JP2016168638A - 多関節型ロボットによる箱組立て方法およびその方法を用いた箱組立てシステム - Google Patents

Abstract

【課題】多関節型ロボットによって箱組立て作業を自動的に行うことにある。【解決手段】多関節型ロボットの２つのハンドの一方としての第１冶具の挟持面で箱を構成する角筒状の胴部を挟んで移動させることで、先ず固定した第２冶具の側部に対し直角に胴部を延在させ、次いで両脇のフラップを第２冶具の先端と側部とに順次に当接させて互いに同一方向へ折り曲げるとともに両脇のフラップの一方の先端を第２冶具の側部の凹部に掛合させ、次いで胴部の端部がその掛合を維持しつつ旋回するように胴部を平行移動させて一方のフラップを逆方向へ折り返し、次いで２つのハンドの他方としての第３冶具の２つの押圧部材の一方で中央のフラップを第２冶具の側部に添わせつつ他方の押圧部材でタックを押して鋭角に折曲げ、次いで第１冶具で胴部を移動させて第３冶具で押さえたタックの先端部を胴部の端部に挿入し、その後に第２冶具を抜き出してから第１冶具または第３冶具で中央のフラップをさらに折曲げるものである。【選択図】図１Ａ

Description

この発明は、多関節型ロボットのハンドによって筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された三枚のフラップを折るとともにそれらのうちの中央のフラップの先のタックをさらに折ってその端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成する箱組立て方法および、その方法を用いた箱組立てシステムに関するものである。

紙や樹脂板等を折って組み立てた箱は製品の梱包に幅広く利用されており、箱の組立てから製品の梱包までの一連の作業は自動化が望まれる工程である。このため、形状が同一の箱を大量生産する場合には、大型の専用設備を導入することで箱の組立てを自動化している。

例えば特許文献１記載の段ボール箱組立て装置では、板状ダンボールから段ボール箱を組み立てる作業を、吸着旋回機構、ダンボール移動機構、フラップ折曲げ機構、テープ貼付け機構等を有する専用機械を用いて自動化している。

一方、多品種中・小量生産の場合には、箱の寸法や形状は製品毎に変更されるため、大型の専用設備を導入するとその専用機械を箱の寸法や形状毎に準備・調整する手間と時間が必要となるので、自動化が進んでいず、人手によって組立て作業を行っている。

特開２０１２−０９６８０７号公報

しかしながら、大型機械による自動化では、組み立てる箱の寸法や形状に変更があった場合に大規模な設備の変更が必要になる。一方、人手による組立て作業は、ヒューマンエラーの可能性を含んでおり、組立て能率が低下する可能性もある。さらに、箱組立て作業は単純繰返し作業であり、作業現場での作業者の確保が困難であるという問題もある。

それゆえ本発明は、汎用の多関節型ロボットと簡単な冶具とを組み合わせることで、設備の大幅な小型化を可能にし、かつロボットの制御プログラムの変更のみで異なる寸法や形状を持つ箱の組立てに対応できる箱組立て方法および箱組立てシステムを提供することを目的としている。

この発明は、上記課題を有利に解決するものであり、この発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法は、
１または複数台の多関節型ロボットによって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する角筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された３枚のフラップを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップの先端に繋がるタックをさらに折曲げて前記端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成するに際し、
前記２つのハンドの一方としての第１冶具が有する互いに平行な２枚の挟持面で前記角筒状の胴部を挟んでその胴部の角筒形状を維持しつつ前記第１冶具を移動させることで、
先ず、所定位置に配置された棒状の第２冶具の側部に対し前記胴部を直角に延在させ、
次いで、前記３枚のフラップのうちの両脇のフラップを前記第２冶具の先端と側部とに順次に当接させながら前記胴部を前記側部の延在方向に沿って平行移動させて前記両脇のフラップを互いに同一方向へ前記胴部に対して折り曲げるとともに前記両脇のフラップの一方の先端を前記側部が有する凹部に掛合させ、
次いで、前記胴部の前記端部が前記一方のフラップの先端と前記凹部との掛合を維持しつつ前記凹部の周囲を旋回するように前記胴部を平行移動させて、前記一方のフラップを先の折曲げ方向と逆方向へ折り返して前記両脇のフラップの他方の上に折り重ね、
次いで、前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の一箇所と平行に配置し、
次いで、前記２つのハンドの他方としての第３冶具を移動させることで、前記第３冶具が有する２つ押圧部材の一方で前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の前記一箇所に添わせつつ前記タックを前記２つの押圧部材の他方で押して前記第２冶具の側部の周方向に前記一箇所と隣接するとともに前記一箇所と鋭角をなす他の一箇所に添うように前記中央のフラップに対し鋭角に折曲げ、
次いで、前記第１冶具を移動させることで、前記胴部を前記第２冶具の周囲で旋回移動させて前記両脇のフラップを前記第２冶具の側部で押さえつつ前記中央のフラップを前記胴部の前記端部に対し折曲げて前記タックの先端部を前記胴部の前記端部に挿入し、
その後、前記第１冶具で前記胴部を移動させて前記第２冶具を前記胴部の前記端部と前記中央のフラップとの間から抜き出してから、前記第１冶具または前記第３冶具を移動させることで前記胴部の前記端部に対し前記中央のフラップをさらに折曲げて前記タックを前記胴部の前記端部に押し込むことを特徴とするものである。

