WO2014181733A1

WO2014181733A1 - 矩形形状品の箱詰め方法及びその装置

Info

Publication number: WO2014181733A1
Application number: PCT/JP2014/061933
Authority: WO
Inventors: 功児永田; 悟根本; 敏郎佐藤
Original assignee: 東洋製罐グループホールディングス株式会社
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-11-13
Also published as: EP2995561A1; EP2995561A4; EP2995561B1; JP6156629B2; ES2698131T3; US20160059972A1; JP2014218268A; US10202212B2

Abstract

　本発明の課題は、スタンディング形態の包装袋等の矩形形状品の束を一つ一つ結束することなく、フリーのままで扱うと共に、一貫して完全に自動化された箱詰めを実現する方法及びその装置を提供することにある。　本発明の矩形形状品の箱詰め方法は、矩形形状品の束を正立、整列させ、多軸アクチュエータとハンドを用いて前記束を把持、上昇、移送、及び下降させて、カートン内に所定間隔をもって配置された第１ガイドと第２ガイド間に挿入するステップ、前記第１ガイドが正立した前記束の上方に変位するステップ、前記第２ガイドが挿入された前記束を既存の前記束と接する位置に移動させ、保持するステップ、前記第１ガイドが前記第２ガイドに代わって正立した前記束を保持するステップ、前記第２ガイドが次に搬送されてくる前記束を受け入れるように前記第１ガイドと所定間隔となる位置に変位するステップとからなる。

Description

矩形形状品の箱詰め方法及びその装置

　本発明は、束ねられた複数のスタンディング形態の包装袋等の矩形形状品を、正立させた状態でカートンに詰める矩形形状品の箱詰め方法及びそれを実施する装置に関する。

　液体洗浄剤等が充填される包装袋等の矩形形状品は、製袋工場から箱詰めにされて出荷されるが、製造ライン（製袋工程）で製造された複数枚の包装袋が束ねられて順次箱体に梱包される。梱包形態の１つに、包装袋の袋束(通常25～50袋を１バッチとする)を正立させた状態でカートンに挿入する、通常縦積みと呼ばれる形態がある。

　この縦積みの梱包を自動化するにあたり問題となるのは、袋束をカートンに挿入する工程において、既にカートン内に挿入されている以前のバッチと、現バッチが干渉を起こすことである。特に、注出部付き包装袋のようなスタンディング形態の包装袋（スタンディングパウチ）は底材を有しており、包装袋の底部とそれ以外の部分では厚みが約２倍異なる。このため、カートン内に挿入後、その袋束の膨れによるずれに起因して、整列が乱れてカートン内の所望位置に収納出来ず、次のバッチで搬送される袋束がカートン内の前のバッチの袋束に当たり、カートン内に綺麗に挿入されないという現象が起こりやすい。このような理由から従来、前述したスタンディング形態の包装袋の自動梱包は困難であり、人手による箱詰めがなされてきた。　

　このような状況の中で、特に天地の厚みの違う包装袋を束ねて自動的に、且つ収納後も荷崩れを起こさないように整列状態でコンテナに積み付けて、包装袋を自動梱包する袋自動梱包方法及びその装置、並びに該装置で使用されるロボットのロボットハンド装置を提供することを目的とする特許文献１が提示された。この発明の袋自動梱包方法は、複数枚積層された袋を結束する工程、該結束された袋束をトレー搬送装置で搬送されるトレーに互いに向きを変えて２束重ねて積載する工程、該トレーに移載された袋束の上面にパットを載せる工程、前記トレーから上部にパットが載った袋束群をロボットにより把持して袋輸送用のコンテナに順次積み付けて収納するコンテナへの収納工程からなる。そして、前記コンテナに互いに天地が逆に重なっている２束の袋束を１段として、各段間にパットを介在させて積み重ねた状態で自動的に収納して梱包することを特徴とするものである。しかしながら、この袋自動梱包方法においては、製袋機から排出される袋を所定数、例えば５０袋を手作業により束ねて、検品後、同一方向に束ねた状態で結束装置のバケットに挿入するという人手の作業を必要とする。また、束ねられた袋は、バケットに挿入され、結束装置によりバンド掛けして１束の袋束に結束する動作を必要とする。

