JP6985903B2 - 箱組立装置と箱組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、箱組立装置と箱組立方法に関する。

従来、箱の組立を行う箱組立装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。この装置は、折り畳まれた状態のダン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箱の底部を形成し、ダンボールを箱型の形状に組み立てる。

特開２０１４−１２４７９８号公報 国際公開第２０１４／１２５６２７号

しかし、上記従来技術では、箱の底部を形成する際に、折り曲げられたフラップ同士の合わせ目を接合するため、複雑な処理が要求される。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易に箱を組み立てることができる箱組立装置を提供する。

上記目的を達成するために、本発明のある形態に係る箱組立装置は、折り線を介して連設される４枚の側板と、該側板のうち対向する一対の側板の下辺に延設される底板と、他の一対の側板の下辺に延設される底フラップとを有する箱材の組立を行う箱組立装置であって、前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材の底フラップを内側に折り曲げる折り曲げ機構と、前記保持機構および前記折り曲げ機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、固定的に設置される第１治具と、前記第１治具に対向して、固定的に設置される第２治具と、を備え、前記保持機構により、折り畳まれた状態の前記箱材を筒状に展開した状態で保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げ、前記折り曲げ機構により、前記底板の一方に重ねるように前記底フラップを内側に折り曲げ、前記保持機構により、前記箱材を保持しながら、前記底板の他方を、前記第２治具に当接させて、前記底フラップに重ねるように当該底板の他方を内側に折り曲げることにより、前記底板を互いに係合させる。

上記構成によれば、折り畳まれた状態の箱材を筒状に展開した状態で保持しながら、底板の一方を、第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げる。次に、底フラップを底板の一方に重ねるように内側に折り曲げる。箱材を保持しながら、底板の他方を、第２治具に当接させて、底フラップに重ねるように底板の他方を内側且つ上方に折り曲げる。底板が互いに係合し、箱の底部が形成される。これにより、シンプルな構成で簡易に箱を組み立てることができる。

前記保持機構は、基部と、水平な回転軸を有する回転関節と、前記回転関節により前記基部に対して回動可能に連結された先端部と、前記先端部に設けられ、折り畳まれた状態の前記箱材を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記箱材を折り曲げることにより、前記箱材を筒状に展開する第１折り曲げ部と、を備えてもよい。

上記構成によれば、保持機構（例えばエンドエフェクタ）により、折り畳まれた状態の箱材を保持しながら折り曲げることにより、箱材を筒状に展開することができる。

前記折り曲げ機構は、基部と、前記基部に設けられ、筒状に展開された前記箱材を支持する支持部と、前記支持部により支持された前記箱材の前記底フラップを内側に折り曲げる第２折り曲げ部と、を備えてもよい。

上記構成によれば、折り曲げ機構（例えばエンドエフェクタ）により、筒状に展開された箱材を支持しながら、箱材の底フラップを内側に折り曲げることができる。

上記箱組立装置は、前記第１治具と前記第２治具との間に固定的に設置され、エアーを吹き付ける吹き付け機構を更に備え、前記吹き付け機構は、前記第１治具と前記第２治具との間のスペースの上方に位置する前記箱材の前記底フラップの各々に向かってエアーを吹き付けることにより、当該底フラップを外側に開脚させ、前記保持機構により、前記底フラップが外側に開脚した前記箱材を保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げるようにしてもよい。

上記構成によれば、吹き付け機構により、第１治具と第２治具との間のスペースに位置する箱材の底フラップの各々に向かってエアーを吹き付けることにより、当該底フラップが外側に開脚する。そして、保持機構により、底フラップが外側に開脚した箱材を保持しながら、底板の一方を、第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げる。これにより、底板の一方を内側に折り曲げる際に、底フラップに干渉することなく、作業を行うことができる。

本発明のその他の形態に係る箱組立方法は、箱組立装置により、折り線を介して連設される４枚の側板と、該側板のうち対向する一対の側板の下辺に延設される底板と、他の一対の側板の下辺に延設される底フラップとを有する箱材の組立を行う箱組立方法であって、前記箱組立装置は、前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材の底フラップを内側に折り曲げる折り曲げ機構と、前記保持機構および前記折り曲げ機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、固定的に設置される第１治具と、前記第１治具に対向して、固定的に設置される第２治具と、を備え、前記保持機構により、折り畳まれた状態の前記箱材を筒状に展開した状態で保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げるステップと、前記折り曲げ機構により、前記底板の一方に重ねるように前記底フラップを内側に折り曲げるステップと、前記保持機構により、前記箱材を保持しながら、前記底板の他方を、前記第２治具に当接させて、前記底フラップに重ねるように当該底板の他方を内側且つ上方に折り曲げることにより、前記底板を互いに係合させるステップと、を含む。

