JP5234620B2

JP5234620B2 - 成形品取出し機の電動成形品把持装置

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Publication number: JP5234620B2
Application number: JP2008282872A
Authority: JP
Inventors: 安食　　浩; 延之鎌田
Original assignee: 株式会社スター精機
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-11-04
Also published as: JP2010110900A

Description

本発明は、成形品取出し機において成形品を把持して取出す電動成形品把持装置に関する。

成形品取出し機において成形品のランナを把持して取出す成形品把持装置として、例えば特許文献１に示すように、先端部に把持部を有した一対の把持爪の中間部をフレームに回動可能に軸支すると共にフレームに設けられたエアーシリンダの作動軸と把持爪の基端部をリンク機構により連結し、上記作動部材の作動により一対の把持爪を、把持部が互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ回動して成形品のランナ部を把持可能にした構成からなる。

上記した成形品把持装置は、エアーシリンダを作動するのに、圧縮空気発生装置、該圧縮空気発生装置からエアーシリンダに至るエアー配管等を必要とし、樹脂成形工場設備が複雑化すると共に設備コストが増大する問題を有している。また、上記成形品把持装置にあっては、成形品のランナ部を把持したか否かを検出するため、例えば一方の把持爪にマイクロスイッチ等の把持検知器を取付け、該把持検知器からの信号に基づいて、成形品の把持を検出している。このため、把持爪が大型化及び重量化する問題を有している。特に、把持爪が大型化した場合には、樹脂成形機における金型間の狭小空間内に進入させることが困難になり、取出し可能な成形品が制限される問題を有している。更に、上記の成形品把持装置にあっては、常に一定の把持力でしか、成形品を把持することができず、エアーの消費量が増大する問題を有している。
特開平−号公報

解決しようとする問題点は、エアーシリンダを作動して成形品を把持して取出す成形品把持装置にあっては、圧縮空気発生装置、該圧縮空気発生装置からエアーシリンダに至るエアー配管等を必要とすることにより樹脂成形工場設備が複雑化すると共に設備コストが増大する点にある。また、上記成形品把持装置にあっては、成形品のランナ部を把持したか否かを検出するための把持検知器を必要とするため、把持爪が大型化及び重量化し、把持可能な成形品が制限される点にある。更に、上記成形品把持装置にあっては、成形品を把持力を可変することができない点にある。

本発明は、開閉可能に支持された一対の把持爪により成形品を把持して取出す成形品把持装置において、電動モータと、電動モータの回転位置を検出して信号を出力する回転検出手段と、電動モータの回転に伴って往復移動する可動体と、電動モータの駆動に伴って可動体を往復移動させる移動手段と、該可動体と各把持爪に連結され、一対の把持爪を開閉させる開閉手段と、一対の把持爪を全閉及び全開した際に回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による揺動基準データを記憶すると共に全開状態の一対の把持爪間に成形品を位置した状態で一対の把持爪を閉鎖して回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による把持検知データを記憶し、該把持検知データに基づいて一対の把持爪による成形品の把持を検知する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、エアーシリンダを作動して成形品を把持して取出す成形品把持装置に比べて圧縮空気発生装置、該圧縮空気発生装置からエアーシリンダに至るエアー配管等をなくして樹脂成形工場設備を簡易化すると共に設備コストを低減することができる。また、把持検知器を設けることなく、成形品を把持したか否かを検出することができ、把持爪を小型化及び軽量化することができる。更に、成形品の把持状態に応じて把持力を可変することができる。

本発明は、一対の把持爪を全閉及び全開した際に回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による揺動基準データを記憶すると共に全開状態の一対の把持爪間に成形品を位置した状態で一対の把持爪を閉鎖して回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による把持検知データを記憶し、該把持検知データに基づいて一対の把持爪による成形品の把持を検知することを最良の形態とする。

以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図１は本発明に係る成形品把持装置が設けられる成形品取出し機の概略を示す斜視図であり、成形品取出し機１は、公知で、例えば樹脂成形機の中心軸線と直交方向へ延出する走行フレーム３上を長手方向へ往復移動するように支持された走行体５と、該走行体５に、中心軸線と一致する方向へ延出するように取付けられた前後フレーム７に往復移動するように支持された前後走行体９と、該前後走行体９に、上下方向へ軸線を有し、所定の上下ストロークで昇降するように設けられ、下部に成形品のランナを保持する成形品把持装置１１が取付けられた上下ユニット１３とから構成される。上記成形品把持装置１１は、走行体５、前後走行体９及び上下ユニット１３の移動に伴って樹脂成形機における金型位置と樹脂成形機外の開放位置との間で三次元移動される。

