JP2013086837A

JP2013086837A - 製函装置

Info

Publication number: JP2013086837A
Application number: JP2011228303A
Authority: JP
Inventors: Tei Imamura; 禎今村
Original assignee: Omori Machinery Co Ltd
Current assignee: Omori Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: JP5933955B2

Abstract

【課題】装置全体をコンパクトにすることができる製函装置を提供する
【解決手段】開口した箱体の４つの壁面に連続した蓋フラップを折り畳んで蓋をする機能を備えた製函装置である。６軸の２つのロボットアーム１１，１２の先端に吸着具１３，１４を設ける。吸着具は、蓋フラップを折り畳むための平板１３ａ，１４ａと、カートン２０や小箱１５を吸着する吸着ノズル１３ｂ，１４ｂを有する。２つの吸着具で折り畳まれたカートンを開くとともに製函位置Ａにセットし、また、小箱を箱体内に供給する。平板を所定の軌跡で移動させ、蓋フラップを順次折り畳み蓋を閉じる。蓋フラップを閉じたまま、１つの平板が箱体の壁面を付勢することで次段のテープ貼り装置に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、製函装置に関するもので、より具体的には、四方の壁面がフラットに折り畳まれたカートンを開いたり、箱詰めしたり、蓋閉めしたり、搬出したりする製函装置に関する。

例えば、先端に吸着手段を備えたロボットを用い、四方の壁面がフラットに折りたたまれたカートンを１枚ずつ取り出すとともにカートンを開いて箱を形成する装置がある。この種の先行文献としては、例えば特許文献１に開示された起函装置がある。

特許第４５０５９６９号公報

特許文献１に開示された装置は、フラットに折り畳まれたカートンを開くことはできるものの、係る機能に特化した装置である。そのため、開いた箱に対して物品を供給する箱詰め処理や、箱詰め後に蓋を閉める処理などを行うためにはさらに別途の装置を用意するか、人手に頼るしか無く、製函装置全体では設置面積が大きくなってしまう。

上述した課題を解決するために、本発明の製函装置は、（１）開口した箱体の４つの壁面に連続した蓋フラップを折り畳んで蓋をする機能を備えた製函装置であって、３次元空間を移動可能な２つのロボットアームと、各ロボットアームの先端にそれぞれ取り付けた抑え部材と、前記ロボットアームの動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、それぞれの抑え部材が対向する一対の蓋フラップに接触して内側に折り畳み、一方の抑え部材はその折り畳んだ一対の蓋フラップを抑えるとともに、他方の抑え部材が残った蓋フラップの一方を内側に折り畳んで前記一対のフラップごと抑え、前記一方の抑え部材が前記一対のフラップから離れて前記残った蓋フラップの他方を内側に折り畳んで蓋閉めを行うように前記ロボットアームを制御するように構成した。抑え部材は、実施形態では平板に対応する。形状は平板に限ることは無く、棒状その他各種の形態を採ることができる。

このようにすることで、一度閉じた蓋フラップは、１つのロボットアームに接続された抑え部材で抑えこんで開くのが抑止されるので、別のロボットアームに接続された抑え部材を用いて起立した残った蓋フラップの折り畳みを行うことができる。これにより、蓋フラップを折り畳んで蓋を閉じる処理が行える。そして、２つの３次元空間を移動可能なロボットアームにより実現できるので、コンパクトな装置構成となる。

さらに、ロボットアームは、６軸その他の一般的なものを用い、その先端に取り付けるマニピュレーターとして所定形状の抑え部材を用意すれば良いとともに動作に関してはほぼロボットの動作にて対応しているため、全体的な部品点数が少なくて済む。その結果、メンテナンス部品が少なくなり、在庫部品も少なくなる。

（２）前記制御手段は、前記蓋閉めを行った状態で表面側に位置する２つの蓋フラップを１つの前記抑え部材で抑え、別の前記抑え部材で前記箱体の側面を付勢してその箱体を押し出すように前記ロボットアームを制御する機能を備えるとよい。このようにすると、全ての蓋フラップを閉めた後に、そのしめた状態を保持しつつ箱体を製函位置から搬出することができる。

