(57)【要約】【課題】ロボットアーム用いて分離されるバリが、把持アームに絡むことがないバリ取り装置を開発すること。【解決手段】成型品を保持する保持部と、この保持部に保持された成型品を固定する少なくとも１本の把持アームと、固定された成型品のバリを把持するロボットアームと、制御部とを備える。制御部は、把持アームおよびロボットアームを連続して動作制御することにより、バリを成型品の輪郭線に沿って成型品から分離する動作を始める。成型品とバリとの間の分離部位が把持アームに近づいたとき、バリに作用しているロボットアームの引っ張り力を一旦弱めるためロボットアームを逆向きに動作させ、当該把持アームをバリの移動経路から退避させて、当該把持アームによる固定を解除し、ロボットアームによる分離動作を再開する。【選択図】  図２
2015160422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型品を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記成型品を固定する少なくとも１本の把持アームと、
固定された前記成型品のバリを把持するロボットアームと、
前記把持アームおよび前記ロボットアームを動作制御して、前記バリを前記成型品の輪郭線に沿って前記成型品から分離する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記バリを把持した前記ロボットアームを動作させて、前記輪郭線に沿って前記バリを前記成型品から分離する動作を開始し、前記成型品と前記バリとの間の分離部位が前記把持アームに近づいたとき、前記バリに作用している前記ロボットアームの引っ張り力を一旦弱めるように前記ロボットアームを逆向きに動作させ、当該把持アームを前記バリの移動経路から退避させて、当該把持アームによる固定を解除し、前記ロボットアームによる分離動作を再開することを特徴とするバリ取り装置。
【請求項２】
前記ロボットアームによる分離動作を開始する前に、前記バリに少なくとも１箇所の切れ込みを入れるナイフツールを有していることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り装置。
【請求項３】
前記成型品はブロー成型により成型されたものであることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロボットアームによる合成樹脂成型品のバリ取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂等を原料とする成型品を製造する場合には、金型の合わせ面の隙間から一部の樹脂原料がはみ出して硬化する、いわゆるバリができる。通常、バリは、仕上げ工程において、手作業でカッターナイフ等を用いて、一つ一つ切り取られる（バリ取り作業）。バリの形状は成型品の形状により様々であり、短時間で正確にバリを切り取るためには、作業員の熟練が必要とされていた。そのため、人材の育成に大変な時間を要すること、また、人件費が嵩む等が問題となっている。そこで、作業員の作業負担を低減するため、ロボットアームを用いたバリ取り装置がいくつか提案されている。
【０００３】
ロボットアームは、人の手作業の動作をまねて動くことが可能な、多関節の装置であり、通常、ロボットアームの先端部はその用途に応じて交換することが可能である。
【０００４】
ロボットアームを用いたバリ取り装置としては、例えば、成型品の輪郭に沿う形に形成した連続刃型によって一気にパンチング切断する方法や、機械的に成型品の輪郭線に沿ってカッターナイフでバリを切断し除去する方法また、レーザーによってバリ部分を成型品本体の輪郭に沿って焼き切って分離除去する方法等が知られている。
【０００５】
しかし、これらのバリ取り方法においては、切り取った後のバリが、作業台やロボットアームの周辺に溜まっていく。そして、溜まったバリを取り除くため一定時間ごとに、機械を停止して人の手作業でバリを除去する必要がある。
【０００６】
そこで、ロボットアームを用いて、成型品の金型からの取り出し作業から、バリ取り作業まで、連続して処理できる装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１８２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
