JP2023150697A - 箱展開装置 - Google Patents

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JP2023150697A JP2022059922A JP2022059922A JP2023150697A JP 2023150697 A JP2023150697 A JP 2023150697A JP 2022059922 A JP2022059922 A JP 2022059922A JP 2022059922 A JP2022059922 A JP 2022059922A JP 2023150697 A JP2023150697 A JP 2023150697A
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Yu Kamata
裕治 山田
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Abstract

【課題】幅広の未展開の扁平箱を幅方向にずらした吸着カップを用いて適正に吸着し、展開して下流の搬送手段に載置すること。【解決手段】遊星歯車102から延伸し軸121に平行に所定間隔離して突設された基軸122と、直線状の挿通棒135を有する棒部131と、挿通棒を突き通す挿通孔136を有する受け部132と、からなり、棒部は基軸を貫入させ基軸に対して回動可能とし、受け部は太陽歯車の軸111を貫入させ当該軸に対して回動可能としたスライダ体103と、スライダに取り付けられ、太陽歯車の接線方向に離間して配された二個の吸着カップ141と、停留点にてスタッカ部にある箱を吸着し、停留点にて展開済みの当該箱の搬送部への解放をおこなうように、吸着カップの吸着と解放を制御するカップ制御手段と、カップ制御手段による吸着と解放との間に箱を展開するレバーと、を具備した箱展開装置。【選択図】図2

Description

本発明は、四面にて矩形筒状に展開される、二面が片側、もう二面が他方側を構成するように、扁平に折りたたまれた箱をスタッカから吸着して引き出し、展開させながら遊星機構を用いてコンベアに載置していく箱展開装置に関し、特に、幅広の未展開扁平箱でも干渉を生じさせることなく展開載置していく箱展開装置に関する。
従来、たとえば伝達比3:1すなわち、太陽歯車を中心に遊星歯車が1公転する間に3回自転する遊星機構を用いて、遊星歯車に吸着カップを取り付け、吸着カップが太陽歯車から最も離れ伸びきった位置にて未展開箱を吸着し、次に伸びきる位置にて解放する箱展開装置が知られている。展開に際しては、箱は太陽歯車の中心側を向いて弧を描くように回転するので、たとえば、その軌跡を考慮して、未展開箱の輪となっている一辺が滑りながら押し当たっていくような、固定された押当体を設けて自然に展開させていく構成などが知られている(文献1)。
特に、遊星機構を用いると、遊星歯車が1公転する間に伝達比分(上の例では3)の箱を展開載置することも可能であるので作業効率が極めて高い。
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
未展開箱の幅(二面の合計幅)が大きな場合は、箱が遊星機構により内回りするので、箱同士が干渉し、また、他の吸着カップやその他の構成に干渉しやすいという問題点があった。
遊星歯車と太陽歯車との軸中心間が大きければ干渉はおきにくいが、幅広の箱を吸着する場合には、幅方向に離した二つ(以上)の吸着カップで箱を吸着させて保持安定性を高めたいという設計要求がある。
しかしながらこの場合は、図9に示すように、吸着カップと未展開箱との間に干渉が生じてしまい、適正な吸着を実現できないという別の問題が生じる。
特開2014-205512号 特開2016-36905号
