JP4809685B2

JP4809685B2 - 成形品取出機

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Publication number: JP4809685B2
Application number: JP2006022876A
Authority: JP
Inventors: 英二杉原
Original assignee: 株式会社ユーシン精機
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007203519A

Description

本発明は、成形機から成形品の取出しを行うための移動部位を備える成形品取出機であって、作業者等の障害物を検出できる障害物検出機能を有する成形品取出機に関するものである。

図１１に示すように、この種の成形品取出機８０１としては、成形機８０２の固定プラテン８０５に固定された横行アーム８０３の開放位置側に、検出エリアＫが開放位置に及ぶように設定された人検出部材８２３を設けたものが知られている（特許文献１）。この成形品取出機８０１によると、上記人検出部材８２３がＯＦＦ（人非検出状態）からＯＮ（人検出状態）へ遷移すると取出ヘッド８１７の移動を直ちに停止させるか、微速移動にして停止させるように制御し、成形品の開放エリア内に侵入した作業者の安全性を確保するようにしている（特許文献１の段落００３０等）。
特開２００３−１３６５６６号公報

しかしながら、上記成形品取出機８０１では、人検出部材８２３によって成形品開放エリア内における作業者を検出できるものの、成形品取出機８０１の移動部位、すなわち取出ヘッド８１７や取出ヘッド８１７を取付けたアームの移動経路上に侵入してきた作業者を検知できない。そのため、移動部位の移動経路上に侵入した作業者との衝突を確実に防止できない。

また、上記成形品取出機８０１においては、上記人検出部材８２３は単に成形品開放エリア内に侵入する作業者の有無を検出するだけなので、取出ヘッド８１７と作業者との位置関係までも認識できない。そのため、成形品開放エリア内への作業者の侵入を検出した際に取出ヘッド８１７を微速移動させて所定時間後に停止させる場合、作業者と取出ヘッド８１７との位置関係によっては取出ヘッド８１７の微速移動中に作業者と衝突するおそれもある。

また、上記成形品取出機８０１は、取出ヘッド８１７が成形品開放エリアに達したときに成形品開放エリア内への作業者の侵入を所定時間検出すると、必ず取出ヘッド８１７を移動停止させる。そのため、次に取出ヘッド８１７を可動させる復旧操作が必要となる。その結果、成形品取出機８０１の１取出サイクルタイムが長くなり、生産性の低下を招くことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、成形品取出機の移動部位の移動経路上に出現した作業者等の障害物の位置を認識できるようにすることで、移動部位と障害物との衝突を確実に防止するとともに、移動部位の移動制限が本当に必要なときだけ行って生産性の低下を最小限度に抑制できる成形品取出機を提供することを課題とする。

（１）本発明に係る成形品取出機は、
成形機の金型から成形品の取出しを行うための移動部位を所定の可動範囲で移動させる成形品取出機において、
上記移動部位の進行方向を指向する送信波を発信する発信部と、
上記送信波の反射波を受信する受信部と、
上記発信部での送信波の発信間隔が不規則的となるように発信タイミングを制御する発信制御部と、
上記受信部で反射波が受信されると発信部での送信波発信時から受信部での反射波受信時までの応答時間を計測する受信制御部と、
上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出する演算部と、
上記反射位置において複数回の送信波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定する判定部と、
上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力する指令部とを備えることを特徴とするものである（請求項１）。

上記発信部では、発信間隔を不規則的にして送信波を複数回発信するので、上記受信部においては前に発信された送信波に対する周囲の壁などからの反射波が、次の送信波が発信された後に受信されても、この壁などによる反射波の応答時間は、複数回の送信波発信タイミングに対して連続的に同じ時間長とはならず、バラツキのある時間長となる。一方、移動部位の可動範囲内の障害物からの反射波は、次の送信波が発信されるまでに受信されるため、この障害物の反射波による応答時間は、複数回の送信波発信タイミングに対して連続的に同じ時間長として得られる。従って、上記壁などによる反射波の応答時間は、障害物によって反射された反射波の応答時間と区別できる。

そして、上記演算部で障害物からの反射波よる上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出し、上記判定部で上記反射位置において複数回の送信波発信により連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定するので、移動部位の可動範囲内に出現した人などの障害物を正確且つ確実に検出できる。しかも、上記反射位置より障害物の位置を特定できる。
そして、上記指令部が上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力するので、移動部位と障害物との衝突を確実に防止でき、しかも移動部位の移動制限が本当に必要なときだけ行われることとなる。

（２）また、本発明に係る成形品取出機は、
成形機の金型から成形品の取出しを行うための移動部位を所定の可動範囲で移動させる成形品取出機において、
上記移動部位の進行方向を指向する送信波を発信する発信部と、
上記送信波の反射波を受信する受信部と、
上記発信部での送信波の周波数が送信波発信毎に異なるように選択制御する発信制御部と、
上記受信部において上記発信部の送信波発信タイミングと同期して上記発信部での送信波周波数と同調させて受信可能な反射波の周波数を選択制御すると共に、この受信部で反射波が受信されると発信部での送信波発信時から受信部での反射波受信時までの応答時間を計測する受信制御部と、
上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出する演算部と、
上記反射位置において複数回の送信波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定する判定部と、
上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力する指令部とを備えることを特徴とするものである（請求項２）。

