JP2014205512A - 箱展開装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦に折り畳まれた状態から箱を矩形筒状に高速にかつ確実に展開することができる箱展開装置を提供すること。
【解決手段】 太陽歯車２０１と、伝達比ｎ：１（ただしｎは２以上の整数）にて自転する遊星歯車２０２と、箱Ｂを折り畳まれた状態で積み重ねて保持する箱供給手段１００と、箱Ｂを載置して下流へ搬送する搬送手段３００と、を備え、遊星歯車２０２に取り付けられ、未展開の箱Ｂを吸着する樹脂製の吸着カップ２２１と、吸着された箱Ｂを載置位置へ載置するにあたり、遊星歯車２０２の自転によって箱Ｂの自転方向前側の長辺Ｌ１が押し当たり箱を矩形筒状に展開する押当体２０５と、箱Ｂが押当体２０５に押し当たっている際に箱Ｂの吸着面が首振りしないように吸着カップ２２１より自転方向後側から箱Ｂを後ろ支えする凸体２３１と、を具備したことを特徴とする箱展開装置１。
【選択図】図３

Description

本発明は、製函装置上流に配される箱展開装置に関し、特に、相対的に硬い箱であっても、折り畳まれてスタックされた状態から矩形筒状に確実に展開できる箱展開装置に関する。

従来、練歯磨チューブを入れる箱のように、上面および側面が一面、底面および側面が対向する一面となり長辺二箇所で平面状に折り畳まれてスタックされ、展開により矩形筒状に半成形され、その後フラップが折り込まれてのり付けされる製函工程を経るものがある。

展開に際しては種々の方法が採用されるが、例えば特許文献１のように、遊星運動により箱を展開して繰り出す展開装置が知られている。この装置によれば、展開工程が律速となることなく、高速に矩形筒状の箱を繰り出すことが可能となる。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
練歯磨チューブを入れる箱のように短辺が短い箱や小さな箱は、相対的に紙の強度が大きく、特許文献１のように起立レバーがあってもゴム等の樹脂製のサクションカップが首を振ってしまい、箱が展開しない場合があるという問題点があった。特に、起立レバーの箱への当接位置とサクションカップとの距離が短い場合には、相対的な紙の強度が更に大きくなるため、展開不全が生じやすいという問題点があった。また、引用文献１では起立レバーが遊星歯車の自転方向前側に位置するため、装置構成によっては、載置および移送するバケットと干渉してしまう場合があるという問題点があった。

また、サクションカップが停留点（円弧を描きながら狭角にて折り返す位置）で箱を吸着しまた載置する機構であるので、構造上、また、小箱の場合にあっては面積上、サクションカップを（長辺には複数配せても）短辺方向に複数設けて首振りを防止することも困難である。

特開平１１−７９１３４号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、平坦に折り畳まれた状態から箱を矩形筒状に高速にかつ確実に展開することができる箱展開装置を提供することを目的とする。
また、展開の際に干渉が起きないような装置設計が容易である箱展開装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の箱展開装置は、太陽歯車と、太陽歯車中心を中心として公転しつつ伝達比ｎ：１（ただしｎは２以上の整数）にて自転する遊星歯車と、展開により矩形筒状に半成形される箱を、長辺を太陽歯車の軸に平行に配して折り畳まれた状態で積み重ねて保持する箱供給手段と、箱を載置して下流のフラップ折込機構へ搬送する搬送手段と、を備えた箱展開装置であって、遊星歯車に取り付けられ、太陽歯車中心から最遠位置にて太陽歯車径方向から箱供給手段にある未展開の箱を吸着する樹脂製の吸着カップと、遊星歯車中心は公転により箱供給手段の下流にある搬送手段上の箱の載置位置に向けて移動し、遊星歯車は公転方向と反対に自転する運動において、吸着カップにより吸着された箱を太陽歯車中心から最遠位置にて太陽歯車径方向から載置位置へ載置するにあたり、遊星歯車の自転によって箱の自転方向前側の長辺が押し当たり箱を矩形筒状に展開する押当体と、箱の長辺が押当体に押し当たっている際に箱の吸着面が首振りしないように吸着カップより自転方向後側から箱を後ろ支えする後支体と、を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項１に係る発明は、遊星機構により機械的に精度よく位置決めができるとともに高速に駆動でき、遊星運動を利用して押当体の上空から回り込むようにして、強度的な観点から展開に有利である、吸着位置から最遠の箱長辺を押当体に押し当てつつ、樹脂製の吸着カップが押し負けないように後支体で箱の吸着面の姿勢を補償して確実な箱展開を実現する。

