CN112888635B - 箱开包装置及使用该箱开包装置的箱开包方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及箱开包装置及使用该箱开包装置的箱开包方法。箱开包装置具备机器人和切割装置。在机器人的手腕安装有机械手。机械手具有保持捆包过的箱的保持装置。切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃。机器人能够使由保持装置保持的箱在垂直平面内移动且在垂直平面内发生角度变化。

Description

箱开包装置及使用该箱开包装置的箱开包方法

技术领域

本发明涉及将被装货并封缄了的箱开包来将箱中的收纳物取出的装置及使用该箱开包装置的方法。

背景技术

在专利文献1等中提出了一种装置，包括用于将被装货并被封缄的瓦楞纸箱开包来将箱中的收纳物取出的机器人。

专利文献1：日本特开2013-100118号公报

在上述专利文献1的装置中，通过捆包材切断部的刀具对瓦楞纸箱刻入切痕。但是，该捆包材切断部被设置在搬运路径中。因此只能应对规定的瓦楞纸箱的大小、规定的封缄形态。即，难以应对各种箱的大小、各种封缄形态。

发明内容

本发明是鉴于这种状况而完成的，其目的在于提供能够应对各种箱的大小、各种封缄形态的箱开包装置及箱开包方法。

本发明的某方式(aspect)所涉及的箱开包装置具备机器人和切割装置，在上述机器人的手腕安装有机械手，上述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，上述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，上述机器人能够使由上述保持装置保持的上述箱在铅垂平面内移动。

根据该结构，机器人使由保持装置保持的箱在铅垂平面内向上方移动，从而能够将应切开的面按压于切断刃，且使箱在该铅垂平面内沿切断刃的刀尖的延伸方向移动，从而能够将该应切断的面切开。因此，能够应对各种箱的大小、各种封缄形态来将箱开包。而且，由于在将箱的面切开时该面朝向上方，所以箱内的收纳物因自重而靠近下方，因此降低了收纳物被切断刃损伤的可能性。

也可以是上述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有上述保持装置的上述机械手的手腕；和机器人控制器，控制上述机器人主体及上述保持装置的动作，上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体通过上述保持装置保持位于规定位置的上述箱，且使由上述保持装置保持的上述箱在至少铅垂平面内移动，从而将上述箱的朝向上的面利用上述切断刃切开(cut open)，由此将上述箱开包。这里，“将箱的面切开”是指在箱的面刻入到达内部空间的切痕(cut line)、或者形成线状的开口。

根据该结构，机器人主体能够被自动或者手动控制，应对各种箱的大小、各种封缄形态来将箱开包。

也可以是上述控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体使上述手腕位于上述箱的侧方来保持上述箱的除上表面以外的面，之后，使上述箱在至少铅垂平面内移动，从而将上述箱的上表面利用上述切断刃切开，由此将上述箱开包。

根据该结构，能够将箱的上表面切开。在收纳物不存在上下的方向性的情况下，通过使开包了的箱上下翻转，能够使收纳物下落来从箱取出。

也可以是上述机器人还能够使由上述保持装置保持的上述箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化。

根据该结构，由于能够将由保持装置保持的箱的下表面朝向切断刃，因此能够将箱的下表面切开。

也可以是上述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有上述保持装置的上述机械手的手腕；和机器人控制器，控制上述机器人主体及上述保持装置的动作，上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体使由上述保持装置保持的上述箱在至少上下翻转的旋转方向上发生角度变化，将由此成为向上或者斜向上的上述箱的面利用上述切断刃切开，从而将上述箱开包。

也可以是上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体使上述手腕位于上述箱的上方来保持上述箱的至少上表面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使上述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过上述角度变化成为向上或者斜向上的上述箱的下表面利用上述切断刃切开，由此将上述箱开包。

根据该结构，在位于规定位置的箱配置为仅能够保持上表面的情况下(例如，在将大量的箱层叠为多层并且在各层将多个箱配置为矩阵状，位于规定位置的箱是最上层的箱的情况下)，能够容易地保持位于规定位置的箱来将该箱的下表面切开。

也可以是上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体使上述手腕位于上述箱的侧方来保持上述箱的除下表面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使上述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过上述角度变化成为向上或者斜向上的上述箱的下表面利用上述切断刃切开，由此将上述箱开包。

根据该结构，在位于规定位置的箱配置为能够保持侧面的情况下(例如，在大量的箱配置成一列，位于规定位置的箱是前端的箱的情况下)，能够容易地保持位于规定位置的箱来将该箱的下表面切开。

也可以上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体在将由上述保持装置保持的上述箱开包之后，将利用上述切断刃被切开的面朝向下方从而使上述箱的收纳物下落。

根据该结构，能够通过机器人容易地取出开包了的箱的收纳物。

也可以是上述箱具有：底面；与上述底面对置的顶面；以及将上述底面的整周与上述顶面的整周连接的侧面，上述箱以上述顶面成为上表面的方式位于上述规定位置，上述机器人控制器构成为控制上述机器人主体，以使得上述机器人主体使上述手腕位于上述箱的上方来保持上述箱的除底面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使上述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过上述角度变化成为向上或者斜向上的上述箱的底面利用上述切断刃切开，由此将上述箱开包，并且，之后，将被上述切断刃切开了的底面朝向下方从而使上述箱的收纳物下落。

