JP7174200B1 - 箱体折り畳みシステム - Google Patents

Abstract

容易に箱体のサイズを変更できる本開示の一態様に係る空箱体折り畳みシステムは、互いに連接される複数のパネルを有する箱シートから形成される箱体を折り畳む箱体折り畳みシステムであって、前記箱シートを吸着する作業ヘッドを有し、前記箱体を移動するロボットと、前記ロボットが移動する前記箱体に当接することにより前記パネルの相対角度を変更する折り畳み補助部材と、を備える。

Description

本発明は、箱体折り畳みシステムに関する。

多様な物品が、箱体に収容されて輸送されている。かかる輸送用の箱体としては、１枚の段ボールシートから形成され、四角筒状の胴部と、胴部から延出し、胴部を封止する蓋体及び底体を形成する複数のフラップとを有する段ボール箱が広く利用されている。通常、段ボール箱等の箱体は、物品を取り出した後にできるだけ空間を占有しないよう平坦に折り畳まれる。

多数の箱体から順次物品を取り出して製造設備等に供給する作業が必要とされる場合、箱体からの物品の取り出し及び箱体の折り畳みを自動で行うことが検討され得る。先端に吸引カップを有する揺動片によって段ボール箱のフラップを開放し、ガイドによりフラップを開放状態に保持しつつ物品を取り出し、最終的に胴部を吸着する揺動片により段ボール箱を折り畳む装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平５－２５４５２５号公報

段ボールシートを吸着して揺動する揺動片によってフラップの開放及び箱体の折り畳みを行う場合、それぞれの動作に合わせて適切な長さの揺動片を適切な位置に配置することが必要である。このため、箱体のサイズを変更する場合には、揺動片の長さ及び配置を調整する作業を行う必要がある。このため、容易に箱体のサイズを変更できるシステムが望まれる。

本開示の一態様に係る空箱体折り畳みシステムは、互いに連接される複数のパネルを有する箱シートから形成される箱体を折り畳む箱体折り畳みシステムであって、前記箱シートを吸着する作業ヘッドを有し、前記箱体を移動するロボットと、前記ロボットが移動する前記箱体に当接することにより前記パネルの相対角度を変更する折り畳み補助部材と、を備える。

本開示によれば、容易に箱体のサイズを変更できる。

本開示の第１実施形態に係る箱体折り畳みシステムの構成を示す模式図である。 図１の箱体折り畳みシステムによる箱体の折り畳み手順を示すフローチャートである。 図１の箱体折り畳みシステムによる下フラップの開放動作の一場面を説明する模式断面図である。 図１の箱体折り畳みシステムによる下フラップの開放動作の図３の次の場面を説明する模式断面図である。 図１の箱体折り畳みシステムによる下フラップの開放動作の図４の次の場面を説明する模式断面図である。 図１の箱体折り畳みシステムによる下フラップの開放動作の図５の次の場面を説明する模式断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る箱体折り畳みシステム１の構成を示す模式図である。

箱体折り畳みシステム１は、互いに連接される複数のパネルを有する箱シートＳから形成される箱体Ｂを扁平に折り畳むシステムである。箱シートＳとしては、例えばＪＩＳ－Ｚ１５０７のコード番号０２に規定される溝切り形段ボール箱等、典型的には０２０１式（旧Ａ－１式）段ボール箱が想定される。

０２０１式の箱シートＳは、側方に交互に連接されて四角筒状部を形成する一対の長さ面パネルＰ１及び一対の幅面パネルＰ２と、一対の長さ面パネルのＰ１上縁及び下縁からそれぞれ延出する二対の外フラップ（上外フラップＰ３及び下外フラップＰ４）と、一対の幅面パネルＰ２の上縁及び下縁からそれぞれ延出する二対の内フラップ（上内フラップＰ５及び下内フラップＰ６）と、を含む複数のパネルを有する。０２０１式の箱シートＳは、上フラップＰ３，Ｐ５を組み合わせて四角筒状部の下端を封止する蓋体を形成し、下フラップＰ４，Ｐ６を組み合わせて四角筒状部の上端を封止する底体を形成することにより封函される箱体Ｂに組み立てられる。なお、箱シートの方向を示す「側方」、「上」、「下」等の用語は、説明のために一般的な箱体Ｂの使用時の向きを便宜的に用いるだけであって、箱体折り畳みシステム１における箱体Ｂの向きを限定するものではない。

