JP2000190260A - ２関節型移載機構を備えたロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の削減と構造の簡略化でコストを削
減し、高速作動により取出しサイクルタイムを短縮し
て、取出し作業能率を向上させるとともに、作業スペー
スを制限することなく作業者への干渉を避けることで、
安全性および作業勝手の向上を図る。 【解決手段】 設定したプログラムに基づく制御信号を
制御手段３３から１台のサーボモータ２０Ａに出力し
て、出力回転軸２１を所定の回転角で回転させ、この回
転に伴なって第１アーム２２を旋回させる。出力回転軸
２１の回転を動力伝達機構２８によって逆方向の回転に
変換して第１関節軸２３に伝達して回転させ、第２アー
ム２４を第１アーム２２の逆方向に旋回させ、第１関節
軸２３と把持部２７とを水平線４１上で進退移動させ
る。また、射出成形機２６の固定プラテン３７と安全ド
アー３８との間のスペース３９を利用して設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機によっ
て成形された成形品あるいは成形品の成形時に発生する
スプール・ランナなどを型開した金型から取出すのに好
適な２関節型移載機構を備えたロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、射出成形機によって成形され
た成形品あるいは成形品の成形時に発生するスプール・
ランナ（以下、スプール・ランナという）などを型開し
た金型から取出すロボットとして、図９に示すものが知
られている。この種のロボットは、射出成形機１におけ
る固定プラテン２に載置固定されて垂直にのびるスタン
ド３と、このスタンド３の中央部に取付けられて紙面の
前後方向にのびるビーム４と、このビーム４の下方に位
置するスプール・ランナ把持用の挟み式の把持部５と、
この把持部５を軸方向に進退移動させる第１シリンダ６
と、ビーム４および第１シリンダ６を紙面の前後方向に
進退移動させる第２シリンダ（図示省略）と、ビーム
４、第１シリンダ６および把持部５などを実線で示す位
置から二点鎖線で示す位置の範囲で旋回させる旋回用シ
リンダ７などを備えている。なお、第１シリンダ６と第
２シリンダおよび旋回用シリンダ７は、設定したプログ
ラムに基づいて制御手段８から出力される制御信号によ
って作動するようになっている。なお、図中９は安全ド
アー、１０はタイバーを示す。

【０００３】前記構成のロボットによれば、型開の状態
で第１シリンダ６の作動により把持部５を実線で示す位
置から可動金型（図示省略）に保持されている成形品に
対向する位置まで下降させ、つぎに、第２シリンダの作
動により把持部５を可動金型に近付く方向に移動させ、
ここでスプール・ランナを挟着把持する。把持部５によ
るスプール・ランナの挟着把持が完了すると、第１シリ
ンダ６の作動により把持部５を実線で示す位置に上昇復
帰させ、ついで、旋回用シリンダ７の作動により、ビー
ム４、第１シリンダ６および把持部５などを実線で示す
位置から二点鎖線で示す位置まで約５０゜旋回させ、こ
の位置から第１シリンダ６の作動により把持部５を一点
鎖線で示す位置まで前進させたのち、把持部５によるス
プール・ランナの挟着把持を解除することにより、スプ
ール・ランナを開放する。なお、一点鎖線で示す開放位
置にある把持部５は、第１シリンダ６の作動により二点
鎖線で示す位置まで後退したのち、旋回用シリンダ７の
作動により、ビーム４および第１シリンダ６とともに約
５０゜逆旋回することで実線で示す位置に復帰してつぎ
の動作に備える。

