特開 2024-85642 資材供給ロボット及びそれを用いた資材供給システム

(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】P2024085642

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】資材供給ロボット及びそれを用いた資材供給システム

(51)【国際特許分類】

   B65B 43/16 20060101AFI20240620BHJP

   B25J 15/00 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B65B43/16

B25J15/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200265

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000206093

【氏名又は名称】大森機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092598

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 伸一

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 伸之介

【テーマコード（参考）】

3C707

3E030

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707DS02

3C707ES03

3C707ET08

3C707NS02

3C707NS19

3E030AA02

3E030BA02

3E030BB01

3E030BC04

3E030DA01

3E030GA01

3E030GA05

(57)【要約】

【課題】 段ボール箱内に平積みされた状態で収納されているカートン束を取り出し、包装機にセットすることができる資材供給ロボットを提供すること
【構成】 ロボットアーム２１と、ロボットアームに取り付けられたハンドツール２２を備える。ハンドツールは、段ボール箱１内に進入し、カートン束３を受け取る第１のハンド部２３と、その受け取った前記カートン束を第１のハンド部から仮置きテーブル３０に移し替えた状態のカートン束を挟み込んで保持する第２のハンド部２４を備える。第２ハンド部は、所定の力で保持するため、先端側が下方傾斜状になってもカートン束を保持でき、カートナーのホッパーに供給することができる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

箱に複数のカートンが平積み状態で収納されるカートン束を、前記箱から取り出し、その取り出した前記カートン束を包装機に供給する資材供給ロボットであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに取り付けられたハンドツールを備え、
前記ハンドツールは、前記箱内に進入し、前記カートン束を受け取る第１のハンド部と、
その受け取った前記カートン束を前記第１のハンド部から仮置き箇所に移し替えた状態の前記カートン束を挟み込んで保持する第２のハンド部を備える資材供給ロボット。

【請求項2】

前記第１のハンド部は、前記箱内に進入し得る複数のフレーム部材を備え、
その複数の前記フレーム部材のうちの少なくとも一部のフレーム部材の外面側に長手方向に延びる溝部を設け、
前記溝部に前記箱のフラップの先端側を引っかけ、前記フラップを開くように構成する請求項１に記載の資材供給ロボット。

【請求項3】

前記第１のハンド部は、前記箱内に進入し得る複数のフレーム部材を備え、
その複数の前記フレーム部材のうちの少なくとも一部のフレーム部材の先端に凸部を設け、
前記凸部に前記箱のフラップの先端側を引っかけ、前記フラップを開くように構成する請求項１に記載の資材供給ロボット。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の資材供給ロボットと、
前記カートン束が収納された前記箱を保持するとともに前記箱を起こし、前記箱の開口部位を下方に向け得る起こし装置と、
前記第１のハンド部が受け取った前記カートン束を起立状態で仮置きする仮置き部と、を備えた資材供給システム。

【請求項5】

前記仮置き部は、仮置きされた前記カートン束の起立姿勢の傾斜角度を変更する機能を備え、
前記第２のハンド部は、奥側に位置する前記カートン束を受ける背もたれ部位が、前記仮置き部で変更される傾斜角度に応じた角度で構成される
請求項４に記載の資材供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、資材供給ロボット及びそれを用いた資材供給システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

段ボール箱に複数集積して収納された複数のカートンを取り出し、カートナーのホッパーに供給する装置として、例えば特許文献１に開示された装置がある。この特許文献１に開示された装置は、起立した姿勢で段ボール箱内に収納された多数のカートンの束を、重ね方向の両側から押し込んで段ボール箱の内側面とカートンの束との間に隙間を生じさせ、その隙間内にカートン把持具を挿入するとともに当該カートンの束を挟み込んで保持する。その状態でカートン把持具を所定方向に移動させ把持したカートンの束を段ボール箱から取り出し、ホッパーにセットするように構成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４５２６１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数のカートンが段ボール箱に平積みされた状態で準備されている場合、外側から側面を押して段ボール箱の内側面とカートンとの間に所定の空間を形成することができず、特許文献１に開示された装置では段ボール箱からカートンの束を取り出することができない。そのため作業者が段ボール箱の中から手作業でカートンを取り出しカートナーのホッパーに供給する必要があり、作業負荷が大きい問題がある。