箱体折り畳みシステム１は、箱体Ｂを移動するロボット１０と、ロボット１０が移動する箱体Ｂに当接することにより外フラップＰ３，Ｐ４及び内フラップＰ５，Ｐ６のいずれかを開放する開放補助部材２０と、ロボット１０と協動して箱体Ｂの中に配置される緩衝パッドＣを取り出すパッド取り出し装置３０と、ロボット１０が移動する箱体Ｂに当接することによりパネルの相対角度（特に幅面パネルＰ２と内フラップＰ５，Ｐ６との相対角度）を変更する折り畳み補助部材４０と、ロボット１０及びパッド取り出し装置３０を制御する制御装置５０と、を備える。

ロボット１０は、末端に箱シートＳを吸着する作業ヘッド１１を有し、作業ヘッド１１の位置及び向きを変更することにより、箱シートＳ（組み立て状態の箱体Ｂを含む）を移動できるよう構成される。ロボット１０としては、典型的には垂直多関節ロボットを用いることができるが、他の形式のロボットを用いてもよい。

作業ヘッド１１は、複数の吸着パッド１２により箱シートＳを吸着するよう構成され得る。作業ヘッド１１は、箱シートＳの隣接する２つのパネル（長さ面パネルＰ１と下外フラップＰ４、又は長さ面パネルＰ１と幅面パネルＰ２）を同時に略同一平面状に保持できるよう十分な大きさ及び吸引力を有するよう設計される。

また、作業ヘッド１１は、フラップＰ３～Ｐ６を開放可能にするために、外フラップＰ３，Ｐ４を封函状態に係止するテープを切断するカッタ１３と、テープを切断する位置（外フラップＰ３，Ｐ４の外縁）を確認するセンサ１４とを有してもよい。

開放補助部材２０は、長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２の横方向幅よりも小さい幅を有し、ロボット１０が保持する箱体Ｂに挿入可能に形成される。また、開放補助部材２０は、フラップＰ３～Ｐ６の延出長さよりも大きい長さを有することが好ましい。開放補助部材２０は、上向きに突出するよう配設される。本実施形態において、開放補助部材２０は、箱体Ｂが供給されるテーブル２１の端部に不動に固定されている。本実施形態では、テーブル２１には、蓋体（上フラップＰ３，Ｐ５）が開封され、内部の物品が取り出された箱体Ｂが供給される。

パッド取り出し装置３０は、箱体Ｂの中に挿入され、緩衝パッドＣを吸着する吸着部３１と、先端に吸着部３１を支持する支持部３２と、緩衝パッドＣの有無を判定するパッド確認部３３と、を有する。本実施形態において、支持部３２は吸着部３１を箱体Ｂへの挿入方向（上下方向）に移動可能に支持し、パッド確認部３３は吸着部３１の支持部３２に対する移動を検出するセンサを有する。具体的には、吸着部３１は自重により緩衝パッドＣを箱体Ｂから抜き出し可能な重量を有し、パッド確認部３３は吸着部３１が降下した位置にあることを検出する近接スイッチ等を有する。この構成によれば、パッド取り出し装置３０には、ロボット１０により上下を反対にして保持される箱体Ｂが嵌装される。緩衝パッドＣが存在しない場合、吸着部３１が箱体Ｂの底部を吸着し、ロボット１０が箱体Ｂを持ち上げたときに吸着部３１が箱体Ｂと共に持ち上げられる。このため、パッド確認部３３が吸着部３１の移動を検出した場合には、緩衝パッドＣが存在しないと判断できる。また、本実施形態において、パッド取り出し装置３０は、ロボット１０が箱体Ｂの底を封止する下外フラップＰ４を係止するテープを切断する際に、箱体Ｂを保持するためにも用いられる。

