JP2011056844A - 搬送用アーム機構 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに連結された第１アームおよび第２アームをそれぞれ回転させるための動力源を一つにできるのはもちろんのこと、その動力源による両アームの回転を高精度で位置決めでき、かつ、両アームの個々の回転軸でのガタツキを抑える。
【解決手段】所定の製品を搬送する搬送用アーム機構であって、第１アーム２８の基端部が、動力源２０の駆動軸２２に直結された第１回転軸２６の軸心回りに回転するように支持され、第１アームの先端部と第２アーム４８の基端部とが、第２回転軸４０の軸心回りに相対的に回転するように連結されている。第１回転軸２６の回転が、その軸上に配置された減速機３０を通じて第１アーム２８に伝達されるのと並行して第２回転軸４０に直接伝達され、かつ、この第２回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機５０を通じて第２アーム４８に伝達されるように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば成形機の金型によって成形された成形品（製品）を金型から成形機外に取出すために使用される搬送用アーム機構に関する。

成形機の金型から成形品を取出す装置としては、例えば特許文献１に開示された技術が既に知られている。この技術では、成形機におけるタイバーの軸上に、一つのアームの基端部が回転可能に支持されている。また、このアームの先端部には、成形品を把持することが可能なチャックが設けられている。同じくタイバーの軸上には、アームをタイバーの軸線回りに回転させるための動力源（中空モータ）が設けられている。この中空モータの回転駆動に伴うアームの回転により、チャックを成形機の金型間に進入させて成形品を把持した後、この成形品を成形機外に取出すように構成されている。
このように、一つのアームを回転させて成形品（製品）を搬送する場合には、搬送ストロークが大きくなってしまう。そこで、この対応策として互いに連結された二つのアームを連動して回転させることにより、小ストロークで製品を搬送できるようにした手段も提案されている。

特開２００４−２９１３３７号公報

互いに連結された二つのアームを連動して回転させる形式の搬送手段において、一つの動力源から両アームにそれぞれ回転力を伝えようとすると、動力源からの回転力が一つ目のアームでは直接伝達であっても二つ目のアームでは間接伝達となるのが一般的である。このため、特に二つ目のアームにおいては、その回転を位置決めする精度が低くなるとともに、回転軸でのガタツキも生じやすい。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、互いに連結された第１アームおよび第２アームをそれぞれ回転させるための動力源を一つにできるのはもちろんのこと、その動力源による両アームの回転を高精度で位置決めでき、かつ、両アームの個々の回転軸でのガタツキを抑えることである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
第１の発明は、互いに連結された第１アームおよび第２アームと動力源とを備え、この動力源の回転駆動力によって第１アームと第２アームとを連動して回転させることで所定の製品を搬送する搬送用アーム機構であって、第１アームの基端部が、動力源の駆動軸に直結された第１回転軸の軸心回りに回転するように支持され、第１アームの先端部と第２アームの基端部とが、第２回転軸の軸心回りに相対的に回転するように連結されている。第１回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じて第１アームに伝達されるのと並行して第２回転軸に直接伝達され、かつ、この第２回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じて第２アームに伝達されるように構成されている。

この構成によれば、第１アームおよび第２アームをそれぞれ回転させるための動力源が一つで済むことになる。また、第１回転軸および第２回転軸においては、一つの動力源から直接伝達される回転力を個々の減速機で減速して第１アームおよび第２アームに個別に伝達するので、動力源による両アームの回転を高精度で位置決めでき、かつ、第１回転軸および第２回転軸でのガタツキを抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、第２アームの先端部に、製品を把持するためのチャックが第３回転軸の軸心回りに回転するように支持されている。第２回転軸の回転が第３回転軸に直接伝達され、かつ、この第３回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じてチャックに伝達されるように構成されている。

これにより、一つの動力源による回転力を複数箇所の第１〜３回転軸に直接伝達し、かつ、これらの回転軸および減速機構を通じて第１，２アームとチャックとを同期回転させることができる。そして、第１，２アームおよびチャックの回転方向と回転速度との制御によっては、チャック（製品）を小ストロークで一直線に搬送することが可能である。

成形機の製品取出し装置として用いた搬送用アーム機構の正面図。 図１の側面図。 搬送用アーム機構のみを表した平面図。 搬送用アーム機構のみを表した正面図。 搬送用アーム機構の第１アーム側を拡大して表した平面図。 搬送用アーム機構の第２アーム側を拡大して表した平面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
この実施の形態では、成形機で成形された樹脂成形品（製品Ｗ）を図１で示す金型１８から収納ボックス１９が配置された箱詰め位置まで取出す手段として、以下で説明する搬送用アーム機構が使用されている。しかし、この搬送用アーム機構は、樹脂成形品やそれ以外の任意の製品Ｗを、所望する二位置間で搬送するといった種々の搬送手段に用いることが可能である。
搬送用アーム機構の動力源であるサーボモータ２０は、ベース１０のブラケット１４に組付けられている（図２）。また、ベース１０は台座フレーム１６の上面においてガイドレール１２に案内され、図２の矢印方向（図面の左右方向）へスライドすることが可能である。なお、台座フレーム１６は任意の作業位置に移動させることができる。

