JP2023183970A - 箱体を自動的に開封して内容物を収集するシステム及び当該システムの移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】箱体を自動的に開封して内容物を収集するために使用されるシステムの小型化を実現し、メンテナンス及びコストを含めた効率化を図る。【解決手段】システム１が、第１の移送装置２と、第１の切断装置３、協働ロボット４、内容物回収装置６を含み、第１の移送装置は、第１の搬送装置及び直交ロボットを備え、直交ロボットは、箱体の把持手段を備え、鉛直移動及び水平移動可能にシャフト構成され、積載された箱体を第１の搬送装置へ運ぶことが可能であり、第１の搬送装置は、直交ロボットを支えるフレーム構成と、第１の切断装置に向けた搬送手段を備えており、第１の切断装置は、箱体の保持部及び第１の切断器を備え、協働ロボットは、６軸以上を有し、箱体の把持手段を備えたロボットであり、内容物回収装置６は、箱体から内容物を収容するための収容部を備えている。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り １．公開日 令和３年９月１７日 開示した場所 株式会社アセプティック・システム（東京都新宿区市谷加賀町１丁目１番１号） ２．公開日 令和４年１月２４日 本発明の内容を記載したパンフレット ３．公開日 令和４年１月２４日 開示した場所 アサヒ飲料株式会社（東京都墨田区吾妻橋１－２３－１） ４．公開日 令和４年１月２４日 開示した場所 カゴメ株式会社（栃木県那須塩原市西富山３０） ５．公開日 令和４年１月２６日 開示した場所 神奈川柑橘果工株式会社（神奈川県足柄上郡山北町岸７１６番地） ６．公開日 令和４年１月２７日 開示した場所 九星飲料工業株式会社（福岡県糸島市波多江字中川原１００） ７．公開日 令和４年１月２８日 開示した場所 キリンビバレッジ株式会社（神奈川県高座郡寒川町倉見１６２０）

特許法第３０条第２項適用申請有り ８．公開日 令和４年２月２日 開示した場所 ゴールドパック株式会社（長野県安曇野市堀金烏川１９８４－１） ９．公開日 令和４年２月２日 開示した場所 コカ・コーラボトラーズジャパン株式会社（東京都港区赤坂九丁目７番１号） １０．公開日 令和４年２月３日 開示した場所 サントリープロダクツ株式会社（東京都港区芝浦三丁目１番１号 田町ステーションタワーＮ） １１．公開日 令和４年２月４日 開示した場所 ジャパンフーズ株式会社（千葉県長生郡長柄町皿木２０３番地１） １２．公開日 令和４年２月４日 開示した場所 信州ビバレッジ株式会社（長野県松本市今井中道６６９１） １３．公開日 令和４年２月７日 開示した場所 日本アスパラガス株式会社（北海道岩内郡岩内町字野束２２－３） １４．公開日 令和４年２月７日 開示した場所 日本果実工業株式会社（山口県山口市仁保下郷１７７１番） １５．公開日 令和４年２月８日 開示した場所 ポッカサッポロフード＆ビバレッジ株式会社（愛知県名古屋市中区栄３－２７－１） １６．公開日 令和４年２月９日 開示した場所 丸善食品株式会社（長野県千曲市大字寂蒔８８０） １７．公開日 令和４年２月９日 開示した場所 ユーシーシー上島珈琲株式会社（兵庫県神戸市中央区港島中町７丁目７番７） １８．公開日 令和４年２月９日 開示した場所 和歌山ノーキョー食品工業株式会社（和歌山県和歌山市美園町五丁目１番地の１） １９．公開日 令和４年２月１０日 開示した場所 株式会社日本キャンパック（東京都千代田区丸の内２－２－２ 丸の内三井ビル） ２０．公開日 令和４年２月２１日（頒布日） 本発明の内容を記載したパンフレット

特許法第３０条第２項適用申請有り ２１．公開日 令和４年３月８日、令和４年３月２２日（頒布日） 本発明の内容を記載したパンフレット

本発明は箱体を自動的に開封して内容物を収集するシステム及び当該システムの移送装置に関する。

従来より、箱体を自動的に開封して内容物を収集するために使用されるシステム及び移送装置が知られている。より詳細には、典型的にはビニール製等の内袋に包装され、段ボール箱などの箱体に梱包されている内容物を、ロボットを使用して自動工程にて収集し、箱体を折り畳み回収するシステムが提供されている。当該システムは、例えばボトル型の容器に内容物を充填し、キャップにより封止して提供する工場等において、大量のキャップの供給が必要になることから、キャップの供給システムと併用して備えられることが多い。

