JP2015160422A - Deburring device for synthetic resin molding equipped with robot arm - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ロボットアームによる合成樹脂成型品のバリ取り装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a deburring device for a synthetic resin molded product using a robot arm.
合成樹脂等を原料とする成型品を製造する場合には、金型の合わせ面の隙間から一部の樹脂原料がはみ出して硬化する、いわゆるバリができる。通常、バリは、仕上げ工程において、手作業でカッターナイフ等を用いて、一つ一つ切り取られる(バリ取り作業)。バリの形状は成型品の形状により様々であり、短時間で正確にバリを切り取るためには、作業員の熟練が必要とされていた。そのため、人材の育成に大変な時間を要すること、また、人件費が嵩む等が問題となっている。そこで、作業員の作業負担を低減するため、ロボットアームを用いたバリ取り装置がいくつか提案されている。 In the case of producing a molded product using a synthetic resin or the like as a raw material, a so-called burr is formed in which a part of the resin raw material protrudes from the gap between the mating surfaces of the molds and is cured. Usually, burrs are cut one by one using a cutter knife or the like manually in the finishing process (deburring operation). The shape of the burrs varies depending on the shape of the molded product, and the skill of the worker is required to cut the burrs accurately in a short time. For this reason, it takes a lot of time to develop human resources, and labor costs increase. Therefore, several deburring devices using a robot arm have been proposed in order to reduce the work burden on workers.
ロボットアームは、人の手作業の動作をまねて動くことが可能な、多関節の装置であり、通常、ロボットアームの先端部はその用途に応じて交換することが可能である。 The robot arm is an articulated device that can be moved by imitating a human manual operation, and usually the tip of the robot arm can be exchanged according to its use.
ロボットアームを用いたバリ取り装置としては、例えば、成型品の輪郭に沿う形に形成した連続刃型によって一気にパンチング切断する方法や、機械的に成型品の輪郭線に沿ってカッターナイフでバリを切断し除去する方法また、レーザーによってバリ部分を成型品本体の輪郭に沿って焼き切って分離除去する方法等が知られている。 As a deburring device using a robot arm, for example, a method of punching and cutting at once with a continuous blade mold formed along the contour of a molded product, or mechanically cutting a burr with a cutter knife along the contour of the molded product. A method for cutting and removing, and a method for separating and removing a burr portion by cutting along a contour of a molded product body with a laser are known.
しかし、これらのバリ取り方法においては、切り取った後のバリが、作業台やロボットアームの周辺に溜まっていく。そして、溜まったバリを取り除くため一定時間ごとに、機械を停止して人の手作業でバリを除去する必要がある。 However, in these deburring methods, the burr after cutting is accumulated around the work table and the robot arm. Then, in order to remove accumulated burrs, it is necessary to stop the machine and remove burrs manually by humans at regular intervals.
そこで、ロボットアームを用いて、成型品の金型からの取り出し作業から、バリ取り作業まで、連続して処理できる装置が提案されている。 In view of this, there has been proposed an apparatus capable of continuously performing processing from taking out a molded product from a mold to deburring using a robot arm.
成型品の形状によって、発生するバリの形状も異なるため、成型品の輪郭線が複雑な場合には、切り取られるバリの形状も複雑になる。また、成型品の材料である樹脂は、可撓性を有している。このため、成型品から分離されるバリは、ロボットアームやバリ取り用の固定台に絡まりやすい。そして、バリが絡まることにより、機械が停止するおそれがある。 Since the shape of the generated burr varies depending on the shape of the molded product, the shape of the burr to be cut out becomes complicated when the contour of the molded product is complicated. Further, the resin that is the material of the molded product has flexibility. For this reason, the burr | flash isolate | separated from a molded product tends to get entangled with the robot arm or the fixed stand for deburring. Then, there is a risk that the machine will stop due to entanglement of burrs.
そこで、ロボットアームによるバリ取り工程において、バリの形状に関係なく、分離されたバリが、成型品を固定するアームに絡むことがなく、成型品から分離可能な、バリ取り装置の開発が望まれている。 Therefore, in the deburring process using the robot arm, it is desired to develop a deburring device that can separate the separated burrs from the molded product without involving the arm that fixes the molded product, regardless of the shape of the burrs. ing.