成型品の形状によって、発生するバリの形状も異なるため、成型品の輪郭線が複雑な場合には、切り取られるバリの形状も複雑になる。また、成型品の材料である樹脂は、可撓性を有している。このため、成型品から分離されるバリは、ロボットアームやバリ取り用の固定台に絡まりやすい。そして、バリが絡まることにより、機械が停止するおそれがある。
【０００９】
そこで、ロボットアームによるバリ取り工程において、バリの形状に関係なく、分離されたバリが、成型品を固定するアームに絡むことがなく、成型品から分離可能な、バリ取り装置の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るバリ取り装置は、成型品を保持する保持台と、この保持台に載置された成型品を固定する少なくとも１本の把持アームと、固定された成型品のバリを把持するロボットアームと、制御部とを備えている。制御部は、把持アームおよびロボットアームを連続して動作制御することにより、バリを成型品の輪郭線に沿って成型品から分離する。このとき制御部は、バリを把持したロボットアームを動作させて、輪郭線に沿ってバリを成型品から分離する動作を始める。そして、成型品とバリとの間の分離部位が把持アームに近づいたとき、バリに作用しているロボットアームの引っ張り力を一旦弱めるようにロボットアームを逆向きに動作させ、当該把持アームをバリの移動経路から退避させて、当該把持アームによる固定を解除し、ロボットアームによる分離動作を再開する。
【００１１】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、分離部位とは、バリが成型品から輪郭線に沿って切り取られるときのバリと成型品とが引き離される輪郭線上の点のことを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態の成型品が載置された状態のバリ取り用保持装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のバリ取り用保持装置にロボットアームによって成型品が移送される様子を表した動作説明図である。
【図３】図３は、図１のバリ取り用保持装置にロボットアームによって成型品が載置された様子を表した動作説明図である。
【図４】図４は、図１のバリ取り用保持装置にロボットアームによって成型品が載置された後、バリ取り作業が開始された様子を表した動作説明図である。
【図５】図５は、図４のバリ取り作業において、バリを成型品から分離する様子を表した動作説明図である。
【図６】図６は、図１のバリ取り用保持装置に載置された成型品を把持アームで固定した状態を上方からみた平面図である。
【図７】図７は、図１のバリ取り用保持装置に把持アームで固定された成型品の正面図である。
【図８】図８は、実施形態のバリ取り装置の制御部を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図面を用いて以下に説明する。
【００１４】
図２に示すように、実施形態のバリ取り装置１００は、成型品２を保持するバリ取り用保持装置１０と、金型（図示せず）から成型品２を取り出し、バリ取り用保持装置１０に移送した後、固定された成型品２からバリ１を分離するためのロボットアーム３を備えている。
【００１５】
バリ取り用保持装置１０は、図１に示すように、作業台４の上に、バリ１付きの成型品２を保持するための保持部５が設けられている。作業台４には、保持部５に載置された成型品２の固定と解除をする把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。
【００１６】
保持部５は、作業台４に固定された長方形の枠体５０と、枠体５０の開口部を塞ぐ成型品２を保持する固定型５１を有している。保持部５の固定型５１は、載置された成型品２の水平方向のズレと、変形を防ぐためのものである。
【００１７】
具体的には、例えば、ブロー成型により、成型された成型品２は、金型から取り出した直後は高温でやわらかく、外気により冷却されることにより徐々に硬化していく。このため、金型から取り出された直後の成型品２は、外的な圧力により変形することがある。これを防ぐため、金型から取り出し後の成型品２の冷却による収縮率を勘案して大きさが調整された成型品２のメス型を固定型５１として保持部５に設けた。なお、本実施の形態における固定型５１は成型品２のメス型としたが、水平方向のズレと、変形を防止できるのであれば、成型品２の完全なメス型である必要はなく、成型品２の保持に必要な凹凸を有していればよい。
【００１８】