サーボモータ２０の駆動軸２２には、カップリング２４によって第１回転軸２６が直結されている（図３および図５）。この第１回転軸２６の軸上には、第１アーム２８の基端部２８ａが減速機３０を介して回転自在に支持されている。つまり、第１アーム２８の基端部２８ａは、減速機３０を介して第１回転軸２６の軸心回りに回転するように支持されている。
減速機３０は一般に「波動歯車装置」と称されるタイプで、その構造は周知のようにベアリングを介して組合わされた三層の環状構造をしている。そして、減速機３０においては、最も外側の環状部材がブラケット１４に固定され、その内側に位置する中間の環状部材が第１アーム２８に固定されている。そして、最も内側の外周面が楕円形をした環状部材に第１回転軸２６の回転が入力され、その回転が減速されて中間の環状部材から第１アーム２８に出力される。

このように、環状構造の減速機３０は第１回転軸２６の軸上に配置され、その中心部を第１回転軸２６が貫通している（図３および図５）。そこで、減速機３０を貫通した第１回転軸２６の先端部に対し、第１アーム２８の内部において駆動ギヤ３２が固定されている。第１アーム２８の内部には、第１回転軸２６と平行に配置された反転軸３４が回転自在に支持されている。この反転軸３４の軸上には、駆動ギヤ３２に噛み合った従動ギヤ３６と、この従動ギヤ３６に隣接したプーリー３８とがそれぞれ固定されている。
第１アーム２８の先端部２８ｂには、第１回転軸２６および反転軸３４と平行に配置された第２回転軸４０が回転自在に支持されている。この第２回転軸４０において、第１アーム２８の内部に位置する側の端部にはプーリー４２が固定されている。このプーリー４２と反転軸３４の軸上のプーリー３８との間には、タイミングベルト４４が掛けられている。

したがって、第１回転軸２６の回転は、駆動ギヤ３２と従動ギヤ３６との噛み合いによって回転方向が反転され、プーリー３８，４２の間に掛けられたタイミングベルト４４を通じて第２回転軸４０に直接伝達される。これらの駆動ギヤ３２、従動ギヤ３６、両プーリー３８，４２およびタイミングベルト４４が主体となって、第１回転軸２６の回転を反転して第２回転軸４０に直接伝達するための連動手段Ａが構成されている。
なお、連動手段Ａのタイミングベルト４４は、第１アーム２８に組付けられたテンション調整プーリー４６によって張りを調整することができる（図４）。

第２回転軸４０の軸上には、第２アーム４８の基端部４８ａが減速機５０を介して回転自在に支持されている。つまり、第１アーム２８の先端部２８ｂと第２アーム４８の基端部４８ａとは、減速機５０を介して第２回転軸４０の軸心回りに相対的に回転するように連結されている。
減速機５０は第１回転軸２６上の減速機３０と同様の構造であるが、この減速機５０においては、最も外側の環状部材が第１アーム２８に固定され、その内側に位置する中間の環状部材が第２アーム４８に固定されている。そして、最も内側の環状部材に第２回転軸４０の回転が入力され、その回転が減速されて中間の環状部材から第２アーム４８に出力される。

環状構造の減速機５０は第２回転軸４０の軸上に配置され、その中心部を第２回転軸４０が貫通している（図３、図５および図６）。この減速機５０を通した第２回転軸４０の先端部に対し、第２アーム４８の内部において駆動ギヤ５２が固定されている。第２アーム４８の内部には、第２回転軸４０と平行に配置された反転軸５４が回転自在に支持されている。この反転軸５４の軸上には、駆動ギヤ５２に噛み合った従動ギヤ５６と、この従動ギヤ５６に隣接したプーリー５８とがそれぞれ固定されている。
第２アーム４８の先端部４８ｂには、第２回転軸４０および反転軸５４と平行に配置された第３回転軸６０が回転自在に支持されている。この第３回転軸６０において、第２アーム４８の内部に位置する側の端部にはプーリー６２が固定されている。このプーリー６２と反転軸５４の軸上のプーリー５８との間には、タイミングベルト６４が掛けられている。

第２回転軸４０の回転は、駆動ギヤ５２と従動ギヤ５６との噛み合いによって回転方向が反転され、プーリー５８，６２の間に掛けられたタイミングベルト６４を通じて第３回転軸６０に直接伝達される。これらの駆動ギヤ５２、従動ギヤ５６、両プーリー５８，６２およびタイミングベルト６４が主体となって、第２回転軸４０の回転を反転して第３回転軸６０に直接伝達するための連動手段Ｂが構成されている。
連動手段Ｂのタイミングベルト６４においても、第２アーム４８に組付けられたテンション調整プーリー６６によって張りを調整することができる（図４）。