上記発信制御部では、上記発信部での送信波の周波数が送信波発信毎に異なるように選択制御し、また、上記受信制御部では、上記受信部において上記発信部の送信波発信タイミングと同期して上記発信部での送信波周波数と同調させて受信可能な反射波の周波数を選択制御するので、前と異なる周波数の送信波が発信された後に、前に発信された送信波に対する周囲の壁などからの反射波が受信部に伝播されてきても、この反射波は、受信部で受信可能な周波数と異なるため、受信部で受信されない。一方、可動範囲内の障害物からの反射波は、次に周波数の異なる送信波が発信されるまでに受信部に伝播されてくるので、この反射波は、受信部の受信可能な送信波の周波数と同じであるから、受信部で受信されることとなる。従って、前に発信された送信波に対する周囲の壁などからの反射波が、次の送信波の発信後に受信されることがなく、よって、壁などの反射波に起因した障害物の誤認識を防止でき、正確な障害物認識が行える。

そして、上記演算部で障害物からの反射波による上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出し、上記判定部で上記反射位置において複数回の送信波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定するので、移動部位の可動範囲内に出現した人などの障害物を正確且つ確実に検出できる。しかも、上記反射位置より障害物の位置を特定できる。
そして、上記指令部が上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力するので、移動部位と障害物との衝突を確実に防止でき、しかも移動部位の移動制限が本当に必要なときだけ行われることとなる。

（３）上記発信制御部は、上記発信部での送信波の発信間隔が移動部位の可動範囲内での反射波の応答時間よりも短くならないように設定する（請求項３）。

これにより、上記受信部では、移動部位の可動範囲内での障害物からの反射波を上記発信部から次の送信波が発信されるまでに受信でき、可動範囲内における障害物の検出漏れを確実に防止できる。

以上のように、本発明によれば、成形品取出機の移動部位の移動経路上に出現した作業者等の障害物の位置を認識でき、これによって、移動部位と障害物との衝突を確実に防止するとともに、移動部位の移動制限が本当に必要なときだけ行われて生産性の低下を最小限度に抑制できる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１には成形機５の操作盤５３がある操作側から見た成形品取出機１の全体構成を示し、図２には反操作側から見た成形品取出機１の全体構成を示す。図１及び図２に示す成形品取出機１は、トラバース型であって成形機５上に搭載されている。この成形品取出機１の外観構成として、ＸＹＺの各軸方向に延びるアーム機構２と、成形機５の金型５０から成形品を取出す取出ヘッド３とを備える。また、この成形品取出機１は、自動運転の開始・停止等の操作を行う操作端末１０が接続されている。

上記アーム機構２は、成形機５の幅方向（図１及び図２のＹ方向）に延設される横行アーム２１と、成形機５の長手方向（図１及び図２のＸ方向）に延設される引抜アーム２２と、成形機５の上下方向（図１及び図２のＺ方向）に延設される昇降アーム２３とを備える。

横行アーム２１は、成形機５の固定プラテン５１上に搭載され、固定されている。引抜アーム２２は、この横行アーム２１に搭載され、サーボモータ等の第１駆動源Ｍ１（図示せず）により成形機５の幅方向（横行方向）に進退移動される。昇降アーム２３は、この引抜アーム２２に垂設され、サーボモータ等の第２駆動源Ｍ２（図示せず）により成形機５の長手方向（引抜方向）に進退移動されるとともにサーボモータ等の第３駆動源Ｍ３（図示せず）により成形機５の上下方向（昇降方向）に昇降移動される。

上記取出ヘッド３は、上記昇降アーム２３の下端に取付けられており、金型５０から製品となる成形品を保持して取出し、成形機５外の所定の回収位置で保持を解除して成形品を回収させる。また、取出ヘッド３は、その成形品保持面を垂直姿勢と水平姿勢とに反転回動したり、垂直姿勢で水平回動できるように構成されている。
この成形品取出機１では、上記の引抜アーム２２、昇降アーム２３、取出ヘッド３が成形品取出機１の移動部位となる。

そして、上記成形品取出機１には、図示しない動作制御部を備えており、次のような取出動作の自動運転を行う。
取出ヘッド３の移動経路Ｒを示した図３をも参照して、まず、成形機５の金型５０の型開時に、取出ヘッド３を金型５０上の待機位置（Ｐ１）から金型５０内の進入位置（Ｐ２）に移動させる。次いで取出ヘッド３を金型５０面に接近した取出位置（Ｐ３）に移動させる。この取出位置（Ｐ３）において取出ヘッド３によって成形品が保持される。そして、この成形品を保持した取出ヘッド３を引抜位置（Ｐ４）まで後退させた後、金型上方位置（Ｐ５）まで上昇させて金型５０外に退出させる。引き続き、成形機５外にあって横行アーム２１の先端側の開放位置（Ｐ６）まで移動させてこの開放位置（Ｐ６）で取出ヘッド３を水平姿勢に反転させてから下降させて回収位置（Ｐ７）に移動させ、この回収位置（Ｐ７）で成形品の保持を解除して回収させる。その後、取出ヘッド３を開放上昇位置（Ｐ８）まで上昇させ、取出ヘッド３を垂直姿勢に反転させてから再び待機位置（Ｐ１）に復帰移動させる。以上の１取出サイクルが繰り返し行われる。

