JP2005254547A - 成形品取出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の成形品取出装置と比べ、高さの低い成形品取出装置を得る。
【解決手段】 ベース10に第1〜第3回転アーム12,14,16はシリアルに連結され、鉛直軸11,13,15回りにそれぞれ回転する。第3回転アーム16の先端には昇降アームを備えている。昇降アームは、2段倍速機構と該2段倍速機構を駆動するピニオンラック機構で構成されている。ピニオンラック機構のラックは端から端まで移動可能で直線移動方向の長さを最大限利用できる。該2段倍速機構でラックの直線移動を2倍に拡大できるから、全体として高さの低い昇降アームが得られる。回転アームは水平方向にしか回転せず、且つ、背が低いから成形機の上部に搭載しても、全体の高さを低く抑えることができ、天井の低い設置環境下でも成形機の上部に搭載できる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、成形機の金型から成形された成形品を取り出す成形品取出装置に関する。
成形機で成形品が成形され、金型が開き、この開かれた金型内に残留する成形品を取り出すために、成形機と共に成形品取出装置が配置される。この成形品取出装置は、直線軸を組み合わせた直交座標型の取出機等の成形品を把持するハンド等を先端に有し金型から成形品取り出す昇降アームを有しているものが一般的である。
成形品取出装置は、成形機に隣接して配置される場合と成形機の上部に取り付けられる場合があり、通常の成形機の上部に取り付けられる場合が多く、機械の全高が高くなり、天井の低い場所では成形機に取り付けることができないという問題がある。そのため、できるだけ高さの低い成形品取出装置が望まれる。
成形品取出装置において高さに影響を与えるものの1つに高さ方向に移動する昇降アームがある。昇降アームは高さ方向(Z軸方向)移動してハンドや吸着盤等の成形品把持機構を移動させねばならないことから、そのガイド部を必要とし、昇降ストローク以上の高さを必要とする。
図6は、昇降アーム等に利用される直線動作機構の説明図であり、アーム100はガイドベース101に対して支持部材102で支持されガイドベース101に沿って図6中左右に移動する。このアーム100の移動のストロークをA、支持部材102の長さ(アーム100の移動方向の長さ)をBとすると、ガイドベース101は、(A+B)の長さを必要とする。このような直線動作機構を成形品取出装置の昇降アームに適用すれば、成形品取出装置は背の高いものとなってしまう。
そこで、昇降アームの全長を短く抑えるため、2段倍速機構が用いられている。図7はこの2段倍速機構の動作説明図である。支持部材200の両端には回転自在に2つのプーリ201,202が軸支されている。この2つのプーリ201,202間にはベルト203が所定の張力をかけてかけられている。ベルト203は該2段倍速機構を取り付けた機械のベース等の固定部204にその一部が固定されている。又、ベルト203の固定部204と対向する部分には動作アーム205が固定されており、図7(a)に示す状態から支持部材200をLだけ移動させると、当然、動作アーム205もLだけ移動する。さらに、ベルト203は固定部204で固定されているから、ベルト2つのプーリ201,202間でLだけ回動する。このベルト203の回動により動作アーム205は支持部材200の移動に重畳して移動し、2Lだけ移動する。すなわち、動作アーム205は支持部材200の移動の2倍移動することになる。
従来、成形品取出装置の昇降アームの構成として、この図7に示した2段倍速機構を用い、この2段倍速機構の支持部材を駆動する手段として、動作が静かであること、軽量であること、潤滑が不要であること等の理由から、歯付きベルト機構が用いられている。図8はこの歯付きベルト機構の概要説明図である。移動部材300に沿って歯付きベルト301が設けられ、該ベルト301のその両端は移動部材300の両端にそれぞれ歯付きベルト固定部302,303で固定されている。歯付きベルト301は、2つのアイドラベアリング305,306で機械等の固定ベースに取り付けられた歯付きプーリ304を挟み込む形で取り付けられている。図8(a)の状態から、歯付きプーリ304を駆動して回転させることによって、図8(b)に示すように移動させることができる。この歯付きベルト機構の場合、歯付きベルト機構の長さEは、移動ロッド300のストロークCに、アイドラベアリング305,306とプーリ304による駆動機構部分の長さDを加算した長さを必要とする。ストロークCよりもかなり長い歯付きベルト機構の長さを必要とする。
