(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出する成形品取出機であって、
前記金型において成形された成形品を把持する把持部と、
前記金型の開閉方向に沿って進退可能、かつ昇降可能に設けられたアームと、
前記アームと前記把持部との間に設けられ、前記把持部が前記金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが前記反転戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって前記把持部の向きを変更する姿勢反転機構と、
前記アームの振動を検知するセンサと、
前記把持部が前記反転状態である場合に前記センサにより検知された前記アームの振動に基づいて前記把持部の質量を推定する質量推定部と、
を備える成形品取出機。
【請求項２】
前記反転状態は、前記反転戻し状態における前記把持部の鉛直方向を、水平方向に向けた状態である、請求項１記載の成形品取出機。
【請求項３】
前記センサが加速度センサ、ひずみゲージ、又は前記金型の開閉方向に沿って前記アームを駆動するモータのトルクを検知するセンサである、請求項１又は請求項２記載の成形品取出機。
【請求項４】
前記センサが前記アームにおいて、前記把持部の装着位置の近傍に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項５】
前記質量推定部は前記センサにより検知された、前記アームの移動に起因する振動に基づいて前記把持部の質量を推定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項６】
前記質量推定部は前記センサにより検知された、前記姿勢反転機構の反転状態への変更に起因する振動に基づいて前記把持部の質量を推定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項７】
前記質量推定部は前記センサにより検知された振動の固有振動数とストローク情報とに基づいて質量を推定する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項８】
前記質量推定部は前記センサにより検知された振動の固有振動数と、前記把持部の装着位置に前記把持部に代えて特定の質量を装着した状態であらかじめ取得された振動の固有振動数とに基づいて質量を推定する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項９】
前記把持部が前記反転状態である場合に前記センサにより検知された前記アームの振動と、前記把持部が前記反転戻し状態である場合に前記センサにより検知された前記アームの振動とに基づいて、前記把持部の重心位置を推定する重心推定部をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成形品取出機。
【請求項１０】
成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出する成形品取出機であって、
前記金型において成形された成形品を把持する把持部と、
前記金型の開閉方向に沿って進退可能、かつ昇降可能に設けられたアームと、
前記アームと前記把持部との間に設けられ、前記把持部が前記金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが前記反転
戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって前記把持部の向きを変更する姿勢反転機構と、
前記アームの振動を検知するセンサと、
予め取得された前記把持部の質量と、前記把持部が前記反転戻し状態である場合に前記センサにより検知された前記アームの振動とに基づいて前記把持部の重心位置を推定する重心推定部と、
を備える成形品取出機。
【請求項１１】
成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出するトラバース型の成形品取出機の把持部の質量推定方法であって、
前記把持部の向きを、前記金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態よりも鉛直方向の長さが短くなる方向にするステップと、
当該状態で前記成形品取出機の昇降アームを振動させるステップと、
前記振動を検知するステップと、
検知された前記昇降アームの振動に基づいて前記把持部の質量を推定するステップと、
を有する成形品取出機の把持部の質量推定方法。
【請求項１２】
成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出するトラバース型の成形品取出機の成形品取出方法であって、
前記成形品取出機の把持部の向きを、前記金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態よりも鉛直方向の長さが短くなる方向にするステップと、
当該状態で前記成形品取出機の昇降アームを振動させるステップと、
前記振動を検知するステップと、
検知された前記昇降アームの振動に基づいて前記把持部の質量を推定するステップと、
前記推定された前記把持部の質量に基づいて、前記把持部の動作制御に使用されるパラメータを決定するステップと、
前記パラメータが設定された状態で、前記金型における成形品の成形と当該成形品の取出しとを繰り返し実施するステップと、