折り畳み補助部材４０は、略水平に片持状態で支持される棒状体であることが好ましい。本実施形態において、折り畳み補助部材４０は支柱４１に支持されているが、建物や他の構造体に保持されてもよい。折り畳み補助部材４０は、パイプ又は棒材によって形成され得る。折り畳み補助部材４０の径は、多様な向きの箱体Ｂに挿入できるよう、剛性を担保できる範囲内でできるだけ小さいことが好ましい。また、折り畳み補助部材４０の長さは、図１に想像線で示すように箱シートＳを内側から支持できるよう、折り畳み状態の箱シートＳの高さ（長さ面パネルＰ１の高さと上下の外フラップＰ３，Ｐ４の延出長さとの合計）以上であることが好ましい。また、折り畳み補助部材４０は、箱シートＳを床面に当接させずに指示できるよう、１枚の長さ面パネルＰ１と１枚の幅面パネルＰ２との横方向の合計長さより高い位置に保持されることが好ましい。

制御装置５０は、例えばメモリ、プロセッサ、入出力インターフェイス等を有し、適切な制御プログラムを実行する１又は複数のコンピュータ装置よって構成され得る。また、制御装置５０は、その一部が物理回路によって構成されてもよい。制御装置５０は、箱体折り畳みシステム１により図２に示す箱体Ｂの折り畳み処理を行うことができるよう、ロボット１０及びパッド取り出し装置３０を制御する。

箱体Ｂの折り畳み処理は、作業ヘッド１１により箱体Ｂの底面を吸着する工程（Ｓ０１：底面吸着工程）と、開放補助部材２０で上フラップＰ３，Ｐ５を開放するよう箱体Ｂを移動させる工程（Ｓ０２：上フラップ開放工程）と、箱体Ｂをパッド取り出し装置３０に配置する工程（Ｓ０３：パッド取り出し装置配置工程）と、パッド取り出し装置３０の吸着部３１により緩衝パッドＣを吸着工程する工程（Ｓ０４：緩衝パッド吸着工程）と、ロボット１０により箱体Ｂを持ち上げる工程（Ｓ０５箱体持ち上げ工程）と、緩衝パッドＣの有無を判定する工程（Ｓ０６：緩衝パット有無判定工程）と、緩衝パッドＣがない場合に吸着部３１による吸着を停止する工程（Ｓ０７：吸着停止工程）と、ロボット１０により箱体Ｂの下外フラップＰ４を係止するテープを切断する工程（Ｓ０８：テープ切断工程）と、作業ヘッド１１により箱体Ｂの一方の上外フラップＰ３と隣接する長さ面パネルＰ１とを箱体Ｂの側面側から吸着する工程（Ｓ０９：側面吸着工程）と、折り畳み補助部材４０で下内フラップＰ６を開放するよう箱体Ｂを移動させる工程と（Ｓ１０：下フラップ開放工程）と、作業ヘッド１１から箱体Ｂを解放することにより箱シートＳを折り畳んで状態で折り畳み補助部材４０に支持させる工程（Ｓ１１：箱体解放工程）と、作業ヘッド１１により長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２を吸着して箱シートＳを折り畳み補助部材４０から抜き取る工程（Ｓ１２：箱シート抜き取り工程）と、を備える。

Ｓ０１の底面吸着工程では、箱体Ｂのテープで封止されている底面を作業ヘッド１１により吸着する。一度作業ヘッド１１により箱体Ｂの側面を吸着して箱体Ｂを横倒しにしてから箱体Ｂの底面を吸着してもよい。

