JP5660811B2 - 成形品の取り出し装置 - Google Patents

Description

この発明は、開閉型によって成形された製品をその成形型から取り出すための装置に関し、特に型開きの方向では成形型に引っ掛かるアンダーカット部を有する成形品を成形型から取り出すための装置に関するものである。

樹脂製品や金属製品などを上記のような成形型を使用して製造することが広く行われていることは周知のとおりである。これは、製造の容易性に加えて形状の自由度が高いことが要因となっており、したがって製品の形状は、その厚さ方向すなわち型開き方向の凹凸を有した形状だけでなく、スライドコアなどを使用して型開き方向に対して直交する方向に突出し、もしくは窪んだ部分を有する形状など、多様である。型開き方向に対して直交する方向に突出し、あるいは窪んで成形型に引っ掛かる部分がアンダーカット部であり、成形品を成形型から離型する際に成形品を単に型開き方向に引き離すのではアンダーカット部が離型の障害になる。従来、アンダーカット部があっても支障を生じることなく離型することが試みられており、その例が特許文献１ないし３に記載されている。

特許文献１には、型開きした一方の成形型の内面の一部にいわゆる噛み込んだ状態となっている成形品をチャックによって掴み、アンダーカット部に近い箇所を掴んでいるチャックを型開き方向に対して垂直な方向に移動させてアンダーカット部を変形させることにより、アンダーカット部での成形型に対する引っ掛かりを解消し、その状態で成形品を成形型から取り出すよう構成された装置が記載されている。このように、アンダーカット部での成形型に対する引っ掛かりを解消するために、そのアンダーカット部を撓ませ、その状態で成形品を離型させる装置が、特許文献２にも記載されている。

特許文献３に記載された方法は、成形型の一部に被さる断面円弧状のアンダーカット部の端部を、割り型片によって成形し、その割り型片をアンダーカット部の延長方向に後退させてアンダーカット部の端部を成形型から突き出させ、その突き出た部分にバンドを掛けてアンダーカット部を成形型から離脱させるように構成されている。したがって、この特許文献３に記載された方法は、成形品を成形型から引き剥がすのみであって、いわゆる取り出しを行う方法ではない。

特開２０００−１５８４９７号公報 特開２００６−９５７４９号公報 特開平５−１７７６７７号公報

上記の特許文献１や特許文献２に記載された装置は、成形品を保持して成形型から取り出すので、成形品を落下させてしまうなどのことはないが、離型にあたって先ず、アンダーカット部を撓ませるから、そのための機構やアクチュエータが必要であり、ロボットアームなどのマニピュレータを使用する上では、取り出し装置の重量が増大してマニピュレータに対する負荷が増大してしまうなどの課題がある。特に、成形品が肉厚であったり、剛性が高いなどの場合には、アンダーカット部を撓ませるために大きい荷重が要求されるので、取り出し装置が大型化し、またその重量が増大する。また、アンダーカット部に対してこれを撓ませる荷重を掛けるための係合部が必要となるので、成形品の形状が限定されるなどの不都合がある。