根据该结构，能够通过机器人切开底面来将箱开包，并将开包了的箱上下翻转来取出收纳物。其结果是，在收纳物具有上下的方向性的情况下，能够以正规的方向取出收纳物。

也可以是上述箱作为箱集合体被载置在托盘上，上述保持装置具备检测上述箱的位置的箱位置检测器，上述机器人控制器构成为基于上述箱位置检测检测出的上述箱的位置来利用上述保持装置保持载置在上述托盘上的上述箱集合体的位于上述规定位置的上述箱。

在机器人被程序控制的情况下，检测对象的箱被预先指定，其位置也被确定。但是，箱的现实的位置因托盘的位置误差、箱集合体形成时的箱的配置误差等而包括误差。根据该结构，例如，通过将检测对象的箱的位置修正为由箱位置检测器检测到的位置，从而能够准确地保持箱。

也可以是上述切割装置的上述切断刃配置于上述机器人能够使上述机械手的上述保持装置在上述切断刃之下移动的位置。

根据该结构，机器人能够将由保持装置保持的箱从切断刃的下方按压于该切断刃来将箱切开。

也可以是上述机器人为垂直多关节机器人。

根据该结构，由于机器人能够使由保持装置保持的箱以任意的姿势碰到切断刃来将箱切开，因此能够容易地应对各种箱的大小、各种封缄形态来将箱开包。

另外，本发明的另一方式(aspect)所涉及的箱开包方法是使用箱开包装置的箱开包方法，该箱开包装置具备机器人和切割装置，在上述机器人的手腕安装有机械手，上述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，上述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，其中，

所述箱开包方法包括工序A，即利用上述机器人使由上述保持装置保持的上述箱在铅垂平面内移动。

根据该结构，能够应对各种箱的大小、各种封缄形态来将箱开包。而且，由于在将箱的面切开时该面朝向上方，所以箱内的收纳物因自重而靠近下方，因此降低了收纳物被切断刃损伤的可能性。

根据本发明的箱开包装置，能够应对各种箱的大小、各种封缄形态，不损伤箱中的收纳物地将箱开包来取出其中的收纳物。

附图说明

图1是包括本发明的一个实施方式的箱开包装置的箱开包系统的一个例子的布局构思图。

图2是表示机器人与卸垛区域的立体图。

图3是表示卸垛动作中的前半部分亦即箱位置测量动作的图。

图4是表示保持装置的结构的主视图。

图5是表示图1的箱开包装置的控制系统的结构的框图。

图6是表示图1的箱开包装置的箱开包动作的概要的流程图。

图7是表示图1的箱开包装置的箱开包动作的详细的流程图。

图8A是表示卸垛动作中的后半部分亦即箱拾起动作的图。

图8B是表示卸垛动作中的后半部分亦即箱拾起动作的图。

图8C是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8D是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8E是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8F是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8G是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8H是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8I是表示瓦楞纸箱切割中的箱内的样子的图。

图8J是表示瓦楞纸箱切割动作的图。

图8K是表示产品(收纳物)搬出动作的图。

图8L是表示产品(收纳物)搬出动作的图。

图8M是表示产品(收纳物)搬出动作的图。

图8N是表示空箱排出动作的图。

图8O是表示空箱排出动作的图。

图9是表示卸垛动作的其他方式的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的箱开包装置的一个实施方式进行说明。此外，以下贯穿所有附图对相同或者相当的要素标注同一参照附图标记，并省略其重复的说明。另外，以下的图是用于说明本发明的图，因此存在省略与本发明无关的要素的情况、由于夸张等而使尺寸不准确的情况、在多个附图中相互对应的要素不一致的情况等。另外，本发明并不限定于以下的实施方式。

(实施方式)

图1是包括本发明的一个实施方式的箱开包装置的箱开包系统的布局构思图的一个例子。图2是表示机器人与卸垛区域的立体图。图3是表示卸垛动作中的前半部分亦即箱位置测量动作的图。图4是表示保持装置的结构的主视图。该箱开包系统也是箱开包装置100的作业环境。

[结构]

{硬件的结构}

参照图1至图4，箱开包系统包括机器人1、切割装置40、卸垛区域51、实托盘搬运输送机52、托盘库53、拆袋机54、产品搬出输送机55以及空箱排出输送机56。机器人1与切割装置40构成箱开包装置100。机器人1的动作由机器人控制器3(图5)控制，机器人1以外的箱开包系统的构成要素的动作由系统控制装置(未图示)控制。相互关联地进行机器人1的动作的控制与箱开包系统的控制。

在该箱开包系统中，在实托盘搬运输送机52上搬运载置(配置)有适当集合瓦楞纸箱(以下，简称为“箱”)33而成的箱集合体32的托盘31(以下，将载置有箱集合体32的托盘称为“实托盘”)，并使该托盘31在卸垛区域51停止。箱33在内部收纳有收纳物(产品)36，并被胶带34封缄(密封)。若实托盘31停止，则机器人1从箱集合体32将箱33拾起，利用切割装置40来将箱33开包，使收纳物36下落至产品搬出输送机55。于是，产品搬出输送机55将收纳物36搬运至拆袋机54，拆袋机54将收纳物36的袋拆开来对收纳物进行适当处理。机器人1使空箱33下落至空箱排出输送机56上。于是，空箱排出输送机56将空箱33搬出。若反复进行上述一系列的箱开包动作，而使托盘31上变空，则利用实托盘搬运输送机52将空的托盘31搬运至托盘库53并且使下一实托盘31在卸垛区域51停止。在托盘库53中，堆积空的托盘31。