Ｓ０２の上フラップ開放工程では、ロボット１０により箱体Ｂを移動させることにより、上フラップＰ３，Ｐ５を１枚ずつ開放補助部材２０に当接させて外側に回動させる。これにより、上フラップＰ３，Ｐ５がそれぞれ外側に開いた状態で保持されるような折り癖を付ける。つまり、ロボット１０は、上フラップＰ３，Ｐ５の間に開放補助部材２０を挿入し、上フラップＰ３，Ｐ５のいずれかに開放補助部材２０を当接させ、箱体Ｂをその四角筒状部が開放補助部材２０と平面視で重複しない位置まで移動させる。さらに、ロボット１０は、箱体Ｂを下方に移動させることで、上フラップＰ３，Ｐ５を大きく外側に回動させることが好ましい。

Ｓ０３のパッド取り出し装置配置工程では、ロボット１０により箱体Ｂをパッド取り出し装置３０に嵌装する。これにより、パッド取り出し装置３０の吸着部３１が箱体Ｂの底体（下フラップＰ４，Ｐ６）を緩衝パッドＣを介して内側から支持する状態となる。

Ｓ０４の緩衝パッド吸着工程では、吸着部３１による吸引を開始することで、箱体Ｂの内部に存在する緩衝パッドＣを吸着する。緩衝パッドＣが存在しない場合、吸着部３１は、箱体Ｂの底体を吸着する。

Ｓ０５の箱体持ち上げ工程では、ロボット１０により箱体Ｂを少しだけ持ち上げる。箱体Ｂの中に緩衝パッドＣが存在する場合、ロボット１０が箱体Ｂを持ち上げることにより、吸着部３１が自重により吸着している緩衝パッドＣと共にその場に留まり、箱体Ｂの底体から緩衝パッドＣを離間させる。一方、箱体Ｂの中に緩衝パッドＣが存在しない場合、ロボット１０は、箱体Ｂと共にその底体を吸着している吸着部３１をも持ち上げる。

Ｓ０６の緩衝パット有無判定工程では、箱体持ち上げ工程におけるパッド確認部３３による吸着部３１の検知結果に基づいて、Ｓ０７の吸着停止工程を行うか否かを決定する。

Ｓ０７の吸着停止工程では、吸着部３１の吸引を停止することにより、吸着部３１から箱体Ｂの底体内面を解放する。

Ｓ０８のテープ切断工程では、作業ヘッド１１から箱体Ｂを解放し、作業ヘッド１１のカッタ１３を用いて、下外フラップＰ４ひいては下内フラップＰ６の開放を可能にするよう箱体Ｂの底面に貼着されているテープを切断する。

Ｓ０９の側面吸着工程では、先ず、作業ヘッド１１をその一部が１枚の下外フラップＰ４上に位置し、残部が箱体Ｂの外側に突出するよう配置する。この状態で、作業ヘッド１１より下外フラップＰ４を吸着し、吸着した下外フラップＰ４をその基端縁を中心に揺動させて開放するよう、作業ヘッド１１を９０度の円弧を描くよう移動させる。これにより、作業ヘッド１１の残部が下外フラップＰ４に隣接する長さ面パネルＰ１を吸着可能となる。結果として、作業ヘッド１１は、下外フラップＰ４と長さ面パネルＰ１とを同一の仮想平面上で吸着保持する。この状態で、作業ヘッド１１を鉛直に移動させることで、緩衝パッドＣを残して箱体Ｂをパッド取り出し装置３０から脱離させることができる。

Ｓ１０の下フラップ開放工程では、作業ヘッド１１が長さ面パネルＰ１及び連接された外フラップＰ４を同一平面上で吸着してもう一方の長さ面パネルＰ１を下側に配置する姿勢で箱体Ｂを移動させることによって、下内フラップＰ６を折り畳み補助部材４０に当接させることより開放する。

具体的には、先ず、図３に示すように、ロボット１０により、幅面パネルＰ２が折り畳み補助部材４０に対して傾斜するよう箱体Ｂを保持し、折り畳み補助部材４０の長手方向に箱体Ｂを移動させることにより折り畳み補助部材４０の先端部を箱体Ｂの中に挿入する。このとき、折り畳み補助部材４０の先端側に位置する下内フラップＰ６を箱体Ｂの内側に押し込まないようにする。このため、折り畳み補助部材４０の基端側に位置する下内フラップＰ６を僅かに箱体Ｂの内側に押し込むことになってもよい。