【0005】

また、仮に段ボール箱からカートンの束を取り出すことができたとしても、段ボール箱とカートンの間に隙間があまりないと、開閉機構を備えてしっかりと挟み込んで保持するような構成の把持具を挿入できず、ホッパー位置までの移動中や、ホッパーの供給作業中にカートンが落下してしまうおそれがある。

【0006】

また、段ボール箱内に収納されたカートンの表裏の向きと、ホッパーにカートンをセットする際の表裏の向きの関係、段ボール箱内に収納されたカートンの束の姿勢とホッパーにセットする際の姿勢の関係などから、仮に挟み込んでカートンの束を保持する機能を備えたカートン把持具などを用いて段ボール箱からカートンを取り出せたとしても、その取り出した状態のままホッパーにセットすることができない場合がある。

【0007】

上述した課題はそれぞれ独立したものとして記載しているものであり、本発明は、必ずしも記載した課題の全てを解決できる必要はなく、少なくとも一つの課題が解決できればよい。またこの課題を解決するための構成についても単独で分割出願・補正等により権利取得する意思を有する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決するために、本発明の資材供給ロボットは、（１）箱に複数のカートンが平積み状態で収納されるカートン束を、前記箱から取り出し、その取り出した前記カートン束を包装機に供給する資材供給ロボットであって、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられたハンドツールを備え、前記ハンドツールは、前記箱内に進入し、前記カートン束を受け取る第１のハンド部と、その受け取った前記カートン束を前記第１のハンド部から仮置き箇所に移し替えた状態の前記カートン束を挟み込んで保持する第２のハンド部を備えるようにした。

【0009】

ロボットアームによりハンドツールの位置や姿勢を調整し、第１のハンド部を箱内に進入させ、受け取ったカートン束を仮置き箇所に移し替える。第１のハンド部は、例えば先端側が下向きにならない姿勢のまま移動し、仮置き箇所に移し替えるようにすることで、第１のハンド部は、カートン束を挟み込んで保持する機能を備えなくてもよくなる。その結果、箱内に進入する部位も固定式の部材でよく、平積み状態のカートンで、箱の内周面との間の隙間が少なくても挿入が可能となる。第２のハンド部は、挟み込んで保持する機能を備えており、仮置きされたカートン束をしっかりと保持することができ、安定して包装機の供給位置まで移動し、供給箇所に供給できる。また、挟み込んで保持することから、例えば第２のハンド部の先端側が斜め下方を向くような姿勢でもカートン束が落下しないように構成できると、より任意の姿勢で包装機にセットが可能となる。

【0010】

（２）前記第１のハンド部は、前記箱内に進入し得る複数のフレーム部材を備え、その複数の前記フレーム部材のうちの少なくとも一部のフレーム部材の外面側に長手方向に延びる溝部を設け、前記溝部に前記箱のフラップの先端側を引っかけ、前記フラップを開くように構成するとよい。このようにすると、箱の開口部位がフラップで塞がれている場合でも、ロボットアームによりハンドツールの位置や姿勢を調整することでフラップを開き、開口部位からカートン束を露出し取り出し可能となる。

【0011】

（３）前記第１のハンド部は、前記箱内に進入し得る複数のフレーム部材を備え、その複数の前記フレーム部材のうちの少なくとも一部のフレーム部材の先端に凸部を設け、前記凸部に前記箱のフラップの先端側を引っかけ、前記フラップを開くように構成するとよい。このようにすると、箱の開口部位がフラップで塞がれている場合でも、ロボットアームによりハンドツールの位置や姿勢を調整することでフラップを開き、開口部位からカートン束を露出し取り出し可能となる。

【0012】

（４）本発明に係る資材供給システムは、（１）から（３）のいずれかに記載の資材供給ロボットと、前記カートン束が収納された前記箱を保持するとともに前記箱を起こし、前記箱の開口部位を下方に向け得る起こし装置と、前記第１のハンド部が受け取った前記カートン束を起立状態で仮置きする仮置き部と、を備えた。このようにすると、平積み状態のカートン束を箱から取り出し、包装機に供給することができる。

