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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023146045
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】カートン自動開封システム
(51)【国際特許分類】
   B65B 69/00 20060101AFI20231004BHJP
   B25J 9/06 20060101ALI20231004BHJP
【FI】
B65B69/00 103
B25J9/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022053029
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000228442
【氏名又は名称】日本クロージャー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100153497
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 信男
(72)【発明者】
【氏名】泉 真
【テーマコード(参考)】
3C707
3E058
【Fターム(参考)】
3C707AS01
3C707BS09
3E058AA02
3E058BA05
3E058BA20
3E058CA01
3E058CB06
3E058DA10
3E058EA04
3E058EA07
3E058FA05
3E058FA11
(57)【要約】
【課題】カートン内に収容された内袋をより安定した姿勢で反転ホッパ内に落下させることで、システムを停止させたり人手を介入することなく内袋から包装物を円滑に取り出すことができ、オペレータの解梱作業負担を軽減することができるカートン開封システムを提供すること。
【解決手段】カートンCの開封された底部を通じて内袋NをカートンCから分離する分離ステーション104に、カートンCの移送中に外フラップ15を開放するように配置された外フラップガイド112と、内フラップ14を閉状態に保つとともに内フラップ14が自由に開放できる位置に移動可能な内フラップガイド111とを有すること。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内袋を収容し底部の外フラップがシールされたカートンが搬入される搬入ステーションと、前記搬入ステーションから移送されたカートン底部の外フラップを開封する底部開封ステーションと、前記底部開封ステーションから移送されたカートンの開封された底部を通じて内袋をカートンから分離する分離ステーションと、前記分離ステーションでカートンから分離された内袋から内袋に収容された包装物を受け取る包装物受取りステーションとを備えたカートン自動開封システムであって、
前記分離ステーションには、カートン底部の開封された外フラップを案内する外フラップガイドと、カートン底部の内フラップを案内する内フラップガイドとを有し、
前記外フラップガイドは、カートンの移送中に外フラップを開放するように配置され、
前記内フラップガイドは、カートンの移送中に内フラップを閉状態に保つとともに、内フラップが自由に開放できる位置に移動可能に設けられることを特徴とするカートン自動開封システム。
【請求項2】
前記内フラップガイドは、カートンの移動経路の中央に配置され、
前記外フラップガイドは、前記内フラップガイドの両側で前記内フラップガイドより低い位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のカートン自動開封システム。
【請求項3】
前記分離ステーションには、カートンから分離された内袋を支持するとともに反転して内袋から包装物を包装物受取りステーションへ排出する反転ホッパと、前記反転ホッパの底部に内袋を吸引して回収するバキュームダクトを備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカートン自動開封システム。
【請求項4】
前記外フラップガイドが、前記内フラップガイドと一体に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のカートン自動開封システム。
【請求項5】
前記カートン自動開封システムは、作業ロボットを有し、
前記各ステーションが、作業ロボットの周りに配置され、
前記作業ロボットは、カートンを把持して前記各ステーション内及び前記各ステーション間でカートンの移動を行うよう構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のカートン自動開封システム。
【請求項6】