また、上記多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いたこの発明の箱組立てシステムは、
前記第１冶具と、前記第２冶具と、前記第３冶具と、を具えることを特徴とするものである。

この発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法およびその方法を用いたこの発明の多関節型ロボットによる箱組立てシステムによれば、１または複数台の多関節型ロボットによって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された３枚のフラップを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップの先端に繋がるタックをさらに折曲げて前記端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成するに際し、１または複数台の多関節型ロボットの２つのハンドとしての第１冶具および第３冶具と、所定位置に配置された第２冶具との、簡易な構成の３つの冶具でその作業を行うことができ、しかもその作業は組み立てる箱の形状および寸法にかかわりなく行うことができるので、設備の大幅な小型化を可能にし、かつロボットの制御プログラムの変更のみで異なる寸法や形状を持つ箱の組立てに対応することができる。

なお、この発明の多関節型双腕ロボットによる箱組立て方法においては、前記蓋部の形成に先立ち、前記多関節型ロボットのハンドによって、平坦に畳まれている箱材料の、互いに平行な第１面および第２面と互いに平行な第３面および第４面とを有し、それらの面が側端部同士を折り目を介して互いに連結されて平行リンク状をなすとともに第３面および第４面が第１面および第２面に対して倒れている胴部の、倒れている第３面および第４面を第１面および第２面に対し直角になるまで起こして、前記箱を構成する角筒状の胴部を形成するに際し、
前記多関節型ロボットの作動によって前記ハンドとしての前記第１冶具を移動および／または作動させることで、
先ず、所定位置に配置されるとともに上向きの保持面とその保持面から突出した当接面とを有する第４冶具の前記保持面上に保持された前記平坦に畳まれている箱材料の、前記胴部の両側端の一方に前記第１冶具の前記２枚の挟持面の一方を掛合させ、
次いで、前記胴部の両側端の他方を前記当接面に当接させながら前記第１冶具を前記当接面への接近方向でかつ前記保持面からの離間方向へ移動させて、前記倒れている第３面および第４面を前記第１面および第２面に対し直角になるまで起こし、
前記第３面および第４面が前記第１面および第２面に対し直角になった状態で前記２枚の挟持面により前記第３面および第４面を挟持することとしても良い。
このようにすれば、保管や運搬等に適した平坦に畳まれている箱材料の胴部の倒れている面を起こして箱を構成する筒状の胴部を形成する作業も自動化できるので好ましい。

また、上記多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いたこの発明の箱組立てシステムは、
前記第１冶具と、前記第２冶具と、前記第３冶具と、前記第４冶具と、を具えることとしても良い。
このようにすれば、保管や運搬等に適した平坦に畳まれている箱材料の胴部の倒れている面を起こして箱を構成する筒状の胴部を形成する作業も自動化できるので好ましい。

（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、この発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法の一実施形態を用いたこの発明の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの一実施形態の全体構成をそれぞれ示す左斜め上から見た斜視図、平面図、左側面図および正面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの全体構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図および右側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法および箱組立てシステムが自動組立てする前の平坦に畳まれている箱材料を示す平面図およびその箱材料を展開状態で示す平面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第１冶具の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、底面図および右側面図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記第１冶具の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、後方左斜め上から見た斜視図および背面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第２冶具の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図および右側面図であり、（ｅ），（ｆ）および（ｇ）は、その第２冶具の構成をそれぞれ示す底面図、背面図および前方右斜め上から見た斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）および（ｅ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第３冶具の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図、右側面図および底面図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記第３冶具の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、前方左斜め上から見た斜視図および背面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第４冶具の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図および底面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記第４冶具の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、後方右斜め上から見た斜視図、背面図および右側面図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における平坦に畳まれている箱材料の胴部の倒れている第３面および第４面を第１面および第２面に対し直角になるまで起こして角筒状にする手順を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における角筒状の胴部の一端部の両脇のフラップを折って重ねる手順を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における角筒状の胴部の一端部の中央のフラップの先端に繋がるタックを折ってその胴部の端部に差し込む手順を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１Ａ（ａ），図１Ａ（ｂ），図１Ａ（ｃ）および図１Ａ（ｄ）は、この発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法の一実施形態を用いたこの発明の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの一実施形態の全体構成をそれぞれ示す左斜め上から見た斜視図、平面図、左側面図および正面図であり、図１Ｂ（ａ）および図１Ｂ（ｂ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの全体構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図および右側面図である。

