JP2006192593A - 成形品取出装置及び成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の成形品取出装置におけるアーム専有空間等の諸問題を解決でき、しかも成形品を成形機から十分に離れた排出場所に排出できるようにする。
【解決手段】 成形品取出装置は、ベース１４に回転可能に取り付けられる第１アーム１６と、第１アームに回転可能に取り付けられる第２アーム１８と、第２アームに回転可能に取り付けられる第３アーム２０と、第３アームに直動可能に取り付けられる昇降アーム２２と、昇降アームに装着される把持部材２４と、第１アームを回転駆動する第１アーム駆動機構２６と、第１アーム駆動機構から独立して、第２アームを回転駆動する第２アーム駆動機構２８と、第１及び第２アーム駆動機構から独立して、第３アームを回転駆動する第３アーム駆動機構３０と、第１〜第３アーム駆動機構から独立して、昇降アーム２２を直線動作させる昇降アーム駆動機構３２とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、成形機から成形品を取り出す成形品取出装置に関する。本発明はさらに、成形品取出装置を装備した成形機に関する。

射出成形機やプレス機械等の種々の成形機において、成形工程終了後に成形品やその付随物（例えばランナ）等の物体を、把持機構により把持して型から自動的に取り出す成形品取出装置を装備したものが知られている。従来の成形品取出装置は、一般に、複数の直線動作（すなわち直動）制御軸を有する直角座標型アーム構造を備え、型内の成形品等を把持可能な把持部材をアーム先端に装着して構成される。また、直角座標型アーム構造の代わりに、複数の回転制御軸を有する垂直多関節型アーム構造を備えた成形品取出装置も、従来提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。

直角座標型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置は、通常、成形機に固定される水平ガイド付ベースを有する。ベースのガイドは、ベースを成形機に固定したときに成形機の側方へ張り出すように、水平方向（Ｘ軸方向）に延設される。このガイドに、Ｘ軸に直交する水平方向（Ｙ軸方向）に延びるガイドアームを有する移動部材が、Ｘ軸方向へ移動可能に取り付けられる。ガイドアームには、成形品及びその付随物（ランナ等）を取り出すための取出機構が、Ｙ軸方向へ移動可能に支持されている。取出機構は、把握器（ハンド）や吸着保持器等の把持部材を、Ｘ軸及びＹ軸に直交する鉛直方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に備えている。このような直角座標型アーム構造により、その先端に装着した取出機構の把持部材が、ＸＹＺ軸の直交３軸座標系内で所望方向に移動して、型内の成形品やその付随物（ランナ等）を把持して型から取り出すことができる。

また、垂直多関節型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置は、特許文献１及び２に記載されるように、成形機に固定されるベースと、成形機上で水平方向に延びる第１軸線を中心に回転可能にベースに取り付けられる第１アームと、第１軸線に平行な第２軸線を中心に回転可能に第１アームに取り付けられる第２アームと、第２アームの先端に装着され、成形機内の物体を把持可能な把持部材とを具備して構成される。この垂直多関節型アーム構造は一般に、第２アームの先端に手首軸を備えたロボット（マニピュレータ）として構成されており、手首軸に装着した把持部材が、アーム及び手首の多様な動作の下で所望方向に移動して、型内の成形品やその付随物（ランナ等）を把持して型から取り出すことができる。

なお、本願出願人は、先行出願（特願２００４−６４６６６）において、水平多関節型アーム構造を備えた新規な成形品取出装置を提案している。この装置に装備した水平多関節型アーム構造は、成形機に固定されるベースと、成形機上で鉛直方向に延びる第１軸線を中心に回転可能にベースに取り付けられる第１アームと、第１軸線に平行な第２軸線を中心に回転可能に第１アームに取り付けられる第２アームと、第２軸線に平行な第３軸線を中心に回転可能に第２アームに取り付けられる第３アームと、第３アームに直動可能に取り付けられる第１昇降アームとを備えて構成され、第１昇降アームに、成形機内の成形品を把持可能な第１把持部材が装着される。この水平多関節型アーム構造には、必要に応じて、成形機内の他の物体（ランナ等）を取り出すための補助アーム組立体を付設することができる。補助アーム組立体は、第３アームに固定される中間ベースと、第３軸線に平行な第４軸線を中心に回転可能に中間ベースに取り付けられる第４アームと、第４軸線に平行な第５軸線を中心に回転可能に第４アームに取り付けられる第５アームと、第５軸線に平行な第６軸線を中心に回転可能に第５アームに取り付けられる第６アームと、第６アームに直動可能に取り付けられる第２昇降アームとを備え、第２昇降アームに、成形機内の他の物体（ランナ等）を把持可能な第２把持部材が装着される。

上記した水平多関節型アーム構造は、第１アームを第１軸線の周りで回転駆動する第１アーム駆動機構と、第２アームを第２軸線の周りで回転駆動する第２アーム駆動機構と、第１昇降アームを直動させる第１昇降アーム駆動機構とを備える。また、補助アーム組立体に関連して、第４アームを第４軸線の周りで回転駆動する第４アーム駆動機構と、第２昇降アームを直動させる第２昇降アーム駆動機構とを備える。ここで、第３アームは、独立した駆動機構を有さず、第３アームに固定されたプーリが、第２アーム駆動機構のモータ出力軸にベルトを介して同期動作可能に連結されている。さらに第２アーム駆動機構は、第１アーム駆動機構のモータ出力軸にベルトを介して同期動作可能に連結されている。したがって、第３アームは、第１アーム駆動機構及び第２アーム駆動機構の一方又は双方のモータ出力の下で、第１アーム及び第２アームの一方又は双方の動作に伴い、一定の姿勢を保持しながら水平面内を移動することになる。

特開平１０−９５０２８号公報 特開平９−２０１８４９号公報

前述した直角座標型アーム構造を有する従来の成形品取出装置は、直交する２軸〜３軸方向へ延びるリニアガイド機構を常時固定的に備えるものであるから、アーム専有空間が比較的大きく、成形機に搭載したときに幾つかの問題を生じる。例えば、天井の低い場所で、成形品取出装置を成形機の上部に搭載することが困難になる場合がある。また、水平ガイド付ベースが成形機にその側方へ張り出す形態で固定して設置されるので、成形機に成形品取出装置を搭載したままで輸送することが困難になる傾向がある。この場合、成形機と成形品取出装置とを分離した状態で別々に輸送することになり、輸送及び設置に手間が掛かることが懸念される。