（３）前記箱体の押し出し先にテープ貼り装置を設け、前記表面側に位置する２つの蓋フラップを１つの前記抑え部材で抑えた状態で、当該テープ貼り装置に受け渡すようにするとよい。抑え部材で抑えた状態でテープ貼り装置に受け渡すとは、２つの蓋フラップに対する抑え部材による抑えが解除される前に、箱体がテープ貼り装置に供給されることを言う。例えば、テープ貼り装置により２つの蓋フラップ間を跨ぐようにテープ貼り作業が開始するまで抑え部材で抑えているとなお良い。これにより、蓋フラップが閉じたままテープ貼り作業が行えるので、スムーズに封函作業が完了する。

（４）前記抑え部材に吸着手段を設け、前記制御手段は、前記２つのロボットアームのうちの１つを用いて折り畳まれたカートンの１つの壁面を吸着保持して取り出すとともに、その取り出したカートンを製函位置に移動し、かつ、前記２つのロボットアームに設けた吸着手段で、前記取り出したカートンの隣接する壁面を吸着保持するとともに開くことで開口する箱体を形成するように前記ロボットアームを制御する機能を備えるとよい。このようにすると、折り畳まれたカートンを取り出してから、そのカートンを開いて箱体を形成し、蓋閉めを行うまでの一連の処理を２つのロボットアームを備えた製函装置で行うことができるので、システム全体がよりコンパクトに纏められて設置スペースを小さくすることができる。折り畳まれたカートンは、実施形態に示すように底フラップも各壁面に連続してそれぞれ独立して形成されていても良いし、壁面の間に折り込まれていて壁面を開くことで底部が形成されるものでもよい。

（５）前記抑え部材に吸着手段を設け、前記制御手段は、前記２つのロボットアームのうちの少なくとも１つを用い、上流側から搬送されてくる矩形状の物品を前記吸着手段で保持するとともに仮置きホッパーに移し替える処理を繰り返し行い、前記仮置きホッパー上に箱体内に収納する物品が溜まったら前記２つのロボットアームのうちの１つを用い、前記仮置きホッパー上の複数の物品を一括して吸着保持して前記箱体内に収納するように前記ロボットアームを制御する機能を備えるとよい。矩形状の物品は、実施形態のように小箱でも良いし、品物自体が矩形のものでも良い。このようにすると、箱詰め作業から製函、蓋閉めを行うまでの一連の処理等を２つのロボットアームを備えた製函装置で行うことができるので、システム全体がよりコンパクトに纏められて設置スペースを小さくすることができる。

本発明では、装置全体をコンパクトに構成することができる。

本発明に係る製函装置の好適な一実施形態を示す平面図である。その側面図である。その正面図である。作用を説明する図である。作用を説明する図である。作用を説明する図である。

図１〜図３は、本発明に係る製函装置の好適な一実施形態を示している。同図に示すように、製函装置１０は、柱部１７に連結した第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２を備える。第１ロボットアーム１１の先端には第１吸着具１３を備え、第２ロボットアーム１２の先端には第２吸着具１４を備えている。各吸着具１３，１４は、矩形状の平板１３ａ，１４ａと、その平板１３ａ，１４ａの表面に多数設けた吸着ノズル１３ｂ，１４ｂとを備えている。吸着ノズルは制御装置の指令に基づき所望のタイミングで吸引・解除が行える。図示省略の制御装置により、両ロボットアーム１１，１２を適宜のタイミング・軌跡で動作させることで、製函の所定の工程を行う。第１吸着具１３（平板１３ａ）は、第２吸着具１４（平板１４ａ）よりも小さくしている（細幅としている）。さらに両ロボットアーム１１，１２は、ともに６軸ロボットからなり、先端の第１，第２吸着具１３，１４を３次元空間の任意の位置に、任意の向き・姿勢に配置することができる。

また、箱詰め対象の小箱１５は、上流側に設置された物品搬送コンベア装置１６にて前後に接触した状態で搬送される。物品搬送コンベア装置１６は、ベルトコンベアから構成されるとともに先端にストッパ１６ａが配置され、先頭の小箱１５がストッパ１６ａに接触して前進移動が停止される。