本発明の別の形態に係る箱組立装置は、底板と、前記底板に折り線を介して連設される４枚の側板とを有する箱材の組立を行う箱組立装置であって、前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材に押し当てる押し当て機構と、前記保持機構および前記押し当て機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、固定的に配置され、前記箱の底板の形状を模った型枠治具と、を備え、前記保持機構により、前記底板と前記４枚の側板とが平板状に展開された箱材を保持しながら、当該箱材を前記型枠治具の上に配置し、前記押し当て機構により、前記型枠治具の上に配置された前記箱材の底板に上方から押し当てることにより、前記折り線を介して前記側板が前記底板に対して折り曲げる。これにより、シンプルな構成で簡易に箱を組み立てることができる。

上記構成によれば、底板と４枚の側板とが平板状に展開された箱材を保持しながら、型枠治具の上に配置する。型枠治具の上に配置された箱材の底板を上方から押し当てる。これにより、折り線を介して側板が底板に対して折り曲がり、箱の底部が形成される。

前記押し当て機構は、上方から前記箱材に押し当てるための第１面部と、側方から前記箱材に押し当てるための第２面部と、を備え、前記第１面部により、前記型枠治具の上に配置された前記箱材の底板に上方から押し当てて、前記折り線を介して前記側板を前記底板に対して上方に折り曲げることにより、箱の底部を形成し、前記第２面部により、前記折り線を介して前記底板に対して上方に折り曲げられた前記側板に側方から押し当てて、当該側板を内側に折り曲げ、前記第１面部により、内側に折り曲げられた前記側板に上方から押し当てて、当該側板を前記底板に向かって下方に折り曲げることにより、箱の側部を形成するようにしてもよい。

上記構成によれば、押し当て機構が、箱材を押し当てるための第１面部と、側方から前記箱材に押し当てるための第２面部と、を備えている。これにより、まず、第１面部を、型枠治具の上に配置された箱材の底板に上方から押し当てる。これにより、折り線を介して側板が底板に対して上方に折り曲がり、箱の底部が形成される。次に、第２面部を、前記折り線を介して前記底板に対して上方に折り曲げられた前記側板に側方から押し当てる。これにより、当該側板が内側に折り曲がる。最後に、第１面部を、内側に折り曲げられた側板に上方から押し当てる。これにより、当該側板が前記底板に向かって下方に折り曲がり、箱の側部が形成される。

本発明のその他の形態に係る箱組立方法は、箱組立装置により、底板と、前記底板に折り線を介して連設される４枚の側板とを有する箱材の組立を行う箱組立方法であって、前記箱組立装置は、箱材を保持する保持機構と、前記箱材に押し当てる押し当て機構と、前記保持機構および前記押し当て機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、固定的に配置され、前記箱の底板の形状を模った型枠治具と、を備え、前記保持機構により、前記底板と前記４枚の側板とが平板状に展開された箱材を保持しながら、当該箱材を前記型枠治具の上に配置し、前記押し当て機構を、前記型枠治具の上に配置された前記箱材の底板に上方から押し当てて、前記折り線を介して前記側板を前記底板に対して折り曲げることにより、箱の底部を形成する。

本発明は、以上に説明した構成を有し、簡易に箱体を組み立てることができる箱組立装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る箱組立装置の全体の構成を示す図である。 図２は、図１の箱材の構成を示す図である。 図３は、図１のロボットの一例の全体的な構成を概略的に示す正面図である。 図４は、図３の右アームのエンドエフェクタの構成を示した図である。 図５は、図３の左アームのエンドエフェクタの構成を示した図である。 図６は、制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図７は、箱材の保持動作を模式的に示した説明図である。 図８は、箱材の組立動作を模式的に示した説明図である。 図９は、変形例に係る箱材の組立動作の説明図である。 図１０は、第２実施形態に係る箱組立装置の全体の構成を示す図である。 図１１は、図１０の箱組立装置の平面図である。 図１２は、左右のアームのエンドエフェクタの構成を示す図である。 図１３は、箱材の組立動作を模式的に示した説明図である。

以下、好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したものである。さらに、一対のアームを広げた方向を左右方向と称し、基軸の軸心に平行な方向を上下方向と称し、左右方向および上下方向に直交する方向を前後方向と称する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る箱組立装置１０の全体の構成を示す図である。図１に示すように、箱組立装置１０は、例えば製品や食品の製造現場等に導入され、製品や食品を包装する箱の組立作業に使用される。本実施形態ではロボット１１により本発明に係る箱組立装置１０を構成した場合について説明する。ロボット１１は、ベース１２に支持された一対のロボットアーム１３，１３を備えた双腕ロボットである。ただし、箱組立装置１０はロボット１１により構成される場合に限定されない。なお、このロボット１１について、水平多関節型の双腕ロボットを説明するが、垂直多関節型の双腕ロボットを採用することができる。ロボット１１は、人一人分に相当する限られたスペース（例えば６１０ｍｍ×６２０ｍｍ）に設置することができる。