接下来，针对箱开包装置100详细地进行说明。

＜机器人1＞

机器人1只要能够在手腕2a具有包括保持捆包过的箱33的保持装置10的机械手并使由保持装置10保持的箱33在铅垂平面内移动即可。这是因为：机器人1使由保持装置10保持的箱33在铅垂平面内向上方移动，由此能够将应切开的面按压于切断刃41，且使箱33在该铅垂平面内沿切断刃41的刀尖的延伸方向移动，由此能够将该应切断的面切开。这里，“将箱33的面切开”是指在箱33的面刻入到达内部空间的切痕(cut line)，或者形成线状的开口。机器人1可以还能够使由保持装置10保持的箱33在上下翻转的旋转方向上发生角度变化。根据该结构，由于能够将由保持装置10保持的箱33的下表面朝向切断刃41，所以能够切开箱33的下表面。

在本实施方式中，机器人1能够使由保持装置10保持的箱33在铅垂平面内移动，且能够使由保持装置10保持的箱33在上下翻转的旋转方向上发生角度变化。

作为机器人1，可例示垂直多关节机器人、水平多关节机器人、三角(delta)机器人、并联机器人、箱开包专用的机器人等。

机器人1包括机器人主体2和机器人控制器3(参照图5)。

参照图3，机器人1例如由6轴的垂直多关节机器人构成，机器人主体2由垂直多关节的机械臂构成。由于垂直多关节机器人是公知的，因此省略其详细的说明。在机器人主体2的手腕2a安装有具备保持装置10的机械手(这里，实际上仅由保持装置10构成)。

＜瓦楞纸箱33＞

箱33只要能够在内部收纳收纳物36并封缄(密封)且能够通过切断刃41切开即可。箱33的形态不特别限定。这里，箱33构成为具有底面、与底面对置的顶面以及将底面的整周与顶面的整周连接的侧面的形态。具体地，箱33是装货了的瓦楞纸箱。这里，例如，箱33的形状是长方体。箱33由长方体的四个侧壁所构成的四棱柱状的主体部33a和分别形成于主体部33a的各侧壁的上端及下端的折翼33b构成。将折翼33b弯折并且适当组合来将四棱柱状的主体部33a的两端面封闭，由此分别形成顶壁及底壁。此外，在本实施方式中，在不特别区别箱33的上下的方向的情况下，将四棱柱状的主体部33a的两端的壁称为“端壁”。端壁以折翼33b不打开的方式被粘接胶带(以下，简称为“胶带”)34封缄。根据箱33的端壁的形态，折翼33b的形状、张数、基于胶带34的封缄形态各种各样，但若对一般的折翼进行说明则如以下那样。

例如，将主体部33a的矩形的端面的一对对置的短边及一对长边分别作为弯折部，通过从各一对弯折部分别延伸的分别为相同形状的矩形的一对短边用的折翼33b及一对长边用的折翼33b形成端壁。矩形的端面的一对短边的弯折部被弯折，使一对短边用的折翼33b隔开间隔地沿着端面延伸。接着，矩形的端面的一对长边的弯折部被弯折，将一对长边用的折翼33b的前缘彼此对接。进而，胶带34覆盖该对接部且跨越一对长边用的折翼33b来使一对长边用的折翼33b贴合。于是，长边用的折翼33b的侧缘与主体部33a的短边的弯折部重叠。胶带34覆盖该重叠部且跨着长边用的折翼33b与主体部33a的短边的弯折部来使长边用的折翼33b与箱33的侧板贴合。通常，在主体部33a的两处进行长边用的折翼22的侧缘与主体部33a的短边之间的贴合。其结果是，若主视观察端壁则胶带34呈H字形状(以下，将该胶带的贴附形态称为“H字状胶带贴附形态”)。此外，存在省略长边用的折翼22的侧缘与主体部33a的短边之间的贴合的形态。在该情况下，若主视观察端壁则胶带34呈I字形状(以下，将该胶带34的贴附形态称为“I字状胶带贴附形态”)。在本实施方式中，例示该I字状胶带贴附形态。但是，以下说明的箱开包动作也完全能够同样地应用于H字状胶带贴附形态。

另外，作为其他形态，也存在以下那样的形态。端壁由一张折翼33b构成。折翼33b形成为其缘部与主体部33a的侧壁的底缘重叠，胶带34覆盖该重叠部且跨着折翼33b与主体部33a的侧壁来将折翼33b与主体部33a的侧壁贴合。

＜箱集合体32＞

参照图3，箱33以形成箱集合体32的方式堆叠在托盘31上。对于箱集合体32而言，只要规则地配置箱33即可。要求规则性的理由是因为：机器人1为了保持配置在托盘31上的箱33，需要各箱33在托盘31上的位置是确定的。

具体地，箱集合体32例如由以整体层叠成为周面共面的四棱柱状的的一个以上的层构成。各层由排列成俯视时整体呈几何学图形的一个以上的箱33构成。这里，几何学图形是正方形。当然，也可以是其他几何学图形。各箱33配置为顶面成为上表面。