特開平１０－１６９１０号公報　「袋自動梱包方法及びその装置、並びに袋積み付け用ロボットのロボットハンド装置」　平成１０年１月２０日公開

　特許文献１の技術は、自動的に２束の袋束を互いに向きを変えて重ね、且つその上にパッドを重ねてロボットハンド装置で把持してコンテナに積み付けするので、従来すべり易く、自動梱包化が困難であったスタンディング形態の包装袋であっても、確実に整列して自動梱包することができ、従来と比べて大幅に省人化でき、生産コストを低減させることができるという効果を奏するが、前述したように、一部、人手による作業を必要とするだけでなく、結束装置によりバンド掛けして１束の袋束に結束する動作を必要とする。
　本発明の課題は、上記の問題を解決すること、すなわち、包装袋等、特にスタンディング形態の包装袋等の矩形形状品の束を一つ一つ結束することなく、フリーのままで扱うと共に、一貫して完全に自動化された箱詰めを実現する矩形形状品の箱詰め方法及びその装置を提供することにある。

　本発明の矩形形状品の箱詰め方法は、矩形形状品の束を正立、整列させ、多軸アクチュエータとハンドを用いて前記束を把持、上昇、移送、及び下降させて、カートン内に所定間隔をもって配置された第１ガイドと第２ガイド間に挿入するステップ、前記第１ガイドが正立した前記束の上方に変位するステップ、前記第２ガイドが挿入された前記束を既存の前記束と接する位置に移動させ、保持するステップ、前記第１ガイドが前記第２ガイドに代わって正立した前記束を保持するステップ、前記第２ガイドが次に搬送されてくる前記束を受け入れるように前記第１ガイドと所定間隔となる位置に変位するステップとからなる。

　本発明の矩形形状品の箱詰め装置は、矩形形状品の束を正立、整列させる整列装置、正立した前記束を把持するハンド、該ハンドを上昇させ、カートン載置位置まで移送して下降させる多軸アクチュエータ、カートン内に所定間隔をもって配置された第１ガイドと第２ガイド、前記第１ガイドが正立した前記束の上方に変位し、前記第２ガイドが挿入された前記束を既存の前記束と接する位置に移動させ、保持し、次いで、前記第１ガイドが前記第２ガイドに代わって正立した前記束を保持すると共に、前記第２ガイドが次に搬送されてくる前記束を受け入れるように前記第１ガイドと所定間隔となる位置に変位させる前記第１ガイドと第２ガイドを駆動制御する機構とを備える。
　また、本発明に係る装置の１形態は、前記第１ガイドと第２ガイドは対向するＬ字形状であって、その対向部分は櫛歯状に形成され、互いに干渉することなく変位を交差できることを特徴とする。
　また、本発明に係る装置の１形態は、空のカートンを搬入し、詰め終えたカートンを搬出するカートン移送手段の近傍に中敷き搬入手段を有するものであって、該中敷き搬入手段は中敷きを保持／開放する手段と、保持した中敷きを引き上げ、カートン内に移送する手段とを備え、正立した矩形形状品の束をカートン内に複数層に詰める機能を備えたことを特徴とする。

　更に、本発明に係る装置の１形態は、正立、整列した矩形形状品の束を所望の向きに反転させる回転機構を備えるものとした。

　本発明の矩形形状品の箱詰め方法は、正立、整列させた矩形形状品の束を多軸アクチュエータとハンドを用いて移送し、第１ガイドと第２ガイドを機能させることにより、人手を用いず、搬送された矩形形状品の束を結束することなく、カートン内に正立形態で安定した整列性を保ち、矩形形状品の束を一貫して完全に自動化された箱詰めを行うことが出来る。したがって、省人化により、製品コストを減少することができる。