ロボット１１の正面にはベルトコンベア７０が配置され、ロボット１１の右側方には箱材５０を収容するための容器７１がテーブルの上に配置されている。ベルトコンベア７０は組み立て後の箱材５０をロボット１１の正面前方から右方向に移送するための装置であり、左右方向に延びている。ロボット１１のベース１２とベルトコンベア７０との間にはロボット１１の作業台６０が配置されている。作業台６０は、平面視で略正方形であり、ベース１２の前側に配置されている。作業台６０の上には第１治具４１及び第２治具４２が固定して設置されている。第１治具４１と第２治具４２は対向して配置される。ロボット１１は、左右のロボットアーム１３、１３に連結されたエンドエフェクタ１８、１９により、容器７１に収容された箱材５０を取り出し、第１治具４１と第２治具４２を用いて箱材５０を組み立て、組み立て後の箱材５０をベルトコンベア７０上に送り出す。本実施形態では、一対のロボットアーム１３，１３の作業領域は、容器７１、作業台６０及びベルトコンベア７０の一部を覆う領域である。

図２は、箱材５０の構成を示した図である。箱材５０は、例えばダンボール紙により構成されている。図２（Ａ）は、箱材５０（組立前）の展開図を示す。図２（Ａ）に示すように、箱材５０は、折り線を介して連設される４枚の側板５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、該側板のうち対向する一対の側板５１ａ、５１ｃの下辺に延設される底板５２ｂ、５２ａと、他の一対の側板５１ｂ、５１ｄの下辺に延設される底フラップ５３ａ、５３ｂと、側板５１ｃの上辺に延設される蓋板５４と、一対の側板５１ｂ、５１ｄの上辺に延設される蓋フラップ５５ａ、５５ｂと、を有する１枚のシート材から組み立てられる。側板５１ａと５１ｃ、および、側板５１ｂと５１ｄは、Ｘ軸方向の長さが互いに同等となるように形成されている。蓋板５４のＸ軸方向の長さは側板５１ａ、５１ｃのＸ軸方向の長さと略同一に、Ｙ軸方向の長さは側板５１ｂと５１ｄのＸ軸方向の長さと略同一に形成されている。また、側板５１ａの端縁には接着片５１ｅが折り線を介して連設されている。接着片５１ｅと側板５１ｄの端縁が接着することにより、４枚の側板５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが折り線を介して直列に連設される。図２（Ｂ）は、組立前の箱材５０を示す平面図である。図２（Ｂ）に示すように、箱材５０は、連設する４枚の側板５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを、連続する２枚の側板で二つに折り畳むことができる。組立前の箱材５０はこの状態で容器７１に収容される（図１参照）。図２（Ｃ）は、組み立て後の箱材５０の斜視図を示す。図２（Ｄ）は、箱の組み立て後による底面外観図である。箱材５０の底面は、まず、底板５２ａが内側に折り曲げられた後、折り曲げられた底板５２ａに重ねるように底フラップ５３ａ、５３ｂが内側に折り曲げられている。そして、折り曲げられた底フラップ５３ａ、５３ｂに重ねるように底板５２ｂが内側に折り曲げられている。これにより、底板５２ａ、５２ｂを互いに係合し、箱材５０の底面が形成されている（図２（Ｄ）参照）。

図３は、ロボット１１の一例の全体的な構成を概略的に示す正面図である。図３に示すように、ロボット１１は、台車に固定されたベース１２と、ベース１２に支持された一対のロボットアーム（以下、単に「アーム」と記載する場合がある）１３、１３と、ベース１２内に収納された制御装置１４と、真空発生装置９０とを備えている。真空発生装置９０は、たとえば、真空ポンプやＣＯＮＶＵＭ（登録商標）など、後述する吸着ヘッド２２に負圧を発生させる装置である。各アーム１３は、ベース１２に対して移動可能に構成された水平多関節型ロボットアームであって、アーム部１５とリスト部１７とエンドエフェクタ１８、１９とを備えている。なお、右のアーム１３および左のアーム１３は、実質的に同じ構造であってもよい。また、右のアーム１３および左のアーム１３は、独立して動作したり、互いに関連して動作したりすることができる。

アーム部１５は、本例では、第１リンク１５ａおよび第２リンク１５ｂとで構成されている。第１リンク１５ａは、ベース１２の上面に固定された基軸１６と回転関節Ｊ１により連結され、基軸１６の軸心を通る回転軸線Ｌ１まわりに回動可能である。第２リンク１５ｂは、第１リンク１５ａの先端と回転関節Ｊ２により連結され、第１リンク１５ａの先端に規定された回転軸線Ｌ２まわりに回動可能である。

