JP6112191B2 - 梱包装置および梱包方法 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、梱包装置および梱包方法に関する。

従来、折り畳まれた状態の段ボールを箱型に組み立てる組立装置が知られている。かかる組立装置は、折り畳まれた状態の段ボールを立体的に展開してフラップを折り曲げ、折り曲げられたフラップ同士の合わせ目を粘着テープ等で接合することによって、段ボールを箱型の形状に組み立てる。

また、さらに近年、上述した段ボールの組み立て作業だけでなく、組み立てられた段ボールへ梱包物を収納する収納作業や、梱包物が収納された後の段ボールの封止作業といった一連の梱包作業を1台のロボットを動作させつつ行う技術も提案されている(たとえば、特許文献1参照)。

なお、特許文献1に開示の技術では、ロボットは、1つのアーム部を備える単腕ロボットであり、アーム部の先端に設けられた特殊なエンドエフェクタを用いて段ボールを立体的に展開する作業を行う。

ここで、特殊なエンドエフェクタには、吸着機構と、折り曲げ機構とが設けられている。吸着機構は、折り畳まれた状態の段ボールの一側面およびこの側面に連接する他の側面を吸着する。また、折り曲げ機構は、吸着機構により吸着された段ボールの2つの側面のうちの一側面を他の側面に対して90度の角度に折り曲げる。これにより、段ボールが立体的に展開される。

また、梱包物の収納作業および段ボールの封止作業には、それぞれ充填装置や封緘機といった専用装置が用いられる。

特開平11−70917号公報

しかしながら、上述した従来技術には、低コストかつ省スペースで品質の高い梱包作業を行うという点で更なる改善の余地がある。

たとえば、上述の従来技術では、梱包作業を構成する各種作業用にそれぞれ専用装置を設ける必要があるため、コストや設置スペースがかさみやすかった。

また、梱包作業には、合紙や伝票、送付票といった紙類を折り畳んで段ボール表面の袋に収納するといった作業もあるが、かかる作業にも専用装置を用いるとなるとさらにコストや設置スペースがかさんでしまう。

また、上述の従来技術では、特殊なエンドエフェクタで段ボールの連接する側面1組のみを吸着しつつ折り曲げるものであるが、重量のある大型の段ボールの場合、自重等で段ボールがたわみ、適正な形状に組み立てられないおそれがある。すなわち、梱包作業の品質を高く保つうえでは不十分である。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストかつ省スペースで品質の高い梱包作業を行うことができる梱包装置および梱包方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る梱包装置は、第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、第1のアーム部および第2のアーム部とを備える。前記第1のアーム部は、前記第1のエンドエフェクタを具備する。前記第2のアーム部は、前記第2のエンドエフェクタを具備する。また、前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、折り畳まれた状態の梱包材から組み立てられた箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させる動作を行うとともに、前記箱体の内部における前記梱包物の収納位置を、行をm、列をnとした行列であらわすものとし、行mは、前記箱体の一側面から対向する側面へ向けて順次増加し、列nは、前記箱体の両端に近い方から交互に順次増加するものとした場合に、第(n−1)列の第2行目から第m行目(m≧2,n≧3)に収納される前記梱包物の角部を第n列寄りに残したまま一旦移動を止め、該角部の側壁を利用して、第n列に収納される前記梱包物の収納位置を規定する動作を行う

実施形態の一態様によれば、効率よく、かつ、品質高く、被加工品に対する部品の実装を行うことができる。

図1は、実施形態に係る梱包装置の全体構成を示す平面模式図である。 図2Aは、ロボットの構成を示す正面模式図である。 図2Bは、ロボットの構成を示す上面模式図である。 図3Aは、右ハンドの構成を示す斜視模式図である。 図3Bは、左ハンドの構成を示す斜視模式図である。 図4は、段ボール供給台の構成を示す斜視模式図である。 図5Aは、段ボール供給台から段ボールを取り出す動作の説明図(その1)である。 図5Bは、段ボール供給台から段ボールを取り出す動作の説明図(その2)である。 図6Aは、段ボールの展開動作の説明図(その1)である。 図6Bは、段ボールの展開動作の説明図(その2)である。 図7Aは、右ハンドおよび左ハンドによる保持位置を示す模式図(その1)である。 図7Bは、右ハンドおよび左ハンドによる保持位置を示す模式図(その2)である。 図8Aは、段ボールの展開動作の説明図(その3)である。 図8Bは、段ボールの展開動作の説明図(その4)である。 図8Cは、段ボールの展開動作の説明図(その5)である。 図8Dは、段ボールの展開動作の説明図(その6)である。 図9Aは、固定装置を用いて段ボールを固定する動作の説明図(その1)である。 図9Bは、固定装置を用いて段ボールを固定する動作の説明図(その2)である。 図9Cは、固定装置を用いて段ボールを固定する動作の説明図(その3)である。 図10Aは、段ボールを回転させる動作の説明図(その1)である。 図10Bは、段ボールを回転させる動作の説明図(その2)である。 図10Cは、段ボールを回転させる動作の説明図(その3)である。 図10Dは、段ボールを回転させる動作の説明図(その4)である。 図10Eは、段ボールを回転させる動作の説明図(その5)である。 図11Aは、内フラップを折り曲げる動作の説明図(その1)である。 図11Bは、内フラップを折り曲げる動作の説明図(その2)である。 図11Cは、内フラップを折り曲げる動作の説明図(その3)である。 図12Aは、外フラップを折り曲げる動作の説明図(その1)である。 図12Bは、外フラップを折り曲げる動作の説明図(その2)である。 図12Cは、外フラップを折り曲げる動作の説明図(その3)である。 図13Aは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その1)である。 図13Bは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その2)である。 図13Cは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その3)である。 図13Dは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その4)である。 図13Eは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その5)である。 図13Fは、粘着テープを貼着する動作の説明図(その6)である。 図14Aは、収納動作前に段ボールを回転させる動作の説明図(その1)である。 図14Bは、収納動作前に段ボールを回転させる動作の説明図(その2)である。 図15Aは、収納動作のための準備動作の説明図(その1)である。 図15Bは、収納動作のための準備動作の説明図(その2)である。 図15Cは、収納動作のための準備動作の説明図(その3)である。 図16Aは、L字型ツールの構成を示す斜視模式図である。 図16Bは、ロボットが化粧箱を保持した様子を示す模式図である。 図16Cは、保持された化粧箱をごく模式的に示した平面模式図である。 図17Aは、2×3の収納手順の説明図(その1)である。 図17Bは、2×3の収納手順の説明図(その2)である。 図17Cは、2×3の収納手順の説明図(その3)である。 図17Dは、2×3の収納手順の説明図(その4)である。 図17Eは、2×3の収納手順の説明図(その5)である。 図17Fは、2×3の収納手順の説明図(その6)である。 図17Gは、2×3の収納手順の説明図(その7)である。 図17Hは、2×3の収納手順の説明図(その8)である。 図18Aは、2×4の収納手順の説明図(その1)である。 図18Bは、2×4の収納手順の説明図(その2)である。 図18Cは、2×4の収納手順の説明図(その3)である。 図18Dは、2×4の収納手順の説明図(その4)である。 図18Eは、2×4の収納手順の説明図(その5)である。 図18Fは、2×4の収納手順の説明図(その6)である。 図18Gは、2×4の収納手順の説明図(その7)である。 図18Hは、2×4の収納手順の説明図(その8)である。 図18Iは、2×4の収納手順の説明図(その9)である。 図18Jは、2×4の収納手順の説明図(その10)である。 図19Aは、3×3の収納手順の説明図(その1)である。 図19Bは、3×3の収納手順の説明図(その2)である。 図19Cは、3×3の収納手順の説明図(その3)である。 図19Dは、3×3の収納手順の説明図(その4)である。 図19Eは、3×3の収納手順の説明図(その5)である。 図19Fは、3×3の収納手順の説明図(その6)である。 図19Gは、3×3の収納手順の説明図(その7)である。 図19Hは、3×3の収納手順の説明図(その8)である。 図19Iは、3×3の収納手順の説明図(その9)である。 図19Jは、3×3の収納手順の説明図(その10)である。 図19Kは、3×3の収納手順の説明図(その11)である。 図19Lは、3×3の収納手順の説明図(その12)である。 図19Mは、3×3の収納手順の説明図(その13)である。 図20Aは、折りツールの構成を示す斜視模式図である。 図20Bは、位置決めツールの構成を示す斜視模式図である。 図20Cは、紙折り作業台の構成を示す斜視模式図である。 図21Aは、紙折り動作の説明図(その1)である。 図21Bは、紙折り動作の説明図(その2)である。 図21Cは、紙折り動作の説明図(その3)である。 図21Dは、紙折り動作の説明図(その4)である。 図21Eは、紙折り動作の説明図(その5)である。 図21Fは、紙折り動作の説明図(その6)である。 図21Gは、紙折り動作の説明図(その7)である。 図21Hは、紙折り動作の説明図(その8)である。 図22Aは、紙収納動作の説明図(その1)である。 図22Bは、紙収納動作の説明図(その2)である。 図22Cは、紙収納動作の説明図(その3)である。 図22Dは、紙収納動作の説明図(その4)である。 図22Eは、紙収納動作の説明図(その5)である。 図22Fは、紙収納動作の説明図(その6)である。 図22Gは、紙収納動作の説明図(その7)である。 図22Hは、紙収納動作の説明図(その8)である。 図22Iは、紙収納動作の説明図(その9)である。 図22Jは、紙収納動作の説明図(その10)である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する梱包装置および梱包方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。たとえば、以下では、梱包材として段ボールを使用する場合の例について説明するが、梱包材は、段ボールに限らず、たとえば紙袋や封筒といった平面的に折り畳むことができる他の梱包材であってもよい。

また、以下では、段ボールに収納される梱包物が、直方体状の形状を有する化粧箱であるものとして説明を行う。また、以下では、ロボットのアーム先端に取り付けられるエンドエフェクタ(すなわち、ロボットハンド)については、「ハンド」と記載する。

[1.全体構成]
図1は、実施形態に係る梱包装置100の全体構成を示す平面模式図である。なお、図1には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

図1に示すように、実施形態に係る梱包装置100は、ロボット1と、段ボール供給台2と、組立作業台3と、収納作業台4と、梱包物供給台5と、紙置き台6と、紙折り作業台7とを備える。また、梱包装置100は、ツールホルダ8および9を備える。

ロボット1は、2つのアームを有し、軸SWまわりに旋回可能に設けられる、双腕型の多軸ロボットである。また、ロボット1は、いわゆる汎用ロボットである。すなわち、ロボット1は、各アームの先端部に設けられたハンドを用途に応じて付け替えたり、ハンドで種々の工具(ツール)を持ち替えたりすることで、様々な作業に利用することができる。

ロボット1やハンド、ツール等の具体的な構成については、図2Aおよび図2B等を用いて後述する。なお、ロボット1の動作は、図示略の制御装置によって制御される。

段ボール供給台2は、折り畳まれた状態の段ボール20が載置される場所である。段ボール供給台2への段ボール20の載置は、作業員によって行われてもよいし、ベルトコンベア等の搬送装置によって行われてもよい。

