JP2020111357A - ケース矯正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケースの位置ずれや変形を矯正することにより内容物の装填を確実に実行できるとともに、装填終了後に矯正部材をケースから抜く際に内容物の装填状態を乱したり内容物がケースから離脱する不都合を回避できるようにする。【解決手段】ケース矯正装置６は、内容物を装填する前にケース５０の四隅部を基準位置に矯正し、内容物の装填時にこの矯正状態を維持する。ケース矯正装置６は、４つのフック２５（矯正部材）を備えている。フック２５は垂下する棒状の引掛部２５ｂを有している。エアシリンダ２１（駆動部）は、４つのフック２５を、引掛部２５ｂがケース５０に挿入された位置から、放射状に互いに離れる方向に移動させる。これにより、引掛部２５ｂがケース５０の四隅部をそれぞれ基準位置に矯正する。【選択図】 図１

Description

本発明は、段ボール等からなるケースに内容物を装填する前に、ケースの四隅部の位置を矯正するケース矯正装置に関する。

自動箱詰めシステムでは、コンベアから搬送される段ボール等のケースを、箱詰めステージで停止させ、ここでロボットにより内容物をケースに装填するようになっている。
ケースが変形していたり、正規の位置からずれていると、ケースに内容物を装填する際に、ロボットがケースに接触ないしは衝突し、内容物をケースに収容できなかったり、ロボット又はケースの損傷を招くことになる。このような不都合を回避するために、ケースを矯正する装置が開発されている。

特許文献１に開示されたケース矯正装置は、４つの矯正部材と、これら矯正部材をそれぞれ駆動する駆動部とを備えている。各矯正部材は下方に延びる平板形状の細長い２枚の押さえ板を有している。２枚の押さえ板は互いに直交している。

上記ケース矯正装置によれば、箱詰めステージまで搬送されてきたケースの四隅部近傍に、４つの矯正部材の押さえ板が、ケースの底壁近くに達するまで深く挿入される。次に、これら矯正部材が駆動部により互いに離れる方向に放射状に水平移動される。これにより、各矯正部材の２枚の押さえ板がケースの各隅部において隣接する側壁を押さえた状態で、ケースの四隅部が基準位置に矯正される。その結果、ロボットとケースが接触したり衝突することなく、内容物をケースに確実に装填することができる。

特許４２７０４９２号公報

特許文献１では、矯正部材は２枚の押さえ板がケースの各隅部において隣接する側壁を押さえており、これら２枚の押さえ板が内容物にも接している。そのため、内容物の装填が終了した後、押さえ板を上昇させてケースから抜く際に、内容物が軽いと、内容物と押さえ板の摩擦により、内容物が押さえ板と一緒にケースから離脱したり装填状態が乱れる不都合が生じる。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ケースに内容物を装填する前にケースの四隅部を基準位置に矯正し、上記内容物の装填時にこの矯正状態を維持するケース矯正装置において、
棒状をなして垂下する引掛部を含む４つの矯正部材と、
上記４つの矯正部材を、上記引掛部が上記ケースに挿入された位置から、放射状に互いに離れる方向に移動させ、上記引掛部により上記ケースの四隅部をそれぞれ上記基準位置に矯正する４つの駆動部と、
を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、ケースの四隅部を基準位置に矯正することにより、ケースの位置ずれや変形を矯正することができ、ロボットとケースが接触したり衝突することなく、内容物をケースに確実に装填することができる。
また、棒状の引掛部を有する矯正部材によりケースの四隅部を矯正するので、ケースの隅部に位置する引掛部と内容物との接触面積を最小限にすることができる。特に断面円形の長尺の内容物をケースに縦に装填する場合には、内容物とケースの隅部との間の小さなスペースに引掛部が配置されるので、引掛部と内容物の接触を殆ど無くすことができる。これにより、内容物の装填終了後に引掛部をケースから抜き取る際に、内容物の装填状態を乱したり内容物がケースから離脱するのを防ぐことができる。

好ましくは、上記矯正部材の引掛部は、上記ケースの上端部にのみ挿入される。
上記構成によれば、内容物の形状や装填の仕方と関係なく、引掛部と内容物の接触をより一層抑制することができる。