実施形態に係るバリ取り装置は、成型品を保持する保持台と、この保持台に載置された成型品を固定する少なくとも1本の把持アームと、固定された成型品のバリを把持するロボットアームと、制御部とを備えている。制御部は、把持アームおよびロボットアームを連続して動作制御することにより、バリを成型品の輪郭線に沿って成型品から分離する。このとき制御部は、バリを把持したロボットアームを動作させて、輪郭線に沿ってバリを成型品から分離する動作を始める。そして、成型品とバリとの間の分離部位が把持アームに近づいたとき、バリに作用しているロボットアームの引っ張り力を一旦弱めるようにロボットアームを逆向きに動作させ、当該把持アームをバリの移動経路から退避させて、当該把持アームによる固定を解除し、ロボットアームによる分離動作を再開する。 A deburring device according to an embodiment includes a holding table that holds a molded product, at least one gripping arm that fixes the molded product placed on the holding table, and a robot that holds a burr of the fixed molded product. An arm and a control unit are provided. A control part isolate | separates a burr | flash from a molded article along the outline of a molded article by carrying out operation control of the holding arm and robot arm continuously. At this time, the control unit starts the operation of operating the robot arm holding the burr to separate the burr from the molded product along the contour line. When the separation part between the molded product and the burr approaches the gripping arm, the robot arm is operated in the opposite direction so as to temporarily weaken the pulling force of the robot arm acting on the burr, and the gripping arm is Are removed from the movement path, the fixation by the gripping arm is released, and the separation operation by the robot arm is resumed.
なお、本明細書および特許請求の範囲において、分離部位とは、バリが成型品から輪郭線に沿って切り取られるときのバリと成型品とが引き離される輪郭線上の点のことを意味している。 In the present specification and claims, the separation part means a point on the contour line where the burr and the molded product are separated when the burr is cut from the molded product along the contour line. .
本発明の実施形態について図面を用いて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図2に示すように、実施形態のバリ取り装置100は、成型品2を保持するバリ取り用保持装置10と、金型(図示せず)から成型品2を取り出し、バリ取り用保持装置10に移送した後、固定された成型品2からバリ1を分離するためのロボットアーム3を備えている。
As shown in FIG. 2, the
バリ取り用保持装置10は、図1に示すように、作業台4の上に、バリ1付きの成型品2を保持するための保持部5が設けられている。作業台4には、保持部5に載置された成型品2の固定と解除をする把持アーム7a,7b,7cが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
保持部5は、作業台4に固定された長方形の枠体50と、枠体50の開口部を塞ぐ成型品2を保持する固定型51を有している。保持部5の固定型51は、載置された成型品2の水平方向のズレと、変形を防ぐためのものである。
The
具体的には、例えば、ブロー成型により、成型された成型品2は、金型から取り出した直後は高温でやわらかく、外気により冷却されることにより徐々に硬化していく。このため、金型から取り出された直後の成型品2は、外的な圧力により変形することがある。これを防ぐため、金型から取り出し後の成型品2の冷却による収縮率を勘案して大きさが調整された成型品2のメス型を固定型51として保持部5に設けた。なお、本実施の形態における固定型51は成型品2のメス型としたが、水平方向のズレと、変形を防止できるのであれば、成型品2の完全なメス型である必要はなく、成型品2の保持に必要な凹凸を有していればよい。