また、直角座標型アーム構造に装備された直動制御軸は、一般に機械構造上の構成部品が多いので、成形品取出装置の製造コストを低減し難くする傾向がある。しかも、個々の制御軸における直動ストロークを延長するためには、既設の直動制御軸ユニットを、別に用意した長ストロークの直動制御軸ユニットに置き換えなければならない。したがって、前述した構成において、ガイドアームに沿ってＹ軸移動する取出機構は、ガイドアームのストローク変更が容易ではないので、通常は、予め成形品用の取出機構と付随物（ランナ等）用の取出機構との双方を分割不能に装備している。つまり、必要に応じて付随物（ランナ等）用の取出機構を追加したり削除したりすることが困難であり、過剰設備となる場合がある。

他方、前述した垂直多関節型アーム構造を有する従来の成形品取出装置は、成形機に搭載したときに、アームが成形機上で鉛直面に沿って動作することから、やはり、天井の低い場所で成形機の上部に成形品取出装置を搭載することが困難になる。しかも、手首軸を有するロボットとして構成される垂直多関節型アーム構造は、手首の径方向寸法がその構造上の必然から把持部材に比較して大きくなる傾向があるので、成形機の開いた型内に把持部材を挿入する際に手首が型に衝突して挿入を妨げることが懸念される。このような不都合を回避するためには、手首が型に衝突する前に型内の成形品等に到達可能な長尺の把持部材を用いる必要があるが、そのような長尺の把持部材は一般に、把持及び取出時の微妙な取り扱いを難しくするものである。

これらの従来技術に対比して、本願出願人が先行出願（特願２００４−６４６６６）において提案した水平多関節型アーム構造を有する成形品取出装置は、明確な優位性を具備している。１つの優位点として、水平多関節型アーム構造のアーム専有空間が、直角座標型アーム構造に比べて小さいことによる利点が挙げられる。具体的には、天井の低い場所であっても成形品取出装置を成形機の上部に搭載できるようになるし、また、アームを動作させて成形機の側方へ張り出さない姿勢にすることで、成形機に成形品取出装置を搭載したままの状態で輸送することも容易になる。同様に、アームが成形機上で鉛直面に沿って動作する垂直多関節型アーム構造に比べても、水平多関節型アーム構造は、アームが成形機上で水平面に沿って動作するものであるから、天井の低い場所でも成形品取出装置を成形機の上部に搭載できるようになる利点がある。さらに、水平多関節型アーム構造に装備される回転制御軸は、直角座標型アーム構造の直動制御軸に比べて、一般に機械構造上の構成部品が少ないので、成形品取出装置の製造コストの低減に寄与する。

もう１つの優位点として、先行出願に開示した水平多関節型アーム構造は、手首軸を有するロボットではなく、回転アームの末端に取り付けた直動型の昇降アームに把持部材を装着して構成されている点が挙げられる。このような構成により、扱い難い長尺の把持部材を用いることなく、成形機の開いた型内に把持部材を容易かつ正確に挿入することが可能になる。さらに他の優位点として、成形機内の成形品を取り出すための主要なアーム構造（第１アーム〜第１昇降アーム）に対し、必要に応じて、成形機内の他の物体（ランナ等）を取り出すための補助アーム組立体を付設できるようにした点が挙げられる。このような構成により、成形品以外の物体（ランナ等）用の取出機構を所望により追加したり削除したりすることができるので、過剰設備の問題が解決される。これらの優位点を有する先行出願の成形品取出装置は、スカラ型ロボットと呼称されている従来の水平多関節ロボットと比べても、格段に自由度が高く、極めて利用価値の高い格別のものである。

ところで、先行出願（特願２００４−６４６６６）に開示した水平多関節型アーム構造を有する成形品取出装置では、前述したように、第３アームに独立した駆動機構を設けず、第３アームが、第１アーム及び第２アームの一方又は双方の動作に伴い、一定の姿勢を保持しながら水平面内を移動するように構成している。その結果、例えばこの成形品取出装置を大型成形機に搭載した場合のように、取出対象の成形品の寸法が大きいために成形機から十分に離れた排出場所に成形品を排出することが要求される場合に、姿勢の変化しない第３アームに取り付けた補助アーム組立体が第２アーム等の他の構成部品に衝突し、成形品やその付随物の円滑な排出が困難な状況に陥ることがある。そこで先行出願では、成形機に対する成形品取出装置のベースの固定位置を、必要に応じて変更できるようにして、大寸の成形品でも、アーム等の取出装置自身の構成部品が障害物になることなく、成形機から十分に離れた排出場所に排出できる構成を提案している。