前記分離ステーションには、カートンの下方から上昇し底部の開封されたカートン内の内袋を下方から支持する内袋支持部材を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のカートン自動開封システム。
【請求項7】
前記内フラップガイドは、カートンの移動経路の中央に配置され、
前記外フラップガイドは、前記内フラップガイドの両側に配置され、
前記内袋支持部材が、前記内フラップガイドと前記外フラップガイドの間を昇降可能に構成されていることを特徴とする請求項6に記載のカートン自動開封システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、容器の口部を閉鎖する多数のキャップのような多数の小物品を包装物として収容した内袋が収容されたカートンを開封して、更に内袋から包装物を取り出すカートン自動開封システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ボトル型容器に飲料等の内容物を充填して包装する充填ラインを備えた工場では、容器の口部を封鎖するため、充填されて搬送されてくる容器の数に合わせてキャップを順次供給することが行われている。そうしたキャップの供給のため、充填ラインに数万個の収容能力があるキャップフィーダを用意しておき、キャップフィーダから順次、充填ラインにキャップを供給している。
個々のキャップの重さは非常に軽いが、キャップフィーダの底部ではキャップに作用する圧力が相当に高くなり、キャップが変形する可能性がある。従って、キャップフィーダの収容能力を増強するのにも限界がある。
【0003】
また、最近では充填ラインの高速化が進み、1分間に600個以上(600bpm以上)のボトルに内容物を充填・キャップ締めすることができるラインが増えてきている。
この処理速度では、キャップフィーダに満杯状態にまで収容したキャップであっても、数十分で使用し尽くされる。
従って、1充填ラインに付き、ライン稼働時間によっても変化するが、毎日、十~数百個のカートンを開封してキャップフィーダに投入する作業を行う必要がある。
しかしながら、このカートンの開封から内袋の取出し、キャップの取出し及び使用済みの内袋と空きカートンの処分までの一連の作業を自動的に行う機械は未だ開発されておらず、依然として人手によってカートンの定期的な解梱作業が行われており、カートンの開封から始まる一連の作業がオペレータの負担になっているのが現状である。
【0004】
一般に、ボトル封鎖用のキャップに限らず、プラスチック部品のように、比較的軽量であるが大量に使用される物品(以下、この説明では小物品と称する)も、小物品を袋詰めした内袋をカートンに収容し、カートンをパレタイズして流通される。
カートンを解梱して小物品を製造ライン等に供給するときにも、同様の定期的な解梱作業が強いられるという問題が生じている。
一般に包装箱のフラップシールを切断して開封する包装箱の開封装置としては、例えば特許文献1や特許文献2に示すものなど、種々のものが提案されている。
また開封された箱の封緘用テープを切断して、段ボール箱を自動的に折り畳んで集積する装置等(例えば特許文献3参照)、ロボットを備えたデパレタイザとアンケーサ或いはケーサとパレタイザ等(特許文献4参照)も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11-91746号公報
【特許文献2】登録実用新案第3036053号公報
【特許文献3】特開2001-18932号公報
【特許文献4】特開平3-69432号公報
【特許文献5】特許4058261号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
これらの課題を解決するため、出願人は、作業ロボットによるハンドリングを行い、人手の作業に頼ることなく、可能な限り、省スペースで簡単な構造を有し、且つカートン内に収容された内袋をカートンから分離し、内袋から包装物を効果的に取り出して、要求される製造ラインに供給することを可能にするカートン開封システムを提案した(特許文献5参照)。
このカートン開封システムによって上記課題は解決され、省スペースで簡単な構造を有する装置によってオペレータの解梱作業負担を軽減することができた。
しかしながら、カートンCの底部から反転ホッパ141(特許文献5では仮ホッパ70)に内袋Nを自重で落下させる際に、一対の内フラップ14がカートンCの移送中に順次開放することとなるため、図5に示すように、先に開放された内フラップ14側が先に支えを無くすことで落下の際に内袋Nを回転させる力が働き、内袋Nが傾いて反転ホッパ141に収容されることが稀に発生する虞があった。
内袋Nが傾いて反転ホッパ141に収容された場合は、反転ホッパ141を傾けても円滑に包装物を円滑に取り出すことができないこともあり、その際にはシステムを一旦停止し人手の介入が必要となっていた。
また、図のように、反転ホッパ141を傾けた際に内袋Nごと外部に脱落してしまう虞もあった。