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、幅広の未展開の扁平箱を幅方向にずらした吸着カップを用いて適正に吸着し、他と干渉がおこらず、展開して下流の搬送手段に載置す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、太陽歯車に対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、扁平に折り畳まれた状態としてその扁平な面の法線が太陽歯車の軸に向くように、かつ、筒となる方向を太陽歯車の軸に平行となるように配して、積み重ねて保持する箱供給手段と、展開された箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、を備えた箱展開装置であって、遊星歯車から延伸し遊星歯車の軸に平行に所定間隔離して突設された規制軸と、直線状の挿通棒を有する棒部と、当該挿通棒を突き通す挿通孔を有し棒部に対する位置を変えられる受け部と、からなるスライダ体であって、棒部(受け部)は規制軸を貫入させ規制軸に対して回動可能とし、受け部(棒部)は太陽歯車の軸を貫入させ当該軸に対して回動可能としたスライダ体と、スライダ体に取り付けられ、吸着面は同一平面上にあり当該面の法線方向は前記直線と平行であって、太陽歯車の接線方向に離間して配された少なくとも二個の吸着カップと、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに箱供給手段にある未展開の箱を吸着し、その後また、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに展開済みの当該箱の搬送手段上への解放をおこなうように、吸着カップの吸着と解放を制御するカップ制御手段と、カップ制御手段による吸着と解放との間に箱を展開する箱展開手段と、を具備したことを特徴とする。
すなわち、請求項1にかかる発明は、すべり対偶により吸着カップを内回りさせず外向きにしたまま箱を移動させ、幅方向に離間した吸着カップであっても直進性よく幅広未展開箱を吸着し解放する。
面の法線が太陽歯車の軸に向く、とは、軸と面とはそれぞれ延伸しても交わらず、歯車の径方向と面の法線方向が一致する位置関係をいう。
筒となる方向、とは、扁平箱の折りたたまれた辺の方向ということもできる。
搬送手段の搬送態様としては、無端ベルトによる移動を挙げることができる。
棒部(受け部)、と、受け部(棒部)、の表記は同順であり、棒部が規制軸を貫入させる場合は、受け部が太陽歯車の軸を貫入させ、受け部が規制軸を貫入させる場合は、棒部が太陽歯車の軸を貫入させる。なお、棒部は2本平行に設けて、受け部もこの2本を挿通させる態様であってもよい。
スライダ体に取り付けられ、とは、吸着カップが直接取り付けられている態様の他、別途台座を介して取り付けられている態様も当然に含まれる。
太陽歯車の接線方向に離間している、とは、未展開箱の幅方向に距離があるように配置されていればよく(より正確には太陽歯車の軸方向と太陽歯車の径方向とに垂直な方向に距離があるように配置されていればよく)、太陽歯車の軸方向にも離間している(いわば斜めに配置されているような)態様も含まれるものとする。
吸着と解放は、連続した二つの最遠位置でなくてもよい。たとえば、伝達比が3:1の場合は、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になる位置が3箇所あり、これを位置1、位置2、位置3とすると、位置1で吸着し、位置2では何もせず、位置3で解放する態様としてもよい。
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、箱展開手段が、扁平な箱の吸着側の二面のうち吸着カップで吸着してない面を折り上げる起立爪体と、起立爪体を遊星歯車の公転に連動させて、未展開の箱の吸着前には前記吸着面より太陽歯車側に後退ないし倒伏させ、吸着後から搬送手段上への解放までの間に前進ないし起立させる爪体制御手段と、を具備したことを特徴とする。
すなわち、請求項2にかかる発明は、押当体への当接運動を伴わない直進性のよい吸着カップの軌跡を保ちつつ、遊星機構に連動させて箱を展開できる。
吸着側の二面とは、展開されることにより四面で矩形筒が形成されるが、未展開の際には、二面が片側、もう二面が他方側を構成するように扁平に折りたたまれているので、ここでは当該二面を意味するものである。
解放直前においては、二面が90°すなわち、箱が矩形筒となるように起立爪体が吸着面に対して起き上がる位相とする。
起立爪体は、箱の搬送手段上への解放後は、再び太陽歯車側に後退ないし倒伏させていくことはいうまでもない。