本発明の目的は、成形機から成形品を取り出す成形品取出装置において、直角座標型アーム構造や垂直多関節型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置における前述した諸問題を解決でき、しかも、先行出願で提案したベース固定位置の可変構造とは異なる構成により、アーム等の取出装置自身の構成部品が障害物になることなく、成形品を成形機から十分に離れた排出場所に排出できるようにした成形品取出装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、成形品取出装置を装備した成形機において、直角座標型アーム構造や垂直多関節型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置を装備することで生じる前述した諸問題を解決でき、しかも、先行出願で提案したベース固定位置の可変構造とは異なる構成により、アーム等の成形品取出装置の構成部品が障害物になることなく、成形品を十分に離れた排出場所に排出できるようにした成形機を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、成形機から成形品を取り出す成形品取出装置において、成形機に固定可能なベースと、ベースに、第１軸線を中心として回転可能に取り付けられる第１アームと、第１アームに、第１軸線に平行な第２軸線を中心として回転可能に取り付けられる第２アームと、第２アームに、第２軸線に平行な第３軸線を中心として回転可能に取り付けられる第３アームと、第３アームに直線動作可能に取り付けられる昇降アームと、昇降アームに装着され、成形機内の物体を把持可能な把持部材と、第１アームを第１軸線の周りで回転駆動する第１アーム駆動機構と、第１アーム駆動機構から独立して、第２アームを第２軸線の周りで回転駆動する第２アーム駆動機構と、第１アーム駆動機構及び第２アーム駆動機構から独立して、第３アームを第３軸線の周りで回転駆動する第３アーム駆動機構と、第１アーム駆動機構、第２アーム駆動機構及び第３アーム駆動機構から独立して、昇降アームを直線動作させる昇降アーム駆動機構と、を具備したことを特徴とする成形品取出装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形品取出装置において、昇降アームから独立して動作可能に第３アームに取り付けられる補助アーム組立体と、補助アーム組立体に装着され、成形機内の他の物体を把持可能な第２の把持部材とをさらに具備する成形品取出装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の成形品取出装置において、補助アーム組立体は、第３アームに着脱自在に取り付けられる中間ベースと、中間ベースに、第３軸線に平行な第４軸線を中心として回転可能に取り付けられる第４アームと、第４アームに、第４軸線に平行な第５軸線を中心として回転可能に取り付けられる第５アームと、第５アームに、第５軸線に平行な第６軸線を中心として回転可能に取り付けられる第６アームと、第６アームに直線動作可能に取り付けられる第２の昇降アームと、第２の昇降アームに装着される第２の把持部材とを備える成形品取出装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形品取出装置において、第１アーム、第２アーム及び第３アームが、いずれも中空構造を有し、第１アーム駆動機構、第２アーム駆動機構、第３アーム駆動機構及び昇降アーム駆動機構に接続される動力供給ケーブルを含む線条体が、第１アーム、第２アーム及び第３アームの中空領域に収容されて敷設される成形品取出装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の成形品取出装置において、ベースに対し第１アームを回転可能に支持する第１アーム支持部材と、第１アームに対し第２アームを回転可能に支持する第２アーム支持部材と、第２アームに対し第３アームを回転可能に支持する第３アーム支持部材とをさらに具備し、第１アーム支持部材、第２アーム支持部材及び第３アーム支持部材が、いずれも中空構造を有し、線条体が、第１アーム支持部材、第２アーム支持部材及び第３アーム支持部材の中空領域に挿通されて敷設される成形品取出装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形品取出装置を装備した成形機を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、成形品取出装置は、成形機に対し第１軸線を鉛直方向に向けて搭載することにより、水平多関節型アーム構造を構成するから、天井の低い場所であっても成形機の上部に搭載できるようになる。また、第１アーム〜第３アームを適当に動作させて成形機の側方へ張り出さない姿勢にすることで、成形機に成形品取出装置を取り付けたままの状態で輸送することも容易になる。さらに、成形品取出装置に装備される回転制御軸（第１アーム駆動機構〜第３アーム駆動機構）は、一般に機械構造上の構成部品が少ないので、成形品取出装置の製造コストの低減に寄与する。また、成形品取出装置は、手首軸を有するロボットではなく、回転型アーム構造の末端に取り付けた直動型の昇降アームに把持部材を装着して構成されているので、扱い難い長尺の把持部材を用いることなく、成形機の開いた型に対して把持部材を容易かつ正確に出し入れすることができる。さらに、第１アーム、第２アーム及び第３アームのそれぞれを、互いに独立した第１アーム駆動機構、第２アーム駆動機構及び第３アーム駆動機構によって多彩に動作させることで、第３アームに取り付けた昇降アームを、成形機から十分に離れた位置まで移動させることができる。したがって、大寸の成形品であっても、取出装置自身の構成部品が障害物になることなく、成形機から十分に離れた排出場所に排出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、成形機内の主要な物体（例えば成形品）を取り出すための主要アーム構造（第１アーム〜昇降アーム）に対し、必要に応じて、成形機内の他の物体（例えばランナ）を取り出すための補助アーム組立体を取り付けたり取り外したりすることができるので、過剰設備の問題が解決される。

請求項３に記載の発明によれば、補助アーム組立体が水平多関節型アーム構造を構成するから、天井の低い場所であっても成形機の上部に搭載できる。また、第２の昇降アームに装着した第２の把持部材を、成形機の開いた型に対して容易かつ正確に出し入れすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、主要アーム構造の動作中に、線条体が主要アーム構造に絡まったり外部の構造体と干渉し合ったりすることが防止される。

請求項５に記載の発明によれば、線条体を主要アーム構造の中空領域に容易に敷設することができる。

請求項６に記載の発明によれば、直角座標型アーム構造や垂直多関節型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置を装備することで生じる成形機の諸問題を解決でき、しかも、成形品取出装置の構成部品が障害物になることなく、成形品を十分に離れた排出場所に排出することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による成形品取出装置１０を装備した本発明の一実施形態による成形機１２を示す。図示実施形態では、成形品取出装置１０は、成形機１２の静止部材（例えば固定型（図示せず）を担持する固定盤（図示せず）等）の上面に搭載され、成形機１２の開いた型（図示せず）から、成形品やその付随物（例えばランナ）等の物体を取り出すように構成される。

図１及び図２に示すように、成形品取出装置１０は、成形機１２に固定可能なベース１４と、ベース１４に、第１軸線１６ａを中心として回転可能に取り付けられる第１アーム１６と、第１アーム１６に、第１軸線１６ａに平行な第２軸線１８ａを中心として回転可能に取り付けられる第２アーム１８と、第２アーム１８に、第２軸線１８ａに平行な第３軸線２０ａを中心として回転可能に取り付けられる第３アーム２０と、第３アーム２０に直線動作可能に取り付けられる昇降アーム２２とを備える。昇降アーム２２には、把握器（ハンド）や吸着保持器等の、成形機１２の型内の物体（成形品やその付随物等）を把持可能な把持部材２４（図３）が装着される。