＜切割装置40＞

参照图2，切割装置40设置在机器人1的附近。切割装置40具有刀尖朝向下方的切断刃41。此外，切断刃41的刀尖也可以是斜向下。切断刃41只要具有朝向下方或者斜下方的刀尖即可。切断刃41的形状不特别限定，可例示圆板状、刀状、链锯状等。切断刃41可以被固定，也可以可移动。

切断刃41配置于机器人1能够使保持装置10在切断刃41之下移动的位置。这是因为：若这样配置，则机器人1能够将由保持装置10保持的箱33从切断刃41的下方按压于该切断刃41来将箱33切开。

具体地，切割装置40例如具备圆板状的切断刃41和支承体42。在图2(及图8D～8H、及J)中，为了便于说明，支承体42被绘制成透明。支承体42被适当的支承构造被支承为所需的高度，且形成为下端敞开的框体。而且，切断刃41经由水平的旋转轴42a(参照图8I)以能够在铅垂平面内旋转的方式安装于支承体42。切断刃41的下端部从支承体42的下端露出。切断刃41例如被马达(未图示)旋转驱动。

＜收纳物(产品)36＞

收纳物36(参照图4)不特别限定。可例示产品、邮件等。作为产品，可例示装袋了的产品(例如，食品、装满坚果的塑料袋、日用品)、工业材料、部件等。

＜保持装置10＞

参照图3及图4，这里，保持装置10具备主体部11、安装部12、一对把持部件13A、13B、吸附部18以及三维位置测量器(箱位置检测器)20。此外，在图4中，省略三维位置测量器20的图示。关于三维位置测量器20将在后详细地进行说明。另外，在图4中，为了方便，将图的左右方向及上下方向分别定义为保持装置10的左右方向及上下方向。

主体部11形成为从左右方向观察具有倒U字状的截面并沿左右方向延伸的框体(特别参照图3)。

在该主体部11的中央部向上方向立设有前端具有凸缘的圆筒状的安装部12。安装部12的中心轴构成保持装置10的基准轴线AR。保持装置10以基准轴线AR与机器人主体(机械臂)2的手腕2a的扭动旋转的轴线一致的方式安装于该手腕2a。另外，对于保持装置10而言，如后述那样，通过机器人主体2使基准轴线AR与瓦楞纸箱33的中心轴大致一致来将主体部11定位在瓦楞纸箱33的上方。

在图4中，将保持装置10以基准轴线AR沿上下方向(铅垂方向)延伸的姿势示出。

一对把持部件13A、13B以各自的基端部在与基准轴线AR垂直的规定的方向(这里为左右方向)上分隔规定距离的方式安装于主体部11。一对把持部件13A、13B各自的基端部以能够绕与基准轴线AR的延伸方向及上述规定方向垂直的(正交)一对转动轴线A1、A2转动的方式安装于主体部11。分别安装有该一对把持部件13A、13B的基端部的主体部11的部位在上述规定方向上从主体部11的基准轴线AR分离彼此相等的距离。一对把持部件13A、13B被气动控制回路(未图示)驱动。对于一对把持部件13A、13B而言，在除图4及图8I以外的图中，为了简化而用一个参照附图标记13表示。

一对把持部件13A、13B例如形成为从各自的转动轴线A1、A2的延伸方向观察，一对把持部件13A、13B具有向相互接近的方向或者侧(以下，称为内方或者内侧)弯曲的截面形状的板状。

在一对把持部件13A、13B的前端分别设置有向内侧突出的爪15A、15B。另外，在一对把持部件13A、13B的内侧的面的比弯曲部靠前端侧的部分分别安装有摩擦部件17A、17B。一对摩擦部件17A、17B只要是摩擦系数较大的部件即可，作为一对摩擦部件17A、17B，可例示由橡胶、海绵、砂纸等构成的部件。

一对把持部件13A、13B的长度及弯曲的程度设定(设计)为：在主体部11位于瓦楞纸箱33的上方的状态(更详细地，是吸附部18吸附到瓦楞纸箱33的上表面的中央部的状态)下，例如，一对爪15A、15B分别咬入瓦楞纸箱33的左右的侧壁的上部，且一对摩擦部件17A、17B分别与瓦楞纸箱33的左右的侧壁的上部抵接。

但是，根据收纳物36的状态(例如，在收纳物36较少的情况下等)，一对把持部件13A、13B的长度及弯曲的程度也可以设定(设计)为：在主体部11位于瓦楞纸箱33的上方的状态(更详细地，是吸附部18吸附到瓦楞纸箱33的上表面的中央部的状态)下，一对爪15A、15B分别咬入瓦楞纸箱33的左右的侧壁的任一部分，且一对摩擦部件17A、17B分别与瓦楞纸箱33的左右的侧壁的任一部分抵接。

在主体部11的下表面设置有吸附部18。吸附部18例如由真空吸附盘构成。吸附部18例如设置为中心轴与基准轴线AR一致。吸附部18通过上述的气动控制回路进行吸附/释放动作。