続いて、図４に示すように、ロボット１０により、幅面パネルＰ２に沿う方向に箱体Ｂを引き抜くことで、折り畳み補助部材４０の先端側に位置する下内フラップＰ６を開放することができる。さらに、ロボット１０により、折り畳み補助部材４０の先端側に位置する下内フラップＰ６が折り畳み補助部材４０から離間しない範囲で、長さ面パネルＰ１の下縁に沿う方向の成分を有する軌跡で箱体Ｂを移動させることによって、図５に示すように、下内フラップＰ６を箱体Ｂの外側に大きく開放させて開放状態に折り癖をつける。

さらに、ロボット１０により、箱体Ｂの傾斜及び箱体Ｂの移動の軌跡を折り畳み補助部材４０に対して反転して同様に箱体Ｂを移動させることにより、図６に示すように、反対側の下内フラップＰ６も開放状態に折り癖を付けることができる。これにより、箱体Ｂは、全てのフラップＰ３～Ｐ６が四角筒状部の外側に配置され、長さ面パネルＰ１に一方の幅面パネルＰ２を重ね合わせるよう容易に折り畳み得る状態となる。

なお、作業ヘッド１１で吸着していない下外フラップＰ４は、自重により開放され得るが、下外フラップＰ４の折り癖が強い場合には、下内フラップＰ６を開放する前に作業ヘッド１１で吸着していない下外フラップＰ４を折り畳み補助部材４０に当接させて開放するよう箱体Ｂを移動させてもよい。

Ｓ１１の箱体解放工程では、折り畳み補助部材４０に前記長さ面パネルＰ１と幅面パネルＰ２との境界において箱シートＳを支持させるよう、作業ヘッド１１から箱体を解放する。つまり、折り畳み補助部材４０に箱体Ｂを預けることで、箱体Ｂの自重により箱体Ｂが折り畳まれ、折り畳まれた箱シートＳが折り畳み補助部材４０から垂下される。

Ｓ１２の箱シート抜き取り工程では、ロボット１０により、折り畳み補助部材４０が支持する箱シートＳの一方の面側の長さ面パネルＰ１及び隣接する幅面パネルＰ２を作業ヘッド１１により略同一平面上に保持しつつ、折り畳み補助部材４０から箱シートＳを抜き取る。折り畳み補助部材４０から垂下される箱シートＳは、折り畳み補助部材４０の太さに起因して、僅かに内腔を残す不完全な折り畳み状態となり得る。この状態で長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２を同一平面上に保持することが困難である場合、先ず、長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２のうち上側に位置する方に合わせて作業ヘッド１１を傾斜させ、上側の長さ面パネルＰ１又は幅面パネルＰ２だけを保持し、箱シートＳを水平方向に折り畳み補助部材４０から抜き取ってから、又は箱シートＳを鉛直方向に持ち上げて折り畳み補助部材４０を箱シートＳの上下方向中央部に配置してから、吸着面が鉛直になるよう作業ヘッド１１を回動させて、長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２を同一平面上に吸着する状態としてもよい。

作業ヘッド１１により長さ面パネルＰ１及び幅面パネルＰ２を同一平面上に吸着する状態では、吸着面が水平になるよう作業ヘッド１１回動しても箱シートＳを略折り畳み状態に保持することができるため、ロボット１０により折り畳んだ箱シートＳを所定の場所に順番に積み重ねることもできる。

