CN111417577A - 装袋装置和装袋方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及向袋体装入工件的装袋装置和装袋方法。装袋装置通过第1保持部，在将该袋体的开口部扩大的状态下保持配置于规定的位置的袋体，使扩大后的该袋体的开口部的位置与配置于规定位置的片状的第1工件的端部的位置一致，并通过第1送出部，利用辊的旋转摩擦将第1工件向袋体的开口方向送出。

Description

装袋装置和装袋方法

技术领域

本发明涉及装袋装置和装袋方法。

背景技术

最近，在产品的制造现场导入工业用机器人，从而推进部件供给、组装、检查以及包装等一系列的作业的自动化。另外，一般将产品的操作说明书等附属品封入于尼龙制的袋体，并与产品一起进行包装。然而，这样的袋体较为廉价，但容易破裂，因此装袋作业的自动化得不到推展。

近年来，在各种领域，从生产率提高的观点出发，提出有机器人和操作人员在相同的作业空间内共同进行作业这一情况。当在上述制造现场导入人形的作业机器人并进行装袋作业的情况下，在使其开口的状态下保持袋体，并且必须以不使袋体破裂的方式可靠地进行装袋。

在专利文献1中公开有制茶用的大袋的保持装置。该保持装置具备：保持部件，吸附保持以多个重叠的状态层叠而成的多个大袋的最上层的大袋的上表面；和一对保持板，在插入至该大袋的开口部的状态下沿上下扩大。另外，在专利文献2中公开有装袋装置。该装置具备：一对吸附垫，从两外侧吸附袋的开口部而使之开口；工件插入单元，将工件插入于通过该吸附垫而开口的袋内；以及一对开口用标识部件，与由该工件插入单元进行的工件插入动作联动地从该工件的两侧插入于该袋内。

专利文献1：日本特开平11-43113号公报

专利文献2：日本特开平8-11838号公报

然而，上述专利文献1的保持装置以向大袋装入制茶的作业作为对象。另外，上述专利文献2的装袋装置以向铝袋装入收纳有半导体封装件的多个托盘层叠而成的工件的作业作为对象。因此，在将上述那样的操作说明书等片状的工件装袋的作业中，在应用上述现有技术上尚有进一步改善的余地。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于在产品的制造现场可靠地进行操作说明书等的装袋作业。

为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的装袋装置是向袋体装入工件的装袋装置，其具备：第1保持部，构成为能够在将该袋体的开口部扩大的状态下保持上述袋体；第1送出部，构成为具有辊及其旋转机构，并能够通过上述辊的旋转摩擦将片状的第1工件向规定方向送出；以及机器人主体，上述机器人主体具有：第1机器人臂，安装有上述第1保持部；和第2机器人臂，安装有上述第1送出部，通过上述第1保持部，将配置于规定的位置的上述袋体以使该袋体的开口部扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的片状的上述第1工件的端部，通过上述第1送出部，利用上述辊的旋转摩擦将上述第1工件向上述袋体的开口方向送出。

根据上述结构，通过第1保持部，将配置于规定的位置的袋体以使该袋体的开口部扩大的状态保持。此时，使扩大后的该袋体的开口部的位置接近配置于规定位置的片状的第1工件(例如产品的操作说明书等纸介质)的端部的位置。接下来，通过第1送出部，利用辊的旋转摩擦将配置于规定的位置的第1工件向袋体的开口方向送出。由此，能够可靠地将片状的第1工件向袋体装入。

上述第1保持部具备：基部；吸附头，构成为设置于上述基部，并能够吸附保持被层叠配置在规定的位置的多个上述袋体的最上层的袋体的上表面；以及一对扩大部件，构成为设置于上述基部，并能够以插入于由上述吸附头吸附保持的上述袋体的开口部，并扩大该开口部的方式驱动。

根据上述结构，吸附保持被层叠配置在规定的位置的多个袋体的最上层的袋体的上表面，并向袋体的开口插入一对扩大部件。通过驱动插入至袋体的开口的一对扩大部件，从而能够扩大开口部。由此，装入作业的效率变高。