段ボール20は、成形することによって直方体の箱となる一般的な段ボールである。具体的には、段ボール20は、側面部21と、内フラップ22と、外フラップ23とを備える。側面部21は、箱型に成形された段ボール20の側壁となる部位である。

内フラップ22および外フラップ23は、各側面部21の他の側面部21と連接しない縁部に設けられる。外フラップ23は、成形することによって段ボール20の底面または上面となるフラップである。内フラップ22は、成形時に外フラップ23よりも段ボール20の内側に折り込まれるフラップである。

組立作業台3は、立体的に展開された段ボール20が置かれる場所である。組立作業台3は、固定装置30を備える。固定装置30は、立体的に展開された段ボール20の側面部21を図中のX軸方向から支持することによって、段ボール20を宙に浮いた状態で固定する。

組立作業台3では、段ボール20の底面を形成するために、内フラップ22および外フラップ23を折り曲げ、折り曲げた外フラップ23の両先端部に対して粘着テープを貼着して段ボール20の底面を閉じる「組立作業」がロボット1によって行われる。

なお、固定装置30の構成や、段ボール20の固定装置30への固定方法、内フラップ22および外フラップ23の折り曲げ作業といった「組立作業」の具体的な内容については、図9A〜図14Bを用いて後述する。

収納作業台4は、底面が形成された段ボール20が、かかる底面を下へ向けて載置される場所である。収納作業台4は、固定装置40を備える。固定装置40は、段ボール20の側面部21を図中のY軸方向から支持することによって、段ボール20をY軸方向について位置決めし、固定する。なお、X軸方向についての位置決めは、ロボット1によって行われる。

収納作業台4では、段ボール20へ化粧箱BXを収納し、段ボール20の上面を粘着テープで閉じる「収納作業」がロボット1によって行われる。なお、「収納作業」では、収納作業台4が備える仮置き台4aと、吸着部4bと、噴射部4cとが用いられる。

また、「収納作業」には、段ボール20の側面に設けられた袋24(図示略)に、伝票や送付票といった紙類PPを収納する「紙収納作業」が含まれる。

なお、固定装置40の構成や、化粧箱BXの段ボール20への収納方法、紙収納作業といった「収納作業」の具体的な内容については、図15A以降を用いて後述する。

梱包物供給台5は、製品等が収納された化粧箱BXが載置される場所である。梱包物供給台5への化粧箱BXの載置は、段ボール20の場合と同様に、作業員によって行われてもよいし、ベルトコンベア等の搬送装置によって行われてもよい。

紙置き台6は、上述の紙類PPがあらかじめ載置される台である。紙折り作業台7は、段ボール20の袋24に収納される紙類PPが紙置き台6から搬送され、載置される場所である。紙折り作業台7では、紙類PPを段ボール20の袋24(後述)に収納可能な大きさに折る「紙折り作業」がロボット1によって行われる。

なお、紙折り作業台7の構成を含む「紙折り作業」の具体的な内容については、図20A〜図21Hを用いて後述する。

ツールホルダ8および9は、ロボット1が必要に応じて用いる各種ツールの収納部である。たとえば、ツールホルダ8には、粘着テープの本体部を含む貼着用ツールであるテープカートリッジ156が収納される。そして、ロボット1は、上述の「組立作業」または「収納作業」に際して、かかるテープカートリッジ156をツールホルダ8から取り出して使用する。

また、たとえば、「収納作業」時に化粧箱BXを保持するためのツールとして、ツールホルダ8にはL字型ツールT1が、ツールホルダ9にはL字型ツールT2が、それぞれ収納される。そして、ロボット1は、「収納作業」に際して、かかるL字型ツールT1およびT2を、それぞれツールホルダ8および9から取り出して使用する。

また、たとえば、上述の「紙折り作業」用のツールとして、ツールホルダ8には折りツールT3が、ツールホルダ9には位置決めツールT4が、それぞれ収納される。そして、ロボット1は、「紙折り作業」に際して、かかる折りツールT3および位置決めツールT4を、それぞれツールホルダ8および9から取り出して使用する。

テープカートリッジ156、L字型ツールT1、T2、折りツールT3および位置決めツールT4の構成や使用方法の具体的な内容については後述する。

梱包装置100は、上述のように構成され、双腕ロボットであるロボット1が、両アームの多軸動作および軸SWまわりの旋回動作を組み合わせながら、まず、扁平に折り畳まれた状態の段ボール20を立体的に展開させつつ段ボール供給台2から組立作業台3へ移動させる。

そして、ロボット1は、組立作業台3において内フラップ22および外フラップ23を折り曲げ、折り曲げた外フラップ23に対して粘着テープを貼着する「組立作業」を行う。さらに、ロボット1は、収納作業台4において段ボール20へ化粧箱BXを収納する「収納作業」を行う。

このように、本実施形態に係る梱包装置100では、ロボット1が、「組立作業」および「収納作業」からなる一連の「梱包作業」を行う。以下では、ロボット1の構成およびロボット1が行う各種動作について具体的に説明する。

[2.ロボットの構成]
次に、ロボット1の構成例について、図2Aおよび図2Bを用いて説明する。図2Aは、ロボット1の構成を示す正面模式図であり、図2Bは、ロボット1の構成を示す上面模式図である。

図1の説明でも述べたが、図2Aに示すように、ロボット1は、双腕型の多軸ロボットである。具体的には、ロボット1は、基台部10と、胴体部11と、右アーム部12と、左アーム部13とを備える。

基台部10は、床面などに固定され、先端部において胴体部11を軸SWまわりに旋回が可能となるように支持する(軸SWまわりの両矢印参照)。

胴体部11は、基端部を基台部10によって支持され、右肩部において右アーム部12の基端部を軸Sまわりに回動が可能となるように支持する。同様に、左肩部において左アーム部13の基端部を軸Sまわりに回動が可能となるように支持する(いずれも軸Sまわりの両矢印参照)。

右アーム部12および左アーム部13はそれぞれ、複数個のリンクと関節部によって構成され、基端部から先端部にかけての各関節部において、軸S、軸Eおよび軸Tまわりの回動が可能となるように設けられる(軸S、軸Eおよび軸Tまわりの両矢印参照)。

また、図2Bに示すように、右アーム部12および左アーム部13はそれぞれ、軸L、軸U、軸Rおよび軸Bまわりの回動が可能である(軸L、軸U、軸Rおよび軸Bまわりの両矢印参照)。すなわち、ロボット1は、1個のアームにつき7軸を有している。

そして、ロボット1は、制御装置(図示略)からの動作指示に基づき、かかる7軸のアーム2個分と、軸SWまわりの旋回を組み合わせた多様な多軸動作を行うこととなる。なお、制御装置からの動作指示は、具体的には、ロボット1の各関節部に搭載されたアクチュエータそれぞれに対する駆動指示として与えられる。

そして、右アーム部12の軸Tまわりの先端部には右ハンド14(後述)が、左アーム部13の軸Tまわりの先端部には左ハンド15(後述)が、それぞれ取り付けられる。

[3.ハンドの構成]
次に、ロボット1が備える右ハンド14および左ハンド15の構成について、図3Aおよび図3Bを用いて説明する。

まず、右ハンド14の構成について図3Aを用いて説明する。図3Aは、右ハンド14の構成を示す斜視模式図である。なお、本実施形態では、右ハンド14が、第1のエンドエフェクタの一例であり、右アーム部12が、第1のアーム部の一例である。

図3Aに示すように、右ハンド14は、右アーム部12のアーム先端部121に対して設けられる。右アーム部12のアーム先端部121は、右ハンド14を、軸T(図2A参照)まわりに回転可能に保持する。

また、図3Aに示すように、右ハンド14は、2つの吸着部145および146と、挟持部147とを備える。吸着部145は、右アーム部12の軸Tに沿って設けられる。この吸着部145は、後述するように、段ボール20を回転させる動作を行う場合等に用いられる。

一方、吸着部146は、軸Tに対して垂直な向きに設けられる。この吸着部146は、後述するように、段ボール20を立体的に展開させる動作を行う場合等に用いられる。なお、吸着部145および146は、真空ポンプ等の吸引装置によって発生する吸引力を用いて物体を吸着する。

挟持部147は、後述するように、折り畳まれた状態の段ボール20を段ボール供給台2から取り出す場合に用いられる。具体的には、挟持部147は、第1爪部147aと、第2爪部147bと、駆動部147cと、シャフト147dとを備える。

挟持部147は、駆動部147cを用いてシャフト147dを延在方向に沿って移動させることで、シャフト147dに連結された第2爪部147bが、第1爪部147aへ向かって移動する。これにより、第1爪部147aおよび第2爪部147bの間に位置する物体が第1爪部147aおよび第2爪部147bによって挟まれ、支持される。

つづいて、左ハンド15の構成について図3Bを用いて説明する。図3Bは、左ハンド15の構成を示す斜視模式図である。なお、図3Bには、左ハンド15にテープカートリッジ156が装着された状態を示している。また、本実施形態では、左ハンド15が第2のエンドエフェクタの一例であり、左アーム部13が第2のアーム部の一例である。

図3Bに示すように、左ハンド15は、左アーム部13のアーム先端部131に対して設けられる。左アーム部13のアーム先端部131は、左ハンド15を、軸Tまわりに回転可能に保持する。

左ハンド15は、テープカートリッジ156と、挟持部157と、吸着部158とを備える。テープカートリッジ156は、テープ本体部156aと、ケーシング156bと、ローラ156cと、切断部156dと、被挟持部156eとを備える。

テープ本体部156aは、環状の芯部160に粘着テープを多重に巻き付けた部材である。テープ本体部156aは、ケーシング156bに対して芯部160が保持されることにより、ケーシング156bに回転自在に装着される。

ケーシング156bは、たとえば、テープ本体部156aの周面および側面を覆う部材である。かかるケーシング156bには、テープ本体部156aの芯部160と略同形の開口部が形成される。

ローラ156cは、ケーシング156bに対して回転自在に取り付けられた円柱状の部材である。ローラ156cは、テープ本体部156aから引き出された粘着テープを貼着対象である段ボール20へ押圧する。切断部156dは、ケーシング156bに設けられ、テープ本体部156aから引き出された粘着テープを切断するカッターである。

被挟持部156eは、挟持部157によって挟持される部位である。被挟持部156eが挟持部157によって挟持されることにより、テープカートリッジ156は、左ハンド15に対して装着された状態となる。

挟持部157は、挟持機構である。具体的には、挟持部157は、第1爪部157aと、第2爪部157bと、駆動部157cと、シャフト157dとを備える。

挟持部157は、駆動部157cを用いてシャフト157dを延在方向に沿って移動させることで、シャフト157dに連結された第2爪部157bが、第1爪部157aに向かって移動する。これにより、第1爪部157aおよび第2爪部157bの間に位置する物体が第1爪部157aおよび第2爪部157bによって挟まれ、支持される。

