(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動軸が設けられた本体に対してスイングアームを、前記回動軸回りの回動から動作方向を転換し前記回動軸に沿って直線移動させるスイングアームの移動方向案内装置において、
前記スイングアームの一端側に、前記回動軸と同軸を有し外周部に第１のカムと第２のカムとが形成された円筒カム部を備える一方、
モータと、該モータの駆動力により前記回動軸回りに回動すると共に前記第１のカムに係合する駆動カムフォロアと、前記本体に固定され前記第２のカムに係合する固定カムフォロアと、を備え、
前記第１のカムは、前記回動軸に沿って直線状に延在する回動伝達部と、前記回動軸に対して傾斜した傾斜部と、所定の曲率を有して前記回動伝達部と前記傾斜部とを鈍角で連結する曲線状の第１の動作変換部とを有し、
前記第２のカムは、周方向に円弧状で延在する回動許容部と、前記回動軸に沿って延在する直線移動許容部と、前記所定の曲率を有して前記回動許容部と前記直線移動許容部とを連結する曲線状の第２の動作変換部とを有し、
前記駆動カムフォロアが前記モータにより駆動された際に、
前記駆動カムフォロアが前記回動伝達部に当接してこれを付勢する状態では前記固定カムフォロアが前記回動許容部に位置して前記円筒カムの回動を許容し、
前記駆動カムフォロアの回動による前記固定カムフォロアの前記第２の動作変換部への進入に伴い前記駆動カムフォロアを前記第１の動作変換部に進入させると共に、各前記駆動及び固定カムフォロアが各前記第１及び第２の動作変換部を通過することにより前記円筒カムの回動と直線移動との間の動作方向転換を行い、
前記駆動カムフォロアが前記傾斜部を付勢する状態では前記固定カムフォロアが前記直線移動許容部に位置して前記円筒カムの直線移動を許容するよう構成して成ることを特徴とするスイングアームの移動方向案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形品を取り出すために、例えば、アーチ運動をする際に、その動作を高速かつ高精度に実現し得るスイングアームの移動方向案内装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の射出成形機は、例えば、可動型と固定型を備えている。この可動型と固定型の間で成形された成形品は、可動型が固定型から離れる時に、ロボットである取り出し機により、可動型から高速にて取り出すようになっている。具体的には、この種の取り出し機は、例えば、成形品を着脱自在に保持するスイング式のアームを備えている。このスイング式のアームは、可動型を固定型から離して成形品を取り出す際に、ある目標位置までの移動はスイングをし、成形品保持のための成形品への接近は、このスイング動作平面に対して垂直方向に移動して、例えば吸着手段により成形品を保持した後、再度スイング平面に戻り、前記と逆方向に垂直方向に移動し、更に逆方向にスイングして成形品を可動型と固定型の間から取り出すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような取り出し機では、スイング式のアームのスイング動作と接近動作を２つのサーボモータを駆動して行なうようにしている。この場合、成形品は高速動作により取り出す必要があるため、スイング動作終端部で併せて接近動作を開始するようにしている。すなわち、アーチ動作を行うようにしている。
しかしながら、高速運転では、２つのサーボモータの同期を確保し、前記したアーチ動作を行うことは制御的に困難であり、目標取り出し位置へのアームの位置決めがばらついてしまい取り出しが不可能になってしまう。また、２つのサーボモータを用いて同期制御することは、機構的にも電気的にも高価となり、生産コスト上不向きである。
【０００４】
本発明は上記問題を解決するために、カム機構により１つのサーボモータ駆動のみで、スイング動作と接近動作及びアーチ動作を高速かつ高精度に実現することができるスイングアームの移動方向案内装置を安価に提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる点に鑑みされたものであり、次の１）の構成を有する。