也可以构成为：上述一对扩大部件向与上述片状的第1工件的宽度方向一致的方向驱动。

根据上述结构，一对扩大部件向与片状的第1工件的宽度方向一致的方向驱动，因此无需折弯片状的第1工件就能够装入于袋体。

也可以构成为，上述装袋装置还具备：第2保持部，构成为安装于上述第2机器人臂，并能够保持第2工件；和第2送出部，构成为能够将配置于规定位置的第2工件向规定方向送出，通过上述第2保持部，保持上述第2工件并将其配置于规定位置，通过上述第1保持部，将上述袋体的开口部以扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的上述第2工件的端部，通过上述第2送出机构，将处于规定的位置的第2工件向上述袋体的开口方向送出。

根据上述结构，代替辊，在第2机器人臂安装第2保持部，通过第2保持部，保持第2工件并配置于规定位置。接下来，通过第1保持部，将袋体的开口部以扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部的位置接近配置于规定位置的第2工件的端部的位置。通过第2送出部，将配置于规定的位置的第2工件向袋体的开口方向送出。由此，能够将第2工件(例如CD-R等附属物)装入于袋体。

本发明的另一方式所涉及的装袋方法是通过装袋装置向袋体装入上述工件的装袋方法，上述装袋装置具备：第1保持部，构成为能够在将该袋体的开口部扩大的状态下保持上述袋体；第1送出部，构成为具有辊及其旋转机构，并能够通过上述辊的旋转摩擦将片状的第1工件向规定方向送出；以及机器人主体，上述机器人主体具有：第1机器人臂，安装有上述第1保持部；和第2机器人臂，安装有上述第1送出部，上述装袋方法包括：通过上述第1保持部，将保持配置于规定的位置的上述袋体以使该袋体的开口部扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的片状的上述第1工件的端部的步骤；和通过上述第1送出部，利用上述辊的旋转摩擦将上述第1工件向上述袋体的开口方向送出的步骤。

本发明具有以上说明的结构，从而能够可靠地在产品的制造现场进行操作说明书等的装袋作业。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的装袋装置的整体的结构的图。

图2是简要地表示机器人的一个例子的整体的结构的主视图。

图3是表示左臂的末端执行器的结构的立体图。

图4是表示右臂的末端执行器的结构的立体图。

图5是简要地表示控制装置的结构的功能框图。

图6是示意性地表示第1装袋动作的说明图。

图7是表示进行第2装袋动作的情况下的装袋装置的结构的立体图。

图8是示意性地表示第2装袋动作的说明图。

具体实施方式

以下，边参照附图边对优选的实施方式进行说明。此外，以下，在所有的附图中，对相同或者相当的元件标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。另外，为了使附图易于理解，示意性地示出了各自的结构元件。并且，将张开一对臂的方向称为左右方向，将与基轴的轴心平行的方向称为上下方向，并将与左右方向及上下方向正交的方向称为前后方向。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的装袋装置10的整体的结构的图。如图1所示，将装袋装置10例如导入于家电产品的制造现场，并用于将产品的操作说明书等各种工件W1～W5装入于袋体50的作业。在本实施方式中，对由机器人11构成本发明所涉及的装袋装置10的情况进行说明。机器人11是具备支承于基座12的一对机器人臂13、13的双臂机器人。但是，装袋装置10并不限定于由机器人11构成的情况。此外，对于该机器人11，对水平多关节型的双臂机器人进行说明，但能够采用垂直多关节型的双臂机器人。机器人11能够设置于相当于一个人大小的有限的空间(例如610mm×620mm)。