また、上記成形品取出機１には、取出ヘッド３の移動経路Ｒ上に侵入した人等の障害物を検知するための検知手段６と、検知した障害物と取出ヘッド３との位置関係に応じて取出ヘッド３を移動制御するための処理器７とが設けられている。そして、この成形品取出機１では、成形機５と回収位置（Ｐ７）との間での人などの障害物の侵入を検知しようとするものである。

上記検知手段６は、送信波としての超音波を発信する発信部６１と、この超音波の反射波を受信する受信部６２とを備えた超音波センサ６ａ，６ｂで構成され、この超音波センサ６ａ，６ｂは、発信部６１と受信部６２とが取出ヘッド３の進行方向を指向するように設置されている。図１及び図２に示した成形品取出機１では、超音波センサ６ａ，６ｂが横行往き方向（取出ヘッド３が金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）へ臨む方向）と横行戻り方向（取出ヘッド３が開放位置（Ｐ６）から金型上方位置（Ｐ５）へ臨む方向）の各方向を指向するように設けられ、具体的には、横行往き方向を指向する超音波センサ６ａは、図１に示すように、昇降アーム２３の下端部において取出ヘッド３の取付け位置付近に設けられ、横行戻り方向を指向する超音波センサ６ｂは、図２に示すように、反操作側における引抜アーム２２の先端部付近に設けられている。

上記処理器７は、図４のブロック図に示すように、発信制御部７１、受信制御部７２、演算部７３、判定部７４及び指令部７５等を有する。なお、この処理器７は、引抜アーム２２の基端のボックス部に取付けられているが（図２参照）、この成形品取出機１を動作制御する動作制御部内に組み込まれていてもよい。また、この処理器７は、検知手段６の超音波センサ６ａ，６ｂのほか、取出ヘッド３の現在位置を検出する変位検出器８や、アーム機構２の各駆動源Ｍ１〜Ｍ３を駆動制御する駆動機構制御部（例えば、サーボドライバ）Ｄ１〜Ｄ３等と信号接続されている。なお、駆動機構制御部Ｄ１〜Ｄ３は、成形品取出機１を動作制御する動作制御部の一部を構成していてもよい。変位検出器８は、各駆動源Ｍ１〜Ｍ３の変位量を検出して取出ヘッド３の現在位置を検出可能とするものであり、例えば、駆動源Ｍ１〜Ｍ３のサーボモータに設けられたロータリーエンコーダで構成される。なお、変位検出器８として、駆動源Ｍ１〜Ｍ３をリニアモータとする場合は、各アーム２１〜２３に取付けたバーコード状のリニアスケールから目盛りを読み取る目盛り読取器により構成してもよい。

上記発信制御部７１は、上記超音波センサ６ａ，６ｂの発信部６１での超音波の発信間隔Ａが不規則的となるように発信タイミングを制御する。そして、超音波は、取出ヘッド３の移動中に発信されるようにし、例えば、引抜アーム２２が横行アーム２１に沿って移動して取出ヘッド３が成形機５上と回収位置（Ｐ７）上との間を移動する間に超音波を発信する。

上記受信制御部７２は、上記受信部６２で反射波が受信されると発信部６１での超音波発信時から受信部６２での反射波受信時までの応答時間を計測する。この応答時間は、次の超音波が発信されるまでにおける、超音波発信タイミングと、反射波受信タイミングとの時間差である。

上記演算部７３は、上記応答時間に基づいて超音波の反射位置、すなわち障害物と思われるものの位置を算出する。この障害物と思われるものの位置としては、取出ヘッド３の移動基準点から障害物までの距離として演算する。例えば、上記成形品取出機１においては、引抜アーム２２が成形機５側ストローク限位置にあって取出ヘッド３が成形機５上にある位置を取出ヘッド３の移動基準点とする。そして、取出ヘッド３が金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）側へ移動している間に金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）までの移動経路Ｒ上に侵入した人（障害物）が検知されると、上記演算部７３は、上記金型上方位置（Ｐ５）から人までのＹ方向の距離を演算する。この距離が超音波の反射位置であって障害物と思われるものの位置となる。また、取出ヘッド３が開放上方位置（Ｐ８）から待機位置（Ｐ１）側へ移動している間に開放上方位（Ｐ８）から待機位置（Ｐ１）までの移動経路Ｒ上に侵入した人が検知されると、この場合も、上記演算部７３は、上記金型上方位置（Ｐ５）から人までのＹ方向の距離を演算し、障害物と思われるものの位置を算出する。