このように、実施形態に係る梱包装置100では、テープカートリッジ156が、第1のハンドである左ハンド15に対して着脱自在に取り付けられる。このため、実施形態に係る梱包装置100によれば、たとえば、テープ本体部156aの交換作業等を容易に行うことができる。

吸着部158は、左アーム部13の軸Tに沿って設けられる。この吸着部158は、右ハンド14が備える吸着部145と同様に、段ボール20を回転させる動作を行う場合等に用いられる。

なお、吸着部158は、テープカートリッジ156のケーシング156bに形成された開口部を介してテープ本体部156aの芯部160に挿通される。このように、テープ本体部156aの芯部160に挿通される位置に吸着部158を配置することにより、左ハンド15の大型化を抑えることができる。

[4.段ボール供給台の構成]
次に、段ボール供給台2の構成について図4を用いて説明する。図4は、段ボール供給台2の構成を示す斜視模式図である。

図4に示すように、段ボール供給台2は、支柱201と、土台202と、枠体203a〜203dとを備える。支柱201は、土台202を所定の高さに位置させるための部材である。土台202は、折り畳まれた状態の段ボール20と略同形の板状部材であり、支柱201によって支持される。

枠体203a〜203dは、段ボール20が積層された状態を維持するために、土台202の四隅にそれぞれ設けられる部材である。枠体203a〜203dは、鉛直方向に沿って立設されており、土台202上に載置された段ボール20の四隅にそれぞれ当接する。

枠体203a〜203dのうち、組立作業台3側に配置される2つの枠体203cおよび203dには、水平方向に延在するフランジ部204が形成される。このフランジ部204は、段ボール供給台2から取り出した段ボール20を一時的に載置するための仮置き場として用いられる。かかる点については、図6Aおよび図6Bを用いて後述する。

[5.段ボールの取り出し動作]
次に、段ボール供給台2から段ボール20を取り出す動作について図5Aおよび図5Bを用いて説明する。図5Aおよび図5Bは、段ボール供給台2から段ボール20を取り出す動作の説明図(その1)および(その2)である。

図5Aに示すように、ロボット1では、左アーム部13が、段ボール供給台2に積層された段ボール20のうち最上部に位置する段ボール20を、左ハンド15の吸着部158を用いて吸着しながらわずかに持ち上げる。

これにより、最上部に位置する段ボール20とその1つ下に位置する段ボール20との間に、右ハンド14が備える挟持部147の第1爪部147aを入れ込むためのスペースが形成される。

つづいて、図5Bに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、左アーム部13によって持ち上げられた段ボール20の両側面を、挟持部147を用いて挟持する。そして、ロボット1では、右アーム部12が、挟持部147によって挟持された段ボール20を段ボール供給台2から移動させる。

このように、実施形態に係る梱包装置100では、ロボット1が、折り畳まれた状態で多数積層された段ボール20を段ボール供給台2から直接取り出すことができるため、作業効率を高めることができる。

また、実施形態に係る梱包装置100では、ロボット1が、左ハンド15の吸着部158を用いて段ボール20をわずかに持ち上げた後、持ち上げた段ボール20を右ハンド14の挟持部147を用いて挟持する。このため、ロボット1は、多数積層された段ボール20のうちの1つを確実に挟持することができる。

なお、ここでは、挟持部147および吸着部158を用いて段ボール20を段ボール供給台2から取り出す場合の例を示したが、ロボット1は、挟持部147のみを用いて段ボール20を段ボール供給台2から取り出してもよい。

[6.段ボールの展開動作および移動動作]
次に、段ボール供給台2から取り出した段ボール20の展開動作について図6A〜図8Dを用いて説明する。図6Aおよび図6Bは、段ボール20の展開動作の説明図(その1)および(その2)である。

また、図7Aおよび図7Bは、右ハンド14および左ハンド15による保持位置を示す模式図(その1)および(その2)である。図7Aには、段ボール供給台2へ載置された段ボール20の上面を、図7Bには、段ボール供給台2へ載置された段ボール20の下面をそれぞれ示している。

なお、以下では、図7Aおよび図7Bに示すように、段ボール20が備える4つの側面部21のうち、上面側に位置する側面部21をそれぞれ側面部21a,21bと呼び、下面側に位置する側面部21をそれぞれ側面部21c,21dと呼ぶ。側面部21aは、段ボール20が立体的に展開された場合に、側面部21dと対向する。また、側面部21bは、段ボール20が立体的に展開された場合に、側面部21cと対向する。

また、以下では、側面部21aに連接する内フラップ22をそれぞれ内フラップ22a,22bと呼び、側面部21bに連接する外フラップ23をそれぞれ外フラップ23a,23bと呼ぶ。

同様に、以下では、側面部21cに連接する外フラップ23をそれぞれ外フラップ23c,23dと呼び、側面部21dに連接する内フラップ22をそれぞれ内フラップ22c,22dと呼ぶ。

また、図8A〜図8Dは、段ボール20の展開動作の説明図(その3)〜(その6)である。

ロボット1は、段ボール供給台2から段ボール20を取り出すと、取り出した段ボール20を、枠体203c,203dの上部に形成されたフランジ部204に一時的に載置(仮置き)する。

その後、ロボット1は、右ハンド14による段ボール20の保持形態を、挟持部147で段ボール20を挟持した状態から、吸着部146で段ボール20を吸着した状態へと切り替える。

そして、ロボット1は、右ハンド14の吸着部146、および、左ハンド15の吸着部158が段ボール20の両面を吸着した状態で、右アーム部12および左アーム部13を駆動させることによって折り畳まれた状態の段ボール20を立体的に展開する。

以下、具体的に説明する。まず、図6Aに示すように、ロボット1では、段ボール供給台2から取り出した段ボール20をフランジ部204に仮置きした後、仮置きした段ボール20が落下しないように、段ボール20の上面を左ハンド15の吸着部158で押さえ付ける。

このとき、図7Aに示すように、たとえば、右ハンド14の挟持部147は、中心線CLから逸れた側面部21bの端部を保持点P1として挟持する。また、たとえば、左ハンド15は、同様に中心線CLから逸れた側面部21aの保持点P2を吸着部158で押さえ付ける。

すなわち、右ハンド14および左ハンド15は、中心線CLを挟んで互いに斜向かいとなる位置でそれぞれ段ボール20を保持する。これにより、段ボール20の自重等によるたわみや変形を抑えることができるので、品質の高い段ボール20の組み立てに資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

つづいて、図6Bに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、段ボール20から挟持部147を放し、段ボール20の下面を右ハンド14の吸着部146を用いて吸着する(図中の矢印601参照)。また、ロボット1では、左アーム部13が、段ボール20の上面を左ハンド15の吸着部158で吸着する。

ここで、ロボット1は、折り畳まれた状態の段ボール20の側面部21a〜21dのうち、立体的に展開された状態において対向する側面部同士をそれぞれ吸着部146および158を用いて吸着する。これにより、段ボール20の側面部21a〜21dのうち、隣接する側面(たとえば、側面部21aおよび側面部21b)を、吸着部146および158を用いて吸着する場合と比較して、単純な動作で段ボール20を展開することができる。

また、図7Bに示すようにこのとき、たとえば、左ハンド15の吸着部158は、中心線CLから逸れた上述の側面部21aの保持点P2を吸着する。また、たとえば、右ハンド14の吸着部146は、同様に中心線CLから逸れた側面部21dの保持点P3を吸着する。

すなわち、図7Aの場合と同様に、右ハンド14および左ハンド15は、中心線CLを挟んで互いに斜向かいとなる位置でそれぞれ段ボール20を吸着するので、段ボール20の自重等によるたわみや変形を抑えることができる。したがって、品質の高い段ボール20の組み立てに資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

また、上述のように、実施形態に係る梱包装置100では、段ボール供給台2の枠体203cおよび203dに形成されたフランジ部204を、段ボール供給台2から取り出した段ボール20の仮置き場として利用することとした。したがって、梱包装置100の省スペース化を図ることができる。

また、左アーム部13が、フランジ部204へ載置された段ボール20の上面を左ハンド15が備える吸着部158で下方へ押さえ付けることとした。

これにより、フランジ部204および左ハンド15によって段ボール20が保持された状態となるため、フランジ部204の大きさを段ボール20と同程度とせずとも、段ボール20の落下を確実に防止することができる。また、フランジ部204を小さく形成できるため、梱包装置100の省スペース化に資することができる。

なお、梱包装置100では、段ボール20と同程度のフランジ部を枠体203cおよび203dに形成してもよい。このようにすることで、左アーム部13で段ボール20の上面を押さえておく必要がなくなる。

つづいて、ロボット1は、吸着部146および158が段ボール20の両面を吸着した状態で、右アーム部12および左アーム部13の双方またはいずれか一方を駆動させることによって、折り畳まれた状態の段ボール20を立体的に展開する。

たとえば、図8Aに示すように、ロボット1はまず、左アーム部13を駆動させることによって、図中のY軸方向からみた場合の段ボール20の形状が略平行四辺形となるように段ボール20を立体的に起こす(図中の矢印801参照)。

つづいて、ロボット1は、図8Bに示すように、右アーム部12および左アーム部13を駆動させることによって、段ボール20をたとえば90度回転させる(図中の矢印802参照)。

これにより、図8Cに示すように、段ボール20の長手方向をXY平面(すなわち、水平方向)に沿わせることができる。そして、ロボット1は、右アーム部12および左アーム部13をさらに駆動させることによって、図中のY軸方向からみた場合の段ボール20の形状が略矩形状に整うまで段ボール20を立体的に展開する(図中の矢印803参照)。

すなわち、図8Bに示すように、段ボール20の長手方向を水平方向に沿わせる動作を加えることによって、段ボール20が大型のものであっても、容易に段ボール20を立体的に展開することが可能となる。

また、梱包装置100を大型化させることなく、段ボール20のサイズの多様性に応えることができる。すなわち、梱包装置100の省スペース化を図ることができる。

このように、実施形態に係る梱包装置100は、段ボール20を立体的に展開する動作を、右アーム部12および左アーム部13を用いて行う。

そして、ロボット1は、図8Dに示すように、吸着部146および158が段ボール20の両面を吸着した状態で右アーム部12および左アーム部13を駆動させることによって、段ボール20の開口部が鉛直方向に沿うように段ボール20を回転させる(図中の矢印804参照)。

そして、ロボット1は、右アーム部12および左アーム部13を用いて段ボール20を組立作業台3へ移動させる。なお、ロボット1は、段ボール20を展開する動作が終了したのち、段ボール20を組立作業台3へ移動させる動作を開始してもよいし、段ボール20を展開する動作と、段ボール20を組立作業台3へ移動させる動作とを並行して行ってもよい。

[7.段ボールの組立動作]
次に、組立作業台3において行われる段ボール20の組立動作について説明する。組立作業台3では、組立動作として、固定装置30を用いて段ボール20を固定する動作、段ボール20の底面側となる内フラップ22および外フラップ23を折り曲げる動作、外フラップ23の先端同士を粘着テープで接合して段ボール20の底面を形成する動作が行われる。