【0007】
そこで、本発明は、カートン内に収容された内袋をより安定した姿勢で反転ホッパ内に落下させることで、システムを停止させたり人手を介入することなく内袋から包装物を円滑に取り出すことができ、オペレータの解梱作業負担を軽減することができるカートン開封システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、内袋を収容し底部の外フラップがシールされたカートンが搬入される搬入ステーションと、前記搬入ステーションから移送されたカートン底部の外フラップを開封する底部開封ステーションと、前記底部開封ステーションから移送されたカートンの開封された底部を通じて内袋をカートンから分離する分離ステーションと、前記分離ステーションでカートンから分離された内袋から内袋に収容された包装物を受け取る包装物受取りステーションとを備えたカートン自動開封システムであって、前記分離ステーションには、カートン底部の開封された外フラップを案内する外フラップガイドと、カートン底部の内フラップを案内する内フラップガイドとを有し、前記外フラップガイドは、カートンの移送中に外フラップを開放するように配置され、前記内フラップガイドは、カートンの移送中に内フラップを閉状態に保つとともに、内フラップが自由に開放できる位置に移動可能に設けられることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に係る発明のカートン自動開封システムによれば、内フラップガイドがカートンの移送中に内フラップを閉状態に保つとともに、内フラップが自由に開放できる位置に移動可能に設けられることにより、閉状態の内フラップにより内袋がカートン内で支持された状態で落下位置(反転ホッパの上方)に達することが可能であり、落下位置でカートンを静止させた状態で内フラップガイドを素早く移動して内フラップを開放することで、内袋はカートン内での姿勢を保ったまま回転力が生じることなく真っ直ぐに落下することが可能となる。
このことで、内袋が落下先(反転ホッパ内)で傾いて収容させることはなく、落下先において包装物を円滑に取り出すことができ、システムを停止したり人手を介入する事態の発生を防止できるとともに、反転ホッパを傾けた際に内袋ごと外部に脱落してしまうことを防止できる。
【0010】
請求項2に記載の構成によれば、外フラップガイドが内フラップガイドの両側で内フラップガイドより低い位置に配置されていることにより、外フラップを必要最低限の開放とすることが可能となり、カートンの移動のための周辺空間を小さくすることができる。
請求項3に記載の構成によれば、反転ホッパを傾けて包装物を取り出す際に、内袋が底部に固定されるため、内袋が外部に脱落することなく、より円滑に包装物を取り出すことができるとともに、包装物を取り出した後のからの内袋を自動的に素早く回収することが可能となる。
請求項4に記載の構成によれば、内フラップガイドと外フラップガイドを一体に固定できるため、内フラップガイドを移動させるためのアクチュエータの配置の自由度が向上する。
請求項5に記載の構成によれば、1つの作業ロボットで異なる多くの作業を受け持つことができ、システム全体を省スペースで簡単な構造とすることができる。
請求項6、7に記載の構成によれば、内袋は内フラップが開放しても落下せず、内袋支持部材の降下により下方に移動させることが可能となり、さらに内袋の姿勢の変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の1実施形態であるカートン自動開封システムの概略図。
図2図1の底部開封ステーション及び分離ステーションの側面説明図。
図3図1の底部開封ステーション及び分離ステーションの平面説明図。
図4】カートンCを斜め下方から見た斜視図。
図5】反転ホッパに落下させた際の内袋の回転の説明図。
【発明を実施するための形態】
【実施例0012】
図1に示すように、カートン自動開封システム100は、中心位置に作業ロボット109を配置し、作業ロボット109の周囲にカートンCを開封するために必要な作業を行う複数のステーションを配置して構成されている。
カートンCは、包装物として、ボトルのキャップのような軽量な小物品を内袋Nにバラ状に包装した箱である。
作業スペース全体は、外部と遮断され且つ空調が管理されたクリーンルーム内にセットするのが好ましいが、周囲の環境はキャップに異物が混入しない程度に清浄であればよく、クリーンルーム内には限らない。
【0013】
本実施形態で扱うカートンCは、図4に示すように、四角筒状の胴状の側板部11と、側板部11の下端に沿って形成された折り目に従って折曲げ可能に形成された底部フラップ12と、側板部11の上端に沿って形成された折り目に従って折曲げ可能に形成された天部フラップ13とから構成されており、構造自体は従来の構造のものと変わるところがない。