リスト部１７は、昇降部１７ａおよび回動部１７ｂにより構成されている。昇降部１７ａは、第２リンク１５ｂの先端と直動関節Ｊ３により連結され、第２リンク１５ｂに対し昇降移動可能である。回動部１７ｂは、昇降部１７ａの下端と回転関節Ｊ４により連結され、昇降部１７ａの下端に規定された回転軸線Ｌ３まわりに回動可能である。

エンドエフェクタ１８、１９は、リスト部１７の回動部１７ｂにそれぞれ連結されている。エンドエフェクタ１８は右のアーム１３の先端に設けられ、エンドエフェクタ１９は左のアーム１３の先端に設けられている。

上記構成の各アーム１３は、各関節Ｊ１〜Ｊ４を有する。そして、アーム１３には、各関節Ｊ１〜Ｊ４に対応付けられるように、駆動用のサーボモータ（図示せず）、および、そのサーボモータの回転角を検出するエンコーダ（図示せず）等が設けられている。また、２本のアーム１３、１３の第１リンク１５ａ、１５ａの回転軸線Ｌ１は同一直線上にあり、一方のアーム１３の第１リンク１５ａと他方のアーム１３の第１リンク１５ａとは上下に高低差を設けて配置されている。

図４は、右アーム１３のエンドエフェクタ１８の構成を示した図である。図４（Ａ）は正面図を示している。図４（Ｂ）は側面図を示している。図４（Ｃ）は平面図を示している。

エンドエフェクタ１８は、箱材５０を保持する保持機構である。エンドエフェクタ１８は、リスト部１７の回動部１７ｂを含む基部２０と、水平な回転軸Ｌ４を有する回転関節Ｊ５と、回転関節Ｊ５により基部２０に対して回動可能に連結された先端部２１と、先端部２１に設けられ、折り畳まれた状態の箱材５０を吸着保持する吸着ヘッド（保持部）２２と、吸着ヘッド２２により保持された箱材５０（側板）を折り曲げることにより、箱材５０を筒状に展開する第１折り曲げ部２３と、を備える。

基部２０は、回転関節Ｊ４を介してリスト部１７の昇降部１７ａに連結されるとともに、回転関節Ｊ５を介して先端部２１に連結される。先端部２１は、回転関節Ｊ５を介して基部２０に連結されるとともに、吸着ヘッド２２が取り付けられる。先端部２１は、側面視で略Ｌ字形に屈曲している（図４（Ｂ）参照）。基部２０は、平面視で矩形状である（図４（Ｃ）参照）。本実施形態では、吸着ヘッド２２は先端部２１の裏側に同じ長さで４箇所設けられる。吸着ヘッド２２の４点の先端が箱材５０（側板）に接するように構成される。図に示すように、この吸着ヘッド２２の先端が下方を向いた位置を吸着ヘッド２２の基準位置と称する。吸着ヘッド２２は配管（図示せず）を介して真空発生装置９０（図３参照）に接続されている。配管には、たとえば、開閉弁（図示せず）が設けられている。開閉弁により配管を開放および閉塞することによって、吸着ヘッド２２による吸着およびその解除が行われる。この吸着ヘッド２２により、折り畳まれた状態の箱材５０を吸着保持することができる。また、回転関節Ｊ５により、箱材５０が吸着保持された先端部２１を、基部２０に対して回動させることができる。

第１折り曲げ部２３は、駆動部２４を介してリスト部１７に接続される。駆動部２４は、内部にアクチュエータ（図示せず）を備えている。第１折り曲げ部２３の先端は、駆動部２４のアクチュエータが直線的に移動することにより、矢印方向に伸縮可能に構成されている（図４（Ｂ）（Ｃ）参照）。吸着ヘッド２２により保持された箱材５０（側板）は、第１折り曲げ部２３の先端によって折り曲げられる。これにより、箱材５０を筒状に展開することができる。

図５は、左アーム１３のエンドエフェクタ１９の構成を示した図である。図５（Ａ）は正面図を示している。図５（Ｂ）は側面図を示している。図５（Ｃ）は平面図を示している。エンドエフェクタ１８は、リスト部１７の回動部１７ｂを含む基部３０と、基部３０に接続部３３を介して取り付けられた第１ハンド３１と、基部３０に接続部３３を介して取り付けられた第２ハンド３２と、を備える。

第１ハンド３１は、一対の指部を有する。各指部は、平面視でＬ字形状を有する。駆動部３５は、一対の指部を駆動する。駆動部３５は、接続部３３に設けられ、内部にアクチュエータ（図示せず）を有する。駆動部３５のアクチュエータが直線的に移動することにより、一対の指部の互いの間隔を変化させる。この駆動部３５の駆動により、一対の指部が互いの間隔を縮めて箱材５０を挟んで支持することができる。第１ハンド３１は、本発明の「支持部」に相当する。