Specifically, for example, the molded
把持アーム7a,7b,7cは、操作杆13a,13b,13cを有し、操作杆13a,13b,13cの先端に押さえ部6a,6b,6cを有する。把持アーム7a,7b,7cは、押さえ部6a,6b,6cで成型品2を上から押さえて固定し、バリ取り作業における成型品2の重力方向の動きを規制する。つまり、ロボットアーム3によりひっぱられたバリ1とともに成型品2が固定型51から外れることを防止する。
The gripping
実施形態においては、把持アーム7a,7b,7cは、作業台4の長手方向に3台並べて配置した。把持アーム7a,7b,7cの配置については、これに限られることはなく、成型品2の形状や大きさに合わせて適宜変更可能である。
In the embodiment, the
例えば、保持部5の一部に吸引装置(図示せず)により成型品2を吸引して固定する部材を有している場合であって、把持アームが、成型品2の補助的な固定手段であるときは、1本の把持アームと吸引装置を用いて、成型品2を固定することにより成型品2のズレを防止する。なお、把持アームと吸引装置を組み合わせることで、吸引装置のみで成型品2を固定する場合と比較して、吸引装置による吸引力を弱く設定することができ、吸引により成型品2が変形することを抑制できる。
For example, when the
押さえ部6a,6b,6cは、例えば、ブロー成型により金型から取り出された高温の柔らかい成型品2を変形させてしまうことのないようにするため、成型品2の重力方向の動きを確実に規制できるものが好ましい。そこで、押さえ部6a,6b,6cと成型品2との接触部分は、成型品2の表面の凹凸にかみ合う形状に加工されている。さらに、押さえ部6a,6b,6cの材料としては、成型品2の形状に合わせて加工が容易であり、成型品2に傷をつけない樹脂等が好ましい。
The
また、図1に示すように、把持アーム7a,7b,7cは、作業台4に固設された把持アーム台11の枢支部12に軸支される。把持アーム7a,7b,7cは、操作杆13a,13b,13cと、その先端に押さえ部6a,6b,6cを備える。図8に示すように、操作杆13a,13b,13cは、その基端をアクチュエータ201,202,203に接続される。
Further, as shown in FIG. 1, the
アクチュエータ201,202,203は、把持アーム7a,7b,7cを、操作杆13a,13b,13cと作業台4が略並行になる成型品2を固定する固定位置と、枢支部12を軸として略90度上方へ回動した成型品2の固定を解除する解除位置との間で移動させることができる。なお、本実施形態においては、駆動手段としてアクチュエータ201,202,203を示しているが、用いられるアクチュエータとしては、例えば、モーター,油圧機構,空気コンプレッサー等がある。
図2に示すように、ロボットアーム3は、つかむ物の形状や作業の種類に合わせて交換可能な手部31と、手部31を任意の位置に操作するための腕部32と、手部31および腕部32を支える基部33と、を有している。ロボットアーム3としては、6軸垂直多関節の産業用ロボットを使用した。手部31は、その用途に応じて、例えば、ハンドリングツール、ナイフツール、バリ処理ツール等を含む。
As shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態にかかるバリ取り装置の制御部200について説明する。
Next, the
図8のブロック図に示すように、把持アーム7a,7b,7cの駆動とロボットアーム3を駆動させるためのアクチュエータ201〜206は、制御部200によりコントロールされている。
As shown in the block diagram of FIG. 8, the
制御部200は、ロボットアーム3を駆動させて、金型(図示せず)から成型品2を取り出すとともに、手部31(ハンドリングツール)を用いて、バリ取り用保持装置10へ成型品2を移送する。なお、制御部200は、成型品2が保持部5に載置されていない状態においては、把持アーム7a,7b,7cの押さえ部6a,6b,6cを解除位置に待機させる(図2)。
The
図3に示すように、制御部200は、成型品2が保持部5に載置されると、枢支部12を軸として操作杆13a,13b,13cを回動させ、押さえ部6a,6b,6cを保持部5の方向へ動かし、成型品2を固定する固定位置に把持アーム7a,7b,7cを移動する。
As shown in FIG. 3, when the molded
この後、制御部200は、アクチュエータ204,205,206を制御して、保持部5に載置された成型品2をロボットアーム3に取り付けられた手部31(ナイフツール)を用いて、押さえ部6aと押さえ部6bの間のバリ1の短手方向に切れ目9a,9bを入れる(図6)。ここで、切れ目9a,9bを境界とするバリ1の押さえ部6a側をバリ片1aと称し、もう一方のバリ片をバリ片1bと称する。