＜三维位置测量器20＞

如图3所示，作为箱位置检测器的三维位置测量器20设置于保持装置10的主体部11的侧部。三维位置测量器20测量箱33的三维位置。三维位置测量器20例如由三维视觉相机、图像传感器、超声波距离传感器等构成。这里，三维位置测量器20由三维视觉相机构成。

{控制系统的结构}

图5是表示图1的箱开包装置100的控制系统的结构的框图。

参照图5，机器人控制器3由进行集中控制的单独的控制器或者进行分散控制的多个控制器构成。这里，机器人控制器3由进行集中控制的单独的控制器构成。机器人控制器3的设置位置不特别限定。机器人控制器3例如设置于机器人主体2的基部(参照图2)。机器人控制器30例如具备处理器Pr和存储器Me。机器人控制器3通过处理器Pr读出并执行储存在存储器Me的规定的控制程序来控制机器人主体2及保持装置10的动作。具体地，机器人控制器3例如由微控制器、MPU、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)、逻辑电路等构成。

具体地，机器人控制器3通过控制驱动机器人主体2的各关节的马达来控制机器人主体2的动作，并通过控制保持装置10的气动控制回路来控制保持装置10的动作。另外，机器人控制器3基于三维位置测量器20的测量数据来确定箱33的三维位置。而且，机器人控制器以基于该确定出的箱33的三维位置来保持箱33的方式控制机器人主体2及保持装置10的动作，且按照上述的规定的控制程序使机器人主体2及保持装置10进行箱开包动作。

切割装置40由上述的系统控制装置(未图示)适当地控制。此外，机器人控制器3也可以控制切割装置40的动作。

[动作]

接下来，对如以上那样构成的箱开包装置100的动作进行说明。首先，使用图2、图3及图6对箱开包装置100的动作的概要进行说明。

图6是表示图1的箱开包装置的箱开包动作的概要的流程图。机器人1及保持装置10的动作通过机器人控制器3的控制来执行。

参照图2、图3及图6，机器人1利用保持装置10保持箱33(步骤S1)。

接着，机器人1使箱33向切割装置40移动(步骤S2)。

接着，机器人1利用切割装置40的切断刃41来将箱33开包(步骤S3)。

接下来，使用图2～4、图7、图8A～8N对箱开包装置100的动作详细地进行说明。该详细的动作例如像以下那样执行。当然，也可以通过除此以外的方式的动作执行。以下，例示了机器人主体2使手腕2a位于箱33的上方来保持箱33的除底面以外的面(上表面及侧面)的保持形态下的动作。另外，切断刃41旋转。

首先，如图3所示，机器人1利用三维位置测量器20针对托盘31上的构成箱集合体32的多个箱33中的顶面露出并位于规定位置的一个箱33测量箱33的三维位置。该测量对象的箱33在上述的规定的控制程序中被预先指定，其三维位置也确定，但箱33的现实的三维位置因包括托盘31的位置误差、箱集合体32在形成时的箱33的配置误差等而包括误差，因此将其修正为测量出的三维位置(步骤S1-1)。这是因为：特别是在箱开包装置100中，由于通过保持装置10的一对把持部件13A、13B把持箱33，所以为了准确地把持箱33，重要的是箱33的三维位置准确。

接着，如图8A所示，机器人1通过吸附部18(参照图4)吸附指定的箱33的顶面(步骤S1-2)。

接着，如图8B所示，机器人1将吸附的箱33抬起至规定的把持位置(步骤S1-3)。

接着，如图8C所示，机器人1利用一对把持部件13A、13B(13)来把持箱的上部(步骤S1-4)。由此，箱33被机器人1牢固地保持，能够搬运(移动)箱33。

接着，如图8D所示，机器人1使保持的箱33向切割装置40的切断刃41之前移动(步骤S2)。详细地说，机器人1若保持箱33，则使箱33在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，由此使箱33的姿势变化为保持的箱33的顶面朝向斜上方。通过该姿势变化，箱33内的收纳物36(参照图8I)靠向箱33的下方。由此在箱33的内部空间的上部形成间隙。由于在箱33的内部空间的上部形成有间隙，所以即使切断刃41保持刀尖刺进箱不变地相对于箱33相对移动，切断刃41也不会损伤箱33内的收纳物。而且，机器人1使箱33的一个短边的一端(图8D中的右端)位于切断刃41的下端部的左侧。

接着，机器人1使箱33沿着切断刃41的延伸面向图8D的右侧水平移动。

由此，如图8F所示，箱33的底侧的胶带34的一侧被横向切断(步骤S3-1)。此外，在H字状胶带贴附形态的情况下，与箱33的一个短边对应的胶带也被切断。另外，以上的切断动作通过使箱33在包括切断刃41的刀尖的延伸面的铅垂平面内移动来执行。

接下来，如图8G所示，机器人1使箱33绕手腕2a的中心轴(保持装置10的基准轴线AR)旋转180度，之后，与步骤S3-1同样地，来将箱33的底侧的胶带34的另一侧沿横向切断(步骤S3-2)。此外，在H字状胶带贴附形态的情况下，与箱33的另一短边对应的胶带也被切断。

接着，如图8H所示，机器人1使箱33绕手腕2a的中心轴旋转90度并且将箱33朝向正上方，且使箱33的一侧(图8H中的右侧)的短边的中央位于切断刃41的下端部的左侧。