なお、太陽歯車と遊星歯車は、遊星歯車が太陽歯車の内側に直接歯合する態様に限らず、無端ベルトを介して歯合するものも含まれ、遊星歯車が伝達比ｎ：１で遊星運動をするのであれば特に限定されない。
また、遊星歯車は複数設けてもよく、これにより単位時間当たりの展開数を増加させることができる。なお複数設ける場合には、太陽歯車中心に対し遊星歯車中心を回転対称に配置するのが搬送手段における搬送ピッチを一定とする観点から好ましい。
また、伝達比ｎ：１とは、遊星歯車が公転軌道を１周する間にｎ−１回自転することをいう（ｎ個の停留点が存在することをいう）が、箱供給手段と搬送手段との位置関係は、箱を吸着してから次の自転の一周目で載置する位置関係（次の停留点となる位置関係）とするのが望ましいが、使用の態様によってはこれに限定されない。
また、自転方向前側の長辺は、公転方向後側の長辺ということもできる。
また、押当体は、箱の長辺の位置が規制されるため規制体ということもできる。押当体は、固定されていても、搬送装置のバケットとして移動してくるものであってもよい。なお、長辺の軌跡を考慮して当接部分が曲面形状に形成されていてもよい。
また、後支体は、吸着面が首振りしないように支えるのであれば特に限定されず、例えば、棒体やアーム体が突き出る態様のほか、自転方向後側の長辺を保持する態様を挙げることができる。

請求項２に記載の箱展開装置は、請求項１に記載の箱展開装置において、箱が押当体に押し当たる際に後支体を突出させる突出手段を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項２に係る発明は、吸着カップの遊星運動や搬送手段のバケット移動などと干渉を生じないように装置設計をすることができる。

突出手段は、機械的なものであっても、モータ等を用いる電子制御的なものであってもよく、稼働方法は特に限定されない。

請求項３に記載の箱展開装置は、請求項２に記載の箱展開装置において、突出手段が、遊星歯車と軸中心を同一とし、太陽歯車のもとで遊星歯車とは独立して自転する補助歯車と、補助歯車に連動し、箱が規制体に押し当たっている間、後支体を突出させるカムと、を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項３に係る発明は、補助歯車により機械的に後支体を箱にあてがうことができ、各種の干渉の回避を容易にかつ機械的におこなうことが可能な箱展開装置を容易に設計できる。

補助歯車は、無端ベルトで太陽歯車ないし遊星歯車と連動させればよく特にその態様は限定されない。伝達比はｎ−１：１またはｎ＋１とすることができ、ｎ−１：１とすれば位相差を利用した簡便な設計をおこなうことができる。特に、ｎ＝３とし、遊星歯車が３つの停留点を有し、公転中に遊星歯車が２回自転し、補助歯車が１回自転する態様が好ましい。なお、カムは補助歯車に直接設けられていてもよく、別途他の構成が介在して突出手段を適時に突き出す等する態様であってもよい。カムの例としては溝カムを挙げることができ、これにより、突出手段の動きの設計自由度を高めることができる。

本発明の箱展開装置（請求項１）は、平坦に折り畳まれた状態から箱を矩形筒状に高速にかつ確実に展開することができる箱展開装置を提供することができる。また、箱展開装置（請求項２または請求項３）によれば、展開の際に干渉が起きないような装置設計が容易である箱展開装置を提供することができる。

本発明の箱展開装置の一態様を示した概要図である。 四つの遊星歯車のうちの一つの吸着カップの軌跡を中心として描いた駆動軌跡概念図である。 箱を搬送手段に載置する際の展開の様子を示した遷移図である。 吸着直後の箱の様子と、展開途中の箱の様子を示した斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、太陽歯車に対して遊星歯車が４つ設けられ、遊星歯車の伝達比は３：１（太陽歯車を１公転する間に２回自転する）とした態様について説明する。また、各歯車は外周に歯が設けられ、帯ベルトにより遊星歯車が太陽歯車の周りを遊星運動する態様について説明する。