好ましくは、上記駆動部がエアシリンダからなり、上記矯正部材が棒形状のフックからなり、上記フックは、上記引掛部と、上記引掛部と直交する連結部を含み、上記連結部が上記エアシリンダのロッドと同軸をなして連結されている。
上記構成によれば、矯正部材および駆動部の構成を簡略化することができる。

好ましくは、さらに、上記ケースの上方に配置された支持フレームと、上記支持フレームを昇降させる昇降機構とを備え、上記支持フレームに上記４つの駆動部が設置されており、上記昇降機構により上記支持フレームが下降することにより、上記矯正部材の引掛部が上記ケースに挿入され、上記内容物の装填終了後に上記昇降機構により上記支持フレームを上昇させることにより、上記引掛部が上記ケースの隅部から離脱する。

本発明によれば、ケースの位置ずれや変形を矯正することにより内容物の装填を確実に実行できるとともに、装填終了後に矯正部材をケースから抜く際に内容物の装填状態を乱したり内容物がケースから離脱する不都合を回避できる。

本発明の一実施形態に係るケース矯正装置を備えた箱詰め補助システムの平面図であり、ケースに掛けられた袋を省略して示す。 図１の箱詰め補助システムを図１においてII方向から見た側面図であり、矯正機構を省略して示す。 箱詰め補助システムの第１隅部ユニットを示す平面図である。 第１隅部ユニットを図３ＡにおいてＢ方向から見た側面図である。 第１隅部ユニットを図３ＢにおいてＣ方向から見た背面図であり、矯正機構を省略して示す。 箱詰め補助システムの第２隅部ユニットを示す平面図である。 第２隅部ユニットを図４ＡにおいてＢ方向から見た側面図であり、矯正機構を省略して示す。 第２隅部ユニットを図４ＡにおいてＣ方向から見た背面図であり、矯正機構を省略して示す。 ケース矯正装置の作用を説明する要部拡大平面図であり、袋を省略するとともに、ケースの位置ずれ、変形を誇張して示す。この図は、ケース矯正装置のフックの引掛部がケースの隅部内側に配置された状態を示す。 同フックがケースの隅部を基準位置へ移動させてケースの矯正が完了した状態を示す要部拡大平面図である。 ケースの矯正状態を維持したまま、内容物が装填された状態を示す要部拡大平面図である。 箱詰め補助システムにおける袋上げ装置の作用を説明する平面図であり、袋上げ装置の待機状態を、袋を省略して示す。 図６Ａの待機状態を示す側面図である。 袋上げ装置の２つの第１押圧機構でのフラップ押さえ工程と、２つの第２押圧機構でのフラップ押さえ工程の第１段階が終了した状態を示す平面図である。 図７Ａの状態を示す側面図である。 第２押圧機構でのフラップ押さえ工程の第２段階が終了した状態を示す平面図である。 図８Ａの状態を示す側面図である。 ４つの押圧機構で袋の外側部を介してフラップを押さえた状態で、これら押圧機構を上昇させることにより袋の外側部を摺り上げた状態を示す平面図である。 図９Ａの状態を示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１、図２は、コンベア１の箱詰めステージに配置される箱詰め補助システム２を示す。
コンベア１は、前ステージにおいてプラスチック製、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製の袋６０を掛けられた段ボール等からなるケース５０を、箱詰めステージへと搬送する。ケース５０はこの箱詰めステージでストッパにより所定位置に止められ、ロボットにより内容物が装填される。

ケース５０は、直方体形状のケース本体５１と、ケース本体５１の上端開口を塞ぐための４つのフラップとを備えている。ケース本体５１は、長方形の底壁と、底壁の長辺側の縁から起立する２つの側壁５１ａと、底壁の短辺側の縁から起立する側壁５１ｂとを有している。４つのフラップのうち、側壁５１ａに連なる長辺側のフラップに符号５２ａを付し、側壁５１ｂに連なる短辺側のフラップに符号５２ｂを付す。