成形品取出装置１０はさらに、図３に示すように、第１アーム１６を第１軸線１６ａの周りで回転駆動する第１アーム駆動機構２６と、第１アーム駆動機構２６から独立して、第２アーム１８を第２軸線１８ａの周りで回転駆動する第２アーム駆動機構２８と、第１アーム駆動機構２６及び第２アーム駆動機構２８から独立して、第３アーム２０を第３軸線２０ａの周りで回転駆動する第３アーム駆動機構３０と、第１アーム駆動機構２６、第２アーム駆動機構２８及び第３アーム駆動機構３０から独立して、昇降アーム２２を直線動作させる昇降アーム駆動機構３２とを備える。

成形品取出装置１０は、ベース１４を成形機１２の静止部材に固定した状態で、第１軸線１６ａ、第２軸線１８ａ及び第３軸線２０ａがいずれも、成形機１２の設置床面Ｆに対して鉛直に配置されるようになっており、したがって第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０は、水平多関節型アーム構造を構成する。また、成形品取出装置１０では、第１アーム１６、第２アーム１８、第３アーム２０及び昇降アーム２２のそれぞれに、互いに独立した専用の駆動機構２６、２８、３０、３２が設けられている。したがって第１アーム１６〜第３アーム２０は、それぞれに独立した制御軸を有するマニピュレータとして機能して、その多彩な動作により、末端に設置した昇降アーム２２及び把持部材２４を、成形機１２上の所与の水平面内で所望位置に位置決めする。さらに、第３アーム２０に取り付けられた昇降アーム２２は、昇降アーム駆動機構３２の駆動により第３軸線２０ａに平行な方向へ直線動作して、把持部材２４を成形機１２の開いた型に対し円滑に出し入れする。

再び図１及び図２を参照すると、成形品取出装置１０はさらに、上記した主要な水平多関節型アーム構造に対し、必要に応じて付設できる補助アーム組立体３４を備える。補助アーム組立体３４は、昇降アーム２２から独立して第３アーム２０に着脱自在に取り付けられる中間ベース３６と、中間ベース３６に、第３軸線２０ａに平行な第４軸線３８ａを中心として回転可能に取り付けられる第４アーム３８と、第４アーム３８に、第４軸線３８ａに平行な第５軸線４０ａを中心として回転可能に取り付けられる第５アーム４０と、第５アーム４０に、第５軸線４０ａに平行な第６軸線４２ａを中心として回転可能に取り付けられる第６アーム４２と、第６アーム４２に直線動作可能に取り付けられる第２の昇降アーム４４とを備える。第２の昇降アーム４４には、把握器（ハンド）や吸着保持器等の、成形機１２の型内の物体（成形品やその付随物等）を把持可能な第２の把持部材４６（図４）が装着される。

補助アーム組立体３４には、図４に示すように、第４アーム３８を第４軸線３８ａの周りで回転駆動する第４アーム駆動機構４８と、第４アーム駆動機構４８に連動して、第５アーム４０を第５軸線４０ａの周りで回転駆動する第５アーム駆動機構５０と、第４アーム駆動機構４８及び第５アーム駆動機構５０に連動して、第６アーム４２を第６軸線４２ａの周りで回転駆動する第６アーム駆動機構５２と、第４アーム駆動機構４８、第５アーム駆動機構５０及び第６アーム駆動機構５２から独立して、第２の昇降アーム４４を直線動作させる第２の昇降アーム駆動機構５４とが設けられる。

補助アーム組立体３４は、成形品取出装置１０を前述したように成形機１２に搭載した状態で、第４軸線３８ａ、第５軸線４０ａ及び第６軸線４２ａがいずれも、成形機１２の設置床面Ｆに対して鉛直に配置されるようになっている。したがって、第１アーム１６〜第３アーム２０によって構成される水平多関節型アーム構造が、補助アーム組立体３４の付設により、さらに関節数（すなわち自由度）を増加させた水平多関節型アーム構造として機能することになる。また、補助アーム組立体３４は、第３アーム２０上で、第４アーム駆動機構４８の駆動により昇降アーム２２から独立して動作して、末端に設置した第２の昇降アーム４４及び第２の把持部材４６を、成形機１２上の所与の水平面内で所望位置に位置決めする。なお、第４アーム駆動機構４８〜第６アーム駆動機構５２の連動作用については、後に詳述する。さらに、第６アーム４２に取り付けられた第２の昇降アーム４４は、昇降アーム駆動機構５４の駆動により第６軸線４２ａに平行な方向へ直線動作して、第２の把持部材４６を成形機１２の開いた型に対し円滑に出し入れする。

図１及び図５に示すように、補助アーム組立体３４は、ベース１４、第１アーム１６、第２アーム１８、第３アーム２０及び昇降アーム２２（把持部材２４（図３）を含む）、並びにそれらの駆動機構２６、２８、３０、３２（図３）を備えて構成される主要アーム構造５６に対し、必要に応じて取り付けたり取り外したりすることができる。したがって、成形機１２の型から成形品だけを把持式に取り出せばよいシステムでは、成形品取出装置１０の上記した主要アーム構造５６のみを成形機１２に搭載し、昇降アーム２２に装着した把持部材２４を用いて、成形機１２の型内の成形品を取り出すように構成すればよい。他方、型内の付随品（例えばランナ）等の他の物体も把持式に取り出す必要があるシステムでは、上記した主要アーム構造５６に予め補助アーム組立体３４を付設しておき、把持部材２４により成形品を取り出すと同時に（又は所望時間差で）、第２の昇降アーム４４に装着した第２の把持部材４６を用いて、そのような他の物体を取り出すように構成すればよい。