接着，机器人1使箱33沿着切断刃41的延伸面向图8H的右侧水平移动。此时，如图8I所示，箱33内的收纳物36靠向箱33的下方，在箱33的内部空间的上部形成有间隙，因此切断刃41不会损伤箱33内的收纳物。

由此，如图8J所示，箱33的底侧的胶带34的位于底面的部分被沿纵向切断(步骤S3-3)。此外，H字状胶带贴附形态的情况也与此同样，箱33的底侧的胶带34的位于底面的部分被沿纵向切断。另外，该步骤S3-3中的切断动作也通过使箱33在包括切断刃41的刀尖的延伸面的铅垂平面内移动来执行。

这样一来，贴附于折翼33b的所有胶带34被切断，从而解除箱33的底壁的封缄状态。

接着，机器人1使箱33移动至收纳物台的产品搬出输送机55之上(步骤S4)。

接下来，如图8K及图8L所示，机器人1以边推开折翼33b边将收纳物36从箱33排出至产品搬出输送机55上的方式扭转箱33(步骤S5)。在该情况下，可以扭转为箱33成为横向，也可以扭转为箱33正立。另外，也可以通过扭转以外的形态使箱33的姿势变化。

由此，如图8M所示，收纳于箱33中的收纳物36全部下落至产品搬出输送机55上并被排出(步骤S6)。

接着，如图8N所示，机器人1使空箱33移动至空箱排出输送机56之上(步骤S7)。

接着，如图8O所示，机器人1解除保持装置10的吸附部18的吸附并且解除一对把持部件13的把持，由此释放箱33。于是，空箱33下落至空箱排出输送机56上(步骤S8)。下落的空箱33被空箱排出输送机56搬出。

而且，机器人1以后反复进行上述的动作。

根据这种实施方式，机器人1能够使由保持装置10保持的箱33在上下翻转的旋转方向上发生角度变化来将该箱33的应切开的面垂直地朝向切断刃41，并使该箱33在铅垂平面内向上方移动，从而能够将该应切开的面按压于切断刃41，且使该箱33在铅垂平面内沿切断刃41的延伸方向移动，从而能够将该应切开的面切开。

因此，能够应对各种箱33的大小、各种封缄形态来将箱33开包。而且，由于在切开时使应切开的面朝上，因此箱33内的收纳物36因自重而靠近下方，因此降低了收纳物36被切断刃41损伤的可能性。

{变形例1}

图9是表示卸垛动作的其他形态的图。参照图9，则在本实施方式的变形例1中，在托盘31上呈列状配置有多个箱33作为箱集合体32。列的数量不特别限定。作为这种情况，例如，可举出箱33为纵长、若堆叠则箱集合体32变得不稳定的情况。

在本变形例中，该箱集合体32的箱列中的前端的箱33是位于规定位置的箱。针对位于该箱列的前端的箱33，机器人主体2在各时刻使手腕2a位于箱33的前方(侧方)来保持箱33的除下表面以外的面(这里为三个侧面(前表面、左侧面及右侧面))。

除此以外的点与上述实施方式完全相同。

根据该变形例1，在位于规定位置的箱33配置为能够保持侧面的情况下，能够容易地保持位于规定位置的箱33来将该箱33的下表面切开。

{变形例2}

变形例2除以下的点以外与变形例同样。

在本变形例2中，机器人主体2与变形例1同样地在利用保持装置10保持箱33之后，不使箱33上下翻转就将箱33开包。详细地说，在图7的流程图的步骤S3-1～S3-3中，将箱33的顶侧的胶带34切断。

根据该变形例2，能够将箱33在配置状态下的上表面切开。在收纳物36不存在上下的方向性的情况下，能够通过进一步使开包的箱33上下翻转来使收纳物36下落而从箱33取出。

(其他实施方式)

在上述实施方式以及变形例1及变形例2(以下，简称为“上述实施方式”)中，箱开包装置100具备对机器人1进行操作的操作器，箱开包装置100可以构成为通过操作者使用操作器操作机器人1来将箱33开包。在该情况下，例如，箱开包装置100可以构成为操作者对机器人主体2及保持装置10进行操作而不经由控制装置。另外，例如，箱开包装置110可以构成为通过操作器的操作将操作信号输入至机器人控制器3，机器人控制器3根据操作信号来控制机器人主体2及保持装置10的动作。

在上述实施方式中，箱33也可以不被胶带34封缄。例如，可以通过使折翼相互卡合或者粘接来封缄箱33。另外，也可以通过将端壁利用适当的安装方法(嵌合、紧固等)安装来封缄箱33。

在上述实施方式中，箱保持部具备上壁保持部(吸附部18)及一对侧壁保持部(把持部件13A、13B)，但也可以是任一方。

另外，在上述实施方式中，例示了堆叠瓦楞纸箱33的情况，但瓦楞纸箱33的载置形态并不限定于此。例如，也可以在1列堆叠有多个瓦楞纸箱。在这种情况下，也可以省略上壁保持部(吸附部18)。

另外，保持装置10保持瓦楞纸箱33的方向不特别限定。例如，在瓦楞纸箱33载置为顶壁为横向或者向下的情况下，保持装置10从侧方或者下方保持瓦楞纸箱33即可。总而言之，保持装置10使主体部11与瓦楞纸箱33的应切开的端壁相反一侧的端壁邻接来保持瓦楞纸箱33即可。