　本発明の矩形形状品の箱詰め装置は、整列装置、ハンド、該ハンドの多軸アクチュエータ、第１ガイド及び第２ガイドと、当該第１ガイドと第２ガイドを駆動制御する機構とを備えているので、当該第１ガイドと第２ガイドにそれぞれに所定の機能を担わせるべく作動させることが可能であり、人手を用いず、搬送された矩形形状品の束を結束することなく、カートン内に正立した形態で安定した整列性を保ち、矩形形状品の束を一貫して完全に自動化された箱詰めすることが出来る。

　また、本発明に係る装置の１形態は、前記第１ガイドと第２ガイドが対向するＬ字形状であって、その対向部分は櫛歯状に形成されているため、互いに干渉することなく変位、交差できる。この形態によって、正立した矩形形状品の束を作業過程で安定状態を保ちながら箱詰めすることができる。
　また、本発明に係る装置の１形態は、空のカートンを搬入し、詰め終えたカートンを搬出するカートン移送手段の近傍に中敷き搬入手段と、該中敷き搬入手段は中敷きを保持／開放する手段と、保持した中敷きを引き上げ、カートン内に移送する手段とを備えているので、人手を用いることなく、正立した矩形形状品の束をカートン内に複数層に詰めることが出来る。
　更に、本発明に係る装置の１形態は、正立、整列した矩形形状品の束を所望の向きにする反転機構を備えることにより、矩形形状品の束を任意の形態でカートン内に梱包することができる。

本発明の矩形形状品の束を箱詰めする工程を説明する模式図である。本発明の矩形形状品の束を箱詰めする実施形態を示す図である。本発明のカートンに矩形形状品の束を箱詰めする手順を説明する図である。本発明装置に用いる中敷きシート搬入手段を示す図である。本発明の装置における整列装置の他の実施形態を示す図である。本発明によって矩形形状品の束を箱詰めした形態例を示す図である。従来の袋自動梱包装置を示す図である。

　　１　スタッカー　　　　　　　　　　２　袋束
　　３　ハンド　　　　　　　　　　　　４　多軸アクチュエータ
　　５　第１ガイド　　　　　　　　　　６　第２ガイド
　　７　カートン移送手段　　　　　　　８　整列装置
81，81’矩形枠　　　　　　　　　　82，82’枢軸
83，83’シャフト　　　　　　　　　　　85　レバー
86，86’駆動装置　　　　　　　　　　　87　基板
　　９　回転機構　　　　　　　　　　　10　製袋機
　　11　シート搬入手段　　　　　　　　11a バキュームパッド
　　11b 上下方向アクチュエータ　　　　11c 水平方向アクチュエータ

　本発明による矩形形状品の束を箱詰めする工程を、図１を参照しながら説明する。ここでは矩形形状品が包装袋を例として示しており、図中の10は製造ラインの製袋機であり、１はスタッカーである。製袋機10より排出された包装袋はスタッカー１にて所定枚数スタックされ、袋束２となる。次に袋束２は下降し、図示されないプッシャーにて整列装置８に挿入後回転され、正立と共に整列状態となる。正立、整列状態にされた袋束２は、ハンド３によって上端部を把持されて、多軸アクチュエータ４によってカートンＣまで搬送される。この多軸アクチュエータ４の動作は、前述したように、まずスタッカー１から袋束２を持ち上げ、次いで、カートンＣの上方位置まで移送し、カートンＣ内に下方移動して挿入する。なお、図中の破線枠で示したものは箱詰めに際し、袋束２を所望の向きに変更する回転機構９を示したもので、必要に応じてこの機構が採用される。