を有する成形品取出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品取出機、成形品取出機の把持部の質量推定方法及び成形品取出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機において生産された成形品を取り出す成形品取出機では、スループット向上のため取出しサイクルの短縮が求められている。例えば、トラバース型の成形品取出機では、左右方向、前後方向、及び上下方向に沿うヘッド（把持部）の移動動作を高速化するとともに、成形品を把持するヘッドの姿勢反転動作（向きの変更動作）を高速化することが求められている。
【０００３】
しかしながら、取出しサイクルをより短縮するためには、上述の各種動作の動作速度を単に増大させるだけでなく、各種動作の制御パラメータを適切に設定する必要がある。すなわち、成形品取出機は成形品の品種に応じてヘッドを交換可能に構成されるが、当該ヘッドの質量に応じて制御パラメータを適切に設定する必要がある。
【０００４】
例えば、小型のヘッドを装着した場合に適切な制御パラメータと、大型のヘッドを装着した場合に適切な制御パラメータは必然的に異なる。大型のヘッドを装着した場合、高速動作の結果、動作停止時に振動が発生することがある。このような振動が発生すると振動が収束するまで次動作に移行することができず、結果として取出しサイクルを短縮することができない。そのため、例えば、加減速時の加速度を小さくして振動の発生を抑制した方が取出しサイクルを短縮することができる。また、このような制御パラメータを設定することで駆動源であるサーボモータや成形品取出機の各部の負荷が軽減され、安定した動作も可能となる。一方、小型のヘッドを装着した場合、動作停止時に振動が発生し難いため、大型のヘッドを装着した場合に比べて、加減速時の加速度や動作速度を大きくした方が取出しサイクルを短縮することができる。
【０００５】
ヘッドの質量は、例えば、別途準備した質量計により予め計測して成形品取出機に入力することも可能である。しかしながら、成形品の品種に応じて大きさや形状が異なるヘッドに対応可能な質量計の準備が必要となる上、手間がかかることになる。また、用途は異なるが、成形品取出機に装着した状態でヘッドの質量を取得する技術も提案されている（例えば、特許文献１、２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２６２５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２０５９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、ヘッドを支持するアームを移動する駆動源であるサーボモータの出力情報からヘッドの質量を推定する手法を開示している。しかしながら、この手法では、質量を推定する演算の際にモータの摺動抵抗等のパラメータを使用する必要がある。このようなパラメータは個体差が大きく、また、経時変化によっても値が変動する。そのため、上述の制御パラメータを設定するためのヘッドの質量を、現実に使用可能な程度の精度で推定することが難しいという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２は、アームの先端に質量計を介してヘッドを取り付ける構成によりヘッドの質量を取得する手法を開示している。しかしながら、この手法では、質量計の付加により質量が増大するため、質量計を備えない場合に比べて加減速時の加速度や動作速度を小さくする必要がある。また、ヘッドが把持可能な成形品の最大質量も質量計を備えない場合に比べて小さくなってしまう。さらに、質量計の付加に伴いアーム先端部が大型化した場合には、質量計を備えない場合に比べて金型開放時の空間を大きくしなければならない。この場合、取出しサイクルを短縮することは困難である。加えて、質量計を備えない構成に比べてコスト高となる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、把持部の質量等の物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができる成形品取出機、成形品取出機の把持部の質量推定方法及び成形品取出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出する成形品取出機を前提としている。そして、本発明に係る成形品取出機は、把持部、アーム、姿勢反転機構、センサ、及び質量推定部を備える。把持部は金型において成形された成形品を把持する。アームは金型の開閉方向に沿って進退可能、かつ昇降可能に設けられる。姿勢反転機構は、アームと把持部との間に設けられ、把持部が金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが反転戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって把持部の向きを変更する。センサはアームの振動を検知する。質量推定部は、把持部が反転状態である場合にセンサにより検知されたアームの振動に基づいて把持部の質量を推定する。ここで、反転状態は、例えば、反転戻し状態における把持部の鉛直方向を、水平方向に向けた状態である。
【００１１】
本構成では、把持部を成形品取出機に装着した状態で把持部の質量を取得することができるため、把持部の質量を予め取得するための計測器等を別途準備する必要がない。また、アームの振動を検知するセンサは比較的小型軽量であるため、アーム先端部が大型化したり、アーム先端部の重量が増大したりする不都合も生じない。さらに、把持部が反転状態である場合のアームの振動に基づいて把持部の質量が取得されるため、例えば、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さが大きい長尺な把持部であっても、実用上問題のない精度で把持部の質量を取得することができる。