この実施形態の箱組立てシステムは、作業テーブルＴに向かって配置された多関節型ロボットとしての多関節型双腕ロボット１と、多関節型双腕ロボット１の左腕にハンドとして着脱可能に装着された第１冶具１０と、作業テーブルＴ上の中央部の位置に固定配置された第２冶具２０と、多関節型双腕ロボット１の右腕にハンドとして着脱可能に装着された第３冶具３０と、作業テーブルＴ上の多関節型双腕ロボット１から見て左側の位置に固定配置された第４冶具４０と、作業テーブルＴ上の多関節型双腕ロボット１から見て右側の位置に固定配置された製品パレット５０と、を具えている。

多関節型双腕ロボット１は、双腕にそれぞれ縦軸周りの腕旋回、肘屈伸、手首部に対するハンドのローリング、ピッチング、ヨーイング等の自由度を有し、作業テーブルＴ上の空間を作業領域として双腕でそれぞれハンドを移動させて作業を行うものであり、このような多関節型双腕ロボット１としては例えば、手押し式の台車２上にヒューマノイド型の上半身３が搭載され、その上半身３が左腕４および右腕５を具える、本願出願人が市販する商品名「ＮＥＸＴＡＧＥ（登録商標）」を用いることができる。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法および箱組立てシステムが箱を自動組立てする前の平坦に畳まれている箱材料を示す平面図およびその箱材料を展開状態で示す平面図であり、図中、符号Ｍは箱材料を示す。

平坦に畳まれている箱材料Ｍは胴部Ｂを具え、胴部Ｂは、図２（ａ）および後述する図７（ａ）に示すように、互いに平行な第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂと互いに平行な第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄとを有し、それらの面Ｂａ〜Ｂｄが側端部同士を折り目を介して互いに連結されて平行リンク状をなすとともに第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄが第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対して倒れている。なお、箱材料Ｍは展開状態では、図２（ｂ）に示すように、第４面Ｂｄの側端部に折り目を介して連結された糊代Ｂｅを有しており、この糊代Ｂｅが第２面Ｂｂにその側端部に沿って糊付けされて、図２（ａ）に示すように、第２面Ｂｂと第４面Ｂｄとが側端部同士を折り目を介して互いに連結されている。

胴部Ｂの延在方向両端部（図２では上下端部）にはそれぞれ、蓋部を形成する３枚のフラップＦａ，Ｆｂ，Ｆｃが延設されており、図２（ｂ）の下側に示すように、両脇のフラップＦａ，Ｆｂは第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂから折り目を介して延設され、また中央のフラップＦｃは第３面Ｂｃから折り目を介して延設されていて、その中央のフラップＦｃの先端にはさらに折り目を介してタックＴａが延設されており、タックＴａは、胴部Ｂの端部に差し込まれて蓋部を閉止状態に維持する役割を果たす。

図３Ａ（ａ），図３Ａ（ｂ），図３Ａ（ｃ）および図３Ａ（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第１冶具１０の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、底面図および右側面図であり、図３Ｂ（ａ），図３Ｂ（ｂ）および図３Ｂ（ｃ）は、上記第１冶具１０の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、後方左斜め上から見た斜視図および背面図である。

第１冶具１０は、多関節型双腕ロボット１の左腕４の手首部に着脱可能に装着される汎用のアタッチメント１１と、アタッチメント１１に固定されたベース板１２と、ベース板１２の図では下面の一端部に支持されて互いに平行な２枚の挟持面の一方である挟持面１３ａを形成する例えばアングル状の固定部材１４と、ベース板１２の図では下面に固定された平型エアシリンダ１５と、平型エアシリンダ１５のピストンロッド先端に固着された側方視でＬ字状の支持部材１６と、支持部材１６の先端部に支持されて固定部材１４と対向し、互いに平行な２枚の挟持面の他方である挟持面１３ｂを形成する例えばアングル状の移動部材１７と、固定部材１４に図では下向きに設けられた複数のバキュームカップ１８とを有しており、平型エアシリンダ１５およびバキュームカップ１８への加圧エアの供給はアタッチメント１１を介して適宜に行われ、移動部材１７は平型エアシリンダ１５への加圧エアの供給と停止とにより固定部材１４に対して進退移動して挟持面１３ａ，１３ｂ間で胴部Ｂを挟持および解放する。従って、平型エアシリンダ１５と支持部材１６と固定部材１４と移動部材１７とは、胴部挟持機構を構成する。また、バキュームカップ１８は加圧エアを供給されるとコアンダ効果でカップ内に負圧を生じさせて補助的に胴部Ｂを吸着保持する。

図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）および図４（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第２冶具２０の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図および右側面図であり、図４（ｅ），図４（ｆ）および図４（ｇ）は、その第２冶具２０の構成をそれぞれ示す底面図、背面図および前方右斜め上から見た斜視図である。