　図２は、本発明の矩形形状品の束を箱詰めする装置の１実施形態を示す図で、ここで扱う矩形形状品はスタンディング形態の包装袋である。包装袋は２ラインの製袋機で製造、搬送され、８は挿入された袋束２を回動して正立、整列させる整列装置で、この整列装置８を構成する上下のパネルの内、上方のパネルをエアーシリンダ等により下降させて袋束２を挟圧し、適宜回転駆動によって回動させて前記袋束２を正立、整列させる。また、９は前述した袋束２を所望の向きに変更する回転機構で、この回転機構９は必要に応じて採用される。３は袋束２を把持するハンドであり、４はそのハンド３を整列装置８の上方位置からカートンＣに運ぶための多軸アクチュエータである。更に、５は第１ガイド、６が第２ガイドで、この実施形態では第１ガイド５と第２ガイド６は対向するＬ字形状であって、その対向部分は櫛歯状に形成され、互いに干渉することなく対向方向の変位を交差できる構成が採られている。また、７は空のカートンＣを搬入し、詰め終えたカートンＣを搬出するカートン移送手段である。

　そして、整列装置８内の正立、整列状態の袋束２の上方に待機しているハンド３は多軸アクチュエータ４によって下降し、袋束２を把持して再度上昇駆動され、続いてカートンＣが載置された上方位置に水平移動する。次いで、ハンド３は下降駆動し、カートンＣ内に袋束２を挿入する。また、第１ガイド５と第２ガイド６は、ハンド３の多軸アクチュエータ４と同様のアクチュエータを備えており、それぞれ手順に沿った駆動はそのアクチュエータによって駆動される。更に、第１ガイド５と第２ガイド６は対向するＬ字形状で、その対向部分は櫛歯状に形成され、歯と歯の間に相手の歯が噛み合う形態で互いに干渉することなく対向方向の変位を交差できる構成が採られている。

　次に、この実施形態によってなされる箱詰め動作を、図３を参照しつつ説明する。図中５は第１ガイド、６は第２ガイド、７はカートンＣを搬送するコンベアーである。まず、図のステップ１（Ｓ１）は、第１ガイド５と第２ガイド６の間隙に新たな袋束２が挿入された状態を示している。このときカートンＣ内には以前に挿入された袋束２群が正立してカートンＣの側壁に寄せられており、第１ガイド５が、この袋束２群が倒れないように支える機能を果たしている。新たに挿入された袋束２はこの第１ガイド５の存在により以前に挿入された袋束２群と隔離され、袋束２同士は互いに接触することなく、新たな袋束２は安定した状態で前記第１ガイド５と第２ガイド６との間隙からカートンＣ内に挿入される。

　図のステップ２（Ｓ２）は、前記第１ガイド５が正立した袋束２の上方に変位するステップを示している。図に示されるように、この時、新たに挿入された袋束２は以前に挿入された袋束２群とは接触することなく間隙が空けられ、また、前記第１ガイド５の反対側には新たに挿入された袋束２を介して第２ガイド６が存在している。このため、新たに挿入された袋束２は、以前に挿入された袋束２群側に傾くことはあっても反対側に倒れることはない。
　図のステップ３（Ｓ３）は、前記第２ガイド６が右にシフトして、新たに挿入された袋束２を既存の袋束２群と接する位置に移動させると共に、新たに挿入された袋体２と以前に挿入された袋束２群の正立状態を保持するステップを示している。
　図のステップ４（Ｓ４）は、前記第２ガイド６による袋束２群の正立状態を保持しつつ、前記第１ガイド５が前記第２ガイド６の位置を越えて左に移動するステップを示している。
　続いて図のステップ５（Ｓ５）は、前記第１のガイド５が下降移動するステップを示している。
　図のステップ６（Ｓ６）は、前記第１ガイド５が前記第２ガイド６に代わって正立状態の袋束２群を保持するステップを示している。
　最後に、図のステップ７（Ｓ７）は、前記第２ガイド６が袋束２群から離れて変位し、次の新たな袋束２を受け入れるように、前記第１ガイド５との間隔が所定となる位置に変位するステップを示している。そして、新たな次のステップ１へのサイクルに入り、以下袋束２がカートンＣに所定量詰められるまで順次この動作が繰り返され、袋束２の自動梱包が安定して行なわれる。
　また、この図では、袋束２は１段として示してあるが、複数段になっても同様の動作にて対応可能である。さらに追加のユニットを配置し、袋束の向き等を制御することで、様々な荷姿に対応が可能である。

