JP6650962B2

JP6650962B2 - 多関節アームによる箱組み立て方法およびその方法を用いた箱組み立てシステム

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Publication number: JP6650962B2
Application number: JP2018088851A
Authority: JP
Inventors: 忠弘藤原; 継伸長田
Original assignee: KAWADA ROBOTICS CORPORATION
Current assignee: KAWADA ROBOTICS CORPORATION
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2038-05-02
Also published as: JP2019194102A

Description

この発明は、一台の双腕ロボットまたは二台の単腕ロボットの二本の多関節アームによって、筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の少なくとも一部を行う箱組み立て方法および、その方法を用いた箱組み立てシステムに関するものである。

ダンボール箱等の紙製箱の組み立て作業は、箱の形状が同一で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自動化がされている。一方、多品種中・小量生産の場合には、箱の形状が製品ごとに変更され、大型の専用設備を箱の形状ごとに準備、調整すると手間と時間が必要になるので自動化が難しい。そのため専用の手先ツールや冶具を用いた多関節アームを具えるロボットを導入することで自動化がされており、多様な手先ツールや冶具、あるいは多関節アームの動作手順が存在するが、さらなる効果的な手法が求められている。

箱組み立ての自動化に専用の大型機械を使用する手法として、特許文献１では、板状に折りたたまれた状態のダンボールからダンボール箱を組み立てるまでの作業を、吸着旋回機構、ダンボール移動機構、フラップ折り曲げ機構、テープ貼り付け機構等を有する専用機械を用いている。

また、多関節アームを具えるロボットを導入した手法として、特許文献２，３では、真空吸着器を有する冶具を二本の多関節アームのそれぞれの先端部に装着し、板状に折りたたまれた状態のダンボールからの組み立て作業を実現している。

特開２０１２−０９６８０７号公報特開２０１３−０５２９２５号公報特開２０１４−０００８２３号公報

しかしながら、特許文献１におけるような大型機械による自動化では、組み立てる箱の形状に変更があった場合に大規模な設備の変更が必要となる。少量生産の場合には、人手によって箱組み立てが行われているが、ヒューマンエラー発生の可能性を含んでおり、組み立て能率が低下する可能性がある。また、箱組み立ては単純繰り返し作業であり、作業現場では作業者の確保が困難でもある。

一方、特許文献２，３におけるような手法では、ダンボールの把持・固定を行うのにすべて真空吸着器を使用しており、設備コストが増加する。また、ダンボール箱の内フラップ部分を折りたたんだ後、一方の多関節アームでフラップを押さえた状態で外フラップを折りたたみ始めるため、作業時間が増加してしまう。

それゆえこの発明は、ロボットの多関節アームに対して箱の組み立てを目的とした手先ツールと簡単な冶具とを組み合わせることで、従来の多関節アームを具えるロボットを導入して自動化する手法に比べて設備コストの削減と作業時間の短縮を可能とし、またプログラムの変更のみで異なる形状の箱の組み立てに対応可能な箱組み立て方法および箱組み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、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様は、
二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の少なくとも一部を行う箱組み立て方法において、
板状に折り畳まれた箱材料の、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１面が第３面に対しておよび第２面が第４面に対してそれぞれ横方向に整列している胴部の、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曲げ起こして、前記箱の角筒状の胴部を形成するに際し、
前記二本の多関節アームのうち一方の多関節アームの先端部に装着された第１冶具の真空吸着器で、前記箱材料の前記第１面を吸着し、前記一方の多関節アームの作動により前記板状に折り畳まれた箱材料を移動させて、その板状に折り畳まれた箱材料の前記第１面の、前記第４面に対する折り目側の側端部を所定位置に位置する第３冶具に当接させるとともに、
前記二本の多関節アームのうち他方の多関節アームの作動によりその他方の多関節アームの先端部に装着された第２冶具を移動させ、その第２冶具で前記板状に折り畳まれた箱材料の前記第３面を押して、前記第１冶具の真空吸着器で吸着している前記第１面に対し直角に位置するまで曲げ起こすことを特徴としている。