本発明は、従来の成形品取出装置と比べ、昇降アームの長さを短くすると共に、高さの低い成形品取出装置を得ることを目的とするものである。
本発明は、成形機に搭載され、該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であって、成形機の上部取出装置搭載位置に固定されるベースに複数の回転アームがシリアルに連結され、且つ各回転アームは鉛直軸回りにそれぞれ回転するように構成した回転アーム機構と、該回転アーム機構の先端の回転アームに対して昇降動作し先端に把持機構が設けられた昇降アームとを備えており、前記昇降アームは前記先端の回転アームに固定された支持プレートと、前記支持プレートに第1のレールを介して連結され昇降方向にスライド可能な第1段フレームと、前記第1のレールと平行に配置された第2のレールを介して前記第1段フレームに連結され、昇降方向にスライド可能な第2段フレームとを備え、前記第1段フレームに前記第1のレールと平行にラックギヤを配置し、該ラックギヤと噛み合うピニオンギヤの駆動手段を前記支持プレートに固定し、前記第1段フレームに、昇降方向に沿って並ぶ位置関係で、2つの歯付きプーリを昇降方向に対して直交する軸回りに回転可能に支持し、両プーリ間に歯付きベルトをかけて所定の張力を与え、該ベルトの一部を前記支持プレートに固定し、該ベルトの該支持プレートへの固定部と対向する部分を前記第2段フレームに固定したことを特徴とするもので、この構成により、高さを低く、且つ動作領域の高さも小さく構成したものである。
また、前記回転アーム機構は、前記ベースと、該ベースに対して鉛直な第1軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第1回転アームと、該第1回転アームの他端に前記第1軸に平行な第2軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第2回転アームと、該第2回転アームの他端に前記第2軸に平行な第3軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第3回転アームとから構成されている。さらに、前記ラックギヤとピニオンギヤのいずれか一方または両方を樹脂とすることにより、騒音を少なくし、潤滑の必要性をなくした。
本発明の成形品取出機構は、成形機の上部に取り付けても、その高さが低く、且つ回転アームは水平方向にのみ回転するものであり、回転アームの運動によって高さ方向の占有領域は変化がない。又、昇降アームは、その高さを従来の昇降アームと比較し小さくできるから、この成形品取出装置を成形機に上部に取り付けても、全体の高さは従来のものと比べ低くでき、天井の低い設置環境でも、成形機上部に成形品取出装置を取り付けることができる。
本発明の一実施形態を図面とともに説明する。
図1は、成形機1の上部に本発明の一実施形態の成形品取出装置2を搭載させたときの概要斜視図である。成形品取出装置2は、成形機1の固定盤上など成形機1の上部に取り付けられている。
図2は、この成形品取出装置2の構成を説明する説明図である。成形機1に成形品取出装置2を取り付けるベース10には、該ベース10に対して垂直方向の第1軸11の回りに回転可能に第1回転アーム12の一端が取り付けられている。該第1回転アーム12の他端には、第1軸と平行な第2軸13の回りに回転可能に第2回転アーム14の一端が取り付けられ、該第2回転アーム14の他端には、第2軸と平行な第3軸15の回りに回転可能に第3回転アーム16の一端が取り付けられている。そして、第1〜第3の回転アームからなる回転アーム機構の先端、すなわち、第3回転アーム16には、第3軸15と平行な軸方向に移動する昇降アーム17を備える。
中空構造で構成されたベース10には、第1回転アーム12の一端が挟み込むように軸支され、第1軸11の回りに回転可能に取り付けられている。モータ及び減速機等で構成される第1アーム駆動手段18により、第1回転アーム12は、第1軸11回りに回転駆動される。又、該第1アーム駆動手段18と対向する位置に、貫通する中空穴が設けられた第1プーリ19がベース10に固着され、該第1プーリ19は、中空の第1回転アーム12内に突出している。