把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃは、操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有し、操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃの先端に押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃを有する。把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃは、押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃで成型品２を上から押さえて固定し、バリ取り作業における成型品２の重力方向の動きを規制する。つまり、ロボットアーム３によりひっぱられたバリ１とともに成型品２が固定型５１から外れることを防止する。
【００１９】
実施形態においては、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃは、作業台４の長手方向に３台並べて配置した。把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃの配置については、これに限られることはなく、成型品２の形状や大きさに合わせて適宜変更可能である。
【００２０】
例えば、保持部５の一部に吸引装置（図示せず）により成型品２を吸引して固定する部材を有している場合であって、把持アームが、成型品２の補助的な固定手段であるときは、１本の把持アームと吸引装置を用いて、成型品２を固定することにより成型品２のズレを防止する。なお、把持アームと吸引装置を組み合わせることで、吸引装置のみで成型品２を固定する場合と比較して、吸引装置による吸引力を弱く設定することができ、吸引により成型品２が変形することを抑制できる。
【００２１】
押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃは、例えば、ブロー成型により金型から取り出された高温の柔らかい成型品２を変形させてしまうことのないようにするため、成型品２の重力方向の動きを確実に規制できるものが好ましい。そこで、押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃと成型品２との接触部分は、成型品２の表面の凹凸にかみ合う形状に加工されている。さらに、押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃの材料としては、成型品２の形状に合わせて加工が容易であり、成型品２に傷をつけない樹脂等が好ましい。
【００２２】
また、図１に示すように、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃは、作業台４に固設された把持アーム台１１の枢支部１２に軸支される。把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃは、操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、その先端に押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃを備える。図８に示すように、操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、その基端をアクチュエータ２０１，２０２，２０３に接続される。
【００２３】
アクチュエータ２０１，２０２，２０３は、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃを、操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃと作業台４が略並行になる成型品２を固定する固定位置と、枢支部１２を軸として略９０度上方へ回動した成型品２の固定を解除する解除位置との間で移動させることができる。なお、本実施形態においては、駆動手段としてアクチュエータ２０１，２０２，２０３を示しているが、用いられるアクチュエータとしては、例えば、モーター，油圧機構，空気コンプレッサー等がある。
【００２４】
図２に示すように、ロボットアーム３は、つかむ物の形状や作業の種類に合わせて交換可能な手部３１と、手部３１を任意の位置に操作するための腕部３２と、手部３１および腕部３２を支える基部３３と、を有している。ロボットアーム３としては、６軸垂直多関節の産業用ロボットを使用した。手部３１は、その用途に応じて、例えば、ハンドリングツール、ナイフツール、バリ処理ツール等を含む。