Thereafter, the
さらに、制御部200は、手部31(ナイフツール)を用いて、バリ1と成型品2の間の輪郭線9cに沿って切れ目を入れていく。この時、固定位置にある把持アーム7a,7b,7cに手部31が当たりナイフツールが届かない箇所には切れ目は入れられないが、バリ1の分離には問題はない。なお、使用される金型の種類によっては、金型から取り出した時点でバリ1が外れやすくなっている成型品もある。そのような場合には、輪郭線9cに沿った切れ目を入れる操作は不要である。
Further, the
制御部200は、アクチュエータ204,205,206を制御して、輪郭線9cへ切れ目を入れた後、ロボットアーム3の手部31をバリ処理ツールに交換する(図4)。なお、本実施形態におけるロボットアーム3の手部31のツールの交換は、制御部200においてバリ取り作業の各工程に合わせて必要な手部31のツールが選択され、自動で交換される。
The
図8に示すように、アクチュエータ204は、手部31を駆動させる。アクチュエータ204により、手部31は、腕部32の長手方向の軸を中心に回動可能であり、重力方向に上下動が可能である。また、手部31に取り付けられるツールにより、物を掴む等の動きも可能である。
As shown in FIG. 8, the
アクチュエータ205は、腕部32を駆動させる。アクチュエータ205は、腕部32の関節35,36を回動させて、腕部32を重力方向の上下動および前後方向に駆動する。
The
アクチュエータ206は、基部33を駆動させる。アクチュエータ206は、基部33を重力方向に延びた軸を中心に回動させることにより、腕部32を基部33の長手方向の軸を中心として弧を描くように駆動させる。
The
制御部200は、交換された手部31(バリ処理ツール)でバリ1の切れ目9bのロボットアーム3側からみて左側のバリ片1aを把持する。制御部200は、バリ片1aを把持した状態で、アクチュエータ204,205を駆動させて手部31(バリ処理ツール)と腕部32およびその間の関節34を動作させて、手部31(バリ処理ツール)を略90度回動させる(図4)。この手部31(バリ処理ツール)の動作により、バリ片1aが上方に向かって成型品2から分離される。
The
図7は、成型品2が固定された状態の保持部5の正面図である。制御部200は、ロボットアーム(ここでは図示せず)3を左斜め上方に駆動し、バリ1を成型品2から分離していく。バリ1の成型品2からの分離に着目してみると、分離部位9dが、切れ目9bからバリ片1aと成型品2の間の輪郭線9cに沿って、作業台4に固定された把持アーム台11側の切れ目9aに向かって移動し、バリ片1aは分離される(図5、図6参照)。
FIG. 7 is a front view of the holding
この際、制御部200は、ロボットアーム3の手部31(バリ処理ツール)を用いて、バリ片1aに一定のテンション(引っ張り力)を与えながら成型品2からバリ片1aを分離していく。
At this time, the
そして、図5に示すように、制御部200は、成型品2とバリ片1aとの間の分離部位9dが操作杆13aに近づいたときロボットアーム3のバリ片1aの分離作業を一旦停止させる。
Then, as shown in FIG. 5, the
この後、制御部200は、バリ片1aに作用しているロボットアーム3のテンション(引っ張り力)を一旦弱めるため、ロボットアーム3を逆方向(ロボットアーム3を作業台4の方向へ下げる)に動作させる。
Thereafter, the
これにより、ロボットアーム3の手部31(バリ処理ツール)に把持されているバリ片1aが緩み、緩んだバリ片1aは、分離する前とほぼ同位置まで戻される。
As a result, the
制御部200は、上記のようにバリ片1aを緩めた後、アクチュエータ201を駆動させて把持アーム7aを解除位置に移動させる。つまり、把持アーム7aによる成型品2の固定を一旦解除する。
After loosening the
把持アーム7aによる成型品2の固定が解除されたことにより、バリ片1aの分離の妨げとなっていた操作杆13aがバリ片1aから離れることで、バリ片1aの移動経路が確保される。
By releasing the fixation of the molded
この状態で、制御部200は、バリ片1aの成型品2からの分離作業を再開する。具体的には、制御部200は、把持アーム7aの把持アーム台11付近の分離部位9dから切れ目9aまでの輪郭線9cに沿ってバリ片1aを分離する(図6参照)。
In this state, the
バリ片1aの分離部位9dが、切れ目9aに到達すると、バリ片1aは成型品2から完全に分離される。成型品2から分離されたバリ片1aは、ロボットアーム3により、例えば、粉砕機(図示せず)へ投入される。
When the
なお、バリ片1aを把持した手部31(バリ処理ツール)をロボットアーム3の移動方向と同じ方向に関節34で回動させて、バリ片1aを巻き込むように引っ張ってもよい。これにより、余分なバリ片1aが巻き取られ、バリ片1aの長さが短くなる。よって、把持アーム7a,7b,7cにバリ片1aが、絡まる可能性をさらに低減させることができる。
Note that the hand part 31 (burr processing tool) holding the