【００１２】
この成形品取出機において、上述のセンサとして、加速度センサ、ひずみゲージ、又は金型の開閉方向に沿ってアームを駆動するモータのトルクを検知するセンサを採用することができる。この場合、センサは、アームにおいて、把持部の装着位置の近傍に配置されることが好ましい。また、質量推定部はアームの移動に起因する振動、あるいは、姿勢反転機構の反転状態への変更に起因する振動に基づいて把持部の質量を推定する構成であることが好ましい。
【００１３】
また、以上の成形品取出機において、質量推定部はセンサにより検知された振動の固有振動数とストローク情報とに基づいて質量を推定する構成を採用することができる。ここで、振動のストローク情報とは、当該振動を片持ち梁の振動と見立てた場合の梁の長さであり、アームの支持位置から把持部までのアームの長さ方向に沿う距離に対応する。また、質量推定部はセンサにより検知された振動の固有振動数と、把持部の装着位置に把持部に代えて特定の質量を装着した状態であらかじめ取得された振動の固有振動数とに基づいて質量を推定する構成を採用することもできる。
【００１４】
さらに、以上の成形品取出機において、把持部が反転状態である場合にセンサにより検
知されたアームの振動と、把持部が反転戻し状態である場合にセンサにより検知されたアームの振動とに基づいて、把持部の重心位置を推定する重心推定部をさらに備える構成を採用することもできる。
【００１５】
本構成では、把持部の重心位置も取得することができるため、姿勢反転機構の動作における制御パラメータを、重心位置を考慮した状態で設定することが可能になる。本構成は、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さが大きい長尺な把持部を使用する場合に特に好適である。
【００１６】
一方、他の観点では、本発明は、重心位置のみを取得する成形品取出機を提供することもできる。すなわち、本発明に係る成形品取出機は、把持部、アーム、姿勢反転機構、センサ、及び重心推定部を備える。把持部は金型において成形された成形品を把持する。アームは金型の開閉方向に沿って進退可能、かつ昇降可能に設けられる。姿勢反転機構は、アームと把持部との間に設けられ、把持部が金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが反転戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって把持部の向きを変更する。センサはアームの振動を検知する。重心推定部は、予め取得された把持部の質量と、把持部が反転戻し状態である場合にセンサにより検知されたアームの振動とに基づいて把持部の重心位置を推定する。
【００１７】
本構成では、把持部の質量を予め取得しておくことで、把持部の重心位置を取得することができる。
【００１８】
さらに他の観点では、本発明は、成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出するトラバース型の成形品取出機の把持部の質量推定方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る成形品取出機の把持部の質量推定方法では、まず、把持部が、金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態よりも鉛直方向の長さが短くなる方向に向けられる。次いで、当該状態で成形品取出機の昇降アームが振動される。続いて、当該振動が検知される。そして、検知された昇降アームの振動に基づいて把持部の質量が推定される。
【００１９】
また、さらに他の観点では、本発明は、成形機の金型において成形された成形品を成形機外へ搬出するトラバース型の成形品取出機の成形品取出方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る成形品取出方法では、まず、成形品取出機の把持部が、金型において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態よりも鉛直方向の長さが短くなる方向に向けられる。次いで、当該状態で成形品取出機の昇降アームが振動される。続いて、当該振動が検知される。また、検知された昇降アームの振動に基づいて把持部の質量が推定される。当該推定された把持部の質量に基づいて、把持部の動作制御に使用されるパラメータが決定される。そして、当該パラメータが設定された状態で、金型における成形品の成形と当該成形品の取出しとが繰り返し実施される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、把持部の姿勢反転機構を備える成形品取出機において、把持部の質量等の物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形品取出機の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る成形品取出機が備える姿勢反転機構を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る成形品取出機の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る成