第２冶具２０は、例えば板材を断面Ｖ字状にかつ鋭角に折曲されて形成された棒状の本体２１と、本体２１の基部から本体２１の延在方向と直角にかつ互いに鈍角をなすように延設された２本の脚部２２と、本体２１の側部の、稜線２３側と反対側の位置に形成されたコ字状の凹部２４とを有し、その２本の脚部２２を作業テーブルＴ上に図示しないボルト等で固定されて、本体２１を作業テーブルＴ上に立設される。なお、第２冶具２０は、棒材から削り出した中実の本体に脚部を突設して構成しても良い。

図５Ａ（ａ），図５Ａ（ｂ），図５Ａ（ｃ），図５Ａ（ｄ）および図５Ａ（ｅ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第３冶具３０の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図、右側面図および底面図であり、図５Ｂ（ａ），図５Ｂ（ｂ）および図５Ｂ（ｃ）は、上記第３冶具３０の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、前方左斜め上から見た斜視図および背面図である。

第３冶具３０は、多関節型双腕ロボット１の右腕５の手首部に着脱可能に装着される汎用のアタッチメント３１と、アタッチメント３１に固定されたベース板３２と、ベース板３２の図では下面に固定されたブラケット３３と、各々ブラケット３３に上端部を支持されて互いに平行に垂下された２つの押圧部材としての２本の棒状部材３４，３５と、ブラケット３３の一端部に支持された例えばアングル状の支持部材３６と、支持部材３６に図では横向きに設けられた複数のバキュームカップ３７とを有しており、バキュームカップ３７は加圧エアを供給されるとコアンダ効果でカップ内に負圧を生じさせて包装対象の図示しない製品を吸着保持する。

図６Ａ（ａ），図６Ａ（ｂ），図６Ａ（ｃ）および図６Ａ（ｄ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムの第４冶具４０の構成をそれぞれ示す平面図、正面図、左側面図および底面図であり、図６Ｂ（ａ），図６Ｂ（ｂ），図６Ｂ（ｃ）および図６Ｂ（ｄ）は、上記第４冶具４０の構成をそれぞれ示す前方右斜め上から見た斜視図、後方右斜め上から見た斜視図、背面図および右側面図である。

第４冶具４０は、基部４１と、基部４１の一端部から直角に延在する腕部４２とを持って例えばＬ字状をなす本体４３と、基部４１の下面に固定されて腕部４２と平行に延在し、上向きの保持面４４を形成する複数本の保持部材４５と、基部４１に揺動可能に設けられて本体４３を傾斜角変更可能に支持する２つの脚部材４６とを有しており、基部４１は、図７（ａ）に示すように、保持面４４から突出して位置して、保持面４４上に搭載された平坦に畳まれている箱材料Ｍの幅方向端に当接する当接面４７を形成し、腕部４２は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、平坦に畳まれている箱材料Ｍの長手方向端に位置するタックＴａの先端に当接して平坦に畳まれている箱材料Ｍを長手方向に位置決めする位置決め面４８を形成する。

上述した構成のこの実施形態の多関節型ロボットによる箱組立てシステムは、この発明の実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法に従い、以下の如くして、先ず、平坦に畳まれている箱材料Ｍから筒状の胴部Ｂを形成し、次いで、胴部Ｂの一端に蓋部を形成し、次いで、胴部Ｂ内に包装対象の製品を配置し、その後、胴部Ｂの他端にも蓋部を形成して、箱を組み立てるとともにその箱で製品を包装する。

図７（ａ），図７（ｂ）および図７（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における平坦に畳まれている箱材料Ｍの胴部Ｂの倒れている第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になるまで起こして角筒状にする手順を示す説明図である。

ここでは多関節型双腕ロボット１の作動によって左腕４のハンドとしての第１冶具１０を移動および作動させることで、先ず、図７（ａ）に示すように、作業テーブルＴ上の所定位置に配置されるとともに傾斜した上向きの保持面４４とその保持面４４から突出した当接面４７とを有する第４冶具４０の保持面４４上に保持された平坦に畳まれている箱材料Ｍの胴部Ｂの両側端の一方に、第１冶具１０の２枚の挟持面１３ａ，１３ｂの一方である挟持面１３ａを掛合させる。

なお、その際、第４冶具４０の保持面４４上には、平坦に畳まれている箱材料Ｍが複数枚重ねて保持されていても良く、その場合には、例えばバキュームカップ１８で一番上の箱材料Ｍを吸着してその下の箱材料Ｍから少し引き上げた状態で固定部材１４の下端をその下の箱材料Ｍの側端部の上に載せ、次いで一番上の箱材料Ｍをバキュームカップ１８から解放することで、一番上の箱材料Ｍだけの胴部Ｂの側端に固定部材１４の挟持面１３ａを掛合させることができる。