第２ハンド３２は、一対の指部を有する。各指部は、平面視でＬ字形状を有する。駆動部３５は、一対の指部を駆動する。駆動部３５は、接続部３３に設けられ、内部にアクチュエータ（図示せず）を有する。駆動部３５のアクチュエータが直線的に移動することにより、一対の指部の互いの間隔を変化させる。この駆動部３５の駆動により、一対の指部が互いの間隔を縮めて箱材５０の底フラップ５３ａ、５３ｂを内側に折り曲げることができる。第２ハンド３２は、本発明の「第２折り曲げ部」に相当する。

図６は、ロボット１１の制御装置１４の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置１４は、ＣＰＵ等の演算部１４ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１４ｂと、サーボ制御部１４ｃと、を備える。制御装置１４は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御装置１４は、集中制御する単独の制御装置１４によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１４によって構成されていてもよい。

記憶部１４ｂには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１４ａは、記憶部１４ｂに記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット１１の各種動作を制御する。すなわち、演算部１４ａは、ロボット１１の制御指令を生成し、これをサーボ制御部１４ｃに出力する。サーボ制御部１４ｃは、演算部１４ａにより生成された制御指令に基づいて、ロボット１１の各アーム１３の関節Ｊ１〜Ｊ５等に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。

また、制御装置１４は、真空発生装置９０（図３参照）の動作および開閉弁の開閉を制御する。開閉弁の開閉により配管が開放および閉塞することによって、吸着ヘッド２２による吸着およびその解除が行われる。

次に、箱組立装置１０による箱の組立動作について図面（図１，７〜９）を参照しながら説明する。図１に示すように、組立動作に先立って、箱材５０は、二つに折り畳まれた状態（図２（Ｂ）参照）で容器７１に複数重ねて収容されている。

まず、ロボット１１は、右アーム１３の先端のエンドエフェクタ１８により、容器７１内の最上層の箱材５０を吸着保持する。図７はエンドエフェクタ１８により箱材５０を保持する様子を模式的に示した平面図である。具体的には、図７（Ａ）に示すように、エンドエフェクタ１８の吸着ヘッド２２により、二つ折りの状態の箱材５０の側板５１ｃを吸着保持する。次に、図７（Ｂ）に示すように、回転関節Ｊ５により、箱材５０の側板５１ｃを吸着保持した先端部２１を、基部２０に対して９０度回動させる。次に、図７（Ｃ）に示すように、第１折り曲げ部２３の先端を、矢印方向に駆動し、箱材５０の側板５１ａに隣接する側板５１ｂに当接させる。

そして、図７（Ｄ）に示すように、第１折り曲げ部２３の先端を、更に直進駆動させることにより、吸着ヘッド２２により保持された箱材５０の側板５１ａに隣接する側板５１ｂを側板５１ａに対して略垂直になるように折り曲げる。これによりエンドエフェクタ１８により保持された箱材５０が筒状に展開する。そして、ロボット１１は、右のアーム１３を移動させて、エンドエフェクタ１８により保持された筒状の箱材５０を、作業台６０の上まで搬送する。

図８は、箱材５０の組立動作の説明図である。図８（Ａ）に示すように、ロボット１１は、右のアーム１３の先端に取り付けられたエンドエフェクタ１８により筒状の箱材５０の側板５１ａを保持しながら、左のアーム１３の先端に取り付けられたエンドエフェクタ１９の第１ハンド３１により箱材５０の側板５１ｂ（５１ｄ）を挟んで箱材５０を支持する。このとき箱材５０の底板５２ａ、５２ｂおよび底フラップ５３ａ（５３ｂ）は、第１治具４１と第２治具４２との間のスペースの上方に位置する。次に、ロボット１１は、左右のアーム１３，１３を移動させることにより、エンドエフェクタ１８，１９により、箱材５０を筒状に展開した状態で保持しながら、第１治具４１の方向（同図の矢印方向）に移動させる。図８（Ｂ）に示すように、箱材５０の底板５２ａを、第１治具４１に当接させて、底板５２ａを内側に折り曲げる。

図８（Ｃ）に示すように、エンドエフェクタ１９の第２ハンド３２により、底板５２ａに重ねるように底フラップ５３ａ（５３ｂ）を内側に折り曲げる。そして、左右のアーム１３，１３を移動させることにより、箱材５０を、第２治具４２の方向（同図の矢印方向）に移動させる。

図８（Ｄ）に示すように、箱材５０の底板５２ｂを、第２治具４２に当接させて、折り曲げられた底フラップ５３ａ（５３ｂ）に重ねるように底板５２ｂを内側に折り曲げることにより、底板５２ａ、５２ｂを互いに係合させる。箱の底部が形成される（図２（Ｄ）参照）。本実施形態の箱組立装置１０によれば、シンプルな構成で簡易に箱を組み立てることができる。