形品取出機における質量推定方法の一例を示すフロー図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る成形品取出機が備える昇降アームを模式的に示す拡大側面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る成形品取出機における振動の周波数分布を模式的に示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る成形品取出機における重心位置推定方法の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、水平方向に金型が開閉する樹脂射出成形機の固定プラテン上に配置され、金型の開閉方向と直交する方向に沿う横行フレームにより成形品を樹脂射出成形機外に搬出するトラバース型の成形品取出機として本発明を具体化する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る成形品取出機１０を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、成形品取出機１０は、成形機１００の固定プラテン１０１上に固定されている。
【００２４】
成形機１００は、公知の構造であり、固定プラテン１０１及び可動プラテン１０２が対向する状態で配置されている。可動プラテン１０２は、固定プラテン１０１の四隅から水平方向に沿って配置されたタイバー１０３に摺動可能に支持されている。可動プラテン１０２は型締装置１０５によって水平方向に駆動され、当該駆動により、固定プラテンン１０１に装着された固定金型１０４ａと可動プラテン１０２に装着された可動金型１０４ｂにより構成される金型１０４の型締め及び型開きがなされる。金型１０４が型締め状態にあるときに、固定プラテン１０１に接続された射出装置１０６から金型１０４のキャビティ内に加熱溶融された樹脂が射出されることで成形品が製造される。
【００２５】
成形品取出機１０は、取付台１１、横行フレーム１２、第１走行体１３、引抜フレーム１４、第２走行体１５、把持部１６、昇降アーム１７を備えている。横行フレーム１２は、成形機１００で生産された成形品の、成形機外への搬出方向に沿って配置される。この例では、図１に示すように、横行フレーム１２は、成形機１００のタイバー１０３の軸を含む鉛直面に垂直な方向に沿って配置されている。横行フレーム１２の基端部が固定プラテン１０１上に設置された取付台１１に固定されることで成形品取出機１０が固定プラテン１０１に取付けられている。
【００２６】
第１走行体１３は横行フレーム１２に支持されており、サーボモータを駆動源として横行フレーム１２に沿って進退する。引抜フレーム１４は、基端部が走行体１３に固定されており、金型１０４の開閉方向に沿って配置されている。第２走行体１５は引抜フレーム１４に支持されており、サーボモータを駆動源として引抜フレーム１４に沿って進退する。把持部１６は、昇降アーム１７の下端に支持されている。昇降アーム１７は鉛直方向に沿って配置されており、第２走行体１５が備えるサーボモータを駆動源として鉛直方向に沿って進退する。当該昇降アーム１７の鉛直方向の移動に伴って把持部１６は鉛直方向に沿って昇降する。特に限定されないが、本実施形態では、把持部１６は可動金型１０４ｂの成形品形成位置と対応する位置に配置された複数の吸着パッド１６ａを備える。公知のとおり、吸着パッド１６ａは、成形品と当接した状態で吸着パッド１６ａと成形品との間で構成される閉空間内を減圧することで成形品を吸着保持する。
【００２７】
また、本実施形態の成形品取出機１０は、把持部１６と昇降アーム１７との間に姿勢反転機構１８を備えている。姿勢反転機構１８は、把持部１６が金型１０４において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが反転
戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって把持部１６の向きを変更する（以下、適宜、姿勢反転動作という。）。ここでは、反転戻し状態は、把持部１６の吸着パッド１６ａが鉛直面内に配列される状態である。また、反転状態は、反転戻し状態における把持部１６の鉛直方向を、水平方向に向けた状態、すなわち、吸着パッド１６ａが水平面内に配列される状態である。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る姿勢反転機構１８を模式的に示す側面図である。図２（ａ）が反転戻し状態に対応し、図２（ｂ）が反転状態に対応する。本実施形態では、姿勢反転機構１８は、昇降アーム１７の先端に固定された基端部２１と、把持部１６が着脱可能に固定される遊端部２２とがヒンジ構造２３により連結された構造を有している。基端部２１及び遊端部２２は、例えば、矩形状の板状部材により構成することができる。
【００２９】
ヒンジ構造２３は水平方向に配置された回転軸２４を備える。遊端部２２が回転軸２４回りに９０度回動されることで、把持部１６を反転状態から反転戻し状態に、あるいは、反転戻し状態から反転状態に切り替えられる。なお、この例では、遊端部２２が反転状態から反転戻し状態に切り替えられる際に、遊端部２２が鉛直方向に沿う状態を超えて回転することがないように、基端部２１に当接して遊端部２２の超過回転を禁止するストッパ２５が遊端部２２の把持部１６装着側の面の上端から延出されている。同様に、遊端部２２が反転戻し状態から反転状態に切り替えられる際に、遊端部２２が水平方向に沿う状態を超えて回転することがないように、遊端部２２に当接して遊端部２２の超過回転を禁止するストッパ２６が基端部２１の下端近傍に設けられている。なお、図示を省略しているが、遊端部２２は、エアシリンダ等の任意の公知の駆動手段により駆動される。
