JP4526124B2 - 関節型成形品取出しロボット - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形機によって成形された成形品やスプールなどを型開した金型から取出すのに好適な関節型成形品取出しロボットに関するものである。

従来、樹脂成形機によって成形された成形品やスプールなどを型開した金型から取出す関節型成形品取出しロボットが以下の特許文献１において提案されている。

特開２０００−１５８３６６号公報

前記特許文献１に記載された関節型成形品取出しロボットは、図８，図９および図１０に示すように、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２０Ｂ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の先端部に第１関節軸２３と平行かつ回転自在に支持された水平方向の第２関節軸２５と、この第２関節軸２５に基部を同時回転可能に固着した第３アーム２６と、第３アーム２６の先端部に取付けた把持部取付板２７とを備え、この把持部取付板２７には、射出成形機２８（図１１参照）で成形された成形品やスプールなど（図示省略）をたとえば吸着して金型から取出す複数個の把持部２９が取付けられている。なお、この従来例では、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の軸中心から第２関節軸２５の軸中心までの距離とを同じ大きさに設定している。

出力回転軸２１の回転は、動力伝達機構３０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３０は、スペーサ３１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３２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３２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３３と、第１関節軸２３に同時回転可能に固着されて遊星歯車３３に噛み合う従動歯車３４とからなり、太陽歯車３２と遊星歯車３３および従動歯車３４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２４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。

第１関節軸２３の回転は、姿勢制御機構３５により逆方向の回転として第２関節軸２５に伝達される。姿勢制御機構３５は、スペーサ３５Ａを介して第１アーム２２の先端部に固着されるとともに、第１関節軸２３を回転自在に挿通した固定プーリ３６と、第２関節軸２５に同時回転可能に取付けられた回転プーリ３７と、これら両プーリ３６、３７に掛け渡されたタイミングベルト３８および第２アーム２４とからなり、第１関節軸２３の正方向回転角に対して第２関節軸２５が逆方向に１／２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３アーム２６は第２アーム２４の正方向の旋回角に対して１／２倍の旋回角で逆方向に旋回することになり、それに伴なって把持部取付板２７と把持部２９が第３アーム２６と同じ旋回角で同じ方向に旋回することにより、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９の姿勢が制御される。

したがって、出力回転軸２１が所定の回転角で反時計まわりに回転して、第１アーム２２が所定の旋回転角で反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倍の旋回角で時計まわりに旋回する。このように、第１関節軸２３が出力回転軸２１の回転角の２倍の回転角で時計まわりに回転し、かつ第２アーム２４が第１アーム２２の旋回角の２倍の旋回角で時計まわりに旋回すると、第２関節軸２５は第１関節軸２３の１／２倍の回転角で第１関節軸２３の逆方向に回転する。つまり第２関節軸２５は出力回転軸２１と同じ回転角で同じ方向に回転し、第３アーム２６が第２アーム２４の旋回角の１／２倍の旋回角で逆方向に旋回することになる。図８において、３９は制御手段を示し、この制御手段３９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。なお、図９および図１１において、４０は引き抜きユニットを示し、固定プラテン４５の一側（反操作側）に配置され、この引き抜きユニット４０に、プレート４１およびベース４２を介して駆動源２０のサーボモータ２０Ａおよび減速機２０Ｂが連結されており、引き抜きユニット４０内に収容されたアクチュエータ（図示省略）の作動により、関節型成形品取出しロボットは図８の矢印Ｙ１−Ｙ２方向に進退移動する。

前記構成の作動を図１２（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。なお、図１２ （ａ）〜（ｅ）では、挟着式（挟み式）の把持部２９が使用されている。
図１２（ａ）に示すように、第１アーム２２と第２アーム２４が鉛直方向で重なり合い、第３アーム２６が水平方向右側にのびている状態において、制御手段３９（図８参照）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（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度の旋回角で反時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は時計まわり（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度の旋回角で時計まわりに旋回するとともに、第２関節軸２５は反時計まわり（進角方向）に４５度の回転角で回転し、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９は４５度の旋回角で反時計まわりに旋回して、図１２（ｂ）のように水平姿勢に保持される。