【００２５】
次に、本実施形態にかかるバリ取り装置の制御部２００について説明する。
【００２６】
図８のブロック図に示すように、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃの駆動とロボットアーム３を駆動させるためのアクチュエータ２０１〜２０６は、制御部２００によりコントロールされている。
【００２７】
制御部２００は、ロボットアーム３を駆動させて、金型（図示せず）から成型品２を取り出すとともに、手部３１（ハンドリングツール）を用いて、バリ取り用保持装置１０へ成型品２を移送する。なお、制御部２００は、成型品２が保持部５に載置されていない状態においては、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃの押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃを解除位置に待機させる（図２）。
【００２８】
図３に示すように、制御部２００は、成型品２が保持部５に載置されると、枢支部１２を軸として操作杆１３ａ，１３ｂ，１３ｃを回動させ、押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃを保持部５の方向へ動かし、成型品２を固定する固定位置に把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃを移動する。
【００２９】
この後、制御部２００は、アクチュエータ２０４，２０５，２０６を制御して、保持部５に載置された成型品２をロボットアーム３に取り付けられた手部３１（ナイフツール）を用いて、押さえ部６ａと押さえ部６ｂの間のバリ１の短手方向に切れ目９ａ，９ｂを入れる（図６）。ここで、切れ目９ａ，９ｂを境界とするバリ１の押さえ部６ａ側をバリ片１ａと称し、もう一方のバリ片をバリ片１ｂと称する。
【００３０】
さらに、制御部２００は、手部３１（ナイフツール）を用いて、バリ１と成型品２の間の輪郭線９ｃに沿って切れ目を入れていく。この時、固定位置にある把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃに手部３１が当たりナイフツールが届かない箇所には切れ目は入れられないが、バリ１の分離には問題はない。なお、使用される金型の種類によっては、金型から取り出した時点でバリ１が外れやすくなっている成型品もある。そのような場合には、輪郭線９ｃに沿った切れ目を入れる操作は不要である。
【００３１】
制御部２００は、アクチュエータ２０４，２０５，２０６を制御して、輪郭線９ｃへ切れ目を入れた後、ロボットアーム３の手部３１をバリ処理ツールに交換する（図４）。なお、本実施形態におけるロボットアーム３の手部３１のツールの交換は、制御部２００においてバリ取り作業の各工程に合わせて必要な手部３１のツールが選択され、自動で交換される。
【００３２】
図８に示すように、アクチュエータ２０４は、手部３１を駆動させる。アクチュエータ２０４により、手部３１は、腕部３２の長手方向の軸を中心に回動可能であり、重力方向に上下動が可能である。また、手部３１に取り付けられるツールにより、物を掴む等の動きも可能である。
【００３３】
アクチュエータ２０５は、腕部３２を駆動させる。アクチュエータ２０５は、腕部３２の関節３５,３６を回動させて、腕部３２を重力方向の上下動および前後方向に駆動する。
【００３４】
アクチュエータ２０６は、基部３３を駆動させる。アクチュエータ２０６は、基部３３を重力方向に延びた軸を中心に回動させることにより、腕部３２を基部３３の長手方向の軸を中心として弧を描くように駆動させる。
【００３５】
制御部２００は、交換された手部３１（バリ処理ツール）でバリ１の切れ目９ｂのロボットアーム３側からみて左側のバリ片１ａを把持する。制御部２００は、バリ片１ａを把持した状態で、アクチュエータ２０４，２０５を駆動させて手部３１（バリ処理ツール）と腕部３２およびその間の関節３４を動作させて、手部３１（バリ処理ツール）を略９０度回動させる（図４）。この手部３１（バリ処理ツール）の動作により、バリ片１ａが上方に向かって成型品２から分離される。
【００３６】
図７は、成型品２が固定された状態の保持部５の正面図である。制御部２００は、ロボットアーム（ここでは図示せず）３を左斜め上方に駆動し、バリ１を成型品２から分離していく。バリ１の成型品２からの分離に着目してみると、分離部位９ｄが、切れ目９ｂからバリ片１ａと成型品２の間の輪郭線９ｃに沿って、作業台４に固定された把持アーム台１１側の切れ目９ａに向かって移動し、バリ片１ａは分離される（図５、図６参照）。