また、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第２態様は、
二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の少なくとも一部を行う箱組み立て方法において、
前記角筒状の胴部の少なくとも一端部から延設されて互いに対向する二枚の内フラップと、前記角筒状の胴部の前記一端部から延設されて互いに対向するとともに前記内フラップに対し直角に位置する二枚の外フラップとをそれぞれ、内フラップ同士および外フラップ同士の接近方向へ折り曲げることで、前記胴部の端部に前記蓋部を形成するに際し、
前記角筒状の胴部を所定位置に位置する第６冶具で保持して前記胴部の角筒状形状を維持しつつ、前記二本の多関節アームのうち一方の多関節アームの先端部に装着された第４冶具の二本の棒状突起と、前記二本の多関節アームのうち他方の多関節アームの先端部に装着された第５冶具の二本の棒状突起とをそれらの多関節アームの作動により移動させて、
先ず、前記第４冶具の二本の棒状突起の一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の一方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に位置させながら、前記二枚の内フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の他方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
次いで、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とで前記二枚の内フラップをそれぞれ押えながら、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
その折り曲げの途中で前記二枚の外フラップが前記二枚の内フラップを折り曲げ状態に押えたら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とで前記二枚の外フラップをそれぞれ押えながら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に移動させ、
次いで、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでさらに押して互いの接近方向へさらに折り曲げることを特徴としている。

また、上記多関節アームによる箱組立て方法の第１態様を用いた、この発明の箱組み立てシステムの第１態様は、
それぞれ先端部に手先ツールとして前記第１冶具と前記第２冶具とを装着された前記二本の多関節アームと、所定位置に配置された前記第３冶具と、を具えることを特徴とするものである。

そして、上記多関節アームによる箱組立て方法の第２態様を用いた、この発明の箱組み立てシステムの第２態様は、
それぞれ先端部に手先ツールとして前記第４冶具と前記第５冶具とを装着された前記二本の多関節アームと、所定位置に配置された前記第６冶具と、を具えることを特徴とするものである。

この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様およびそれを用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第１態様によれば、一台の双腕ロボットまたは二台の単腕ロボットの二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業のうち、板状に折り畳まれた箱材料の、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１面が第３面に対しておよび第２面が第４面に対してそれぞれ横方向に整列している胴部からの、角筒状の胴部の形成工程を自動的に行うことができる。

また、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第２態様およびそれを用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第２態様によれば、一台の双腕ロボットまたは二台の単腕ロボットの二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業のうち、前記胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部の形成工程を自動的に行うことができる。

なお、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様を実施した後に、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第２態様を実施すれば、胴部の形成工程と蓋部の形成工程との両方を自動的に行うことができる。

そしてこの発明の多関節アームによる箱組み立て方法およびそれを用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムによれば、従来の多関節アームを用いた手法に比べて、真空吸着器の数を減らして設備コストを抑えることができ、また、簡易な冶具との組み合わせによりフラップの折り曲げ手順が簡略化され、これにより、従来の多関節アームを用いた手法に比べて設備コストを抑え、また作業時間を短縮することができる。また、同様の工程で組み立て可能な箱であれば、あらかじめ箱の種類ごとにロボットの多関節アームの動作をそのロボットの制御装置に教示しておくことで、システムの変更なしに、異なる形状の箱の組み立ても自動化することができる。

なお、この発明の箱組立てシステムにおいては、前記第１冶具と一体的に構成された前記第４冶具と、前記第２冶具と一体的に構成された前記第５冶具と、前記第３冶具と一体的に構成された前記第６冶具と、の少なくとも一つを有していると、共通の冶具で第１の態様と第２の態様とを実施できるので、一連の箱組み立て作業を冶具交換せずに行い得て、設備コストの削減と作業時間の短縮とをより一層図ることができる。

（ａ）は、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様の一実施形態を用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第１態様の一実施形態の全体構成を示す左斜め前方の斜め上方から見た斜視図であり、（ｂ）は、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第２態様の一実施形態を用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第２態様の一実施形態の全体構成を示す左斜め前方の斜め上方から見た斜視図である。上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法および箱組み立てシステムが自動組み立てを行う前の板状に折り畳まれた箱材料を展開した状態で示す平面図である。（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の手順を順次に示す、多関節アームを省略した正面図である。（ａ）および（ｂ）は、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の内フラップ折り曲げ手順を順次に示す、多関節アームを省略した平面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の外フラップ折り曲げ手順を順次に示す、多関節アームを省略した側面図である。

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１（ａ）は、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様の一実施形態を用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第１態様の一実施形態の全体構成を示す左斜め前方の斜め上方から見た斜視図であり、また図１（ｂ）は、この発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第２態様の一実施形態を用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第２態様の一実施形態の全体構成を示す左斜め前方の斜め上方から見た斜視図である。