続いて、他方のバリ片1bの成型品2からの分離作業について説明する。制御部200は、バリ片1aを成型品2から分離後、把持アーム7aを固定位置に移動させる。その後、ロボットアーム3の手部31(バリ処理ツール)にバリ片1bの切れ目9b付近を把持させる。そして、バリ片1aと同様の方法によりロボットアーム3を駆動させて、輪郭線9cに沿って分離部位9dを移動させる。
Subsequently, a separation operation of the
制御部200は、分離部位9dが操作杆13cに近づくと、バリ片1bの分離作業を一旦停止する。バリ片1bの分離作業の停止後、制御部200は、バリ片1bに作用しているロボットアーム3のテンション(引っ張り力)を一旦弱めるため、ロボットアーム3を逆方向(ロボットアーム3を作業台4の方向へ下げる)に動作制御する。
When the
これにより、ロボットアーム3の手部31(バリ処理ツール)に把持されているバリ片1bが緩み、バリ片1bは、分離する前とほぼ同位置まで戻される。
As a result, the
制御部200は、バリ片1bの位置を分離する前とほぼ同位置まで戻した後、把持アーム7cを解除位置に移動する。把持アーム7cによる成型品2の固定が解除されたことにより、バリ片1bの分離の妨げとなっていた操作杆13cがバリ片1bから離れることにより、バリ片1bの移動経路が確保される。
The
この状態で、制御部200は、バリ片1bの分離作業を再開する。具体的には、把持アーム7cの把持アーム台11付近の分離部位9dから切れ目9aまでの輪郭線9cに沿ってバリ片1bを分離する作業を再開する(図6参照)。
In this state, the
制御部200は、バリ片1bを把持している手部31(バリ処理ツール)を切れ目9a方向へ向かって移動させる。または、バリ片1bのテンションが高くなるように、ロボットアーム3の手部31の位置を上げる。そして、バリ片1bの分離部位9dが、切れ目9aに到達するとバリ片1bは成型品2から完全に分離される。成型品2から分離されたバリ片1bは、ロボットアーム3により粉砕機(図示せず)へ投入される。
The
ここで、バリ片1bの分離作業において、把持アーム7bが、バリ片1bの分離作業に妨げとなる場合や、把持アーム7bにバリ片1bが絡む恐れがある場合がある。このような場合には、制御部200は、分離部位9dが把持アーム7bの操作杆13bに近づいたところで、把持アーム7bを解除位置に移動させ、バリ片1bを分離させてもよい。
Here, in the separation work of the
なお、把持アーム7bを解除位置に移動させたときに、把持アーム7cを解除位置にしたままにするか、固定位置にするかについては、成型品2の大きさや固定されている状況、バリ1の分離のしやすさ、バリ1の絡まりやすさ等により適宜選択可能である。
Whether the gripping arm 7c is kept in the release position or the fixed position when the gripping arm 7b is moved to the release position depends on the size of the molded
このように、本実施形態に示した、ロボットアーム3によるバリ片1a,1bの一連の分離動作の中に、ロボットアーム3によるバリ片1a,1bのテンションを一旦緩めて、バリ片1a,1bの移動経路を確保する制御を組み込むことにより、バリ片1a,1bが、把持アーム7aや、その先端の押さえ部6a,6b,6cに絡まることがなくなる。
In this way, during the series of separation operations of the
また、絡まった場合においても、バリ片1a,1bのテンションが緩められているため、絡まったバリ片1a,1bによる押さえ部6a,6b,6cの故障や破損を防止することができ、成型品2が保持部5から外れることもない。
In addition, even when entangled, the tension of the
特に、ブロー成型においては、金型から出された瞬間から成型品2は収縮と硬化が進んでいくため、製品の品質を一定にするためには、温度管理と時間管理が重要になる。つまり、一定の冷却スピードの状態で、一定のペースでバリ取りを行うことができれば最終製品のロット差が減少する。
In particular, in blow molding, since the molded
よって、ブロー成型のバリ取り装置100に、制御部200よる制御を備えることにより、バリ1が把持アーム7a,7b,7cに絡まることがなくなるため、バリ取り時間を一定にして、不良品の発生を低減させることができる。
Therefore, by providing the blow
また、実施形態の成型品2からのバリ1の分離作業においては、切れ目9a,9bを2ヶ所入れているが、切れ目の数については、成型品2の形状や、ロボットアーム3の作業性を考慮して適宜決定される。例えば、切れ目を多く設けておくことにより、分離後のバリ1を粉砕機に投入する場合に、粉砕機の投入口の大きさに合わせて人の手により裁断する必要がなくなるため有用である。