一方、特許文献３に記載された方法は、成形品の離型のために成形品を引き剥がす方向を、成形型の一部に被さっているアンダーカット部の背面方向とするとともに、その方向に荷重を掛けるためにバンドを掛ける部分を、割り型片を後退移動させて確保するようにした方法である。したがって、アンダーカット部に繋がっている部分が単純な平坦面であれば成形品を離型することができるが、アンダーカット部に繋がっている部分に凹凸があれば、その部分が成形品を引き剥がす方向に対して引っ掛かってしまう。すなわち、特許文献３に記載された方法では、成形品の形状が限られてしまう。また、成形品を上記のバンドによって成形型から引き剥がした場合、その形成品が落下して成形品や周囲に存在する部材もしくは機器が損傷する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、アンダーカット部のある成形品を成形型から取り出す装置の小型軽量化を図ることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、開閉される成形型によって成形される成形品の周辺部に、前記成形型の型開き方向においては成形型に引っ掛かりかつその型開き方向に交差する方向には引っ掛かりが外れるアンダーカット部が形成され、型開きしている成形型の内部に対して挿入されかつ脱出させられて前記成形品を前記成形型から取り出す、成形品の取り出し装置において、前記アンダーカット部が前記成形型に引っ掛かっている状態の前記成形品に一体化するように連結されてその成形品を保持する保持台と、その保持台を、前記成形品と共に前記アンダーカット部における前記半円弧の中心軸線を中心に回動させる第一の回動機構と、その第一の回動機構が回動動作することにより、前記アンダーカット部を前記成形型に引っ掛けたまま他の部分を成形型から離隔させた前記成形品を保持している前記保持台を、前記中心軸線について半径方向で外側でかつ前記アンダーカット部の前記成形型に対する引っ掛かりが外れる方向に回動させる第二の回動機構とを備えていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第一の回動機構は、前記保持台と一体化されているスライド部材と、そのスライド部材を前記中心軸線を中心とした円弧上を移動するように案内するガイド部材と、前記スライド部材を前記円弧上で移動させる第一のアクチュエータとを備え、前記第二の回動機構は、前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能に前記ガイド部材が取り付けられた固定台と、前記ガイド部材を前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動させる第二のアクチュエータとを備えていることを特徴とする成形品の取り出し装置である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第二の回動機構は、前記保持台と一体化されかつ前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能な回転台と、その回転台を回転させる回転駆動手段とを備え、前記第一の回動機構は、前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能に前記回転台が取り付けられたスライド台と、そのスライド台を前記中心軸線を中心とした円弧上を移動するように案内するガイド台と、前記スライド台を前記円弧上で移動させる他の回転駆動手段とを備えていることを特徴とする成形品の取り出し装置である。

この発明の装置によれば、型開きした成形型にアンダーカット部が引っ掛かっている成形品は保持台によって保持され、したがってその状態で保持台が成形型から離れる方向に移動することにより成形品が離型される。その場合、この発明の装置によれば、先ず、第一の回動機構によって保持台が回転させられ、その結果、成形品は、アンダーカット部の中心軸線を中心に回転する。すなわち、成形品はアンダーカット部を成形型に引っ掛けたまま成形型から離れる。これは、成形品の回転（もしくは旋回）運動であるから、アンダーカット部に繋がるいわゆる平面部分に突出部や窪み部があってもそれらの部分で引っ掛かるなどの支障を生じることなく、第一段階の離型を行うことができる。その後、第二の回動機構が保持台を回転させる。その回転方向は、アンダーカット部での成形型に対する引っ掛かりが解消する方向であり、前記アンダーカット部の中心軸線と平行な軸線を中心とした回転によって生じる方向である。そのため、アンダーカット部に特別な変形を生じさせることなく成形型から離脱させることができる。更に、この発明によれば、保持台およびこれに保持された成形品を回転運動させることにより成形型からの離型を行うことができ、その場合に要するモーメントは、回転中心からアクチュエータの推力が作用する作用点までの距離を大きくすることにより小さい推力で大きくすることができる。そのため、用いるアクチュエータを小型化でき、ひいては装置の全体としての構成を小型化し、また軽量化することができる。

この発明の一例を模式的に示す正面図である。 その第一の回動機構によって保持台を回転させた状態を示す模式的な正面図である。 さらに第二の回動機構によって保持台を回転させた状態を示す模式的な正面図である。 図１に示す装置の側面図である。 ガイド溝およびガイドローラの説明するための模式的な部分破断図である。 この発明の他の例を模式的に示す正面図である。

つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明に係る取り出し装置の一例を原理的に示す正面図であり、成形品１を二点差線で示してある。この成形品１は、合成樹脂を射出成形して得られるものであって、開閉される成形型を用いて成形される。図１は、成形型を開いた状態を示し、成形品１は一方の成形型２に密着している。そして、この成形品１の周辺部の一箇所にアンダーカット部３が形成されている。このアンダーカット部３は成形型２の周辺部に形成されているほぼ円形断面の部分を覆い、したがって型開き方向（図１における上下方向）においては成形型２に引っ掛かり、これとは異なる方向（例えば型開き方向に対して交差する方向）では引っ掛かりが生じない部分である。図１に示す例では、所定の中心軸線Ｏを中心とした断面が半円弧状を成す部分である。なお、成形品１のうち上記のアンダーカット部３に繋がっている部分は、型開き方向に凹凸のある所定の形状に形成されている。