図１（ａ）に示すこの発明の第１態様の一実施形態の箱組み立てシステムは、作業テーブルＴに向かって配置された双腕ロボット１と、その双腕ロボット１の右腕である多関節アーム２の先端部に手先ツールとして着脱可能に装着された第１冶具１０と、双腕ロボット１の左腕である多関節アーム３の先端部に手先ツールとして着脱可能に装着された第２冶具２０と、作業テーブルＴ上の例えば中央部の位置に固定配置された第３冶具３０と、を具えている。

双腕ロボット１は、双腕としての多関節アーム２，３にそれぞれ、肩の縦軸周りの腕旋回、横軸回りの腕揺動および肘屈伸の位置３自由度並びに、手首部に対する手先ツールのローリング、ピッチングおよびヨーイングの姿勢３自由度を少なくとも有し、作業テーブルＴ上の空間を作業領域として多関節アーム２，３でそれぞれ手先ツールを移動させて作業を行うものであり、このような双腕ロボット１としては例えば、手押し式の台車４上にヒューマノイド型の上半身５が搭載され、その上半身５が双腕としての多関節アーム２，３を具える、本願出願人カワダロボティクス株式会社が市販する商品名「ＮＥＸＴＡＧＥ（登録商標）」を用いることができる。

図２は、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法および箱組み立てシステムが自動組み立てを行う前の板状に折り畳まれた箱材料を展開した状態で示す平面図であり、図中、符号Ｍは箱材料を示す。

板状に折り畳まれた箱材料Ｍは胴部Ｂを具え、胴部Ｂは、図３（ａ）〜（ｃ）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が第１面Ｂａに対して、また第４面Ｂｄが第２面Ｂｂに対して、それぞれ横方向に実質的に同一面上に整列している。なお、箱材料Ｍは展開状態では、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１面Ｂａにその側端部に沿って糊付けされて、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１面Ｂａ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４枚のフラップＦａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄが延設されており、外フラップＦａ，Ｆｂは第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂからそれぞれ折り目を介して延設され、また内フラップＦｃ，Ｆｄは第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄからそれぞれ折り目を介して延設されている。

図３（ａ），図３（ｂ）および図３（ｃ）は、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の手順を順次に示す、多関節アームを省略した正面図である。

第１冶具１０は、双腕ロボット１の右腕としての多関節アーム２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、そのアタッチメント１１に一方の辺を挟持固定された断面Ｌ字状のブラケット１２と、そのブラケット１２の他方の辺に装着固定された真空吸着器としての二個のバキュームカップ１３とを有している。また、第１冶具１０は、後述する第４冶具４０としても使用できるように、アタッチメント１１に固定されたベース板１４と、そのベース板１４の、アタッチメント１１と逆側に突設されて互いに平行に延在する二本の棒状突起１５とを有している。

第２冶具２０は、双腕ロボット１の左腕としての多関節アーム３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２１と、そのアタッチメント２１に固定されたベース板２２と、そのベース板２２の、アタッチメント２１とは逆側に突設されて互いに平行に延在する二本の棒状突起２３とを有している。なお、この第２冶具はそのまま、後述する第５冶具５０としても使用できる。

そして第３冶具３０は、作業テーブルＴに沿って延在する基部３１と、その基部３１の一端部から例えば基部３１と一体に立設されて基部３１の上端面に対し直角に延在する縦壁部３２とを有している。また、第３冶具３０は、後述する第６冶具６０としても使用できるように、基部３１を矩形の枠状に形成されており、その枠状の基部３１は、この第１態様の方法により後述の如くして板状から角筒状に変形された胴部Ｂを収容して、その胴部Ｂを角筒状に維持し得る寸法を有している。

この第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第１態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法は、双腕ロボット１の台車４内の制御装置があらかじめ与えられたプログラムに基づいて制御する二本の多関節アーム２，３の作動により、角筒状の胴部Ｂとその胴部Ｂの両端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の一部として、図２に示す、板状に折り畳まれた箱材料Ｍの胴部Ｂの、第３面Ｂｃおよび第４面Ｂｄを第１面Ｂａおよび第２面Ｂｂに対し実質的に直角になるまで曲げ起こして、箱の角筒状の胴部Ｂを形成する。