【０００４】しかし、この種従来のロボットは、部品点
数が非常に多く構造の複雑化を招くことになるので、イ
ニシャルコストが高くなる難点を有している。また、第
１シリンダ６、第２シリンダおよび旋回用シリンダ７
は、それぞれ圧縮空気によって作動するエアシリンダに
よって構成されているので、衝撃緩衝用のダンパーを外
部に付設したとしても、高速で作動させて所定の位置で
ショックを吸収して急停止させることが困難である。こ
のため、作動速度が低速に抑えられ、これが取出しサイ
クルタイムの短縮を妨げ、取出し作業能率の向上を阻む
要因になっている。さらに、一点鎖線で示す把持部５の
開放位置は、射出成形機１の機外にはみ出しているの
で、作業者に干渉するおそれがあり安全性に劣る。この
安全性は安全カバー１１を設けることで向上させること
はできるものの、これにより作業スペースが制限され
て、作業勝手が悪くなるなどの問題点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のロボ
ットでは、部品点数が非常に多く構造の複雑化を招くの
で、イニシャルコストが高くなる。また、エアシリンダ
を駆動源としているので、作動速度が低速に抑えられ、
これが取出しサイクルタイムの短縮を妨げ、取出し作業
能率の向上を阻んでいる。さらに、把持部の開放位置が
射出成形機の機外にはみ出すので、作業者に干渉するお
それがあり安全性に劣る。この安全性はカバーを設ける
ことで向上させることはできるものの、これにより作業
スペースが制限されて、作業勝手が悪くなるなどの問題
点を有している。

【０００６】そこで、本発明は、部品点数の削減により
構造を簡略化し、イニシャルコストを削減し、高速作動
により取出しサイクルタイムを短縮して、取出し作業能
率を向上させるとともに、作業スペースを制限すること
なく作業者への干渉を避けることで、安全性および作業
勝手の向上を図ることができる２関節型移載機構を備え
たロボットを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係る２関節型移載機構を備
えたロボットは、１台の数値制御可能な駆動源の出力回
転軸に基端部を同時回転可能に固着した第１アームと、
この第１アームの先端部に前記出力回転軸と平行かつ回
転自在に支持された第１関節軸と、この第１関節軸に基
端部を同時回転可能に固着した第２アームと、この第２
アームの先端部に回転不能に基部を固着した把持部と、
前記駆動源の出力回転軸の回転を逆方向の回転に変換し
て第１関節軸に伝達する動力伝達機構と、設定したプロ
グラムに基づく制御信号を前記駆動源に出力して、その
出力回転軸を進角方向または退角方向に所定の回転角で
正逆方向に回転させる制御手段とを有し、前記動力伝達
機構による出力回転軸と第１関節軸との回転角比と、前
記第１アームと第２アームのアーム比の調整によって、
前記第２アームの先端部および把持部の基部が水平線上
を進退移動するように構成されていることを特徴として
いる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明に係る２関節
型移載機構を備えたロボットは、射出成形機の固定プラ
テンと、この固定プラテンの幅方向両側端面の外側に該
固定プラテンに対向して立設された安全ドアーとの間の
スペースの一方を利用して、射出成形機により成形され
た成形品あるいは成形品の成形時に発生するスプール・
ランナなどの取出しが可能な位置に設置されていること
を特徴としている。

【０００９】請求項１に記載の発明によれば、設定した
プログラムに基づく数値制御信号を制御手段から１台の
駆動源に出力される。出力回転軸は進角方向または退角
方向に所定の回転角で回転する。出力回転軸が正逆方向
に回転することで、第１アームは前記所定の回転角に等
しい旋回角で正逆方向に旋回する。出力回転軸の正逆方
向の回転は、動力伝達機構によって逆方向の回転に変換
して第１関節軸に伝達され、該第１関節軸を動力伝達機
構によって定められた回転角で進角方向または退角方向
に回転させる。第１関節軸が正逆方向に回転すること
で、第２アームは第１関節軸の回転角に等しい旋回角で
第１アームの逆方向で正逆方向に旋回する。したがっ
て、動力伝達機構による出力回転軸と第１関節軸との回
転角比と、第１アームと第２アームのアーム比を調整す
ることによって、第２アームの先端部と把持部とを水平
線上で進退移動させることができるとともに、高速で進
退移動させ、かつ所定の位置でショックを吸収して急停
止させることが可能になる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、作業スペ
ースを制限することなく作業者への干渉を避けることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態を
一部断面にして示す平面図、図２は図１の側面図であ
り、これらの図において、２関節型移載機構を備えたロ
ボットは、１台のサーボモータ２０Ａおよび減速機２０
Ｂによって構成される数値制御が可能な駆動源２０と、
この駆動源２０の水平方向の出力回転軸２１に基端部を
同時回転可能に固着した第１アーム２２と、第１アーム
２２の先端部に出力回転軸２１と平行かつ回転自在に支
持された水平方向の第１関節軸２３と、この第１関節軸
２３に基端部を同時回転可能に固着した第２アーム２４
と、第２アーム２４の先端部に取付けた把持部取付板２
５とを備え、この把持部取付板２５には、射出成形機２
６で成形された成形品あるいは成形品の成形時に発生す
るスプール・ランナ（以下、スプール・ランナという）
をたとえば挟着把持して金型から取出す挟み式の把持部
２７が開閉自在に取付けられている。また、この実施の
形態では、第１アーム２２と第２アーム２４のアーム比
を１対１に設定している。つまり、出力回転軸２１の軸
中心から第１関節軸２３の軸中心までの距離と、第１関
節軸２３の軸中心から把持部取付板２５の取付け位置ま
での距離とを同じ大きさに設定している。また、第２ア
ーム２４と把持部取付板２５とがなす角度θを約３０゜
に設定している。

