または設定者が有する通信端末器に送信する。このようにすると必要な解釈可能データを通信装置を利用して特定周辺機器に直接送信することが可能となる。
またこの場合、外部サーバは、参考データ変換における参考にできるデータの変換条件を外部からの指令により設定する変換条件設定部を更に備えていてもよい。このようにすれば、解釈可能データの変換条件設定を簡単に行える利点がある。
本発明の成形品取出機は、通信ネットワークを介して外部サーバに内部データを送信する通信装置を備えた成形品取出機を対象とする。通信装置は、成形品取出機の周囲に配置されて成形品取出機の動作中に一緒に動作する1以上の周辺機器から出力された外部データを、成形機に装着する金型の識別情報と一緒に外部サーバに送信するように構成されている。この成形品取出機が、もともとIoT化に対応した機器であれば、予め備えられた通信インフラを利用して、周辺機器から出力された外部データを外部サーバに送信する構成を容易且つ安価に実現し、周辺機器のIoT化を支援することができる。
通信装置は、外部データを内部データと一緒のパケットにして外部サーバに送信するようにしてもよい。これにより、通信ネットワークの空いている時間に通信を行うことができる。
また通信装置は、1以上の周辺機器からの外部データを個別に外部サーバに送信するようにしてもよい。これにより、複数の外部サーバそれぞれのために必要な外部データを確実に送信することができる。
本発明の一つ実施の形態に係る成形品取出機、及びこの成形品取出機を含む本発明の一つの実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。 図1の成形品製造システムにおけるデータ構成の一つの例を示す図である。 図1の成形品製造システムにおけるデータ構成の他の例を示す図である。 外部サーバにアクセスする外部通信端末機の表示画面の一例を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態に係る成形品取出機、及びこの成形品取出機を含む本発明の一つの実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。
以下図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。
図1において、本実施の形態の成形品製造システムは成形品取出機10、射出成形機20及び周辺機器30を含む。射出成形機20は成形品製造システムの中枢をなし、その他の機器は射出成形機20の動作を補助する。
成形品取出機10は射出成形機20の上に、又は射出成形機20に隣接して設けられ、射出成形機20の金型から成形品を取り出して、ゲートカットを行い、所定の箇所に載置する。成形品取出機10の動作は制御部12により制御される。
本実施の形態において、成形品取出機10は通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信するIoT化に対応した通信装置の一部を構成する通信部14を備えている。すなわち通信部14は通信ネットワーク40を介して内部データの送受信を行う送受信部15と、内部データを送信に適した形態に変換するデータ変換部16と、変換した未送信の内部データを一時保存するバッファ17とを含む。バッファ17には、内部データとして、成形品取出機10の動作状況(取出シーケンスを含む)、射出成形機20から与えられる動作状況(成形シーケンスを含む)、射出成形機20に実装された金型の情報などを示す各種データ、成形品取出機10に搭載された各種センサの出力データ等が記憶されており、これらのデータは制御部12のコンピュータまたはプロセッサにインストールされた制御プログラムに従って送受信部15に出力される。
周辺機器30は、成形品取出機10の周囲に配置されて成形品取出機10の動作中に一緒に動作する機器を意味する。本願明細書において、周辺機器30には、特に射出成形機20を構成する機器も含まれ、例えば圧力センサ32は、射出成形機20の金型を開閉するエアシリンダの空気圧を測定する。成形品取出機10及び射出成形機20とは独立した周辺機器としては、例えば温調機34があり、温調機34は熱媒体を射出成形機20に供給して、射出成形機20の金型の温度調節を行う。その他の周辺機器38…の例としては、各種アクチュエータ、撮像装置を含む画像処理装置、重量計、成分分析装置、切断機、レーザーマーカ、超音波溶着機、PLC、FAパソコン、6軸ロボット、シリンダ、塗装(ラベル)印刷機などが挙げられる。
本実施の形態においては、既存の成形品取出機36も周辺機器30に含んでいる。この既存の成形品取出機36は、IoT対応機種でなくても、本実施の形態で用いる成形品取出機10に接続することによりIoT化することができる。また本実施の形態においては、成形品製造システムの中枢たる射出成形機20そのものの動作を表す外部データも成形品取出機10に送信している。その結果、本実施の形態におけるIoT化の観点に鑑みると、成形品取出機10も周辺機器に含むことができる。