上記角筒状の胴部Ｂの形成工程を行うに際し、この方法では先ず、例えば第３冶具３０の枠状の基部３１上、あるいは作業テーブルＴ上の所定位置に平置きされた、板状に折り畳まれた箱材料Ｍの胴部Ｂの第１面Ｂａの、第３面Ｂｃに近い方の側端部に第１冶具１０のバキュームカップ１３を、多関節アーム２からそのバキュームカップ１３内に供給する負圧で吸着させ、そのバキュームカップ１３で箱材料Ｍを吸着保持して、図３（ａ）に示すように、箱材料Ｍの胴部Ｂを第１面Ｂａの上側に第３面Ｂｃが位置するように上下方向へ延在する姿勢にし、その姿勢で箱材料Ｍを移動させて、箱材料Ｍの胴部Ｂの第１面Ｂａの、第４面Ｂｄに近い方の側端部が第３冶具３０の縦壁部３２に当接するとともに、その側端部の端縁が第３冶具３０の基部３１で支持されるようにする。

次いで、図３（ａ）に示すように、第１面Ｂａを第１冶具１０のバキュームカップ１３と第３冶具３０の縦壁部３２とで支持した状態で、箱材料Ｍの胴部Ｂの第３面Ｂｃを第２冶具２０の二本の棒状突起２３で押して、図３（ｂ）に示すように、第３面Ｂｃを第１面Ｂａに対し直角になるまで曲げ起こし、これにより同時に、それら第３面Ｂｃおよび第１面Ｂａと連結されて平行リンクを構成する第４面Ｂｄおよび第２面Ｂｂについても、第４面Ｂｄを第２面Ｂｂに対し直角になるまで曲げ起こして、角筒状の胴部Ｂを形成する。

その後、図３（ｃ）に示すように、第２冶具２０を第１冶具１０に対して移動させて、第１冶具１０のバキュームカップ１３と、第２冶具２０のベース板２２あるいはそのベース板２２をアタッチメント２１に固定している複数本のボルトの頭部とで胴部Ｂの平行な二面Ｂａ，Ｂｂを挟むとともに、第２冶具２０の棒状突起２３を胴部Ｂの第３面Ｂｃに添わせて胴部Ｂの角筒形状を維持し、その第１冶具１０と第２冶具２０との相対位置を維持したまま、第１冶具１０と第２冶具２０とで箱材料Ｍを移動させて、図１（ｂ）に示すように、未だ蓋部を形成していない外フラップＦａ，Ｆｂと内フラップＦｃ，Ｆｄとが胴部Ｂから上方へ延在するように姿勢を変え、その姿勢で箱材料Ｍを、第３冶具と共通の第６冶具の枠状の基部３１内に嵌め入れる。

図１（ｂ）に示すこの発明の第２態様の一実施形態の箱組み立てシステムは、先の第１態様の一実施形態の箱組み立てシステムをそのまま用いたもので、作業テーブルＴに向かって配置された双腕ロボット１と、その双腕ロボット１の右腕である多関節アーム２の先端部に手先ツールとして着脱可能に装着された第１冶具１０と共通の上記第４冶具４０と、双腕ロボット１の左腕である多関節アーム３の先端部に手先ツールとして着脱可能に装着された第２冶具２０と共通の上記第５冶具５０と、作業テーブルＴ上の例えば中央部の位置に固定配置された第３冶具３０と共通の上記第６冶具６０と、を具えている。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の内フラップ折り曲げ手順を順次に示す、多関節アームを省略した平面図であり、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）および図５（ｄ）は、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法の外フラップ折り曲げ手順を順次に示す、多関節アームを省略した側面図である。

上記第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立てシステムが実施する、この第２態様の一実施形態の多関節アームによる箱組み立て方法は、双腕ロボット１の台車４内の制御装置があらかじめ与えられたプログラムに基づいて制御する二本の多関節アーム２，３の作動により、角筒状の胴部Ｂとその胴部Ｂの両端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の一部として、先に形成した角筒状の胴部Ｂの両端部から延設されて互いに対向する二枚の内フラップＦｃ，Ｆｄと、その角筒状の胴部Ｂの両端部から延設されて互いに対向するとともに内フラップＦｃ，Ｆｄに対し直角に位置する二枚の外フラップＦａ，Ｆｂとをそれぞれ、内フラップＦｃ，Ｆｄ同士および外フラップＦａ，Ｆｂ同士の接近方向へ折り曲げることで、胴部Ｂの両端部にそれぞれ蓋部を形成する。

