CN112520147B - 拆箱系统以及拆箱方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够以较高的可靠性来拆开箱体的技术。一种拆开具有折板(62)的箱体(6)的拆箱系统(1)，具备：开封部(21)，其切割箱体的各折板中以闭合的状态对置的折板彼此接近的接近区域；开盖部(22)，其将由开封部切割的各折板中的预定的折板打开至超过90度的预定角度；以及折板切断部(3)，其沿箱体的侧面将打开至预定角度的预定的折板的基端侧切断。

Description

拆箱系统以及拆箱方法

技术领域

本发明涉及一种拆箱系统以及拆箱方法。

背景技术

公知一种自动地打开箱体的装置(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-1431号公报

专利文献2：日本特开2007-204048号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在瓦楞板纸箱之类的箱体中，其形状、收纳在箱体中的物品、物品在箱体中的收纳方法也多种多样。因此，为了在不损伤箱体内的物品的情况下进行拆箱，必须正确地切除折板。另外，由于封住箱体的上侧开口部的折板彼此的接缝在大多情况下由胶带等密封，所以难以自动地拆箱。

另外，在拆箱工序的后一阶段，有时紧接着由机器人从箱体中取出物品的拣选工序。在该情况下，需要由摄像机对箱体中进行拍摄来自动识别物品的位置及形状等。但是，在折板未干净地被切除的情况下，有位于箱体内的周边部的物品的识别精度降低的担忧。

本发明是鉴于以上的课题而完成的，其目的在于提供一种能够以较高的可靠性来拆开箱体的拆箱系统以及拆箱方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点的拆箱系统是拆开具有折板的箱体的拆箱系统，具备：开封部，其切割箱体的各折板中以闭合的状态对置的折板彼此接近的接近区域；开盖部，其将由上述开封部切割的上述各折板中的预定的折板打开至超过90度的预定角度；以及折板切断部，其沿上述箱体的侧面将打开至上述预定角度的预定的折板的基端侧切断。

发明的效果如下。

根据本发明，能够沿打开至超过90度的角度的预定的折板的基端侧与箱体的侧面之间的折痕切断预定的折板。

附图说明

图1是拆箱系统的整体结构图。

图2是示出旋转台和各机器人的配置的俯视图。

图3是放大地示出开封机器人的一部分的说明图。

图4是示出在未完全地切断折板的情况下开封的状况的说明图。

图5是示出切断开盖后的折板的状况的立体图。

图6是从箱体的正面观察到的切断折板的状况的说明图。

图7是示出拆箱方法的流程的工序说明图。

图8是紧接着图7的工序说明图。

图9是由一台进行开封及开盖的机器人和一台切断折板的机器人来拆开瓦楞板纸箱的情况的工序说明图。

图10是紧接着图9的工序说明图。

图11是紧接着图10的工序说明图。

图12是紧接着图11的工序说明图。

图13是紧接着图12的工序说明图。

图14是紧接着图13的工序说明图。

图15是使用两组具备一台进行开封及开盖的机器人和切断折板的机器人的对来拆开瓦楞板纸箱的情况的工序说明图。

图16是紧接着图15的工序说明图。

图17是改变切断对象折板的角度后的第1变形例。

图18是改变切断对象折板的角度后的第2变形例。

图19涉及第2实施例，是推动器和折板切断用刀具形成为一体的拆箱系统的说明图。

图中：

1—拆箱系统，2—开封开盖等机器人，3—折板切断机器人，4—旋转台，5—输送机，6—箱体，10—拆箱控制器，20—开封开盖机器人控制器，21—复合刀具，22—吸附手，30—折板切断机器人控制器，31—折板切断用刀具，40—旋转台控制器，50—输送机控制器，61—箱主体，62—折板，611—箱体的侧面。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的实施方式。在本实施方式中，在将作为切断对象的预定的折板打开至预定角度的状态下，沿箱体的侧面切断预定的折板的基端侧。即，通过将预定的折板打开至预定角度，预定的折板的基端侧与箱体的侧面所连接的线变得明确，从而作为切断部的刀具容易机械式地侵入。因此，根据本实施方式，能够在不损伤箱体内的物品的情况下干净地切除折板，进而能够防止下一工序中的图像识别处理的精度降低。

