JP7492016B2 - 射出成形システム - Google Patents

Description

本開示は、射出成形システムに関するものである。

安全ドア内に作業員が取り残されていないことを検知するために、少なくとも、安全ドアの開動作によって開口する側の領域にライトカーテンを配置した射出成形システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７－２０５９３２号公報

ライトカーテンは光学センサであるため、周囲の環境変化（照度変化）によりうまく検出できない場合がある。また、ライトカーテンが作業者を検出した場合、射出成形機の外部から内部に移動する作業者が検出されたのか、射出成形機の内部から外部に移動する作業者が検出されたのかの区別を他の方法によって管理する必要がある。
したがって、射出成形機の稼働前に、射出成形機内に作業者がいないことを、より簡易にかつ、より確実に確認することが望まれている。

本開示の一態様は、射出成形機と、該射出成形機の外部または内部に設置され、前記射出成形機により製造された成形品を金型から取り出すためのハンドを先端に有する協働ロボットと、該協働ロボットを制御する制御装置とを備え、該制御装置が、前記射出成形機の稼働に先立って、該射出成形機内の少なくとも金型が設置されている空間内において前記協働ロボットを動作させ、該協働ロボットまたは該協働ロボットの先端に取り付けたハンドの物体との接触が検出された場合に、前記射出成形機に対し稼働不可の信号を送る射出成形システムである。

本開示の一実施形態に係る射出成形システムを示す正面図である。 図１の射出成形システムに備えられる射出成形機において、協働ロボットが物体検出動作を行う領域の一例を示す正面図である。 図２の物体検出動作における協働ロボットの動作軌跡の一例を示す平面図である。 図１の射出成形システムの動作を説明するフローチャートである。 図２の射出成形システムの射出成形機において、協働ロボットが物体検出動作を行う領域の他の例を説明する正面図である。

本開示の一実施形態に係る射出成形システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る射出成形システム１は、図１に示されるように、射出成形機２と、射出成形機２の外部に設置された協働ロボット３と、該協働ロボット３を制御する制御装置４とを備えている。

射出成形機２は、床面Ｆに設置される機台５と、機台５の上に設置された射出部６および型締部７とを備えている。射出部６は、型締部７に備えられた金型８，９のキャビティ内に溶融樹脂を射出する。

型締部７は、機台５に固定され一方の金型８を支持する固定プラテン１０と、固定プラテン１０に対して水平方向に移動可能に配置され他方の金型９を支持する可動プラテン１１とを備えている。可動プラテン１１は、水平方向に延びる４本のタイバー１２によって、固定プラテン１０に対して水平方向に移動可能に支持されている。

固定プラテン１０と可動プラテン１１とが近接させられることにより、一対の金型８，９が組み合わせられ、金型８，９間にキャビティが構成される。また、キャビティ内に溶融樹脂が射出されて成形品が成形された後、固定プラテン１０に対して可動プラテン１１を離れる方向に移動させることにより、金型８，９が開かれて、金型８，９内から成形品を取り出すことができる。

型締部７は、外周の少なくとも一部を覆うカバー１３と、開閉可能な安全ドア１４とを備えている。図中符号１５は、安全ドア１４を水平方向に駆動するガイド装置である。図２に示されるように、安全ドア１４を開くことにより、カバー１３の内部に配置された固定プラテン１０、可動プラテン１１および一対の金型８，９を外部から視認することができる。

射出成形機２を稼働する際には、図１に示されるように、安全ドア１４を閉方向に移動させて閉じることにより、射出成形機２内部の固定プラテン１０、可動プラテン１１および一対の金型８，９と作業者との接触が制限される。また、インサート成形を行うために金型８，９に部品をセットする場合、あるいは、成形品を金型８，９から取り出す場合には、図２に示されるように、安全ドア１４を開方向に移動させて開く。これにより、水平方向に離れた状態の一対の金型８，９をカバー１３の外部に露出させることができる。