【0013】

（５）前記仮置き部は、仮置きされた前記カートン束の起立姿勢の傾斜角度を変更する機能を備え、前記第２のハンド部は、奥側に位置する前記カートン束を受ける背もたれ部位が、前記仮置き部で変更される傾斜角度に応じた角度で構成されるとよい。このようにすると、例えば包装機におけるカートン束を受け取る箇所でのカートン束の姿勢が、箱内に収納されているときの姿態と異なり、例えば側面視で平行四辺形などのように傾斜しているものに対しての供給も可能となる。

【0014】

また、上述した（１）から（５）に示す構成は、適宜組み合わせて構成することができ、そのように組み合わせた構成を前提として、実施形態や図面に記載の構成要素を組み合わせるとよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、箱内に平積みされた状態で収納されているカートン束を取り出し、包装機にセットすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る資材供給ロボット及びそれを用いた資材供給システムの好適な一実施形態を示す概略斜視図である。

【図2】要部を拡大して示す図である。

【図3】その平面図である。

【図4】その側面図である。

【図5】カートン束並びに段ボール箱を示す図である。

【図6】起こしテーブル装置の一例を示す図（その１）である。

【図7】起こしテーブル装置の一例を示す図（その２）である。

【図8】起こしテーブル装置の作用を説明する図である。

【図9】ハンドツールを示す斜視図（その１）である。

【図10】ハンドツールを示す斜視図（その２）である。

【図11】ハンドツールを示す斜視図（その３）である。

【図12】ハンドツールを示す正面図である。

【図13】ハンドツールを示す平面図である。

【図14】ハンドツールを示す底面図である。

【図15】外フラップの開封機能を説明する図である。

【図16】内フラップの開封機能を説明する図である。

【図17】起こしテーブル装置の設置位置におけるカートン束の取り出し機能を説明する図である。

【図18】仮置きテーブルを示す斜視図（その１）である。

【図19】仮置きテーブルを示す斜視図（その２）である。

【図20】仮置きテーブルを示す斜視図（その３）である。

【図21】仮置きテーブルにおけるカートン束の仮置き作用を説明する図である。

【図22】仮置きテーブルにおけるカートン束の仮置き作用を説明する図である。

【図23】別の実施形態を示すハンドツールを示す正面図である。

【図24】作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好適な実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

【0018】

図１～図４は、本実施形態の資材供給システム１０の全体構成を示している。資材供給システム１０は、上流側の搬送コンベア１１で搬送される段ボール箱１内に収納された多数のカートン２からなるカートン束３を取り出すとともに、その取り出したカートン束３を、下流側の包装機の一例であるカートナー１４のホッパー１５に供給するように構成する。係るカートン束３の取り出し及び供給は、資材供給ロボット２０が行う。資材供給ロボット２０は、６軸の多関節ロボットであり、ロボットアーム２１と、ロボットアーム２１の先端側に取り付けたハンドツール２２等を備え、ハンドツール２２にてカートン束３を保持し、ロボットアーム２１の動きによりハンドツール２２を所定位置や所定の向き・姿勢になるように制御する。また、カートン束３が取り出されて空になった段ボール箱１は、搬出コンベア１９により搬送され、排出される。

【0019】

このように本実施形態の資材供給システム１０は、カートン束３が収納された段ボール箱１を搬送ラインにセットすると、その段ボール箱１を搬送コンベア１１で搬送し、資材供給ロボット２０を用いて段ボール箱１からカートン束３を自動的に取り出すとともに、カートナー１４のホッパー１５に供給し、さらに、カートン束３を取り出して空になった段ボール箱１の排出に至る工程を自動的に行うフルライン自動化のシステムである。

【0020】

なお、図１～図４では、複数の作業工程における資材供給ロボット２０を同一図上に描画するとともに、各作業工程においてロボットアーム２１とハンドツール２２の一方の図示を省略している。例えば、ロボットアーム２１は、段ボール箱１からカートン束３を取り出す位置にあり、その先端に取り付けるハンドツール２２の図示を省略している。また、カートナー１４のホッパー１５にカートン束３を供給する位置並びにそこに至る中間位置にあるハンドツール２２は、カートン束３を支持した状態をそれぞれ示しているが、ロボットアーム２１の図示を省略している。