【００１２】出力回転軸２１の回転は、動力伝達機構２
８により逆方向の回転に変換して第１関節軸２３に伝達
される。動力伝達機構２８は、スペーサ２９を介して駆
動源２０における減速機２０Ｂの前側に固定され、かつ
中心部に出力回転軸２１を回転自在に挿通した太陽歯車
３０と、第１アーム２２の中間部に回転自在に支持され
て太陽歯車３０に噛み合いアイドラーとしての機能を併
有する遊星歯車３１と、第１関節軸２３に同時回転可能
に固着されて遊星歯車３１に噛み合う従動歯車３２とか
らなり、太陽歯車３０と遊星歯車３１および従動歯車３
２の歯数は、出力回転軸２１の正方向回転角に対して第
１関節軸２３が逆方向に２倍の回転角で回転することが
できるように設定されている。このため、第２アーム２
４は第１アーム２２の正方向の旋回角に対して２倍の旋
回角で逆方向に旋回することになる。

【００１３】したがって、出力回転軸２１が所定の回転
角で正方向（時計まわり）に回転して、第１アーム２２
が所定の旋回角で正方向（時計まわり）に旋回すると、
第１関節軸２３は前記所定の回転角の２倍の回転角で逆
方向（反時計まわり）に回転するとともに、第２アーム
２４は前記所定の旋回角の２倍の旋回角で逆方向（反時
計まわり）に旋回する。

【００１４】図１において、３３は制御手段を示し、こ
の制御手段３３から駆動源２０のサーボモータ２０Ａに
対して設定したプログラムに基づく制御信号が出力され
る。図１および図２において、３４は引き抜きユニット
を示し、この引き抜きユニット３４に、プレート３５お
よびベース３６を介して駆動源２０のサーボモータ２０
Ａおよび減速機２０Ｂが載置固定されており、引き抜き
ユニット３４内に収容されたアクチュエータ（図示省
略）の作動により、２関節型移載機構を備えたロボット
は、図１の矢印Ｙ１−Ｙ２方向に進退移動する。

【００１５】２関節型移載機構を備えたロボットは、図
３および図４に示すように、射出成形機２６の固定プラ
テン３７と、この固定プラテン３７の幅方向一側（反操
作側）の外側に該固定プラテン３７に対向して立設され
た安全ドアー３８との間のスペース３９を利用して、射
出成形機２６により成形されたスプール・ランナなどの
取出しが可能な位置、つまり固定プラテン３７の一側に
接近して設置されている。なお、図中４０はタイバーを
示す。

【００１６】このような構成であれば、図５に示すよう
に、第１アーム２２と第２アーム２４が鉛直軸上で重な
り合い、把持部取付板２５と挟み式の把持部２７が第２
アーム２４に対して約３０゜の角度θで右下がりに傾斜
している状態において、制御手段３３から出力される制
御信号により、駆動源２０の出力回転軸２１が時計まわ
り（進角方向）に４５度の回転角で回転すると、第１ア
ーム２２は４５度の旋回角で時計まわりに旋回し、第１
関節軸２３は反時計まわり（退角方向）に９０度の回転
角で回転し、かつ第２アーム２４は９０度の旋回角で反
時計まわりに旋回して図６のようになる。