この発明に係る取り出し装置は、上記の成形品１を保持する保持台４を備え、その保持台４を、開いた状態の成形型２の内部に挿入した成形品１を保持し、その後、成形型２の間から引き出されて成形品１を成形型２から取り出すように構成されている。成形品１を保持台４に保持させるための手段は、従来知られている取り出し装置で用いられているものと同様であってよく、例えばバキュームパッドや成形品１の一部を把持するチャックなどであってよい。図１にはバキュームパッド５を用いた例を示してある。これらのバキュームパッド５は、切替バルブを介して真空源（それぞれ図示せず）に連通されている。

保持台４を、開いた状態の成形型２に対して挿入および脱出させる操作は、産業ロボットあるいは適宜のマニピュレータなどによって行うことができ、図１にはロボットアーム６の一部を示してある。保持台４はロボットアーム６に対して、回動機構を介して取り付けられている。具体的には、前記中心軸線Ｏを中心にして保持台４を回転させる第一の回動機構７と、保持台４に保持された成形品１を、そのアンダーカット部３の成形型２に対する引っ掛かりが外れる方向に回動させる第二の回動機構８とが設けられている。

第一の回動機構７について説明すると、円弧状に形成されたスライド部材９の一端部（上端部）が、保持台４の下面における所定箇所に取り付けられて、これらスライド部材９と保持台４とが一体となっている。また、そのスライド部材９を前記中心軸線を中心とした円弧に沿って案内するガイド部材１０が設けられている。このガイド部材１０は、例えば平板状の部材であって、その一方の面には、二条の円弧状のガイド溝１１が互いに平行に形成されている。そして、前記スライド部材９には、これらのガイド溝１１に嵌め込まれてガイド溝１１に沿って転動する複数のコロ１２が取り付けられている。そのコロ１２は、一本のガイド溝１１に対してそれぞれ２個、設けられている。これは、ガイド部材１０に対するスライド部材９の相対的な取付状態もしくは姿勢が変化しないように、スライド部材９をガイド部材１０に対して確実に連結しておくためである。また、スライド部材９の先端部すなわち保持台４が、ガイド部材１０に対してその左右方向（図１では紙面に垂直な方向）に振れないように案内する機構が設けられている。その具体的な構成は後述する。

スライド部材９を上記のガイド部材１０に沿って移動させるためのアクチュエータは、エアシリンダやモータなど従来知られている適宜のものを必要に応じて用いることができる。図１にはエアシリンダ１３を用いた例を示してあり、そのエアシリンダ１３はガイド部材１０の所定箇所に回転自在に取り付けられ、またそのロッドの先端部はスライド部材９の所定箇所に回転自在に連結されている。また、エアシリンダ１３はいわゆる単動型および複動型のいずれであってもよく、図示しないホースを介してエアが給排されるように構成されている。なお、エアシリンダ１３のストロークは決まっているので、そのロッドに適宜のストッパーを取り付けることにより、あるいはエアシリンダ１３のガイド部材１０に対する取付位置を変更することにより、エアシリンダ１３の実質的なストロークすなわちスライド部材９の可動範囲を調整するように構成してもよい。

つぎに第二の回動機構８について説明すると、図１に示す例では、上記のガイド部材１０を回転させることにより保持台４を回転させるように構成されている。すなわち、前述したロボットアーム６の所定箇所に固定台１４が取り付けられており、その固定台１４に前述したガイド部材１０が回転自在に取り付けられている。固定台１４は、図１に示す例では、基台部１４Ａと、その基台部１４Ａ上をスライドして任意の位置に固定される可動部１４Ｂとを備えており、その可動部１４Ｂには前述したアンダーカット部３における中心軸線と平行に配置された支持ピン１５が設けられ、その支持ピン１５によって前記ガイド部材１０が回転自在に取り付けられている。したがって、保持台４は、上記の第一の回動機構７と共に、前記中心軸線Ｏと平行な軸線を中心に回転できるように構成されている。