【0021】

図５（ａ）に示すように、カートン２は、矩形状の底部２ａと、その底部２ａの４辺に隣接して配置される側壁部２ｂと、４つの側壁部２ｂの内の一つの上辺に隣接して配置される蓋部２ｃと、隣接する側壁同士を接着するための糊代部２ｄ等とを備え、それらが展開状態の一枚のシート状に形成される。係る形状のカートン２は、平積み状態で積層されてカートン束３となる。このカートン束３は、図５（ｂ）に示すような上方開口する段ボール箱１に対し、図５（ｃ）に示すように帯などで結束されることなく収納される。そして、カートン束３が段ボール箱１内に収納された状態では、平面視で段ボール箱１の内部の四隅に、カートン束３の四隅との間で隙間が形成される。

【0022】

さらに本実施形態では、段ボール箱１の上方の開口側が、カートン２の印刷面、すなわちカートン２を組み立てた際の外面になるように収納されている。また、図５では段ボール箱１の長辺に繋がる一対の外フラップ４と短辺に繋がる一対の内フラップ５は、それぞれ外に開いた状態となり段ボール箱１が開口した姿勢としているが、搬送コンベア１１上に供給され搬送される際には、図１等に示すように外フラップ４及び内フラップ５は閉じた姿勢となる。

【0023】

搬送コンベア１１は、平行に配置される２つのプレートコンベアを備え、図１中奥側のプレートコンベアは、図中、右側から左側に向かって搬送する搬送路を備え、図１中手前側のプレートコンベアは、図中、左側から右側に向かって搬送する搬送路を備える。図示省略するが、奥側のプレートコンベアにはさらに上流側の搬送経路があり、その搬送経路上を搬送されてくる段ボール箱１が順次移し替えられる。また手前側のプレートコンベアは、搬送経路が短い設定となり、その下流側の搬出端に、起こしテーブル装置１２を備える。

【0024】

起こしテーブル装置１２は、図６，図７等に拡大して示すように、昇降するベース部材１６の一辺側を回転中心として正逆回転可能に連結する箱保持部材１７と、箱保持部材１７を正逆回転させる駆動機構１８等を備える。図７等に示すように、箱保持部材１７は、平面視で略コ字状のフレーム１７ａに回転自在に連結される複数のローラ１７ｂを備え、その複数のローラ１７ｂが、段ボール箱１の底面を受けるように構成する。ローラ１７ｂの回転軸は、搬送コンベア１１の搬送方向に対して直交する方向に延びるように配置され、フリー状態で回転自在に軸受け支持される。フレーム１７ａは、搬送コンベア１１の搬送方向に沿った方向に延び、ローラ１７ｂを軸受け支持する左右一対の軸受部材Ａ，Ｂと、その軸受部材Ａ，Ｂを連結する連結部材Ｃを備える。そして、フレーム１７ａを構成する軸受け支持する左右一対の軸受部材Ａ，Ｂの内の一方（ここでは、搬送方向右側の軸受部材Ａ）に、上方に向けて起立する側壁ガイド板１７ｃを連結する。また、フレーム１７ａの連結する部位に、ローラ１７ｂの上方側でローラ１７ｂの軸方向に延びるストッパー部材１７ｄを設ける。これら側壁ガイド板１７ｃとストッパー部材１７ｄは、図６等に示すように、ローラ１７ｂ上に配置される段ボール箱１の側面に接触可能に構成される。さらに、箱保持部材１７は、複数のローラ１７ｂの隣接する隙間に吸盤１７ｅを備え、ローラ１７ｂ上に載置される段ボール箱１の底面を吸着保持可能に構成される。

【0025】

駆動機構１８は、ベース部材１６の上面所定位置に設けた一対の軸受け板部材１８ａと、その一対の軸受け板部材１８ａに対して回転可能に軸受け支持させる回転軸１８ｂと、回転軸１８ｂの一端に取り付けた第１プーリ１８ｃと、サーボモータ等の駆動源に連携され正逆回転する駆動軸１８ｆと、その駆動軸１８ｆに取り付ける第２プーリ１８ｅと、第１プーリ１８ｃと第２プーリ１８ｅに掛け渡されるエンドレスベルト１８ｄ等を備える。そして、箱保持部材１７は、回転軸１８ｂに連結され、一体となって回転するように構成する。