在机器人11的正面前方将工件放置处71～75配置于大型的工作台80上。在工件放置处71～75配置工件W1～W5。在本实施方式中工件W1是产品的操作说明书、交货单等A4尺寸的用纸。这里，将5种A4用纸按照种类容纳于在由两层的架子构成的工件放置处71设置的5个空间。工件W1在容纳于工件放置处71的状态下其局部向机器人11侧露出。工件W2～W5在本实施方式中是产品的附属品、CD-ROM等各种工件。这里4种小物品配置于由矩形状的平板构成的工件放置处72～75。在机器人11的左侧将袋体50的容器70配置于工作台81上。容器70是上方开口的托盘容器。在容器70内，具有挠性的多个袋体50被以层叠的状态容纳。袋体50具有能够容纳工件W1～W5的程度的大小。在各袋体50的一端形成有开口部(未图示)。袋体50的材质和颜色例示廉价的尼龙材料和透明色。在机器人11的前侧将作业台60配置于工作台82上。在作业台60的旁边设置有送出机构40。送出机构40在将工件W2～W5装入于袋体50时使用。在机器人11的右侧将工具放置处76、77配置于工作台83上。在工具放置处76、77载置构成为能够自由地装卸于右侧的机器人臂13的末端的末端执行器的扩展工具。在配置于工作台80与工作台81之间的工作台84上设置有胶带供给装置100。胶带供给装置100供给用于封入装入有工件W1～W5的袋体50的开口的粘性胶带101。机器人11通过与左右的机器人臂13、13连结的末端执行器18、19保持容纳于容器70的袋体50，并且向袋体50依次装入工件W1～W5。在本实施方式中，一对机器人臂13、13的作业区域是覆盖工作台81～84的区域。

图2是简要地表示机器人11的一个例子的整体的结构的主视图。如图2所示，机器人11具备固定于台车的基座12、支承于基座12的一对机器人臂(以下，存在仅记载为“臂”的情况)13、13、收纳于基座12内的控制装置14、以及真空产生装置90。真空产生装置90例如是真空泵、CONVUM(注册商标)等使后述的吸附头21、39产生负压的装置。各臂13是构成为能够相对于基座12进行移动的水平多关节型机器人臂，并具备臂部15、腕部17以及末端执行器18、19。此外，右侧的臂13和左侧的臂13也可以是实质上相同的构造。另外，右侧的臂13和左侧的臂13能够独立地进行动作、或相互关联地进行动作。

在本例子中，臂部15由第1连杆15a和第2连杆15b构成。第1连杆15a通过旋转关节J1与固定于基座12的上表面的基轴16连结，并能够绕通过基轴16的轴心的旋转轴线L1转动。第2连杆15b通过旋转关节J2与第1连杆15a的前端连结，并能够绕被规定在第1连杆15a的末端的旋转轴线L2转动。

腕部17由升降部17a和转动部17b构成。升降部17a通过直动关节J3与第2连杆15b的末端连结，并能够相对于第2连杆15b进行升降移动。转动部17b通过旋转关节J4与升降部17a的下端连结，并能够绕被规定在升降部17a的下端的旋转轴线L3转动。

末端执行器18、19分别与腕部17的转动部17b连结。末端执行器18设置于左侧的臂13的末端，末端执行器19设置于右侧的臂13的末端。

上述结构的各臂13具有各关节J1～J4。而且，在臂13以与各关节J1～J4相对应的方式设置有驱动用的伺服马达(未图示)、和检测该伺服马达的旋转角的编码器(未图示)等。另外，两条臂13、13的第1连杆15a、15a的旋转轴线L1处于同一直线上，一条臂13的第1连杆15a与另一条臂13的第1连杆15a沿上下设置阶差而配置。

接下来，使用图3对左臂13的末端执行器18的结构进行说明。末端执行器18构成为能够在将该袋体50的开口部扩大的状态下保持袋体50。末端执行器18具备包括腕部17的转动部17b在内的基部20、设置于基部20的吸附头21、以及设置于基部20的一对扩大部件22。

基部20经由旋转关节J4与腕部17的升降部17a连结，并且经由驱动部件25与安装板26连结。基部20和安装板26俯视为矩形状。驱动部件25在内部具有致动器(未图示)。通过该致动器的驱动，安装板26能够相对于基部20沿上下(图的箭头方向)移动。在安装板26安装吸附头21。在本实施方式中，吸附头21在安装板26的背面侧以相同的长度安装有两处。吸附头21的2点的末端构成为与水平放置的袋体50的上侧单面相接。吸附头21经由配管(未图示)与真空产生装置90(参照图2)连接。在配管例如设置有开闭阀(未图示)。通过开闭阀打开和关闭配管，由此进行基于吸附头21的吸附及其解除。通过该吸附头21，能够吸附保持层叠于容器70并且水平配置的多个袋体50的最上层的袋体50的上侧单面。