在以下的说明中，作为箱体示出瓦楞板纸箱的例子，但本实施方式不限定于瓦楞板纸箱，例如也能够应用于由树脂、木材、陶瓷、金属等其它材料形成的箱体。

此外，在本实施方式中，由开封开盖机器人2实现开封和开盖，但也可以代替地，开封机器人和开盖机器人构成为不同的机器人。

(实施例1)

使用图1～图18来说明第1实施例。图1是拆箱系统1的整体结构图。

拆箱系统1例如具备开封开盖机器人2、折板切断机器人3、旋转台4、输送机5、拆箱控制器10、用户界面装置11、开封开盖机器人控制器20、折板切断机器人控制器30、旋转台控制器40、以及输送机控制器50。

以下，有时将开封开盖机器人称作开封等机器人。另外，在拆箱系统1的下一工序中设有自动拣选工序。在自动拣选工序中，由摄像机通过图像处理来识别箱体6内的物品7的位置及形状，并由拣选机器人从箱体6取出所识别出的物品(均未图示)。

作为“开封部”及“开盖部”的开封等机器人2例如是能够沿六轴方向移动的机器人。在开封等机器人2的前端例如具备开封用复合刀具21、吸附手22、以及摄像机23。开封用复合刀具21是“开封部”的例子。吸附手22是“开盖部”的例子。开封等机器人2与开封等机器人控制器20电连接，根据来自开封等机器人控制器20的控制信号而动作。在下文中说明复合刀具21的详细结构。

作为“折板切断部”的折板切断机器人3例如构成为能够沿三轴方向移动的机器人。当将箱体6的高度方向作为Z方向、将箱体6的宽度方向作为X方向、并将箱体6的长度方向作为Y方向时，折板切断机器人3能够沿上述XYZ这三个方向移动。在折板切断机器人3的前端设有折板切断用刀具31。折板切断机器人3与折板切断机器人控制器30电连接，根据来自折板切断机器人控制器30的控制信号而动作。在下文中说明折板切断机器人3的动作。

旋转台4设于输送机5的中途。旋转台4根据来自旋转台控制器40的控制信号向预定方向旋转预定角度。在旋转台4设有用于夹持箱体6来进行定位的推动器41(参照图2)。各推动器41的动作也由旋转台控制器40控制。

输送机5是向预定方向搬运箱体6的装置。输送机5与输送机控制器50电连接，根据来自输送机控制器50的控制信号而动作。输送机5朝向旋转台4搬运由图外的搬入部载置的箱体6。在旋转台4上被拆开后的箱体6再次装载于输送机5，向拣选工序搬运。

拆箱控制器10是控制拆箱系统1的整体动作的装置。拆箱控制器10能够构成为例如具备微处理器、存储器、辅助存储装置、通信接口、输入输出接口(均未图示)等的计算机系统。拆箱控制器10也可以由个人计算机、定序器、可编程逻辑控制器等构成。拆箱控制器10也可以经由局域网CN而与更上位的计算机系统以能够通信的方式连接。

拆箱控制器10的微处理器通过读取并执行存储在拆箱控制器10所具有的存储器或辅助存储装置中的计算机程序，来发挥作为本实施例的拆箱系统1的功能。该计算机程序的全部或者一部分能够经由存储介质或通信网络来分发。

用户界面装置(图中，UI装置)11连接为能够在与拆箱控制器10之间授受信息。用户界面装置11具备信息输入装置和信息输出装置。信息输入装置是供系统管理者等用户向拆箱控制器10输入设定值或指示等的装置。作为信息输入装置，例如有键盘、手动开关、触摸面板、声音输入装置等。信息输出装置是从拆箱控制器10输出信息的装置。作为信息输出装置，例如有监视显示器、打印机、灯、蜂鸣器等。

箱体6例如构成为瓦楞板纸箱，具备主体61和封住主体61的上下的开口部65的多个折板62(参照图3、图5)。以覆盖在开口部65的长边方向上对置的较短的折板62(3)、62(4)的上侧的方式能够开闭地设有在宽度方向上对置的较长的折板62(1)、62(2)。上述位于最外侧的折板62(1)、62(2)在接合的状态下闭合，并在其外侧粘贴有胶带64。此外，胶带64有时也粘贴在长条的折板62(1)、62(2)对接的部位63以外的位置。包括粘贴有胶带64的区域在内的区域W相当于“折板彼此接近的接近区域”。