上記判定部７４は、上記演算部７３で得た超音波の反射位置において複数回の超音波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定する。これにより、障害物の検出を確実に行える。なお、同じ結果とみなせる場合としたのは、人などの障害物は多少移動することがある等の諸事情を考慮し、判定部７４での判定処理の複雑化を避けるためである。

上記指令部７５は、変位検出器８からの取出ヘッド３の現在位置情報と、演算部７３からの障害物の位置情報とに基づいて、取出ヘッド３と障害物との位置関係より、この成形品取出機１を動作制御している動作制御部に対して所定の移動制御指令を出力する。この制御指令信号による制御内容としては、取出ヘッド３と障害物との位置関係に応じて、取出ヘッド３の移動速度を低速に落としたり、取出ヘッド３を停止させる等の移動制限を行うほか、障害物が除去されると取出ヘッド３の通常移動速度に復帰させる等である。

次に、障害物検知の原理を説明する。
図５の模式図に示すように、超音波センサ６の発信部６１から発信された超音波(1)は、取出ヘッド３の可動範囲α内（例えば、成形機５位置から回収位置（Ｐ７）との間の領域）に出現した人などの障害物に反射（反射波(1)’）されるだけでなく、この可動範囲αよりも遠くの周囲の壁などからも反射（反射波(1)’’）されて超音波センサ６の受信部６２で受信される。

この場合、図６（ａ）に示すように、壁などからの反射波(1)’’・・による応答時間Ｃは、取出ヘッド３の可動範囲α内に対応する時間長よりも長くなるので、可動範囲α内に対応する時間長を超えるとして区別できる。従って、障害物のより確実な検知を行うため発信部６１から超音波発信を複数回行っても、複数回発信した超音波の発信間隔Ａが十分長い場合には、壁などからの反射波(1)’’・・による応答時間Ｃは、次に超音波発信するまでに受信され、そして、可動範囲α内に対応する時間長を超えるとして区別できる（図６（ａ））。

しかし、図６（ｂ）に示すように、障害物検知をより早く行うべく超音波の発信間隔Ａを短くすると、前に発信された超音波(1)に対する周囲の壁などからの反射波(1)’’が、次の超音波(2)の発信後に受信される重合現象が生じ得る。この重合現象の反射波(1)’’(2)’’・・による応答時間Ｃは、直前の超音波発信タイミングから計測されてしまうので、取出ヘッド３の可動範囲α内の時間となる場合がある。しかも、複数回発信する超音波の発信間隔Ａが等間隔であると、この重合現象の各反射波(1)’’(2)’’・・の各応答時間Ｃは、それぞれ同じ時間長となって連続的に得られる（図６（ｂ））。そのため、壁などによる反射波(1)’’(2)’’・・の応答時間Ｃは、取出ヘッド３の可動範囲α内に存在する障害物からの反射波(1)’(2)’・・の応答時間Ｂと区別困難となる（図６（ｂ））。その結果、実際には取出ヘッド３の可動範囲α内に障害物が存在しない場合でも、重合現象による応答時間Ｃに対応した位置においては、あたかも障害物が存在するかのように誤認識して、取出ヘッド３の移動を停止させてしまう等の不具合が起こる。

そこで、上記超音波センサ６の発信部６１では、発信間隔Ａ，Ａ’，Ａ’’・・を不規則的にして超音波を発信するようにする。すると、図７に示すように、上記超音波センサ６の受信部６２において、前に発信された超音波(1)・・に対する周囲の壁などからの反射波(1)’’・・が、次の超音波(2)・・が発信された後に受信されても、この壁などによる反射波(1)’’・・の応答時間（Ｃ，Ｃ’，Ｃ’’・・）は、複数回の超音波発信タイミングに対して連続的に同じ時間長とはならず、バラツキのある時間長となる。一方、可動範囲α内の障害物からの反射波(1)’・・の応答時間Ｂは、複数回の超音波発信タイミングに対して連続的に同じ時間長として得られる。従って、上記壁などによる反射波(1)’’・・の応答時間Ｃ・・は、障害物によって反射された反射波(1)’・・の応答時間Ｂとは区別できる。よって、ランダムな発信間隔Ａ，Ａ’，Ａ’’・・で複数回の超音波発信することによって、壁などの反射波(1)’’・・に起因した障害物の誤認識を防止でき、正確な障害物認識が行える。

以上が障害物検知の原理であるが、成形品取出機１での障害物検知は、取出ヘッド３の移動中になされ、移動部位に設けた超音波センサ６ａ，６ｂも移動しているため、複数回発信する超音波発信位置及びその反射波受信位置が少しずつ異なる。すなわち、取出ヘッド３等の移動部位は、障害物に接近して行くので、応答時間は徐々に短くなる。従って、次に述べる実際の障害物検知の場合は、上記応答時間を取出ヘッド３の移動基準点からの距離（絶対位置）に換算して、障害物の有無を検出するようにしている。

以下、障害物検知の動作を説明する。
図８は、障害物検知動作を示すフローチャートである。図８を参照して、取出ヘッド３が金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）へ向けて移動開始すると、開放位置（Ｐ６）を臨む側の超音波センサ６ａを作動させて障害物検知動作が開始される。