底部フラップ12は、一方の対を構成しカートン10の内側に先に折り曲げられた内フラップ14、14と、他方の対を構成し両内フラップ14、14に重ねられてシールが施された外フラップ15、15とから成っている。
【0014】
内フラップ14、14と外フラップ15、15とのシールは、図示の例では両外フラップ15、15の合わせ目15bをテープ18で貼着することによって行われている。テープ18による底部フラップ12のシールだけでは包装物の荷重によって底部フラップ12のシールが破られる虞がある場合には、各外フラップ15の側端部15aと側板部11とに渡ってテープ18aを貼って、テープ18とテープ18aとを合わせて全体としてH型にシールを施すことにより、カートン10の底部フラップ12のシール力が補強されている。
内外両フラップのシールは、テープ18、18aに代えてホットメルト等の接着剤19による接着によって形成してもよい。天部フラップ13も、底部フラップ12の構造と同様、内フラップ16、16と、内フラップ16、16に重ねられてテープ88によってシールが施される外フラップ17、17とから成っている。天部フラップ13のシール性を向上するため、各外フラップ17の側端部17aと側板部11とに渡ってテープ88aを貼って、テープ88とテープ88aとを合わせて全体としてH型にシールが施されている。
【0015】
図1に示すカートン自動開封システム100では、カートンCは、複数個がパレットに積み重ねられてパレタイズされた状態で搬入ステーション101に搬入される。
搬入ステーション101に搬入されたカートンCは、作業ロボット109によって搬入ステーション101から予備開封ステーション103又は直接に底部開封ステーション102に移送され、カートンCの底部フラップのシールが開封される。
底部フラップのシールが開封されたカートンCは、次に、分離ステーション104に移送され、分離ステーション104において、既に開封されている底部フラップを通じて内袋NがカートンCから分離される。
分離ステーション104でカートンCから分離された内袋Nは、包装物受取りステーション105に包装物であるキャップが受け取られる。
各ステーションは、作業ロボット109の周りの作業範囲(図1の円で示す)に配置されている。
こうした配置により、各ステーションでの作業ロボット109の各作業とステーション間でのカートンCの移動量を最小限にすることができ、カートンCの移動距離及び移動時間が短くて済み、作業ロボット109の作業能率が向上する。
【0016】
分離ステーション104で分離され且つ内容物が取り出された空袋を回収するため、分離ステーション104からバキュームダクト171を通じて空袋を吸引して回収する空袋回収ステーション106を配設することができる。
分離ステーション104からバキュームダクト171を通じて空袋を吸引して回収することにより、空袋の回収を容易に行うことができる。
また、分離ステーション104で内袋Nと分離された空きカートンCの天部フラップのシールを開封する天部開封ステーション107、天部開封ステーション107で天部フラップのシールが開封され且つ平坦に潰された空きカートンCを回収する空きカートン回収ステーション108が配設されている。
分離ステーション104で内袋Nと分離された空きカートンCは、そのままでは嵩張るので、天部開封ステーション107において空きカートンCの天部フラップのシールを開封し、天部フラップのシールが開封されて筒状になった空きカートンCを平坦に潰して減容し、減容された空きカートンCを空きカートン回収ステーション108において回収することが好ましい。
【0017】
底部開封ステーション102には、図2及び図3に示すように、底部シールオープナー121がカートンCの移動経路に固定して設けられている。
底部シールオープナー121に対してカートンCを移動させることで、カートンCの底部フラップの外フラップが下方に付勢され、内フラップとの間に隙間が形成され、底部シールオープナー121が外フラップと内フラップとの間に侵入して相対的に進むことによって底部フラップのシールが開封され、内外両側のフラップの相互の拘束が解かれて両外フラップが内フラップから分離される。
【0018】
底部開封ステーション102から分離ステーション104にかけて、固定フラップガイド110が設けられている。
固定フラップガイド110は、底部の開封されたカートンCの外フラップを案内する固定外フラップガイド110bと、底部の開封されたカートンCの内フラップを案内する固定内フラップガイド110aとから構成されている。
固定内フラップガイド110aは、カートンCの移動経路の中央に配置され、カートンCの移送中に内フラップを常に閉状態に保つように構成されている。
固定外フラップガイド110bは、底部開封ステーション102側で固定内フラップガイド110a近傍から徐々に離れるように配置され、固定内フラップガイド110aの両側で固定内フラップガイド110aより低い位置まで斜めに伸びるように配置され、カートンCの移送に伴って外フラップを開放するように構成されている。