【００３０】
以上の構成を有する成形品取出機１０では、成形品の取出動作を以下の手順で実行する。すなわち、（１）昇降アーム１７の上昇による成形品解放位置からの把持部１６の上昇、（２）第１走行体１３及び第２走行体１５の移動による成形機外から金型１０４上方への把持部１６の水平移動、（３）昇降アーム１７の下降による開型時の固定金型１０４ａと可動金型１０４ｂとの間の開空間への把持部１６の下降、（４）第２走行体１５の移動による成形品吸着位置への把持部１６の水平移動（前進移動）、（５）第２走行体１５の移動による上昇可能位置への把持部１６の水平移動（後退移動）、（６）昇降アーム１７の上昇による把持部１６の上昇、（７）第１走行体１３及び第２走行体１５の移動による成形機外への把持部１６の水平移動、（８）昇降アーム１７の下降による成形品解放位置への把持部１６の下降、である。そして、少なくとも、上記（３）、（４）、（５）、（６）において、把持部１６は反転戻し状態に維持され、少なくとも、上記（１）及び上記（８）の成形品解放位置では、把持部１６は反転状態に維持される。
【００３１】
図３は、成形品取出機１０が備える、把持部１６の質量推定に関係する構成要素を示す機能ブロック図である。図３に示すように、本実施形態の成形品取出機１０は、センサ３１、質量推定部３２、重心推定部３３、質量記憶部３４、重心位置記憶部３５、動作制御パラメータ決定部３６、及び動作制御パラメータ記憶部３７を備える。これらの各種機能は、例えば、専用の演算回路、あるいは、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウェア及び当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実現することができる。
【００３２】
センサ３１は昇降アーム１７の振動検知に使用される。ここでは、昇降アーム１７の振動を検知するセンサ３１として加速度センサを使用している。加速度センサは、小型、軽量、かつ比較的低コストであるため、特に好適である。なお、昇降アーム１７の振動検知には公知の任意の手法を採用することができる。例えば、ひずみゲージを使用して振動を検知したり、金型１０４の開閉方向に沿う方向に昇降アーム１７を駆動するサーボモータ（第２走行体１５の駆動源）の駆動トルクに基づいて振動を検知したりする手法を採用す
ることも可能である。駆動トルクを利用する場合、駆動電流の検知方法は特に限定されず、サーボモータの駆動電流等、駆動トルクの大きさに対応して変化する任意の物理量に基づいて駆動トルクを検知すればよい。なお、昇降アーム１７の振動を検知するセンサ３１は、昇降アーム１７において把持部１６の装着位置の近傍に配置されることが好ましい。特に限定されないが、本実施形態では、センサ３１は姿勢反転機構１８の基端部２１に配置されている。
【００３３】
質量推定部３２は、把持部１６が反転状態である場合にセンサ３１により検知された昇降アーム１７の振動に基づいて把持部１６の質量を推定する。また、重心推定部３３は、把持部１６が反転状態である場合にセンサ３１により検知された昇降アーム１７の振動と、把持部１６が反転戻し状態である場合にセンサ３１により検知された昇降アーム１７の振動とに基づいて把持部１６の重心位置を推定する。質量記憶部３４は、質量推定部３２により取得された把持部１６の質量を格納して記憶する。同様に、重心位置記憶部３５は、重心推定部３３により取得された把持部１６の重心位置を格納して記憶する。
【００３４】
動作制御パラメータ決定部３６は、質量記憶部３４に格納された把持部１６の質量や重心位置記憶部３５に格納された把持部１６の重心位置に基づいて、上述した成形品の取出動作中の各動作における把持部１６の動作制御に使用されるパラメータを決定する。例えば、動作制御パラメータ決定部３６は、把持部１６の水平移動動作や昇降動作、姿勢反転動作における加減速時の加速度や動作速度を、把持部１６の質量や重心位置に基づいて、振動発生を抑制できる状態や、成形品取出機１０の各部に過剰な負荷が付加されることのない状態が実現できるパラメータを設定する。動作制御パラメータ記憶部３７は、動作制御パラメータ決定部３６により決定された各パラメータを格納して記憶する。なお、動作制御パラメータ記憶部３７に格納された動作制御用パラメータに基づいて、成形品取出機１０の上述した成形品の取出動作中の各動作を実現する各駆動源を制御する動作制御部２０１が各駆動源を駆動する。
【００３５】
続いて、質量推定部３２による把持部１６の質量推定手順について説明する。図４は当該質量推定の手順を示すフロー図である。質量推定部３２による把持部１６の質量推定は、例えば、把持部１６の移動経路を成形品取出機１０に予め記憶させるティーチング時や、品種切り替えの際に実施される試運転時に実施することができる。なお、当該質量推定は、例えば、操作パネル等の指示入力手段から入力される手順開始指示に基づいて開始する構成とすることができる。
【００３６】
手順開始指示が入力されると、まず、質量推定部３２が、動作制御部２０１に対し、質量推定準備状態への移行を指示する。当該指示に応じて動作制御部２０１は、把持部１６を金型１０４と干渉することのない位置に移動させるとともに、姿勢反転機構１８を駆動して把持部１６を反転状態にする（図４  ステップＳ４０１）。
【００３７】