また、ガイド部材１０を固定台１４に対して回転させるためのアクチュエータが設けられており、そのアクチュエータは要は、ガイド部材１０に対してモーメントを作用させるものであり、エアシリンダやモータなど適宜のものを使用でき、図１に示す例ではエアシリンダ１６を用いた例を示してある。そのエアシリンダ１６は、可動台１４Ｂに回転自在に取り付けられており、そのロッドはガイド部材１０の所定の位置に回転自在に連結されている。なお、ガイド部材１０の回転中心とロッドの連結点との距離が長いほど、ガイド部材１０に作用するトルクが大きくなるから、エアシリンダ１６の長さあるいはストロークを考慮して、ロッドの連結点はガイド部材１０の回転中心からできるだけ離すことが好ましい。

前述したように第一の回動機構７は、保持台４によって保持した成形品１を、アンダーカット部３の中心軸線Ｏを中心にして回転させるためのものであるから、第一の回動機構７はそのスライド部材９の移動軌跡すなわち前記ガイド溝１１の曲率中心が、前記中心軸線Ｏに一致するように設定される。また、第二の回動機構８は、アンダーカット部３のみが成形型２に引っ掛かっている成形品１を、そのアンダーカット部３が外れる方向に保持台４と共に成形品１を回転させるためのものであり、したがって前記ガイド部材１０の回転中心である前記支持ピン１５が、前記中心軸線Ｏよりも外側に設定されている。言い換えれば、前記中心軸線Ｏから型開き方向に引いた線上、もしくはその線よりも図１での左側に、前記支持ピン１５が位置している。このような各回動機構７，８の位置の設定は、前記可動部１４Ｂの位置や各エアシリンダ１３，１６の取付位置を調整することにより行うことができる。

つぎに上述した取り出し装置の作用について説明する。先ず、成形型２が閉じて成形を行っている状態では、保持台４が前記ロボットアーム６の先端部分とほぼ平行になるように保持台４の姿勢が調整される。これは、第一の回動機構７におけるエアシリンダ１３のロッドを後退させ、また第二の回動機構８におけるエアシリンダ１６のロッドを伸長させて行うことができる。成形が終了して成形型２が開くと、ロボットアーム６が動作して保持台４が、型開きしている成形型２の内部に移動させられ、さらに保持台４が成形品１に向けて接近させられ、そのバキュームパッド５が成形品１に接触してこれを吸着し、保持する。ロボットアーム６はこの状態に固定され、その状態で、先ず、第一の回動機構７によって保持台４が図の時計方向に所定角度回転させられる。すなわち、エアシリンダ１３のロッドが延ばされてスライド部材９がガイド部材１０（より具体的にはガイド溝１１）に沿って移動する。

ガイド溝１１は、前述したようにアンダーカット部３の中心軸線Ｏを曲率中心とした円弧状に設定されているので、スライド部材９およびこれに一体化されている保持台４ならびに保持台４に保持されている成形品１は、アンダーカット部３の中心軸線Ｏを中心に回転する。したがって、成形品１はアンダーカット部３を成形型２に引っ掛けたまま、他の部分が成形型２から引き離される。その状態を図２に模式的に示してある。なお、成形品１の回転角度は、ガイド溝１１の端部にスライド部材９が達することにより、あるいはエアシリンダ１３のストロークが限界に達することにより規定される。