上記胴部Ｂの両端部への蓋部の形成工程を行うに際し、この方法では、図４（ａ）に示すように、角筒状の胴部Ｂを、作業テーブルＴ上の中央部の位置に固定配置された第６冶具６０の枠状の基部３１で保持して、その胴部Ｂの角筒状形状を維持しつつ、二本の多関節アーム２，３のうち右腕としての多関節アーム２の先端部に装着された第４冶具４０の二本の棒状突起１５と、二本の多関節アーム２，３のうち左腕としての多関節アーム３の先端部に装着された第５冶具５０の二本の棒状突起２３とをそれらの多関節アーム２，３の作動により移動させ、先ず、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の一方（図４（ａ）では下側）と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の一方（図４（ａ）では上側）とをそれぞれ二枚の外フラップＦｂ，Ｆａの外側に位置させながら、二枚の内フラップＦｄ，Ｆｃを、図１（ｂ）に示すように、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の他方（図４（ａ）では上側）の先端部と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の他方（図４（ａ）では下側）の先端部とでそれぞれ押して、図４（ｂ）に示すように、それら二枚の内フラップＦｄ，Ｆｃを互いの接近方向へ、胴部Ｂの第４面Ｂｄおよび第３面Ｂｃに対し実質的に直角に折り曲げる。

次いで、図５（ａ）に示すように、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の上記他方と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の上記他方とで二枚の内フラップＦｄ，Ｆｃをそれぞれ押え付けて内フラップＦｄ，Ｆｃの戻りを防止しながら、二枚の外フラップＦｂ，Ｆａを、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の上記一方と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の上記一方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ、少なくともそれら二枚の外フラップＦｂ，Ｆａが二枚の内フラップＦｄ，Ｆｃを折り曲げ状態に押える程度まで折り曲げる。

そして少なくとも、二枚の外フラップＦｂ，Ｆａが二枚の内フラップＦｄ，Ｆｃを折り曲げ状態に押える程度まで二枚の外フラップＦｂ，Ｆａを互いの接近方向へ折り曲げたら、図５（ｂ）に示すように、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の上記一方と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の上記一方とで二枚の外フラップＦｂ，Ｆａをそれぞれ押えながら、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の上記他方と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の上記他方とをそれぞれ、例えば棒状突起１５，２３の上記一方の周りに旋回させて二枚の外フラップＦｂ，Ｆａの外側に移動させ、次いで、二枚の外フラップＦｂ，Ｆａを、第４冶具４０の二本の棒状突起１５の上記一方と、第５冶具５０の二本の棒状突起２３の上記一方とでそれぞれさらに押して互いの接近方向へさらに折り曲げ、これにより二枚の外フラップＦｂ，Ｆａが互いに充分近づいたら、図５（ｃ）に示すように、第４冶具４０の二本の棒状突起１５または第５冶具５０の二本の棒状突起２３（図５では二本の棒状突起１５）で二枚の外フラップＦｂ，Ｆａを押して、図５（ｄ）に示すように、二枚の外フラップＦｂ，Ｆａを胴部Ｂの第２面Ｂｂおよび第１面Ｂａに対し実質的に直角に折り曲げ、一方の蓋部を形成する。そして他方の蓋部についても、同様の手順で形成する。

従って、この発明の第１態様の多関節アームによる箱組み立て方法の一実施形態およびそれを用いたこの発明の第１態様の多関節アームによる箱組み立てシステムの一実施形態によれば、一台の双腕ロボット１の二本の多関節アーム２，３によって、角筒状の胴部Ｂとその胴部Ｂの両端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業のうち、板状に折り畳まれた箱材料Ｍの、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１面Ｂａが第３面Ｂｃに対しておよび第２面Ｂｂが第４面Ｂｄに対してそれぞれ横方向に整列している胴部Ｂからの、角筒状の胴部Ｂの形成工程を自動的に行うことができる。

また、この発明の第２態様の多関節アームによる箱組み立て方法の一実施形態およびそれを用いたこの発明の第２態様の多関節アームによる箱組み立てシステムの一実施形態によれば、一台の双腕ロボット１の二本の多関節アーム２，３によって、角筒状の胴部Ｂとその胴部Ｂの両端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業のうち、胴部Ｂの両端部を閉止する蓋部の形成工程を自動的に行うことができる。