そして、このような自動システムでは、箱体のピッキング、カッティング、開封及び回転、内容物収集、箱体回収といった工程が必要となることから、産業用ロボットが用いられており、当該ロボットの動作を介して自動化が実現されている。従来工程としては、箱体の積層体から箱体を１つピッキングし、所定の位置に移動する工程、所定の位置において、箱体のテープの一部をカッティングする工程、再度所定の位置に移動する工程、箱体を開封して内容物を収集する工程、再度箱体を所定の位置に移動する工程、箱体を折り畳み収容する工程、が存在し、産業ロボットを介して実現されている（https://www.ntech.co.jp/proposal/?id=1616659014-972471）。

しかしながら、これら公知のシステムでは、例えば１６Ｍ×６Ｍ程度のスペースを工場内に必要とする。さらに、相当の高さも必要とされる。

そこで、本発明は、自動で箱体を自動的に開封して内容物を収集するために使用されるシステムの小型化を実現し、メンテナンス及びコストを含めた効率化を図ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のシステムは、内容物又は袋対内に収容された内容物が梱包された箱体を自動的に開封して内容物を収集するために使用されるシステムであって、第１の移送装置と、第１の切断装置、多軸ロボット、内容物回収装置を含み、前記第１の移送装置は、第１の搬送装置及び直交ロボットを備え、前記直交ロボットは、箱体の把持手段を備え、鉛直移動及び水平移動可能にシャフト構成され、積載された箱体を第１の搬送装置へ運ぶことが可能であり、前記第１の搬送装置は、前記直交ロボットを支える構成と、前記第１の切断装置に向けた搬送手段を備えており、前記第１の切断装置は、箱体の保持部及び第１の切断器を備え、前記多軸ロボットは、６軸以上を有し、箱体の把持手段を備えたロボットであり、内容物回収装置は、箱体から内容物を収容するための収容部を備えていることからなる。

また、第２の切断器を備える第２の切断装置をさらに備え、前記第２の切断器は、前記第１の切断装置が切断していない、箱体のサイド又は中央テープを切断可能な位置に設けられていることが好適である。
また、前記第１の搬送装置は、互いに直交する複数のフレームを含んで構成され、前記直交ロボットを構成するシャフトの少なくとも一つが、前記第１の搬送装置のフレームの一つに沿って連結されていることが好適である。
また、前記直交ロボットが、前記把持装置を水平に回動可能な回転軸を備えていることが好適である。
また、前記第１の移送装置が、センサと、前記第１の切断装置に向けた搬送手段とは別の方向へ向けた移送手段をさらに備えていることが好適である
また、前記第２の切断装置が、箱体の搬送手段をさらに備えていることが好適である。
また、前記第２の切断装置が、切断器の水平又は鉛直方向の移動手段を備えていることが好適である。
また、前記多軸ロボットのリーチ長が2000mm以下であることが好適である。
また、前記多軸ロボットが協働ロボットであることが好適である。

さらに、システムが、制御盤、複数の集塵機、空箱回収装置、制御装置をさらに備え、稼働状態において、構成要素を８Ｍ×４Ｍ以内に配置可能に構成されていることが好適である
また、前記多軸ロボットのリーチ長が1500mm以下であり、前記システムが、構成要素を６Ｍ×３Ｍ以内に配置可能に構成されていることが好適である。
また、前記空箱折り畳み装置は、先端が箱体に応じた幅を有する刃状の先端部と、シャフト部を有する開封部材と、前記シャフト部の水平又は鉛直方向への移動装置を含むことが好適である。

さらに、本発明は、内容物又は袋対内に収容された内容物が梱包された箱体を自動的に開封して内容物を収集し空箱を回収するシステムに使用される移送装置であって、互いに直交する複数のフレームを枠組みとして備え、直交ロボットを含み、前記直交ロボットを構成するシャフトの少なくとも一つが、前記フレームと連結されていることを特徴とする移送装置からなる。

また、前記移送装置と、第１の切断装置、協働ロボット、内容物回収装置をさらに備えることが好適である。
また、制御盤、集塵機、空箱回収装置をさらに備え、稼働状態において、構成要素を８Ｍ×４Ｍ以内に配置可能であることが好適である。

本発明者は、公知のシステムにおいて、産業用ロボットの採用が自動化を実現しており、かつ多くの作業工程をこなしている一方で、各工程における作業スペースの確保が必要となる結果として、現行の必要スペースが要求されていると判断し、新たな構成による全行程の自動化を提供するに至ったものである。