【００３７】
この際、制御部２００は、ロボットアーム３の手部３１（バリ処理ツール）を用いて、バリ片１ａに一定のテンション（引っ張り力）を与えながら成型品２からバリ片１ａを分離していく。
【００３８】
そして、図５に示すように、制御部２００は、成型品２とバリ片１ａとの間の分離部位９ｄが操作杆１３ａに近づいたときロボットアーム３のバリ片１ａの分離作業を一旦停止させる。
【００３９】
この後、制御部２００は、バリ片１ａに作用しているロボットアーム３のテンション（引っ張り力）を一旦弱めるため、ロボットアーム３を逆方向（ロボットアーム３を作業台４の方向へ下げる）に動作させる。
【００４０】
これにより、ロボットアーム３の手部３１（バリ処理ツール）に把持されているバリ片１ａが緩み、緩んだバリ片１ａは、分離する前とほぼ同位置まで戻される。
【００４１】
制御部２００は、上記のようにバリ片１ａを緩めた後、アクチュエータ２０１を駆動させて把持アーム７ａを解除位置に移動させる。つまり、把持アーム７ａによる成型品２の固定を一旦解除する。
【００４２】
把持アーム７ａによる成型品２の固定が解除されたことにより、バリ片１ａの分離の妨げとなっていた操作杆１３ａがバリ片１ａから離れることで、バリ片１ａの移動経路が確保される。
【００４３】
この状態で、制御部２００は、バリ片１ａの成型品２からの分離作業を再開する。具体的には、制御部２００は、把持アーム７ａの把持アーム台１１付近の分離部位９ｄから切れ目９ａまでの輪郭線９ｃに沿ってバリ片１ａを分離する（図６参照）。
【００４４】
バリ片１ａの分離部位９ｄが、切れ目９ａに到達すると、バリ片１ａは成型品２から完全に分離される。成型品２から分離されたバリ片１ａは、ロボットアーム３により、例えば、粉砕機（図示せず）へ投入される。
【００４５】
なお、バリ片１ａを把持した手部３１（バリ処理ツール）をロボットアーム３の移動方向と同じ方向に関節３４で回動させて、バリ片１ａを巻き込むように引っ張ってもよい。これにより、余分なバリ片１ａが巻き取られ、バリ片１ａの長さが短くなる。よって、把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃにバリ片１ａが、絡まる可能性をさらに低減させることができる。
【００４６】
続いて、他方のバリ片１ｂの成型品２からの分離作業について説明する。制御部２００は、バリ片１ａを成型品２から分離後、把持アーム７ａを固定位置に移動させる。その後、ロボットアーム３の手部３１（バリ処理ツール）にバリ片１ｂの切れ目９ｂ付近を把持させる。そして、バリ片１ａと同様の方法によりロボットアーム３を駆動させて、輪郭線９ｃに沿って分離部位９ｄを移動させる。
【００４７】
制御部２００は、分離部位９ｄが操作杆１３ｃに近づくと、バリ片１ｂの分離作業を一旦停止する。バリ片１ｂの分離作業の停止後、制御部２００は、バリ片１ｂに作用しているロボットアーム３のテンション（引っ張り力）を一旦弱めるため、ロボットアーム３を逆方向（ロボットアーム３を作業台４の方向へ下げる）に動作制御する。
【００４８】
これにより、ロボットアーム３の手部３１（バリ処理ツール）に把持されているバリ片１ｂが緩み、バリ片１ｂは、分離する前とほぼ同位置まで戻される。
【００４９】
制御部２００は、バリ片１ｂの位置を分離する前とほぼ同位置まで戻した後、把持アーム７ｃを解除位置に移動する。把持アーム７ｃによる成型品２の固定が解除されたことにより、バリ片１ｂの分離の妨げとなっていた操作杆１３ｃがバリ片１ｂから離れることにより、バリ片１ｂの移動経路が確保される。
【００５０】
この状態で、制御部２００は、バリ片１ｂの分離作業を再開する。具体的には、把持アーム７ｃの把持アーム台１１付近の分離部位９ｄから切れ目９ａまでの輪郭線９ｃに沿ってバリ片１ｂを分離する作業を再開する（図６参照）。
【００５１】
制御部２００は、バリ片１ｂを把持している手部３１（バリ処理ツール）を切れ目９ａ方向へ向かって移動させる。または、バリ片１ｂのテンションが高くなるように、ロボットアーム３の手部３１の位置を上げる。そして、バリ片１ｂの分離部位９ｄが、切れ目９ａに到達するとバリ片１ｂは成型品２から完全に分離される。成型品２から分離されたバリ片１ｂは、ロボットアーム３により粉砕機（図示せず）へ投入される。
【００５２】