【0026】

これにより、駆動源の動作により駆動軸１８ｆが正逆回転すると、その回転力が回転軸１８ｂに伝わり正逆回転し、これに伴い箱保持部材１７が回転軸１８ｂを回転中心として正逆回転する。そして本実施形態では、係る正逆回転により、図７等に示すように箱保持部材１７が水平状態すなわちローラ１７ｂが水平面に位置するとともに側壁ガイド板１７ｃが垂直面に起立する第１姿勢と、その第１姿勢から所定角度回転して箱保持部材１７を起こした状態の第２姿勢との間を変位する。そして、所定角度は、９０度以上、より好ましくは９０度よりも大きく、例えば１０５度とするとよい。９０度とすると、ローラ１７ｂは垂直面内に起立するとともに側壁ガイド板１７ｃが水平面に位置した姿勢となり、９０度よりも大きくすると、ローラ１７ｂは前方傾斜状に傾いた姿勢となる。さらに本実施形態では、第１姿勢と第２姿勢の中間の所定角度の第３姿勢で停止するように制御する。この第３姿勢となる所定角度は、９０度未満で比較的大きい角度がよく、例えば６０～８０度の適宜の角度とするとよい。

【0027】

そして、図６等に示すように、第１姿勢の箱保持部材１７に対し段ボール箱１が供給されると、段ボール箱１の底面はローラ１７ｂに支持されるとともに吸盤１７ｅにて吸着保持され、段ボール箱１の側面は側壁ガイド板１７ｃ及びストッパー部材１７ｄに接触して所定位置に留まる。

【0028】

その状態から箱保持部材１７が立ち上がり第２姿勢に変位すると、段ボール箱１も立ち上がり、底面が９０度起立してから更に回転して前方傾斜状になり、段ボール箱１の開口部位斜め下向きの姿勢になる。すなわち箱保持部材１７に吸着保持された段ボール箱１は、箱保持部材１７の姿勢ひいては複数のローラ１７ｂで形成される保持面の角度と等しい姿勢で変位する。具体的には、箱保持部材１７が第１姿勢の状態では、段ボール箱１は図８中実線で示すように水平状態で開口面は上向きとなり、第３姿勢の状態では段ボール箱１は二点鎖線で示すように第１姿勢の時から起き上がり開口面は斜め上方を向いた姿勢となり、第２姿勢の状態では段ボール箱１は破線で示すように開口面は斜め下方を向いた姿勢となる。

【0029】

さらに本実施形態では、ベース部材１６は昇降機構に連携され、上下方向の位置を変位可能にしている。そして、ベース部材１６の昇降に伴い箱保持部材１７並びに駆動機構１８も一体となって昇降する。そして、図６，図７等では、箱保持部材１７のローラ１７ｂの上下方向の位置は、搬送コンベア１１の搬送面よりも一段低い位置にあるが、搬送コンベア１１から段ボール箱１が搬出されてローラ１７ｂ上に移り変わる際には、その前の適宜のタイミングでベース部材１６ひいては箱保持部材１７を上昇させ、ローラ１７ｂによる搬送面（保持面）と、搬送コンベア１１の搬送面の高さを合わせるように制御する。これにより、搬送コンベア１１から搬出されてくる段ボール箱１は、段差無くスムーズに起こしテーブル装置１２の箱保持部材１７上に移り変わる。そして、段ボール箱１の搬送方向の前方側の側面が、ストッパー部材１７ｄに接触してそれ以上の前進が抑止され前後方向の位置決めがなされる。また、搬送方向に対する左右方向の位置は、側壁ガイド板１７ｃにより案内され位置決めされるとよい。

【0030】

後述するように資材供給ロボット２０は、第２姿勢になった段ボール箱１からカートン束３を取り出す。そして、そのようにカートン束３の取り出しが完了すると、駆動機構１８が動作し、箱保持部材１７は第１姿勢に復帰する。これにともない、カートン束３が取り出されて空になった段ボール箱１も上面の開口部位が上に位置する姿勢に復帰する。その後、ベース部材１６は上昇し、ローラ１７ｂで構成される搬送面の位置が、搬出コンベア１９の搬送面と一致するように制御する。これにより、空の段ボール箱１も上昇移動し、図示省略のプッシャー機構等で段ボール箱１を搬出コンベア１９に横移載でずらして移し替えるように構成する。そして、空の段ボール箱１は、搬出コンベア１９にて下流側に搬出される。