まず、変位検出器８からの位置情報を基に取出ヘッド３の現在位置を認識し（ステップＳ１）、続いて障害物検知のための測距動作を実行する（ステップＳ２）。この測距動作として、発信制御部７１の指令で取出ヘッド３の進行方向へ向けて超音波センサ６ａの発信部６１から超音波を発信する。この場合、取出ヘッド３の可動範囲α、すなわち取出ヘッド３の開放位置（Ｐ６）へ向かう移動経路Ｒ上に人などの障害物が存在すると、超音波がこの障害物によって反射され、この反射波が超音波センサ６ａの受信部６２で受信される。すると、受信制御部７２でこの反射波による応答時間が計測される。この応答時間は、発信部６１での超音波発信時から受信部６２での反射波受信時までの時間として計測される。そして、演算部７３でこの応答時間を音速係数で換算して距離とし、この換算距離の１／２と、超音波の発信から受信までの短時間の間に取出ヘッド３が進んだ距離を補正して、取出ヘッド３（厳密には超音波センサ６ａ位置）と障害物と思われるもの（超音波の反射位置）との間の相対距離として算出する。次いで、演算部７３でこの相対距離と取出ヘッド３の現在位置とに基づいて、障害物と思われるものの絶対位置（超音波の反射位置）を算出する。この絶対位置は、取出ヘッド３の移動基準点から障害物と思われるものまでの距離であり、ここで取出ヘッド３の移動基準点としては、例えば、取出ヘッド３が横行アーム２１に沿って移動するＹ方向では、取出ヘッド３が金型上方位置（Ｐ５）にある引抜アーム２２の成形機５側ストローク限位置とすることができる。具体的に、取出ヘッド３が金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）へ向けて移動する間にその移動経路Ｒ上に障害物を検知した場合、金型上方位置（Ｐ５）から開放位置（Ｐ６）側（Ｙ方向）へ「○○ｍｍ」として算出される。そして、ここで算出した障害物と思われるものの絶対位置が処理器７に一旦記憶される。

次に、判定部７４でこの障害物と思われるものの絶対位置につき、複数回の測距で得たものと比較するが（ステップＳ３）、１回目の測距のときや反射波を受信しなかった場合、加えて、複数回の測距で得た絶対位置が一定でなくばらついているときは、不定の時間待ちをした後（ステップＳ４）、再び上記動作（ステップＳ１、Ｓ２）を実行する。なお、ステップＳ４での不定時間は、超音波の発信間隔Ａとなり、音速で可動範囲αを往復する時間よりも短くならず、且つ前回の不定時間とは異なるように発信制御部７１によってランダム設定される。これにより、上記測距動作（ステップＳ２）を繰り返し実行すると、超音波センサ６ａの発信部６１からは不規則的な発信間隔Ａで超音波パルスが複数回発信されることとなる。すると、前に発信された超音波に対する周囲の壁などからの反射波が、今回の超音波発信後に受信部６２で受信されても、上述のとおり、複数回の測距で見るとそれらの反射波による各応答時間にバラツキが生じ、可動範囲α内の障害物からの反射波による応答時間と区別できることとなる。

そして、上記測距動作（ステップＳ２）が数回繰り返され、検知された障害物と思われるものの絶対位置が複数回（例えば、２回）連続して同じ位置とみなせる場合は、その絶対位置には障害物が有ると判断する（ステップＳ３）。これにより、障害物の存在認識をより確実に行うことができる。なお、上記の同じ位置とみなせる場合とは、各絶対位置のバラツキが所定の許容範囲内にあるような場合である。

そして、判定部７４で障害物有りと判定されると、取出ヘッド３を移動制御するための移動制御指令を指令部７５から駆動機構制御部Ｄ１〜Ｄ３へ出力する（ステップＳ５）。この取出ヘッド３の移動制御としては、上記演算部７３で算出した障害物の絶対位置と、上記変位検出器８からの取出ヘッド３の現在位置との位置関係より、直ちに取出ヘッド３を移動停止させるか、取出ヘッド３が障害物の位置から所定間隔（衝突危険域）離れている場合は、取出ヘッド３の移動速度を低速にし、取出ヘッド３が障害物の位置から所定間隔（衝突危険域）以内に接近すると取出ヘッド３を移動停止させるようにしてもよい。

一方、検知した障害物の各絶対位置において複数回（例えば、２回）連続して同じ位置になっているものがなければ、移動経路Ｒ上には障害物は存在しないと判断し、不定の時間待ちをした後（ステップＳ４）、再び上記動作（ステップＳ１〜Ｓ３）を実行する。

以上のように、１回の測距動作で障害物有りと判断して取出ヘッド３を移動制御するようなことはせず、複数回の測距動作で同じ位置に障害物が検出された場合に障害物有りと判断して取出ヘッド３を移動制御する。しかも、複数回の測距動作に際して超音波センサ６ａからの超音波発信間隔Ａを不規則的にすることで、周囲の壁などからの反射波を障害物からの反射波と区別できるようにしている。従って、障害物の確実な検出を行うことができ、障害物の誤認識で不必要に取出ヘッド３を移動停止させることを回避できるから、１取出サイクルタイムを必要以上に長くすることもなく、必要以上に成形品の生産性を低下させることもない。