図２に示すように袋６０は、ケース本体５１の内面に沿って配置された内側部６１と、ケース本体５１の上端で折り返されフラップ５２ａ，５２ｂを囲う外側部６２とを有している。外側部６２はさらに下端で折り返されており、内周部６２aと外周部６２ｂを有して２重をなしている。
上記袋６０の外側部６２の折り返し部６２ｘ（最下位部）は、フラップ５２ａ，５２ｂの下縁より低い位置にある。
フラップ５２ａ，５２ｂは、ケース５０に袋６０を掛ける際に外側に折られて、それぞれ側壁５１ａ、５１ｂの外面と対向している。フラップ５２ａ，５２ｂは袋６０の外側部６２に拘束され、側壁５１ａ，５１ｂから離れる方向に開くのを禁じられているが、この拘束状態で側壁５１ａ，５１ｂから離れている（図２参照）。

図１に示すように、箱詰め補助システム２は、コンベア１の上方に配置された支持フレーム３と、この支持フレーム３を昇降させる昇降機構４とを備えている。支持フレーム３は、ケース５０のケース本体５１の平面形状より大きな長方形をなしており、上方から見て箱詰めステージで停止された段ボール５０のケース本体５１を囲むように配置されている。

昇降機構４は、支持フレーム３の一方の長辺部に連結された昇降フレーム４ａと、この昇降フレーム４ａを昇降させるエアシリンダ４ｂとを備えている。
昇降フレーム４ａはコンベア１に沿って延びており、その両端に形成された垂直をなす板部４ｃを介して、図示しない垂直ガイドにより上下動可能に支持されている。

支持フレーム３の２つの隅部、例えば昇降機構４側の２つの隅部には、第１隅部ユニット５が設置され、他の２つの隅部には第２隅部ユニット６が設置されている。
各第１隅部ユニット５は、支持ブラケット１０と、この支持ブラケット１０に支持された矯正機構２０および第１押圧機構３０と、を有している。
各第２隅部ユニット６は、支持ブラケット１０’と、この支持ブラケット１０’に支持された矯正機構２０および第２押圧機構４０と、を有している。

第１、第２隅部ユニット５，６の矯正機構２０は同一構成を有している。これら４つの矯正機構２０と支持フレーム３と昇降機構４により、後述の作用をなすケース矯正装置８（図１にのみ符号を付す）が構成されている。
２つの第１押圧機構３０と、２つの第２押圧機構４０と、支持フレーム３と、昇降機構４により、後述の作用をなす袋上げ装置９（図１にのみ符号を付す）が構成されている。支持フレーム３と昇降機構４は、ケース矯正装置８と袋上げ装置９の共有の構成である。

図３Ａ〜図３Ｃに示すように、第１隅部ユニット５の支持ブラケット１０は、支持フレーム３の隅部上面に固定された上側水平板部１１と、この上側水平板部１１から下方に延びる垂下部１２と、垂下部１２の下端に固定された下側水平板部１３とを有している。

上側水平板部１１には、矯正機構２０が設置されている。矯正機構２０は、上側水平板部１１の上面に本体部が固定されたエアシリンダ２１（駆動部）と、このエアシリンダ２１のロッド２１ａの先端にコネクタ２２を介して連結されたフック２５（矯正部材）とを有している。

エアシリンダ２１のロッド２１ａは、支持フレーム３の内側を向き、その軸線は、水平に延びるとともに、上から見て箱詰めステージにある段ボール５０の隅部の基準位置（後述する）を通り、ケース５０の隅部において隣接する側壁５１ａ，５１ｂに対して例えば４５°傾いている。

フック２５は、略Ｌ字形をなす断面円形の棒材からなり、ロッド２１ａと同軸の連結部２５ａと、この連結部２５ａと直交して垂下する引掛部２５ｂとを有している。引掛部２５ｂはケース５０の高さに比べてかなり短く、例えば１００ｍｍ以下である。

下側水平板部１３には、第１押圧機構３０が設置されている。第１押圧機構３０は、押さえ部材３１と、この押さえ部材３１を駆動する駆動部３５とを備えている。駆動部３５は、エアシリンダ３６，３７を有している。

上側のエアシリンダ３６は、その本体部が下側水平板部１３の下面に固定され、そのロッド３６ａの軸線は、矯正機構２０のエアシリンダ２１のロッド２１ａと平行をなし、ケース５０の隅部の基準位置を通るようになっている。このロッド３６ａの先端にはスライダ３６ｂの一端部が固定されている。このスライダ３６ｂは第１エアシリンダ３６の本体部にスライド可能に支持されている。