本発明において、第１の移送装置は、箱体の積層体からの箱体のピックアップと、第１の切断装置への搬送を行う。そして、第１の移送装置は、第１の搬送装置及び直交ロボットを備えている。すなわち、本発明では、第１の移送装置が搬送装置を備えているだけではなく、集積体からのピックアップ及び配置手段を備えて構成されている。箱体の積層体からの箱体のピックアップと、第１の切断装置への搬送を行うために、直交ロボットが採用される。直交ロボットは、少なくともＸ，Ｙ，Ｚの３軸の移動を可能にした直交シャフト（スライド軸、単軸直動ユニットとも呼ばれる）と、箱体の把持装置を備える。限定されない１例としては、Ｘ，Ｙ軸シャフトは水平方向への移動を可能にするものであり、Ｘ軸シャフトは、Ｚ軸シャフトに接続され積層体の配置箇所へ向けて突出した構成で、集積エリアに向けて把持装置を備える。Ｙ軸シャフトは平行に複数設けられる。Ｚ軸シャフトは、Ｙ軸シャフトに連結される。把持装置は、Ｘ軸シャフト上を動くことでＸ軸上の移動を、Ｚ軸シャフトがＹ軸上を動くことでＹ軸の移動を、Ｘ軸がＺ軸上を動くことでＺ軸上の移動が可能となる。これは一例であり、軸を入れ替えて構成されても良いが、いずれにしても積層体からのピックアップ及び配置が可能な把持装置の作動領域が担保されている必要がある。

好ましくは、把持装置が水平方向に回動可能な回転軸を備える。当該構成は、箱の向きを水平方向に回動すること可能にするものであり、集積体における箱体の向きが不統一である場合にも、一定の向きで搬送手段に配置することができる。この場合、直交ロボットの軸は４軸となる。なお、把持装置にさらなる駆動軸を持たせることや、５軸以上のシャフトを備えた直交ロボットを採用することを排するものではないが、制御が容易で小型軽量のものが好ましい。

把持手段は、典型的には吸引ヘッドを装備している公知のハンドラーを適用できる。ただし、箱体を把持して運ぶことができる限り、特に限定されず、爪状部材等を使用するものも適用可能である。

第１の搬送装置は、箱体を搬送するための搬送手段と、フレーム構成を含んで構成される。搬送手段は、典型的にはコンベアであるが、空気圧搬送やシリンダによる押し出しなど、他の手段を排除するものではない。コンベアの場合、典型的にはチェーン駆動式が用いられるが、モータローラ駆動、アキュームローラコンベア、ベルト駆動コンベアなど、公知の様々な形式のものを用いることができる。フレーム構成は、搬送手段を囲う枠組みとして設けられる。好ましくは、少なくとも４本の鉛直フレーム（Ｚ軸フレーム）、複数の高さにおける水平フレーム（Ｘ，Ｙ軸フレーム）を備えており、搬送手段がその枠内に設置される。搬送手段は、その一端が枠から積層体方向に延出した位置に設置されることで、積層体からのピックアップ、配置、搬送が可能となり、他端は箱体を第１の切断装置に搬送できる位置に設けられる。

好ましくは、直交ロボットを構成するシャフトの少なくとも一つが、前記第１の搬送装置のフレームの一つに沿って連結されている。具体的かつ好適には、直交ロボットの複数のＹ軸シャフトが、複数のＹ軸フレームに沿って、略同一幅に連結される。当該構成を備えることで、直交ロボットの安定性が確保できると同時に、フレームと実質的に一体化させて直交ロボットの必要スペースを最小限に留めることができる。代替的には、Ｚ軸フレームに沿って連結する態様や、Ｘ軸フレーム又はＹ軸フレームを介して連結するなどの態様も採用できる。

Ｘ軸シャフトとＹ，Ｚ軸シャフトが画定する把持装置の可動域が空間が箱体の配置可能箇所となる。したがって、Ｘ軸シャフトの長さは、積層体を受け入れ可能な長さを備える。積層体は、通常パレットに乗せられているため、少なくともパレットのサイズ以上の長さを備える。さらに、この積層手段としてＡＧＶ（無人搬送車）を採用することで、自動工程をより完全なものにすることが可能となる。

Ｘ軸及びＹ軸フレームは複数段設けられ、台車に積まれた箱体の積層体より高い位置を最高位置とし、当該位置にもＸ軸フレーム及びＹ軸フレームが存在することが好ましい。当該構成は、積層体最上段に積まれた箱体の移送を可能にしつつ、直交ロボットによる安定的な保持を継続できる。また、本発明においては、第１の移送装置の最高位置が、システム全体の挙動を含めた最高位置とすることができ、高さスペースの観点からも有利である。

フレームの素材や厚さ、直交ロボットのシャフトの素材などは、適宜選択できるが、直交ロボットのシャフトは軽量のものが好ましく、フレーム素材は、直交ロボットが最遠端にて箱体を保持しても安定性が保つに十分な重量及びサイズの素材を採用する。

搬送装置は、好ましくはセンサ及び第１の切断装置に向けた搬送手段とは別の方向へ向けた第２の搬送手段をさらに備える。当該構成は、非適格品等の検知と排出を可能にする。具体的な例としては、例えばフレーム上に箱体のバーコードの読み取りセンサ等が設けられ、箱体のバーコードを読み取る。読み取った情報に基づく判定が否であれば、当該箱体を、第１の切断装置以外の方向、最も典型的には第一の搬送手段と直交する方向及び／又はシステム外の方向へ搬出する。搬送手段としては、公知の手段を採用可能であるが、例えば第１の切断装置に向けた搬送手段がコンベアである場合、例えばシリンダ等の物理的押し出し手段を採用可能であり、押し出された箱体を搬出するコンベアがさらに設けられても良い。さらに、非適格品が搬出されたことがシステム外の人間に判別できるためのアラームや点灯装置等が設けられても良い。これら構成は、第１の移送装置の時点での、省スペースな非適格品等の搬出を可能にするものであり、システムの小型化・効率化に有用である。