図２は成形品把持装置の概略を示す斜視図、図３は成形品把持装置の駆動部を示す略体横断面図であり、本発明に係る成形品把持装置１１のフレーム１５には、一対の把持爪１７の長手方向中央部が軸１９を中心に、互いに近接する方向及び離間する方向へ揺動するように支持される。該把持爪１７は、先端側に把持部１７ａ及び後端側に開閉手段の一部を構成するカム面１７ｂが設けられる。そして一対の把持爪１７間には、把持部１７ａ相互を互いに離間する方向へ付勢する圧縮ばね等の弾性部材２１が、軸１９から先端部寄りに取付けられる。

上記カム面１７ｂより後方のフレーム１５には、支持板２３が固定され、該支持板２３の中心部には、貫通孔２３ａが形成されると共に該貫通孔２３ａの両側に位置する支持板２３には、水平方向へ延出する一対のガイド軸２５の基端部が固定される。そしてガイド軸２５は、可動体２７に形成された軸支孔２７ａ内に挿嵌され、該可動体２７を軸線方向へ移動可能に支持する。

可動体２７のカム面１７ｂ側中心部には、軸線方向へ所定の長さで延びる開閉手段の一部を構成するカム２９が設けられる。該カム２９は、先端から基端に向かって軸線直交方向幅が徐々に増大する円錐形状、または三角形状に形成される。図は、円錐形状のカム２９を示す。また、カム２９と反対側の可動体２７中心部には、所定の内径で、所定の軸線方向幅からなる取付け凹部２７ｂが形成され、該取付け凹部２７ｂ内には、移動手段の一部を構成するナット３１が挿嵌固定される。

可動体２７より後方のフレーム１５には、軸受部材３３が固定され、該軸受部材３３には、水平方向に軸線を有した移動手段の一部を構成する送りねじ３５が軸支される。そして該送りねじ３５の先端部は、上記したナット３１に噛合わされる。また、上記送りねじ３５の後端部には、フレーム１５に固定された電動モータ３７がカップリング３９を介して連結される。該電動モータ３７は、数値制御可能なサーボモータ等からなり、ロータリーエンコーダ等の回転位置検出器４１が設けられる。

図４は成形品把持装置１１の制御概略を示す電気的ブロック図であり、制御手段４３のＣＰＵ４５は、プログラム記憶手段４７、作業データ記憶手段４９を備え、プログラム記憶手段４７には、取出し制御プログラム、把持制御プログラム等の各種プログラムデータが記憶される。また、作業データ記憶手段４９には、設定データ記憶領域４９ａ、把持検知データ記憶領域４９ｂ、ステップ数記憶領域４９ｃ、トルクデータ記憶領域４９ｄ等の各種作業データ記憶領域を有している。

上記設定データ記憶領域４９ａは、把持爪１７を全開状態から全閉状態、従って可動体２７を原点から所定ストローク、移動させる際における電動モータ３７の回転ステップ数を揺動基準データとして記憶する。把持検知データ記憶領域４９ｂは、把持爪１７が成形品のランナを把持した際における電動モータ３７の回転ステップ数を記憶する。ステップ数記憶領域４９ｃは、電動モータ３７の駆動に伴って回転位置検出器４１から出力される信号に基づいて順次、インクリメントされて駆動開始からの回転ステップ数を計数する。トルクデータ記憶領域４９ｄは、例えば金型から成形品を引き抜く際に電動モータ３７に印加される高トルク電流値データ、成形品引き抜き後に成形品を保持する際に電動モータ３７に印加される低トルク電流値のトルクデータを記憶する。

ＣＰＵ４５には、回転位置検出器４１が入出力手段５１を介して接続される。該入出力手段５１は、回転位置検出器４１から出力される電気信号をディジタルデータに変換する。また、ＣＰＵ４５には、成形品取出し機１において成形品把持装置１１の移動位置に応じて設けられた各種位置検出器（図示せず）からの位置信号が入出力手段５１を介して入力される。更に、ＣＰＵ４５には、電動モータ３７が制御駆動手段５３を介して接続され、制御駆動手段５３は、上記トルクデータ記憶領域４９ｄに記憶されたトルクデータに基づいて電動モータ３７を駆動制御する。