参照图2来说明输送机5(1)、5(2)、旋转台4、以及各机器人2、3的配置关系。

图2中，从图中的左侧朝向右侧搬运箱体6。在上游侧输送机5(1)与下游侧输送机5(2)之间设有旋转台4。在旋转台4设有用于从两侧夹持箱体6来对其进行定位的推动器41。推动器41沿与切断对象的折板对应的箱体6的侧面611配置。即，与由推动器41夹持的侧面611连接的折板成为折板切断机器人3的切断对象。此外，也可以在旋转台4，能够进退地设有决定箱体6的行进方向的位置的限位器51(参照图6)。

图2中，开封等机器人2和折板切断机器人3一起配置于箱体6的行进方向两侧中的一方侧。也可以代替地，将开封等机器人2和折板切断机器人3配置为在箱体6的行进方向两侧对置。

使用图3来说明打开箱体6的外侧的折板62(1)、62(2)的方法。设于开封等机器人2的前端的开封用复合刀具21具有平行地分离配置的多个刀片211。开封用复合刀具21沿折板62(1)与折板62(2)对接的部位63在Y方向上切开折板彼此接近的区域W，由此使折板62(1)与折板62(2)分开来开封。之后，由开封等机器人2的吸附手22，利用负压来吸附折板62(1)或折板62(2)中的预定的折板，使之打开至预定角度。复合刀具21的刀片211也可以是旋转刀片。

若能够通过摄像机23的图像处理来准确地确定折板62(1)、62(2)对接的部位63，则开封用复合刀具21也可以仅具备一个刀片211(也可以是旋转刀片)。但是，实际上，箱体6多种多样，胶带64的粘贴方法等也各种不同。因此，在本实施例中，为了可靠地在外侧打开对接的折板62(1)、62(2)，使用多个刀片211来同时切开多个部位。

图4示出由开封用复合刀具21切开折板62(1)与折板62(2)对接的部位63的状况。如图4的(1)的开封之前的状态所示，开封用复合刀具21的刀片211的长度尺寸H1设定为比折板62的厚度尺寸H2短(H1＜H2)。更详细而言，在也考虑向折板62推压刀片211的量和胶带64的厚度尺寸H3的情况下，以使刀片211不会完全切断折板62的方式设定长度尺寸H1。

此处，折板62例如具备表衬板66、里衬板67、以及设置在各衬板66、67间的芯纸68。在图4的(2)的开封中的状态下，即在正由各刀片211切开折板62的状态下，各刀片211的刀尖到达芯纸68，但不足以到达里衬板67。因此，虽然折板62被破坏并切断直至表衬板66及芯纸68，但刀片211不贯通里衬板67。

如图4的(3)的吸附状态所示，在直至折板62的中途被破坏了的状态下，通过由吸附手22吸附并拉起预定的折板，来打开箱体6的折板。此外，刀片211的前端不一定不到达里衬板67，也可以进入直至里衬板67的厚度方向的中途。

虽然刀片211不贯通折板62，但折板彼此对接的部位63原本各折板的前端侧仅接触，从而能够由吸附手22容易地拉起折板62来将其打开。

此外，折板62的结构不限定于图4。也有在表衬板66与里衬板67之间设置一个或多个中间衬板的结构。在该情况下，在内部的衬板间形成芯纸。无论哪种结构，在本实施例中，复合刀具21的刀片211都不贯通折板62。由此，能够避免箱体6内的物品7被刀片211损伤，提高拆箱系统1的可靠性。

使用图5来说明折板切断机器人3所进行的折板的切断方法。折板切断机器人3利用折板切断用刀具31来切断打开至预定角度θ1的折板62的基端侧(根部侧)与箱体6的侧面611连接的部位。换言之，折板切断机器人3在将刀具31推压到折板62与侧面611的折痕部分621(参照图6)的状态下，使刀具31沿侧面611移动。预定角度θ1例如设定为超过90度的180度。不需要严密地为180度，实际上是折板62呈水平的角度即可。