なお、上記取出ヘッド３の移動制御（ステップＳ５）により、取出ヘッド３を低速移動させている間や取出ヘッド３を停止させている間においても、上記同様の測距動作を行い続けるようにし、複数回（例えば、２回）連続して障害物が検出されなくなると、取出ヘッド３が元の取出動作に自動復帰するように処理器７（指令部７５）から動作制御部（駆動機構制御部Ｄ１〜Ｄ３）へ復帰指令を出力するようにしてもよい。これにより、障害物が存在しなくなったとき、作業者が操作端末１０で取出動作を再スタートさせる手間も省け、また、速やかに元の取出し動作が実行され、成形品の生産性を必要以上に低下させないようにできる。

一方、取出ヘッド３が開放上方位置（Ｐ８）から待機位置（Ｐ１）側へ向けて移動開始するときは、引抜アーム２２に設けた超音波センサ６ｂを作動させて上記同様の障害物検知動作及び取出ヘッド３の移動制御動作が行われる（ステップＳ１〜Ｓ５）。

（実施の形態２）
この実施の形態２における成形品取出機１では、障害物検出に際し、超音波センサ６ａ，６ｂから発信する超音波の周波数を超音波発信毎に異なるようにしたものである。以下、上記実施の形態１のものと異なる点を主に説明する。

この実施の形態２では、超音波センサ６ａ，６ｂの発信部６１及び受信部６２のそれぞれには複数の素子部が集積されており、発信部６１の各素子部では発信する超音波の周波数が異なり、また、受信部６２の各素子部では発信部６１の各素子部と対応して受信する超音波の周波数が異なるように設計されている。そして、発信制御部７１は、上記超音波センサ６ａ，６ｂの発信部６１から同じ発信間隔Ａで超音波が発信されるように制御するが、そのとき超音波の発信周波数が連続して同じ周波数とならないように発信部６１の素子部を選択して超音波発信の周波数を制御する。すなわち、超音波センサ６ａ，６ｂの発信部６１から発信される超音波は、前に発信された超音波の周波数と異なるように選択する。また、受信制御部７２は、発信部６１から特定周波数の超音波が発信されてから次に異なる周波数の超音波が発信されるまでの間にその特定周波数に対応した受信部６２の素子部でその特定周波数の超音波の反射波が受信されると、発信部６１でのその特定周波数の発信時から受信部６２でのその特定周波数の反射波受信時までの応答時間を計測するように制御する。

次に、この実施の形態２の場合の障害物検知の原理を説明すると、図９に示すように、超音波センサ６の発信部６１からは同じ発信間隔Ａで、例えば、第１周波数（４０ｋＨＺ）と第２周波数（７０ｋＨＺ）の周波数の異なる超音波(1)(2)・・を交互に発信する。一方、受信部６２においては、発信部６１での超音波発信タイミングと同期して、発信部６１からの第１周波数（４０ｋＨＺ）と第２周波数（７０ｋＨＺ）と同調して各周波数の超音波の反射波が受信される。すなわち、受信部６２では、発信部６１から第１周波数の超音波(1)が発信されると、この第１周波数の超音波(1)が受信可能な素子部で受信され、次いで発信部６１から第２周波数の超音波(2)が発信されると、この第２周波数の超音波(2)が受信可能な素子部で受信され、以後同様に、発信部６１での超音波周波数と同調して受信可能となる。

すると、第２周波数の超音波(2)が発信された後に、前に発信された第１周波数の超音波(1)に対する周囲の壁などからの反射波(1)’’が超音波センサ６に伝播されてきても、この反射波(1)’’は、第１周波数となっているので、受信部６２の第２周波数に対応した素子部では反応しない。一方、可動範囲α内の障害物からの反射波(1)’は、次に異なる周波数の超音波(2)が発信されるまでに超音波センサ６に伝播されてくるので、この反射波(1)’は、第１周波数であるから、受信部６２の第１周波数に対応した素子部で受信されることとなる。

このように、受信部６２の各素子部は、それぞれ設定された特定周波数の超音波しか受信しないため、受信部６２の特定の素子部では、前に発信された超音波(1)・・に対する周囲の壁などからの反射波(1)’’・・が、次の超音波(2)・・の発信後に受信されるといった重合現象を防止することができ、よって、壁などの反射波(1)’’・・に起因した障害物の誤認識を防止でき、正確な障害物認識が行える。

次に、この実施の形態２における障害物検知の動作を説明する。
図１０を参照して、取出ヘッド３が金型上の上昇位置から開放位置（Ｐ６）へ向けて移動開始すると、開放位置（Ｐ６）を臨む側の超音波センサ６ａを作動させて障害物検知動作が開始される。