　次に、袋束２をカートンＣ内に、複数段に箱詰めする実施形態について説明する。この場合、図４に示すような中敷きシート搬入手段11がカートン移送手段７の近傍に設置され、箱詰めされた複数段の袋束２の間に中敷きシートＳが挿入されて仕切られる。この中敷きシート搬入手段11は、袋束２の段がカートンＣ内に形成される毎に、中敷きシートＳを袋束２の段上に載せる手段である。そして、その構成は、中敷きシートＳを把持するバキュームパッド11a、そのバキュームパッド11aを中敷きシートＳのストック位置からカートンＣ内まで移送する上下方向アクチュエータ11ｂと水平方向アクチュエータ11Cとから構成される。
　尚、バキュームパッド11aは、中敷きシートＳを確実に吸着するためにベローズを採用し、また、図示しないが、バキュームパッド11aが複数枚の中敷きシートＳを吸着しないように、側方にエアーブローを配置してエアー吹付けて空気層を形成する手段、或いは中敷きシートＳを持ち上げる際に振動を与える手段を単設、併設するのが好ましい。

　また、図５は、前述した本発明における整列装置８の他の実施形態を示す図である。
　液体洗浄剤等が充填されるスタンディング形態の注出部付き包装袋等の矩形形状品においては、内容物の注出性能を向上させるため、注出部に山谷成形を組み合わせた張り出し加工を行い注出部を膨らませた製品となっている。このような注出部付き包装袋は単純に束にして箱詰めすると、注出部が潰れてしまうという問題があり、本実施形態の整列装置８はその問題を解決するための手段で、袋束の複数の注出部付き包装袋の膨らんでいる注出部分を順次ずらして整列するものである。

　この整列装置８は、基板87、この基板87上に左右一対に２つの矩形枠81，81’が併設され、この基板87は鉛直状態で設置される。そして、左側の矩形枠81は、上側の長辺が基板87に固定され、右側の矩形枠81’は下側の長辺が基板87に固定されている。85はレバー、86，86’は駆動装置であって、左側の矩形枠81は駆動装置86によって、破線で示すように上方に押し上げられて平行四辺形に変形駆動され、一方、右側の矩形枠81’は駆動装置86’によって、破線で示すように下方に押し下げられて平行四辺形に変形駆動される。また、前述したシャフト83，83’の位置から判るように、左側の矩形枠81内に装填される注出部付き包装袋は右側に注出部が、右側の矩形枠81’内に搬入される注出部付き包装袋は左側に注出部が位置するように、製造ラインに準じて対称配置される。更に、左側及び右側の矩形枠81、81’内に装填された注出部付き包装袋の束は、いずれも重力によって下側の固定辺上に装填された後、基板87を次工程の箱詰め工程側に回動し、併設した矩形枠81、81’を回動して上方に向けた後、平行四辺形への変形駆動を行う。この際、左側の矩形枠81内の注出部付き包装袋の束は、駆動装置86によって平行四辺形に変形駆動されると破線で示すように右側に押し付けられる。このため、矩形枠81内の注出部付き包装袋の束は変位量が大きく、この押し付けの移動過程で包注出部付き装袋の幅方向に整列の乱れが生じやすい。この整列の乱れを防止するため、左側の矩形枠81にはレバー85が取り付けられ、矩形枠81の平行四辺形への変形駆動の際に、前記矩形枠81内の注出部付き包装袋の束を左側から押さえている。このレバー85は、図に実線で書かれた基点位置から破線で示した位置まで回動する。そして、矩形枠81内に注出部付き包装袋の束が装填される際は基点位置にあり、矩形枠81の平行四辺形への変形駆動が開始される前に、前記矩形枠81の左側短辺の開口が破線位置に回動して平行四辺形への変形駆動が開始されると、矩形枠81の平行四辺形への変形に追従して回動し、平行四辺形への変形が終わると基点位置に復帰する。
　このようにして、矩形形状品がスタンディング形態の注出部付き包装袋の場合、膨らんでいる前記注出部分を順次ずらして前記包装袋の束が整列される。