另外，箱保持部(18、13)支承瓦楞纸箱33的应切开的端壁以外的部分来保持瓦楞纸箱33即可，例如，也可以保持瓦楞纸箱33的棱部或者角部。

在上述实施方式中，例示了吸附部18作为上壁保持部，但上壁保持部只要能够支承瓦楞纸箱33的上壁来保持即可。例如，上壁保持部也可以具备能够咬入上壁来支承瓦楞纸箱33那样的爪。

在上述实施方式中，例示了侧壁保持部由一对把持部件13A、13B构成的方式，但侧壁保持部只要能够支承侧壁并保持瓦楞纸箱33即可。例如，侧壁保持部也可以构成为沿左右方向进退来夹持一对侧壁。

另外，在上述实施方式中，保持装置10的把持部件13通过气动控制回路驱动，但该把持部件13的动力源并不限于此。例如，该把持部件13也可以由马达驱动。

另外，在上述实施方式中，切割装置40可以具有多个切断刃41。

另外，在上述实施方式中，可以省略三维位置测量器20。

根据上述说明，对于本领域技术人员而言，许多的改良、其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明应仅解释为例示。

工业上的利用可能性

本发明的箱开包装置在将被装货并封缄了的箱开包来将箱中的收纳物取出的装置的技术领域中有用。

1…机器人；2…机器人主体；2a…手腕；3…机器人控制器；10…保持装置；11…主体部；12…安装部；13、13A、13B…把持部件；15A、15B…爪；17A、17B…摩擦部件；18…吸附部；20…三维位置测量器(箱位置检测器)；31…托盘；32…箱集合体；33…瓦楞纸箱(箱)；33a…主体部；33b…折翼；34…粘接胶带(胶带)；36…收纳物；40…切割装置；41…切断刃；42…支承体；51…卸垛区域；52…实托盘搬运输送机；53…托盘库；54…拆袋机；55…产品搬出输送机；56…空箱排出输送机；100…箱开包装置；Pr…处理器；Me…存储器。

Claims (28)

1.一种箱开包装置，其特征在于，

具备机器人和切割装置，

在所述机器人的手腕安装有机械手，

所述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，

所述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，

所述机器人能够使由所述保持装置保持的所述箱在铅垂平面内移动，

所述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有所述保持装置的所述机械手的手腕；和机器人控制器，控制所述机器人主体及所述保持装置的动作，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体利用所述保持装置保持位于规定位置的所述箱，且使由所述保持装置保持的所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将所述箱的朝向上的面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

2.根据权利要求1所述的箱开包装置，其特征在于，

所述控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的侧方来保持所述箱的除上表面以外的面，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将所述箱的上表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

3.根据权利要求1或2所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体在将由所述保持装置保持的所述箱开包之后，将被所述切断刃切开了的面朝向下方，从而使所述箱的收纳物下落。

4.根据权利要求1或2所述的箱开包装置，其特征在于，

所述箱作为箱集合体被载置在托盘上，

所述保持装置具备检测所述箱的位置的箱位置检测器，

所述机器人控制器构成为基于所述箱位置检测检测出的所述箱的位置来利用所述保持装置保持载置在所述托盘上的所述箱集合体的位于所述规定位置的所述箱。

5.根据权利要求1或2所述的箱开包装置，其特征在于，

所述切割装置的所述切断刃配置于所述机器人能够使所述机械手的所述保持装置在所述切断刃之下移动的位置。

6.根据权利要求1或2所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人为垂直多关节机器人。

7.一种箱开包装置，其特征在于，

具备机器人和切割装置，

在所述机器人的手腕安装有机械手，

所述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，

所述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，

所述机器人能够使由所述保持装置保持的所述箱在铅垂平面内移动，

所述机器人还能够使由所述保持装置保持的所述箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，

所述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有所述保持装置的所述机械手的手腕；和机器人控制器，控制所述机器人主体及所述保持装置的动作，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体使由所述保持装置保持的所述箱在至少上下翻转的旋转方向上发生角度变化，将由此成为向上或者斜向上的所述箱的面利用所述切断刃切开，从而将所述箱开包。

8.根据权利要求7所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的上方来保持所述箱的至少上表面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的下表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

9.根据权利要求7所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的侧方来保持所述箱的除下表面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的下表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体在将由所述保持装置保持的所述箱开包之后，将被所述切断刃切开了的面朝向下方，从而使所述箱的收纳物下落。

11.根据权利要求7所述的箱开包装置，其特征在于，

所述箱具有：底面；与所述底面对置的顶面；以及将所述底面的整周与所述顶面的整周连接的侧面，

所述箱以所述顶面成为上表面的方式位于规定位置，

所述机器人控制器构成为控制所述机器人主体，以使得所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的上方来保持所述箱的除底面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的底面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包，并且，