まず、変位検出器８からの位置情報を基に取出ヘッド３の現在位置を認識し（ステップＳ１１）、続いて発信制御部７１及び受信制御部７２により超音波センサ６ａの発信部６１及び受信部６２での超音波周波数を選択し（ステップＳ１２）、障害物認識のための測距動作を実行する（ステップＳ１３）。この測距動作として、超音波センサ６ａの発信部６１から超音波を取出ヘッド３の進行方向へ向けて発信する。この場合、取出ヘッド３の可動範囲α、すなわち取出ヘッド３の開放位置（Ｐ６）へ向かう移動経路Ｒ上に人などの障害物が存在すると、超音波がこの障害物によって反射され、この反射波が超音波センサ６ａの受信部６２で受信される。すると、受信制御部７２でこの反射波による応答時間が計測される。この応答時間は、発信部６１での超音波発信時から受信部６２での反射波受信時までの時間として計測される。そして、演算部７３によりこの応答時間を音速係数で換算して距離とし、この換算距離の１／２と、超音波の発信から受信までの短時間の間に取出ヘッド３が進んだ距離を補正して、取出ヘッド３（厳密には超音波センサ６ａ，６ｂ位置）と障害物と思われるもの（超音波の反射位置）との間の相対距離として算出する。次いで、演算部７３でこの相対距離と取出ヘッド３の現在位置とに基づいて、実施の形態１の場合と同様に、障害物と思われるものの絶対位置（超音波の反射位置）を算出する。そして、ここで算出した障害物と思われるものの絶対位置が処理器７に一旦記憶される。

次に、判定部７４でこの障害物と思われるものの絶対位置につき、複数回の測距で得たものと比較するが（ステップＳ１４）、１回目の測距のときや反射波を受信しなかった場合、加えて、複数回の測距で得た絶対位置が一定でなくばらついているときは、一定時間待ちをした後（ステップＳ１５）、再び上記動作（ステップＳ１１〜Ｓ１３）を実行する。なお、ステップＳ１５での一定時間は、音速で可動範囲αを往復する時間よりも短くならないように発信制御部７１にて設定される。また、ステップＳ１２での周波数選択は、前回のときと連続して同じ周波数とならないように選択され、例えば、第１周波数（４０ｋＨＺ）と第２周波数（７０ｋＨＺ）とを交互に設定したり、毎回異なる周波数に設定する等でもよい。すると、前回と異なる周波数の超音波が発信された後に、前回の周波数の超音波に対する周囲の壁などからの反射波が超音波センサ６ａに伝播されてきても、この反射波は、今回発信の超音波周波数に対応した受信部６２の素子部では受信可能な超音波周波数と異なるため受信されないこととなる。

そして、上記測距動作（ステップＳ１３）が数回繰り返され、検出された障害物と思われるものの絶対位置が複数回（例えば、２回）連続して同じ位置となった場合は、判定部７４にてその絶対位置には障害物が有ると判断する（ステップＳ１４）。これにより、障害物の存在認識をより確実に行うことができる。

そして、障害物有りと判断されると、取出ヘッド３を移動制御するための移動制御指令を指令部７５から駆動機構制御部Ｄ１〜Ｄ３へ出力する（ステップＳ１６）。この取出ヘッド３の移動制御としては、実施の形態１の場合と同様に、直ちに取出ヘッド３を移動停止させるか、取出ヘッド３が障害物の位置から所定間隔（衝突危険域）離れている場合は、取出ヘッド３の移動速度を低速にし、取出ヘッド３が障害物の位置から所定間隔（衝突危険域）以内に接近すると取出ヘッド３を移動停止させるようにしてもよい。

一方、検出された障害物の絶対位置において複数回（例えば、２回）連続して同じ位置になっているものがなければ、移動経路Ｒ上には障害物は存在しないと判断し、一定時間待ちをした後（ステップＳ１５）、再び上記動作（ステップＳ１１〜Ｓ１４）を実行する。

以上のように、この実施の形態２のものでは、複数回の測距動作に際して超音波センサ６ａでの発信部６１及び受信部６２を連続して同じ周波数とならないように選択することで、周囲の壁などからの反射波と、可動範囲α内の障害物からの反射波とを区別して受信できるようにしている。従って、障害物の確実な検出を行うことができ、障害物の誤認識で不必要に取出ヘッド３を移動停止させることを回避できるから、１取出サイクルタイムを必要以上に長くすることもなく、必要以上に成形品の生産性を低下させることもない。

なお、上記取出ヘッド３の移動制御（ステップＳ５）により、取出ヘッド３を低速移動させている間や取出ヘッド３を停止させている間においても、上記同様の測距動作を行い続けるようにし、複数回（例えば、２回）連続して障害物が検出されなくなると、取出ヘッド３が元の取出動作に自動復帰するように処理器７から動作制御部へ復帰指令を出力するようにしてもよい。

一方、取出ヘッド３が開放上方位置（Ｐ８）から待機位置（Ｐ１）側へ向けて移動開始するときは、引抜アーム２２に設けた超音波センサ６ｂを作動させて上記同様の障害物検知動作及び取出ヘッド３の移動制御動作が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１６）。