まず、固定装置30を用いて段ボール20を固定する動作について、図9A〜図9Cを用いて説明する。図9A〜図9Cは、固定装置30を用いて段ボール20を固定する動作の説明図(その1)〜(その3)である。

図9Aに示すように、固定装置30は、第1支持部31と、第2支持部32と、駆動部33と、検知部34とを備える。

第1支持部31は、2つの吸着部31a,31bを備える。第2支持部32は、第1支持部31と対向するように配置され、第1支持部31と同様に2つの吸着部32a,32bを備える。吸着部31a、31b、32a、32bは、真空ポンプ等の吸引装置によって発生する吸引力を用いて物体を吸着する。

駆動部33は、たとえば第1支持部31と第2支持部32との間に設けられる。駆動部33は、モータ等の駆動装置を用いてシャフト33aをシャフト33aの延在方向に沿って移動させる。シャフト33aの先端部は、第2支持部32と連結されている。したがって、駆動部33がシャフト33aを駆動させることで、第2支持部32は、第1支持部31へ向かって移動する。

検知部34は、たとえば、光や超音波等を用いて物体を検知する近接センサである。固定装置30は、検知部34によって段ボール20が検知された場合に、駆動部33を駆動させることによって第2支持部32を第1支持部31に向かって移動させる。

そして、図9Aに示すように、ロボット1は、固定装置30の第1支持部31と第2支持部32との間の空間に対して、立体的に展開された段ボール20を位置させる。このとき、ロボット1は、外フラップ23が設けられた側面部21(図7A、図7Bに示す側面部21bおよび21c)が、第1支持部31および第2支持部32と対向するように段ボール20を位置させる。

つづいて、図9Bに示すように、ロボット1は、段ボール20の側面部21が第1支持部31の吸着部31aおよび31bに当接する位置まで段ボール20を移動させる。

そして、段ボール20の側面部21が第1支持部31の吸着部31aおよび31bに当接すると、検知部34は、段ボール20を検知する。検知部34が段ボール20を検知すると、駆動部33は、第2支持部32を第1支持部31へ向かって移動させる。

そして、固定装置30は、第2支持部32を移動させた後、吸着部31a、31b、32aおよび32bを用いて段ボール20の側面部21を吸着する。この結果、図9Cに示すように、段ボール20は、固定装置30によって固定される。

ここで、図9Cに示すように、段ボール20は、第2支持部32から受ける押圧力によって、外フラップ23が設けられた段ボール20の側面部21が、内側へやや撓んだ状態で固定装置30に固定される。

ところで、梱包装置100の設置レイアウトや、段ボール供給台2において段ボール20が載置される向き等の都合により、組立作業台3に移動された段ボール20は、底面側となる外フラップ23(および内フラップ22)が、下方を向いている場合も考えられる。

かかる場合、ロボット1は、段ボール20の底面を形成するにあたり、段ボール20を回転させて底面側を上方へ向け、固定装置30を用いて段ボール20を固定し直す動作を行う。かかる動作について、図10A〜図10Eを用いて説明する。

図10A〜図10Eは、段ボール20を回転させる動作の説明図(その1)〜(その5)である。

図10Aに示すように、段ボール20が、底面側となる外フラップ23を下方に向けた状態で固定装置30に固定されたものとする。かかる場合、ロボット1は、段ボール20の向きを変えるべく回転させるため、右ハンド14の吸着部145および左ハンド15の吸着部158を用いて、段ボール20の側面部21aおよび21dを吸着する。

なお、このとき、図10Bに示すように、右ハンド14の吸着部145および左ハンド15の吸着部158は、段ボール20の側面部21aおよび21dの中心点C1を吸着する。

そして、図10Cに示すように、吸着部145および吸着部158によってそれぞれ中心点C1が吸着された状態で、梱包装置100は一旦、固定装置30による段ボール20の固定を解く。

そして、かかる状態において、ロボット1は、右ハンド14および左ハンド15をそれぞれ軸Tまわりに回転させ、段ボール20の底面側となる外フラップ23を上方へ向ける(図中の矢印1001参照)。これにより、段ボール20は、側面部21aおよび21dの中心点C1を貫く中心軸まわりに精度よく回転しつつ、その向きを変えることができる。

ただし、このとき、段ボール20は、内フラップ22および外フラップ23を折り曲げていない状態、すなわち、開口部に支えのない状態で回転することとなるので、開口部の形状が略矩形状から略ひし形状に変形してしまうおそれがある。

そこで、ロボット1は、図10Dおよび図10Eに示すように、右ハンド14の吸着部145および左ハンド15の吸着部158を、段ボール20の側面部21aおよび21dの互いに斜向かいとなる位置(保持点P4およびP5)へそれぞれ押し付ける(図中の矢印1002参照)。

これにより、梱包装置100は、開口部に支えのない状態で段ボール20を回転させた場合であっても、開口部の形状をあらためて略矩形状に整えることができる。したがって、品質の高い段ボール20の組み立てに資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

なお、このように、底面側が上方となるように向きを変更され、開口部の形状を略矩形状に整えられた段ボール20は、図9A〜図9Cに示したのと同様の手順で、あらためて固定装置30を用いて組立作業台3に固定される。

次に、内フラップ22を折り曲げる動作について図11A〜図11Cを用いて説明する。図11A〜図11Cは、内フラップ22を折り曲げる動作の説明図(その1)〜(その3)である。ここでは、図7Aおよび図7Bに示した内フラップ22a〜22dのうち、内フラップ22bおよび22dを折り曲げる動作について説明する。

まず、ロボット1は、内フラップ22bおよび22dを折り曲げるに先立ち、図11Aに示すように、右アーム部12および左アーム部13を駆動し、右ハンド14および左ハンド15を当接させて、外フラップ23bおよび23dを外側へ開く動作を行う(図中の矢印1101参照)。

これにより、内フラップ22bおよび22dを折り曲げる際に、内フラップ22bおよび22dが外フラップ23bおよび23dの側端部にぶつかるのを防ぐことができる。したがって、品質の高い段ボール20の組み立てに資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

そして、図11Bに示すように、ロボット1は、右アーム部12および左アーム部13を用いて、内フラップ22bおよび22dを段ボール20の内側へ向かって折り曲げる(図中の矢印1102参照)。

たとえば、ロボット1は、右ハンド14を内フラップ22dに当接させた状態で右アーム部12を駆動させることによって、内フラップ22dを段ボール20の内側へ向かって折り曲げる。また、ロボット1は、左ハンド15を内フラップ22bに当接させた状態で左アーム部13を駆動させることによって、内フラップ22bを段ボール20の内側へ向かって折り曲げる。

ここで、図9Cを用いて既に説明したように、段ボール20は、外フラップ23が設けられた段ボール20の側面部21が、内側へ撓んだ状態で固定装置30に固定されている。したがって、段ボール20の内側へ折り曲げられた内フラップ22bおよび22dは、段ボール20の側面部21に引っかかった状態となるため、内フラップ22bおよび22dが段ボール20の外側へ跳ね返るのを容易に抑えることができる。

そして、かかる内フラップ22bおよび22dの跳ね返りをより確実に防止するため、ロボット1は、図11Cに示すように、左アーム部13および左ハンド15を用いて、内フラップ22bおよび22dを上から押さえ付ける動作を行う。

次に、外フラップ23を折り曲げる動作について図12A〜図12Cを用いて説明する。図12A〜図12Cは、外フラップ23を折り曲げる動作の説明図(その1)〜(その3)である。ここでは、図7Aおよび図7Bに示した外フラップ23a〜23dのうち、外フラップ23bおよび23dを折り曲げる動作について説明する。

図12Aに示すように、ロボット1は、まず、右アーム部12を用いて右ハンド14を外フラップ23bへ当接させ、外フラップ23bを途中まで折り曲げる(図中の矢印1201参照)。

つづいて、図12Bに示すように、ロボット1は、内フラップ22bおよび22dを上から押さえ付けていた左アーム部13および左ハンド15を移動させて、左ハンド15を外フラップ23dへ当接させる動作を行う(図中の矢印1202参照)。なお、このとき、既に右ハンド14によって外フラップ23bが途中まで折り曲げられているので、内フラップ22bおよび22dの跳ね返りを防止することができる。

そして、図12Bに示すように、ロボット1は、途中まで折り曲げていた外フラップ23bを、右アーム部12を用いて最後まで折り曲げる(図中の矢印1203参照)。

そして、図12Cに示すように、ロボット1は、外フラップ23dを、左アーム部13を用いて最後まで折り曲げる(図中の矢印1204参照)。これにより、図12Cに示すように、外フラップ23bおよび23dは、先端部が互いに接した状態となる。

つづいて、ロボット1は、図12Cに示す位置に置かれた左ハンド15をそのまま同じ位置に保持したまま、外フラップ23bおよび23dの合わせ目を粘着テープTPで接合する動作に移行する。

つづいて、かかる外フラップ23aおよび23cの合わせ目を粘着テープTPで接合する動作について、図13A〜図13Fを用いて説明する。図13A〜図13Fは、粘着テープTPを貼着する動作の説明図(その1)〜(その6)である。

図13Aに示すように、段ボール20は、外フラップ23bおよび23dが折り曲げられた状態となっている。ロボット1は、この折り曲げられた状態の外フラップ23bおよび23dの跳ね返りを防止するために、左ハンド15の挟持部157が備える第1爪部157aで外フラップ23bおよび23dを押さえ付ける。

なお、押さえ付ける位置は、図12Cにおいて左ハンド15が最終的に置かれたそのままの位置である。これにより、左アーム部13を無用に駆動させることなく、効率的に次の動作へロボット1を移行させることができる。また、第1爪部157aは、外フラップ23bおよび23dを傷つけないように、外フラップ23bおよび23dと当接する部分が曲線状に形成されている。

そして、図13Aに示すように、ロボット1は、第1爪部157aで外フラップ23bおよび23dを押さえた状態で、左ハンド15が備えるテープカートリッジ156の粘着テープTPを、右ハンド14の挟持部147で挟持して張力を付与しつつ引き出す動作を行う。

つづいて、図13Bに示すように、ロボット1は、右ハンド14の挟持部147による粘着テープTPの引き出しにともなう張力を利用しつつ、第1爪部157aを支点として左ハンド15を段ボール20へ向けて傾ける。

そして、ロボット1は、粘着テープTPを外フラップ23bおよび23dの合わせ目へ貼着するとともに、段ボール20の側面部21dに対して、挟持部147によって挟持された粘着テープTPを貼着する。

このように、実施形態に係る梱包装置100では、ロボット1の右アーム部12が、挟持部147で粘着テープTPを挟持して張力を付与しつつ引き出し、引き出した粘着テープTPを段ボール20に対して貼着する。

これにより、ロボット1は、段ボール20に対して粘着テープTPをより綺麗に貼着することができる。すなわち、ロボット1は、粘着テープTPを、段ボール20の側面部21dからめくれにくく貼着することができる。