上記第１の移送装置の構成は、システムにおいて高度・大型な産業用ロボットを排したにもかかわらず、省スペース化・小型化・効率化のほか、動作の正確性、設定、メンテナンス性、レイアウト自由度等を向上させる。

第１の切断装置は、箱体の所定箇所を切断するため切断器を備える。切断器は、箱体の封止テープ等を切断するために設けられ、丸刃、平刃、ロータリータイプなど、公知の切断器具を採用することができる。切断位置は、第２の切断装置が設けられる場合には、上面の両端部が好適であるが、下面両端部及び／又は中央封止部など、他の位置による切断を排するものではない。具体的な例としては、床から所定の高さに設けられた一対のロータリーカッターを１組以上有し、搬送手段がさらに設けられ、搬送手段が箱体を移動させると、ロータリーカッターにより所望箇所が切断される構成が挙げられる。他には、切断用のカッターを移動可能に取り付け、切断器が水平方向または鉛直方向に移動する構成などを採用可能である。

安全性の向上と粉塵回収のため、好適には第１の切断装置が外殻を構成するフレームを有し、当該フレームを介して切断器及び箱体を囲う安全壁が設けられ、その内部に集塵ダクトが設けられる。安全壁は公知の樹脂製プレート（透明のアクリル板）などを採用可能である。さらに、安全壁は箱体の導入口及び排出口において開閉制御可能に設けられることで、密封性を向上させることができる。また、これら構成や配置の自由度、メンテナンス性等に鑑みて、第１の切断装置は、第１の移送装置とは物理的に別個の装置として構成されることが好適である。従来装置では大型の６軸ロボットがパレットからの箱を下す作業も行っていたために、物理的に分離することができなかったが、第１の移送装置と第１の切断装置が物理的に離隔することが可能であることにより専有面積の大幅な削減とレイアウトの自由度の高さを実現している。ただし、第１の切断装置と実質的に組み合わされ、第１の移送装置において第１の切断装置が構成されていても良い。また、第１の移送装置と第１の切断装置が物理的に離隔した場合における両者の接続手段として第１の切断装置にAGVを搭載して活用することも可能である。

多軸ロボットは、少なくとも３次元上の所望の位置かつ所望の向きで端部を配置できる６軸以上を備えた産業用ロボットである。本発明においては、第１の移送装置及び第１の切断装置の採用の結果、リーチ長さが２Ｍ以下、さらには１．５Ｍ以下の協働ロボット、例えば１．２Ｍの協働ロボットを採用可能となる。したがって、協働ロボットを採用できるものであり、必要スペースを最小限にすることができる。すなわち、従来システムに対して、ロボット数を増加させているにもかかわらず、必要スペースを大幅に減少させている。

多軸ロボットは、アーム端部に箱体の把持手段を備える。当該把持手段は、直交ロボットと同様に、公知の把持手段を採用することができる。多軸ロボットは、所定箇所が切断された第１の切断装置の箱体を把持し、必要であれば上下反転させて、第２の切断装置へ配置するほか、下記に説明する動作を実現する。

第２の切断装置は、切断器を備え、第１の切断装置が切断していない、箱体の必要箇所の切断を行う。必要箇所は、次の工程で内容物を排出するために必要な箇所であり、例えば箱体が下向きに開封される場合は、フラップを下向きに開放可能な箇所となる。１例として、箱体が第１の切断装置で両サイドを切断している場合、第２の切断装置は、その間の中央テープ部分を切断するように構成される。好適には、箱体の下側から切断を行えるように構成される。第１の切断装置と同様に、丸刃、平刃、ロータリータイプなど、公知の切断器具を採用することができる。中央テープ部分を下側から切断する場合には、下側から上方に向けたロータリータイプのカッターを使用でき、切断器は１つで済むことになり、第２の切断装置の小型化に資する。切断は、好適には多軸ロボットを使用した移動中の切断が挙げられるが、カッターが移動することによる切断、別途搬送手段を設けることによる移動中の切断などの態様も採用することができる。また、第２の切断装置においても、外殻が覆われており、内部に集塵用ダクトが設けられていることが好ましい。