以上のように、箱体折り畳みシステム１は、ロボット１０により箱体Ｂを移動させて下内フラップＰ６を折り畳み補助部材４０に当接させて開放するため、箱体Ｂのサイズの違いに対する許容度が大きく、サイズの違いが大きい箱体Ｂの折り畳みを行う場合でもロボット１０の動作プログラムの変更だけで対応できる範囲が大きい。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、前述した実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例として、本開示に係る箱体折り畳みシステムは、物品取り出しの際に箱体の底体（下フラップ）が開放されている箱体に適用され、折り畳み補助部材で上フラップを開放してもよい。また、本開示に係る箱体折り畳みシステムでは、折り畳み補助部材で上フラップと下フラップの両方を開放してもよい。したがって、本開示に係る箱体折り畳みシステムにおいて、解放補助部材は省略可能である。また、本開示に係る箱体折り畳みシステムにおいて、パッド取り出し装置も必須の構成ではなく、パッド取り出し装置以外の場所でテープの切断を行ってもよい。また、本開示に係る箱体折り畳みシステムにおいて、作業ヘッドはテープカッタを有さず、別途設けられるロボット等のテープ切断機構によりテープの切断を行ってもよい。また、本開示に係る箱体折り畳みシステムは、フラップを開放して折り畳み補助部材に箱シートを保持させるロボットとは異なるロボットが折り畳み補助部材から箱シートを抜き取るよう構成されてもよい。さらに、本開示に係る箱体折り畳みシステムでは、ロボットで他の作業、例えば箱体に収容された物品の取り出し又はその補助を行ってもよい。

１ 箱体折り畳みシステム
１０ ロボット
１１ 作業ヘッド
１２ 吸着パッド
１３ カッタ
１４ センサ
２０ 開放補助部材
２１ テーブル
３０ パッド取り出し装置
３１ 吸着部
３２ 支持部
３３ パッド確認部
４０ 折り畳み補助部材
４１ 支柱
５０ 制御装置
Ｂ 箱体
Ｃ 緩衝パッド
Ｐ１ 長さ面パネル
Ｐ２ 幅面パネル
Ｐ３ 上外フラップ
Ｐ４ 下外フラップ
Ｐ５ 上内フラップ
Ｐ６ 下内フラップ
Ｓ 箱シート

Claims (6)

1. 互いに連接される複数のパネルを有する箱シートから形成される箱体を折り畳む箱体折り畳みシステムであって、
   前記箱シートを吸着する作業ヘッドを有し、前記箱体を移動するロボットと、
   前記ロボットが移動する前記箱体に当接することにより前記複数のパネルの間の相対角度を変更する折り畳み補助部材と、
   を備える箱体折り畳みシステム。
2. 前記折り畳み補助部材は、略水平に片持状態で支持される棒状体である、請求項１に記載の箱体折り畳みシステム。
3. 前記複数のパネルは、側方に交互に連接されて四角筒状部を形成する一対の長さ面パネル及び一対の幅面パネルと、前記一対の長さ面パネルの上縁及び下縁からそれぞれ延出する二対の外フラップと、前記一対の幅面パネルの上縁及び下縁からそれぞれ延出する二対の内フラップと、を含み、
   前記ロボットは、
   前記作業ヘッドが前記長さ面パネル及び連接された前記外フラップを同一平面上で吸着してもう一方の前記長さ面パネルを下側に配置する姿勢で、前記折り畳み補助部材により前記内フラップを開放するよう前記箱体を移動し、
   続いて、前記折り畳み補助部材に前記長さ面パネルと前記幅面パネルとの境界において前記箱シートを支持させるよう、前記作業ヘッドから前記箱体を解放する、
   請求項２に記載の箱体折り畳みシステム。
4. 前記ロボットは、前記折り畳み補助部材が支持する前記箱シートの一方の面側の前記長さ面パネル及び隣接する前記幅面パネルを前記作業ヘッドにより略同一平面上に保持する、請求項３に記載の箱体折り畳みシステム。
5. 前記箱体の中に挿入され、前記箱体の中に配置される緩衝パッドを吸着する吸着部を有するパッド取り出し装置をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の箱体折り畳みシステム。
6. 前記パッド取り出し装置は、
   前記吸着部を前記箱体への挿入方向に移動可能に支持する支持部と、
   前記吸着部の前記支持部に対する移動を検知するパッド確認部と、
   を有する、請求項５に記載の箱体折り畳みシステム。

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