第1回転アーム12の他端の内部には、第2プーリ20が第2軸13の回りに回転可能に取り付けられている。該第2プーリ20には一体的に第3のプーリ21が設けられており、貫通する穴で中空構造に形成されている。第2プーリ20は第1回転アーム12内に、第3プーリ21は第2回転アーム14内に位置するように取り付けられている。第1プーリ19と第2プーリ20間には第1ベルト22が掛けられている。
第2回転アーム14は、第1回転アーム12の先端に設けられた第2軸13の回りに回転可能にその一端が軸支され、第1回転アーム12の中空内部に配設されたモータ、プーリとベルト等で構成された第2アーム駆動手段23により、第2軸13の回りに回転駆動されるようになっている。又、この第2回転アーム14も中空で構成され、前記第2プーリ20と一体的に構成された第3プーリ21が該第2回転アーム14の中空内部に配設されるように構成されている。第2回転アーム14の他端には第3回転アーム16に固定された第4プーリ25が第3軸15の回りに回転可能に第2回転アーム14に軸支されている。該第4プーリ25は貫通する穴が設けられて中空構造とされ、第2回転アーム14の中空内部に配置されている。該第4プーリ25と第3プーリ21間には第2ベルト24が掛けられている。
第3回転アーム16も中空構造で構成され、その先端部には、昇降アーム17が取り付けられている。該昇降アーム17の先端には、ハンドや吸着具等の成形品やランナを把持する把持機構が取り付けられる構造となっている。
第1,第2アーム駆動手段18,23、昇降アーム17の駆動手段、把持機構を駆動するための電力や空気等の動力供給や信号のためのケーブルやホース等は、中空構造で構成されたベース10、第1,第2,第3,第4プーリ、及び第1,第2,第3回転アームの中空内部を通され、各駆動手段に接続される。なお、各回転アームを中空で構成しないときには、ケーブルやホースは各プーリの中空部を通して各回転アームの側面等に這わせて配設される。又、第1〜第4のプーリの径は全て同一にしてもよく、少なくとも、第1プーリ19と第2プーリ20の径は同じとし、又、第3のプーリ21と第4プーリ25の径は同じとするものである。
この回転アーム機構の動作を説明する。
第1アーム駆動手段18で第1回転アーム12をθだけ回転させたとする。第1プーリ19はベース10に固定されているから、回転しない。一方、第2プーリ20は、該第2プーリ20が回転自在に取り付けられた第1回転アーム12がθだけ回転すること、及びベース10に固定された第1プーリ19との間に第1ベルト22が掛けられ、第1,第2プーリ19,20の径が同じであることから、第1回転アーム12に対して相対的に逆方向にθだけ回転する。第2プーリ20と一体の第3プーリ21もθだけ回転する。該第3プーリ21と第2ベルト24が掛けられている第4プーリ25も回転し、その回転角は、第3プーリ21と第4プーリ25の径が同一であるからθとなる。第4プーリ25がθだけ回転するから、該第4プーリ25に固定された第3回転アーム16もθだけ回転する。その結果、第1回転アーム12が鉛直方向の軸回りに回転しても、同じ回転量だけ第3回転アーム16も逆方向に鉛直方向の軸回りに回転することになり、第3回転アーム16の姿勢は変化せず、常に一定方向の向きを保持し、昇降アーム17の向きは変わらない。
又、第2アーム駆動手段23によって第2回転アーム14をαだけ反時計方向に回転させた場合、第3プーリ21は、第2プーリ20と一体であり、第1回転アーム12、第1プーリ19が回転しないので、該第3プーリ21は回転しない(第1回転アームに対して相対回転は行わない)。一方、第4プーリ25は第3プーリ21との間に第2ベルト24が掛けられているので、第2回転アーム14が回転すると相対的に逆方向に回転する。第3プーリ21と第4プーリ25の径は同一であるから、第4プーリ25の回転は、第2回転アーム14の回転量αと同じとなりその方向が逆となる。しかも共に鉛直方向の軸回りの回転である。その結果、第4プーリ25に固定された第3回転アーム16は、第2回転アーム14の回転量だけ逆方向に回転し、その姿勢は回転前の姿勢と同じとなる。