本発明の態様においては、第１の切断装置が必要箇所を全て切断する構成とすることで、第２の切断装置を要しない構成の採用も可能である。この場合、第１の移送装置において採用されるのは直交ロボットであることから、多軸ロボットが上下反転させてから第１の切断装置に搬送し、第１の切断装置が下側から切断する構成や、第１の切断装置が箱体の上側を切断し、内容物回収装置において多軸ロボットにて箱体を回転させて内容物を収集する構成の採用も可能である。一方、第２の切断装置の切断装置を設置することは、回転工程と組み合わせ、スムースかつ効率的な内容物の排出の実現に適している。

必要な切断箇所が切断された箱体は、内容物回収装置に移動される。典型的には、多軸ロボットが把持して内容物回収装置に配置する。箱体の下面が切断されている場合には、内容物回収装置は好ましくは第２の切断装置に隣接して配置される。内容物回収装置は、回収容器を備えており、内容物が回収容器内に導入可能な構成を備える。例としては、回収容器上に箱が配置され、内容物を落下させて回収容器に導入される構成であれば、省スペース・省部品化に適する。なお、中袋がある場合には、袋を吸引または物理的に支持した上で内容物の導入を行うなど、適宜必要な構成が用いられる。

本発明によれば、内容物の収集から空箱の回収までに必要な全ての要素、具体的には制御盤、複数の集塵機、空箱折り畳み装置、空箱回収容器を全て含めて８Ｍ×４Ｍ以内、さらには６Ｍ×３Ｍ以内の空間に収容することが可能となる。当該構成は、従来に比べて必要スペースが実質的に１／４程度であり、顕著な省スペース化が図れ、レイアウトの自由度も高く、メンテナンス性、安全性及び制御の容易性も向上する。

好ましくは、空箱折り畳み装置は、平刃状の先端を備える刃部と、シャフト部を備え、シャフト部がシフト用シリンダ等により水平または鉛直方向に作動するか、空箱を刃部に向けてさせることで、箱体の閉止部を開封する構成を備える。開封された箱体は、多軸ロボットが平状におして畳み、空箱回収容器へ搬送する手段を採用できる。また、空箱回収装置にＡＧＶを備えることで、回収後の箱体を他の位置へ配送することも可能となる。

本発明によれば、顕著な省スペース化が実現され、レイアウトの自由度も高く、メンテナンス性、安全性及び制御の容易性も向上された、箱体を自動的に開封して内容物を収集するために使用されるシステムの提供が可能である。

本発明のシステムの１例を示す斜視図である。 図１のシステムを別の角度から見た斜視図である。 図１のシステムの配置を示す平面図である。 第１の移送装置を示す図である。 第１の移送装置を示す図である。 第１の切断装置を示す図である。 第１の切断装置を示す図である。 段ボールの第１の切断装置からの搬送工程を示す図である。 第２の切断装置を示す図である。 内容物回収装置を示す図である 空箱回収装置を示す図である

本発明の実施の態様を、図面を参照して説明する。

図１～図３を参照すると、本発明のシステム１は、第１の移送装置２と、第１の切断装置３と、協働ロボット４、第２の切断装置５、内容物回収装置６、空箱回収装置７、集塵機８、制御装置９を備えている。当該実施例は、開口が封止されていないビニール製内袋に内包された、ペットボトル用キャップを、段ボール１００から収集するための形態の１例である。

図４、図５を主に参照すると、第１の移送装置２は、スレンレス製のＸ軸フレーム２０１、Ｙ軸フレーム２０２、Ｚ軸フレーム２０３を含んだ枠組みを備えている。Ｘ軸フレーム２０１は、長方形状の床面空間を画定する４本のＺ軸フレーム２０３（鉛直フレーム）に最上段から床面まで５段にわたり設けられている。Ｙ軸フレーム２０２は、Ｘ軸フレーム２０１に相当する高さに設けられているが、下段の空間が段ボール１００を受け入れるのに十分な余地があるように、下から２段目はＸ軸フレーム２０１に相当するフレームが設けられず、４段に構成されている。フレーム相互は、図示されていないが溶接やボルト等で接続されている。

直交ロボット２０４が、前記枠組みに設置されている。詳細には、水平軸であるＹ軸シャフト２０６が、上から３本のＹ軸フレーム２０２に沿って連結されている。鉛直軸であるＺ軸シャフト２０７は、Ｙ軸シャフト２０６に連結されることで、Ｚ軸シャフト２０７がＹ軸シャフト２０６上を摺動可能となり、Ｙ軸移動が担保される。

Ｘ軸シャフト２０５は、Ｘ軸フレーム２０１と同じ向きでフレーム枠組みの外側へ延長するように、Ｚ軸シャフト２０７上に摺動可能に設けられている。Ｘ軸シャフト２０５がフレーム枠組みから延長することで、フレームとＸ軸シャフトにより画定される空間が、段ボール１００の集積体が運び込まれる配置エリアとなる。そして、Ｘ軸シャフト２０５には、段ボール１００の把持装置２０８がＸ軸シャフト上を摺動可能に設けられている。したがって、把持装置２０８は、配置エリアにおけるＸ，Ｙ，Ｚ軸の移動が可能となっている。