第一の回動機構７が上記のように動作して成形品１のアンダーカット部３のみが成形型２に引っ掛かっている状態になると、第二の回動機構８が動作する。すなわち、第二の回動機構８におけるエアシリンダ１６のロッドが伸長し、それに伴って前述したガイド部材１０が支持ピン１５を中心にして図の反時計方向に回転する。ガイド部材１０にはスライド部材９が上述したように載っているので、保持台４およびこれによって保持されている成形品１が、上記の支持ピン１５を中心に回転する。その支持ピン１５は、前述したように、前記中心軸線Ｏから型開き方向に引いた線上、もしくはその線より外側に位置しているので、成形品１はそのアンダーカット部３が前記中心軸線Ｏに対してその半径方向で外側に移動するように回転し、その結果、アンダーカット部３が成形型２から引き離される。その状態を図３に示してある。その後、ロボットアーム６によって成形品１が取り出し装置と共に成形型２の外部に搬出される。

したがって、この発明に係る上記の取り出し装置によれば、アンダーカット部３は、このような移動方向においては成形型２に引っ掛かりが生じない形状であるから、アンダーカット部３を撓ませるなどのことがなく成形型２から引き離すことができ、したがってエアシリンダ１６は推力が相対的に小さい小型のものでよく、また離型時に衝撃が生じるなどの事態を回避することができる。そして、この発明に係る上記の取り出し装置は、アンダーカット部３を成形型２から外すにあたり、保持台４やスライド部材９ならびにガイド部材１０などを支持ピン１５によって支えた状態で支持ピン１５を中心に回転させるから、その回転のためのアクチュエータを小型で容量が相対的に小さいものとすることができ、それに伴い装置の全体としての構成を小型軽量化することができる。

上記の取り出し装置のより具体化した構成を説明すると、前記ガイド部材１０は図４に示すように、同一形状の一対の金属板１０Ａ，１０Ｂを互いに平行に対向させて組み合わせ、これらを複数本のロッドで連結して構成されており、その金属板１０Ａ，１０Ｂの互いに対向する面に、前記ガイド溝１１が形成されている。これらのガイド溝１１に、前述したスライド部材９に取り付けられているコロ１２が転動可能に係合している。したがって、スライド部材９は、ガイド部材１０に対して、これらのガイド溝１１およびコロ１２によって支持されている。

また一方、スライド部材９は、ガイド部材１０を構成している各金属板１０Ａ，１０Ｂの外面（前記ガイド溝１１が形成されている面とは反対側の面）に所定の間隔をあけて対向する金属板９Ａ，９Ｂを備えており、これらの金属板９Ａ，９Ｂの内面（ガイド部材１０に対向する面）には、複数のガイドローラ９Ｃが取り付けられている。これらのガイドローラ９Ｃは、図４および図５に示すように、ガイド部材１０を形成している金属板１０Ａ，１０Ｂの外面に密着して転動するように構成されており、したがってガイド部材１０はこれらのガイドローラ９Ｃによって挟み付けられている。その結果、スライド部材９はそのスライド方向に対して左右に振れないようにガイド部材１０に取り付けられている。なお、ガイド部材１０を形成している金属板１０Ａ，１０Ｂの外面のうちガイドローラ９Ｃが転動する領域には、大きい面圧が繰り返し作用することになるので、その領域の表面硬度あるいは剛性を高くして窪みなどの変更を防ぐために、金属板１０Ａ，１０Ｂをアルミ合金などの軽量材で形成した場合には、ステンレス板などの硬度の高い部材を、金属板１０Ａ，１０Ｂの外面に取り付けることが好ましい。

なお、上述した具体例は、保持台４を第一の回動機構７に取り付け、その第一の回動機構７を第二の回動機構８に取り付けた構成としたが、この発明は、要は、第一の回動機構によってアンダーカット部３の中心軸線を中心とした回転を生じさせ、また第二の回動機構８によってアンダーカット部３が成形型から外れる方向の回転を生じさせるように構成されていればよいのであり、したがって、保持台４を第二の回動機構に取り付け、その第二の回動機構を第一の回動機構に連結した構成であってもよい。その例を図６に模式的に示してある。ここに示す例では、前述したガイド部材１０が固定台１４に取り付けられており、ガイド部材１０は回転動作を行わないようになっている。このガイド部材１０がこの発明におけるガイド台に相当している。これに対してスライド部材９にはブラケット９Ｄが一体に設けられており、そのブラケット９Ｄに保持台４が回転自在に連結されている。このスライド部材９がこの発明におけるスライド台に相当し、また保持台４をブラケット９Ｄに連結している部分がこの発明における回転台に相当している。なお、その回転中心軸線は、アンダーカット部３の中心軸線と平行になっている。さらに、そのスライド部材９の所定箇所には、保持台４を回転させるためのエアシリンダ１６が回転自在に取り付けられており、このロッドの先端部が保持台４の所定箇所に回転可能に連結されている。図６に示す各エアシリンダ１３，１６がこの発明における回転駆動手段に相当している。