下側のエアシリンダ３７は、その本体部が上記スライダ３６ｂに固定され、そのロッド３７ａは第１エアシリンダ３６のロッド３６ａと平行をなし、ケース５０の隅部の基準位置を通るようになっている。ロッド３７ａの先端にはスライダ３７ｂの一端部が固定されている。このスライダ３７ｂはエアシリンダ３７の本体部にスライド可能に支持されている。

押さえ部材３１は、スライダ３７ｂの下面に固定された基部３２と、この基部３２の一端（支持フレーム３側の一端）から２股に分岐した一対の押さえ部３３，３３とを有している。一対の押さえ部３３，３３の内側の押さえ面３３ａ，３３ａは、互いに直交しており、その交叉点は、上から見て上記ロッド３６ａ，３７ａの軸線上に位置している。押さえ面３３ａ，３３ａには、例えばウレタンシート等からなるパッド３４，３４が取り付けられている。

後述するように、上記押さえ面３３ａ，３３ａは箱詰めステージにあるケース５０の側壁５１ａ、５１ｂに対してそれぞれ平行である。駆動部３５は押さえ部材３１を側壁５１ａ，５１ｂに対して例えば４５°傾斜する方向から、ケース本体５１の隅部に向けて移動させるようになっている。

図４Ａ〜図４Ｃに示すように、第２隅部ユニット６の支持ブラケット１０’は、第１隅部ユニット５の支持ブラケット１０と似た構成を有し、支持フレーム３の隅部上面に固定された上側水平板部１１’と、この上側水平板部１１’から下方に延びる垂下部１２’と、垂下部１２’の下端に固定された下側水平板部１３’とを有している。

第２隅部ユニット６の矯正機構２０は、上側水平板部１１’に設置されているが、第１隅部ユニット５の矯正機構２０と同一構成であるから、対応する構成部に同番号を付してその説明を省略する。

第２隅部ユニット６の第２押圧機構４０は、押さえ部４１，４２と、これら押さえ部４１，４２を個別に駆動するエアシリンダ４５、４６（駆動部）とを有している。以下、詳述する。
下側水平板部１３’の下面には、エアシリンダ４５の本体部が固定されており、そのロッド４５ａの軸線は、箱詰めステージにあるケース本体５１の側壁５１ａと直交する方向に延びている。ロッド４５ａの先端には、垂直をなす平板形状の押さえ部４１が固定されている。押さえ部４１の押さえ面４１aはケース本体５１の側壁５１ａと平行をなしており、この押さえ面４１ａには、ウレタンシート製のパッド４３が取り付けられている。

押さえ部４１において、押さえ面４１ａの反対側の面には第２エアシリンダ４６が固定されている。第２エアシリンダ４６のロッド４６ａは箱詰めステージにあるケース本体５１の側壁５１ｂと直交している。ロッド４６ａの先端には、平板形状の押さえ部４２が固定されている。この押さえ部４２の押さえ面４２ａはケース５０の側壁５１ｂと平行をなしており、この押さえ面４２ａにはウレタンシートからなるパッド４４が取り付けられている。

上記構成をなす箱詰め補助システムの作用を説明する。初期状態では、支持フレーム３は最上位の位置にあり、袋６０が掛けられたケース５０の到着を待つ。

ケース５０がコンベア１により箱詰めステージまで搬送されて停止した時に、エアシリンダ４ｂが作動することにより、支持フレーム３が下降する。図１に想像線で示し図５Ａに断面で示すように、４つの矯正機構２０のフック２５の引掛部２５ｂが、ケース５０の隅部から内側に離れた位置で、ケース５０の上端部に挿入されている。引掛部２５ｂの挿入深さは、ケース５０の上端から１０〜３０ｍｍ程度である。