基部20经由驱动部件27与一对扩大部件22连结。基部20和驱动部件27俯视为T字形状。驱动部件27在内部具备致动器(未图示)。一对扩大部件22构成为：通过驱动部件27的致动器直线移动，从而能够在左右方向(图的箭头方向)上变更彼此的距离。在本实施方式中，一对扩大部件22的驱动方向与工件W1的宽度方向一致。将一对扩大部件22插入于由吸附头21吸附保持的袋体50的开口，从而能够通过驱动部件27的驱动扩大开口部50a。

接下来，使用图4对右臂13的末端执行器19的结构进行说明。如图4所示，末端执行器19由基座手190、和扩展工具191构成。基座手190具备包括腕部17的转动部17b在内的平台30、经由两个驱动部件31安装于平台30的一对指部32。各驱动部件31在内部具有致动器(未图示)。构成为：通过驱动部件31的致动器直线移动，从而一对指部32的彼此的间隔变化。由此，一对指部32能够保持或者释放扩展工具191的适配器33。

扩展工具191扩展基座手190具有的功能。扩展工具191具备适配器33、辊34及其旋转机构35。扩展工具191配置于在工作台83上设置的工具放置处77上，但在工具放置处76上配置后述的其它的扩展工具191A。

适配器33是基座手190与扩展工具191的连接部。通过由基座手190把持适配器33，从而将扩展工具191与基座手190连接。适配器33的上部是圆柱形状或者圆筒形状。在适配器33的外周面设置有使基座手190的指部32卡合的卡合部。

辊34具有圆筒形状，由弹性的材料构成。将硬质性的橡胶用于辊34的表面的材料。旋转机构35构成为能够驱动安装于辊34的轴(未图示)并使其旋转。由此，能够通过辊34的旋转摩擦将工件W1向旋转方向(在图中为左方向)送出。

图5是简要地表示机器人11的控制装置14的结构的功能框图。如图5所示，控制装置14具备CPU等运算部14a、ROM、RAM等存储部14b、以及伺服控制部14c。控制装置14例如是具备微型控制器等计算机的机器人控制器。此外，控制装置14可以由进行集中控制的单独的控制装置14构成，也可以由相互配合进行分散控制的多个控制装置14构成。

在存储部14b存储有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。运算部14a通过读出并执行在存储部14b存储的基本程序等软件，从而控制机器人11的各种动作。即，运算部14a生成机器人11的控制指令，并将其向伺服控制部14c输出。伺服控制部14c构成为：基于由运算部14a生成的控制指令，控制与机器人11的各臂13的关节J1～J5等对应的伺服马达的驱动。

另外，控制装置14控制真空产生装置90(参照图2)的动作和开闭阀的开闭。通过开闭阀的开闭配管打开和关闭，由此进行基于吸附头21的吸附及其解除。另外，控制装置14也控制送出机构40(参照图1)的动作。

接下来，使用图6对由装袋装置10进行的第1装袋动作进行说明。此外，在装袋动作之前，将袋体50以层叠后的状态容纳于容器70内(参照图1)。图6示意性地表示第1装袋动作的说明图。其中，图6的(A)的左侧是从袋体50的开口侧观察的主视图。图6的(A)的右侧是袋体50的侧视图。图6的(B)和图6的(C)的左侧是袋体50的开口附近的俯视图。图6的(B)和图6的(C)的右侧是袋体50的侧视图。

首先，机器人11通过左臂13的末端的末端执行器18保持容器70内的袋体50。如图6的(A)所示，通过吸附头21吸附保持水平配置的袋体50的上侧单面。这里，示出了水平配置于容器70的多个袋体50中的配置于最上部的袋体。此时，通过末端执行器18，在将开口部50a扩大的状态下保持袋体50。具体而言，将一对扩大部件22插入于由吸附头21吸附保持的袋体50的开口部50a，并沿左右方向(图的箭头方向)驱动，由此扩大开口部50a的宽度。在本实施方式中，抵接部件22a与扩大部件22一体形成。通过抵接部件22a的抵接面与袋体50的开口部50a的内面抵接，从而扩大袋体50的开口部50a的宽度。