図１２（ｂ）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（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度の旋回角で反時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は時計まわり（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度の旋回角で時計まわりに旋回するとともに、第２関節軸２５は反時計まわり（進角方向）に４５度の回転角で回転し、第３アーム２６は４５度の旋回角で反時計まわりに旋回して、図１２（ｃ）のように、第１アーム２２、第２アーム２４、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９は一直線上で右方向にのびて水平姿勢に保持される。

すなわち、図１１に示すように、関節型成形品取出しロボットをタイバー４４に干渉させることなく型開している金型の間の中心位置に進入させて、把持部取付板２７および把持部２９を可動金型（図示省略）に保持されている成形品に対向させることができる。

つぎに、図１１に示す引き抜きユニット４０内に収容されたアクチュエータ （図示省略）の作動により、関節型成形品取出しロボットを図８の矢印Ｙ１方向（可動金型に近付く方向）に移動させることにより、把持部２９は成形品に接近した取出し位置に移行しここで成形品をたとえば吸着保持する。把持部２９による成形品の吸着保持が完了すると、前記アクチュエータの作動により、関節型成形品取出しロボットを図８の矢印Ｙ２方向（可動金型から離れる方向）に移動させて、把持部２９を可動金型との対向位置に復帰させる。

図１２（ｃ）に示すように、第１アーム２２、第２アーム２４、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９が一直線上で右方向にのびて水平姿勢に保持されている状態において、制御手段３９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（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度の旋回角で時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は反時計まわり（進角方向）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するとともに、第２関節軸２５は時計まわり（退角方向）に４５度の回転角で回転し、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９は４５度の旋回角で時計まわりに旋回して、図１２（ｄ）のように水平姿勢に保持される。

図１２（ｄ）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 （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度の旋回角で時計まわりに旋回し、第１関節軸２３は反時計まわり（進角方向）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するとともに、第２関節軸２５は時計まわり（退角方向）に４５度の回転角で回転し、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９は４５度の旋回角で時計まわりに旋回して、図１２（ｅ）のように第１アーム２２と第２アーム２４が一直線上で左方向にのびて水平姿勢に保持され、かつ、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９が第１アーム２２と第２アーム２４に重なって右側にのびた水平姿勢に保持される。したがって、関節型成形品取出しロボットをタイバー４４に干渉させることなく型開している金型の間から退避させることができ、この位置で把持部２９による成形品の吸着把持を解除して、関節型成形品取出しロボットから成形品を解放してコンベアーまたはシュータなどで受取って回収する。

ところで、前記従来の関節型成形品取出しロボットでは、把持部２９が解放位置にある図１２（ｅ）では、該把持部２９が出力回転軸２１の手前側に重なって位置決めされることになる。このように把持部２９が出力回転軸２１の手前側に重なって位置決めされても、図１１に示す横型の射出成形機では、成形品またはスプールは図１２（ｅ）において矢印Ｇ方向に落下することになるので、把持部２９の下側に出力回転軸２１、第１アーム２２、駆動源２０などのユニット類が存在しない。このため、把持部２９の下側のスペースに成形品またはスプール回収コンベアーやシュータなどの設置が許容される。したがって、これらの回収に悪影響が及ぶことはない。しかし、たて型の射出成形機に前記従来の関節型成形品取出しロボットを使用すると、図１２（ｅ）では把持部２９が出力回転軸２１の上側に重なって位置決めされることになる。

たて型の射出成形機は、型開時に成形品が保持される固定下型と、型開時にスプールが保持される可動上型とを備えている。このような構造のたて型の射出成形機に、前記従来の関節型成形品取出しロボットを成形品取出機として適用して、固定下型から成形品を取出すと、把持部２９によって取出された成形品は、図１２（ｅ）では、出力回転軸２１の上側（反紙面側）で重なっている把持部２９により出力回転軸２１の方向（下向き）に突出して把持されることになる。この状態で成形品が解放されると、成形品が落下する把持部２９の下側領域には、出力回転軸２１、第１アーム２２、駆動源２０などのユニット類が存在しているので、これらユニット類が邪魔になって、成形品回収コンベアーやシュータなどの設置が困難であるため、成形品の回収が妨げられる問題点を有している。