１）  回動軸が設けられた本体に対してスイングアームを、前記回動軸回りの回動から動作方向を転換し前記回動軸に沿って直線移動させるスイングアームの移動方向案内装置において、
前記スイングアームの一端側に、前記回動軸と同軸を有し外周部に第１のカムと第２のカムとが形成された円筒カム部を備える一方、
モータと、該モータの駆動力により前記回動軸回りに回動すると共に前記第１のカムに係合する駆動カムフォロアと、前記本体に固定され前記第２のカムに係合する固定カムフォロアと、を備え、
前記第１のカムは、前記回動軸に沿って直線状に延在する回動伝達部と、前記回動軸に対して傾斜した傾斜部と、所定の曲率を有して前記回動伝達部と前記傾斜部とを鈍角で連結する曲線状の第１の動作変換部とを有し、
前記第２のカムは、周方向に円弧状で延在する回動許容部と、前記回動軸に沿って延在する直線移動許容部と、前記所定の曲率を有して前記回動許容部と前記直線移動許容部とを連結する曲線状の第２の動作変換部とを有し、
前記駆動カムフォロアが前記モータにより駆動された際に、
前記駆動カムフォロアが前記回動伝達部に当接してこれを付勢する状態では前記固定カムフォロアが前記回動許容部に位置して前記円筒カムの回動を許容し、
前記駆動カムフォロアの回動による前記固定カムフォロアの前記第２の動作変換部への進入に伴い前記駆動カムフォロアを前記第１の動作変換部に進入させると共に、各前記駆動及び固定カムフォロアが各前記第１及び第２の動作変換部を通過することにより前記円筒カムの回動と直線移動との間の動作方向転換を行い、
前記駆動カムフォロアが前記傾斜部を付勢する状態では前記固定カムフォロアが前記直線移動許容部に位置して前記円筒カムの直線移動を許容するよう構成して成ることを特徴とするスイングアームの移動方向案内装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基いて説明する。なお、以下の実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【０００７】
図１は、本発明になるスイングアームの移動方向案内装置の好ましい実施例と射出成形機を示す側面図、図２は、本発明になるスイングアームの移動方向案内装置に用いられるスイングアームの平面図、図３は、図１の要部である取り出しロボットの側面図、図４は、取り出しロボットの要部を構成する円筒カムの側面図、図５は、円筒カムの展開図、図６は、取り出しロボットの要部を構成する円筒カムのカム溝の状態を示す一部拡大側面図、図７は、取り出しロボットの要部を構成する円筒カムにおけるカム溝及びこのカム溝とカムフォロアとの関連を示す説明図、図８は、取り出しロボットとスイングアームとの関連を示す説明図、図９は、本発明の一実施例における成型品の取出しの動作例を示すフローチャートである。図１と図３における取り出しロボット３０は、この例では射出成形機１０において、成形される成形品Ｆを取り出すために用いられる。
【０００８】
まず、射出成形機１０につき、主として図１を参照して説明する。射出成形機１０は、可動盤１と固定盤３を有している。可動盤１は可動型２を備えていて、固定盤３は固定型４を備えている。この可動盤１は、図示しない駆動手段により矢印Ｚ1,Ｚ2方向に移動可能である。一方、固定型４には、図示しない通路が形成されていて、この通路を通して成形しようとする材料を、可動型２と固定型４の間のキャビティ５に注入することができる。成形品Ｆとしては、例えば、ディスク状の成形品であり、光ディスク、光磁気ディスクのような回転型情報記録媒体として用いられる。
【０００９】
次に、取り出しロボット３０について図１〜図３を参照して説明する。各図において、取り出しロボット３０は、対象物である成形品Ｆを着脱自在に保持する保持手段としてのスイングアーム６と、このスイングアーム６を移動することにより成形品Ｆを射出成形機１０の可動型２から取り出すための後述する円筒カム１７、駆動側カムフォロア１８、固定側カムフォロア１９等よりなる変換機構７，減速機構８，サーボモータ９を備えている。なお、６ａはスイングアーム６の先端部に設けられた吸着手段である。
【００１０】