之后，将被所述切断刃切开了的底面朝向下方，从而使所述箱的收纳物下落。

12.根据权利要求7～9中任一项所述的箱开包装置，其特征在于，

所述箱作为箱集合体被载置在托盘上，

所述保持装置具备检测所述箱的位置的箱位置检测器，

所述机器人控制器构成为基于所述箱位置检测检测出的所述箱的位置来利用所述保持装置保持载置在所述托盘上的所述箱集合体的位于规定位置的所述箱。

13.根据权利要求7～9中任一项所述的箱开包装置，其特征在于，

所述切割装置的所述切断刃配置于所述机器人能够使所述机械手的所述保持装置在所述切断刃之下移动的位置。

14.根据权利要求7～9中任一项所述的箱开包装置，其特征在于，

所述机器人为垂直多关节机器人。

15.一种箱开包方法，使用箱开包装置，所述箱开包装置具备机器人和切割装置，在所述机器人的手腕安装有机械手，所述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，所述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，

所述箱开包方法的特征在于，

所述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有所述保持装置的所述机械手的手腕；和机器人控制器，控制所述机器人主体及所述保持装置的动作，

所述箱开包方法包括工序A，即利用所述机器人使由所述保持装置保持的所述箱在铅垂平面内移动，

所述工序A是通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：所述机器人主体利用所述保持装置保持位于规定位置的所述箱，且使由所述保持装置保持的所述箱至少在铅垂平面内移动，从而将所述箱的朝向上的面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

16.根据权利要求15所述的箱开包方法，其特征在于，

所述工序A是通过所述控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的侧方来保持所述箱的除上表面以外的面，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将所述箱的上表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

17.根据权利要求15或16所述的箱开包方法，其特征在于，

所述箱旋转方法包括通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序B，即：所述机器人主体在将由所述保持装置保持的所述箱开包之后，将被所述切断刃切开了的面朝向下方，从而使所述箱的收纳物下落。

18.根据权利要求15或16所述的箱开包方法，其特征在于，

所述箱作为箱集合体被载置在托盘上，

所述保持装置具备检测所述箱的位置的箱位置检测器，

在所述工序A中，利用所述机器人控制器，基于所述箱位置检测检测出的所述箱的位置来利用所述保持装置保持载置在所述托盘上的所述箱集合体的位于所述规定位置的所述箱。

19.根据权利要求15或16所述的箱开包方法，其特征在于，

所述切割装置的所述切断刃配置于所述机器人能够使所述机械手的所述保持装置在所述切断刃之下移动的位置。

20.根据权利要求15或16所述的箱开包方法，其特征在于，

所述机器人为垂直多关节机器人。

21.一种箱开包方法，使用箱开包装置，所述箱开包装置具备机器人和切割装置，在所述机器人的手腕安装有机械手，所述机械手具有保持捆包过的箱的保持装置，所述切割装置具有刀尖成为向下或者斜向下的切断刃，

所述箱开包方法的特征在于，

所述机器人具备：机器人主体，包括安装有具有所述保持装置的所述机械手的手腕；和机器人控制器，控制所述机器人主体及所述保持装置的动作，

所述箱开包方法包括工序A，即利用所述机器人使由所述保持装置保持的所述箱在铅垂平面内移动，

所述工序A包括还利用所述机器人使由所述保持装置保持的所述箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，

所述工序A是通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：所述机器人主体使由所述保持装置保持的所述箱在至少上下翻转的旋转方向上发生角度变化，将由此成为向上或者斜向上的所述箱的面利用所述切断刃切开，从而将所述箱开包。

22.根据权利要求21所述的箱开包方法，其特征在于，

所述工序A是通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的上方来保持所述箱的至少上表面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的下表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

23.根据权利要求21所述的箱开包方法，其特征在于，

所述工序A是通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的侧方来保持所述箱的除下表面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的下表面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包。

24.根据权利要求21～23中任一项所述的箱开包方法，其特征在于，

所述箱旋转方法包括通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序B，即：所述机器人主体在将由所述保持装置保持的所述箱开包之后，将被所述切断刃切开了的面朝向下方，从而使所述箱的收纳物下落。

25.根据权利要求21所述的箱开包方法，其特征在于，

所述箱具有：底面；与所述底面对置的顶面；以及将所述底面的整周与所述顶面的整周连接的侧面，

所述箱以所述顶面成为上表面的方式位于规定位置，

所述箱开包方法包括所述工序A和追加工序，

所述工序A及所述追加工序是通过所述机器人控制器以如下方式控制所述机器人主体的工序，即：

所述机器人主体使所述手腕位于所述箱的上方来保持所述箱的除底面以外的面，之后，使保持的箱在上下翻转的旋转方向上发生角度变化，之后，使所述箱在至少铅垂平面内移动，从而将通过所述角度变化成为向上或者斜向上的所述箱的底面利用所述切断刃切开，由此将所述箱开包，并且，

之后，将被所述切断刃切开了的底面朝向下方从而使所述箱的收纳物下落。

26.根据权利要求21～23中任一项所述的箱开包方法，其特征在于，

所述箱作为箱集合体被载置在托盘上，

所述保持装置具备检测所述箱的位置的箱位置检测器，

在所述工序A中，利用所述机器人控制器，基于所述箱位置检测检测出的所述箱的位置来利用所述保持装置保持载置在所述托盘上的所述箱集合体的位于规定位置的所述箱。

27.根据权利要求21～23中任一项所述的箱开包方法，其特征在于，

所述切割装置的所述切断刃配置于所述机器人能够使所述机械手的所述保持装置在所述切断刃之下移动的位置。

28.根据权利要求21～23中任一项所述的箱开包方法，其特征在于，

所述机器人为垂直多关节机器人。

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