图6是从箱体6的正面观察到的说明图。由各推动器41从两侧夹持箱体6的两侧面611。折板切断机器人3使刀具31从X方向接近而与侧面311接触，并且推压微小的量F。由此，在与切断对象的折板62(1)连接的侧面611中，由于由位于下侧的推动器41和位于上侧的刀具31按压，所以侧面611大致垂直。

即，与切断对象的折板62(1)连接的侧面611与箱体6的上部开口部65(也被称作取出口65)的法线N1大致平行。在该状态下，向折板62(1)与侧面611的折痕部分621推压刀具31，并使刀具31沿折板62(1)的长边方向移动，由此切断折板62(1)。此外，此处，举出折板62(1)的例子进行了说明，但切断其它折板62(2)～62(4)的情况也相同。

使用图7及图8来说明拆箱方法的流程。在下文中说明更详细的流程。

图7的(1)示出定位步骤。在定位步骤中，拆箱控制器10将箱体6搬运到旋转台4，并由推动器41(及限位器51)使箱体6停止在预定位置。

在图7的(2)的开封步骤中，拆箱控制器10利用开封等机器人2的开封用复合刀具21来以折板间的对接部位63为中心将其切开。但是，如图6所述，由于复合刀具21的刀片211的尺寸H1比折板62的厚度尺寸H2短，所以刀片211的前端不会贯通折板62。

在图7的(3)的开盖步骤中，拆箱控制器10利用吸附手22将切断对象的折板62(1)打开至90度以上的预定角度。预定角度设定为相对于由各折板覆盖的取出口65的法线N1成锐角。在下述的例子中，预定角度设定为相对于箱体6的侧面611成锐角。

在图8的(4)所示的折板切断步骤中，拆箱控制器10在将折板切断机器人3的刀具31稍微推压到与切断对象的折板62连接的侧面611的状态下，使刀具31沿折痕部分621移动。拆箱控制器10通过使折板切断机器人3的刀具31沿侧面611(沿折痕部分621)移动，来切掉折板62。

在图8的(5)所示的其它折板切断步骤中，拆箱控制器10使旋转台4旋转180度，由此也相同地由折板切断机器人3使另一个折板切断。此外，切断后的折板62由未图示的废弃机器人废弃即可。

使用图9～图14来说明使用一台开封等机器人2和一台折板切断机器人3的方式(为便于说明，称作单刀具方式)的情况下的拆箱方法。图9～图16中，左侧是从上侧观察到的说明图，右侧是从横向观察到的说明图。

在图9的(1)所示的第1步骤中，拆箱控制器10利用输送机5(1)向旋转台4搬入箱体6。在图9的(2)所示的第2步骤中，拆箱控制器10利用开封等机器人2的摄像机23来识别折板62闭合的区域(对接部位63)。在图9的(3)的第3步骤中，拆箱控制器10利用开封等机器人2来开始折板62的开封。但是，由于复合刀具21的刀片211比折板62的厚度短，所以不会贯通折板62。在图9的(4)的第4步骤中，开封等机器人2所进行的折板的开封结束。此外，当在折板的对接部位63以外的部位也粘贴有胶带时，拆箱控制器10也利用开封等机器人2将该部位切断。

在图10的(5)的第5步骤中，拆箱控制器10利用开封等机器人2的吸附手22来拉起距离开封等机器人2较近的一侧的折板，并使之打开至预定角度。在图10的(6)的第6步骤中，拆箱控制器10利用折板切断机器人3开始对打开至预定角度的折板进行切断。在图10的(7)的第7步骤中，折板的切断结束。在图10的(8)的第8步骤中，拆箱控制器10将切断后的折板废弃。

在图11的(9)的第9步骤中，拆箱控制器10使旋转台4旋转180度，利用开封等机器人2拉起折板62并使之打开至预定角度。在图11的(10)的第10步骤中，拆箱控制器10利用折板切断机器人3开始对打开的折板进行切断。在图11的(11)的第11步骤中，折板的切断结束。在图11的(12)的第12步骤中，拆箱控制器10将切断后的折板废弃。