さらに、上記実施形態では、第１態様の多関節アームによる箱組み立て方法を実施した後に、第２態様の多関節アームによる箱組み立て方法を実施するので、胴部Ｂの形成工程と蓋部の形成工程との両方を順次に、かつ自動的に行うことができる。

そして、上記実施形態によれば、従来の多関節アームを用いた手法に比べて、バキュームカップ１３の数を減らして設備コストを抑えることができ、また、多関節アーム２，３と簡易な冶具４０，５０，６０との組み合わせによりフラップの折り曲げ手順が簡略化され、これにより、従来の多関節アームを用いた手法に比べて設備コストを抑え、また作業時間を短縮することができる。また、同様の工程で組み立て可能な箱であれば、あらかじめ箱の種類ごとに双腕ロボット１の多関節アーム２，３の動作をその双腕ロボット１の制御装置に教示しておくことで、システムの変更なしに、異なる形状の箱の組み立ても自動化することができる。

さらに、上記実施形態によれば、第１冶具１０と一体的に構成されて共通化された第４冶具４０と、第２冶具２０と一体的に構成されて共通化された第５冶具５０と、第３冶具３０と一体的に構成されて共通化された第６冶具６０とを有していることから、共通の冶具で第１の態様と第２の態様とを実施できるので、一連の箱組み立て作業を冶具交換せずに行い得て、設備コストの削減と作業時間の短縮とをより一層図ることができる。

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台の双腕ロボット１に代えて従来の単腕ロボットを２台用いて、それらのロボットの多関節アームで第１冶具１０，第２冶具２０，第４冶具４０および第５冶具５０をそれぞれ移動および作動させても良い。また、第１冶具１０と第４冶具４０とを別体として、アタッチメント１１の着脱により使い分けるようにしても良く、第３冶具３０と第６冶具６０とを別体として、作業テーブルＴ上にそれぞれ配置しても良い。

さらに、第１冶具〜第６冶具の各々の構成も、上述の例に限られず、特許請求の範囲の記載範囲内で所要に応じて適宜変更しても良い。

かくしてこの発明の多関節アームによる箱組み立て方法の第１態様およびそれを用いたこの発明の多関節アームによる箱組み立てシステムの第１態様によれば、一台の双腕ロボットまたは二台の単腕ロボットの二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業のうち、板状に折り畳まれた箱材料の、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１面が第３面に対しておよび第２面が第４面に対してそれぞれ横方向に整列している胴部からの、角筒状の胴部の形成工程を自動的に行うことができる。

１双腕ロボット
２多関節アーム（右腕）
３多関節アーム（左腕）
４台車
５上半身
１０第１冶具
１１アタッチメント
１２ブラケット
１３バキュームカップ
１４ベース板
１５棒状突起
２０第２冶具
２１アタッチメント
２２ベース板
２３棒状突起
３０第３冶具
３１基部
３２縦壁部
４０第４冶具
５０第５冶具
６０第６冶具
Ｂ胴部
Ｂａ第１面
Ｂｂ第２面
Ｂｃ第３面
Ｂｄ第４面
Ｂｅ糊代
Ｆａ，Ｆｂ外フラップ
Ｆｃ，Ｆｄ内フラップ
Ｍ箱材料
Ｔ作業テーブル