物品搬送コンベア装置１６の搬出側近傍には、斜めホッパー１８が配置されている。第１ロボットアーム１１は、第１吸着具１３の吸着ノズル１３ｂを用いて物品搬送コンベア装置１６上の１または複数の小箱１５を吸引保持し、斜めホッパー１８に移し替える。斜めホッパー１８は、小箱１５を受ける底面が傾斜面となっている。これにより、斜めホッパー１８に一時貯留された小箱１５は、傾斜面に沿って置かれる。さらにこの斜めホッパー１８は、１つの箱に収納する複数の小箱１５を受けるものである。よって、第１ロボットアーム１１は、物品搬送コンベア装置１６上の小箱１５を斜めホッパー１８に移し替える作業を複数回繰り返し行い、所定数の小箱１５を斜めホッパー１８上にセットする。第１ロボットアーム１１の第１吸着具１３が１回で移し替えられる個数（一度に吸着できる個数）は、１つの箱に収納する小箱１５の数よりも少ない個数としている。

柱部１７を挟んで斜めホッパー１８と反対側にはカートンホッパー２１が配置される。このカートンホッパー２１上には、四方の壁面がフラットに折り畳まれた複数のカートン２０が積層されている。本実施形態で用いるカートン２０は、図４以降に模式図として示すように４つの壁面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがつながっており、各壁面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの両側に蓋部を構成する蓋フラップ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ並びに底部を構成するための底フラップ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを備えている。

第２ロボットアーム１２は、カートンホッパー２１上に積層された複数のカートン２０の一番上のカートン２０を吸着保持し、その状態で旋回して製函位置Ａに移動する。そして、製函位置Ａに至る間の過程或いは製函位置Ａにおいて、第１ロボットアーム１１の第１吸着具１３も第２吸着具１３が吸着した壁面と異なる壁面を吸着し、両吸着具１３，１４で両ロボットアーム１１，１２を動作させて折り畳まれたカートン２０を開く。具体的には、図４に示すような動作を行う。

すなわち、カートンホッパー２１上に置かれたカートン２０は、折り畳まれており、２つの壁面２０ａ，２０ｄが上側に位置し、他の２つの壁面２０ｂ，２０ｃが下側に位置する。第２ロボットアーム１２の第２吸着具１４は、上側にある一方の壁面２０ａを吸着保持し、カートンホッパー２１から持ち上げる。次いで、第１ロボットアーム１１の第１吸着具１３は、その壁面２０ａに隣接するとともに下側に位置していた壁面２０ｂを吸着保持する（図４（ａ）参照）。この状態では、両吸着具１３，１４にて折り畳まれたカートン２０を両側から挟み込んだ状態となる。

次いで、両壁面２０ａ，２０ｂの接続辺を中心にそれぞれが開くように両ロボットアーム１１，１２を動作させる。これにより、隣接する両壁面２０ａ，２０ｂは、なす角が０度の状態から徐々に開いていき（図４（ｂ）参照）、最終的になす角が９０度になるようにする。すると、図４（ｃ）に示すように、隣接する４つの壁面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが直交状態に開き、蓋フラップ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ並びに底フラップ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが上下に伸びた上下開口した筒状になる。

両ロボットアーム１１，１２は、この上下開口した筒状のカートン２０を製函位置Ａに移動する。すると、この製函位置Ａの下方に設置した底フラップ折曲装置（図示省略）が作動し、一対の底フラップ２３ｂ，２３ｄを内側に向けて折り曲げ、その後残りの一対の底フラップ２３ａ，２３ｃを内側に折り曲げることで、箱体の底部を形成する。この底フラップ折曲装置は、例えば水平方向に接近離反移動する２組の折曲板を備え、対をなす折曲げ装置が互いに接近移動することで、折曲板の先端が底フラップに接触し、移動方向に付勢することで当該底フラップを折り曲げる。折曲板の接近離反移動は、例えばシリンダ等により行える。製函位置Ａにカートン２０を開いて上部開口した箱体の状態にセットしたならば、両吸着具１３，１４は吸引を解除し、壁面２０ａ，２０ｂから離反する。