［変形例］
図９は、変形例に係る箱材の組立動作の説明図である。図９に示すように、本変形例では、ブロー装置４３が、作業台６０の上に固定して設置される。ブロー装置４３は第１治具４１及び第２治具４２の間に配置される。ロボット１１は、組立動作において、右のアーム１３の先端に取り付けられたエンドエフェクタ１８により筒状の箱材５０の側板５１ａを保持しながら、左のアーム１３の先端に取り付けられたエンドエフェクタ１９により箱材５０の側板５１ｂ、５１ｄを挟んで箱材５０を支持する。このとき箱材５０の底板５２ａ、５２ｂおよび底フラップ５３ａ、５３ｂは、第１治具４１と第２治具４２との間のスペースの上方に位置する。ブロー装置４３は、二股に分かれたエアーの噴出口を有し、噴出口が上方に位置する底フラップ５３ａ、５３ｂに向くように配置される。ブロー装置４３により、作業台６０の上方に位置する箱材５０の底フラップの各々に向かってエアーを吹き付けることにより、底フラップ５３ａ、５３ｂを外側に開脚させることができる。底板５２ａを内側に折り曲げる際に、底フラップ５３ａ、５３ｂに干渉することなく、作業を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の箱組立装置の基本的な構成は、第１実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と共通する構成の説明は省略し、相違する構成についてのみ説明する。

図１０は、第２実施形態に係る箱組立装置１０Ａの全体の構成を示す図である。図１１は、図１０の箱組立装置１０Ａの平面図である。本実施形態では、第１実施形態の構成と比較すると、組立対象となる箱材８０の構成、二つの治具４１，４２の代わりに型枠治具４４を用いる点が異なる。図１０、１１に示すように、ロボット１１の右側、前方、および左側にはそれぞれ作業台６１，６２，６３が配置されている。作業台６１の上には組立前の箱材８０が平板状に展開された状態で重ねて配置されている。本実施形態の箱材８０は、底板８１と、底板に折り線を介して連設される４枚の側板８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄと、蓋部８３とを有する。作業台６２の上には箱材８０の底板８１の形状を模った型枠治具４４が固定的に設置されている。型枠治具４４は、側板８２ａ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ａと、側板８２ｂ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ｂと、側板８２ｃ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ｃと、側板８２ｄ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ｄとで構成される。本実施形態では、蓋部８３を支える治具４６と、連続する側板を支える４つの治具が四隅に配置されている。作業台６３の上には組立後の箱材８０が配置されている。

ロボット１１は、左右のアーム１３、１３に連結されたエンドエフェクタ１８Ａ、１９Ａにより、作業台６１の上の箱材８０を取り出して作業台６２の上で箱材８０を組み立て、組み立て後の箱材８０を作業台６３の上に配置する。本実施形態では、一対のロボットアーム１３，１３の作業領域は、作業台６１，６２及び６３を覆う領域である。

図１２は、左右のアーム１３，１３のエンドエフェクタ１８Ａ，１９Ａの構成を示している。図１２（Ａ）は左右のリスト部１７の平面図である。図１２（Ｂ）は左右のリスト部１７の正面図である。図１２に示すように、左右のエンドエフェクタ１８Ａ，１９Ａの構成は左右対称であり、同様な構成を備えているので、一方の構成のみ説明する。

エンドエフェクタ１８Ａは、リスト部１７の回動部１７ｂを含む基部２５と、基部２５に固定的に接続された押し当て部２６と、を備える。

基部２５は、平面視で略正方形状であり、正面視でＬ字形に湾曲した部材で構成されている。押し当て部２６は、上方から箱材８０に押し当てるための第１面部２６ａと、側方から箱材に押し当てるための第２面部２６ｂと、を備える。本実施形態では、押し当て部２６は、正面視でＵ字形状を有し、第１面部２６ａと第２面部２６ｂは略垂直に位置する。第１面部２６ａには吸着ヘッド２６ｃが２箇所設けられている。この吸着ヘッド２６ｃにより、第１面部２６ａにより上方から押し当てられた状態の箱材８０を吸着保持することができる。これにより、エンドエフェクタ１８Ａは、箱材８０を保持するとともに箱材８０に押し当てることができる。エンドエフェクタ１８Ａは、本発明の「保持機構」および「押し当て機構」に相当する。

次に、箱組立装置１０Ａによる箱の組立動作について図１３の模式図を参照しながら説明する。尚、図１３では便宜上、型枠治具４４は、箱材８０の側板８２ａ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ａ、および、側板８２ｂ側の底板８１の一辺に相当する治具４４ｂのみ示している。

まず、図１３（Ａ）に示すように、ロボット１１は、左右のエンドエフェクタ１８Ａ，１９Ａの一方を用いて、底板８１と４枚の側板８２とが平板状に展開された箱材８０を保持しながら、箱材８０を型枠治具４４の上に配置する。