次いで、図７（ｂ）に示すように、胴部Ｂの両側端の他方Ｃを当接面４７に当接させながら第１冶具１０を当接面４７への接近方向でかつ保持面４４からの離間方向へ移動させて、倒れている第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になるまで起こして角筒状の胴部Ｂを形成する。

その後、図７（ｃ）に示すように、第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄが第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になった状態で第１冶具１０の２枚の挟持面１３ａ，１３ｂにより第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを挟持することにより箱部Ｂの角筒形状を維持しつつ箱材料Ｂを保持して搬送する。なお、その際補助的に、箱部Ｂの上向きの第３面Ｂｃをバキュームカップ１８で吸着保持しても良く、このようにすれば、後述する箱部Ｂ内への製品の投入の際の衝撃に対しても箱材料Ｍを確実に保持し続けることができる。

図８（ａ），図８（ｂ）および図８（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における角筒状の胴部Ｂの一端部の両脇のフラップＦａ，Ｆｂを折って重ねる手順を示す説明図である。

ここでは多関節型双腕ロボット１の作動によって左腕４のハンドとしての第１冶具１０を移動および作動させることで、先ず、図８（ａ）に示すように、作業テーブルＴ上の所定位置に配置された棒状の第２冶具２０の立設された本体２１の側部に対し胴部Ｂを概ね直角に延在させる。

次いで、図８（ｂ）に示すように、胴部Ｂの一端部に延設された３枚のフラップＦａ，Ｆｂ，Ｆｃのうちの両脇のフラップＦａ，Ｆｂを第２冶具２０の本体２１の先端と側部とに順次に当接させながら、胴部Ｂを本体２１の側部に沿って下降するように平行移動させて、両脇のフラップＦａ，Ｆｂを互いに同一方向へ胴部Ｂに対して折り曲げるとともに、両脇のフラップＦａ，Ｆｂの一方である図では上側のフラップＦａの先端を、本体２１の側部が有する凹部２４に掛合させる。

次いで、図８（ｃ）に示すように、胴部Ｂの上記端部が上側のフラップＦａの先端と凹部２４との掛合を維持しつつその凹部２４の周囲を旋回するように胴部Ｂを平行移動させて、上側のフラップＦａを先の折曲げ方向と逆方向へ折り返して両脇のフラップＦａ，Ｆｂの他方である図では下側のフラップＦｂの上に折り重ねる。

図９（ａ），図９（ｂ）および図９（ｃ）は、上記実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法における角筒状の胴部の一端部の中央のフラップの先端に繋がるタックを折ってその胴部の端部に差し込む手順を示す説明図である。

上述の如くして両脇のフラップＦａ，Ｆｂを折り畳んだ後、ここでは多関節型双腕ロボット１の作動によって左腕４のハンドとしての第１冶具１０を移動および作動させるとともに右腕５のハンドとしての第３冶具３０を移動および作動させることで、先ず、図９（ａ）に示すように、角筒状の胴部Ｂの上記端部を第２冶具２０の本体２１の側部に向き合わせて、その本体２１の側部で両脇のフラップＦａ，Ｆｂを折り畳んだ状態に維持しつつ、中央のフラップＦｃを第２冶具２０の本体２１の側部と平行に配置するとともに、中央のフラップＦｃとその先端に繋がるタックＴａとの間の折り目を、本体２１の側部の稜線２３上でその稜線２３と平行に延在するように位置させる。

次いで、図９（ｂ）に示すように、第３冶具３０が有する２本の棒状部材３４，３５の一方である棒状部材３４で中央のフラップＦｃを第２冶具２０の本体２１の一方の側面に添わせつつ、中央のフラップＦｃの先端に繋がるタックＴａを２本の棒状部材３４，３５の他方である棒状部材３５で押して第２冶具２０の本体２１の側部の周方向に、本体２１の一方の側面と隣接するとともにその側面と鋭角をなす他方の側面に添うように、中央のフラップＦｃに対し鋭角に折曲げる。

次いで、図９（ｃ）に示すように、第１冶具１０を移動させることで、胴部Ｂを第２冶具２０の本体２１の周囲で旋回移動させて、両脇のフラップＦａ，Ｆｂを第２冶具２０の本体２１の側部で押さえつつ中央のフラップＦｃを胴部Ｂの上記端部に対し折曲げてタックＴａの先端部を胴部Ｂの上記端部に挿入し、その後、第１冶具１０で胴部Ｂを移動させて第２冶具２０の本体２１を胴部Ｂの上記端部と中央のフラップＦｃとの間から抜き出してから、例えば第１冶具１０と第３冶具とを相対的に移動させることで、胴部Ｂの上記端部に対し中央のフラップＦｃをさらに折曲げてタックＴａを胴部Ｂの上記端部に押し込む。