更に、スイングアーム６の構成について説明する。図１〜図３に示すように、このスイングアーム６は、その一端を、完成された成形品Ｆが取り出しやすいよう先端部分を可動型２方向に若干折り曲げた形状としており、かつ、吸着手段６aを備えた構成としている。また、他端は、変換手段７の一部を構成する後に詳述する規制曲線用カム溝２１（以下、カム溝２１と呼ぶ）、駆動曲線用カム溝２２（以下、カム溝２２と呼ぶ）をそれぞれ有する円筒カム１７に、図示しない固定手段により固定されている。
【００１１】
次に、変換機構７の一部を構成する駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９につき、主として図３を参照して説明する。なお、この図３においては、一方のみを表示しその説明を行うが、他方は同様構成であるので、その説明等は省略する。また、この図３は、便宜上図１の側面図に対し逆方向より見た側面図としている。
【００１２】
図３に示すように、駆動側カムフォロア１８は、回転ブラケット１６の一側に固着され、また、固定側カムフォロア１９は、固定ブラケット１４の一側にそれぞれ固着されている。更に、回転ブラケット１６は、回転軸（メインシャフト）１３に図示しない固定手段により固定されている。２０は、回転軸１３と円筒カム１７との間に設けられた軸受けである。図１に示す如く、取り出しロボット３０の一部を構成する変換機構７と減速機構８，減速機構８と回転手段であるサーボモータ９との間は、それぞれ回転軸１１，１２によって連結されている。
【００１３】
なお、本実施例では、カム溝２１，２２は、円筒カム１７に設けられている例で説明したが、必ずしもこれに限定されず、例えば、駆動側、固定側のそれぞれのカムフォロア１８，１９にカム溝を設けるようにしても勿論よいものである。
【００１４】
次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）（必要に応じて、図５、図６参照）を用いて、円筒カム１７内に形成された前記したカム溝２１、カム溝２２及びこのカム溝２１、２２と駆動側カムフォロア１８、固定側カムフォロア１９との係合によって、円筒カム１７がどのように移動するかについて説明する。
【００１５】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、円筒カム１７に設けたカム溝２１、２２と駆動側カムフォロア１８、固定側カムフォロア１９との係合により円筒カム１７がどのように移動して行くのかを示す側面図である。この側面図に示すように、円筒カム１７に設けたカム溝２２は、駆動側カムフォロア１８の回転を伝える直線部２２ｂと、円筒カム１７の下方への移動を可能にする傾斜部２２ｃと、これら両者をつなぐ曲線部２２ａとから形成され、一方、円筒カム１７の移動方向を規制するように形成されたカム溝２１は、円筒カム１７の回転を可能とする円弧部２１ｂと、円筒カム１７の軸方向の移動を可能とする垂直部２１ｃと、これらをつなぐ曲線部２１ａとから構成されている。このカム溝２１には、固定側カムフォロア１９が係合されており、円筒カム１７は、この固定側カムフォロア１９に規制されて移動するよう構成されている。
【００１６】
なお、前記した曲線部２１ａは、第２カム溝案内部として機能する。また２１ｓは第２カム溝始端部、２１ｅは第２カム溝終端部である。また、前記した曲線部２２ａは、第１カム溝案内部として機能する。２２ｓは第１カム溝始端部、２２ｅは第１カム溝終端部である。また、この図４は便宜上片側のみしか表示していないが、その他側には同様な構成のカム溝２１、２２が設けられていること勿論である（図５参照）。併せて、取り出しロボットの要部を構成する円筒カム１７のカム溝の状態を示す一部拡大側面図を図６に示す。