一方、前記従来の関節型成形品取出しロボットを成形品取出機として適用して、可動上型からスプールを取出すと、把持部２９によって取出されたスプールは、図１２（ｅ）では、出力回転軸２１の上側（反紙面側）に重なっている把持部２９により反出力回転軸２１の方向（上向き）に指向した上向きの姿勢で把持されることになる。この状態でスプールが解放されると、スプールが落下する把持部２９の下側領域には、出力回転軸２１、第１アーム２２、駆動源２０などのユニット類が存在しているので、これらユニット類が邪魔になって、スプール回収コンベアーやシュータなどの設置が困難であるため、スプールの回収が妨げられる問題点を有しているばかりか、図１２（ｅ）において挟着式の把持部２９により上向きの姿勢でスプールが挟着されていると、把持部２９の挟着が解除されても、スプールが把持部２９に保持されて残存する誤った状態を招くおそれを有している。

そこで、本発明は、たとえ、たて型の射出成形機に適用されても、ユニット類が邪魔にならずに被把持物を落下させることができるとともに、回収コンベアーやシュータなどの設置が許容されて、落下してきた被把持物を確実に回収することができる関節型成形品取出しロボットを提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、金型の合わせ面に直交する方向の軸線を有する数値制御可能な駆動源の出力回転軸に基部が同時回転可能に固着された駆動アームと、このアームに前記軸線に平行な軸線を有する駆動側関節軸を介して基部を同時回転可能に固着した従動アームと、この従動アームに前記駆動側関節軸と平行な軸線を有して回転自在に支持された従動側関節軸と、この従動側関節軸に基部を同時回転可能に固着した第３アームおよび該第３アームの先端部に取付けた把持部とを有し、前記出力回転軸の回転を逆方向の回転に変換して前記駆動側関節軸に伝達するための動力伝達機構と、前記駆動側関節軸の回転により前記従動側関節軸を前記出力回転軸の回転と同じ方向および同じ回転角で回転させて前記把持部の姿勢を制御するための姿勢制御機構とを備えている関節型成形品取出しロボットにおいて、
前記第３アームには、前記従動側関節軸の軸線に直交する方向にのびる横軸と、該横軸を従動側関節軸の軸線に直交する軸線まわりに回転させる一つの駆動源と、前記横軸に同時回転可能に取付けられた駆動側傘歯車および従動側関節軸に同時回転可能に取付けられて前記駆動側傘歯車に噛み合う従動側傘歯車とからなり、前記第３アームおよび前記把持部を前記従動側関節軸の軸線回りに独自に旋回させる旋回手段を具備しているとともに、該旋回手段の横軸の先端部を把持部に挿入して該把持部を横軸と同時に前記従動側関節軸の軸線に直交する方向の軸線まわりに回転可能に連結した回転手段を設けてなることを特徴としている。

これによれば、たて型の射出成形機に適用されても、旋回手段に備わっている一つの駆動源により把持部を従動側関節軸の軸回りに独自に旋回させることで、把持部を出力回転軸、駆動アーム、駆動源などのユニット類の上側領域から退避させることができる。その結果、前記ユニット類に邪魔されることなく被把持物を落下させることができるとともに、被把持物が落下する把持部の下側領域に回収コンベアーやシュータなどの設置が許容されて、被把持物を確実に回収することができる。

また、回転手段を設けてなることにより、一つの駆動源によって従動側関節軸の軸線に直交する軸線まわりに回転する横軸と同時に把持部が従動側関節軸の軸線に直交する軸線まわりに回転するので、出力回転軸、駆動アーム、駆動源などのユニット類の上側領域から退避させた把持部の上下面を反転させることができる。その結果、上向きの姿勢で把持部に把持されている被把持物を下向きの姿勢に反転させて解放することができるので、被把持物が把持部に保持されて残存する不都合を確実に回避することができる。