在图12的(13)的第13步骤中，拆箱控制器10使旋转台4旋转90度，将一侧较短的折板拉到开封等机器人2的一侧。在图12的(14)的第14步骤中，拆箱控制器10利用折板切断机器人3来开始打开的折板的根部的切断。在图12的(15)的第15步骤中，折板的切断结束。在图12的(16)的第16步骤中，拆箱控制器10将切断后的折板废弃。

在图13的(17)的第17步骤中，拆箱控制器10使旋转台4旋转90度，将另一侧较短的折板拉到开封等机器人2的一侧，并使之打开至预定角度。在图13的(18)的第18步骤中，拆箱控制器10利用折板切断机器人3来开始打开的折板的切断。在图13的(19)的第19步骤中，折板的切断结束。在图13的(20)的第20步骤中，拆箱控制器10将切断后的折板废弃。

在图14的(21)的第21步骤中，拆箱控制器10使所有折板被切除后的箱体6向输送机5(2)移动。在图14的(22)的第22步骤中，箱体6装载于输送机5(2)，向下一工序(例如，伴随图像处理进行的自动拣选工序)输送。

图15及图16说明使用两台开封等机器人2和两台折板切断机器人3的方式(为便于说明，称作双刀具方式)的情况下的拆箱方法。双刀具方式的基本流程与单刀具方式相同，从而仅说明一部分，省略其它部分的说明。在双刀具方式中，由开封等机器人2及折板切断机器人3构成的多对配置为隔着旋转台4而对置。

在图15的(1)的第1步骤中，拆箱控制器10利用输送机5(1)向旋转台4搬入箱体6。在图15的(2)所示的第2步骤中，拆箱控制器10利用任一个开封等机器人2的摄像机23来识别折板62闭合的区域(对接部位63)。在图15的(3)的第3步骤中，拆箱控制器10利用开封等机器人2来开始折板62的开封。在图15的(4)的第4步骤中，开封等机器人2所进行的折板的开封结束。

在图16的(5)的第5步骤中，拆箱控制器10利用各开封等机器人2的吸附手22来拉起各个折板，并使之打开至预定角度。在图16的(6)的第6步骤中，拆箱控制器10利用各折板切断机器人3来开始对打开至预定角度的各折板进行切断。在图16的(7)的第7步骤中，各折板的切断结束。在图16的(8)的第8步骤中，拆箱控制器10将切断后的各折板废弃。之后的流程与图11～图14中说明的流程相同。不同点在于，两组开封等机器人2及折板切断机器人3同时并行地动作。因此，双刀具方式与单刀具方式相比，处理速度为2倍。

根据像这样构成的本实施例，在将折板62打开至超过90度的预定角度的状态下，通过使折板切断机器人3的刀具31沿箱体6的侧面611移动，来切断折板62。在本实施例中，打开至预定角度的折板62的基端侧与箱体6的侧面611的折痕部分621变得明确，能够沿该折痕部分621干净地切断折板62。在本实施例中，由于在折痕部分621处切断折板62，所以箱体6内的物品7不会被刀具31损伤，提高拆箱系统1的可靠性。

相对于此，假设在通过切下箱体6的侧面上部的周围来一次切除各折板的情况下，难以准确地对齐刀具的位置(用于切除折板的、箱体的高度方向的位置)。因此，有刀具损伤箱体内的物品的担忧。在本实施例中，在预先将折板62打开至预定角度的状态下，使刀具31沿箱体6的侧面611移动，从而能够不损伤物品7地仅切断折板62。

在本实施例中，由于能够从基端侧干净地切除折板62，所以也提高在图像处理中识别并取出箱体6内的物品的拣选工序的作业效率。

另外，在本实施例中，由于将复合刀具21的刀片211的高度尺寸H1设定为比折板62的厚度尺寸H2短，所以没有刀片211损伤箱体6内的物品7的担忧。因此，通过结合折板开封方法和折板切断方法，能够进一步提高拆箱系统1的可靠性。