よって、第1回転アーム12と第2回転アーム14の回転が重畳してなされても、第3回転アーム16の姿勢は変化せず、常に一定方向の向きを保持し、昇降アーム17の先端に取り付けられたハンド等の把持機構の向きは、常に一定に保持されることになり、型開きした金型の面に対して常に一定の姿勢を保持させることができるものである。又、第1軸11の回りに第1回転アーム12が回転し、第2軸13の回りに第2回転アーム14が回転することから、第2回転アーム14の先端に取り付けられた第3回転アーム16(及び昇降アーム17)を、水平面上において任意の直線移動及び円弧移動をさせることができるものである。なお、この実施形態では、第1,第2の回転アーム12,14を駆動する第1,第2のアーム駆動手段18,23しか設けず、第3回転アーム16を駆動する手段としてプーリ19〜21,25とベルト22,24の機構を用いている。そして、このプーリとベルト機構によって第3回転アーム16の姿勢を常に一定の状態に保持している。これは、金型から成形品を取り出す際には、昇降アーム17の先端に取り付けられた把持機構の向きを一定にする必要があることから、このような機構を採用したものである。当然、このプーリとベルト機構による第3回転アームの駆動の代わりに、モータ等の駆動手段を設けてもよいものである。
第1〜第3回転アーム12,14,16は、全て同一軸方向の軸回りに回動するもので、ベース10が成形機の上部に取り付けられれば、鉛直軸回りに水平面上で回動するものであり、昇降アーム17のみが鉛直方向に移動するのみである。よってこの昇降アーム17の駆動機構の高さを小さくすれば、その分、成形品取出装置2の全高を低くでき、図1に示すように、成形機1の上部に取り付けても全体の高さを、従来の成形品取出装置にと比較して小さくすることができ、天井の低い場所にも設置できるものである。
そこで、本実施形態は、図7に示した2段倍速機構と、該2段倍速機構の支持部材を駆動する手段として図4に示すようなピニオンラック機構を用いて昇降アーム駆動機構を構成するものである。
図4(a)は、ラックギヤ35を最大に引き込んだ状態を示し、図4(b)は、ピニオンギヤ36を駆動してラックギヤ35を最大に突出させた状態を示している。
図5は、このピニオンラック機構と歯付きベルト機構を比較した図で、ラックギヤ35又は移動部材300のストロークは同一のCであっても、機構全体の長さは、ピニオンラック機構は、一対のアイドラベアリング305,306を必要としない分等、短く構成することができる。図5ではFの距離だけ短くピニオンラック機構の方が短く形成できることを示している。本発明は、このピニオンラック機構と2段倍速機構を用いて昇降アーム17を形成するものである。そして、通常、ピニオンラック機構は潤滑が必要である。しかし、潤滑のための油が付着すると品質を低下させるような成形品の成形品取出装置においては好ましくはない。又、ピニオンとラックの噛み合い音が大きいことから、このピニオンラック機構は敬遠されていた。そこで、本実施形態では、ラックギヤとピニオンのいずれか一方、又は両方を樹脂性とすることによって潤滑のいらない、且つ騒音の少ないピニオンラック機構とした。
図3は、本実施形態における昇降アーム17の構造説明図である。図3(a)は、平面図で、昇降アーム17の昇降方向に対して直交する面に投影した平面図で、昇降アーム17は紙面垂直方向に移動するものである。又、図3(b)は該昇降アーム17を側方から見たピニオンラック機構の図を示し、図3(c)は同様に昇降アーム17を側方から見た歯付きベルト機構部分の図である。
第3回転アーム16に取り付けられる支持プレート30には、第1のレール31が設けられ、該第1のレール31にガイドされて第1段フレーム33が直線移動可能に支持されている。又、第1段フレーム33には第1のレールと平行に第2のレール32が設けられ、該第2のレール32にガイドされて第2段フレーム34が直線移動可能に支持されている。第1段フレーム33には、ラックギヤ35が取り付けられており、該ラックギヤ35と噛み合うようにピニオンギヤ36が支持プレート30に回転自在に軸支され、支持プレート30に取り付けられた駆動手段(モータと減速機構等)37で駆動されるよう構成されている。
また、第1段フレーム33には、両端に歯付きプーリ38a,38bが回転自在に軸支され、該2つの歯付きプーリ38a,38b間には、歯付きベルト39が所定の張力をかけて掛けられている。この歯付きベルト39はその一部が支持プレート30に設けられた固定部40で固定されている。さらに、該固定部40と対向する位置の歯付きベルト39には固定手段41により第2段フレーム34が連結されている。
そこで、駆動手段37を駆動してピニオンギヤ36を駆動すると、該ピニオンギヤ36と噛み合うラックギヤ35は直線移動(鉛直方向の昇降移動)し、該ラックギヤ35と一体の第1段フレーム33は第1のレール31にガイドされて直線移動する。第1段フレーム33が移動すれば、該第1段フレーム33に取り付けられている一対の歯付きプーリ38a,38b及び歯付きベルト39も移動する。しかし、歯付きベルト39は固定部40で支持プレート30に固定されているから、該歯付きベルト39は一対の歯付きプーリ38a,38b間を回動することになる。この歯付きベルト39の回動で固定手段41で歯付きベルト39に連結された第2段フレーム34は第2のレール32にガイドされて直線移動(鉛直方向の昇降移動)する。この第2段フレーム34の先端にハンド等の把持機構が取り付けられている。
