JP7309753B2 - 箱開梱装置及びそれを用いた箱開梱方法 - Google Patents
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Description
前記ロボットによって、前記保持装置で保持した前記箱を、鉛直平面内で移動させる工程Aを含む。
図1は、本発明の一実施形態の箱開梱装置を含む箱開梱システムのレイアウト構想図の一例である。図2は、ロボットとデパレタイズエリアを示す斜視図である。図3は、デパレタイズ動作のうちの前半である箱位置計測動作を示す図である。図4は、保持装置の構成を示す正面図である。この箱開梱システムは、箱開梱装置100の作業環境でもある。
{ハードウエアの構成}
図1乃至図4を参照すると、箱開梱システムは、ロボット1と、カッティング装置40と、デパレタイズエリア51と、実パレット搬送コンベア52と、パレットマガジン53と、解袋機54と、製品搬出コンベア55と、空箱排出コンベア56とを含む。ロボット1とカッティング装置40とが、箱開梱装置100を構成する。ロボット1の動作は、ロボット制御器3(図5)によって制御され、ロボット1以外の箱開梱システムの構成要素の動作は、システム制御装置(不図示)によって制御される。ロボット1の動作の制御と箱開梱システムの制御とは相互に連係して行われる。
ロボット1は、手首2aに、梱包された箱33を保持する保持装置10を含むロボットハンドを有していて、保持装置10で保持した箱33を、鉛直平面内で移動させることができればよい。ロボット1が、保持装置10で保持した箱33を鉛直平面内で上方に移動させることによって、切り開くべき面に切断刃41に押し当てることができ、且つ、箱33を当該鉛直平面内で切断刃41の刃先の延在方向に移動させることによって、当該切断すべき面を切り開くことができるからである。ここで、「箱33の面を切り開く」とは、箱33の面に、内部空間に達する切れ目(cut line)を入れる、又は、線状の開口を形成する、ことを意味する。ロボット1は、さらに、保持装置10で保持した箱33を上下反転させる回転方向において角度変化させることができてもよい。この構成によれば、保持装置10で保持した箱33の下面を切断刃41に向けることができるので、箱33の下面を切り開くことができる。
箱33は、内部に収容物36を収容して封緘(封止)でき、且つ、切断刃41で切り開くことができるものであればよい。箱33の形態は特に限定されない。ここでは、箱33が、底面と、底面に対向する天面と、底面の全周と天面の全周とを接続する側面と、を有する形態に構成されている。具体的には、箱33は、荷詰めされた段ボール箱である。ここでは、例えば、箱33の形状は、直方体である。箱33は、直方体の4つの側壁からなる四角柱状の本体部33aと、本体部33aの各側壁の上端及び下端にそれぞれ形成されたフラップ33bとで構成される。フラップ33bを折り曲げるとともに適宜組み合わせて、四角柱状の本体部33aの両端面を閉鎖することによって、それぞれ、天壁及び底壁が形成される。なお、本実施形態では、箱33の上下の方向を特に区別しない場合には、四角柱状の本体部33aの両端の壁を「端壁」と呼ぶ。端壁は、フラップ33bが開くことがないように、粘着テープ(以下、単に「テープ」という)34によって封緘される。箱33の端壁の形態により、フラップ33bの形状や枚数や、テープ34による封緘態様は種々であるが、一般的なものを説明すると次のとおりである。
図3を参照すると、箱33は、パレット31上に箱集合体32を形成するように積み上げられる。箱集合体32は、箱33が規則的に配置されておればよい。規則性が要求される理由は、ロボット1がパレット31上に配置された箱33を保持するためには、各箱33のパレット31上における位置が特定されている必要があるからである。
図2を参照すると、カッティング装置40はロボット1の近傍に設置されている。カッティング装置40は、刃先が下方を向いた切断刃41を有する。なお、切断刃41の刃先は斜め下向きであってもよい。切断刃41は、下方又は斜め下方を向いた刃先を有するものであればよい。切断刃41の形状は、特に限定されず、円板状、ナイフ状、チェーンソー状等が例示される。切断刃41は、固定されていてもよく、移動可能であってもよい。
収容物36(図4参照)は、特に限定されない。製品、郵便物等が例示される。製品として、袋詰めされた製品(例えば、食品、ナッツが詰まったビニール袋、日用品)、工業材料、部品等が例示される。
図3及び図4を参照すると、保持装置10は、ここでは、本体部11と、取付部12と、一対の把持部材13A,13Bと、吸着部18と、3次元位置計測器(箱位置検知器)20と、を備える。なお、図4では、3次元位置計測器20の図示を省略している。3次元位置計測器20については、後で詳しく説明する。また、図4では、便宜上、図の左右方向及び上下方向を、それぞれ、保持装置10の左右方向及び上下方向と定義する。