接下来，如图6的(B)所示，通过末端执行器18使在将开口部50a扩大的状态下保持的袋体50的开口部50a接近容纳于工件放置处71的工件W1的端部。

接下来，如图6的(C)所示，通过末端执行器19，使辊34的位置接近工件W1的端部的正上方附近。而且，使辊34的表面与工件W1的端部接触。通过末端执行器19的辊34表面的旋转摩擦，将工件W1向袋体50的开口部50a方向送出。另外，一对扩大部件22的驱动方向与工件W1的宽度方向一致，因此确保工件W1的宽度方向的空间，从而无需折弯工件W1就能够向袋体50送出。机器人11对于配置于工件放置处71的其他的4个空间的剩余的四种工件W1，也相同地执行装入动作。这样，能够可靠地将5种工件W1向袋体50装入。

图7是表示进行第2装入动作的情况下的装袋装置的结构的立体图。通过第2装入动作，在工件W1之后将工件W2～W5向袋体50装入。如图7所示，在机器人11的右侧的臂13安装能够保持工件W2～W5的末端执行器19A。末端执行器19A由基座手190和扩展工具191A构成。扩展工具191A具备由基座手190(一对指部32)保持或者释放的适配器33、与适配器33连接的基部38、以及安装于基部38的吸附头39。吸附头39在基部38的背面侧设置有1处。通过该吸附头39，能够吸附保持在工件放置处72～75配置的工件W2～W5的每一个。

另外，在作业台60的右侧设置有送出机构40。送出机构40具备驱动部件40a、和设置于驱动部件40a的前端的送出部40b。驱动部件40a在内部具有致动器(未图示)。通过驱动部件40a的致动器直线移动，从而送出部40b在箭头方向(在图中为左右方向)上驱动。通过该驱动部件40a的驱动，送出部40b能够将配置于作业台60上的工件W2～W5向规定方向(在图中为左方向)送出。此外，送出机构40由控制装置14控制。这里，送出机构40与机器人11的动作联动地进行时机控制。

接下来，使用图7、8对第2装入动作进行说明。图8是示意性地表示第2装袋动作的说明图。其中图8的(A)的左侧是从袋体50的开口侧观察的主视图。图8的(A)的右侧是袋体50的侧视图。图8的(B)和图8的(C)的左侧是袋体50的开口附近的俯视图。图8的(B)和图8的(C)的右侧是袋体50的侧视图。

首先，机器人11在第2装袋动作之前，机器人11在右侧的臂13安装末端执行器19A。解除基座手190的保持动作，将在第1装袋动作中使用的扩展工具191(参照图4)载置于工具放置处77，取而代之，保持在工具放置处76配置的扩展工具191A(参照图7)。而且，机器人11通过右侧的臂13的末端执行器19A，保持在工件放置处72配置的工件W2，并配置于作业台60上。此时，如图8的(A)所示，机器人11通过右侧的臂13的末端执行器18，在扩大后的状态下保持通过第1装袋动作插入了片状的工件W1的袋体50的开口部50a。

接下来，如图8的(B)所示，机器人11通过右侧的臂13的末端执行器18使扩大后的袋体50的开口部50a接近在作业台60上配置的工件W2的端部。

接下来，送出机构40驱动送出部40b。如图8的(C)所示，通过驱动部件40a的驱动，将送出部40b向袋体50的开口部50a方向推出。由此，将配置于作业台60上的工件W2向袋体50的开口部50a方向送出。由此，将工件W2装入于袋体50。机器人11通过右侧的臂13的末端执行器19A，对于配置于工件放置处73～75的工件W3～W5的每一个，也将它们配置于作业台60上，并反复执行由上述送出机构40进行的装入的动作。

最后，机器人11通过右侧的臂13的末端执行器18，将装入有工件W1～W5的袋体50载置于工作台81上的规定的位置(容器70的相邻的位置)，并且使用由胶带供给装置100供给的粘性胶带101，封入袋体50的开口(参照图1)。