上記構成を有する成形品取出装置１０は、水平多関節型アーム構造を採用したから、従来の直角座標型アーム構造を有する成形品取出装置に比べて、アーム専有空間が小さいことによる利点を有する。具体的には、天井の低い場所であっても、成形品取出装置１０を図示実施形態のように成形機１２の上部に搭載できるようになる。また、図６に示すように、第１アーム１６〜第３アーム２０を（必要に応じて第４アーム３８〜第６アーム４２も）適当に動作させて成形機１２の側方へ張り出さない姿勢にすることで、成形機１２に成形品取出装置１０を取り付けたままの状態で輸送することも容易になる。同様に、アームが成形機上で鉛直面に沿って動作する従来の垂直多関節型アーム構造を有する成形品取出装置に比べても、水平多関節型アーム構造を採用した成形品取出装置１０は、第１アーム１６〜第３アーム２０が（必要に応じて第４アーム３８〜第６アーム４２も）成形機１２上で水平面に沿って動作するものであるから、天井の低い場所でも成形品取出装置１０を成形機１２の上部に搭載できる。さらに、成形品取出装置１０に装備される回転制御軸（すなわち第１アーム駆動機構２６〜第３アーム駆動機構３０）は、直角座標型アーム構造の直動制御軸に比べて、一般に機械構造上の構成部品が少ないので、成形品取出装置１０の製造コストの低減に寄与する。

また、水平多関節型アーム構造を有する成形品取出装置１０は、従来の垂直多関節型アーム構造を有する成形品取出装置のような手首軸を有するロボットではなく、回転型アーム構造の末端に取り付けた直動型の昇降アーム２２（第２の昇降アーム４４）に把持部材２４（第２の把持部材４６）を装着して構成されているので、扱い難い長尺の把持部材を用いることなく、成形機１２の開いた型に対して把持部材２４（第２の把持部材４６）を容易かつ正確に出し入れすることができる。さらに、成形機１２内の主要な物体（例えば成形品）を取り出すための主要アーム構造５６に対し、必要に応じて、成形機１２内の他の物体（例えばランナ）を取り出すための補助アーム組立体３４を取り付けたり取り外したりすることができるので、過剰設備の問題が解決される。これらの利点を有する成形品取出装置１０は、スカラ型ロボットと呼称されている従来の水平多関節ロボットと比べても、格段に自由度が高く、極めて利用価値の高い格別のものである。

さらに、上記構成を有する成形品取出装置１０は、例えば大型の成形機１２に搭載した場合のように、取出対象の成形品の寸法が大きいために成形機１２から十分に離れた排出場所に成形品を排出することが要求される用途にも、問題無く適応できるものである。この作用効果を、図７に示す成形品取出装置１０による成形品取出作業の一例を参照して説明する。

図示の成形品取出作業では、まず、主要アーム構造５６及び補助アーム組立体３４を適当に動作させて、把持部材２４（図３）及び第２の把持部材４６（図４）により、成形機１２の型内の成形品及びその付随物（例えばランナ）を把持する（図７（ａ））。次いで、主要アーム構造５６及び補助アーム組立体３４を動作させて、成形品及びその付随物を型から取り出す。このとき、成形品及びその付随物は、型の成形面に対して所定の方向（例えば法線方向）へ移動して、全体として略同時に成形面から離脱されることが要求されるので、把持部材２４（図３）及び第２の把持部材４６（図４）を、成形品及びその付随物を把持したときの姿勢のままで、成形面から離れるように移動させる必要がある。

次に、昇降アーム２２及び第２の昇降アーム４４を動作させて、成形品及びその付随物を成形機１２に衝突しない位置に移動した後、成形品及びその付随物を成形機１２の外部に排出する。ここで、既述の先行出願（特願２００４−６４６６６）に開示した水平多関節型アーム構造を有する成形品取出装置では、離型時に把持部材（成形品取出装置１０の把持部材２４に対応）及び第２の把持部材（同第２の把持部材４６に対応）を一定の姿勢に維持しながら移動させるという上記要求に応じて、第３アーム（同第３アーム２０に対応）が、第１アーム及び第２アーム（同第１アーム１６及び第２アーム１８に対応）の一方又は双方の動作に連動して、一定の姿勢を保持しながら水平面内を移動するように構成している。そのような構成では、成形品及びその付随物を成形機の外部に排出するときに、姿勢の変化しない第３アームに取り付けた補助アーム組立体（成形品取出装置１０の補助アーム組立体３４に対応）が第２アーム等の他の構成部品に衝突し、成形品やその付随物の円滑な排出が困難な状況に陥ることがある。この状況を成形品取出装置１０で再現すると、図７（ａ）の状態から、離型した成形品及びその付随物を成形機１２に衝突しない位置に移動した後に、主要アーム構造５６のみを動作させて、成形品及びその付随物を成形機１２の外部に排出した状態（図７（ｂ））に該当する。

図７（ｂ）の状態では、成形機１２から取り出した成形品やその付随物の寸法が大きい場合に、成形機１２から成形品を円滑に排出することが困難である。既述の先行出願では、このような問題に対処すべく、成形機に対する成形品取出装置のベース（成形品取出装置１０のベース１４に対応）の固定位置を、必要に応じて変更できるようにしている。この方策とは異なり、成形品取出装置１０では、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０のそれぞれを、図３に示す互いに独立した第１アーム駆動機構２６、第２アーム駆動機構２８及び第３アーム駆動機構３０によって多彩に動作させることで、第３アーム２０に取り付けた昇降アーム２２（把持部材２４を含む）及び補助アーム組立体３４（第２の把持部材４６を含む）を、成形機１２から十分に離れた位置まで移動させることができるようにしている。例えば、図７（ｂ）の状態から、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０を、全体として真っ直ぐに伸びるような姿勢（図７（ｃ））に変位させることにより、大寸の成形品及びその付随物を、取出装置自身の構成部品が障害物になることなく、成形機１２から十分に離れた排出場所に排出することができる。

上記した種々の利点を有する成形品取出装置１０を装備した成形機１２は、直角座標型アーム構造や垂直多関節型アーム構造を備えた従来の成形品取出装置を装備することで生じる諸問題を解決でき、しかも、成形品取出装置１０の構成部品が障害物になることなく、成形品を十分に離れた排出場所に排出することができるものである。

再び図３を参照して、成形品取出装置１０の主要アーム構造５６の構成をさらに詳細に説明する。
ベース１４は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。ベース１４の上方部分には、二股の関節部５８が設けられ、関節部５８に、第１アーム１６の一端が挟み込まれるように受容されて、第１軸線１６ａを中心に回転可能に軸支される。ベース１４の関節部５８には、モータ６０及び減速機６２を有する第１アーム駆動機構２６が設置され、モータ６０の出力下で、減速機６２の出力端に固定した第１アーム１６が第１軸線１６ａの周りで回転駆動される。