当該状態で昇降アーム１７に振動が付与される（図４  ステップＳ４０２）。本実施形態では、昇降アーム１７の移動により昇降アーム１７に振動を付与する構成を採用している。具体的には、動作制御部２０１が、昇降アーム１７を支持している第２走行体１５を移動開始後に急停止させる。これにより、昇降アーム１７に振動を付与することができる。なお、昇降アーム１７へ振動を付与する方法は特に限定されない。例えば、動作制御部２０１が、姿勢反転機構１８を反転戻し状態から反転状態に移行させることで昇降アーム１７に振動を付与することも可能である。また、単に、打撃部分に損傷を与えることのない打撃具を用いて昇降アーム１７や把持部１６を直接打撃する手法を採用することも可能である。
【００３８】
昇降アーム１７に振動が付与されると、センサ３１が昇降アーム１７の振動を検知する
。このとき、質量推定部３２は、センサ３１に検知された昇降アーム１７の振動に基づいて把持部１６の質量を推定する（図４  ステップＳ４０３）。より具体的には、センサ３１により検知された振動の固有振動数を抽出し、当該固有振動数を使用して把持部１６の質量を推定する。
【００３９】
ここで、把持部１６の質量推定の原理について説明する。図５は、当該質量推定方法を説明する説明図である。図５（ａ）は、姿勢反転機構１８が反転戻し状態にある場合の昇降アーム１７の近傍を模式的に示す図であり、図５（ｂ）は、姿勢反転機構１８が反転状態にある場合の昇降アーム１７の近傍を模式的に示す図である。本実施形態では、昇降アーム１７、姿勢反転機構１８、及び把持部１６を片持ち梁の振動としてモデル化することにより把持部１６の質量を推定している。
【００４０】
長さＬの片持ち梁の先端に質量Ｍの質点を取り付けた場合、当該振動系の固有振動数ｆは、縦弾性定数Ｅ、断面二次モーメントＩ、線密度ρを使用して下記式（１）で表される。したがって、質量Ｍは下記式（２）で表せることになる。
【００４１】
【数１】
0006978631.tif 000002
【００４２】
【数２】
0006978631.tif 000003
【００４３】
成形品取出機１０では、成形品の品種に応じて把持部１６が交換されることはあっても、把持部１６の移動機構である、横行フレーム１２、第１走行体１３、引抜フレーム１４、第２走行体１５、昇降アーム１７、姿勢反転機構１８等は同一である。すなわち、成形品取出機１０において、縦弾性定数Ｅ、断面二次モーメントＩ、線密度ρは固有の定数になる。したがって、長さＬが定まれば、装着した把持部１６の質量Ｍを固有振動数ｆから求めることが可能となる。なお、以下では、長さＬをストローク情報と呼称する。
【００４４】
昇降アーム１７の先端に姿勢反転機構１８を介して把持部１６を取り付けた場合、図５（ａ）に示すように、姿勢反転機構１８が反転戻し状態であると、把持部１６が昇降アーム１７の先端（下端）から鉛直下方に突出した状態となる。この場合、上述の片持ち梁モデルの梁の先端は把持部１６の重心位置にあると仮定するのが適当であり、昇降アーム１７の先端よりも下方かつ把持部１６の下端よりも上方に位置すると考えるのが妥当となる。しかしながら、当該片持ち梁モデルの先端の位置、すなわち、このような重心位置は簡単に知ることはできないため、質量Ｍを精度よく求めることは困難である。仮に、昇降アーム１７の支持位置から先端までの長さをストローク情報と仮定することも可能であるが、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さが大きい長尺な把持部１６の質量を算出しようとすると誤差が大きくなり正確な質量を求めることができない。また、把持部１６の種類ごとに予め重心位置を計測しておくことも可能であるが、重心位置を特定するための煩雑な作業が必要となる。
【００４５】
そこで、本実施形態では、上述のとおり、姿勢反転機構１８を図５（ｂ）に示すような反転状態とした場合の振動をセンサ３１により検知する構成を採用している。この手法によれば、把持部１６の重心位置は、昇降アーム１７の先端にあると仮定しても、大きな誤差は生じない。したがって、昇降アーム１７の支持位置から先端までの長さをストローク情報（上述の長さＬ）とすることで、固有振動数ｆを使用して把持部１６の質量Ｍを推定することができる。また、本手法によれば、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さが大きい長尺な把持部１６であっても、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さが小さい把持部１６と同じ手順で、同程度の精度で質量Ｍを推定することができる。すなわち、任意の把持部１６の質量を極めて容易に取得することができる。
【００４６】
図６は、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さのみが異なる同一質量の質量片を姿勢反転機構１８の遊端部２２に装着して振動を付与した場合にセンサ３１が検知した振動の周波数分布を模式的に示す図である。図６（ａ）は反転戻し状態で振動を付与した場合の振動の周波数分布を示す図であり、図６（ｂ）は反転状態で振動を付与した場合の振動の周波数分布を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）において、横軸が周波数に対応し、縦軸がアクセレランスに対応する。また、図６（ａ）、図６（ｂ）では、反転戻し状態にある場合の鉛直方向の長さが２０ｃｍの質量片Ａのデータを実線で示し、反転戻し状態にある場合の鉛直方向の長さが４０ｃｍの質量片Ｂのデータを破線で示している。なお、反転状態にある場合の両質量片の鉛直方向の長さは同一である。
【００４７】