次に、図１３（Ｂ）に示すように、ロボット１１は、左右のエンドエフェクタ１８Ａ，１９Ａ（第１面部２６ａ）により、型枠治具４４の上に配置された箱材８０の底板８１に上方から押し当てることにより、折り線（図示せず）を介して側板８２ａ、８２ｂを底板８１に対して折り曲げる。これにより、箱の底部が形成される。

次に、箱の右側部を形成する。具体的には、図１３（Ｃ）に示すように、ロボット１１は、右のエンドエフェクタ１８Ａ（第２面部２６ｂ）を、上方に折り曲げられた右側の側板８２ａに外側から押し当てて、側板８２ａを内側に折り曲げる。このとき、ロボット１１は、左のエンドエフェクタ１９Ａ（第２面部２６ｂ）により、上方に折り曲げられた側板８２ａに内側から押し当てる。これにより、側板８２ａが内側に折り曲げやすくなる。

次に、図１３（Ｄ）に示すように、ロボット１１は、右のエンドエフェクタ１８Ａ（第１面部２６ａ）により、内側に折り曲げられた右側の側板８２ａに上方から押し当てて、当該側板８２ａを底板８１に向かって下方に折り曲げる。これにより箱の右側部が形成される。

次に、箱の左側部を形成する。具体的には、図１３（Ｅ）に示すように、左のエンドエフェクタ１９Ａを上方に折り曲げられた左側の側板８２ｂの外側に移動させ、右のエンドエフェクタ１８Ａを左側の側板８２ｂの内側に移動させる。

次に、図１３（Ｆ）に示すように、ロボット１１は、左のエンドエフェクタ１９Ａ（第２面部２６ｂ）を、上方に折り曲げられた左側の側板８２ｂに外側から押し当てて、側板８２ｂを内側に折り曲げる。このとき、ロボット１１は、右のエンドエフェクタ１８Ａ（第２面部２６ｂ）により、上方に折り曲げられた左側の側板８２ａに内側から押し当てる。これにより、側板８２ｂが内側に折り曲げやすくなる。

次に、図１３（Ｇ）に示すように、ロボット１１は、左のエンドエフェクタ１９Ａ（第１面部２６ａ）により、内側に折り曲げられた左側の側板８２ｂに上方から押し当てて、当該側板８２ｂを底板８１に向かって下方に折り曲げる。これにより箱の左側部が形成される。これにより、箱材８０を組み立てることができる。

最後に、図１３（Ｈ）に示すように、ロボット１１は、左右のエンドエフェクタ１８Ａ，１９Ａにより、箱の内側から底部と側部に押し当てて、箱の内部の形状を整える。本実施形態によれば、シンプルな構成で簡易に箱を組み立てることができる。

（その他の実施形態）
尚、上記各実施形態では、双腕型のロボット１１により箱の組立作業を行うように構成されたが、上記エンドエフェクタ１８（１８Ａ），１９（１９Ａ）を備え、位置決め制御が可能な専用装置で実現されてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、製品の製造現場において有用である。

１０，１０Ａ 箱組立装置
１１ ロボット
１３ 右アーム，左アーム
１４ 制御装置
１７ リスト部
１８，１８Ａ エンドエフェクタ
１９，１９Ａ エンドエフェクタ
２０ 基部
２１ 先端部
２２ 吸着ヘッド
２３ 折り曲げ部
２４ 駆動部
２５ 接続部材
２６ 押し当て部
２６ａ 第１面部
２６ｂ 第２面部
３０ 駆動部
３１ 第１ハンド部
３２ 第２ハンド部
３５ 駆動部
４１ 第１治具
４２ 第２治具
４３ ブロー装置
４４ 型枠治具
４５，４６ 突き当て治具
５０ 箱材
５１ 側板
５２ 底板
５３ 底フラップ
５４ 蓋部
５５ 蓋フラップ
６０〜６３ 作業台
７０ ベルトコンベア
７１ 容器
８０ 箱材
８１ 底板
８２ 側板
８３ 蓋部
９０ 真空発生装置

Claims (7)