次に、成形品把持装置１１による成形品把持作用を説明する。
先ず、各種データの設定方法を説明すると、把持爪１７が全開した状態、従って可動体２７が原点に位置した状態で電動モータ３７を駆動して送りねじ３５を所定方向へ回転させて可動体２７を前方へ移動させる。これにより前方へ突出するカム２９をカム面１７ｂにて摺動させることにより一対の把持爪１７を弾性部材２１の弾性力に抗して閉鎖させる。このとき、回転位置検出器４１から順次出力される電気信号に基づいてステップ数記憶領域４９ｃを順次、インクリメントして可動体２７の移動量に対応する電動モータ３７の回転ステップ数を記憶させる。

そして把持爪１７が全閉されると、電動モータ３７に印加される電流値が増大して高トルク化し、印加される電流値が所定値に達して所定のトルクになったとき、ＣＰＵ４５は、把持爪１７が全閉されたと判断し、ステップ数記憶領域４９ｃに記憶された回転ステップ数データを設定データ記憶領域４９ａに一時的に記憶させる。

反対に、上記状態にて電動モータ３７を逆転駆動して可動体２７を所定位置から原点に向かって移動させる。これによりカム２９が後方へ移動されるのに伴って一対の把持爪１７を弾性部材２１の弾性力により開放させる。このときも回転位置検出器４１から順次出力される電気信号に基づいてステップ数記憶領域４９ｃを順次、ディクリメントして可動体２７の移動量に対応する電動モータ３７の回転ステップ数を記憶させる。

そして可動体２７が原点に移動停止されると、電動モータ３７に印加される電流値が増大して高トルク化し、印加される電流値が所定値に達して所定のトルクになったとき、ＣＰＵ４５は、把持爪１７が全開されたと判断し、ステップ数記憶領域４９ｃに記憶された回転ステップ数データに基づいて設定データ記憶領域４９ａに一時的に記憶された回転ステップ数データを修正する。（図５参照）

これにより設定データ記憶領域４９ａには、把持爪１７を全開から全閉させるのに必要なストロークに応じた電動モータ３７の回転ステップ数が記憶される。今、説明の便宜上、設定データ記憶領域４９ａに記憶された回転ステップ数データを１０００ステップとする。

次に、取出そうとする成形品のランナの把持検出データを設定するには、把持爪１７間にランナを位置させた状態で電動モータ３７を上記と同様に駆動して一対の把持爪１７を閉鎖して把持させる。このとき、ＣＰＵ４５は、回転位置検出器４１から順次出力される電気信号に基づいてステップ数記憶領域４９ｃを順次、インクリメントして可動体２７の移動量に対応する電動モータ３７の回転ステップ数を記憶させる。

そして一対の把持爪１７間にランナが把持されて電動モータ３７に印加される電流値が増大して高トルク化し、その電流値が所定値に達したとき、ＣＰＵ４５は、ランナが把持されたと判断し、ステップ数記憶領域４９ｃに記憶された回転ステップ数データを把持検知データ記憶領域４９ｂに記憶させる。今、説明の便宜上、ランナの幅が電動モータ３７の２０ステップ分とし、把持検知データ記憶領域４９ｂに記憶される回転ステップ数を９８０ステップとする。（図６参照）

尚、上記設定操作時には、トルクデータ記憶領域４９ｄに、例えば金型から成形品を引き抜く際に電動モータ３７を高トルクで駆動するための高トルクデータ、成形品引き抜き後に成形品を保持する際に電動モータ３７を低トルクで駆動するための低トルクデータをそれぞれ設定して記憶させる。

次に、取出し時の作用を説明すると、樹脂成形機から型開信号が入力されると、上下ユニット１３を駆動制御して成形品把持装置１１を金型上方の待機位置から下降して型開した金型間に進入させた後、前後走行体９を駆動制御して成形品把持装置１１の一対の把持爪１７間に金型内に保持された成形品のランナを位置させる。