そして、図13Cに示すように、ロボット1は、右アーム部12を駆動させて、左ハンド15に対して所定の間隔iを空けた位置に、右ハンド14の挟持部147の先端部を位置づける。なお、このとき、挟持部147の先端部は、外フラップ23bおよび23dの合わせ目に貼着された粘着テープTPに接するように置かれる。

そして、図13Dに示すように、ロボット1は、右アーム部12および左アーム部13を駆動することによって、所定の間隔iを保ったまま右ハンド14および左ハンド15を図中の矢印1301の向きに移動させて、外フラップ23bおよび23dの合わせ目に粘着テープTPを貼着させる。

具体的には、ロボット1は、左ハンド15が移動するのにしたがって左ハンド15から引き出された粘着テープTPを、右ハンド14の挟持部147の先端部によって押圧させつつ、右ハンド14および左ハンド15を移動させる。

そして、図13Eに示すように、ロボット1は、左ハンド15については、段ボール20の側面部21aの途中に至るまで移動させて、かかる側面部21aの途中にまで粘着テープTPを貼着させる(図中の矢印1302参照)。

そして、このとき、図13Eに示すように、ロボット1は、右ハンド14については、挟持部147の先端部によって外フラップ23bおよび23dの合わせ目の端部を押圧させたままにする。

これにより、左ハンド15が段ボール20の側面部21aに粘着テープTPを貼着させる際に、粘着テープTPに張力を付与することができるので、段ボール20の側面部21aに対しても粘着テープTPを確実に、かつ、綺麗に貼着させることができる。

そして、図13Fに示すように、ロボット1は、左アーム部13を駆動することによって、左ハンド15の第1爪部157aを用いつつ、段ボール20の側面部21aに貼着された粘着テープTPを押圧する(図中の矢印1303参照)。これにより、かかる側面部21aに貼着された粘着テープTPの端部を、めくれにくく仕上げることができる。

また、ロボット1は、粘着テープTPの端部が左ハンド15によってめくれにくく仕上げられた後、右アーム部12を駆動して、右ハンド14の挟持部147の先端部を、外フラップ23bおよび23dから放す(図中の矢印1304参照)。

このように、段ボール20に対して貼着された粘着テープTPを右ハンド14および左ハンド15を用いて押圧することで、粘着テープTPを段ボール20に対して確実に貼着させることができる。

つづいて、ロボット1は、収納動作に移行する前に、粘着テープTPが貼着されて底面が形成された段ボール20を、この底面が下方を向き、上面側の開口部が上方を向くように回転させる動作を行う。すなわち、ここでは、図10A〜図10Dを用いて説明したのと同様の段ボール20の回転動作が行われる。

かかる場合について図14Aおよび図14Bを用いて説明する。図14Aおよび図14Bは、収納動作前に段ボール20を回転させる動作の説明図(その1)および(その2)である。なお、図14Aおよび図14Bは、既に示した図10Aおよび図10Cにそれぞれ対応しているため、説明を簡略化する。

すなわち、図14Aに示すように、ロボット1は、収納動作に先立ち、右ハンド14の吸着部145および左ハンド15の吸着部158を用いて、段ボール20の側面部21aおよび21dの中心点C1(図10B参照)を吸着する。

そして、梱包装置100が、固定装置30による段ボール20の固定を解き、ロボット1は、図14Bに示すように、右ハンド14および左ハンド15をそれぞれ軸Tまわりに回転させることによって、段ボール20の上面側となる外フラップ23を上方へ向ける(図中の矢印1401参照)。

そして、図14Bに示すように、ロボット1は、右アーム部12および左アーム部13を駆動させて、段ボール20を収納作業台4へ移動させる。

[9.梱包物の収納動作]
つづいて、梱包物である化粧箱BXの収納動作について説明する。まず、化粧箱BXを実際に収納する前に、収納作業台4において行われる準備動作について説明する。図15A〜図15Cは、収納動作のための準備動作の説明図(その1)〜(その3)である。

図15Aに示すように、収納作業台4は、固定装置40を備える。なお、固定装置40の基本的な構成は、上述した固定装置30とほぼ同様であるため、共通する構成要素については符号の付与を省略している。

すなわち、図15Aに示すように、固定装置40は、固定装置30とほぼ同様の動作を行うことによって、組立作業台3から移動されてきた段ボール20を図中のY軸方向に沿って位置決めし、固定する。

なお、ここで、図中のX軸方向については、ロボット1が、図10Dおよび図10Eに示したのと同様の動作を行うことによって位置決めされる。すなわち、固定装置40による固定を一旦解いた状態で、ロボット1が、図15Bに示すように、段ボール20の側面部21aおよび21dの互いに斜向かいとなる位置へ、右ハンド14の吸着部145および左ハンド15の吸着部158をそれぞれ押し付ける(図中の矢印1501参照)。

これにより、段ボール20は、図中のX軸方向について位置決めされるとともに、開口部の形状を収納動作前にあらためて略矩形状に整えられる。したがって、収納動作の品質の担保に資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

そして、固定装置40は、ロボット1によってX軸方向の位置決めが行われたならば、あらためてY軸方向から段ボール20を押圧し、固定する。

また、図15Aに示すように、収納作業台4は、4個の吸着部4bと、1個の噴射部4cとをさらに備える。吸着部4bは、真空ポンプ等の吸引装置によって発生する吸引力を用いて物体を吸着する。噴射部4cは、真空ポンプ等の噴射装置によってエアーを噴射する。

ここで、吸着部4bは、段ボール20の外フラップ23aおよび23c、内フラップ22aおよび22cにそれぞれ対応付けて設けられており、ロボット1によって収納動作が行われる間、それぞれ対応付けられた各フラップを吸着して保持する。すなわち、吸着部4bは、フラップの保持機構の一例である。

すなわち、図15Cに示すように、ロボット1は、収納動作を行うのに先立ち、右アーム部12および左アーム部13を駆動させて、右ハンド14および左ハンド15で各フラップ23a、23c、22aおよび22cを外側へ開く動作を行う(図中の矢印1502参照)。

そして、このとき、吸着部4bは、外側へ開かれた各フラップ23a、23c、22aおよび22cをそれぞれ吸着して保持する。

これにより、ロボット1が収納動作を行う間に、各フラップ23a、23c、22aおよび22cが閉じて収納動作を妨げるのを防ぐことができる。したがって、品質の高い収納動作を担保することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。なお、噴射部4cの動作については、紙収納動作の説明において後述する。

次に、化粧箱BXの収納動作における化粧箱BXの保持方法について図16A〜図16Cを用いて説明する。図16Aは、L字型ツールT1およびT2の構成を示す斜視模式図である。図16Bは、ロボット1が化粧箱BXを保持した様子を示す模式図である。図16Cは、保持された化粧箱BXをごく模式的に示した平面模式図である。

図16Aに示すように、L字型ツールT1およびT2は、グリップ部GPと、保持部LSとを備える。グリップ部GPは、右ハンド14の挟持部147あるいは左ハンド15の挟持部157によって挟持される部材である。なお、図中の矢印は、挟持方向を示している。

保持部LSは、図16Aに示すように、化粧箱BXの角部に嵌合する略直角のL字形状を有して形成され、グリップ部GPに取り付けられる。そして、ロボット1は、収納動作に際して、ツールホルダ8および9(図1参照)からそれぞれL字型ツールT1およびT2を取り出して使用する。

具体的には、図16Bに示すように、ロボット1では、左アーム部13が、左ハンド15を用いてL字型ツールT1を使用する。また、右アーム部12が、右ハンド14を用いてL字型ツールT2を使用する。

そして、ロボット1では、図16Bおよび図16Cに示すように、右アーム部12および左アーム部13が、かかるL字型ツールT1およびT2を化粧箱BXの対角に嵌合させたうえで対角方向から挟み付けることによって、化粧箱BXを保持する。

このように、化粧箱BXの対角を対角方向から挟み付けて保持することで、収納作業中に化粧箱BXが変形したり落下したりするのを防ぐことができる。したがって、収納作業の品質向上に資することができる。すなわち、品質の高い梱包作業を行うことができる。

次に、ロボット1がこのように化粧箱BXの対角を保持しながら、実際に段ボール20へ化粧箱BXを収納してゆく収納手順について、図17A〜図19Lを用いて説明する。まず、図17A〜図17Hを用いて、2×3=6個の化粧箱BXを段ボール20へ収納する収納手順について説明する。

図17A〜図17Hは、2×3の収納手順の説明図(その1)〜(その8)である。既に述べたが、ここでは、図17Aに示すように、2×3=6個の化粧箱BXを段ボール20へ収納するものとする。

また、以下では、(1)〜(6)のように()付きで示す番号は、化粧箱BXの収納順序を示すものとし、文言上、たとえば、「化粧箱BX(1)」のように記載するものとする。

2×3の収納手順の場合、図17Bに示すように、まず「1手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(1)を段ボール20の中程に一旦載置する。

つづいて、右アーム部12が、L字型ツールT2を用いて、化粧箱BX(1)を段ボール20の側面部21aの内壁へ押し付ける(図中の矢印1701参照)。そして、さらに、右アーム部12は、かかる内壁に沿わせて化粧箱BX(1)を移動させ、隣接する側面部21aおよび21bが形成する角部へ押し付ける(図中の矢印1702参照)。

つづいて、図17Cに示すように、「2手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(2)を段ボール20の中程に一旦斜めに載置する。そして、化粧箱BX(2)の側壁を化粧箱BX(1)の角部P6に当接させ、かかる角部P6を支点として化粧箱BX(2)を回転させる(図中の矢印1703参照)。

そして、さらに、右アーム部12が、L字型ツールT2を用いて、段ボール20の側面部21cの内壁および化粧箱BX(1)の側壁に沿わせて化粧箱BX(2)を移動させ、側面部21aの内壁へ押し付ける(図中の矢印1704参照)。

つづいて、図17Dに示すように、「3手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(3)を段ボール20の中程に一旦載置する。そして、化粧箱BX(3)の側壁を、段ボール20の側面部21dの内壁へ押し付ける(図中の矢印1705参照)。

そして、さらに、右アーム部12は、かかる内壁に沿わせて化粧箱BX(3)を移動させ、隣接する側面部21bおよび21dが形成する角部へ押し付ける(図中の矢印1706参照)。

つづいて、図17Eに示すように、「4手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(4)を鉛直方向に対して斜めに傾けて侵入させる。

そして、化粧箱BX(4)の側壁を化粧箱BX(3)の角部P7に当接させ、かかる角部P7を支点として化粧箱BX(4)を回転させながら、段ボール20の側面部21cの内壁および化粧箱BX(3)の側壁に沿わせて化粧箱BX(4)を下へ落とす(図中の矢印1707参照)。

そして、さらに、左アーム部13が、L字型ツールT1を用いて、段ボール20の側面部21cの内壁および化粧箱BX(3)の側壁に沿わせて化粧箱BX(4)を移動させる(図中の矢印1708参照)。ただし、ここで、左アーム部13は、かかる化粧箱BX(4)の移動を図中の所定位置P8までとする。