ベース１４の関節部５８にはさらに、第１アーム駆動機構２６に略対向する位置に第１アーム支持部材６４が設置される。第１アーム支持部材６４は、図示実施形態では、第１軸線１６ａに同心配置される中空スリーブ及び軸受から構成される。第１アーム支持部材６４は、第１アーム１６をベース１４に対し、第１軸線１６ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第１アーム１６は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第１アーム１６の他端には、二股の関節部６６が設けられ、関節部６６に、第２アーム１８の一端が挟み込まれるように受容されて、第２軸線１８ａを中心に回転可能に軸支される。第１アーム１６の関節部６６には、モータ６８及び減速機７０を有する第２アーム駆動機構２８が設置され、モータ６８の出力下で、減速機７０の出力端に固定した第２アーム１８が第２軸線１８ａの周りで回転駆動される。

第１アーム１６の関節部６６にはさらに、第２アーム駆動機構２８に略対向する位置に第２アーム支持部材７２が設置される。第２アーム支持部材７２は、図示実施形態では、第２軸線１８ａに同心配置される中空スリーブ及び軸受から構成される。第２アーム支持部材７２は、第２アーム１８を第１アーム１６に対し、第２軸線１８ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第２アーム１８は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第２アーム１８の他端には、下向きの関節部７４が設けられ、関節部７４に、第３アーム２０の一端が、第３軸線２０ａを中心に回転可能に軸支される。第２アーム１８の関節部７４には、モータ７６及び減速機７８を有する第３アーム駆動機構３０が設置され、モータ７６の出力下で、減速機７８の出力端に固定した第３アーム２０が第３軸線２０ａの周りで回転駆動される。

第２アーム１８の関節部７４にはさらに、第３アーム支持部材８０が設置される。第３アーム支持部材８０は、図示実施形態では、第３アーム駆動機構３０の減速機７８を流用して構成される。第３アーム支持部材８０は、第３アーム２０を第２アーム１８に対し、第３軸線２０ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第３アーム２０は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第３アーム２０の他端には、第３軸線２０ａに平行に下方へ延びるガイド構造の昇降アーム２２が設置される。第３アーム２０には、昇降アーム２２の反対側に、モータ（図示せず）及び減速機（図示せず）を有する昇降アーム駆動機構３２が設置され、モータの出力下で、昇降アーム２２に取り付けた把持部材２４が、第３軸線２０ａに平行な方向へ直線動作する。

このように、全体として中空構造体から構成される主要アーム構造５６は、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０が、それぞれの専用の駆動機構２６、２８、３０の出力下で個々に独立して軽快に動作することができる。また、個々のアーム１６、１８、２０の関節部５８、６６、７４は、ベース１４から昇降アーム２２に至る順にアーム高さが徐々に低くなるような構成を有しているから、高さ方向への張出部分が少ない低背型の成形品取出装置１０を提供することができる。

さらに、全体として中空構造体から構成される主要アーム構造５６には、図８に示すように、第１アーム駆動機構２６、第２アーム駆動機構２８、第３アーム駆動機構３０、昇降アーム駆動機構３２及び把持部材２４に接続される動力（電力や空気等）供給用及び信号伝達用のケーブルやホースを含む線条体８２を、ベース１４、第１アーム１６、第２アーム１８及び第３アーム２０の中空領域に収容して敷設することができる。このとき線条体８２は、いずれも中空構造を有する第１アーム支持部材６４、第２アーム支持部材７２及び第３アーム支持部材８０の中空領域に挿通されて敷設される。このような構成により、主要アーム構造５６の動作中に、線条体８２が主要アーム構造５６に絡まったり外部の構造体と干渉し合ったりすることが防止される。なお、第１アーム支持部材６４、第２アーム支持部材７２及び第３アーム支持部材８０を中空構造にする代わりに、第１アーム駆動機構２６、第２アーム駆動機構２８及び第３アーム駆動機構３０の減速機６２、７０、７８を中空構造にして、それらの中空領域に線条体８２を挿通するようにしても良い。

次に図４を参照して、成形品取出装置１０の補助アーム組立体３４の構成をさらに詳細に説明する。
中間ベース３６は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。中間ベース３６の一端には、二股の関節部８４が設けられ、関節部８４に、第４アーム３８の一端が挟み込まれるように受容されて、第４軸線３８ａを中心に回転可能に軸支される。中間ベース３６の関節部８４には、モータ８６及び減速機８８を有する第４アーム駆動機構４８が設置され、モータ８６の出力下で、減速機８８の出力端に固定した第４アーム３８が第４軸線３８ａの周りで回転駆動される。

中間ベース３６の関節部８４にはさらに、第４アーム駆動機構４８に略対向する位置に第４アーム支持部材９０が設置される。第４アーム支持部材９０は、中空のプーリの構造を有し、その中空軸部分が中間ベース３６に固定されるとともに環状部分が第４アーム３８の中空領域に収容されて、第４アーム３８を中間ベース３６に対し、第４軸線３８ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第４アーム３８は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第４アーム３８の他端には、上向きの関節部９２が設けられ、関節部９２に、第５アーム４０の一端が、第５軸線４０ａを中心に回転可能に軸支される。第４アーム３８の関節部９２には、中空のプーリ９４を有する第５アーム駆動機構５０が設置される。プーリ９４は、軸受を介して第４アーム３８に回転可能に支持され、その環状部分が第４アーム３８の中空領域に収容されるとともに、中空軸部分が第４アーム３８の外部に突出して末端で第５アーム４０に固定される。プーリ９４は、第４アーム３８の中空領域内で、ベルト９６を介して、第４アーム支持部材（プーリ）９０に連結される。