【００１７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）で明示されていて、後で詳細に説明するように、スイングアーム６がアーチ運動から直線運動に移行する部分である同図（Ｂ）において、カム溝２１の曲線部の曲率Ｒ１（２１ａ）とカム溝２２の曲線部の曲率Ｒ２（２２ａ）は、それぞれ一致している。また、曲率２１ａと曲率２２ａの接線方向の延長上は、それぞれ直交するよう構成されているものである。なお、これら円筒カム１７と駆動側カムフォロア１８、固定側カムフォロア１９等の具体的説明については、図７、図８を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図７（Ａ）は、カム溝２１とカム溝２２の構成図である。この図より明らかな如く、それぞれのカム溝２１、２２は、前記した如くその曲率Ｒ１（２１ａ）、曲率Ｒ２（２２ａ）が同一であり、かつ、その幅Ｗ1，Ｗ2も等しく形成されている。そして、このカム溝２１、２２とカムフォロア面は同一円筒面として形成されている。なお、２１ｅ，２２ｅは、それぞれのカム溝の終端部である。
【００１９】
図７（Ｂ）は、前記したカム溝２１及びカム溝２２内に固定側カムフォロア１９及び駆動側カムフォロア１８がそれぞれ装着され、円筒カム１７が動作（回転）前の状態を示す説明図である。この図７（Ｂ）の状態で、駆動側カムフォロア１８が所定方向に回転されると、カム溝２２の直線部２２ｂとの係合により円筒カム１７に回転力を与える固定側カムフォロア１９は、前記した円弧部２１ｂと係合しているため、この円筒カム１７は回転運動のみが許され図中矢印方向に進むこととなる。
なお以下の図７の説明中で、固定側カムフォロア１９前方の矢印は、円筒カム１７が進む方向を示しているものである
【００２０】
ここで、大事なことは、駆動側カムフォロア１８がカム溝２２に与える力の方向と、前記した円筒カム１７が固定側カムフォロア１９とカム溝２１との係合により規制される進行方向とが一致していることである。これによって、カム溝２１と固定側カムフォロア１９の接触面は、力をあまり受けずに動作できる。従って、無駄のない理想の力関係が出来、高速動作でも無理のないスムースな動きが実現できるものである。
【００２１】
図７（Ｃ）は、円筒カム１７が回転してカム溝２１の曲線部２１ａが固定側カムフォロア１９に近づいた時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図であり、その際の、駆動側カムフォロア１８がカム溝２２に与える力の方向及び円筒カム１７がカム溝２１によって規制されながら進む方向の角度Ａ１とＢ１は等しい。
【００２２】
図７（D）は、円筒カム１７が更に回転してカム溝２１の曲線部２１ａが固定側カムフォロア１９と係合した時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図であり、その際の、駆動側カムフォロア１８がカム溝２２に与える力の方向及び円筒カム１７がカム溝２１によって規制されながら進む方向の角度Ａ２とＢ２は等しい。
【００２３】
図７（E）は、円筒カム１７が、図７（D）の状態より更に回転してカム溝２１の曲線部２１ａが固定側カムフォロア１９から外れようとした時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図であり、その際の、駆動側カムフォロア１８がカム溝２２に与える力の方向及び円筒カム１７がカム溝２１によって規制されながら進む方向の角度Ａ３とＢ３は等しい。
【００２４】
図７（F）は、円筒カム１７が、図７（E）の状態より更に回転してカム溝２１の垂直部２１ｃが固定側カムフォロア１９と係合した時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図であり、この時の駆動側カムフォロア１８のカム溝２２に与える力の角度Ｂは６０°でこの角度が、最大となるものである。なお、これ以上の角度では、角度Ｂは角度Ａ−角度Ｂの接触角を持ち、しかも駆動側カムフォロア１８は、カム溝２２の終端部２２ｅに当接するのでそれ以上回転せず、従って、固定側カムフォロア１９は円筒カム１７を鉛直に押し下げるものである。
なお、図７は便宜上片側のみしか表示していないが、その他側には同様な構成のカム溝２１、２２が設けられていること勿論である。
【００２５】
次に、図８を参照して、取り出しロボット３０とスイングアーム６との関連動作を説明する。図８（Ａ）は、前記した図７（Ｂ）で説明したカム溝２１及びカム溝２２内に固定側カムフォロア１９及び駆動側カムフォロア１８がそれぞれ装着され、円筒カム１７が動作前の状態に対応する説明図であり、スイングアーム６は、前記した図１のポジションＡの位置にある状態を示すものである。