図3に示すように、箱位置検知器としての3次元位置計測器20は、保持装置10の本体部11の側部に設けられる。3次元位置計測器20は、箱33の3次元位置を計測する。3次元位置計測器20は、例えば、3次元ビジョンカメラ、画像センサ、超音波距離センサ等で構成される。ここでは、3次元位置計測器20は、3次元ビジョンカメラで構成される。
図5は、図1の箱開梱装置100の制御系統の構成を示すブロック図である。
次に、以上のように構成された箱開梱装置100の動作を説明する。まず、図2、図3、及び図6を用いて、箱開梱装置100の動作の概容を説明する。
図9は、デパレタイズ動作の他の態様を示す図である。図9を参照すると、本実施形態の変形例1では、パレット31上に、箱集合体32として、複数の箱33が、列状に配置されている。列の数は、特に限定されない。このような場合として、例えば、箱33が縦長で、積み上げると箱集合体32が不安定になる場合が挙げられる。
変形例2は、以下の点以外は変形例と同様である。
上記実施形態並びに変形例1及び変形例2(以下、単に「上記実施形態」という)において、箱開梱装置100がロボット1を操作する操作器を備えていて、操作者が操作器を用いてロボット1を操作することによって箱33を開梱するように箱開梱装置100が構成されていてもよい。この場合、例えば、操作者が制御装置を介さずにロボット本体2及び保持装置10を操作するように、箱開梱装置100を構成してもよい。また、例えば、操作器の操作により操作信号がロボット制御器3に入力され、ロボット制御器3が操作信号に応じてロボット本体2及び保持装置10の動作を制御するように、箱開梱装置110を構成してもよい。
2 ロボット本体
2a 手首
3 ロボット制御器
10 保持装置
11 本体部
12 取付部
13,13A,13B 把持部材
15A,15B 爪
17A,17B 摩擦部材
18 吸着部
20 3次元位置計測器(箱位置検知器)
31 パレット
32 箱集合体
33 段ボール箱(箱)
33a 本体部
33b フラップ
34 粘着テープ(テープ)
36 収容物
40 カッティング装置
41 切断刃
42 支持体
51 デパレタイズエリア
52 実パレット搬送コンベア
53 パレットマガジン
54 解袋機
55 製品搬出コンベア
56 空箱排出コンベア
100 箱開梱装置
Pr プロセッサ
Me メモリ
Claims (21)
- ロボットと、カッティング装置と、を備え、
前記ロボットの手首にはロボットハンドが取り付けられ、
前記ロボットハンドは、梱包された箱を保持する保持装置を有し、
前記カッティング装置は、刃先が下向き又は斜め下向きになった切断刃を有し、
前記ロボットは、前記保持装置で保持した前記箱を、鉛直平面内で移動させることができ、
前記ロボットは、前記保持装置を有する前記ロボットハンドが取り付けられた手首を含むロボット本体と、前記ロボット本体及び前記保持装置の動作を制御するロボット制御器とを備え、
前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、所定位置に位置する前記箱を前記保持装置によって保持し、且つ、前記保持装置で保持した前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記箱の上を向いた面を前記切断刃により切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、箱開梱装置。 - 前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の側方に位置させるようにして前記箱の上面以外の面を保持し、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記箱の上面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、請求項1に記載の箱開梱装置。
- ロボットと、カッティング装置と、を備え、
前記ロボットの手首にはロボットハンドが取り付けられ、
前記ロボットハンドは、梱包された箱を保持する保持装置を有し、
前記カッティング装置は、刃先が下向き又は斜め下向きになった切断刃を有し、
前記ロボットは、前記保持装置で保持した前記箱を、鉛直平面内で移動させることができ、
前記ロボットは、さらに、前記保持装置で保持した前記箱を上下反転させる回転方向において角度変化させることができ、
前記ロボットは、前記保持装置を有する前記ロボットハンドが取り付けられた手首を含むロボット本体と、前記ロボット本体及び前記保持装置の動作を制御するロボット制御器とを備え、