請求項3に記載の箱展開供給装置は、請求項2に記載の箱展開装置において、爪体制御手段は、補助歯車と、遊星歯車の1公転につき1回自転する衛星歯車と、補助歯車と衛星歯車とを連結するリンクであって衛星歯車の1回転を補助歯車の往復回動に変換する四節連鎖を形成するリンクと、を備え、起立爪体は、補助歯車に連接ないし連結されて起立と倒伏とをおこなうことを特徴とする。
すなわち、請求項3にかかる発明は、別途動力を導入することなく、遊星機構の駆動力を利用して簡便な構成で箱展開を実現する。
遊星歯車に接合する、とは広義であり、ベルトが捲回される態様も含まれる。
請求項4に記載の箱展開装置は、太陽歯車と、太陽歯車に対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、扁平に折り畳まれた状態としてその扁平な面の法線が太陽歯車の軸に向くように、かつ、筒となる方向を太陽歯車の軸に平行となるように配して、積み重ねて保持する箱供給手段と、展開された箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、を備えた箱展開装置であって、遊星歯車から延伸し遊星歯車の軸に平行に所定間隔離して突設された規制軸と、規制軸を貫入させ規制軸に対して回動可能とするとともに、太陽歯車の軸を内接させつつ移動可能とする直線状の凹条または孔を別途設けたスライダ体と、スライダ体に取り付けられ、吸着面は同一平面上にあり当該面の法線方向は前記直線と平行であって、太陽歯車の接線方向に離間して配された少なくとも二個の吸着カップと、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに箱供給手段にある未展開の箱を吸着し、その後また、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに展開済みの当該箱の搬送手段上への解放をおこなうように、吸着カップの吸着と解放を制御するカップ制御手段と、カップ制御手段による吸着と解放との間に箱を展開する箱展開手段と、を具備したことを特徴とする。
すなわち、請求項4にかかる発明は、請求項1にかかる発明と同様、すべり対偶により吸着カップを内回りさせず外向きにしたまま箱を移動させ、幅方向に離間した吸着カップであっても直進性よく幅広未展開箱を吸着し解放する。
なお、請求項4に記載の発明に、請求項2や請求項3の構成が適用されても当然によい。
本発明によれば、幅広の未展開の扁平箱を幅方向にずらした吸着カップを用いて適正に吸着し、他と干渉がおこらず、展開して下流の搬送手段に載置する箱展開装置を提供することができる。
箱展開装置の概略構成図である。 星部の正面図(a)、断面図(b)および斜視図(c)である。 箱の未展開の状態(幅広扁平箱)の平面図(a)と正面図(b)と、展開後の様子を示した図(c)である。 遊星歯車の1/3周公転分の、スライダと吸着カップの移動の様子を示した説明図である。なお、箱は片面を部分的にのみ描画している。 遊星歯車の1/3周公転分の、スライダと吸着カップの移動の軌跡を重ね合わせた図である。なお、箱は片面を部分的にのみ描画している。 二つの吸着カップの停留点近傍の直進性(回転を事実上伴わない進入および離脱)を示す、軌跡の模式図である。 レバーとレバー駆動機構の説明図である。 レバーの起立と箱の展開の様子を示した説明図である。 未展開箱の巾方向に吸着カップを離間させた場合の、吸着カップの軌跡を示した説明図である。
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、伝達比3:1の遊星機構を用い、二個の吸着カップで扁平箱を展開する箱展開装置について説明する。
図1は、吸着カップの移動の様子とともに、箱の吸着、展開、載置についての概要を示した箱展開装置の概略構成図である。図2は、遊星部の正面図、断面図、斜視図である。また、図3は、箱の未展開の状態(幅広扁平箱)と、展開後の様子を示した図である。
本実施の形態では、箱Bの四面の幅は150mm-65mm-150mm-65mmであり、フラップを除いた長さは200mmであるとする。また、展開前の扁平幅広箱を表すときは扁平箱Bb、展開後の矩形筒の箱を表すときは箱Baと適宜表記するものとする。
箱展開装置1は、大きく、遊星部10と、スタッカ部20と、搬送部30と、により構成される。