上記支持フレーム３の下降位置において、図６Ａ，図６Ｂに示すように、第１押圧機構３０の押さえ部３３，３３と、第２押圧機構４０の押さえ部４１，４２は、フラップ５２ａ、５２ｂの下部の高さに位置し、ケース５０の側壁５１ａ、５１ｂおよびフラップ５２ａ，５２ｂから離れている。押さえ部３３，３３の押さえ面３３ａ，３３ａは、ケース本体５１の側壁５１ａ，５１ｂとそれぞれ平行をなし、押さえ部４１，４２の押さえ面４１ａ，４２ａは、側壁５１ａ，５１ｂとそれぞれ平行をなしている。

次に、４つの矯正機構２０のエアシリンダ２１が同時に作動することにより、そのフック２５が図１の矢印で示すように、互いに離れるようにして放射状に水平移動する。
図５Ａには、正規形状で正規の位置にあるケース５０が想像線で示されている。この想像線で示すケース５０の隅部の位置が基準位置Ｐである。これに対して、図５Ａに実線で誇張して示すようにケース５０が変形していたり正規位置からずれている場合には、ケース５０の隅部は上記基準位置Ｐから外れている。上述したように４つのフック２５が放射状に移動することにより、図５Ａに実線で示すケース５０の隅部は、上記フック２５の引掛部２５ｂに引っ掛けられて、図５Ｂに示すように基準位置Ｐへと移動される。その結果、ケース５０の位置が矯正されるとともに、ケース５０の形状も正規形状に矯正される。

次に、上記矯正状態を維持したまま、図５Ｃに示すように、内容物１００を箱本体５１に装填する。内容物１００は例えば紙コップを多数積層することにより、断面円形の細長い形状を有している。この内容物１００をケース本体５１に縦に装填する場合、内容物１００とケース本体５１の隅部との間に小さなスペース１０１が形成される。このスペース１０１にフック２５の引掛部２５ｂが配置されるため、引掛部２５ｂと内容物１００は、ケース本体５１の上端部において接触せず、収容空間を最大限活用して内容物１００を装填することができる。
なお、図５Ａ〜図５Ｃに図示しないが、内容物１００は、ケース本体５１に袋６０の内側部６１を介して装填される。

上記矯正工程の後、内容物１００の装填中またはその前後において、図７Ａ，図７Ｂに示すように、２つの第１押圧機構３０のエアシリンダ３６，３７の作動により、押さえ部材３１がケース本体５１の隅部に向かって移動し、そのパッド３４，３４が、袋６０の外側部６２を介してフラップ５２ａ，５２ｂの下部に当たり、さらにこれらフラップ５２ａ，５２ｂの下部を側壁５１ａ、５１ｂにそれぞれ押し付ける。これとほぼ同時に、２つの第２押圧機構４０のエアシリンダ４５の作動により、押さえ部４１が側壁５１ａに向かって移動し、そのパッド４３が袋６０の外側部６２を介してフラップ５２ａの下部に当たり、さらにフラップ５２ａを側壁５１ａに押し付ける。

次に、図８に示すように、２つの第２押圧機構４０のエアシリンダ４６の作動により、押さえ部４２が側壁５１ｂに向かって移動し、そのパッド４４が袋６０の外側部６２を介してフラップ５２ｂの下部に当たり、さらにこのフラップ５２ｂを側壁５１ｂに押し付ける。
上記フラップ５２ａ，５２ｂの押圧状態において、上記パッド３４，４３，４４は、袋６０の二重の外側部６２のうち、外周部６２ｂに接している。

次に、昇降機構４のエアシリンダ４ｂの作動により、支持フレーム３が前述した初期位置まで上昇する。この支持フレーム３の上昇に伴い、４つのフック２５の引掛部２５ｂがケース５０の隅部の上端部から抜ける。上述したように、この引掛部２５ｂはケース５０の隅部と内容物１００の間のスペース１０１に配置されているので、内容物１００との接触がなく、ケース５０から離脱する際に内容物１００の装填状態を乱したり内容物を一緒に離脱させる不都合は生じない。

上記支持フレーム３の上昇に伴い、図９に示すように２つの第１押圧機構３０および２つの第２押圧機構４０は、フラップ５２ａ，５２ｂを押さえたまま上昇するが、パッド３４，４３，４４と袋６０の外周部６２ｂとの間の摩擦抵抗が、袋６０の内周部６２ａとフラップ５２ａ，５２ｂとの間の摩擦抵抗や、袋６０の内周部６２ａと外周部６２ｂとの間の摩擦抵抗より大きいので、パッド３４，４３，４４と一緒に、袋６０の外周部６２ｂが内周部６２ａと擦れ合いながら上昇する。このようにして外周部６２ｂを摺り上げるため、袋６０の最下位部である折り返し部６２ｘがフラップ５２ａ，５２ｂの下端を越える。