Further, in the work of separating the
本実施の形態においては、バリ取り用保持装置10は、床に固定されているものとして説明しているが、例えば、作業台4を可動式のものとすることも可能である。可動式の作業台4とは、例えば、ロボットアーム3と同様のロボットアームの手部に作業台4の天板41の裏面を接続して、保持部5に固定された成型品2とロボットアーム3の手部31と相対的に移動することが可能なものが考えられる(図示せず)。
Although the
そして、制御部200において、可動式の作業台4の動作を制御する。制御部200は、バリ1の分離作業においてロボットアーム3の動作と作業台4の角度を調節して、ロボットアーム3と可動式の作業台4との相対的な関係を制御する。これにより、可動式の作業台4に保持された成型品2のバリ1の移動経路を調整することで、複雑な形状の成型品2においてもバリ1の絡まりを防ぐとともに、バリ1を成型品2から分離することができる。
The
なお、本実施形態の成型品2は、ブロー成型により成型された製造品として説明しているが、成型方法はこれに限られない。
In addition, although the molded
1…バリ、1a…バリ片、1b…バリ片、2…成型品、3…ロボットアーム、31…手部、32…腕部、33…基部、34,35,36…関節、4…作業台、41…天板、5…保持部、50…枠体、51…固定型、6a…押さえ部、6b…押さえ部、6c…押さえ部、7a…把持アーム、7b…把持アーム、7c…把持アーム、9a…切れ目、9b…切れ目、9c…輪郭線、10…バリ取り用保持装置、11…把持アーム台、12…枢支部、13a,13b,13c…操作杆、100…バリ取り装置、200…制御部、201〜206…アクチュエータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記保持部に保持された前記成型品を固定する少なくとも1本の把持アームと、
固定された前記成型品のバリを把持するロボットアームと、
前記把持アームおよび前記ロボットアームを動作制御して、前記バリを前記成型品の輪郭線に沿って前記成型品から分離する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記バリを把持した前記ロボットアームを動作させて、前記輪郭線に沿って前記バリを前記成型品から分離する動作を開始し、前記成型品と前記バリとの間の分離部位が前記把持アームに近づいたとき、前記バリに作用している前記ロボットアームの引っ張り力を一旦弱めるように前記ロボットアームを逆向きに動作させ、当該把持アームを前記バリの移動経路から退避させて、当該把持アームによる固定を解除し、前記ロボットアームによる分離動作を再開することを特徴とするバリ取り装置。 A holding part for holding a molded product;
At least one gripping arm for fixing the molded product held by the holding unit;
A robot arm for gripping burrs of the fixed molded product;
A control unit for controlling the operation of the gripping arm and the robot arm and separating the burr from the molded product along a contour line of the molded product,
The control unit operates the robot arm that grips the burr to start the operation of separating the burr from the molded product along the contour line, and a separation portion between the molded product and the burr. When the robot arm approaches the grip arm, the robot arm is operated in the reverse direction so as to temporarily weaken the pulling force of the robot arm acting on the burr, and the grip arm is retracted from the movement path of the burr. The deburring device is characterized in that the fixing by the gripping arm is released and the separation operation by the robot arm is resumed.
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A02 | Decision of refusal |
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