このようにして、胴部Ｂの上記端部に折り畳んだ両脇のフラップＦａ，Ｆｂとそれらのフラップを覆う中央のフラップＦｃとで蓋部が形成され、胴部Ｂの上記端部とそこに差し込まれたタックＴａとの掛合によりその蓋部が維持される。

この実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法では、次いで、多関節型双腕ロボット１の作動によって左腕４のハンドとしての第１冶具１０を移動および作動させるとともに右腕５のハンドとしての第３冶具３０を移動および作動させることで、先ず、作業テーブルＴ上の所定位置に配置された図示しない製品の側面を第３冶具３０のバキュームカップ３７で吸着してその製品を保持し、次いで、概ね水平姿勢とした胴部Ｂの未だ蓋部を形成していない方の端部からその製品の端部を胴部Ｂ内に挿入し、次いで第３冶具３０のバキュームカップ３７からその製品を解放しつつ、第１冶具１０で胴部Ｂを未だ蓋部を形成していない方の端部が上向きになる傾斜姿勢としてその製品を胴部Ｂ内に滑り落として配置し、その後、上述したと同様にして胴部Ｂの他端にも蓋部を形成して、箱を組み立てるとともにその箱で製品を包装し、最後に、第１冶具１０を移動させてその箱を作業テーブルＴ上の所定位置に配置された製品パレット５０内に収容する。

この実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法およびその方法を用いたこの実施形態の箱組立てシステムによれば、多関節型双腕ロボット１によって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する筒状の胴部Ｂの両端部にそれぞれ延設された３枚のフラップＦａ，Ｆｂ，Ｆｃを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップＦｃの先端に繋がるタックＴａをさらに折曲げて上記端部に折り込むことで胴部Ｂの両端部に蓋部を形成するに際し、多関節型双腕ロボット１の２つのハンドとしての第１冶具１０および第３冶具３０と、所定位置に配置された第２冶具２０との、簡易な構成の３つの冶具でその作業を行うことができ、しかもその作業は組み立てる箱の形状および寸法にかかわりなく行うことができるので、設備の大幅な小型化を可能にし、かつ多関節型双腕ロボット１の制御プログラムの変更のみで異なる寸法や形状を持つ箱の組立てに対応することができる。

また、この実施形態の多関節型ロボットによる箱組立て方法およびその方法を用いたこの実施形態の箱組立てシステムによれば、蓋部の形成に先立ち、多関節型双腕ロボット１のハンドによって、平坦に畳まれている箱材料Ｍの胴部の、倒れている第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になるまで起こして、箱を構成する角筒状の胴部Ｂを形成するに際し、多関節型双腕ロボット１の作動によってハンドとしての第１冶具１０を移動および／または作動させることで、先ず、第４冶具４０の保持面４４上に保持された平坦に畳まれている箱材料Ｍの、胴部Ｂの一側端に第１冶具１０の一方の挟持面１３ａを掛合させ、次いで、胴部Ｂの他方の側端Ｃを当接面４７に当接させながら第１冶具１０を当接面４７への接近方向でかつ保持面４４からの離間方向へ移動させて、倒れている第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になるまで起こし、第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄが第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し直角になった状態で２枚の挟持面１３ａ，１３ｂにより第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを挟持するので、保管や運搬等に適した平坦に畳まれている箱材料Ｍの胴部Ｂの倒れている面を起こして箱を構成する筒状の胴部Ｂを形成する作業も自動化することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、１台の多関節型双腕ロボット１に代えて従来の多関節型作業ロボットを２台用いて、それらのロボットで第１冶具１０および第３冶具３０をそれぞれ移動および作動させても良い。また、第２冶具２０の本体を、図示例のような三角柱状でなく例えば円柱状等の他の形状のものにしても良い。

さらに、第３冶具３０に製品保持手段として、バキュームカップ３７に代えて第１冶具１０の胴部挟持機構のような挟持機構を設けても良く、あるいは他の多関節型作業ロボットを追加してそのロボットのハンドに製品保持手段を設けて、その追加した多関節型作業ロボットで製品保持手段を移動および作動させて胴部Ｂ内に製品を配置しても良い。

かくしてこの発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法およびその方法を用いたこの発明の多関節型ロボットによる箱組立てシステムによれば、１または複数台の多関節型ロボットによって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された３枚のフラップを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップの先端に繋がるタックをさらに折曲げて前記端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成するに際し、１または複数台の多関節型ロボットの２つのハンドとしての第１冶具および第３冶具と、所定位置に配置された第２冶具との、簡易な構成の３つの冶具でその作業を行うことができ、しかもその作業は組み立てる箱の形状および寸法にかかわりなく行うことができるので、設備の大幅な小型化を可能にし、かつロボットの制御プログラムの変更のみで異なる寸法や形状を持つ箱の組立てに対応することができる。