したがって、図６に示すように構成した場合には、バキュームパッド５によって成形品１を保持した後にスライド部材９をエアシリンダ１３によって移動させれば、成形品１は保持台４と共に、アンダーカット部３の中心軸線Ｏを中心に回転し、アンダーカット部３が成形型２に引っ掛かったまま、他の部分が成形型２から引き離される。その後、スライド部材９に取り付けてあるエアシリンダ１６のロッドを伸長させることにより、成形品１が保持台４と共に、スライド部材９に対する保持台４の連結箇所を中心に図６の反時計方向に回転する。その結果、アンダーカット部３を成形型２から外し、成形品１を成形型２から離型することができる。このように図６に示す構成であっても、保持台４を二方向に回転させることによりアンダーカット部３で成形型２に対する引っ掛かりを外して離型することができ、その結果、装置の全体として構成を小型軽量化することができる。

１…成形品、 ２…成形型、 ３…アンダーカット部、 ４…保持台、 ５…バキュームパッド、 ６…ロボットアーム、 Ｏ…中心軸線、 ７…第一の回動機構、 ８…第二の回動機構、 ９…スライド部材、 １０…ガイド部材、 １１…ガイド溝、 １２…コロ、 １３…エアシリンダ、 １４…固定台、 １４Ａ…基台部、 １４Ｂ…可動部、 １５…支持ピン、 １６…エアシリンダ。

Claims (3)

1. 開閉される成形型によって成形される成形品の周辺部に、前記成形型の型開き方向においては成形型に引っ掛かりかつその型開き方向に交差する方向には引っ掛かりが外れる断面半円弧状のアンダーカット部が形成され、型開きしている成形型の内部に対して挿入されかつ脱出させられて前記成形品を前記成形型から取り出す、成形品の取り出し装置において、
   前記アンダーカット部が前記成形型に引っ掛かっている状態の前記成形品に一体化するように連結されてその成形品を保持する保持台と、
   その保持台を、前記成形品と共に前記アンダーカット部における前記半円弧の中心軸線を中心に回動させる第一の回動機構と、
   その第一の回動機構が回動動作することにより、前記アンダーカット部を前記成形型に引っ掛けたまま他の部分を成形型から離隔させた前記成形品を保持している前記保持台を、前記中心軸線について半径方向で外側でかつ前記アンダーカット部の前記成形型に対する引っ掛かりが外れる方向に回動させる第二の回動機構と
   を備えていることを特徴とする成形品の取り出し装置。
   
2. 前記第一の回動機構は、前記保持台と一体化されているスライド部材と、そのスライド部材を前記中心軸線を中心とした円弧上を移動するように案内するガイド部材と、前記スライド部材を前記円弧上で移動させる第一のアクチュエータとを備え、
   前記第二の回動機構は、前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能に前記ガイド部材が取り付けられた固定台と、前記ガイド部材を前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動させる第二のアクチュエータとを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の取り出し装置。
   
3. 前記第二の回動機構は、前記保持台と一体化されかつ前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能な回転台と、その回転台を回転させる回転駆動手段とを備え、
   前記第一の回動機構は、前記中心軸線と平行な軸線を中心に回動可能に前記回転台が取り付けられたスライド台と、そのスライド台を前記中心軸線を中心とした円弧上を移動するように案内するガイド台と、前記スライド台を前記円弧上で移動させる他の回転駆動手段とを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の取り出し装置。

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