つづいて、図17Fに示すように、「5手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(5)を鉛直方向に対して斜めに傾けて侵入させる。

そして、化粧箱BX(5)の側壁を、先ほど移動を途中で止めて残した化粧箱BX(4)の角部P9に当接させる。そして、かかる角部P9を支点として化粧箱BX(5)を回転させながら、段ボール20の側面部21bの内壁および化粧箱BX(4)の側壁に沿わせて化粧箱BX(5)を下へ落とす(図中の矢印1709参照)。

すなわち、ロボット1では、先ほど移動を途中で止めて角部を残した化粧箱BX(4)の側壁と、前もって収納された化粧箱BX(1)および(3)の側壁と、段ボール20の側面部21bの内壁によってあらかじめ化粧箱BX(5)の収納位置を規定しておき、右アーム部12および左アーム部13が、かかる収納位置へ化粧箱BX(5)を収納する動作を行う。

すなわち、化粧箱BX(5)の収納位置では、化粧箱BX(5)の四方が規制されているので、右アーム部12および左アーム部13によって加えられる力が空振りすることがない。したがって、容易に、かつ、確実に、化粧箱BX(5)を収納位置に収納することができる。すなわち、収納作業の品質の向上に資することができ、品質の高い梱包作業を行うことができる。

つづいて、図17Gに示すように、「6手目」では、左アーム部13が、L字型ツールT1を用いて、途中で止められていた化粧箱BX(4)を、段ボール20の側面部21cの内壁および化粧箱BX(3)の側壁に沿わせて移動させ、側面部21dの内壁へ押し付ける(図中の矢印1710参照)。

そして、図17Hに示すように、「7手目」では、右アーム部12および左アーム部13が、L字型ツールT1およびT2を用いて、化粧箱BX(6)を化粧箱BX(2)および(4)の間に、鉛直方向に対して斜めに侵入させる。

そして、化粧箱BX(6)の側壁を化粧箱BX(4)の角部P10に当接させ、かかる角部P10を支点として化粧箱BX(6)を回転させながら、化粧箱BX(2)および(4)の側壁に沿わせて化粧箱BX(6)を押し込む(図中の矢印1711参照)。

そして、さらに、右アーム部12が、L字型ツールT2を用いて、化粧箱BX(6)を段ボール20の底面まで押し付ける(図中の矢印1712参照)。これにより、2×3の場合の収納手順が終了する。

次に、図18A〜図18Jを用いて、2×4=8個の化粧箱BXを段ボール20aへ収納する収納手順について説明する。なお、ロボット1における基本的な収納動作は、図17A〜図17Hを用いて説明した2×3の場合と同様であるので、ここでは説明を簡略化し、主に化粧箱BXの収納順序について述べる。

図18A〜図18Jは、2×4の収納手順の説明図(その1)〜(その10)である。既に述べたが、ここでは、図18Aに示すように、2×4=8個の化粧箱BXを段ボール20aへ収納するものとする。

2×4の収納手順の場合、図18Bに示すように、まず「1手目」では、化粧箱BX(1)が、段ボール20aの隣接する側面部21aおよび側面部21bが形成する角部へ押し付けられて収納される。

つづいて、図18Cに示すように、「2手目」では、化粧箱BX(2)が、段ボール20aの側面部21cの内壁および化粧箱BX(1)の側壁に規制されつつ、段ボール20aの側面部21aの内壁に押し付けられて収納される。

つづいて、図18Dに示すように、「3手目」では、化粧箱BX(3)が、段ボール20aの隣接する側面部21bおよび側面部21dが形成する角部へ押し付けられて収納される。

つづいて、図18Eに示すように、「4手目」では、化粧箱BX(4)が、段ボール20aの側面部21cの内壁および化粧箱BX(3)の側壁に規制されつつ、側面部21dの内壁に押し付けられて収納される。

つづいて、図18Fに示すように、「5手目」では、化粧箱BX(5)が、段ボール20aの側面部21bの内壁および化粧箱BX(3)の側壁が形成する角部へ押し付けられて収納される。

そして、図18Gに示すように、「6手目」では、化粧箱BX(6)が、段ボール20aの側面部21cの内壁および化粧箱BX(5)の側壁に規制されつつ、化粧箱BX(4)へ寄せて収納される。ただし、図18Gに示すように、化粧箱BX(6)は、化粧箱BX(4)の側壁には押し付けられずに、角部を残したまま移動を一旦止められる。なお、これは、2×3の場合の「4手目」(図17E参照)に相当する。

そして、図18Hに示すように、「7手目」では、化粧箱BX(7)が、先ほど移動を途中で止めて角部を残した化粧箱BX(6)の側壁と、前もって収納された化粧箱BX(1)および(5)の側壁と、段ボール20aの側面部21bの内壁によって四方を規制されながら収納される。なお、これは、2×3の場合の「5手目」(図17F参照)に相当する。

そして、図18Iに示すように、「8手目」では、途中で止められていた化粧箱BX(6)が、段ボール20aの側面部21cの内壁、化粧箱BX(5)および(7)の側壁に沿わせて化粧箱BX(4)の側壁へ押し付けられ、収納される(図中の矢印1801参照)。

そして、図18Jに示すように、「9手目」では、化粧箱BX(8)が、化粧箱BX(2)、(6)および(7)の側壁と、段ボール20aの側面部21cの内壁とによって四方を規制された収納位置へ収納される。これにより、2×4の場合の収納手順が終了する。

次に、図19A〜図19Mを用いて、3×3=9個の化粧箱BXを段ボール20bへ収納する収納手順について説明する。なお、上述した2×4の場合と同様に、ここでは主に化粧箱BXの収納順序について述べる。

図19A〜図19Mは、3×3の収納手順の説明図(その1)〜(その13)である。既に述べたが、ここでは、図19Aに示すように、3×3=9個の化粧箱BXを段ボール20bへ収納するものとする。

3×3の収納手順の場合、図19Bに示すように、まず「1手目」では、化粧箱BX(1)が、段ボール20bの隣接する側面部21aおよび側面部21bが形成する角部へ押し付けられて収納される。

つづいて、図19Cに示すように、「2手目」では、化粧箱BX(2)が、段ボール20bの側面部21aの内壁および化粧箱BX(1)の側壁が形成する角部へ押し付けられて収納される。

つづいて、図19Dに示すように、「3手目」では、化粧箱BX(3)が、段ボール20bの側面部21cの内壁および化粧箱BX(2)の側壁に規制されつつ、段ボール20bの側面部21aの内壁に押し付けられて収納される。

つづいて、図19Eに示すように、「4手目」では、化粧箱BX(4)が、段ボール20bの隣接する側面部21bおよび側面部21dが形成する角部へ押し付けられて収納される。

そして、図19Fに示すように、「5手目」では、化粧箱BX(5)が、化粧箱BX(4)の側壁沿いに、段ボール20bの側面部21dの内壁へ寄せて収納される。ただし、図19Fに示すように、化粧箱BX(5)は、側面部21dの内壁には押し付けられずに、角部を残したまま移動を一旦止められる。なお、ここで、化粧箱BX(5)を押す力は、図中の化粧箱BX(5)の右上の角部から左下の角部へ斜め方向に加えられることが好ましい。

そして、図19Gに示すように、「6手目」では、化粧箱BX(6)が、段ボール20bの側面部21cの内壁および化粧箱BX(5)の側壁に規制されつつ、化粧箱BX(5)と並列に収容される。すなわち、段ボール20bの側面部21dの内壁には押し付けられない。

そして、図19Hに示すように、「7手目」では、化粧箱BX(7)が、一旦移動を途中で止めて角部を残した化粧箱BX(5)の側壁と、前もって収納された化粧箱BX(1)および(4)の側壁と、段ボール20bの側面部21bの内壁によって四方を規制されながら収納される。

そして、図19Iに示すように、「8手目」では、途中で止められていた化粧箱BX(5)が、化粧箱BX(4)、(6)および(7)の側壁に沿わせて段ボール20bの側面部21dの内壁へ押し付けられ、収納される(図中の矢印1901参照)。

つづいて、図19Jに示すように、「9手目」では、化粧箱BX(8)が、一旦移動を途中で止められていた化粧箱BX(6)の角部の側壁と、前もって収納された化粧箱BX(2)、(5)および(7)の側壁によって四方を規制されながら収納される。

そして、図19Kに示すように、「10手目」では、途中で止められていた化粧箱BX(6)が、段ボール20bの側面部21cの内壁、化粧箱BX(5)および(8)の側壁に沿わせて段ボール20bの側面部21dの内壁へ押し付けられ、収納される(図中の矢印1902参照)。

そして、図19Lに示すように、「11手目」では、化粧箱BX(9)が、化粧箱BX(3)、(6)および(8)の側壁と、段ボール20bの側面部21cの内壁とによって四方を規制された収納位置へ収納される。これにより、3×3の場合の収納手順が終了する。

ところで、ここまで2×3、2×4および3×3の収納手順を順に説明してきたが、いずれの場合も次の図19Mに示す方法に沿うものである。なお、図19Mでは、3×3の場合を例示した。

図19Mに示すように、化粧箱BXそれぞれの収納位置を行および列であらわすものとし、行をm、列をnとする。したがって、図19Mに示すように、ここでは、m=3、n=3である。

そして、行mおよび列nともに、収納順序の早い順並びとする。なお、行mは段ボール20の一側面から対向する側面へ向けて順次増加し、列nは、段ボール20bの両端に近い方から交互に順次増加するものとする。

したがって、図19Mに示すように、順に化粧箱BX(1)、(2)および(3)が収納される列が第1列、順に化粧箱BX(4)、(5)および(6)が収納される列が第2列、順に化粧箱BX(7)、(8)および(9)が収納される列が第3列である。

そして、このような前提条件の下で、上述の説明の中で「角部を残したまま一旦移動を止められた」化粧箱BXを想定する。すなわち、図9Mに斜線で塗りつぶして示した、化粧箱BX(5)および(6)である。

これら化粧箱BX(5)および(6)は、上述の前提条件の下でその収納順序を言いあらわせば、図9Mに示すように、「第(n−1)列の第2行目〜第m行目 (m≧2,n≧3)」である。

すなわち、梱包装置100では、上述の前提条件の下で「第(n−1)列の第2行目〜第m行目 (m≧2,n≧3)」にあたる化粧箱BXについては、角部を第n列に残したまま一旦移動を止め、その角部の側壁を利用して、第n列に収納される化粧箱BXの収納位置を規定する。

これにより、最終列nでL字型ツールT1およびT2が収納済みの化粧箱BXの側壁に侵入を阻まれるような場合であっても、収納前の化粧箱BXを規定された収納位置で規制することができるので、右アーム部12および左アーム部13によって加えられる力を空振りさせてしまうことがない。

したがって、容易に、かつ、確実に、化粧箱BXを所定の収納位置に収納することができる。すなわち、収納作業の品質の向上に資することができ、品質の高い梱包作業を行うことができる。なお、以下では、段ボール20と言った場合、無論、上述した段ボール20aおよび20bを含むものとする。