把持装置２０８は、本実施例においては、空気圧を利用した吸盤式グリップを使用している。当該吸盤式グリップは、段ボール１００を傷つけずに把持、配置を行うことができるため、本発明において適している。なお、吸盤式グリップが公知技術であることと、システム１の構造の理解を容易にするため、図面上ではチューブや配線等は省略されている。

さらに、把持装置２０８は、Ｘ軸シャフト上に、制御可能な回転軸２０１０を介して設けられている。当該回転軸２０１０は、把持装置２０８を水平方向の回動を可能にしている。したがって、把持装置２０８は把持した状態で段ボール１００を水平方向に回転させることができる。当該構成は、段ボール１００の向きを必要な方向に回動させるためのものであり、集積体に積まれた段ボール１００を、常に一定の方向で第１の切断装置２に配置させることが可能である。

コンベア装置である搬送装置２０９が、集積体エリアに向けた枠組み外位置にその一端が、第１の切断装置３に向けて他の一端が位置して配置されている。すなわち、コンベアの一端は集積エリアにて直交ロボット２０４が把持した段ボール１００を受け取り、第１の切断装置３に運ぶ機能を有する。

本実施例では、図示していないが、センサ（バーコードリーダー）が設けられており、段ボール１００に貼付されたバーコードを読み取りすることができる。そして、読み取りされた情報が、所望の段ボール及び内容物でない場合には、フレームを介して取り付けられた押し出し装置（シリンダー等）により、搬送装置２０９と直交方向に配置されたコンベア２０１１に押し出され、コンベア２０１１は、所望外品としてフレーム外へ搬出する。所望外品が搬出された場合は、アラームが点灯又は通知を行うことでシステム外の人員に知らせる。これら構成については、フレーム枠組みを有していることにより適宜の設置・視認・装着が容易となっている。

図６、図７を主に参照すると、第１の切断装置３は、第１の移送装置２の搬送装置２０９と実質的に連結される位置に設けられ、搬送コンベア３０１を有して構成されている。第１の移送装置２から搬送された段ボール１００は、搬送コンベア３０１によりフレームの１端から他端に向けて搬送される。一対の切断器３０２、３０３が、搬送コンベア３０１を挟むように床面からポール状部材３０４を介して所定の高さに設けられている。切断器３０２，３０３は、内側に向けられたロータリーカッターであり、搬送コンベア３０１が段ボール１００を移動させると、段ボール１００の上部側面を両側から切断することができる。

第１の切断装置３は、段ボール１００、搬送コンベア３０１、切断器３０２，３０３を覆うべく、フレーム枠組み３０５を備え、かつフレーム枠組み３０５にアクリル板３０６、及び集塵ダクト３０７が取り付けられることで、段ボール１００、搬送装置３０１、切断器３０２，３０３を密封している。枠組み３０５は、上段３０８及び下段３０９を有する。上段３０８は、段ボール１００の搬送入口面３０１０及び搬出面３０１１において、フレーム及びアクリル板３０６が上下移動制御可能に構成されていることで、段ボールの搬入・搬出を可能にしつつ、これらを密封することができる。下段３０９には、集塵ダクト３０７が設けられ、切断密封時に粉塵を吸引することができる。搬送コンベア３０１は、段ボール１００の配置と切断、保持のために少なくとも段ボール１００二つ分の長さを備え、その周囲をフレーム枠組み３０５が覆う。工程としては、搬送入口面３０１０のアクリル板が下段移動した状態で段ボール１００を配置し、搬送入口面３０１０を上方移動し、密封する。集塵機８が作動し、吸引を開始する。搬送コンベア３０１が段ボール１００を搬送し、切断器３０２，３０３が切断する。その後、吸引を終了し、搬出面３０１１のアクリル板を下段移動させ、段ボール１００の次工程の作業を可能にする。

協働ロボット４は、少なくとも６軸を有するリーチ長さ１２００mmの協働ロボットであり、第１の切断装置３及び第２の切断装置５に隣接して配置されている。本発明によれば、各装置が十分に安全性を担保している上に、さらに協働ロボット４を採用することで安全性を十分に担保することが可能になった。これによって安全柵が不要となり設置面積の極小化を実現している。したがって、当該実施例のような極めて小型かつ軽量、低電力でティーチングやメンテナンス性に優れた協働ロボットの採用が可能となっている。協働ロボット４の先端には把持装置４０１が設けられている。本実施例において当該把持装置は第１の移動装置２と同様に空気圧を利用した吸盤式グリップを採用している。

図８を参照すると、協働ロボット４は、第１の切断装置３において上面両サイドが切断された段ボール１００を把持して、ピッキングして９０度向きを回転、さらに上下反転させた状態で、第２の切断装置５へと配置する。すなわち、上部両サイドが切断された状態の段ボール１００を、上下反転させて、第２の切断装置５へと配置する。