前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、前記保持装置で保持した前記箱を、少なくとも、上下反転させる回転方向において角度変化させ、それにより上向き又は斜め上向きになった前記箱の面を前記切断刃により切り開くことによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、箱開梱装置。 - 前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の上方に位置させるようにして前記箱の少なくとも上面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の下面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、請求項3に記載の箱開梱装置。
- 前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の側方に位置させるようにして前記箱の下面以外の面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の下面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、請求項3に記載の箱開梱装置。
- 前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、前記保持装置で保持した前記箱を開梱した後、前記切断刃により切り開かれた面を下方に向けることによって前記箱の収容物を落下させるよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、請求項1乃至5のいずれかに記載の箱開梱装置。
- 前記箱が、底面と、前記底面に対向する天面と、前記底面の全周と前記天面の全周とを接続する側面と、を有し、
前記箱は、前記天面が上面となるように所定位置に位置しており、
前記ロボット制御器は、前記ロボット本体が、
前記手首を前記箱の上方に位置させるようにして前記箱の底面以外の面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の底面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱し、且つ、その後、前記切断刃により切り開かれた底面を下方に向けることによって前記箱の収容物を落下させるよう、前記ロボット本体を制御するように構成されている、請求項3に記載の箱開梱装置。 - 前記箱がパレット上に箱集合体として載置されており、
前記保持装置は、前記箱の位置を検知する箱位置検知器を備えており、
前記ロボット制御器は、前記箱位置検知器が検知する前記箱の位置に基づいて、前記パレット上に載置された前記箱集合体の所定位置に位置する前記箱を前記保持装置で保持するよう構成されている、請求項1乃至7のいずれかに記載の箱開梱装置。 - 前記カッティング装置の前記切断刃は、前記ロボットが前記ロボットハンドの前記保持装置を前記切断刃の下において移動させることが可能な位置に配置されている、請求項1乃至8のいずれかに記載の箱開梱装置。
- 前記ロボットが垂直多関節ロボットである、請求項1乃至9のいずれかに記載の箱開梱装置。
- ロボットと、カッティング装置と、を備え、前記ロボットの手首にはロボットハンドが取り付けられ、前記ロボットハンドは、梱包された箱を保持する保持装置を有し、前記カッティング装置は、刃先が下向き又は斜め下向きになった切断刃を有する箱開梱装置を用いた箱開梱方法であって、
前記ロボットは、前記保持装置を有する前記ロボットハンドが取り付けられた手首を含むロボット本体と、前記ロボット本体及び前記保持装置の動作を制御するロボット制御器とを備え、
前記ロボットによって、前記保持装置で保持した前記箱を、鉛直平面内で移動させる工程Aを含み、
前記工程Aが、前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、所定位置に位置する前記箱を前記保持装置によって保持し、且つ、前記保持装置で保持した前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記箱の上を向いた面を前記切断刃により切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御する工程である、箱開梱方法。 - 前記工程Aが、前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の側方に位置させるようにして前記箱の上面以外の面を保持し、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記箱の上面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御する工程である、請求項11に記載の箱開梱方法。