[10.段ボールの封止動作]
つづいて、梱包装置100では、ロボット1によって段ボール20の上面側のふたを閉じる動作、すなわち、段ボール20の封止動作が行われる。かかる段ボール20の封止動作は、図11A〜図13Fを用いて説明した、内フラップ22および外フラップ23を折り曲げ、外フラップ23の合わせ目を粘着テープTPで貼着する動作と同様であるので、ここでの説明を省略する。

[11.紙折り動作]
次に、紙類PPを袋24(後述)に収納可能な大きさに折り畳む紙折り動作について、図20A〜図21Hを用いて説明する。まず、紙折り動作に用いられる折りツールT3、位置決めツールT4および紙折り作業台7の構成について図20A〜図20Cを用いて説明する。

図20Aは、折りツールT3の構成を示す斜視模式図であり、図20Bは、位置決めツールT4の構成を示す斜視模式図である。また、図20Cは、紙折り作業台7の構成を示す平面模式図である。

図20Aに示すように、折りツールT3は、グリップ部GPと、折り部T31とを備える。グリップ部GPは、上述したL字型ツールT1と同様に、左ハンド15の挟持部157によって挟持される部材である。図中の矢印は挟持方向を示す。折り部T31は、細長い略角柱状の形状を有して形成された部材であり、紙類PPを押さえ付けて折り目を付けるためのものである。

また、図20Bに示すように、位置決めツールT4は、グリップ部GPと、位置決め部T41とを備える。グリップ部GPは、やはり上述したL字型ツールT2と同様に、右ハンド14の挟持部147によって挟持される部材である。図中の矢印は挟持方向を示す。位置決め部T41は、平たい略角柱状の形状を有して形成された部材であり、折り部T31が折り目を付ける際に紙類PPを押さえておくために使用される。

そして、ロボット1は、紙折り動作に際して、ツールホルダ8および9(図1参照)からそれぞれ折りツールT3および位置決めツールT4を取り出して使用する。

また、図20Cに示すように、紙折り作業台7は、載置部71と、凸部72と、第1の吸着部73aと、第2の吸着部73bとを備える。載置部71は、紙類PPが載置される部位である。凸部72は、載置部71よりも高さをもって設けられ、その側壁で紙類PPの端部を位置決めする。

第1の吸着部73aおよび第2の吸着部73bは、それぞれ系統を異にする吸着機構であり、紙類PPが折り畳まれてゆく際の紙類PPの大きさに応じて、2系統同時あるいは1系統のみでの吸着が可能なように設けられる。

次に、紙折り作業台7における具体的な紙折り動作の手順について、図21A〜図21Hを用いて説明する。図21A〜図21Hは、紙折り動作の説明図(その1)〜(その8)である。

なお、ここでは、紙類PPに十字の折り目が付くように四つ折りされる場合を例に挙げて説明する。

まず、図21Aに示すように、紙類PPは、紙置き台6(図1参照)から1枚取り出されて搬送され、紙折り作業台7の載置部71に載置される。そして、第1の吸着部73aおよび第2の吸着部73bが、2系統同時に紙類PPを吸着する。

なお、紙置き台6から紙折り作業台7への紙類PPへの搬送は、作業員によって行われてもよいし、たとえば、ロボット1が、右ハンド14の吸着部145や左ハンド15の吸着部158等を利用して行なってもよい。

つづいて、図21Bに示すように、ロボット1では、左アーム部13が、紙類PPの下側に折りツールT3の折り部T31を差し入れる動作を行う(図中の矢印2101参照)。

つづいて、図21Cに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、位置決めツールT4の位置決め部T41を紙類PPの紙面上に置き、位置決め部T41の側端部を折り目予定位置(図中の一点鎖線参照)に合わせる動作を行う(図中の矢印2102参照)。

そして、左アーム部13が、折り部T31で紙類PPを下から持ち上げる動作を行う(図中の矢印2103参照)。

つづいて、図21Dに示すように、ロボット1では、左アーム部13が、折り部T31を位置決め部T41の側端部に当接させつつ、図中のX軸方向に往復させて紙類PPに折り目を付ける動作を行う(図中の矢印2104参照)。

つづいて、図21Eに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、位置決めツールT4の位置決め部T41を横にずらす動作を行う(図中の矢印2105参照)。そして、その後、左アーム部13が、折り部T31を紙類PPの紙面上にずらし(図中の矢印2106参照)、紙類PPを折り目において折り曲げる動作を行う(図中の矢印2107参照)。

つづいて、図21Fに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、二つ折りされた紙類PPに挟まれた位置決めツールT4の位置決め部T41を紙類PPの紙面上に移動させて、位置決め部T41で紙類PPを押さえる動作を行う(図中の矢印2108参照)。

そして、その後、左アーム部13が、紙類PPの折り目に沿ってふたたび折り部T31を図中のX軸方向に往復させ、はっきりと紙類PPに折り目を付ける動作を行う(図中の矢印2109参照)。ここまでで、紙類PPの二つ折りが終了する。

つづいて、図21Gに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、右ハンド14の吸着部145を用いて紙類PPを吸着したうえで(図中の矢印2110参照)、紙類PPを平面視で時計回りに90度回転させる動作を行う(図中の矢印2111参照)。そして、第2の吸着部73bが、1系統のみの紙類PPの吸着を開始する。

そして、ロボット1では、これまで説明した図21B〜図21Fと同様の手順を踏んで、右アーム部12および左アーム部13が、紙類PPを四つ折りする動作を行うこととなる(図中の矢印2112参照)。これにより、紙類PPの四つ折りが終了する。

このように、梱包装置100では、ロボット1に紙折り動作を行わせることとしたので、複雑な機構を要する紙折りのための専用装置を設ける必要がない。これにより、低コスト化や省スペース化に資することができるとともに、梱包物の収納作業に付随する紙類PPの紙折り作業をも品質高く行うことができる。すなわち、低コストかつ省スペースで品質の高い梱包作業を行うことができる。

[12.紙収納動作]
次に、紙収納動作について図22A〜図22Jを用いて説明する。図22A〜図22Jは、紙収納動作の説明図(その1)〜(その10)である。

図22Aに示すように、紙収納動作は、紙折り動作において折り畳まれた紙類PPを段ボール20の側面部21に設けられた袋24に収納するものである。

紙類PPの紙折り動作が終了した後、図22Bに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、右ハンド14の吸着部145を用いて紙類PPを吸着し、左アーム部13の左ハンド15の方へ紙類PPを移動させる動作を行う(図中の矢印2201参照)。

一方、左アーム部13は、左ハンド15を右ハンド14の方へ向ける動作を行う(図中の矢印2202参照)。

つづいて、図22Cに示すように、左アーム部13が、左ハンド15の吸着部158を用いて、右ハンド14の吸着部145から紙類PPを吸着して受け取る動作を行う(図中の矢印2202参照)。

そして、図22Cに示すように、右アーム部12は、左アーム部13へ紙類PPを引き渡した後、右ハンド14の挟持部147を紙類PPの上方へ位置付ける動作を行う(図中の矢印2203参照)。

そして、図22Dに示すように、右アーム部12は、右ハンド14の挟持部147の間に紙類PPの端部を位置付ける動作を行う。なお、このとき、図22Dに示すように、紙類PPは、その端部をはじめとする形状全体が左ハンド15の吸着部158の吸引力によって歪んでしまうことが考えられる。

そこで、ロボット1では、図22Eに示すように、右アーム部12が、挟持部147で紙類PPの端部を包み込めるように右ハンド14を傾けつつ回り込ませる動作を行う(図中の矢印2204参照)。これにより、紙類PPが、左ハンド15の吸着部158の吸引力によって歪んでいる場合でも、確実に紙類PPを挟持部147で挟持することが可能となる。

そして、図22Fに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、挟持部147で紙類PPの端部を挟持して、左ハンド15の吸着部158から紙類PPを受け取る動作を行う(図中の矢印2205参照)。一方、左アーム部13は、右アーム部12へ紙類PPを引き渡した後、退避する動作を行う(図中の矢印2206参照)。

ここで、右ハンド14の挟持部147が挟持する紙類PPの端部について詳しく述べておく。図22Gに示すように、紙類PPは、上述の紙折り動作において、まず半分に二つ折りされ(図中の矢印2207参照)、最終的に十字の折り目がつくように四つ折りされている(図中の矢印2208参照)。

この場合、図中の端部PP1として示す部分は、少なくとも折り目部分が重なって芯の役割を果たし、一定の強度を有する部分である。そこで、ロボット1では、右アーム部12が、かかる端部PP1を挟持部147によって挟持させる。すなわち、挟持部147の挟持によって紙類PPを歪みにくくすることができるので、紙類PPを袋24へ収納させやすくすることができる。

また、図22Gに端部PP2として示す部分は、端部PP1と同様に折り目部分が重なって芯の役割を果たし、かつ、袋状に閉じてひらつくことのない部分である。そこで、ロボット1では、かかる端部PP2から紙類PPを袋24へ差し入れる動作を行う。すなわち、もっとも変形しにくい部分である端部PP2から紙類PPを袋24へ収納させるので、容易に紙収納動作を行うことができる。

具体的には、図22Hに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、かかる端部PP2を段ボール20の側面部21に当接させつつ、袋24の開口部の上方に位置付ける動作を行う。

そして、ここで、図22Hに示すように、収納作業台4の噴射部4cが、袋24の開口部へ向けてエアーを噴射する(図中の矢印2209参照)。これにより、袋24の開口部を開くことができるので、紙類PPを収納しやすくすることができる。

なお、いわば、噴射部4cは、エアーを噴射して袋24の開口部を開口する開口機構であるが、圧力を加えることによって開口可能であればエアーに限られない。また、噴射による加圧でなくともよい。

そして、図22Iに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、紙類PPを段ボール20の側面部21に当接させつつ、右ハンド14を徐々に下げ、紙類PPを徐々に袋24へ差し入れてゆく動作を行う(図中の矢印2210参照)。

そして、図22Jに示すように、ロボット1では、右アーム部12が、右ハンド14の吸着部145等を紙類PPの端部に当接させ、紙類PPを袋24に押し込む動作を行う(図中の矢印2211参照)。

このように、梱包装置100では、ロボット1に紙収納動作を行わせることとしたので、複雑な機構を要する紙収納のための専用装置をやはり設ける必要がない。これにより、低コスト化や省スペース化に資することができるとともに、梱包物の収納作業に付随する紙類PPの紙収納作業をも品質高く行うことができる。すなわち、低コストかつ省スペースで品質の高い梱包作業を行うことができる。

上述してきたように、実施形態に係る梱包装置は、第1のエンドエフェクタ(右ハンド)および第2のエンドエフェクタ(左ハンド)と、第1のアーム部(右アーム部)および第2のアーム部(左アーム部)とを備える。第1のアーム部は、第1のエンドエフェクタを具備する。第2のアーム部は、第2のエンドエフェクタを具備する。また、第1のアーム部および第2のアーム部は、折り畳まれた状態の梱包材から組み立てられた箱体へ収納する梱包物を、第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタを用いて上記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、この梱包物を移動させる動作を行う。