図９を主に参照すると、第２の切断装置５は、４本の脚フレーム５０２と、当該脚フレームを連結する２段の水平フレーム５０３，５０４からなる台座フレーム５０１を備える。下段の水平フレーム５０３を介して台座面５０５の中央に切断装置５０６が設けられている。切断装置５０６はロータリーカッターを採用している。アクリル板５０７がロータリーカッター周囲、４側面及び下面に設けられており、切断中の密封を可能にしている。集塵ダクト５０８が設けられることで、切断中の集塵を可能にしている。協働ロボット４は、台座面５０５の一端側に段ボール１００を配置し、そのまま台座面５０５上を移動させる。このとき、ロータリーカッターにより段ボール１００の中央テープ部（かつ切断された両サイドを結ぶ位置）を集塵しながら切断する。結果、段ボール１００は両端と中央テープが切断されている状態となり、持ち上げられれば内容物の重さによりフラップが開き、排出できる状態となる。なお、切断装置５０６は、シリンダ５０９を介して上下移動が可能となっている。

図１０を主に参照すると、内容物回収装置６が、第２の切断装置５に隣接して設けられる。内容物回収装置は、回収容器６０１を含む。回収容器６０１は、上面側に開口を有し、第２の切断装置５の台座面５０５と連続している。周囲はアクリル板６０３にて覆われ、内部が密封されている。協働ロボット４が、両端と中央テープが切断されている段ボール１００を内容物回収装置６に移動させ、台座面のカバー６０２をアクチュエータにより動作させて開けることで、内容物を落下させる。

回収容器６０１は、底部にコンベア６０４を有し、システム外搬送装置６０５の搬送口６０６と実質的に連結される。落下した内容物はコンベア６０４及び搬送口６０６を介してシステム外搬送装置６０５により所望の場所へ搬送される。また、本実施例では、内容物が密封されていないビニール袋内に収容されている場合を想定し、柵状部材６０１１、袋回収用の把持装置６０７、吸引装置６０８、袋回収用容器６０９を備えている。当該構成では、内容物が落下し段ボール１００が移動された後、落下した袋が柵状部材６０１１に残り、把持装置６０７が当該袋を引き上げる。側部から吸引装置６０８が作動し、袋を吸引して袋回収用容器６０９に投入する。紙粉は集塵機８に接続された集塵ダクト６０１０を介して収集される。したがって、当該例ではビニール袋の分離・収容、内容物の回収、集塵を全て自動で行うことができる。システム外搬送装置６０５は、内容物を別個のシステムへ供給する。具体的には、内容物がキャップである場合、キャップ充填機へと供給することができる。

図１１を主に参照すると、空箱回収装置７が、内容物回収装置６に近接して設けられている。空箱回収装置７は、置台７０１と、開封部材７０２、開封部材用シフトシリンダ７０３を備える。開封部材は、先端が箱体に応じた幅を有する刃状の先端部７０４と、シャフト部７０５を備え、シャフト部７０５は側面視でコの字状に構成され、開封部材用シフトシリンダ７０３と連結されている。さらに、側面周囲が安全壁７０６により覆われ、隣接して空箱回収容器７０７を備える。段ボール１００は、その一面が前工程迄に切断されているが、側面が開封されていない。このため、側面を開封して、畳むことを可能にするための構成となっている。具体的には、協働ロボット４が上部開口７０９を介して段ボール１００を置台７０１に所定の向きで配置する。協働ロボット４が把持したまま開封部材用シフトシリンダ７０３が作動し、開封部材７０２がシリンダ軸方向に移動して、段ボール１００の側面を貫通する。その後、協働ロボット４は上部開口７０９からピッキングし、上部壁７０８（図面上は透過して描画されている）の上面に押しつけて畳み、スライドさせて空箱回収容器７０７に投入する。したがって、省スペースながら、開封、畳み作業、畳んだ状態での回収を行うことができる。 また、空箱回収容器７０７にはＡＧＶ装置が備えられていることで、一定量積まれた回収容器を他所へ移し、新たな空箱回収容器を搬入する工程を自動化できる。

制御装置９は、人の作業スペースに向けて設置され、上記の各種作業のプログラミングの他、様々な制御を行うことができる。本発明によれば、第１の移送装置２及び協働ロボットである協働ロボット４の採用により、システム１内に制御装置を配置することが可能であり、また制御装置９ を組んでも省スペースなシステムを実現することが可能となっている。

本実施例では、上記のシステム１を全体で２．６Ｍ×８Ｍに収めることができる。ただし、図３の配置に限られず、スペースの事情に応じたレイアウト変更が可能である。このため、他システムを含めた工場レイアウトの自由度、スペース効率、必要条件が飛躍的に向上している。また、本発明はペットボトル用キャップに限らず、他のキャップ、リング、チューブなど、主に小型（数センチ長）で大量の収容が必要になる様々な内容物について採用可能であり、箱体も段ボールに限らず、他の紙製又は樹脂製の箱などにも採用が可能であり、汎用性にも優れる。