１ 多関節型双腕ロボット
２ 台車
３ 上半身
４ 左腕
５ 右腕
１０ 第１冶具
１１ アタッチメント
１２ ベー板
１３ａ，１３ｂ 挟持面
１４ 固定部材
１５ 平型エアシリンダ
１６ 支持部材
１７ 移動部材
１８ バキュームカップ
２０ 第２冶具
２１ 本体
２２ 脚部
２３ 稜線
２４ 凹部
３０ 第３冶具
３１ アタッチメント
３２ ベース板
３３ ブラケット
３４，３５ 棒状部材
３６ 支持部材
３７ バキュームカップ
４０ 第４冶具
４１ 基部
４２ 腕部
４３ 本体
４４ 保持面
４５ 保持部材
４６ 脚部材
４７ 当接面
４８ 位置決め面
Ｂ 胴部
Ｂａ 第１面
Ｂｂ 第２面
Ｂｃ 第３面
Ｂｄ 第４面
Ｃ 胴部の側端
Ｆａ，Ｆｂ 両脇のフラップ
Ｆｃ 中央のフラップ
Ｍ 箱材料
Ｔ 作業テーブル
Ｔａ タック

この発明は、上記課題を有利に解決するものであり、この発明の多関節型ロボットによる箱組立て方法は、
１または複数台の多関節型ロボットによって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する角筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された３枚のフラップを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップの先端に繋がるタックをさらに折曲げて前記端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成するに際し、
前記２つのハンドの一方としての第１冶具が有する互いに平行な２枚の挟持面で前記角筒状の胴部を挟んでその胴部の角筒形状を維持しつつ前記第１冶具を移動させることで、
先ず、所定位置に配置された棒状の第２冶具の側部に対し前記胴部を直角に延在させ、
次いで、前記３枚のフラップのうちの両脇のフラップを前記第２冶具の先端と側部とに順次に当接させながら前記胴部を前記側部の延在方向に沿って平行移動させて前記両脇のフラップを互いに同一方向へ前記胴部に対して折り曲げるとともに前記両脇のフラップの一方の先端を前記側部が有する凹部に掛合させ、
次いで、前記胴部の前記端部が前記一方のフラップの先端と前記凹部との掛合を維持しつつ前記凹部の周囲を旋回するように前記胴部を平行移動させて、前記一方のフラップを先の折曲げ方向と逆方向へ折り返して前記両脇のフラップの他方の上に折り重ね、
次いで、前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の一箇所と平行に配置し、
次いで、前記２つのハンドの他方としての第３冶具を移動させることで、前記第３冶具が有する２つの押圧部材の一方で前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の前記一箇所に添わせつつ前記タックを前記２つの押圧部材の他方で押して前記第２冶具の側部の周方向に前記一箇所と隣接するとともに前記一箇所と鋭角をなす他の一箇所に添うように前記中央のフラップに対し鋭角に折曲げ、
次いで、前記第１冶具を移動させることで、前記胴部を前記第２冶具の周囲で旋回移動させて前記両脇のフラップを前記第２冶具の側部で押さえつつ前記中央のフラップを前記胴部の前記端部に対し折曲げて前記タックの先端部を前記胴部の前記端部に挿入し、
その後、前記第１冶具で前記胴部を移動させて前記第２冶具を前記胴部の前記端部と前記中央のフラップとの間から抜き出してから、前記第１冶具または前記第３冶具を移動させることで前記胴部の前記端部に対し前記中央のフラップをさらに折曲げて前記タックを前記胴部の前記端部に押し込むことを特徴とするものである。

Claims (11)