協働ロボット３は、例えば、垂直６軸多関節型ロボットであり、射出成形機２の外部の、安全ドア１４に近接する位置に設置されている。協働ロボット３の動作範囲は、射出成形機２の外部および内部に及んでいる。協働ロボット３の手首１６の先端には、ツール、例えば、射出成形機２により製造された成形品を金型８，９から取り出すためのハンド１７が備えられている。

協働ロボット３は、図示しない６軸の力センサを内蔵しており、協働ロボット３の表面あるいはハンド１７に、作業者あるいは外部の物体が接触した場合には、力センサによる検出値が変動するので、何らかの物体が接触したことを検出することができる。協働ロボット３は、十分に低速で動作させられ、力センサにより接触が検出された場合には停止あるいは減速するよう制御される。

制御装置４は、予め教示されたプログラムを記憶するメモリ（記憶部）と、メモリに記憶されているプログラムに従って協働ロボット３を動作させる少なくとも１つのプロセッサとを備える。プロセッサは、メモリに記憶されているプログラム、すなわち金型８，９が設置されている空間内の部材の配置に基づいて、経路を生成する。また、制御装置４は、図４に示されるように、射出成形機２からの安全ドア１４の開信号および金型８，９の開信号を受け取って、協働ロボット３を動作させる（ステップＳ１）。

本実施形態に係る射出成形システム１においては、射出成形機２を稼働する前、すなわち射出成形機２による射出成形動作が開始される前に、制御装置４が協働ロボット３に物体検出動作を実施させる（ステップＳ２）。物体検出動作は、メモリに記憶されているプログラムに従って協働ロボット３を制御して、射出成形機２内部の空間における予期しない物体の有無を検出させる動作である。

具体的には、物体検出動作は、制御装置４が、例えば、図３に示される経路Ｘに沿ってハンド１７に設定したツール先端点（ＴＣＰ）を移動させる協働ロボット３の動作である。この経路Ｘに従ってＴＣＰを移動させることにより、機台５の上面と金型８，９の下方のタイバー１２との間に水平方向に広がる空間の内面に対して微小隙間を空けたほぼ全領域Ａに、協働ロボット３のアーム１８、手首１６あるいはハンド１７を通過させることができる。

制御装置４は、力センサからの信号に基づいて、物体検出動作中に、協働ロボット３が何らかの物体との接触を検出したか否かを判定する（ステップＳ３）。接触を検出したと判定された場合には、制御装置４は、射出成形機２に対して、稼働不可信号を送信し（ステップＳ４）、処理を終了する。

ステップＳ３において、接触が検出されていないと判定された場合には、物体検出動作が終了するまでステップＳ３の工程を繰り返す（ステップＳ５）。物体検出動作が終了するまで、協働ロボット３が何らかの物体との接触が検出されなかった場合には、制御装置４は、射出成形機２に対して、稼働可能信号を送信し（ステップＳ６）、処理を終了する。

射出成形機２は、制御装置４から稼働不可信号が送られてきたときには、射出成形動作を開始しない。一方、射出成形機２は、制御装置４から稼働可能信号が送られてきたときには、射出成形動作を自動的に開始する。

このように構成された本実施形態に係る射出成形システム１の作用について説明する。
本実施形態に係る射出成形システム１によれば、射出成形機２による射出成形動作に先立って、協働ロボット３が金型８，９の配置されている空間内で動作させられる。

協働ロボット３は、図３に示されるように、金型８，９の配置されている空間を平面視したときに、空間の内面の近傍を除くほぼ全領域を、アーム１８、手首１６あるいはハンド１７が通過する経路Ｘに沿って動作させられるので、空間内の物体の有無を検出することができる。これにより、作業者や予期しない物体が空間内に残ったまま、射出成形機２が稼働することをより確実に防止できるという利点がある。

すなわち、協働ロボット３自体または協働ロボット３に取り付けたハンド１７により空間内の物体に直接触って検出するので、光学センサによる場合とは異なり、照明の変化によっても精度よく検出することができる。また、協働ロボット３によって空間内における物体の存在を検出するので、ライトカーテンのように、物体の空間内への出入を別途管理する必要がない。