図3(b)に示すように、ピニオンラック機構によって、第1段フレーム33を遊び領域が少なく、端から端まで移動させることができ、図3(c)に示される歯付きベルト機構によって、この第1段フレーム33の移動量を2倍に拡大して第2段フレーム34を移動させその先端に取り付けられた把持機構を移動させることができる。
この成形品取出装置2を図1に示すように成形機1の上部に取り付けても、第1〜第3回転アーム12,14,16は、全て鉛直軸回りに旋回するもので、小さい高さしか要しない。そして、昇降アーム17は上述したように、ピニオンラック機構と歯付きベルト機構により構成されているから、高さを従来の昇降アームと比較し小さくすることができる。よって、天井の低い場所に設置された成形機1に対してもその上部に成形品取出装置2を配置できる可能性が拡大する。
成形機の上部に本発明の一実施形態の成形品取出装置を搭載させたときの概要斜視図である。 本発明の一実施形態の成形品取出装置の構成を説明する説明図である。 同実施形態における昇降アームの構造説明図である。 同実施形態で用いるピニオンラック機構の説明図である。 ピニオンラック機構と歯付きベルト機構を比較した図である。 直線動作機構の説明図である。 2段倍速機構の説明図である。 歯付きベルト機構の説明図である。
符号の説明
1 成形機
2 成形品取出装置
10 ベース
11 第1軸
12 第1回転アーム
13 第2軸
14 第2回転アーム
15 第3軸
16 第3回転アーム
17 昇降アーム
18 第1アーム駆動手段
19 第1プーリ
20 第2プーリ
21 第3プーリ
22 第1ベルト
23 第2アーム駆動手段
24 第2ベルト
25 第4プーリ
30 支持プレート
31 第1レール
32 第2レール
33 第1段フレーム
34 第2段フレーム
35 ラックギヤ
36 ピニオンギヤ
37 駆動手段
38a,38b 歯付きプーリ
39 歯付きベルト
40 固定部
41 固定手段

Claims (3)

  1. 成形機に搭載され、該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、
    成形機の上部取出装置搭載位置に固定されるベースに複数の回転アームがシリアルに連結され、且つ各回転アームは鉛直軸回りにそれぞれ回転するように構成した回転アーム機構と、該回転アーム機構の先端の回転アームに対して昇降動作し先端に把持機構が設けられた昇降アームとを備えており、
    前記昇降アームは前記先端の回転アームに支持された支持プレートと、前記支持プレートに第1のレールを介して連結され昇降方向にスライド可能な第1段フレームと、前記第1のレールと平行に配置された第2のレールを介して前記第1段フレームに連結され、昇降方向にスライド可能な第2段フレームとを備え、
    前記第1段フレームに前記第1のレールと平行にラックギヤを配置し、該ラックギヤと噛み合うピニオンギヤの駆動手段を前記支持プレートに固定し、
    前記第1段フレームに、昇降方向に沿って並ぶ位置関係で、2つの歯付きプーリを昇降方向に対して直交する軸回りに回転可能に支持し、両プーリ間に歯付きベルトをかけて所定の張力を与え、該ベルトの一部を前記支持プレートに固定し、該ベルトの該支持プレートへの固定部と対向する部分を前記第2段フレームに固定したことを特徴とする成形品取出装置。
  2. 前記回転アーム機構は、前記ベースと、該ベースに対して鉛直な第1軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第1回転アームと、該第1回転アームの他端に前記第1軸に平行な第2軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第2回転アームと、該第2回転アームの他端に前記第2軸に平行な第3軸回りに回転可能に一端が取り付けられた第3回転アームとから構成されたことを特徴とする、請求項1に記載の成形品取出装置。
  3. 前記ラックギヤとピニオンギヤのいずれか一方または両方を樹脂とした、請求項1又は2に記載の成形品取出装置。

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