スタッカ部20は、保持台21と爪22とにより構成される。
扁平箱Bbは、立てた状態で重ねて保持台21におかれ、先端の扁平箱Bbが爪22により倒伏ないしこぼれ落ちないように支えられている。
扁平箱Bbの辺s1,s2の延伸方向は太陽歯車101の軸方向の向きであり、扁平面の法線方向Blは太陽歯車101の軸111を向いている。ここでは伝達比が3であるので、保持台21は水平から30度下向きに傾いている。爪22は、扁平箱Bbの重さには耐え、吸着カップ141の吸着力には負けて一枚繰り出しをする程度の係止力としている。図示は省略するが、繰り出し後には順次次の扁平箱Bbが先頭に来て爪22で支えられる。また、扁平箱Bbの束が適時補充される機構が備わっている。
搬送部30は、無端ベルト31と、駆動ローラ32と、規制板33と、を有する。
無端ベルト31は、展開された箱Baを載置し、下流のフラップ折り込み機構や内容物押し込み機構に移送する。
駆動ローラ32は、遊星部10と連動し、位相を合わせて無端ベルト31を間欠的に駆動し、箱Baを下流に移送する。仕様の態様によっては連続駆動であってもよい。
規制板33は、展開された箱Baの姿勢を保持するために設けられている仕切りであり、鉛直下方向に実質的に直進して降りてくる箱Baを迎え入れ四角形の姿勢を保つ(図1では無端ベルト31上に植設されている総ては描画していない)。
次に、遊星部10について説明する。
遊星部10は、太陽歯車101と、遊星歯車102と、スライダ103と、吸着部104と、を有する。太陽歯車101と遊星歯車102とはタイミングベルトV1により連結されている。
箱Bの吸着と解放の様子と、箱Bの展開の様子(レバーの起立と倒伏の様子)とを一度に説明および描画すると煩雑となるので、ここではそれぞれ分けて説明する。
<箱の吸着と解放>
遊星歯車102は、太陽歯車101の軸111を中心として太陽歯車101に対して公転しつつ伝達比3:1にて自転する。本実施の形態では、太陽歯車101の軸111と遊星歯車102の軸121との間隔は11.8cmである。
ここでは説明の便宜上遊星歯車102は1つとしているが、120°回転対称に3つの遊星歯車102を設けて、遊星歯車102の1公転の間に3つの箱Baを吸着および載置するようにしてもよい。
遊星歯車102には、軸121に平行に所定間隔離してスライダ103回動用の基軸122が設けられている。本実施の形態では、軸121と基軸122との間隔は6cmとしている。
スライダ103は、後述する吸着カップ141をいわば外回りさせて、直進性よく無端ベルト31に箱Baを載置する機構である。
スライダ103は、棒部131と受け部132とからなり、棒部131は2本の平行な挿通棒135を有し、受け部132はこの挿通棒135を突き通しスライドさせる挿通孔136を有する。この挿通関係により、棒部131と受け部132とは直線的に位置を変えることができる。なお、挿通棒135は棒部台134に植設されている。
また、棒部台134には、基軸122を貫入させ、基軸122に対して棒部131を回動可能にする棒部孔137が設けてあり、受け部132には、太陽歯車101の軸111を貫入させ、軸111に対して受け部132を回転可能にする受け孔138が設けてある。なお、当然ながら、2本の挿通棒135が含まれる仮想平面の法線方向に棒部孔137があけられており、2つの挿通孔136が含まれる仮想平面の法線方向に受け孔138があけられている。
更に、棒部台134の挿通棒135と反対側には、吸着部104の台座142が接合されている。
以上の構成により、遊星歯車102の自転に伴ってスライダ103が揺動する。
吸着部104は、二つの吸着カップ141(吸着カップ141a、141b)と、台座142と、レバー143と、レバー駆動機構401と、を有する。
吸着カップ141は、切頭円錐形のゴム製のカップかならなり、チューブを介してポンプにつながっており、陰圧のON/OFFの制御部により箱Bの吸着および解放をおこなう(チューブとポンプと制御部は図示せず)。
吸着カップ141は、直方体の台座142を介してスライダ103に連結している。二つの吸着カップ141a、bの中心は、図2aのように、軸111と軸121とを結ぶ、太陽歯車101の径方向の延長上にあり、カップの円錐軸は当該径方向に平行である配置および配向としている(二つの吸着カップ141a、bは、太陽歯車101の径方向と軸111方向とに垂直な方向に離間して台座142に植設されている)。