1. 折り線を介して連設される４枚の側板と、該側板のうち対向する一対の側板の下辺に延設される底板と、他の一対の側板の下辺に延設される底フラップとを有する箱材の組立を行う箱組立装置であって、
   前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材の底フラップを内側に折り曲げる折り曲げ機構と、前記保持機構および前記折り曲げ機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、
   前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、
   固定的に設置される第１治具と、
   前記第１治具に対向して、固定的に設置される第２治具と、
   を備え、
   前記保持機構により、折り畳まれた状態の前記箱材を筒状に展開した状態で保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げ、
   前記折り曲げ機構により、前記底板の一方に重ねるように前記底フラップを内側に折り曲げ、
   前記保持機構により、前記箱材を保持しながら、前記底板の他方を、前記第２治具に当接させて、前記底フラップに重ねるように当該底板の他方を内側に折り曲げることにより、前記底板を互いに係合させる、箱組立装置。
2. 前記保持機構は、
   基部と、
   水平な回転軸を有する回転関節と、
   前記回転関節により前記基部に対して回動可能に連結された先端部と、
   前記先端部に設けられ、折り畳まれた状態の前記箱材を保持する保持部と、
   前記保持部により保持された前記箱材を折り曲げることにより、前記箱材を筒状に展開する第１折り曲げ部と、
   を備える、請求項１に記載の箱組立装置。
3. 前記折り曲げ機構は、
   基部と、
   前記基部に設けられ、筒状に展開された前記箱材を支持する支持部と、
   前記支持部により支持された前記箱材の前記底フラップを内側に折り曲げる第２折り曲げ部と、
   を備える、請求項１又は２に記載の箱組立装置。
4. 前記第１治具と前記第２治具との間に固定的に設置され、エアーを吹き付ける吹き付け機構を更に備え、
   前記吹き付け機構は、前記第１治具と前記第２治具との間のスペースの上方に位置する前記箱材の前記底フラップの各々に向かってエアーを吹き付けることにより、当該底フラップを外側に開脚させ、
   前記保持機構により、前記底フラップが外側に開脚した前記箱材を保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げる、請求項1乃至３のいずれか一項に記載の箱組立装置。
5. 箱組立装置により、折り線を介して連設される４枚の側板と、該側板のうち対向する一対の側板の下辺に延設される底板と、他の一対の側板の下辺に延設される底フラップとを有する箱材の組立を行う箱組立方法であって、
   前記箱組立装置は、前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材の底フラップを内側に折り曲げる折り曲げ機構と、前記保持機構および前記折り曲げ機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、固定的に設置される第１治具と、前記第１治具に対向して、固定的に設置される第２治具と、を備え、
   前記保持機構により、折り畳まれた状態の前記箱材を筒状に展開した状態で保持しながら、前記底板の一方を、前記第１治具に当接させて、当該底板の一方を内側に折り曲げるステップと、
   前記折り曲げ機構により、前記底板の一方に重ねるように前記底フラップを内側に折り曲げるステップと、
   前記保持機構により、前記箱材を保持しながら、前記底板の他方を、前記第２治具に当接させて、前記底フラップに重ねるように当該底板の他方を内側且つ上方に折り曲げることにより、前記底板を互いに係合させるステップと、を含む、箱組立方法。
6. 底板と、前記底板に折り線を介して連設される４枚の側板とを有する箱材の組立を行う箱組立装置であって、
   前記箱材を保持する保持機構と、前記箱材に押し当てる押し当て機構と、前記保持機構および前記押し当て機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、
   前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、
   固定的に配置され、前記箱の底板の形状を模った型枠治具と、
   を備え、
   前記押し当て機構は、上方から前記箱材に押し当てるための第１面部と、側方から前記箱材に押し当てるための第２面部と、を備え、
   前記保持機構により、前記底板と前記４枚の側板とが平板状に展開された箱材を保持しながら、当該箱材を前記型枠治具の上に配置し、
   前記第１面部により、前記型枠治具の上に配置された前記箱材の底板に上方から押し当てて、前記折り線を介して前記側板を前記底板に対して上方に折り曲げることにより、箱の底部を形成し、
   前記第２面部により、前記折り線を介して前記底板に対して上方に折り曲げられた前記側板に側方から押し当てて、当該側板を内側に折り曲げ、
   前記第１面部により、内側に折り曲げられた前記側板に上方から押し当てて、当該側板を前記底板に向かって下方に折り曲げることにより、箱の側部を形成する、箱組立装置。
7. 箱組立装置により、底板と、前記底板に折り線を介して連設される４枚の側板とを有する箱材の組立を行う箱組立方法であって、
   前記箱組立装置は、
   箱材を保持する保持機構と、前記箱材に押し当てる押し当て機構と、前記保持機構および前記押し当て機構が取り付けられたロボットアームと、を有するロボット本体と、
   前記ロボット本体の動作を制御する制御装置と、
   固定的に配置され、前記箱の底板の形状を模った型枠治具と、
   を備え、
   前記押し当て機構は、上方から前記箱材に押し当てるための第１面部と、側方から前記箱材に押し当てるための第２面部と、を備え、
   前記保持機構により、前記底板と前記４枚の側板とが平板状に展開された箱材を保持しながら、当該箱材を前記型枠治具の上に配置し、
   前記第１面部により、前記型枠治具の上に配置された前記箱材の底板に上方から押し当てて、前記折り線を介して前記側板を前記底板に対して上方に折り曲げることにより、箱の底部を形成し、
   前記第２面部により、前記折り線を介して前記底板に対して上方に折り曲げられた前記側板に側方から押し当てて、当該側板を内側に折り曲げ、
   前記第１面部により、内側に折り曲げられた前記側板に上方から押し当てて、当該側板を前記底板に向かって下方に折り曲げることにより、箱の側部を形成する、箱組立方法。

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