【0031】

また、本実施形態では、箱保持部材１７を起こす際に、ローラ１７ｂを含めてその全体が正逆回転して起立するようにしたが、例えばフレーム１７ａ及びローラ１７ｂ等は水平状態のまま起き上がらず、吸盤１７ｅ及びそれを支える部位と側壁ガイド板１７ｃが正逆回転して起立するように構成してもよく、起こしテーブル装置１２に供給された段ボール箱１が所定角度回転して起き上がるように構成するとよい。

【0032】

資材供給ロボット２０が備えるハンドツール２２は、図９～図１４等に示すように、段ボール箱１に入った結束されていないカートン束３を取り出す第１のハンド部２３と、取り出したカートン束３をカートナー１４のホッパー１５に供給する第２のハンド部２４とを有する。第１のハンド部２３と第２のハンド部２４は、背中合わせで反対向きに配置されるように上下開口する矩形箱状のベース本体２５に取り付けられて一体化する。このベース本体２５がロボットアーム２１の先端側に取り付けられることで、ロボットアーム２１の動作に伴いハンドツール２２が適宜の位置に移動する。ベース本体２５は、前壁部２５ａと、左右の側壁部２５ｂと、後壁部２５ｃを備え、内部に所定の空間が形成される。

【0033】

第１のハンド部２３は、下側に設ける左右一対の第１フレーム２６と、上側に設ける左右一対の第２フレーム２７を備える。それら４つのフレームが、仮想の矩形状の４つ角に位置するように配置する。左側に配置する第１フレーム２６と第２フレーム２７、並びに右側に配置する第１フレーム２６と第２フレーム２７は、それぞれ上下に延びる連結部２８により繋がり一体化してベース本体２５に連結される。そしてこれら第１フレーム２６、第２フレーム２７並びに連結部２８は、略平板状のプレートを用いて一体に形成している。

【0034】

また、本実施形態では、一体となった第１フレーム２６、第２フレーム２７及び連結部２８は、ベース本体２５に対して接近離反移動可能に構成する。これにより、カートンのサイズ変更に対応可能となる。

【0035】

ベース本体２５の前壁部２５ａは、第１のハンド部２３で取り出したカートン束３の表面に接触し、背もたれとなるように構成する。また、この背もたれが構成される面と、第１フレーム２６及び第２フレーム２７の長手方向のなす角は、９０度にしている。

【0036】

第１フレーム２６は、縦断面が略Ｌ字型に形成され、一対の第１フレーム２６はその内面（一対の第１フレーム２６同士の対向面：第１のハンド部２３の内面側）の下方を第１のハンド部２３の中央側に向けて突出する幅広部位２６ａとなる。また、第１フレーム２６の外面には、奥側から先端に向けて伸びる溝部２６ｂを備える。

【0037】

第２フレーム２７は、その内面の先端側が外に広がるテーパ面２７ａを備え、対向する左右一対の第２フレーム２７の距離は、テーパ面２７ａの形成領域で先端に行くほど徐々に広くなる。第２フレーム２７の先端には、その上下にそれぞれ突出する凸部２７ｂを備える。凸部２７ｂは略三角形状で、上下の凸部２７ｂの先端面は面一に形成される。

【0038】

図１等に示すように、搬送コンベア１１で搬送されてくる段ボール箱１は、外フラップ４及び内フラップ５は閉じた姿勢となっているため、起こしテーブル装置１２に供給された際も、段ボール箱１の外フラップ４及び内フラップ５は閉じたままとなる。より具体的には、前工程で外フラップ４を閉じるテープをカットし、外フラップ４が半開きの状態で搬送される。但し、半開きのため、外フラップ４並びに内フラップ５にて段ボール箱１の上方の開口部位が覆われているため、その半開きの状態では第１のハンド部２３を段ボール箱１内に挿入することはできない。そこで、本実施形態では、第１フレーム２６及び第２フレーム２７を用いて外フラップ４及び内フラップ５を開き、段ボール箱１を開封する機能を備える。

【0039】

図１５に示すように、第１姿勢の箱保持部材１７上に保持され、水平に置かれた段ボール箱１に対し、ロボットアーム２１を動作させ、第１フレーム２６の溝部２６ｂを半開きの外フラップ４の先端に引っかけ（図１５（ａ）参照）、その引っかけた状態で第１フレーム２６を所定方向に移動させ、外フラップ４が段ボール箱１の上方開口部位の外に位置するように開いた姿勢に変位するように制御する。左右の第１フレーム２６をそれぞれ動作させることで、２つの外フラップ４をそれぞれ開く（図１５（ｂ）参照）。これにより、内フラップ５が露出する。