図4および図5に、遊星歯車102の1/3周公転分の、スライダ103と吸着カップ141の移動の様子を示した。なお、レバー143の図示は省略している)。図に表したように、軸111-軸121-基軸122がこの順に一直線になったとき、すなわち、吸着カップ141が軸111から最も離れた位置(伸びきった位置:停留点T1)となったとき、箱Bbを吸着し、引き下がりつつ移動し、再び伸びきった位置(停留点T2)で展開済みの箱Baを解放する。
すなわち、箱Bが軸111側に回り込まずに、いわば外回りをするので、箱Bが他と干渉せず、幅広の箱Bの吸着展開載置を実現する(換言すれば、内回りをしてしまうと干渉してしまうような幅広の箱であっても、箱展開装置1は取扱いできるといえる)。また、吸着カップ141bでも箱Bを吸着しているので、幅広の箱Bであっても保持安定性が高まっている。加えて、この滑り対偶の動きから明らかなように、吸着カップ141a、141bが接線方向に離間していても、図9に示したような吸着平面の急峻な回転は起きず、良好な直進性をもって吸着位置に進入して離脱し、同様に、良好な直進性を以て解放位置に進入して離脱する。図6に二つの吸着カップの停留点近傍の軌跡の模式図を示した。
<レバーの起立と倒伏>
次に、レバー143と、レバー駆動機構401について説明する。図7は、レバーとレバー駆動機構の説明図である。
レバー駆動機構401は、衛星歯車410と、補助歯車420と、リンク430と、レバー歯車440と、を有する。なお、各歯車の軸は遊星歯車102の軸と平行であって軸中心の位置は固定されている。
衛星歯車410は、遊星歯車102に接合し、遊星歯車の1公転につき1回自転する歯車である(歯合態様の図示は省略する)。
衛星歯車410と補助歯車420とは、リンク430により連結され、図示したように、四節連鎖を形成している。すなわち、衛星歯車410の一回転すると、補助歯車420は、中心角120°で往復回動をする。
レバー143は、レバー歯車440の周面に延設されており、レバー歯車440は、補助歯車420とかみ合っておおよそ120°の起立および倒伏をおこなう。
図8に、レバー143の起立と箱の展開の様子を示した。
以上説明したように、箱展開装置1は、幅広の未展開の扁平箱Bbを幅方向にずらした吸着カップ141を用いて適正に吸着し、他と干渉がおこらず、展開して下流の搬送部30に載置することができる。
なお、以上では、スライダ103は、いわば伸縮する態様としたが、これに限定されない。たとえば、スライダ103を一方向に長く、片端に基軸122を貫入して回動させ、これとは別にスライド用孔をあけて構成することもできる。このスライド用孔は、太陽歯車101の軸111を挿通させつつスライダ103の長手方向に直線状に伸びた孔として形成する。軸111の外周はスライド用孔の内側両辺に当接する大きさとすれば(挿通箇所にて軸111径とスライド用孔の幅が同じとすれば)、軸111と基軸122が距離を変え、遊星歯車102の自転に伴ってスライダ103が揺動できる。
これにより、前述のスライダ103と同様に、吸着部104を外回りさせ、停留点に対して直進的な進入および離脱を可能とする。
本発明は上記の実施の形態に限定されず、遊星歯車102と太陽歯車101との伝達比を3:1に限定せず、2:1や4:1以上にしてもよい。また、太陽歯車101の軸111が水平としたが、下流における中身の挿入態様によっては、軸111を鉛直方向に向け、歯車を寝かせた状態として、箱Bが水平に移動していく配向してもよい。
1 箱展開装置
10 遊星部
101 太陽歯車(111:太陽歯車の軸)
102 遊星歯車(121:遊星歯車の軸)
122 基軸
103 スライダ
131 棒部
132 受け部
134 棒部台
135 挿通棒
136 挿通孔
137 棒部孔
138 受け孔
104 吸着部
141 吸着カップ
142 台座
143 レバー
401 レバー駆動機構
410 衛星歯車
420 補助歯車
430 リンク
440 レバー歯車

20 スタッカ部
21 保持台
22 爪

30 搬送部
31 端ベルト
32 駆動ローラ
33 規制板