外側に位置する一対の底フラップは、所定位置に配置されたテープ貼り機により封止テープが貼られて閉塞される。なお、本実施形態では、各壁面２０ａ〜２０ｄにそれぞれ底フラップ２３ａ〜２３ｄを連続して設けたが、本発明はこれに限ることは無く、例えば壁面の間に底部を折り込んだタイプのカートンでも良い。その場合、壁面を開くことで蓋部は完成するので、上記の蓋フラップ折曲げ装置は不要となる。

次いで、第２ロボットアーム１２が斜めホッパー１８上に移動し、斜めホッパー１８上に一時的に貯留されている全ての小箱１５を第２吸着具１４で一括して吸引保持する。その後、第２ロボットアーム１２は、所定の軌跡をとって再び製函位置Ａに戻る。その後、第２ロボットアーム１２は、吸着した複数の小箱１５を蓋フラップ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが起立して上部開口した箱体内に挿入する。その後、吸着を解除することで、第２吸着具１４は小箱１５から離反し、小箱１５は箱体内へおさまる。斜めホッパー１８には、１つの箱体内に収納する分の小箱１５が置かれているため、本実施形態では、係る第２ロボットアーム１２の一度の操作で小箱１５の箱体内への供給作業が完了する。

この第２ロボットアーム１２が斜めホッパー１８に置かれた複数の小箱１５を吸着して持ち上げたならば、当該第２ロボットアーム１２（第２吸着具１４）が製函位置Ａまで移動して小箱１５の箱体内への供給作業を行っている間、第１ロボットアーム１１は、物品搬送コンベア装置１６上の小箱１５を斜めホッパー１８上に移し替える処理を繰り返し行う。また、第２ロボットアーム１２は、上記の小箱１５の箱体内への供給作業を完了後、第２吸着具１４をカートンホッパー２１側に移動し、一番上のカートン２０を吸着し製函位置Ａに移動するが、この移動している間も第１ロボットアーム１１は、小箱１５の斜めホッパー１８上への移し替え作業を行う。

このように、両ロボットアーム１１，１２が、互いにそれぞれの動作を行うことで、効率よく小箱１５の斜めホッパー１８上への移し替え、箱体内への小箱１５の供給作業並びに折り畳まれたカートン２０を広げて上部開口した箱体を形成する工程を行う。

次に両ロボットアーム１１，１２を用いた蓋閉め機能を説明する。この蓋閉めは、両吸着具１３，１４の平板１３ａ，１４ａを用いて行う。具体的には、図５，図６に示す工程を順次行うことで、上方に起立した各蓋フラップ２２ａ〜２２ｄが折り畳まれて蓋がされる。まず、図５（ａ）に示すように各蓋フラップ２２ａ〜２２ｄがフリー状態で上方に起立している状態において、両吸着具１３，１４の平板１３ａ，１４ａにて、対向する一対の蓋フラップ２２ａ，２２ｃの外面を内側に向けて付勢して折り曲げていく（図５（ｂ）参照）。このとき、両吸着具１３，１４の平板１３ａ，１４ａ（以下、単に「吸着具」と記す）は、垂直面内で起立させた状態とし、その起立した状態の下辺の位置は、両吸着具１３，１４が接近するにつれて徐々に下降移動し、最終的には壁面２０ａ，２０ｃの上端或いはやや上に至る。これにより、図５（ｃ）に示すように蓋フラップ２２ａ，２２ｃが略９０度に折り畳まれる。

この状態で一方の吸着具（例えば第１吸着具１３）をさらに中央に向けて前進移動し、その第１吸着具１３で折り畳まれた２枚の蓋フラップ２０ａ，２０ｃを上から抑える（図５（ｄ））。これにより、２枚の蓋フラップ２０ａ，２０ｃが開くのが抑止されるとともに、他方の吸着具（例えば第２吸着具１４）はフリーとなる。そこで、第１吸着具１３にて両蓋フラップ２０ａ，２０ｃを抑えた状態のまま、第２吸着具１４が残った起立した一方の蓋フラップ２０ｂに外側から接触し、横（水平）移動しながら内側に移動し、蓋フラップ２２ｂを内側に折り畳む（図５（ｅ）→（ｆ））。また、蓋フラップ２０ｂの折り畳みに干渉しないように、適宜のタイミングで第１吸着具１３は横にずれる。