本発明によれば、旋回手段に備わっている一つの駆動源により、出力回転軸、駆動アーム、駆動源などのユニット類に邪魔されることなく、かつ把持部に残存することなく被把持物を落下させることができるとともに、被把持物が落下する把持部の下側領域に回収コンベアーやシュータなどの設置が許容されるので、被把持物を確実に回収することができる。

図１は本発明に係る関節型成形品取出しロボットの実施形態を示す正面図、図２は側面図、図３は平面図であり、たて型の射出成形機に適用される。なお、数値制御が可能な駆動源２０、出力回転軸２１、第１アーム２２、第１関節軸２３、第２アーム２４、第２関節軸２５、第３アーム２６、把持部取付板２７、把持部２９などの各部の構造は、図８，図９，図１０で説明したものと同一であるので、これらの説明は省略し、以下では、各部の符号は図８，図９，図１０と同一部分については同一の符号で示して説明する。ただし、本実施形態では、出力回転軸２１、第１関節軸２３および第２関節軸２５は鉛直方向の軸線を有しているとともに、図１〜図３では、図８，図９，図１０で説明した動力伝達機構３０を構成しているスペーサ３１、太陽歯車３２、遊星歯車３３、従動歯車３４および姿勢制御機構３５を構成しているスペーサ３５Ａ、固定プーリ３６、回転プーリ３７、タイミングベルト３８などの図示は省略している。

図１〜図３において、関節型成形品取出しロボットは、支柱５０に上下移動可能に組付けられており、シリンダからなる昇降手段５１によって支柱５０を案内に昇降して所定の位置での停止が可能に構成されている。また、把持部２９としては挟着式のものを使用している。

一方、図４に示すように、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９を第２関節軸（従動側関節軸）２５の鉛直方向の軸線Ｃ１の軸回りに独自に旋回させる旋回手段５２が設けられている。旋回手段５２は、第３アーム２６に組付けられており、数値制御が可能なたとえばサーボモータからなる駆動源５２Ａ、この駆動源５２Ａによって前記鉛直方向の軸線Ｃ１に直交する水平方向の軸線Ｃ２まわりに回転する横軸５２Ｂ、この横軸５２Ｂに同時回転可能に取付けられた駆動側傘歯車５２Ｃおよび該駆動側傘歯車５２Ｃに噛み合って第２関節軸２５に同時回転可能に取付けられた従動側傘歯車５２Ｄを備えている。そして、把持部取付板２７と把持部２９は、水平方向の軸線Ｃ２を有して第３アーム２６から側方にのびて固定されている。なお、図４において、３７は回転プーリ（従動側プーリ、３８はタイミングベルトを示す。

前記構成によれば、図４の旋回手段５２を作動して、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９を第２関節軸（従動側関節軸）２５の鉛直方向の軸線Ｃ１の軸回りに図１２（ｅ）において反時計方向へ１８０度旋回させることによって、図５に示すように、把持部２９を出力回転軸２１、第１アーム（駆動アーム）２２、駆動源２０などのユニット類の上側領域から退避させることができる。その結果、たて型の射出成形機における固定下型から把持部２９によって把持されて取出された成形品を前記ユニット類に邪魔されることなく落下させることができるとともに、成形品が落下する把持部２９の下側領域に回収コンベアーやシュータなどの設置が許容されるので、成形品を確実に回収することができる。

他方、図６に示すように、旋回手段５２には、把持部取付板２７および把持部２９を第２関節軸（従動側関節軸）２５の鉛直方向の軸線Ｃ１に直交する水平方向の軸線Ｃ２のまわりに回転させる回転手段５３が設けられている。回転手段５３は、横軸５２Ｂの先端部５２ｂを把持部取付板２７に挿入して同時回転可能に連結することによって構成されている。なお、図６に示す旋回手段５２おいて、図４と同一部分には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

このような構成であれば、図６の旋回手段５２を作動して、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９を第２関節軸２５の鉛直方向の軸線Ｃ１の軸回りに図１２（ｅ）において反時計方向へ９０度旋回させることによって、図７（ａ）に示すように、把持部２９を出力回転軸２１、第１アーム（駆動アーム）２２、駆動源２０などのユニット類の上側領域から退避させることができるとともに、図６の回転手段５３の作動によって、把持部取付板２７および把持部２９が水平方向の軸線Ｃ２まわりに９０度回転して、把持部２９が図７（ａ）に示すように横向きになる。