最後に、エアシリンダ３６，３７の作動により押さえ部３３、３３がフラップ５２ａ，５２ｂから後退するともに、エアシリンダ４５，４６の作動により押さえ部４１，４２がフラップ５２ａ，５２ｂから後退する。

上記のようにして袋詰めステージでの内容物１００の装填が終了した後、ケース５０はコンベア１により次の箱閉じステージへ搬送される。箱閉じステージでは、作業者が袋６０の外周部６２ｂの上端を掴んで引き上げることにより、袋６０の外側部６２をケース５０から外す。この際、袋６０の最下位部である折り返し部６２ｘがフラップ５２ａ，５２ｂの下端より高い位置にあるので、袋６０の外側部６２がフラップ５２ａ，５２ｂの下端の角に引っ掛かることがなく、袋６０の外側部６２がフラップ５２ａ，５２ｂの下端の角で穴をあけられるのを回避することができる。また、袋６０の外側部６２がフラップの下端の角に引っ掛けられた状態で袋６０に大きな力が掛けられることがないので、袋６０がフラップ５２ａ，５２ｂの上端の角に強く当たって裂けるのも回避することができる。

上記のように袋６０の外側部６２をケース５０から外して閉じた後、フラップ５２ａ，５２ｂでケース本体５１の上端開口を閉じる。

本発明は、上記実施形態に制約されず、種々の態様を採用することができる。
上記実施形態において、断面円形の内容物をケースに縦に装填する場合について説明したが、内容物の形状および装填の仕方に特に制約はない。矯正部材の引掛部は棒状をなし、ケースの隅部に配置されているため、内容物との接触は最小限に抑えることができる。また、上記実施形態のように矯正部材の引掛部をケースの上端部開口のみに浅く挿入する場合には、より一層内容物との接触を抑えることができる。
引掛部の断面形状は円の他に多角形を採用することもできる。
上記実施形態では、コンベアおよび支持フレームが水平であるが、内容物の装填を容易にするために例えば３０°程度傾かせてもよい。この場合、上記実施形態の全ての構成要素が傾いて配置される。

本発明は、ケースに内容物を装填するシステムに適用できる。

３ 支持フレーム
４ 昇降機構
８ ケース矯正装置
２０ 矯正機構
２１ エアシリンダ（駆動部）
２５ フック（矯正部材）
２５ａ 連結部
２５ｂ 引掛部
５０ ケース

Claims (4)

1. ケースに内容物を装填する前にケースの四隅部を基準位置に矯正し、上記内容物の装填時にこの矯正状態を維持するケース矯正装置において、
   棒状をなして垂下する引掛部を含む４つの矯正部材と、
   上記４つの矯正部材を、上記引掛部が上記ケースに挿入された位置から、放射状に互いに離れる方向に移動させ、上記引掛部により上記ケースの四隅部をそれぞれ上記基準位置に矯正する４つの駆動部と、
   を備えたことを特徴とするケース矯正装置。
2. 上記矯正部材の引掛部は、上記ケースの上端部開口にのみ挿入されることを特徴とする請求項１に記載のケース矯正装置。
3. 上記駆動部がエアシリンダからなり、
   上記矯正部材が棒形状のフックからなり、上記フックは、上記引掛部と、上記引掛部と直交する連結部を含み、
   上記連結部が上記エアシリンダのロッドと同軸をなして連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のケース矯正装置。
4. さらに、上記ケースの上方に配置された支持フレームと、上記支持フレームを昇降させる昇降機構とを備え、上記支持フレームに上記４つの駆動部が設置されており、
   上記昇降機構により上記支持フレームが下降することにより、上記矯正部材の引掛部が上記ケースに挿入され、上記内容物の装填終了後に上記昇降機構により上記支持フレームを上昇させることにより、上記引掛部が上記ケースの隅部から離脱することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケース矯正装置。

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