如以上那样，根据本实施方式，能够可靠地执行工件W1～W5的装袋作业。

此外，在上述各实施方式中，构成为由双臂型的机器人11进行装袋作业，但也可以由具备上述末端执行器18、19并能够进行定位控制的专用装置来实现。

此外，在上述各实施方式中，工件W1是产品的操作说明书、交货单等A4尺寸的用纸，但只要是片状的工件，工件的尺寸、材质并不限定于此。

根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的许多改进或者其他的实施方式是显而易见的。因此，上述说明应仅作为例示来解释，并且是以向本领域技术人员教导执行本发明的最优的形态的目的而提供的。不脱离本发明的精神就能够实质地变更其构造和/或者功能的详细内容。

工业实用性

本发明可适用于产品的制造现场。

附图标记说明

10…装袋装置；11…机器人；13…机器人臂；14…控制装置；17…腕部；18、19、19A…末端执行器；20…基部；21…吸附头；22…扩大部件；25…驱动部件；26…安装板；27…驱动部件；30…平台；31…驱动部件；32…指部；33…适配器；34…辊；35…辊驱动机构(第1送出部)；38…基部；39…吸附头；40…送出机构(第2送出部)；40a…驱动部件；40b…送出部；50…袋体；60…作业台；70…容器(袋体)；71～75…工件放置处；76、77…工具放置处；80～84…工作台；90…真空产生装置；100…胶带供给装置；101…粘性胶带；190…基座手；191、191A…扩展工具；W1～W5…工件。

Claims (5)

1.一种装袋装置，向袋体装入工件，其中，

所述装袋装置具备：

第1保持部，构成为能够在将所述袋体的开口部扩大的状态下保持所述袋体；

第1送出部，构成为具有辊及其旋转机构，并能够通过所述辊的旋转摩擦将片状的第1工件向规定方向送出；以及

机器人主体，

所述机器人主体具有：

第1机器人臂，安装有所述第1保持部；和

第2机器人臂，安装有所述第1送出部，

通过所述第1保持部，将配置于规定的位置的所述袋体以使该袋体的开口部扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的片状的所述第1工件的端部，

通过所述第1送出部，利用所述辊的旋转摩擦将所述第1工件向所述袋体的开口方向送出。

2.根据权利要求1所述的装袋装置，其中，

所述第1保持部具备：

基部；

吸附头，构成为设置于所述基部，并能够吸附保持被层叠配置在规定的位置的多个所述袋体的最上层的袋体的上表面；以及

一对扩大部件，构成为设置于所述基部，并能够以插入于由所述吸附头吸附保持的所述袋体的开口部，并扩大该开口部的方式驱动。

3.根据权利要求2所述的装袋装置，其中，

所述一对扩大部件向与所述片状的第1工件的宽度方向一致的方向驱动。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的装袋装置，其中，

所述装袋装置还具备：

第2保持部，构成为安装于所述第2机器人臂，并能够保持第2工件；和

第2送出部，构成为能够将配置于规定位置的第2工件向规定方向送出，

通过所述第2保持部，保持所述第2工件并将其配置于规定位置，

通过所述第1保持部，将所述袋体的开口部以扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的所述第2工件的端部，

通过所述第2送出部，将处于规定的位置的第2工件向所述袋体的开口方向送出。

5.一种装袋方法，是通过装袋装置向袋体装入工件的装袋方法，所述装袋装置具备：

第1保持部，构成为能够在将该袋体的开口部扩大的状态下保持所述袋体；

第1送出部，构成为具有辊及其旋转机构，并能够通过所述辊的旋转摩擦将片状的第1工件向规定方向送出；以及

机器人主体，

所述机器人主体具有：

第1机器人臂，安装有所述第1保持部；和

第2机器人臂，安装有所述第1送出部，

其中，所述装袋方法包括：

通过所述第1保持部，将配置于规定的位置的所述袋体以使该袋体的开口部扩大的状态保持，并使扩大后的该袋体的开口部接近配置于规定位置的片状的所述第1工件的端部的步骤；和

通过所述第1送出部，利用所述辊的旋转摩擦将所述第1工件向所述袋体的开口方向送出的步骤。

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