この状態から図６の旋回手段５２の作動を継続して、第３アーム２６、把持部取付板２７および把持部２９をさらに反時計方向へ９０度旋回させることによって、図７（ｂ）に示すように、把持部２９を出力回転軸２１、第１アーム（駆動アーム）２２、駆動源２０などのユニット類の上側領域から退避させることができるとともに、図６の回転手段５３の作動によって、把持部取付板２７および把持部２９がさらに水平方向の軸線Ｃ２まわりに９０度回転して、図７（ｂ）に示すように把持部２９の上下面を反転させることができる。その結果、たて型の射出成形機における可動上型から把持部２９によって把持されて取出された上向きの姿勢のスプールを下向きの姿勢に反転させて解放することができるので、スプールが把持部２９に保持されて残存する不都合を確実に回避することができる。

本発明に係る関節型成形品取出しロボットの実施形態を示す正面図である。 図１の側面図である。 図１の平面図である。 旋回手段の一実施形態を示す断面図である。 旋回手段による第３アーム、把持部取付板および把持部などの旋回状態を示す説明図である。 回転手段の一実施形態を示す断面図である。 回転手段による第３アーム、把持部取付板および把持部などの回転状態を示す説明図である。 従来例の平面図である。 図８のＡ−Ａ矢視図である。 図８のＢ−Ｂ矢視図である。 横型射出成形機への取付状態の一例を示す説明図である。 関節型成形品取出しロボットの作動説明図である。

２０ 駆動源
２１ 駆動源の出力回転軸
２２ 第１アーム（駆動アーム）
２３ 第１関節軸（駆動側関節軸）
２４ 第２アーム（従動アーム）
２５ 第２関節軸（従動側関節軸）
２６ 第３アーム
２９ 把持部
３０ 動力伝達機構
３５ 姿勢制御機構
５２ 旋回手段
５２Ａ 駆動源
５２Ｂ 横軸
５２Ｃ 駆動側傘歯車
５２Ｄ 従動側傘歯車
５３ 回転手段
Ｃ１ 従動側関節軸の軸線
Ｃ２ 従動側関節軸の軸線に直交する軸線

Claims (1)

1. 金型の合わせ面に直交する方向の軸線を有する数値制御可能な駆動源の出力回転軸に基部が同時回転可能に固着された駆動アームと、このアームに前記軸線に平行な軸線を有する駆動側関節軸を介して基部を同時回転可能に固着した従動アームと、この従動アームに前記駆動側関節軸と平行な軸線を有して回転自在に支持された従動側関節軸と、この従動側関節軸に基部を同時回転可能に固着した第３アームおよび該第３アームの先端部に取付けた把持部とを有し、前記出力回転軸の回転を逆方向の回転に変換して前記駆動側関節軸に伝達するための動力伝達機構と、前記駆動側関節軸の回転により前記従動側関節軸を前記出力回転軸の回転と同じ方向および同じ回転角で回転させて前記把持部の姿勢を制御するための姿勢制御機構とを備えている関節型成形品取出しロボットにおいて、
   前記第３アームには、前記従動側関節軸の軸線に直交する方向にのびる横軸と、該横軸を従動側関節軸の軸線に直交する軸線まわりに回転させる一つの駆動源と、前記横軸に同時回転可能に取付けられた駆動側傘歯車および従動側関節軸に同時回転可能に取付けられて前記駆動側傘歯車に噛み合う従動側傘歯車とからなり、前記第３アームおよび前記把持部を前記従動側関節軸の軸線回りに独自に旋回させる旋回手段を具備しているとともに、該旋回手段の横軸の先端部を把持部に挿入して該把持部を横軸と同時に前記従動側関節軸の軸線に直交する方向の軸線まわりに回転可能に連結した回転手段を設けてなることを特徴とする関節型成形品取出しロボット。

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