第４アーム３８の関節部９２にはさらに、プーリ９４の中空領域に同心に受容される第５アーム支持部材９８が設置される。第５アーム支持部材９８は、中空のプーリの構造を有し、その中空軸部分１００がプーリ９４に摺動可能に受容されて、末端で固定要素１０２を介して第４アーム３８に固定される。また第５アーム支持部材９８は、その環状部分が第５アーム４０の中空領域に収容されて、第５アーム４０を第４アーム３８に対し、第５軸線４０ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第５アーム４０は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第５アーム４０の他端には、下向きの関節部１０４が設けられ、関節部１０４に、第６アーム４２の一端が、第６軸線４２ａを中心に回転可能に軸支される。第５アーム４０の関節部１０４には、中空のプーリ１０６を有する第６アーム駆動機構５２が設置される。プーリ１０６は、軸受を介して第５アーム４０に回転可能に支持され、その環状部分が第５アーム４０の中空領域に収容されるとともに、中空軸部分が第５アーム４０の外部に突出して末端で第６アーム４２に固定される。プーリ１０６は、第５アーム４０の中空領域内で、ベルト１０８を介して、第５アーム支持部材（プーリ）９８に連結される。なお、第６アーム支持機構５２を構成するプーリ１０６は、第６アーム支持部材としても機能し、第６アーム４２を第５アーム４０に対し、第６軸線４２ａを中心に円滑に回転できるように支持する。

第６アーム４２は、機械的強度に優れた中空構造体として形成される。第６アーム４２の他端には、第６軸線４２ａに平行に下方へ延びるガイド構造の第２の昇降アーム４４が設置される。第６アーム４２には、第２の昇降アーム４４の反対側に、モータ（図示せず）及び減速機（図示せず）を有する昇降アーム駆動機構５４が設置され、モータの出力下で、第２の昇降アーム４４に取り付けた第２の把持部材４６が、第６軸線４２ａに平行な方向へ直線動作する。

このように、全体として中空構造体から構成される補助アーム組立体３４は、第４アーム３８、第５アーム４０及び第６アーム４２が、中間ベース３６に設置した第４アーム駆動機構４８の出力下で互いに連動して軽快に動作することができる。この連動機構について、図９及び図１０を参照して以下に説明する。

ここで、図示実施形態では、所要の連動動作を実現するための前提として、第４アーム支持部材（プーリ）９０の環状部分と第５アーム駆動機構５０のプーリ９４の環状部分との直径比を２：１に設定し、第５アーム支持部材（プーリ）９８の環状部分と第６アーム駆動機構５２のプーリ１０６の環状部分との直径比を１：２に設定している。また、第４アーム３８の関節間隔（すなわち第４軸線３８ａと第５軸線４０ａとの間の距離）と第５アーム４０の関節間隔（すなわち第５軸線４０ａと第６軸線４２ａとの間の距離）とが、同一になるように設計されている。なお、図９及び図１０は、補助アーム組立体３４の連動機構を平面視で模式図的に示すものであり、図中、個々のプーリ９０、９４（９８）、１０６に印した三角マークは、各プーリ９０、９４（９８）、１０６の回転位置を明らかにするためのものである。

まず、図９（ａ）に示すように、第４軸線３８ａ、第５軸線４０ａ及び第６軸線４２ａが一直線Ｌ１上に位置するように、第４アーム３８及び第５アーム４０を真っ直ぐに伸ばした姿勢に配置する。この姿勢から、図９（ｂ）に示すように、第４アーム駆動機構４８（図４）の駆動により、第４アーム３８を第４軸線３８ａの周りで時計方向へ角度βだけ回転させる。この間、プーリ９０は、中間ベース３６（図４）に固定されているので回転しない。一方、ベルト９６を介してプーリ９０に連結されているプーリ９４は、第４アーム３８の回転に伴ってプーリ９０を中心に角度βだけ移動するので、上記した直径比に従い、第４アーム３８上で第５軸線４０ａを中心に角度２βだけ反時計方向へ回転する。それに伴い、プーリ９４に固定されている第５アーム４０は、第４アーム３８に対し、第５軸線４０ａを中心に角度２βだけ反時計方向へ回転する。

プーリ９４が第５軸線４０ａの周りで回転する間、プーリ９４に同心配置されているプーリ９８は、第４アーム３８に固定されているので回転しない（黒三角マーク）。一方、ベルト１０８を介してプーリ９８に連結されているプーリ１０６は、第５アーム４０の上記した回転に伴ってプーリ９８を中心に角度２βだけ移動するので、上記した直径比に従い、第５アーム４０上で第６軸線４２ａを中心に角度βだけ時計方向へ回転する。それに伴い、プーリ１０６に固定されている第６アーム４２は、第５アーム４０に対し、第６軸線４２ａを中心に角度βだけ時計方向へ回転する。

このようにして、第４アーム３８を第４軸線３８ａの周りで時計方向へ角度βだけ回転させると、それに連動して、第５アーム４０が第５軸線４０ａの周りで反時計方向へ角度２βだけ回転するとともに、第６アーム４２が第６軸線４２ａの周りで時計方向へ角度βだけ回転する（図９（ｂ））。その結果、図示のように、第６アーム４２は、第４アーム３８が回転する前の姿勢（図９（ａ））を維持することになる。しかも前述したように、第４アーム３８の関節間隔と第５アーム４０の関節間隔とが同一であるから、図９（ｂ）において第４軸線３８ａと第５軸線４０ａと第６軸線４２ａとを結ぶ幾何形状は、常に、直線Ｌ１上に底辺を有する二等辺三角形となる。したがって、図１０に示すように、第４アーム３８が第４軸線３８ａの周りで回転動作する間、第６軸線４２ａは常に直線Ｌ１上を移動し、第６アーム４２は、初期姿勢を維持しながら直線動作することになる。

上記した連動機構を有する補助アーム組立体３４は、既述したように、成形品等を成形機１２の型から取り出す際（すなわち離型時）に、第２の把持部材４６を、成形品及びその付随物を把持したときの姿勢に維持しながら移動させるという要求に応じて、第５アーム４０及び第６アーム４２を、専用の駆動源によらずに、第４アーム３８の動作に連動させるように構成したものである。しかし、主要アーム構造５６の特徴的構成と同様の観点で、第４アーム３８、第５アーム４０及び第６アーム４２のそれぞれに、互いに独立した専用の駆動機構を設置することもできる。この場合、個々の駆動機構を適宜制御することにより、第２の把持部材４６を一定の姿勢に維持しながら移動させることができる。