Claims

二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の少なくとも一部を行う箱組み立て方法において、
板状に折り畳まれた箱材料の、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１面が第３面に対しておよび第２面が第４面に対してそれぞれ横方向に整列している胴部の、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曲げ起こして、前記箱の角筒状の胴部を形成するに際し、
前記二本の多関節アームのうち一方の多関節アームの先端部に装着された第１冶具の真空吸着器で、前記箱材料の前記第１面を吸着し、前記一方の多関節アームの作動により前記板状に折り畳まれた箱材料を移動させて、その板状に折り畳まれた箱材料の前記第１面の、前記第４面に対する折り目側の側端部を所定位置に位置する第３冶具に当接させるとともに、
前記二本の多関節アームのうち他方の多関節アームの作動によりその他方の多関節アームの先端部に装着された第２冶具を移動させ、その第２冶具で前記板状に折り畳まれた箱材料の前記第３面を押して、前記第１冶具の真空吸着器で吸着している前記第１面に対し直角に位置するまで曲げ起こした後に、
前記角筒状の胴部の少なくとも一端部から延設されて互いに対向する二枚の内フラップと、前記角筒状の胴部の前記一端部から延設されて互いに対向するとともに前記内フラップに対し直角に位置する二枚の外フラップとをそれぞれ、内フラップ同士および外フラップ同士の接近方向へ折り曲げることで、前記胴部の端部に前記蓋部を形成するに際し、
前記角筒状の胴部を所定位置に位置する第６冶具で保持して前記胴部の角筒状形状を維持しつつ、前記二本の多関節アームのうち一方の多関節アームの先端部に装着された第４冶具の二本の棒状突起と、前記二本の多関節アームのうち他方の多関節アームの先端部に装着された第５冶具の二本の棒状突起とをそれらの多関節アームの作動により移動させて、
先ず、前記第４冶具の二本の棒状突起の一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の一方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に位置させながら、前記二枚の内フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の他方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
次いで、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とで前記二枚の内フラップをそれぞれ押えながら、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
その折り曲げの途中で前記二枚の外フラップが前記二枚の内フラップを折り曲げ状態に押えたら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とで前記二枚の外フラップをそれぞれ押えながら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に移動させ、
次いで、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでさらに押して互いの接近方向へさらに折り曲げることを特徴とする、多関節アームによる箱組み立て方法。
二本の多関節アームによって、角筒状の胴部とその胴部の少なくとも一端部を閉止する蓋部とを持つ箱の組み立て作業の少なくとも一部を行う箱組み立て方法において、
前記角筒状の胴部の少なくとも一端部から延設されて互いに対向する二枚の内フラップと、前記角筒状の胴部の前記一端部から延設されて互いに対向するとともに前記内フラップに対し直角に位置する二枚の外フラップとをそれぞれ、内フラップ同士および外フラップ同士の接近方向へ折り曲げることで、前記胴部の端部に前記蓋部を形成するに際し、
前記角筒状の胴部を所定位置に位置する第６冶具で保持して前記胴部の角筒状形状を維持しつつ、前記二本の多関節アームのうち一方の多関節アームの先端部に装着された第４冶具の二本の棒状突起と、前記二本の多関節アームのうち他方の多関節アームの先端部に装着された第５冶具の二本の棒状突起とをそれらの多関節アームの作動により移動させて、
先ず、前記第４冶具の二本の棒状突起の一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の一方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に位置させながら、前記二枚の内フラップを前記第４冶具の二本の棒状突起の他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の他方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
次いで、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とで前記二枚の内フラップをそれぞれ押えながら、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでそれぞれ押して互いの接近方向へ折り曲げ、
その折り曲げの途中で前記二枚の外フラップが前記二枚の内フラップを折り曲げ状態に押えたら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とで前記二枚の外フラップをそれぞれ押えながら、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記他方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記他方とをそれぞれ前記二枚の外フラップの外側に移動させ、
次いで、前記二枚の外フラップを、前記第４冶具の二本の棒状突起の前記一方と、前記第５冶具の二本の棒状突起の前記一方とでさらに押して互いの接近方向へさらに折り曲げることを特徴とする、多関節アームによる箱組み立て方法。
それぞれ先端部に手先ツールとして前記第１冶具と前記第２冶具とを装着された前記二本の多関節アームと、所定位置に配置された前記第３冶具と、を具えることを特徴とする、請求項１記載の多関節アームによる箱組立て方法を用いた多関節アームによる箱組み立てシステム。
それぞれ先端部に手先ツールとして前記第４冶具と前記第５冶具とを装着された前記二本の多関節アームと、所定位置に配置された前記第６冶具と、を具えることを特徴とする、請求項１または２記載の多関節アームによる箱組立て方法を用いた多関節アームによる箱組み立てシステム。
前記第１冶具と一体的に構成された前記第４冶具と、前記第２冶具と一体的に構成された前記第５冶具と、前記第３冶具と一体的に構成された前記第６冶具と、の少なくとも一つを有することを特徴とする、請求項１記載の多関節アームによる箱組立て方法を用いた多関節アームによる箱組み立てシステム。
前記二本の多関節アームは、１台の双腕ロボットが具えるものであることを特徴とする、請求項３から請求項５までの何れか１項記載の多関節アームによる箱組み立てシステム。