成形品取出機10の通信部14は、本実施の形態では通信ネットワーク40を介して射出成形機20及び周辺機器30及び外部サーバ50と通信するほか、通信部14は複数の周辺機器30と通信するための複数の外部機器接続端子18を備えている。複数の周辺機器30は複数の通信ケーブル19を介して複数の外部機器接続端子18とそれぞれ接続されている。これにより、ハード上は単に通信ケーブル19を外部機器接続端子18と周辺機器30との間に接続するだけで周辺機器30を含む成形品製造システムのIoT化を実現することができる。
成形品取出機10と周辺機器30とを接続する通信ネットワーク40は種類を特定しないが、例えば有線又は無線LANであり、産業用パソコンを介してデータの送受信が行われていてもよい。また通信ネットワーク40を介さない通信方法として、通信ケーブル19以外にも、例えば近距離無線通信を利用することができる。
これに対して成形品取出機10と外部サーバ50とを接続する通信ネットワーク40にはインターネットを必ず含むことになるが、これに加えてLANなどのその他のネットワークや専用線を経由することを除外するものではない。
外部サーバ50は、通信装置の一部を構成する送受信部51を介して成形品取出機10から内部データを受信して、成形品取出機10の運用の最適化や予知保全等を図る。本実施の形態では、外部サーバ50としては、クラウドサーバ70内の一部のサーバを利用している。本実施の形態では、外部サーバ50では、内部データを稼働分析部52が分析し、分析結果から、故障予測部54が故障の時期や箇所を予測し、あるいは生産性改善部56が成形品取出機10のプログラムやパラメータを自動更新して生産性を改善する。本実施の形態では、射出成形機20に装着される金型の識別情報を、外部サーバ50に送信する内部データと一緒に送信するので、外部サーバ50に蓄積したデータを金型の識別情報を中心として利用することができる。成形品が異なれば金型は交換される。金型が判れば、成形する成形品の形状・寸法・規定重量を特定することができる。そのため成形品の不良発生予知及び不良発生原因の予知を行う際に、金型の識別情報は極めて有力な情報となる。外部サーバ50に蓄積するすべてのデータを金型の識別情報と関連付けておけば、予知保全の精度を高めることができる。
また本実施の形態では、通信部14が、金型の識別情報に通信時の成形サイクルの情報を付加する。通信時の成形サイクルには、通信時における射出成形機20における成形品の成形シーケンス情報と成形品取出機10の取出シーケンス情報の少なくとも一方を含んでいる。金型情報に加えて通信時におけるデータと一緒に成形サイクルの情報が外部サーバ50に送られれば、成形動作のタイミング及び取出動作のタイミングを考慮して、予知保全の精度をさらに高めることができる。
成形品取出機10は、通信ネットワーク40を介して、クラウドサーバ70内に構成した外部サーバ50以外の外部サーバである射出成形機メーカ外部サーバ60、温調機メーカ外部サーバ62、及びその他の周辺機器メーカ外部サーバ64…にデータを伝送する。
次に本実施の形態の動作について説明する。上述のように、本実施の形態に係る成形品取出機10に装置される通信部14は、通信ネットワーク40を介してクラウドサーバ70内の送受信部51を介して外部サーバ50に内部データを送信するとともに、各周辺機器30(射出成形機20を含む)から出力された外部データを、外部サーバ50以外の外部サーバ60、62、64…にも送信することができる。すなわちIoT化に関しては本実施の形態の成形品取出機10は各周辺機器30のハブとして機能し、且つ各周辺機器30とインターネットとを接続する通信ゲートウェイとしても機能する。
成形品取出機10の通信部14は、通信ネットワーク40や通信ケーブル19を介して相互に接続された各周辺機器30から外部データを受信する。外部データの具体的な内容は、周辺機器30ごとに異なるが、例えば圧力センサ32であれば射出動作毎の圧力の大きさを示す値であり、温調機34であれば金型の温度を適切な範囲内に維持するために経時変化する熱媒体の温度である。
外部データを受信した通信部14は、データ変換部16において外部データを各外部サーバ60、62、64…に送信するのに適した形態に変換する。図2は変換されたデータ構成の一例を示す。データ変換部16は、外部データを内部データと一緒のパケット80に変換する。パケット80は、番号付けされた成形品取出機10の内部データ(#1)、射出成形機20の外部データ(#2)、圧力センサ32の外部データ(#3)、温調機34の外部データ(#4)、既存の成形品取出機36の外部データ(#5)及びその他の周辺機器38の外部データ(#6…、図示していない)が一緒になって構成されている。
パケット80はバッファ17に一時保存され、通信部14は通信ネットワーク40の空いている時間にパケット80をバッファ17から読み出して、外部サーバ50、60、62、64を含むクラウドサーバ70に送出し、全ての外部サーバ50、60、62、64…は同じパケット80を受信する。例えばパケット80は所定時間間隔毎に作成されて所定の時間に送信される。このようにすると、通信ネットワーク40の空いている時間にデータ通信を行うことができる。