補助アーム組立体３４においても、主要アーム構造５６と同様に、図１１に示すように、第４アーム駆動機構４８、昇降アーム駆動機構５４及び第２の把持部材４６に接続される動力（電力や空気等）供給用及び信号伝達用のケーブルやホースを含む線条体１１０を、中間ベース３６、第４アーム３８、第５アーム４０及び第６アーム４２の中空領域に収容して敷設することができる。このとき線条体１１０は、いずれも中空構造を有するプーリ９０、９４、９８、１０６の中空領域に挿通されて敷設される。このような構成により、補助アーム組立体３４の動作中に、線条体１１０が補助アーム組立体３４に絡まったり外部の構造体と干渉し合ったりすることが防止される。

本発明の一実施形態による成形品取出装置と、それを搭載した本発明の一実施形態による成形機とを、概略で示す斜視図である。 図１の成形品取出装置を模式図的に示す概略平面図である。 図１の成形品取出装置における主要アーム構造の内部構造を示す概略正面図である。 図１の成形品取出装置における補助アーム組立体の内部構造を示す概略正面図である。 図１の成形品取出装置の使用法の一例を説明する概略平面図である。 図１の成形機の概略平面図である。 図１の成形機に搭載した成形品取出装置の動作の一例を説明する概略平面図で、（ａ）成形品離型中の図、（ｂ）成形品移動中の図、及び（ｃ）成形品排出時の図である。 図１の成形品取出装置の主要アーム構造に敷設される線条体を示す概略正面図である。 図１の成形品取出装置における補助アーム組立体の動作の一例を説明する概略平面図で、（ａ）初期姿勢、及び（ｂ）動作後の姿勢をそれぞれ示す。 図１の成形品取出装置における補助アーム組立体の動作の一例を説明する概略平面図である。 図１の成形品取出装置の補助アーム組立体に敷設される線条体を示す概略正面図である。

符号の説明

１０ 成形品取出装置
１２ 成形機
１４ ベース
１６ 第１アーム
１８ 第２アーム
２０ 第３アーム
２２ 昇降アーム
２４ 把持部材
２６ 第１アーム駆動機構
２８ 第２アーム駆動機構
３０ 第３アーム駆動機構
３２ 昇降アーム駆動機構
３４ 補助アーム組立体
３６ 中間ベース
３８ 第４アーム
４０ 第５アーム
４２ 第６アーム
４４ 第２の昇降アーム
４６ 第２の把持部材
４８ 第４アーム駆動機構
５０ 第５アーム駆動機構
５２ 第６アーム駆動機構
５４ 昇降アーム駆動機構
５６ 主要アーム構造
６４ 第１アーム支持部材
７２ 第２アーム支持部材
８０ 第３アーム支持部材
８２、１１０ 線条体
９０ 第４アーム支持部材
９８ 第５アーム支持部材

Claims (6)

1. 成形機から成形品を取り出す成形品取出装置において、
   成形機に固定可能なベースと、
   前記ベースに、第１軸線を中心として回転可能に取り付けられる第１アームと、
   前記第１アームに、前記第１軸線に平行な第２軸線を中心として回転可能に取り付けられる第２アームと、
   前記第２アームに、前記第２軸線に平行な第３軸線を中心として回転可能に取り付けられる第３アームと、
   前記第３アームに直線動作可能に取り付けられる昇降アームと、
   前記昇降アームに装着され、成形機内の物体を把持可能な把持部材と、
   前記第１アームを前記第１軸線の周りで回転駆動する第１アーム駆動機構と、
   前記第１アーム駆動機構から独立して、前記第２アームを前記第２軸線の周りで回転駆動する第２アーム駆動機構と、
   前記第１アーム駆動機構及び前記第２アーム駆動機構から独立して、前記第３アームを前記第３軸線の周りで回転駆動する第３アーム駆動機構と、
   前記第１アーム駆動機構、前記第２アーム駆動機構及び前記第３アーム駆動機構から独立して、前記昇降アームを直線動作させる昇降アーム駆動機構と、
   を具備したことを特徴とする成形品取出装置。
2. 前記昇降アームから独立して動作可能に前記第３アームに取り付けられる補助アーム組立体と、該補助アーム組立体に装着され、成形機内の他の物体を把持可能な第２の把持部材とをさらに具備する、請求項１に記載の成形品取出装置。
3. 前記補助アーム組立体は、前記第３アームに着脱自在に取り付けられる中間ベースと、該中間ベースに、前記第３軸線に平行な第４軸線を中心として回転可能に取り付けられる第４アームと、該第４アームに、該第４軸線に平行な第５軸線を中心として回転可能に取り付けられる第５アームと、該第５アームに、該第５軸線に平行な第６軸線を中心として回転可能に取り付けられる第６アームと、該第６アームに直線動作可能に取り付けられる第２の昇降アームと、該第２の昇降アームに装着される前記第２の把持部材とを備える、請求項２に記載の成形品取出装置。
4. 前記第１アーム、前記第２アーム及び前記第３アームが、いずれも中空構造を有し、前記第１アーム駆動機構、前記第２アーム駆動機構、前記第３アーム駆動機構及び前記昇降アーム駆動機構に接続される動力供給ケーブルを含む線条体が、該第１アーム、該第２アーム及び該第３アームの中空領域に収容されて敷設される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形品取出装置。
5. 前記ベースに対し前記第１アームを回転可能に支持する第１アーム支持部材と、前記第１アームに対し前記第２アームを回転可能に支持する第２アーム支持部材と、前記第２アームに対し前記第３アームを回転可能に支持する第３アーム支持部材とをさらに具備し、該第１アーム支持部材、該第２アーム支持部材及び該第３アーム支持部材が、いずれも中空構造を有し、前記線条体が、該第１アーム支持部材、該第２アーム支持部材及び該第３アーム支持部材の中空領域に挿通されて敷設される、請求項４に記載の成形品取出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形品取出装置を装備した成形機。

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