また、上記実施の形態２では、超音波センサ６ａ，６ｂの発信部６１及び受信部６２には周波数域の異なる複数の素子部を集積したものとするが、発信部６１及び受信部６２には１つの素子部を集積し、取り扱い周波数の異なる複数の超音波センサを設け、上記測距動作（ステップＳ１３）の度に特定の超音波センサを選択し（ステップＳ１２）、連続して同じ周波数とならないように超音波の発信、受信を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態２では、発信部６１からの超音波の発信間隔を同じ間隔とするが（図１０のＳ１５等）、実施の形態１のように不規則的な発信間隔としてもよい。これにより、周囲の壁などからの反射波と可動範囲α内の障害物からの反射波とを一層確実に区別できるようになる。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限らず、例えば、検知手段６として、上記超音波センサのほか、各種の光センサ（レーザ、赤外線利用等）、電磁波利用装置等を使用してもよい。

また、検知手段６を設ける位置や数は、成形品取出機１の移動部位であれば、その進行方向を指向するように適宜に設定することができる。ただし、この場合、検知手段６は、移動部位の移動経路において常に進行方向を指向する必要があるが、移動経路に沿った各々の進行方向を指向するように配置して取付けなくても、その指向を変更させる機能（例えば、首振り機等）を設けて所定箇所にある程度集約させて取付けるようにしてもよい。

また、上記検知手段６には、上記発信部６１及び上記受信部７２のほか、上記処理器７の各機能部７１〜７５のいずれかを組み込んだインテリジェントユニットとして構成してもよい。

また、成形品取出機１としては、上記トラバース型のみならず、金型５０の側方から成形品の取り出しを行うサイドエントリー型や、アームを旋回移動させて金型５０の成形品を取り出す旋回型等の成形品取出機１に適用してもよい。

その他、成形品取出機１を搭載させる成形機５としては、型締め・型開き動作が行われるものであれば、竪型式、横型式のいずれでもよく、また、その成形品としては、樹脂製のみならず、アルミニウム等の金属製等でもよい。

成形品取出機の全体構成（操作側）を示す斜視図である。成形品取出機の全体構成（反操作側）を示す斜視図である。成形品取出機の取出ヘッドの移動経路を示す模式図である。成形品取出機における障害物検出及び移動部位の移動制御を行う機能ブロック図である。障害物検出の原理を説明するための模式図である。検知手段としての超音波センサの超音波発信及び反射波受信のタイミングチャートであり、同図（ａ）は、超音波の発信間隔Ａが十分に長い場合を示し、同図（ｂ）は、超音波の発信間隔Ａを短くした場合を示す。実施の形態１における検知手段としての超音波センサの超音波発信及び反射波受信のタイミングチャートであって、超音波の発信間隔Ａをランダムにした場合を示す。実施の形態１における障害物検出動作を示すフローチャートである。実施の形態２における検知手段としての超音波センサの超音波発信及び反射波受信のタイミングチャートであって、超音波の発信周波数及び受信周波数を異なるようにした場合を示す。実施の形態２における障害物検出動作を示すフローチャートである。従来の人検出機能を有した成形品取出機の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１成形品取出機
２アーム機構
３取出ヘッド
５成形機
６検知手段
６ａ，６ｂ超音波センサ
７処理器
８変位検出器
２１横行アーム
２２引抜アーム
２３昇降アーム
７１発信制御部
７２受信制御部
７３演算部
７４判定部
７５指令部
Ｄ１〜Ｄ３駆動機構制御部

Claims

成形機の金型から成形品の取出しを行うための移動部位を所定の可動範囲で移動させる成形品取出機において、
上記移動部位の進行方向を指向する送信波を発信する発信部と、
上記送信波の反射波を受信する受信部と、
上記発信部での送信波の発信間隔が不規則的となるように発信タイミングを制御する発信制御部と、
上記受信部で反射波が受信されると発信部での送信波発信時から受信部での反射波受信時までの応答時間を計測する受信制御部と、
上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出する演算部と、
上記反射位置において複数回の送信波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定する判定部と、
上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力する指令部とを備えることを特徴とする成形品取出機。
成形機の金型から成形品の取出しを行うための移動部位を所定の可動範囲で移動させる成形品取出機において、
上記移動部位の進行方向を指向する送信波を発信する発信部と、
上記送信波の反射波を受信する受信部と、
上記発信部での送信波の周波数が送信波発信毎に異なるように選択制御する発信制御部と、
上記受信部において上記発信部の送信波発信タイミングと同期して上記発信部での送信波周波数と同調させて受信可能な反射波の周波数を選択制御すると共に、この受信部で反射波が受信されると発信部での送信波発信時から受信部での反射波受信時までの応答時間を計測する受信制御部と、
上記応答時間に基づいて送信波の反射位置を算出する演算部と、
上記反射位置において複数回の送信波発信で連続して同じ結果とみなせる場合に障害物有りと判定する判定部と、
上記障害物の位置と上記移動部位の現在位置との位置関係に応じて移動部位の移動制御指令を出力する指令部とを備えることを特徴とする成形品取出機。
請求項１又は２に記載の成形品取出機において、
上記発信制御部は、上記発信部での送信波の発信間隔が移動部位の可動範囲内での反射波の応答時間よりも短くならないように設定する成形品取出機。