本実施形態では、固定内フラップガイド110a、固定外フラップガイド110bともに、カートンCの内フラップ、外フラップと摺動するため、滑らかな金属製の丸棒で構成されている。
【0019】
分離ステーション104の反転ホッパ141上方の位置には、固定内フラップガイド110aに連続してカートンCの移送中に内フラップを常に閉状態に保つ内フラップガイド111と、固定外フラップガイド110bに連続してカートンCの移送中に外フラップの開放状態を維持する外フラップガイド112が設けられている。
内フラップガイド111は、フラップガイド移動機構113によって内フラップが自由に開放できる位置に移動可能(本実施形態では図示の左方向にスライド可能)に構成されており、下方に設けられた反転ホッパ141に対して包装物を収容した内袋Nが自重で落下可能に構成されている。
分離ステーション104の反転ホッパ141の上方まで搬送されたカートンCは作業ロボット109に支持された状態のままであるが、内フラップガイド111が移動することでカートンCの底部フラップが内袋Nの荷重によって直ちに開放され、内袋Nは開放された底部フラップを通して落下し、反転ホッパ141内に投入される。
カートンCの移動時の内フラップガイド111とカートンC底面の隙間は、内袋Nの落下し易さを考慮し、カートンCの寸法公差、内袋Nの重量および内フラップガイド111が開放された時の内フラップの開放容易性等を考慮し、作業ロボット109により適宜調整可能である。
例えばペットボトルのキャップをバラ状に入れた内袋Nであれば、内フラップガイド111とカートンC底面の隙間は0~100mm程度で調整するのが好ましい。
なお、本実施形態では、外フラップガイド112も内フラップガイド111と一体にスライドするように構成されているが、内フラップガイド111のみを移動させてもよい。
また、移動のための機構、構造はいかなるものであってもよい。
【0020】
分離ステーション114には、反転ホッパ141に上方に位置したカートンCに対し、下方から上昇し底部の開封されたカートンC内の内袋Nを下方から支持する内袋支持部材114が設けられている。
内袋支持部材114は、内フラップガイド111が移動する直前に内袋Nに接触する位置まで上昇し、内フラップガイド111が移動した後に下降することで、内袋Nの落下時の姿勢の変化が抑制される。
本実施形態では、内袋支持部材114は、内フラップガイド111を挟んで両側の外フラップガイド112との間を通過する二本の棒状に構成され、かつ、反転ホッパ141の底部及びカートンCの閉じられた内フラップの間を通過可能な形状に形成されており、それぞれの上端面はバキューム機構で内袋Nに吸着するように構成されている。
このことで、下降時に内袋Nの姿勢をより安定させることができる。
【0021】
反転ホッパ141の内面(底部および側部)には、反転駆動時に内袋Nが落下しないよう、負圧が導入され内袋Nを内面に吸着する吸引固定部143が設けられている。
反転ホッパ141は包装物受取りステーション105に向かって反転駆動され、キャップが内袋N内から包装物受取りステーション105に取り出される。
反転ホッパ141の底部には、正立時にバキュームダクト171と接続される吸引孔142が設けられている。
キャップの取出し完了後、反転ホッパ141は元の正立姿勢に戻り、空袋が吸引孔142と接続されたバキュームダクト171を通じて空袋回収ステーション106に回収される。
バキュームダクト171は、3系統に切り替えるダンパー等の切替手段(図示せず)によって、吸引孔142、内袋支持部材114及び吸引固定部143にそれぞれ選択的に接続されるように構成されており、エアシリンダー等によって切替動作するように構成されている。
なお、反転ホッパ141は、作業ロボット109によって反転駆動されてもよく、別途の駆動機構を備えてもよい。
【符号の説明】
【0022】
100 ・・・ カートン自動開封システム
101 ・・・ 搬入ステーション
102 ・・・ 底部開封ステーション
103 ・・・ 予備開封ステーション
104 ・・・ 分離ステーション
105 ・・・ 包装物受取りステーション
106 ・・・ 空袋回収ステーション
107 ・・・ 天部開封ステーション
108 ・・・ 空きカートン回収ステーション
109 ・・・ 作業ロボット
110 ・・・ 固定フラップガイド
110a・・・ 固定内フラップガイド
110b・・・ 固定外フラップガイド
111 ・・・ 内フラップガイド
112 ・・・ 外フラップガイド
113 ・・・ フラップガイド移動機構
114 ・・・ 内袋支持部材
121 ・・・ 底部シールオープナー
141 ・・・ 反転ホッパ
142 ・・・ 吸引孔
143 ・・・ 吸引固定部
171 ・・・ バキュームダクト
C ・・・ カートン
N ・・・ 内袋
14 ・・・ 内フラップ
15 ・・・ 外フラップ
図1
図2
図3
図4
図5