【００２６】
図８（Ｂ）は、前記した図７（Ｃ）で説明した円筒カム１７が回転した時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図に対応する説明図であり、スイングアーム６は、前記した図１のポジションＡの位置からポジションＢの方向に移行している状態を示すものである。
【００２７】
図８（Ｃ）は、前記した図７（F）で説明した円筒カム１７が更に回転した時の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９の状態を示す説明図に対応する説明図であり、スイングアーム６は、前記した図８（Ｂ）の位置から更にポジションＢの方向に移行している状態を示すものである。
【００２８】
次に、本実施例における動作例を図９のフローチャートに示すステップＳＴ１〜ＳＴ９に基づいて説明する。まず、ステップＳＴ１においては、図１の可動盤１の可動型２と固定盤３の固定型４が閉まっている。この時に、樹脂がキャビティ５に注入されて、成形品Ｆが成形される。
【００２９】
また、可動型２と固定型４が閉まっている時には、スイングアーム６は、図１に示すように、２点鎖線で示す初期位置であるポジションＡに位置している。この初期状態では、図３の駆動側カムフォロア１８及び固定側カムフォロア１９は、それぞれカム溝２２及びカム溝２１の所定位置に位置している（図７（Ｂ），図８（Ａ）参照）。
【００３０】
成形機１０内に設けられたプログラムにより指示を受けた図示しない制御装置の指令により、これまた図示しない駆動手段が駆動され所定の成形作業が終了すると、成形品Ｆを型内に保持した可動型２が固定型４から離れ始め（ＳＴ２）、所定位置（型開き完了位置）で停止する（ＳＴ３）。そして、この停止状態は、例えば、成形機１０内に設けられたセンサ／スイッチ等の検出手段で検出される。なお、これら作業は、成形機１０内に設けられたプログラムによって集中管理されている。
【００３１】
一方、成形機１０内に設けられたプログラムにより、可動型２が所定位置で停止したとの指示を受けた制御装置の指令により駆動手段が駆動されると同時に、若しくは異なる時に、サーボモータ９が駆動される。このサーボモータ９の回転力は減速機構８，変換機構７を介してスイングアーム６に伝達されてこのスイングアーム６が図１の矢印Ｒ1方向にスイング移動を開始する（図７（Ｂ）参照）（ＳＴ４）。
【００３２】
図示しない制御装置は、サーボモータ９にサーボ制御信号を与えて、目標値に対応する回転角だけサーボモータ９をサーボ制御駆動する。このサーボモータ９のサーボ制御駆動により、減速機構８が回転軸（メインシャフト）１３を回転させる。従って、スイングアーム６は、図１の矢印Ｒ1方向であるポジションＡの状態からポジションＢの方向にスイング運動から直線移動すなわちアーチ運動して進む（図７（Ｄ）参照）。
【００３３】
この場合、前記した如く、カム溝２１、２２はその形状を図７（Ａ）の如くに構成しているので、図７（Ｆ）の状態、すなわち直線移動に移行するに際しては、両者の曲率Ｒ１（２１ａ）、曲率Ｒ２（２２ａ）が同一であることと、それぞれの接線方向の延長線上は直交する如く構成されているので、それぞれの接触角の合成力（合力）により円滑に直線運動に移行することができるものである。
【００３４】
このように、駆動側カムフォロア１８は、図７（Ａ）の第１カム溝案内部２２ａから同終端部である第１カム溝終端部２２ｅ方向へ移動する。一方、固定側カムフォロア１９は、図示しないカム溝２１の始端部から第２カム溝案内部２１ａを経由して同終端部である第２カム溝終端部２１ｅへ移動する。つまり、図７（Ａ）において、駆動側カムフォロア１８は左下から右上終端部へ移動し、固定側カムフォロア１９は、右下から左上終端部へ移動するものである。
【００３５】
駆動側カムフォロア１８が第１カム溝案内部２２ａから第１カム溝終端部２２ｅに入った後は、スイングアーム６はスイング運動若しくは回転運動はせず、図１の第１方向である左方向（矢印Ｚ1方向）に直線移動するのみであり、スイングアーム６は、図１のポジションＢに直線移動する。つまり、スイングアーム６は、駆動側カムフォロア１８と固定側カムフォロア１９との接触角の合力が直線方向に対し最大となるように図７（Ａ）のカム曲線に従って運動する。