- 前記工程Aが、前記ロボットによって、さらに、前記保持装置で保持した前記箱を上下反転させる回転方向において角度変化させることを含む、請求項11に記載の箱開梱方法。
- ロボットと、カッティング装置と、を備え、前記ロボットの手首にはロボットハンドが取り付けられ、前記ロボットハンドは、梱包された箱を保持する保持装置を有し、前記カッティング装置は、刃先が下向き又は斜め下向きになった切断刃を有する箱開梱装置を用いた箱開梱方法であって、
前記ロボットは、前記保持装置を有する前記ロボットハンドが取り付けられた手首を含むロボット本体と、前記ロボット本体及び前記保持装置の動作を制御するロボット制御器とを備え、
前記ロボットによって、前記保持装置で保持した前記箱を、鉛直平面内で移動させる工程Aを含み、
前記工程Aが、前記ロボットによって、さらに、前記保持装置で保持した前記箱を上下反転させる回転方向において角度変化させることを含み、
前記工程Aが、前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、前記保持装置で保持した前記箱を、少なくとも、上下反転させる回転方向において角度変化させ、それにより上向き又は斜め上向きになった前記箱の面を前記切断刃により切り開くことによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御する工程である、箱開梱方法。 - 前記工程Aが、前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の上方に位置させるようにして前記箱の少なくとも上面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の下面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御する工程である、請求項14に記載の箱開梱方法。
- 前記工程Aが、前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の側方に位置させるようにして前記箱の下面以外の面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の下面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱するよう、前記ロボット本体を制御する工程である、請求項14に記載の箱開梱方法。
- 前記ロボット制御器によって、前記ロボット本体が、前記保持装置で保持した前記箱を開梱した後、前記切断刃により切り開かれた面を下方に向けることによって前記箱の収容物を落下させるよう、前記ロボット本体を制御する工程Bを含む、請求項11乃至16のいずれかに記載の箱開梱方法。
- 前記箱が、底面と、前記底面に対向する天面と、前記底面の全周と前記天面の全周とを接続する側面と、を有し、
前記箱は、前記天面が上面となるように所定位置に位置しており、
前記箱開梱方法は、前記工程Aと追加工程とを含み、
前記工程A及び前記追加工程が、前記ロボット制御器によって、
前記ロボット本体が、前記手首を前記箱の上方に位置させるようにして前記箱の底面以外の面を保持し、その後、保持した箱を上下反転させる回転方向において角度変化させ、その後、前記箱を少なくとも鉛直平面内で移動させることによって、前記角度変化により上向き又は斜め上向きになった前記箱の底面を前記切断刃によって切り開き、それによって前記箱を開梱し、且つ、その後、前記切断刃により切り開かれた底面を下方に向けることによって前記箱の収容物を落下させるよう、前記ロボット本体を制御する工程である、請求項14に記載の箱開梱方法。 - 前記箱がパレット上に箱集合体として載置されており、
前記保持装置は、前記箱の位置を検知する箱位置検知器を備えており、
前記工程Aにおいて、前記ロボット制御器によって、前記箱位置検知器が検知する前記箱の位置に基づいて、前記パレット上に載置された前記箱集合体の所定位置に位置する前記箱を前記保持装置で保持する、請求項11乃至18のいずれかに記載の箱開梱方法。 - 前記カッティング装置の前記切断刃は、前記ロボットが前記ロボットハンドの前記保持装置を前記切断刃の下において移動させることが可能な位置に配置されている、請求項11乃至19のいずれかに記載の箱開梱方法。
- 前記ロボットが垂直多関節ロボットである、請求項11乃至20のいずれかに記載の箱開梱方法。
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