第３回転軸６０の軸端には、減速機６８を通じてチャック７０が回転自在に支持されている。この減速機６８についても、第１回転軸２６上の減速機３０あるいは第２回転軸４０上の減速機５０と同様の構造であり、最も外側の環状部材が第２アーム４８に固定され、その内側に位置する中間の環状部材がチャック７０に固定されている。そして、最も内側の環状部材に第３回転軸６０の回転が入力され、その回転が減速されて中間の環状部材からチャック７０に出力される。
なお、第１回転軸２６上の減速機３０と第３回転軸６０上の減速機６８との減速比は同じであり、これらの減速比を「100」としたとき、第２回転軸４０上の減速機５０の減速比は半分の「50」に設定されている。

つぎに、図１で示す金型１８から製品Ｗを搬送用アーム機構によって取出す作動について説明する。
成形工程を終えた成形機が型開き状態になると、それまで図１の実線で示す中立位置で待機していた搬送用アーム機構のサーボモータ２０が駆動制御される。このサーボモータ２０の駆動軸２２に直結された第１回転軸２６の回転は、減速機３０で減速されて第１アーム２８に伝達され、この第１アーム２８を第１回転軸２６の軸心回りに回転させる。これと並行して第１回転軸２６の回転は、連動手段Ａによって回転方向を反転して第２回転軸４０に直接伝達される。
第２回転軸４０の回転は、減速機５０で減速されて第２アーム４８に伝達され、この第２アーム４８を第２回転軸４０の軸心回りに回転させる。これと並行して第２回転軸４０の回転は、連動手段Ｂによって回転方向を反転して第３回転軸６０に直接伝達される。そして、第３回転軸６０の回転は、減速機６８で減速されてチャック７０に伝達され、このチャック７０を第３回転軸６０の軸心回りに回転させる。

このように、一つのサーボモータ２０の回転駆動により、第１アーム２８、第２アーム４８およびチャック７０をそれぞれの方向へ同期回転させ、それによって図１の右側の仮想線で示すようにチャック７０を型開き状態の金型１８の間に移動させる。ここで、成形品である製品Ｗが金型１８から離型されるのと同調して、チャック７０が例えば吸着によって製品Ｗを把持する。この後、サーボモータ２０が逆方向へ回転駆動させることにより、第１アーム２８、第２アーム４８およびチャック７０を同期回転させ、図１の左側の仮想線で示すようにチャック７０を箱詰め位置における収納ボックス１９の上部に移動させる。この箱詰め位置において、チャック７０による製品Ｗの把持を解放し、該製品Ｗを収納ボックス１９に収める。
なお、製品Ｗを金型１８から取出して箱詰め位置に搬送するには、サーボモータ２０の駆動制御に加えて、搬送用アーム機構のベース１０を専用の動力源（図示省略）によって図２の矢印方向へスライド制御することが必要である。

すでに説明したように、サーボモータ２０の回転は第１回転軸２６、第２回転軸４０および第３回転軸６０に対してそれぞれ直接に伝達される。そして、各減速機３０，５０，６８の前述した減速比と、連動手段Ａ，Ｂによる回転方向の反転とにより、第１アーム２８およびチャック７０の回転方向と回転速度は同じであるのに対し、第２アーム４８は逆方向へ二倍の速度で回転する。この結果、チャック７０（製品Ｗ）を一定の姿勢に保ったままで、図１の金型１８と収納ボックス１９との間を小ストロークで一直線に搬送することが可能となる。
また、サーボモータ２０から直接に伝達される第１回転軸２６、第２回転軸４０および第３回転軸６０の回転を、個々の減速機３０，５０，６８によって高い減速比で減速して第１アーム２８、第２アーム４８およびチャック７０に伝達しているので、これらの回転位置を高精度に制御することができる。したがって、搬送用アーム機構を例えば図１の実線で示す中立位置、あるいは仮想線で示す製品Ｗの受け取り位置や箱詰め位置において、ガタツキなく正確に位置決めすることができる。

２０ サーボモータ（動力源）
２６ 第１回転軸
２８ 第１アーム
２８ａ 基端部
２８ｂ 先端部
３０，５０，６８ 減速機
４０ 第２回転軸
４８ 第２アーム
４８ａ 基端部
４８ｂ 先端部
６０ 第３回転軸
７０ チャック
Ａ，Ｂ 連動手段
Ｗ 製品

Claims (2)

1. 互いに連結された第１アームおよび第２アームと動力源とを備え、この動力源の回転駆動力によって第１アームと第２アームとを連動して回転させることで所定の製品を搬送する搬送用アーム機構であって、
   第１アームの基端部が、動力源の駆動軸に直結された第１回転軸の軸心回りに回転するように支持され、第１アームの先端部と第２アームの基端部とが、第２回転軸の軸心回りに相対的に回転するように連結され、第１回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じて第１アームに伝達されるのと並行して第２回転軸に直接伝達され、かつ、この第２回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じて第２アームに伝達されるように構成されている搬送用アーム機構。
2. 請求項１に記載された搬送用アーム機構であって、
   第２アームの先端部に、製品を把持するためのチャックが第３回転軸の軸心回りに回転するように支持され、第２回転軸の回転が第３回転軸に直接伝達され、かつ、この第３回転軸の回転が、その軸上に配置された減速機を通じてチャックに伝達されるように構成されている搬送用アーム機構。
   

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