また、実施形態に係る梱包装置は、梱包作業における各種作業のための専用装置を極力排している。

したがって、実施形態に係る梱包装置によれば、低コストかつ省スペースで品質の高い梱包作業を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、エンドエフェクタが、梱包作業における各種作業に応じて各種ツール(たとえば、L字型ツールや位置決めツール、折りツール等)を保持する場合を例に挙げて説明したが、これら各種ツールはエンドエフェクタに保持された場合、エンドエフェクタに含まれるものとする。

また、上述した実施形態では、段ボールへの化粧箱の収納作業および段ボールの封止作業を収納作業台において行う場合を例に挙げて説明したが、収納作業および封止作業は、組立作業台で行ってもよい。かかる場合には、収納作業台は、不要となる。

また、上述した実施形態では、化粧箱の対角を1対のL字型ツールで挟み付けて挟持することによって化粧箱を保持する場合を例に挙げたが、対角を保持するのであれば、たとえば、吸着によってもよい。

また、上述した実施形態では、梱包物が、略直方体状の形状を有する化粧箱である場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。すなわち、ハンドやツールを用いて対角を保持可能な形状を有するならば、その種別や形状などを問うものではない。

また、上述した実施形態では、2×3=6個、2×4=8個および3×3=9個の場合の3つの収納パターンについて例示したが、無論この3つに限られるものではない。

また、上述した実施形態では、紙類を収容する袋の開口部を噴射部のエアーの噴射によって開く場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、噴射部を備えることなく、ロボットが、紙類を保持している方とは別のハンドを用いて袋の開口部を開くようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、2つのアーム部を1つの双腕ロボットが備えることとしたが、梱包装置は、1つのアーム部を備える単腕ロボットを2台用いて上述した梱包作業を行うこととしてもよい。

また、上述した実施形態では、7軸を有する多軸ロボットを例示したが、軸数を限定するものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

1 ロボット
2 段ボール供給台
201 支柱
202 土台
203a 枠体
203c 枠体
204 フランジ部
3 組立作業台
4 収納作業台
4a 仮置き台
4b 吸着部
4c 噴射部
5 梱包物供給台
6 紙置き台
7 紙折り作業台
71 載置部
72 凸部
73a 第1の吸着部
73b 第2の吸着部
8 ツールホルダ
9 ツールホルダ
10 基台部
11 胴体部
12 右アーム部
121 アーム先端部
13 左アーム部
131 アーム先端部
14 右ハンド
145 吸着部
146 吸着部
147 挟持部
147a 第1爪部
147b 第2爪部
147c 駆動部
147d シャフト
15 左ハンド
156 テープカートリッジ
156a テープ本体部
156b ケーシング
156c ローラ
156d 切断部
156e 被挟持部
157 挟持部
157a 第1爪部
157b 第2爪部
157c 駆動部
157d シャフト
158 吸着部
160 芯部
20、20a、20b 段ボール
21、21a〜21d 側面部
22、22a〜22d 内フラップ
23、23a〜23d 外フラップ
24 袋
30 固定装置
31 第1支持部
31a 吸着部
32 第2支持部
32a 吸着部
33 駆動部
33a シャフト
34 検知部
40 固定装置
100 梱包装置
B 軸
BX 化粧箱
C1 中心点
CL 中心線
E 軸
GP グリップ部
L 軸
LS 保持部
P1〜P5 保持点
P6、P7、P9、P10 角部
P8 所定位置
PP 紙類
PP1 端部
PP2 端部
R 軸
S 軸
SW 軸
T 軸
T1、T2 L字型ツール
T3 折りツール
T31 折り部
T4 位置決めツール
T41 位置決め部
TP 粘着テープ
U 軸

Claims (16)

  1. 第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、
    前記第1のエンドエフェクタを具備する第1のアーム部および前記第2のエンドエフェクタを具備する第2のアーム部と
    を備え、
    前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    折り畳まれた状態の梱包材から組み立てられた箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させる動作を行うとともに、前記箱体の内部における前記梱包物の収納位置を、行をm、列をnとした行列であらわすものとし、行mは、前記箱体の一側面から対向する側面へ向けて順次増加し、列nは、前記箱体の両端に近い方から交互に順次増加するものとした場合に、第(n−1)列の第2行目から第m行目(m≧2,n≧3)に収納される前記梱包物の角部を第n列寄りに残したまま一旦移動を止め、該角部の側壁を利用して、第n列に収納される前記梱包物の収納位置を規定する動作を行うこと
    を特徴とする梱包装置。
  2. 前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタのそれぞれは、
    前記梱包物の角部に嵌合する形状を有して形成され、
    前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを前記梱包物の対角に嵌合させたうえで対角方向から挟み付けることによって、前記梱包物を保持すること
    を特徴とする請求項1に記載の梱包装置。
  3. 前記梱包物の角部に嵌合する形状は、L字形状であること
    を特徴とする請求項2に記載の梱包装置。
  4. 前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    前記箱体の内部において、前記第1のエンドエフェクタまたは前記第2のエンドエフェクタを前記梱包物の角部に嵌合させ、該梱包物を前記箱体の内壁あるいは他の梱包物の側壁に当接させながら押すことによって、前記梱包物を所定の収納位置へ移動させること
    を特徴とする請求項3に記載の梱包装置。
  5. 前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    前記梱包物の対向する2側面が、収納済みの梱包物の側壁または前記箱体の側面部の内壁によって規制される収納位置へ前記梱包物を収納する場合に、該梱包物を鉛直方向に対して斜めに傾けつつ差し入れる動作を行うこと
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の梱包装置。
  6. 第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、
    前記第1のエンドエフェクタを具備する第1のアーム部および前記第2のエンドエフェクタを具備する第2のアーム部と、
    紙類が1枚ずつ載置される場所である紙折り作業台
    を備え、
    前記第1のエンドエフェクタは、
    平たい略角柱状の形状を有して形成された位置決めツールを含み、
    前記第2のエンドエフェクタは、
    略角柱状の形状を有して形成された折りツールを含んでおり、
    前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    折り畳まれた状態の梱包材から組み立てられた箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させる動作を行うとともに、前記紙折り作業台へ前記紙類が載置された場合に、該紙類の上へ前記位置決めツールを置いて前記紙類の折り目予定位置へ合わせた後、前記折りツールを前記位置決めツールの側端部へ当接させて前記位置決めツールの延在方向に往復させることで折り目を付け、前記紙類を折り畳む動作を行うこと
    を特徴とする梱包装置。
  7. 前記第1のエンドエフェクタは、
    挟持部を備え、
    前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    折り畳まれた前記紙類の折り目部分が重なった該紙類の端部を前記挟持部に挟持させるとともに、該紙類の折り目部分が重なり、かつ、略袋状に閉じた該紙類の端部から先に、前記箱体の表面に設けられた袋へ収納する動作を行うこと
    を特徴とする請求項に記載の梱包装置。
  8. 前記紙類を前記袋へ収納するに際して、該袋の開口部へ圧力を加えて該開口部を開口させる開口機構をさらに備えること
    を特徴とする請求項に記載の梱包装置。
  9. 体を吸着する吸着部をそれぞれする第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、
    前記第1のエンドエフェクタを具備する第1のアーム部および前記第2のエンドエフェクタを具備する第2のアーム部と
    を備え
    前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    折り畳まれた状態の梱包材から箱体を組み立てるに際して、前記梱包材の対向する側面部を前記吸着部によって互いに斜向かいとなる位置で保持させつつ、前記梱包材を立体的に展開する動作を行うとともに、前記箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させる動作を行うこと
    を特徴とする梱包装置。
  10. 前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    前記梱包材の長手方向を水平方向に沿わせる動作を加えながら、前記梱包材を立体的に展開すること
    を特徴とする請求項に記載の梱包装置。
  11. 前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、
    前記梱包材を立体的に展開した状態で前記吸着部によって該梱包材の対向する側面部の中心点を保持させ、該中心点まわりに該梱包材を回転させたならば、前記側面部を前記吸着部によってふたたび互いに斜向かいとなる位置で保持させながら押圧し、前記梱包材の開口部が略矩形状となるように整形する動作を行うこと
    を特徴とする請求項に記載の梱包装置。
  12. 前記箱体へ前記梱包物が収納されるのに先立って、前記箱体の有するフラップを外側に開いた状態のまま保持する保持機構
    をさらに備えることを特徴とする請求項1、6または9に記載の梱包装置。
  13. 前記第1のアーム部および前記第2のアーム部は、1つの双腕ロボットが備えるアーム部であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の梱包装置。
  14. 箱体へ梱包物を整列させて収納するにあたり、前記箱体の内部における前記梱包物の収納位置を、行をm、列をnとした行列であらわすものとし、行mは、前記箱体の一側面から対向する側面へ向けて順次増加し、列nは、前記箱体の両端に近い方から交互に順次増加するものとした場合に、第(n−1)列の第2行目から第m行目(m≧2,n≧3)に収納される前記梱包物の角部を第n列寄りに残し、該角部の側壁を利用して、第n列に収納される前記梱包物の収納位置を規定すること
    を含むことを特徴とする梱包方法。
  15. 第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、前記第1のエンドエフェクタを具備する第1のアーム部および前記第2のエンドエフェクタを具備する第2のアーム部と、紙類が1枚ずつ載置される場所である紙折り作業台とを備え、前記第1のエンドエフェクタは、平たい略角柱状の形状を有して形成された位置決めツールを含み、前記第2のエンドエフェクタは、略角柱状の形状を有して形成された折りツールを含んでいる梱包装置を用いた梱包方法であって、
    折り畳まれた状態の梱包材から組み立てられた箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させることと、
    前記紙折り作業台へ前記紙類が載置された場合に、該紙類の上へ前記位置決めツールを置いて前記紙類の折り目予定位置へ合わせた後、前記折りツールを前記位置決めツールの側端部へ当接させて前記位置決めツールの延在方向に往復させることで折り目を付け、前記紙類を折り畳むことと
    を含むことを特徴とする梱包方法。
  16. 物体を吸着する吸着部をそれぞれ有する第1のエンドエフェクタおよび第2のエンドエフェクタと、前記第1のエンドエフェクタを具備する第1のアーム部および前記第2のエンドエフェクタを具備する第2のアーム部とを備える梱包装置を用いた梱包方法であって、
    折り畳まれた状態の梱包材から箱体を組み立てるに際して、前記梱包材の対向する側面部を前記吸着部によって互いに斜向かいとなる位置で保持させつつ、前記梱包材を立体的に展開することと、
    前記箱体へ梱包物を収納するに際して、前記第1のエンドエフェクタおよび前記第2のエンドエフェクタを用いて前記梱包物が有する対角の少なくとも一方を保持しながら、該梱包物を移動させることと
    を含むことを特徴とする梱包方法。
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