1. １または複数台の多関節型ロボットによって２つのハンドを互いに別個に移動および／または作動させて、箱を構成する角筒状の胴部の少なくとも一端部に延設された３枚のフラップを折曲げるとともにそれら３枚のフラップのうちの中央のフラップの先端に繋がるタックをさらに折曲げて前記端部に折り込むことで前記端部に蓋部を形成するに際し、
   前記２つのハンドの一方としての第１冶具が有する互いに平行な２枚の挟持面で前記角筒状の胴部を挟んでその胴部の角筒形状を維持しつつ前記第１冶具を移動させることで、
   先ず、所定位置に配置された棒状の第２冶具の側部に対し前記胴部を直角に延在させ、
   次いで、前記３枚のフラップのうちの両脇のフラップを前記第２冶具の先端と側部とに順次に当接させながら前記胴部を前記側部の延在方向に沿って平行移動させて前記両脇のフラップを互いに同一方向へ前記胴部に対して折り曲げるとともに前記両脇のフラップの一方の先端を前記側部が有する凹部に掛合させ、
   次いで、前記胴部の前記端部が前記一方のフラップの先端と前記凹部との掛合を維持しつつ前記凹部の周囲を旋回するように前記胴部を平行移動させて、前記一方のフラップを先の折曲げ方向と逆方向へ折り返して前記両脇のフラップの他方の上に折り重ね、
   次いで、前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の一箇所と平行に配置し、
   次いで、前記２つのハンドの他方としての第３冶具を移動させることで、前記第３冶具が有する２つ押圧部材の一方で前記中央のフラップを前記第２冶具の側部の前記一箇所に添わせつつ前記タックを前記２つの押圧部材の他方で押して前記第２冶具の側部の周方向に前記一箇所と隣接するとともに前記一箇所と鋭角をなす他の一箇所に添うように前記中央のフラップに対し鋭角に折曲げ、
   次いで、前記第１冶具を移動させることで、前記胴部を前記第２冶具の周囲で旋回移動させて前記両脇のフラップを前記第２冶具の側部で押さえつつ前記中央のフラップを前記胴部の前記端部に対し折曲げて前記タックの先端部を前記胴部の前記端部に挿入し、
   その後、前記第１冶具で前記胴部を移動させて前記第２冶具を前記胴部の前記端部と前記中央のフラップとの間から抜き出してから、前記第１冶具または前記第３冶具を移動させることで前記胴部の前記端部に対し前記中央のフラップをさらに折曲げて前記タックを前記胴部の前記端部に押し込むことを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立て方法。
2. 前記蓋部の形成に先立ち、前記多関節型ロボットのハンドによって、平坦に畳まれている箱材料の、互いに平行な第１面および第２面と互いに平行な第３面および第４面とを有し、それらの面が側端部同士を折り目を介して互いに連結されて平行リンク状をなすとともに第３面および第４面が第１面および第２面に対して倒れている胴部の、倒れている第３面および第４面を第１面および第２面に対し直角になるまで起こして、前記箱を構成する角筒状の胴部を形成するに際し、
   前記多関節型ロボットの作動によって前記ハンドとしての前記第１冶具を移動および／または作動させることで、
   先ず、所定位置に配置されるとともに上向きの保持面とその保持面から突出した当接面とを有する第４冶具の前記保持面上に保持された前記平坦に畳まれている箱材料の、前記胴部の両側端の一方に前記第１冶具の前記２枚の挟持面の一方を掛合させ、
   次いで、前記胴部の両側端の他方を前記当接面に当接させながら前記第１冶具を前記当接面への接近方向でかつ前記保持面からの離間方向へ移動させて、前記倒れている第３面および第４面を前記第１面および第２面に対し直角になるまで起こし、
   前記第３面および第４面が前記第１面および第２面に対し直角になった状態で前記２枚の挟持面により前記第３面および第４面を挟持すること、
   を特徴とする請求項１記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法。
3. 前記１または複数台の多関節型ロボットは１台の多関節型双腕ロボットであり、
   前記第１冶具および前記第３冶具は前記多関節型双腕ロボットの２本の腕のハンドであることを特徴とする、請求項１または２記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法。
4. 請求項１または２記載の箱組立て方法により前記角筒状の胴部の一端部に前記蓋部を形成し、
   次いで、前記第３冶具の製品保持手段で製品を保持して、傾斜もしくは直立させた前記角筒状の胴部内に前記製品の一部を挿入し、
   次いで、前記製品保持手段から前記製品を解放してその製品を前記角筒状の胴部内まで落下させ、
   その後、請求項１記載の箱組立て方法により前記角筒状の胴部の他端部に前記蓋部を形成して前記製品を包装する、
   ことを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立て方法。
5. 請求項１記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いた箱組立てシステムにおいて、
   前記第１冶具と、前記第２冶具と、前記第３冶具と、を具えることを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
6. 前記第１冶具は、前記２枚の挟持面を互いの平行を維持して開閉移動させる挟持面開閉手段を有することを特徴とする、請求項５記載の多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
7. 前記第２冶具は、前記側部に互いに鋭角をなして隣接する２つの側面を有するとともに、それらの側面の互いに離間する側端に前記凹部を有することを特徴とする、請求項５または６記載の多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
8. 前記第３冶具は、前記２つの押圧部材として互いに平行に延在する２本の棒を有することを特徴とする、請求項５から請求項７までの何れか１項記載の多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
9. 請求項２記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いた箱組立てシステムにおいて、
   前記第１冶具と、前記第２冶具と、前記第３冶具と、前記第４冶具と、を具えることを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
10. 請求項１または２記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いた箱組立てシステムにおいて、
    前記１または複数台の多関節型ロボットは１台の多関節型双腕ロボットであり、
    前記第１冶具および前記第３冶具は前記多関節型双腕ロボットの２本の腕のハンドであることを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立てシステム。
11. 請求項４記載の多関節型ロボットによる箱組立て方法を用いた箱組立てシステムにおいて、
    前記第３冶具が製品を保持する製品保持手段を有し、
    前記蓋部を一端部に形成された前記箱を構成する筒状の胴部内に前記第３冶具の前記製品保持手段で前記製品を配置することを特徴とする多関節型ロボットによる箱組立てシステム。

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