図５（ｆ）に示すように、第２吸着具１４が蓋フラップ２２ｂを折り畳むと、その蓋フラップ２２ｂにより蓋フラップ２２ａ，２２ｃが抑えこまれる。よって、蓋フラップ２２ａ，２２ｃを抑えていた第１吸着具１３が離反しても、当該蓋フラップ２２ａ，２２ｃは閉じたままとなる。そこで、第１吸着具１３が起立した他方の蓋フラップ２０ｄに外側から接触し、横（水平）移動しながら内側に移動し、蓋フラップ２２ｄを内側に折り畳む（図６（ａ）→（ｂ））。

第１吸着具１３がさらに内側に移動し、その第１吸着具１３で折り畳まれた２枚の蓋フラップ２０ｂ，２０ｄを上から抑える（図６（ｃ））。これにより、２枚の蓋フラップ２０ｂ，２０ｄが開くのが抑止されて蓋閉めがされるとともに、第２吸着具１４はフリーとなる。

次いで、フリーとなった第２吸着具１４は、箱体の壁面２０ａに接触し、付勢する。これにより蓋閉めがされた箱体が押し出され、次段のテープ貼り機３１を通過し、そこにおいて蓋フラップ２２ｂ，２２ｄを跨ぐように接着テープが貼り付けられ、蓋フラップ２２ｂ，２２ｄが開くのが抑制される。
さらに第２吸着具１４が前進移動して箱体を押し出すと、箱詰め並びにテープで封止された箱体が搬出コンベア３２から搬出される。

１０製函装置
１１第１ロボットアーム
１２第２ロボットアーム
１３ａ平板
１３ｂ吸着ノズル
１４ａ平板
１４ｂ吸着ノズル

Claims

開口した箱体の４つの壁面に連続した蓋フラップを折り畳んで蓋をする機能を備えた製函装置であって、
３次元空間を移動可能な２つのロボットアームと、
各ロボットアームの先端にそれぞれ取り付けた抑え部材と、
前記ロボットアームの動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、それぞれの抑え部材が対向する一対の蓋フラップに接触して内側に折り畳み、一方の抑え部材はその折り畳んだ一対の蓋フラップを抑えるとともに、他方の抑え部材が残った蓋フラップの一方を内側に折り畳んで前記一対のフラップごと抑え、前記一方の抑え部材が前記一対のフラップから離れて前記残った蓋フラップの他方を内側に折り畳んで蓋閉めを行うように前記ロボットアームを制御するように構成したことを特徴とする製函装置。
前記制御手段は、前記蓋閉めを行った状態で表面側に位置する２つの蓋フラップを１つの前記抑え部材で抑え、別の前記抑え部材で前記箱体の側面を付勢してその箱体を押し出すように前記ロボットアームを制御する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の製函装置。
前記箱体の押し出し先にテープ貼り装置を設け、前記表面側に位置する２つの蓋フラップを１つの前記抑え部材で抑えた状態で、当該テープ貼り装置に受け渡すようにしたことを特徴とする請求項２に記載の製函装置。
前記抑え部材に吸着手段を設け、
前記制御手段は、前記２つのロボットアームのうちの１つを用いて折り畳まれたカートンの１つの壁面を吸着保持して取り出すとともに、その取り出したカートンを製函位置に移動し、かつ、前記２つのロボットアームに設けた吸着手段で、前記取り出したカートンの隣接する壁面を吸着保持するとともに開くことで開口する箱体を形成するように前記ロボットアームを制御する機能を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製函装置。
前記抑え部材に吸着手段を設け、
前記制御手段は、前記２つのロボットアームのうちの少なくとも１つを用い、上流側から搬送されてくる矩形状の物品を前記吸着手段で保持するとともに仮置きホッパーに移し替える処理を繰り返し行い、前記仮置きホッパー上に箱体内に収納する物品が溜まったら前記２つのロボットアームのうちの１つを用い、前記仮置きホッパー上の複数の物品を一括して吸着保持して前記箱体内に収納するように前記ロボットアームを制御する機能を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製函装置。