　更に、図６のＡは本発明の実施形態により、袋束２を単純に二段重ねて２列２段に梱包した例、図６のＢは他の実施形態により、袋束２を斜列整列した形態で向きを交互に１列２段重ねて梱包した例を示している。

Claims

　矩形形状品の束を正立、整列させ、多軸アクチュエータとハンドを用いて前記束を把持、上昇、移送、及び下降させて、カートン内に所定間隔をもって配置された第１ガイドと第２ガイド間に挿入するステップ、前記第１ガイドが正立した前記束の上方に変位するステップ、前記第２ガイドが挿入された前記束を既存の前記束と接する位置に移動させ、保持するステップ、前記第１ガイドが前記第２ガイドに代わって正立した前記束を保持するステップ、前記第２ガイドが次に搬送されてくる前記束を受け入れるように前記第１ガイドと所定間隔となる位置に変位するステップとからなる矩形形状品の箱詰め方法。
　矩形形状品の束を正立、整列させる整列装置、正立した前記束を把持するハンド、該ハンドを上昇させ、カートン載置位置まで移送して下降させる多軸アクチュエータ、カートン内に所定間隔をもって配置された第１ガイドと第２ガイド、前記第１ガイドが正立した前記束の上方に変位し、前記第２ガイドが挿入された前記束を既存の前記束と接する位置に移動させ、保持し、次いで、前記第１ガイドが前記第２ガイドに代わって正立した前記束を保持すると共に、前記第２ガイドが次に搬送されてくる前記束を受け入れるように前記第１ガイドと所定間隔となる位置に変位させる前記第１ガイドと第２ガイドを駆動制御する機構とを備えた矩形形状品の箱詰め装置。
　前記第１ガイドと第２ガイドは対向するＬ字形状であって、その対向部分は櫛歯状に形成され、互いに干渉することなく変位を交差できることを特徴とする請求項２に記載の矩形形状品の箱詰め装置。
　空のカートンを搬入し、詰め終えたカートンを搬出するカートン移送手段の近傍に中敷き搬入手段を有するものであって、該中敷き搬入手段は中敷きを保持／開放する手段と、保持した中敷きを引き上げ、カートン内に移送する手段とを備え、正立した矩形形状品の束をカートン内に複数層に詰める機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の矩形形状品の箱詰装置。
　空のカートンを搬入し、詰め終えたカートンを搬出するカートン移送手段の近傍に中敷き搬入手段を有するものであって、該中敷き搬入手段は中敷きを保持／開放する手段と、保持した中敷きを引き上げ、カートン内に移送する手段とを備え、正立した矩形形状品の束をカートン内に複数層に詰める機能を備えたことを特徴とする請求項３に記載の矩形形状品の箱詰装置。
　正立、整列した矩形形状品の束が所望の向きとなるように反転させる回転機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の矩形形状品の箱詰め装置。
　正立、整列した矩形形状品の束が所望の向きとなるように反転させる回転機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の矩形形状品の箱詰め装置。
　正立、整列した矩形形状品の束が所望の向きとなるように反転させる回転機構を備えたことを特徴とする請求項４に記載の矩形形状品の箱詰め装置。