図１は、本発明の箱展開装置の一態様を示した概要図である。図では、裏側に位置している太陽歯車、遊星歯車、補助歯車をベルトとともに一つだけ透視して図示している。図２は、四つの遊星歯車のうちの一つの吸着カップの軌跡を中心として描いた駆動軌跡概念図である。図では図３は、箱展開時の様子を示した遷移図である。図４は、吸着直後の箱の様子と、展開途中の箱の様子を示した斜視図である。なお、各図面は、説明の便宜上、歯車や箱の縮尺が実際の比率と異なり、また、構成要素の一部を省略して描画している。

箱展開装置１は、上流から順に箱供給手段１００と、遊星機構２００と、搬送手段３００と、を備えて基本構成とし、箱供給手段１００にスタックされた箱Ｂを遊星機構２００で吸着し、遊星運動によって搬送手段３００上に展開および載置する。

箱供給手段１００は、スタック筐体１０１と、繰出爪１０２とを有し、スタック筐体１０１が展開により矩形筒状に半成形される箱Ｂを、長辺を太陽歯車の軸に平行に配して折り畳まれた状態で多数積み重ねて保持する。繰出爪１０２は、後述の吸着カップの吸着により離脱する程度の保持力で箱Ｂを保持する。なお、先端の箱Ｂは吸着カップの吸着時の向きに合わせるように配向されている。

搬送手段３００は、搬送コンベア３０１と仕切板３０２とを有する。遊星機構２００により展開された箱Ｂは搬送コンベア３０１上に載置され下流のフラップ折込機構（図示せず）へ搬送される。なお、箱Ｂは仕切板３０２の間に載置され、これにより、フラップの折り込みやのり付け、商品挿入の際の箱の姿勢が維持される。

遊星機構２００は、太陽歯車２０１と、遊星歯車２０２と、補助歯車２０３と、太陽歯車を中心として遊星歯車２０２を保持する保持筐体２０４と、押当体２０５と、太陽歯車２０１と遊星歯車とを連結する帯ベルトＶ１と太陽歯車２０１と補助歯車とを連結する帯ベルトＶ２とを有する。また、補助歯車２０３は、遊星歯車２０２と軸中心を同一としておりそれぞれが太陽歯車２０１を中心として遊星運動をおこなう。なお、図１で帯ベルトＶ１とＶ２は一つずつ描画しているが、他の遊星歯車２０２および他の補助歯車２０３は、ベルトを図示した遊星歯車および補助歯車からベルトがそれぞれ渡るようにして連動する。

遊星歯車２０２は、太陽歯車２０１中心を中心として公転しつつ伝達比３：１にて自転し、９０°回転対称に保持筐体２０４に４つがそれぞれ自転自在に取り付けられている。遊星歯車２０２にはゴム製の吸着カップ２２１が箱Ｂの長辺方向（遊星歯車２０２の軸方向）にそれぞれ二つずつ取り付けられ、吸着カップ２２１は図示しないチューブおよびポンプを介して所定位置で箱Ｂを吸着および開放する。

吸着カップ２２１は、図２に示したように、遊星歯車２０２の公転および自転に従って３箇所の停留点において折り返し曲線運動をおこなう。このうち、停留点Ｐ１において未展開の箱Ｂを吸着し、停留点Ｐ２付近において箱Ｂを展開および開放する。停留点は太陽歯車２０１中心から吸着カップ２２１の到達する最遠位置であって、吸着カップ２２１の吸着方向および開放方向は停留点において太陽歯車２０１径方向となる。停留点で吸着カップ２２１が折り返すように運動することを利用して箱Ｂの安定的な吸着および開放がおこなわれる。

図３に示したように、開放の直前に、遊星歯車２０２の自転により箱Ｂは下降しながら、固定された押当体２０５に対して自転方向前側にある長辺Ｌ１が当接していく。このとき、吸着位置と押当体２０５との間隔が狭まっていき、長辺Ｌ２が折曲がることにより箱が自然に展開する。

ここで、吸着カップ２２１はゴム製であり、長辺Ｌ１の当接により箱Ｂに押し負けないように、すなわち、首振りしないように、補助歯車２０３に連動して凸体２３１が自転方向後側から突き出て箱Ｂを後ろ支えする（図３）。

なお、補助歯車２０３は、それぞれの遊星歯車２０２と組となり、その軸中心は遊星歯車２０２の軸中心と同一であって、太陽歯車２０１中心を中心として公転しつつ伝達比２：１にて補助歯車２０３とは独立に自転する。すなわち、公転に際し遊星歯車２０２と１周の位相差が生じる。