図６（ａ）から理解できるように、反転戻し状態では質量片Ａを装着した昇降アーム１７の固有振動数ｆ１Ａと質量片Ｂを装着した昇降アーム１７の固有振動数ｆ１Ｂとに差がある。一方、図６（ｂ）から理解できるように、反転状態では質量片Ａを装着した昇降アーム１７の固有振動数ｆ２Ａと質量片Ｂを装着した昇降アーム１７の固有振動数ｆ２Ｂとはほぼ同一とみなすことができる。すなわち、反転状態での振動を利用することで、反転戻し状態にある場合に鉛直方向の長さに関係なく、装着した把持部１６の質量に応じた固有振動数を得ることができる。例えば、昇降アーム１７の支持位置から先端までの長さをストローク情報（長さＬ）とした場合に反転状態での振動から取得された固有振動数ｆ２Ａ、ｆ２Ｂが質量片Ａ、Ｂの質量Ｍに対応すると仮定すると、反転戻し状態での振動から取得された質量片Ａの固有振動数ｆ１Ａは固有振動数ｆ２Ａよりも数％小さな値となり、固有振動数ｆ１Ａから推定される質量片Ａの質量は１．１Ｍ程度に対応する。また、質量片Ｂの固有振動数ｆ１Ｂは固有振動数ｆ２Ｂよりも十数％程度小さな値となり、固有振動数ｆ１Ｂから推定される質量片Ｂの質量は１．６Ｍに対応する。すなわち、反転戻し状態で取得した固有振動数ｆ１Ｂから推定した質量片Ｂの質量は、実用上使用できないレベルの誤差を含んでいるといえる。
【００４８】
なお、昇降アーム１７の支持位置から先端までの長さは、成形品取出機１０が把持部１６の位置制御で使用する三次元座標系における座標から容易に抽出することができる。また、縦弾性定数Ｅ、断面二次モーメントＩ、線密度ρの値は、例えば、成形品取出機１０の物理的構造から定める、あるいは、質量が既知の複数の質量片を姿勢反転機構１８の遊端部２２に装着して振動を付与した場合の昇降アーム１７の固有振動数をセンサ３１によりそれぞれ計測し、当該固有振動数と、当該固有振動数を計測したときのストローク情報とから、各値をフィッティング等により定める等、任意の手法を使用して定めることができる。なお、式（２）により質量Ｍを推定可能であればよく、縦弾性定数Ｅ、断面二次モーメントＩ、線密度ρの値を個別に求めることは必須ではない。
【００４９】
また、ここではストローク情報を昇降アーム１７の支持位置から先端までの長さとしているが、昇降アーム１７の支持位置から反転状態における姿勢反転機構１８の遊端部２２の下面までの長さ等、片持ち梁モデルの梁の長さＬと見立てることが妥当な範囲の値をストローク情報として使用することも可能である。
【００５０】
以上のようにして、把持部１６の質量推定を完了した質量推定部３２は、推定した把持部１６の質量を質量記憶部３４に記憶させる。これにより、把持部１６の質量を推定する手順が終了する。
【００５１】
以上では、把持部１６の質量推定について説明したが、本実施形態の成形品取出機１０では、必要に応じて把持部１６の重心位置を推定することも可能である。ここで、重心推定部３３による把持部１６の重心位置推定手順について説明する。図７は当該重心位置推定の手順を示すフロー図である。重心推定部３３による把持部１６の重心位置推定は、例えば、上述の質量推定に引き続き実施することができる。この場合、当該重心位置推定は、例えば、質量推定部３２が把持部１６の質量推定を完了したときに重心推定部３３に推定した把持部１６の質量を通知する構成とし、当該通知に応じて重心推定部３３が手順を開始する構成とすることができる。
【００５２】
当該通知が入力されると、まず、重心推定部３３が、動作制御部２０１に対し、重心位置推定準備状態への移行を指示する。当該指示に応じて動作制御部２０１は、姿勢反転機構１８を駆動して把持部１６を反転戻し状態にする（図７  ステップＳ７０１）。
【００５３】
この反転戻し状態で昇降アーム１７に振動が付与される（図７  ステップＳ７０２）。当該振動の付与する手法は、上述の質量推定と同様に任意であるが、本実施形態では、重心位置推定準備状態への移行時の姿勢反転機構１８を反転状態から反転戻し状態に移行する動作により振動の付与している。具体的には、動作制御部２０１が、上述の遊端部２２のストッパ２５を基端部２１に強く衝突させる。これにより、昇降アーム１７に振動を付与することができる。
【００５４】
昇降アーム１７に振動が付与されると、センサ３１が昇降アーム１７の振動を検知する。このとき、重心位置推定部３３は、質量推定部３２から入力された、把持部１６の質量及びセンサ３１に検知された昇降アーム１７の振動に基づいて把持部１６の重心位置を推定する（図７  ステップＳ７０３）。より具体的には、センサ３１により検知された振動の固有振動数を抽出し、当該反転戻し状態の固有振動数と把持部１６の質量を使用して把持部１６の重心位置を推定する。
【００５５】
上述のとおり、姿勢反転機構１８が反転戻し状態である場合、上述の片持ち梁モデルの梁の先端である把持部１６の重心位置は、昇降アーム１７の先端よりも下方かつ把持部１６の下端よりも上方に位置すると考えることができる。当該状態は、図５に示すように、姿勢反転機構１８が反転状態であるときの片持ち梁モデルの梁の長さに比べて、梁の長さが長くなることを意味する。この増分をΔｌとすると、姿勢反転機構１８が反転戻し状態である場合のストローク情報は、ｌ＋Δｌになる。ここで、ｌは、姿勢反転機構１８が反転状態である場合のストローク情報である。
【００５６】
把持部１６の質量が既知である場合、上述の式（２）を用いることで当該ストローク情報（ｌ＋Δｌ）を求めることができる。また、上述のとおり、反転状態におけるストローク情報ｌも既知であるため、ストローク情報（ｌ＋Δｌ）からストローク情報ｌを差し引くことで昇降アーム１７の先端から把持部１６の重心位置までの距離Δｌも容易に算出可能である。