B 箱(Bb:未展開の扁平箱,Ba:展開後の箱)
T1 停留点
T2 停留点
V1 タイミングベルト
s1,s2 辺

Claims (4)

  1. 太陽歯車と、
    太陽歯車に対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、扁平に折り畳まれた状態としてその扁平な面の法線が太陽歯車の軸に向くように、かつ、筒となる方向を太陽歯車の軸に平行となるように配して、積み重ねて保持する箱供給手段と、
    展開された箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、
    を備えた箱展開装置であって、
    遊星歯車から延伸し遊星歯車の軸に平行に所定間隔離して突設された規制軸と、
    直線状の挿通棒を有する棒部と、当該挿通棒を突き通す挿通孔を有し棒部に対する位置を変えられる受け部と、からなるスライダ体であって、棒部(受け部)は規制軸を貫入させ規制軸に対して回動可能とし、受け部(棒部)は太陽歯車の軸を貫入させ当該軸に対して回動可能としたスライダ体と、
    スライダ体に取り付けられ、吸着面は同一平面上にあり当該面の法線方向は前記直線と平行であって、太陽歯車の接線方向に離間して配された少なくとも二個の吸着カップと、
    太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに箱供給手段にある未展開の箱を吸着し、その後また、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに展開済みの当該箱の搬送手段上への解放をおこなうように、吸着カップの吸着と解放を制御するカップ制御手段と、
    カップ制御手段による吸着と解放との間に箱を展開する箱展開手段と、
    を具備したことを特徴とする箱展開装置。
  2. 箱展開手段は、
    扁平な箱の吸着側の二面のうち吸着カップで吸着してない面を折り上げる起立爪体と、
    起立爪体を遊星歯車の公転に連動させて、未展開の箱の吸着前には前記吸着面より太陽歯車側に後退ないし倒伏させ、吸着後から搬送手段上への解放までの間に前進ないし起立させる爪体制御手段と、
    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. 爪体制御手段は、補助歯車と、遊星歯車の1公転につき1回自転する衛星歯車と、補助歯車と衛星歯車とを連結するリンクであって衛星歯車の1回転を補助歯車の往復回動に変換する四節連鎖を形成するリンクと、を備え、
    起立爪体は、補助歯車に連接ないし連結されて起立と倒伏とをおこなうことを特徴とする請求項2に記載の箱展開装置。
  4. 太陽歯車と、
    太陽歯車に対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、扁平に折り畳まれた状態としてその扁平な面の法線が太陽歯車の軸に向くように、かつ、筒となる方向を太陽歯車の軸に平行となるように配して、積み重ねて保持する箱供給手段と、
    展開された箱を載置して下流へ搬送する搬送手段と、
    を備えた箱展開装置であって、
    遊星歯車から延伸し遊星歯車の軸に平行に所定間隔離して突設された規制軸と、
    規制軸を貫入させ規制軸に対して回動可能とするとともに、太陽歯車の軸を内接させつつ移動可能とする直線状の凹条または孔を別途設けたスライダ体と、
    スライダ体に取り付けられ、吸着面は同一平面上にあり当該面の法線方向は前記直線と平行であって、太陽歯車の接線方向に離間して配された少なくとも二個の吸着カップと、
    太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに箱供給手段にある未展開の箱を吸着し、その後また、太陽歯車の軸と遊星歯車の軸と規制軸とがこの順に一直線になるときに展開済みの当該箱の搬送手段上への解放をおこなうように、吸着カップの吸着と解放を制御するカップ制御手段と、
    カップ制御手段による吸着と解放との間に箱を展開する箱展開手段と、
    を具備したことを特徴とする箱展開装置。
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