図７に示すように、上記状態にて電動モータ３７を駆動制御して回転する送りねじ３５により可動体２７を前方へ移動してカム面１７ｂに摺接するカム２９により一対の把持爪１７を、弾性部材２１の弾性力に抗して閉鎖させる。このとき、電動モータ３７は、トルクデータ記憶領域４９ｄに記憶された高トルクデータの電流値に基づいて駆動される。また、電動モータ３７の駆動に伴って回転位置検出器４１から出力される電気信号に基づいてステップ数記憶領域４９ｃを順次インクリメントして回転ステップ数を記憶させる。

そしてステップ数記憶領域４９ｃに記憶された回転ステップ数が、上記した把持検知データ記憶領域４９ｂに記憶された回転ステップ数に達したとき、ランナが一対の把持爪１７に把持されたと判断し、次に前後走行体９を後退移動制御して金型内から成形品を引き抜いて取出す。なお、この引抜動作時においては、電動モータ３７の高トルク駆動状態が保たれる。これによりランナは、高トルクで強固に把持されるため、引抜不良が防止される。

そして成形品把持装置１１が所定の後退位置へ移動されると、ＣＰＵ４５は、電動モータ３７に印加される電流値を、トルクデータ記憶領域４９ｄに記憶された低トルクデータの電流値に切換えて電動モータ３７に印加して低トルクで駆動状態を保持させる。これにより成形品のランナを低トルクで把持することにより電動モータ３７の消費電力を低減させることができる。

次に、上下ユニット１３を上昇駆動して成形品を保持した成形品把持装置１１を金型外へ移動させた後、走行体５を駆動制御して成形品把持装置１１が開放位置へ移動されると、図３に示すように、電動モータ３７を逆転駆動して可動体２７を後方へ移動させることにより一対の把持爪１７を、弾性部材２１の弾性力により開放させる。

このとき、電動モータ３７の逆転駆動に伴ってステップ数記憶領域４９ｃに記憶された回転ステップ数を順次、ディクリメントして回転ステップ数が“０”に達したとき、電動モータ３７の逆転駆動を停止させる。

これにより成形品は、一対の把持爪１７による把持が解除されることにより開放されて取出される。なお、上記開放動作後においては、成形品把持装置１１を上記と逆方向へ移動制御して待機位置に待機させて次の成形品の取出し動作を実行させる。

本実施例は、従来のエアーシリンダに代えて電動モータ３７により把持爪１７を開閉しして成形品のランナを把持することができ、圧縮空気発生装置やエアー配管を省いて設備コストを低減することができる。また、従来の把持検出器を省いて電動モータ３７の駆動パルス数に基づいて成形品のランナが正しく把持されたか否かを確認することができ、特に把持部１７ａ側を小型化及び軽量化して成形品を効率的に取出すことができる。更に、成形品の取出し状況に応じて把持力を可変して電動モータ３７の消費電力を低減することができる。

上記説明は、把持爪１７の開閉手段として、該把持爪１７の後端部に設けられるカム面１７ｂ及び可動体２７に設けられるカム２９により構成したが、図８に示すように、成形品把持装置８１における各把持爪１７の後端部と可動体２７の前部に設けられた軸８３の間にリンクバー８５をそれぞれ軸支して連結し、電動モータ３７の駆動に伴って移動する可動体２７の軸８３によりリンクバー８５を押し広げて把持爪１７を閉鎖方向へ揺動可能にして成形品のランナを把持する構成であってもよい。該実施例２においては、実施例１と同一の部材に付いては、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

尚、図８に示す成形品把持装置８１においては、一対の把持爪１７間に設けられた弾性部材２１により、一対の把持爪１７相互を開放する方向へ付勢する構成としたが、図９に示すように可動体２７における電動モータ３７側の側面と軸受部材３３の間に圧縮ばね等の弾性部材９１を取付け、該弾性部材９１に弾性力により可動体２７を前進方向へ付勢することにより一対の把持爪１７を、常には閉鎖する方向へ揺動させる構成としてもよい。この場合にあっては、成形品の把持時に停電等により電動モータ３７の駆動が停止した際においても、一対の把持爪１７を閉鎖方向へ付勢して成形品の把持状態を保つことができる。

実施例３は、図１０に示すように成形品把持装置１０１における各把持爪１７の後端部に長孔１０３をそれぞれ形成すると共に可動体２７の前端部に設けられた軸支部１０５に軸支された軸ピン１０７をそれぞれの長孔１０３内に摺動可能に支持する構成とする。該構成にあっては、可動体２７が電動モータ３７側へ移動された際に、一対の把持爪１７を閉鎖させる一方、可動体２７が把持爪１７側へ移動された際に、一対の把持爪１７を開放させる。