補助歯車２０３には溝カム２３２が設けられており、上記の位相差を利用し、補助歯車２０３（および遊星歯車２０２）が停留点Ｐ２近傍に至るとき凸体２３１を突き出し、それ以外の位置では凸体２３１が装置の他の構成部位と干渉しない位置にて待機する。なお、図１では、溝カム２３１の溝は裏側に設けられている。

遊星歯車２０２も補助歯車２０３も、また、凸体２３１も、機械的な構成により位置決めがなされるので、極めて安定的かつ正確な駆動が保証され、箱Ｂの確実な展開が実現する。

なお、本発明は上記の態様に限定されない。例えば補助歯車２０３をなくし、凸体２３１を吸着カップ２２１近傍に取付け、停留点Ｐ２付近で電気的に突き出されるようにしても良い。また、凸体２３１は、面接触をするような面体としてもよい。

また、遊星歯車２０２と太陽歯車２０１との伝達比は３：１に限らず、２：１、４：１等としてもよい。また、上記の例では遊星歯車２０２は四つとしたが、二つでもでも三つでもよく、搬送手段３００やその後のフラップ折込、商品挿入などの速度を考慮して箱展開装置１が律速とならない数とすればよい。

搬送コンベア３０１の移動方向は、停留点Ｐ２における箱Ｂの公転方向に沿った方向としているが、使用の態様によっては、公転方向と逆側に移動させるようにしてもよい。また、押当体２０５に換えて、仕切板３０２により箱Ｂを展開させるようにしてもよく、この場合は、搬送コンベア３０１の移動が連続的であれ間欠的であれ、円滑な当接および展開を確保するようにする。

また、この例では太陽歯車２０１の軸が水平であり、遊星歯車２０２が上から下へ円弧を描いて移動しているが、これに限らず、商品の挿入態様によっては、遊星機構２００が寝た状体（各歯車の軸が鉛直方向に向いた状態）として、箱Ｂが水平面上で移動する（箱Ｂの長辺が鉛直方向となる）ように配向してもよい。

本発明によれば、遊星歯車機構により、平坦に折り畳まれた状態から箱を矩形筒状に、機械的に、高速かつ安定的、確実に展開することができる箱展開装置を提供することができる。

１ 箱展開装置
１００ 箱供給手段
１０１ スタック筐体
１０２ 繰出爪
２００ 遊星機構
２０１ 太陽歯車
２０２ 遊星歯車
２０３ 補助歯車
２０４ 保持筐体
２０５ 押当体
２２１ 吸着カップ
２３１ 凸体
２３２ 溝カム
３００ 搬送手段
３０１ 搬送コンベア
３０２ 仕切板
Ｂ 箱
Ｌ１，Ｌ２ 箱の長辺
Ｐ１，Ｐ２ 停留点
Ｖ１，Ｖ２ 帯ベルト

Claims (3)

1. 太陽歯車と、
   太陽歯車中心を中心として公転しつつ伝達比ｎ：１（ただしｎは２以上の整数）にて自転する遊星歯車と、
   展開により矩形筒状に半成形される箱を、長辺を太陽歯車の軸に平行に配して折り畳まれた状態で積み重ねて保持する箱供給手段と、
   箱を載置して下流のフラップ折込機構へ搬送する搬送手段と、
   を備えた箱展開装置であって、
   遊星歯車に取り付けられ、太陽歯車中心から最遠位置にて太陽歯車径方向から箱供給手段にある未展開の箱を吸着する樹脂製の吸着カップと、
   遊星歯車中心は公転により箱供給手段の下流にある搬送手段上の箱の載置位置に向けて移動し、遊星歯車は公転方向と反対に自転する運動において、吸着カップにより吸着された箱を太陽歯車中心から最遠位置にて太陽歯車径方向から載置位置へ載置するにあたり、遊星歯車の自転によって箱の自転方向前側の長辺が押し当たり箱を矩形筒状に展開する押当体と、
   箱の長辺が押当体に押し当たっている際に箱の吸着面が首振りしないように吸着カップより自転方向後側から箱を後ろ支えする後支体と、
   を具備したことを特徴とする箱展開装置。
2. 箱が押当体に押し当たる際に後支体を突出させる突出手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の箱展開装置。
3. 突出手段は、
   遊星歯車と軸中心を同一とし、太陽歯車のもとで遊星歯車とは独立して自転する補助歯車と、
   補助歯車に連動し、箱が規制体に押し当たっている間、後支体を突出させるカムと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の箱展開装置。
   
   

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