图17示出改变切断对象折板的预定角度后的第1变形例。在第1实施例中，说明了预定角度θ1大致设定为180度的情况。相对于此，在第1变形例中，将预定角度θ2设定为超过90度的值且比180度小的值(90度＜θ2＜180度)。在第1变形例中，折板62相对于取出口65的法线N1形成为锐角即可。若以与取出口65平行的面为基准，则折板62打开为相对于与取出口65平行的面形成角度θ21。

图18示出改变切断对象折板的预定角度后的第2变形例。在第2变形例中，将预定角度θ3设定为超过90度的值且相对于取出口65的法线N1成钝角。由刀具31使折板62成为所谓的悬垂状态，并从折板62的斜下起沿侧面611进行切断。若以与取出口65平行的面为基准，则折板62打开为相对于与取出口65平行的面形成角度θ31。

(实施例2)

使用图19来说明第2实施例。在本实施例中，以与第1实施例的不同点为中心进行说明。在本实施例中，在推动器42设有折板切断功能。

在本实施例的推动器42的上侧设有折板切断机构43。在折板切断机构43的前端设有折板切断用刀具431。折板切断机构43例如构成为能够沿三轴方向移动的机器人。从图19的状态起，折板切断机构43沿Z轴方向伸长，刀具431与折痕部分621接触。而且，由折板切断机构43使刀具431一边沿与纸面垂直的进深方向(Y轴方向)移动一边切断折板62。

像这样构成的本实施例也起到与第1实施例相同的作用效果。另外，在本实施例中，由于推动器42和折板切断机构43形成为一体，所以能够使整体尺寸紧凑。

此外，本发明不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。上述实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，不限定于必须具备所说明的所有结构。并且，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构。再者，也能够在某实施方式的结构中追加其它实施方式的结构。另外，也能够对各实施方式的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。

本发明的各构成要素能够任意地取舍选择，具备取舍选择后的结构的发明也包含在本发明中。另外，除了权利要求书中明示的组合以外，还能够组合权利要求书所记载的结构。

Claims (6)

1.一种拆箱系统，是拆开具有折板的箱体的拆箱系统，其特征在于，具备：

旋转台；

位于上述旋转台上游的上游侧输送机，其朝向上述旋转台搬运箱体；

开封部，其切割搬运到上述旋转台上的箱体的各折板中以闭合的状态对置的折板彼此接近的接近区域；

开盖部，其将上述旋转台上的上述箱体的由上述开封部切割的上述各折板中的预定的折板打开至超过90度的预定角度；以及

折板切断部，其沿上述旋转台上的上述箱体的侧面从上述预定的折板下方将打开至上述预定角度的预定的折板的基端侧切断，

上述开封部使用尺寸比上述各折板的厚度尺寸短的刀片来切割上述接近区域。

2.根据权利要求1所述的拆箱系统，其特征在于，

还具备支撑部，该支撑部支撑上述箱体的各侧面中与上述预定的折板的基端侧连接的预定的侧面。

3.根据权利要求1所述的拆箱系统，其特征在于，

上述预定角度相对于由上述各折板覆盖的取出口的法线为锐角，或者相对于上述箱体的侧面为锐角。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的拆箱系统，其特征在于，

上述折板切断部在被推压到上述箱体的侧面的状态下，沿上述箱体的侧面切断上述预定的折板的基端侧。

5.根据权利要求4所述的拆箱系统，其特征在于，

拆箱系统配置于利用摄像机对上述箱体中的物品进行图像识别的工序的前一阶段。

6.一种拆箱方法，是拆开具有折板的箱体的拆箱方法，其特征在于，

包括以下各步骤：

搬运步骤，在该步骤中，将箱体搬运至旋转台；

开封步骤，在该步骤中，利用开封机构来切割上述旋转台上的上述箱体的各折板中以闭合的状态对置的折板彼此接近的接近区域；

开盖步骤，在该步骤中，利用开盖机构将上述旋转台上的上述箱体的由上述开封步骤切割的上述各折板中的预定的折板打开至超过90度的预定角度；以及

折板切断步骤，在该步骤中，利用折板切断机构沿上述旋转台上的上述箱体的侧面从上述预定的折板下方将打开至上述预定角度的预定的折板的基端侧切断，

在上述开封步骤中，使用具有尺寸比上述各折板的厚度尺寸短的刀片的开封机构来切割上述接近区域。

Images