【００１７】図６の状態から、さらに駆動源２０の出力
回転軸２１が時計まわり（進角方向）に４５度の回転角
で回転すると、第１アーム２２は４５度の旋回角で時計
まわりに旋回し、第１関節軸２３は反時計まわり（退角
方向）に９０度の回転角で回転して、図２および図７の
ように、第１アーム２２と第２アーム２４は水平姿勢に
保持され、把持部取付板２５と挟み式の把持部２７が第
２アーム２４に対して約３０゜の角度θで右上がりに傾
斜する。

【００１８】すなわち、第１アーム２２および第２アー
ム２４は図８に示す運動軌跡を描いて右方向にのび、第
２アーム２４の先端部と把持部取付板２５および把持部
２７の基端部は水平線４１上を右方向に移動する。した
がって、図３および図４に示すように、２関節型移載機
構を備えたロボットをタイバー４０に干渉させることな
く型開している可動金型４２と固定金型４３の間に側方
から進入させて、把持部取付板２５および把持部２７を
可動金型４２に保持されているスプール・ランナ（図示
省略）に対向させることができる。

【００１９】つぎに、引き抜きユニット３４内に収容さ
れたアクチュエータ（図示省略）の作動により、２関節
型移載機構を備えたロボットを図１の矢印Ｙ１方向（可
動金型４２に近付く方向）に移動させることにより、把
持部２７は成形品に接近した取出し位置に移行し、ここ
でスプール・ランナを挟着保持する。把持部２７による
成形品の挟着保持が完了すると、前記アクチュエータの
作動により、２関節型移載機構を備えたロボットを図１
の矢印Ｙ２方向（可動金型４２から離れる方向）に移動
させて、把持部取付板２５および把持部２７を可動金型
４２との対向位置に復帰させる。

【００２０】図７に示すように、第１アーム２２および
第２アーム２４が水平姿勢に保持されている状態におい
て、制御手段３３から出力される制御信号により、駆動
源２０の出力回転軸２１が反時計まわり（退角方向）に
４５度の回転角で回転すると、第１アーム２２は４５度
の旋回角で反時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は時
計まわり（進角方向）に９０度の回転角で回転して図６
の状態になる。

【００２１】図６の状態から、さらに駆動源２０の出力
回転軸２１が反時計まわり（退角方向）に４５度の回転
角で回転すると、第１アーム２２は４５度の旋回角で反
時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は時計まわり（進
角方向）に９０度の回転角で回転して、図５のように第
１アーム２２と第２アーム２４が鉛直軸上で重なり合
い、把持部取付板２５と挟み式の把持部２７が第２アー
ム２４に対して約３０゜の角度θで右下がりに傾斜して
いる状態になる。すなわち、第１アーム２２および第２
アーム２４は図８に示す運動軌跡を描いて左方向に縮
み、第２アーム２４の先端部と把持部取付板２５および
把持部２７の基端部は水平線４１上を左方向に移動す
る。したがって、２関節型移載機構を備えたロボットを
タイバー４０に干渉させることなく型開している金型４
２，４３の間から退避させることができる。ここで把持
部２７によるスプール・ランナの挟着保持を解除して、
スプール・ランナを開放する。

【００２２】このように、２関節型移載機構を備えたロ
ボットは、図９で説明した従来のロボットと比較して、
部品点数が削減できるので構造の簡略化を図ることがで
きる。このため、イニシャルコストの削減が可能にな
る。また、１台のサーボモータ２０Ａおよび減速機２０
Ｂによって構成される数値制御が可能な駆動源２０によ
って作動させることができるので、高速で進退移動さ
せ、かつ所定の位置でショックを吸収して急停止させる
ことが可能になる。このため、スプール・ランナの取出
しサイクルタイムを大幅に短縮して、スプール・ランナ
の取出し作業能率を著しく向上させることができる。

【００２３】一方、従来のロボットが作業者に干渉する
おそれを有しているがために安全性に劣り、この安全性
を安全カバー１１の設置により向上させようとすれば作
業スペースが制限されて、作業勝手が悪くなるなどの問
題点を有しているのと比較して、２関節型移載機構を備
えたロボットは、射出成形機２６の固定プラテン３７
と、この固定プラテン３７の幅方向一側（反操作側）の
外側に該固定プラテン３７に対向して立設された安全ド
アー３８との間のスペース３９を利用して、固定プラテ
ン３７の一側に接近して設置されているので、作業スペ
ースを制限することなく作業者への干渉を避けること
で、安全性および作業勝手の向上を図ることができる。