ここで、バリ片１ｂの分離作業において、把持アーム７ｂが、バリ片１ｂの分離作業に妨げとなる場合や、把持アーム７ｂにバリ片１ｂが絡む恐れがある場合がある。このような場合には、制御部２００は、分離部位９ｄが把持アーム７ｂの操作杆１３ｂに近づいたところで、把持アーム７ｂを解除位置に移動させ、バリ片１ｂを分離させてもよい。
【００５３】
なお、把持アーム７ｂを解除位置に移動させたときに、把持アーム７ｃを解除位置にしたままにするか、固定位置にするかについては、成型品２の大きさや固定されている状況、バリ１の分離のしやすさ、バリ１の絡まりやすさ等により適宜選択可能である。
【００５４】
このように、本実施形態に示した、ロボットアーム３によるバリ片１ａ，１ｂの一連の分離動作の中に、ロボットアーム３によるバリ片１ａ，１ｂのテンションを一旦緩めて、バリ片１ａ，１ｂの移動経路を確保する制御を組み込むことにより、バリ片１ａ，１ｂが、把持アーム７ａや、その先端の押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃに絡まることがなくなる。
【００５５】
また、絡まった場合においても、バリ片１ａ，１ｂのテンションが緩められているため、絡まったバリ片１ａ，１ｂによる押さえ部６ａ，６ｂ，６ｃの故障や破損を防止することができ、成型品２が保持部５から外れることもない。
【００５６】
特に、ブロー成型においては、金型から出された瞬間から成型品２は収縮と硬化が進んでいくため、製品の品質を一定にするためには、温度管理と時間管理が重要になる。つまり、一定の冷却スピードの状態で、一定のペースでバリ取りを行うことができれば最終製品のロット差が減少する。
【００５７】
よって、ブロー成型のバリ取り装置１００に、制御部２００よる制御を備えることにより、バリ１が把持アーム７ａ，７ｂ，７ｃに絡まることがなくなるため、バリ取り時間を一定にして、不良品の発生を低減させることができる。
【００５８】
また、実施形態の成型品２からのバリ１の分離作業においては、切れ目９ａ，９ｂを２ヶ所入れているが、切れ目の数については、成型品２の形状や、ロボットアーム３の作業性を考慮して適宜決定される。例えば、切れ目を多く設けておくことにより、分離後のバリ１を粉砕機に投入する場合に、粉砕機の投入口の大きさに合わせて人の手により裁断する必要がなくなるため有用である。
【００５９】
本実施の形態においては、バリ取り用保持装置１０は、床に固定されているものとして説明しているが、例えば、作業台４を可動式のものとすることも可能である。可動式の作業台４とは、例えば、ロボットアーム３と同様のロボットアームの手部に作業台４の天板４１の裏面を接続して、保持部５に固定された成型品２とロボットアーム３の手部３１と相対的に移動することが可能なものが考えられる（図示せず）。
【００６０】
そして、制御部２００において、可動式の作業台４の動作を制御する。制御部２００は、バリ１の分離作業においてロボットアーム３の動作と作業台４の角度を調節して、ロボットアーム３と可動式の作業台４との相対的な関係を制御する。これにより、可動式の作業台４に保持された成型品２のバリ１の移動経路を調整することで、複雑な形状の成型品２においてもバリ１の絡まりを防ぐとともに、バリ１を成型品２から分離することができる。
【００６１】
なお、本実施形態の成型品２は、ブロー成型により成型された製造品として説明しているが、成型方法はこれに限られない。
【符号の説明】
【００６２】
１…バリ、１ａ…バリ片、１ｂ…バリ片、２…成型品、３…ロボットアーム、３１…手部、３２…腕部、３３…基部、３４，３５，３６…関節、４…作業台、４１…天板、５…保持部、５０…枠体、５１…固定型、６ａ…押さえ部、６ｂ…押さえ部、６ｃ…押さえ部、７ａ…把持アーム、７ｂ…把持アーム、７ｃ…把持アーム、９ａ…切れ目、９ｂ…切れ目、９ｃ…輪郭線、１０…バリ取り用保持装置、１１…把持アーム台、１２…枢支部、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…操作杆、１００…バリ取り装置、２００…制御部、２０１〜２０６…アクチュエータ 
【図１】
2015160422.tif 000003
【図２】
2015160422.tif 000004
【図３】
2015160422.tif 000005
【図４】
2015160422.tif 000006
【図５】
2015160422.tif 000007
【図６】
2015160422.tif 000008
【図７】
2015160422.tif 000009
【図８】
2015160422.tif 000010