【００３６】
同様なことは，固定側カムフォロア１９にもいえることで、駆動側カムフォロア１８と同様、図７（Ｂ）の状態より図７（Ｆ）の状態に移行するものである。ただ、その場合、固定側カムフォロア１９は、図面上移動しているかの感を与えているが、前記した如く、あくまでも移動しているのは、円筒カム１７のみである。
【００３７】
この後、スイングアーム６は、図１に示すように、可動型２へ接近し、スイングアーム６が成形品Ｆに接触すると、図示しないイジェクトピンが動作して、成形品Ｆを可動型２から排出する。スイングアーム６が成形品Ｆに到着していない場合には、把持する位置まで前進する。この排出された成形品Ｆは、スイングアーム６先端部の吸着手段６ａに吸着保持される（ＳＴ５）。
【００３８】
成形品Ｆがスイングアーム６先端部の吸着手段６ａに吸着保持されたことが確認されると、図示しない制御装置は、サーボモータ９にサーボ位置制御信号を与えて、サーボモータ９は逆回転を開始する。
【００３９】
サーボモータが逆回転されると、スイングアーム６は、上述したのとは逆の順序をたどる。なわち、図７（Ｆ）の駆動側カムフォロア１８は、第１カム溝終端部２２ｅから第１カム溝案内部２２ａを経て図７（Ｂ）の初期位置に移動する。つまり、図７においては、駆動側カムフォロア１８は、左上から右下方向へ移動する（ＳＴ６）。
【００４０】
同様なことは、固定側カムフォロア１９でも行われ、第２カム溝終端部２１ｅから第２カム溝案内部２１ａを経て図７（Ｂ）の初期位置に移動する。つまり、図７においては、固定側カムフォロア１９は、左上から右下方向へ移動する。そして、スイングアーム６は、取り出し完了位置に戻る（ＳＴ７）。
【００４１】
なお、駆動側カムフォロア１８が第１カム溝案内部２２ａにより案内されている間は、スイングアーム６は、図１のＲ2方向にのみ直線運動して移動し、スイング運動若しくは回転運動はしない。
【００４２】
スイングアーム６が取り出し完了位置に戻ると、図示しない制御装置は、成形機へ取り出し完了信号を出力し、これにより成形機は型閉めを行い、次の成形を開始する（ＳＴ８）。
【００４３】
本実施例になる構成によれば、従来の、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）の成形サイクルに要する時間が０．４秒程度短縮されるので、１０％程度の増産が見込まれるものである。
【００４４】
以上説明したように、本願発明によれば、従来にも増して安価に構成でき、かつ、成形品のような製品を素早く、安定確実に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるスイングアームの移動方向案内装置の好ましい実施例と射出成形機を示す側面図である。
【図２】本発明になるスイングアームの移動方向案内装置に用いられるスイングアームの平面図である。
【図３】図１の要部である取り出しロボットの側面図である。
【図４】取り出しロボットの要部を構成する円筒カムの側面図である。
【図５】円筒カムの展開図である。
【図６】取り出しロボットの要部を構成する円筒カムのカム溝の状態を示す一部拡大側面図である。
【図７】取り出しロボットの要部を構成する円筒カムにおけるカム溝及びこのカム溝とカムフォロアとの関連を示す説明図である。
【図８】取り出しロボットとスイングアームとの関連を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例における成型品の取出しの動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２    可動型
４    固定型
６    スイングアーム
７    変換機構
８    減速機構
９    サーボモータ（回転手段）
１７    円筒カム
１８    駆動側カムフォロア
１９    固定側カムフォロア
２１    規制曲線用カム溝
２２    駆動曲線用カム溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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