本例においては、図１１に示すように、支持板２３と可動体の前面側に圧縮ばね等の弾性部材１０９を取付け、該弾性部材１０９に弾性力により可動体２７を前進方向へ付勢することにより一対の把持爪１７を、常には閉鎖する方向へ揺動させる構成としてもよい。この場合にあっては、成形品の把持時に停電等により電動モータ３７の駆動が停止した際においても、一対の把持爪１７を閉鎖方向へ付勢して成形品の把持状態を保つことができる。

本発明に係る成形品把持装置が設けられる成形品取出し機の概略を示す斜視図成形品把持装置の概略を示す斜視図成形品把持装置の駆動部を示す略体横断面図成形品把持装置の制御概略を示す電気的ブロック図把持爪を全開及び全閉させる際のトルク曲線を示す説明図である。把持検知データを設定する際のトルク曲線を示す説明図である。把持作用を示す説明図である。実施例２に係る開閉手段を示す説明図である。実施例２の変更例を示す説明図である。実施例３に係る開閉手段を示す説明図である。実施例２の変更例を示す説明図である。

符号の説明

１成形品取出し機
３走行フレーム
５走行体
７前後フレーム
９前後走行体
１１成形品把持装置
１３上下ユニット
１５フレーム
１７把持爪
１７ａ把持部
１７ｂ開閉手段の一部を構成するカム面
１９軸
２１弾性部材
２３支持板
２３ａ貫通孔
２５ガイド軸
２７可動体
２７ａ軸支孔
２７ｂ取付け凹部
２９開閉手段の一部を構成するカム
３１移動手段の一部を構成するナット
３３軸受部材
３５移動手段の一部を構成する送りねじ
３７電動モータ
３９カップリング
４１回転位置検出器
４３制御手段
４５ＣＰＵ
４７プログラム記憶手段
４９作業データ記憶手段
４９ａ設定データ記憶領域
４９ｂ把持検知データ記憶領域
４９ｃステップ数記憶領域
４９ｄトルクデータ記憶領域
５１入出力手段
５３駆動制御手段

Claims

開閉可能に支持された一対の把持爪により成形品を把持して取出す成形品把持装置において、
電動モータと、
電動モータの回転位置を検出して信号を出力する回転検出手段と、
電動モータの回転に伴って往復移動する可動体と、
電動モータの駆動に伴って可動体を往復移動させる移動手段と、
該可動体と各把持爪に連結され、一対の把持爪を開閉させる開閉手段と、
一対の把持爪を全閉及び全開した際に回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による揺動基準データを記憶すると共に全開状態の一対の把持爪間に成形品を位置した状態で一対の把持爪を閉鎖して回転位置検出手段から出力される信号に基づいて一対の把持爪の揺動量に対応する電動モータの回転量による把持検知データを記憶し、該把持検知データに基づいて一対の把持爪による成形品の把持を検知する制御手段と、
を備えた成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項１において、制御手段には、電動モータを高トルクで駆動する高トルクデータ及び低トルクで駆動する低トルクデータが予め記憶され、金型内から成形品を引き抜いて取出す際には、高トルクデータに基づいて電動モータを駆動制御して成形品を把持すると共に引抜後においては低トルクデータに基づいて電動モータを駆動制御して成形品を把持する成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項１において、制御手段は、揺動基準データを記憶する際に、電動モータに印加される電流値の増大に基づいて一対の把持爪が全開及び全閉されたことを検知する成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項１において、開閉手段は、各把持爪の後端部に設けられるカム面と、可動体に設けられ、カム面に対して摺動可能なカムとした成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項１において、開閉手段は、各把持爪の後端部及び可動体に連結されるリンクバーとした成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項５において、可動体は、弾性部材の弾性力により把持爪を閉鎖する方向へ付勢された成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項１において、開閉手段は、各把持爪の後端部に形成された長孔内に可動体に設けられた軸を摺動可能に支持し、可動体の移動に伴って一対の把持爪を開閉可能にした成形品取出し機の電動成形品把持装置。
請求項７において、可動体は、弾性部材の弾性力により把持爪を閉鎖する方向へ付勢された成形品取出し機の電動成形品把持装置。