１ 本発明のシステム
２ 第１の移送装置
２０１ Ｘ軸フレーム
２０２ Ｙ軸フレーム
２０３ Ｚ軸フレーム
２０４ 直交ロボット
２０５ Ｘ軸シャフト
２０６ Ｙ軸シャフト
２０７ Ｚ軸シャフト
２０８ 把持装置
２０９ 搬送装置
２０１０ 回転軸
２０１１ コンベア
３ 第１の切断装置
３０１ 搬送コンベア
３０２、３０３ 一対の切断機
３０４ ポール状部材
３０５ フレーム枠組み
３０６ アクリル板
３０７ 集塵ダクト
３０８ 上段
３０９ 下段
３０１０ 搬入入口面
３０１１ 搬出面
４ 協働ロボット
４０１ 把持装置
５ 第２の切断装置
５０１ 台座フレーム
５０２ 脚フレーム
５０３、５０４ 水平フレーム
５０５ 台座面
５０６ 切断装置
５０７ アクリル板
５０８ 集塵ダクト
５０９ シリンダー
６ 内容物回収装置
６０１ 回収容器
６０２ カバー
６０３ アクリル板
６０４ コンベア
６０５ システム外搬送装置
６０６ 搬送口
６０７ 把持装置
６０８ 吸引装置
６０９ 袋回収用容器
６０１０ 集塵ダクト
６０１１ 柵状部材
７ 空箱回収装置
７０１ 置き台
７０２ 開封部材
７０３ 開封部材用シフトシリンダ
７０４ 刃状の先端部
７０５ シャフト部
７０６ 安全壁
７０７ 空箱回収容器
７０８ 上部壁
７０９ 上部開口
８ 集塵機
９ 制御装置
１００ 段ボール

Claims (15)

1. 内容物又は袋対内に収容された内容物が梱包された箱体を自動的に開封して内容物を収集するシステムであって、
   第１の移送装置と、第１の切断装置、多軸ロボット、内容物回収装置を含み、
   前記第１の移送装置は、第１の搬送装置及び直交ロボットを備え、
   前記直交ロボットは、箱体の把持手段を備え、鉛直移動及び水平移動可能にシャフト構成され、積載された箱体を第１の搬送装置へ運ぶことが可能であり、
   前記第１の搬送装置は、前記直交ロボットを支える構成と、前記第１の切断装置に向けた搬送手段を備えており、
   前記第１の切断装置は、箱体の保持部及び第１の切断器を備え、
   前記多軸ロボットは、６軸以上を有し、箱体の把持手段を備えたロボットであり、
   内容物回収装置は、箱体から内容物を収容するための収容部を備えていることを特徴とするシステム。
2. 第２の切断器を備える第２の切断装置をさらに備え、
   前記第２の切断器は、前記第１の切断装置が切断していない、箱体のサイド又は中央テープを切断可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の搬送装置は、互いに直交する複数のフレームを含んで構成され、
   前記直交ロボットを構成するシャフトの少なくとも一つが、前記第１の移送装置のフレームの一つに沿って連結されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記直交ロボットが、前記把持装置を水平に回動可能な回転軸を備えていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
5. 前記第１の移送装置が、センサと、前記第１の切断装置に向けた搬送手段とは別の方向へ向けた搬送手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記第２の切断装置が、箱体の搬送手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
7. 前記第２の切断装置が、切断器の水平又は鉛直方向の移動手段を備えていることを請求項２に記載のシステム。
8. 前記多軸ロボットのリーチ長が2000mm以下であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記多軸ロボットが協働ロボットであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. システムが、制御盤、複数の集塵機、空箱回収装置、制御装置をさらに備え、稼働状態において、構成要素を８Ｍ×４Ｍ以内に配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
11. 前記多軸ロボットのリーチ長が1500mm以下であり、構成要素が６Ｍ×３Ｍ以内に配置可能に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 空箱折り畳み装置をさらに備え、
    先端が箱体に応じた幅を有する刃状の先端部と、シャフト部を有する開封部材と、前記シャフト部の水平又は鉛直方向への移動装置を含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
13. 内容物又は袋対内に収容された内容物が梱包された箱体を自動的に開封して内容物を収集し空箱を回収するシステムに使用される移送装置であって、
    互いに直交する複数のフレームを枠組みとして備え、
    直交ロボットを含み、
    前記直交ロボットを構成するシャフトの少なくとも一つが、前記フレームと連結されていることを特徴とする移送装置。
14. 請求項１３に記載の移送装置と、
    第１の切断装置、協働ロボット、内容物回収装置をさらに備える、システム。
15. 制御盤、集塵機、空箱回収装置をさらに備え、稼働状態において、構成要素を８Ｍ×４Ｍ以内に配置可能であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。