図3に変換されたデータ構成の他の例を示す。データ変換部16は、成形品取出機10の内部データ及び各周辺機器30からの外部データを、個別に外部サーバ50、60、62、64…に送信する個別データ90としている。個別データ90は優先順位を付けて個別送信されており、図3の例では成形品取出機10の内部データ(#1-1)、射出成形機20の外部データ(#2-1)、圧力センサ32の外部データ(#3)、成形品取出機10の内部データ(#1-2)、射出成形機20の外部データ(#2-2)、既存の成形品取出機36の外部データ(#5)、温調機34の外部データ(#4)…の順で個別送信を行う。
成形品取出機10の内部データ及び射出成形機20の外部データは、例えば比較的短い所定時間毎に作成されて順次送出され、圧力センサ32と温調機34の外部データは比較的長い所定時間ごとに作成されて送出される。個別データ90はバッファ17に一時保存され、通信部14は各データをそれぞれの外部サーバ50、60、62、64…宛てに個別に送出し、各外部サーバ50、60、62、64…はそれぞれの製造に係る機器の内部データ及び外部データのみを受け取る。
特に、リアルタイムでの監視が必要な場合等には図3のような個別のデータ構成が適している。
以上のように本実施の形態に係る成形品製造システムによると、成形品製造システムの中心にある成形品取出機10のIoT化のための通信インフラを利用して、金型の情報と成形サイクルの情報と一緒に、周辺機器30の出力データを外部サーバ60、62、64…にも送信できるようにすることにより、簡単且つ安価に成形品製造システムのIoT化を実現可能にする。
図4は、外部サーバ70にアクセスする外部通信端末機の表示画面の一例を示している。この表示画面では、選択ボタンB1が選択された結果、成形品取出機10の内部情報とその分析結果が表示画面に示されてる。成形機、温調機または圧力センサの外部情報を見る場合には、選択ボタンB2,B3またはB4を選択すればよい。
[その他の実施の形態]
上記図1の実施の形態では、成形品取出機10が通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信するIoT化に対応した通信装置としての通信部14を備えているが、図5に示すように、射出成形機20が通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信するIoT化に対応した通信装置としての通信部14を備えていてもよい。この場合、成形品取出機10の内部データは金型の情報及び成形サイクルの情報と一緒に、射出成形機20の通信部14から通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に送信する。なおその他の構成は、図1の成形品取出機10と射出成形機20の内部構成を入れ替えた構成となる。
また上記図1の実施の形態では、成形品取出機10が通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信するIoT化に対応した通信装置の一部を構成する通信部14を備えているが、成形品取出機10の他に、射出成形機20も通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信するIoT化に対応した通信装置を備えていれてもよい。この場合には、成形品取出機10及び射出成形機20のいずれか一方または両方の通信部14から通信ネットワーク40を介して外部サーバ50に内部データを送信すればよい。
また図6に示すように、1以上の周辺機器に複数の既存の成形品取出機36及び36´を含んでいてもよい。またこの場合、既存の成形品取出機36´(#2´)の周辺機器[圧力センサ32´(#3´)及び温調機34´(#4´)]も、1以上の周辺機器として含まれていてもよい。
図7は、図1は本発明の第2の実施の形態に係る成形品製造システムの主要な構成を示すブロック図である。図7において、図1の第1の実施の形態を構成する要素と同じ要素には、図1に付した符号と同じ符号を付して説明を省略来する。第2の実施の形態では、外部サーバ50が、参考データ変換部57と変条件設定部58を備えている。通信装置の一部を構成する送受信部51は、外部サーバ50からの信号を射出成形機20、成形品取出機10または1以上の周辺機器30、通信端末器39に送信する機能を備えている。
本実施の形態では、外部サーバ50は、通信装置を介して送信された内部データまたは外部データのうち1以上の周辺機器30のうち予め定めた1以上の特定周辺機器、例えば、温調34が参考にできるデータを1以上の特定周辺機器(温調34)またはこの1以上の特定周辺機器(温調器34)の設定者または操作者が解釈できる解釈可能データに変換する参考データ変換57を備えている。参考データとは、成形品取出機10が出力するエラー信号等である。成形取出機10が内部データとして出力するエラー信号を温調器34がそのまま受け取っても意味を解釈できない場合が多い。そこで参考データ変換部57は、このエラー信号(参考データ)を温調器34の制御部が解釈できる解釈可能データに変換する。送受信部51は、参考データ変換部57が変換した解釈可能データを1以上の特定周辺機器(温調器34)または設定者または操作者が操作する通信端末器39に送信する。このようにすると必要な解釈可能データを通信装置を利用して特定周辺機器に直接送信することが可能となる。その結果、特定周辺機器では、従来よりも容易に必要なデータを得ることができる。