【００５７】
以上のようにして、把持部１６の重心位置推定を完了した重心推定部３３は、推定した把持部１６の重心位置を重心位置記憶部３５に記憶させる。これにより、把持部１６の重心位置を推定する手順が終了する。
【００５８】
なお、以上の説明では、特に好ましい形態として、重心推定部３３に質量推定部３２が推定した把持部１６の質量を入力する構成としたが、当該入力を受けることなく、重心推定部３３が、上述のステップＳ７０１よりも前に、姿勢反転機構１８が反転状態にあるときに付与された振動に基づいて質量を推定する構成であってもよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、姿勢反転機構１８を備える成形品取出機１０において、把持部１６の質量や重心位置のような物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができる。
【００６０】
なお、以上の構成において、質量推定のみを実施する場合には、把持部１６の質量推定を完了した質量推定部３２は、動作制御パラメータ決定部３６に把持部１６の質量を質量記憶部３４に記憶した旨を通知する。また、質量推定及び重心位置推定を実施する場合には、把持部１６の重心位置推定を完了した重心推定部３３は、動作制御パラメータ決定部３６に把持部１６の重心位置を重心位置記憶部３５に記憶した旨を通知する。
【００６１】
動作制御パラメータ決定部３６は、質量推定部３２又は重心推定部３３からの通知に応じて、上述のとおり、質量記憶部３４に格納された把持部１６の質量や重心位置記憶部３５に格納された把持部１６の重心位置に基づいて、上述した成形品の取出動作中の各動作における把持部１６の動作制御に使用されるパラメータを決定する。動作制御に使用されるパラメータを決定した動作制御パラメータ決定部３６は、決定したパラメータを動作制御パラメータ記憶部３７に記憶させる。動作制御パラメータ記憶部３７に格納された動作制御用パラメータは、成形品取出機１０の上述した成形品の取出動作中の各動作を実現する各駆動源を制御する動作制御部２０１による各駆動源の駆動に使用される。
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、把持部の姿勢反転機構を備える成形品取出機において、把持部の質量等の物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができる。
【００６３】
なお、上述の実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、反転状態が、反転戻し状態における把持部の鉛直方向を水平方向に向けた状態（９０度回転）である事例について説明したが、反転状態は、把持部の鉛直方向の長さが反転戻し状態よりも短くなる状態であればよく、９０度の回転に限定されるものではない。また、上記実施形態では、把持部の重心位置を推定する際に、振動に基づいて推定された把持部の質量を使用する構成について説明したが、質量計等により別途取得された把持部の質量が質量記憶部３４に入力され、当該入力された質量に基づいて重心位置を推定する構成であってもよい。さらに、図４及び図７に示したフロー図は、等価な作用を奏する範囲において各ステップの順序等を適宜変更可能である。加えて、成形品取出機を構成する各要素の物理的な形状はあくまで例示であり、本発明の効果を奏する範囲内で任意に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、把持部の姿勢反転機構を備える成形品取出機において、把持部の質量等の物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができ、成形品取出機、成形品取出機の把持部の質量推定方法及び成形品取出方法として有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  成形機
１０４  金型
１０  成形品取出機
１６  把持部（ヘッド）
１７  昇降アーム（アーム）
１８  姿勢反転機構
３１  センサ
３２  質量推定部
３３  重心推定部
３６  動作制御パラメータ決定部
【要約】
【課題】把持部の質量等の物理量を比較的簡便な構成で容易に取得することができる成形品取出機、成形品取出機の把持部の質量推定方法及び成形品取出方法を提供する。
【解決手段】把持部１６は金型１０４において成形された成形品を把持する。昇降アーム１７は金型１０４の開閉方向に沿って進退可能、かつ昇降可能に設けられる。姿勢反転機構１８は、昇降アーム１７と把持部１６との間に設けられ、把持部１６が金型１０４において成形された成形品を把持可能な方向を向いた状態である反転戻し状態と、鉛直方向の長さが反転戻し状態よりも短くなる状態である反転状態とにわたって把持部１６の向きを変更する。センサ３１は昇降アーム１７の振動を検知する。質量推定部３２は、把持部１６が反転状態である場合にセンサ３１により検知された昇降アーム１７の振動に基づいて把持部１６の質量を推定する。
【選択図】図３【図１】
0006978631.tif 000004
【図２】
0006978631.tif 000005
【図３】
0006978631.tif 000006
【図４】
0006978631.tif 000007
【図５】
0006978631.tif 000008
【図６】
0006978631.tif 000009
【図７】
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