【００２４】前記実施の形態では、動力伝達機構２８に
より第１関節軸２３を出力回転軸２１の逆方向に２倍の
回転角で回転させ、第１アーム２２と第２アーム２４の
アーム比を１対１に設定した構成で説明しているが、動
力伝達機構２８による出力回転軸２１と第１関節軸２３
との回転角比を前述の値とは異なる値に調整して設定し
たり、第１アーム２２と第２アーム２４のアーム比を前
述の値とは異なる値に調整して設定しても、前記実施の
形態と同様の作用・効果を奏することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る２関
節型移載機構を備えたロボットは、従来のロボットと比
較して、部品点数が削減できるので構造の簡略化を図る
ことができる。このため、イニシャルコストの削減が可
能になる。また、１台のサーボモータおよび減速機によ
って構成される数値制御が可能な駆動源によって作動さ
せることができるので、高速で進退移動させ、かつ所定
の位置でショックを吸収して急停止させることが可能に
なる。このため、成形品あるいは成形品の成形時に発生
するスプール・ランナなどの取出しサイクルタイムを大
幅に短縮して、取出し作業能率を著しく向上させること
ができる。一方、従来のロボットが作業者に干渉するお
それを有しているがために安全性に劣り、この安全性を
安全カバーの設置により向上させようとすれば作業スペ
ースが制限されて、作業勝手が悪くなるなどの問題点を
有しているのと比較して、本発明に係る２関節型移載機
構を備えたロボットは、射出成形機の固定プラテンと、
この固定プラテンの幅方向両側端面の外側に該固定プラ
テンに対向して立設された安全ドアーとの間のスペース
の一方を利用して、射出成形機により成形された成形品
あるいは成形品の成形時に発生するスプール・ランナな
どの取出しが可能な位置に設置されているので、作業ス
ペースを制限することなく作業者への干渉を避けること
で、安全性および作業勝手の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を一部断面にして示す平
面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】射出成形機への設置状態の一例を示す平面図で
ある。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。

【図５】基本姿勢の概略図である。

【図６】金型間への進入途中と退避途中の姿勢を示す概
略図である。

【図７】金型間への進入姿勢を示す概略図である。

【図８】進退移動時の軌跡を示す説明図である。

【図９】従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

２０ １台の駆動源 ２１ 駆動源の出力回転軸 ２２ 第１アーム ２３ 第１関節軸 ２４ 第２アーム ２６ 射出成形機 ２７ 把持部 ２８ 動力伝達機構 ３３ 制御手段 ３７ 固定プラテン ３８ 安全ドアー ３９ スペース ４１ 水平線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １台の数値制御可能な駆動源の出力回転
   軸に基端部を同時回転可能に固着した第１アームと、 この第１アームの先端部に前記出力回転軸と平行かつ回
   転自在に支持された第１関節軸と、 この第１関節軸に基端部を同時回転可能に固着した第２
   アームと、 この第２アームの先端部に回転不能に基部を固着した把
   持部と、 前記駆動源の出力回転軸の回転を逆方向の回転に変換し
   て第１関節軸に伝達する動力伝達機構と、 設定したプログラムに基づく制御信号を前記駆動源に出
   力して、その出力回転軸を進角方向または退角方向に所
   定の回転角で正逆方向に回転させる制御手段とを有し、 前記動力伝達機構による出力回転軸と第１関節軸との回
   転角比と、前記第１アームと第２アームのアーム比の調
   整によって、前記第２アームの先端部および把持部の基
   部が水平線上を進退移動するように構成されていること
   を特徴とする２関節型移載機構を備えたロボット。
2. 【請求項２】 射出成形機の固定プラテンと、この固定
   プラテンの幅方向両側端面の外側に該固定プラテンに対
   向して立設された安全ドアーとの間のスペースの一方を
   利用して、射出成形機により成形された成形品あるいは
   成形品の成形時に発生するスプール・ランナなどの取出
   しが可能な位置に設置されていることを特徴とする請求
   項１に記載の２関節型移載機構を備えたロボット。