外部サーバ50に設けた変換条件設定部58は、参考データ変換部57における参考にできるデータの変換条件を外部からの指令により設定する機能を有している。変換条件設定部58を設ければ、解釈可能データの変換条件設定を特定周辺機器(温調器34)または通信端末器39から簡単に行える。
本発明によれば、成形品取出機及び成形機の少なくとも一つのIoT化のための通信インフラを利用して、簡単かつ安価に成形品製造システムのIoT化を実現することができる。
10 成形品取出機
12 制御部
14 通信部
15 送受信部
16 データ変換部
17 バッファ
18 外部機器接続端子
19 通信ケーブル
20 射出成形機
30 周辺機器
32 圧力センサ
34 温調機
36 既存の成形品取出機
38 その他の周辺機器
40 通信ネットワーク
50 外部サーバ
51 送受信部
52 稼働分析部
54 故障予測部
56 生産性改善部
57 参考データ変換部
58 変換条件設定部
59 通信端末器
60 射出成形機メーカ外部サーバ
62 温調機メーカ外部サーバ
64 その他の周辺機器メーカ外部サーバ
70 クラウドサーバ
80 パケット
90 個別データ

Claims (11)

  1. 成形機と、成形品取出機と、前記成形品取出機の周囲に配置されて前記成形品取出機の動作中に一緒に動作する1以上の周辺機器からなる成形品製造システムであって、
    前記成形機及び前記成形品取出機の少なくとも一つは通信ネットワークを介して前記成形機に装着する金型の識別情報と一緒に、外部サーバに内部データを送信する通信装置を備えており、
    前記通信装置は、前記金型の識別情報と一緒に、前記1以上の周辺機器から出力された外部データを、前記外部サーバに送信するように構成されていることを特徴とする成形品製造システム。
  2. 前記通信装置は、前記金型の識別情報に通信時の成形サイクルの情報を付加することを特徴とする請求項1に記載の成形品製造システム。
  3. 前記通信装置は、前記外部データを前記内部データと一緒のパケットにして前記外部サーバに送信することを特徴とする請求項1または2に記載の成形品製造システム。
  4. 前記通信装置は、前記1以上の周辺機器からの前記外部データを個別に前記外部サーバに送信することを特徴とする請求項1または2に記載の成形品製造システム。
  5. 前記通信装置は、前記1以上の周辺機器と通信するための1以上の外部機器接続端子を備えており、
    前記1以上の周辺機器は通信ケーブルを介して前記1以上の外部機器接続端子と接続されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の成形品製造システム。
  6. 前記1以上の周辺機器が、1以上の既存の成形品取出機または該1以上の既存の成形品取出機及び該1以上の既存の成形品取出機の1以上の周辺機器を含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の成形品製造システム。
  7. 前記通信装置は、前記外部サーバからの信号を前記成形機、前記成形品取出機または前記1以上の周辺機器に送信する機能を備えており、
    前記外部サーバは、前記通信装置を介して送信された前記内部データまたは前記外部データのうち前記1以上の周辺機器のうち予め定めた1以上の特定周辺機器が参考にできる参考データを前記1以上の特定周辺機器または該1以上の特定周辺機器の設定者または操作者が解釈できる解釈可能データに変換する参考データ変換器を備え、前記参考データ変換器が変換した前記解釈可能データを前記1以上の特定周辺機器または前記設定者または操作者が操作する通信端末器に送信することを特徴とする請求項1に記載の成形品製造システム。
  8. 前記外部サーバは、前記参考データ変換器における前記参考にできるデータの変換条件を外部からの指令により設定する変換条件設定部を更に備えている請求項7に記載の成形品製造システム。
  9. 通信ネットワークを介して外部サーバに内部データを送信する通信装置を備えた成形品取出機であって、
    前記通信装置は、前記成形品取出機の周囲に配置されて前記成形品取出機の動作中に一緒に動作する1以上の周辺機器から出力された外部データを、成形機に装着する金型の識別情報と一緒に前記外部サーバに送信するように構成されていることを特徴とする成形品取出機。
  10. 前記通信装置は、前記外部データを前記内部データと一緒のパケットにして前記外部サーバに送信することを特徴とする請求項9に記載の成形品取出機。
  11. 前記通信装置は、前記1以上の周辺機器からの前記外部データを個別に前記外部サーバに送信することを特徴とする請求項9または10に記載の成形品取出機。
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