なお、本実施形態においては、協働ロボット３として、６軸多関節型ロボットを例示したが、ロボットの形式はこれに限定されるものではなく、任意の形式のロボットを採用してもよい。
また、協働ロボット３を動作させる空間内の領域Ａとして、金型８，９が配置されている空間の下部のみにおいて動作させることを例示した。検出すべき物体が作業者である場合、作業者は、通常、機台５の上面に足をつけて作業を行うため、機台５の上面に近い下部のみにおいて協働ロボット３を動作させることにより、作業者の有無を効率的に検出することができる。

これに代えて、空間内の下部のみならず、アーム１８、手首１６あるいはハンド１７を挿入可能な空間内の領域Ａよりも広い領域において協働ロボットを動作させることにしてもよい。これによれば、作業者がタイバー１２に乗るなど、床面Ｆから足を離していても、あるいは、稼働時には除去すべき治具あるいは検査装置等の物体が金型８，９等に装着されたままの状態となっている場合にもこれを検出することが可能となる。

また、本実施形態においては、金型８，９が配置される空間として、機台５の上方の空間を例示した。これに加えて、図５に示されるように、機台５内部の空間が型締部７内の空間と連続している場合には、機台５内部の空間においても協働ロボット３を動作させることにしてもよい。
成形品をバラ落としする際に、成形品を格納する容器あるいは搬送するコンベア等を置くスペースとして、製品落下口エリアＢを機台５内部に設けることがある。機台５内部の空間においても協働ロボット３に物体検出動作を実施させることにより、射出成形機２の稼働前に製品落下口エリアＢにおいて作業していた作業者が、射出成形機２の稼働中に誤って型締部７内の空間に入ってしまうことを確実に防止することができる。

また、本実施形態においては、物体検出動作を、教示により予めメモリに記憶しておくことにしてもよい。また、金型８，９の配置されている空間あるいは機台５内部の空間における安全が確認されている状態で、協働ロボット３を動作させ、協働ロボット３の接触による検出機能を利用して、空間内の金型８，９、タイバー１２等の部材の配置を探索し、メモリに記憶しておくことにしてもよい。

あるいは、３次元ＣＡＤ等により、空間内の金型、タイバー１２等の部材の配置の３次元データをオフラインで作成し、メモリに記憶しておくことにしてもよい。そして、制御装置４が、メモリに記憶されている部材の配置に基づいて、物体検出動作を自動生成してもよい。

また、本実施形態においては、協働ロボット３が射出成形機２の外部に設置されているものを例示したが、協働ロボット３が射出成形機２の内部に設置されているものを採用してもよい。

１ 射出成形システム
２ 射出成形機
３ 協働ロボット
４ 制御装置
８，９ 金型
１７ ハンド

Claims (5)

1. 射出成形機と、
   該射出成形機の外部または内部に設置され、前記射出成形機により製造された成形品を金型から取り出すためのハンドを先端に有する協働ロボットと、
   該協働ロボットを制御する制御装置とを備え、
   該制御装置が、前記射出成形機の稼働に先立って、該射出成形機内の少なくとも前記金型が設置されている空間内において前記協働ロボットを動作させ、該協働ロボットまたは該協働ロボットの先端に取り付けた前記ハンドの物体との接触が検出された場合に、前記射出成形機に対し稼働不可の信号を送る射出成形システム。
2. 前記制御装置が、予め設定された経路に従って前記協働ロボットを動作させ、前記経路の終了までに前記物体との接触が検出されなかった場合に、前記射出成形機に対し稼働可能の信号を送る請求項１に記載の射出成形システム。
3. 前記射出成形機は、前記制御装置からの稼働可能の信号を受け取った場合に、自動的に稼働する請求項２に記載の射出成形システム。
4. 前記制御装置は、前記空間内の部材の配置を記憶し、記憶している前記部材の配置に基づいて、前記経路を生成する請求項２に記載の射出成形システム。
5. 前記制御装置は、前記空間内において前記協働ロボットを動作させ、該協働ロボットまたは前記ハンドとの接触により前記部材の配置を検出する請求項４に記載の射出成形システム。

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