【0040】

次に、図１６に示すように、箱保持部材１７を第３姿勢にすることで、段ボール箱１を６０～８０度傾けた状態にし、その状態の段ボール箱１に対し、ロボットアーム２１を動作させ、第２フレーム２７の凸部２７ｂを内フラップ５の先端に引っかけ（図１６（ａ）参照）、その引っかけた状態で第２フレーム２７を斜め上方或いは下方に移動させ、内フラップ５が段ボール箱１の上方開口部位の外に位置するように開いた姿勢に変位するように制御する（図１６（ｂ）参照）。

【0041】

これにより、段ボール箱１の外フラップ４及び内フラップ５が開き、段ボール箱１が開放され、開口部位からカートン束３が露出する。そこで、ロボットアーム２１を動作させ、第１のハンド部２３の第１フレーム２６及び第２フレーム２７を段ボール箱１内に挿入する（図１７（ａ）参照）。起こしテーブル装置１２の箱保持部材１７の回転動作と、ロボットアーム２１の動作による第１のハンド部２３の移動の同期を取り、箱保持部材１７が第３姿勢から第２姿勢に変位する間、第１フレーム２６及び第２フレーム２７が段ボール箱１内に挿入された状態を維持する。これにより、第２姿勢に至った際には、箱保持部材１７ひいては段ボール箱１の開口部位が前傾姿勢になり、段ボール箱１内のカートン束３が第１のハンド部２３に受け渡す（図１７（ｂ）参照）。次いで、ロボットアーム２１を動作させ、第１のハンド部２３の第１フレーム２６及び第２フレーム２７を段ボール箱１から抜き出すと、カートン束３も第１のハンド部２３とともに移動し、段ボール箱１から取り出すことができる。

【0042】

この取り出した状態では、第１のハンド部２３は、斜め上向きの姿勢となり、カートン束３を構成する各カートン２は、糊代部２ｄが第１フレーム２６の幅広部位２６ａの上面に接触して支持され、所定の側壁部２ｂは第１フレーム２６の上面に接触して支持される。また、カートン２の左右がそれぞれ第１フレーム２６及び第２フレーム２７の内面に接触して横方向の移動が抑止される（図１８等参照）。さらに、斜め上向きの姿勢からカートン束３は、全体が第１のハンド部２３の奥側に移動しようとする力が働き、カートン束３の奥側が背もたれに接触した状態となる。よって、第１のハンド部２３は、吸着や挟み込みなどにより積極的にカートン束３を保持はしないものの安定して支持した状態となる。そして、第１のハンド部２３をこの斜め上向きの状態を維持しながら移動することで、取り出したカートン束３を所定の位置に移動することができる。

【0043】

また、上述したように第１のハンド部２３の背もたれが構成される面（前壁部２５ａ）と、第１フレーム２６及び第２フレーム２７の長手方向のなす角を９０度にしているため、カートン束３の奥側が背もたれに接触した状態では、各カートン２は第１フレーム２６に対して直交する姿勢をとり、カートン束３は段ボール箱１内に収納されていたときと同様の外形状で第１のハンド部２３に支持される。

【0044】

本実施形態では、段ボール箱１からカートン束３を取り出す位置となる起こしテーブル装置１２と、取り出したカートン束３を最終的に供給するカートナー１４のホッパー１５に至る移動経路の途中に、仮置きテーブル３０を設ける。そして、第１のハンド部２３で取り出したカートン束３は、立たせた状態でその仮置きテーブル３０に仮置きし、第２のハンド部２４で仮置きしたカートン束３を掴み、その掴んだ状態のまま第２のハンド部２４で移動し、ホッパー１５にカートン束３を供給する。第２のハンド部２４は、カートン束３を掴んで保持する機能を備えることで、例えば第２のハンド部２４の先端側が下方傾斜状になってもカートン束３が落下しないため、ホッパー１５に対して安定して供給が可能となる。

【0045】

第２のハンド部２４は、カートン束３の上方側を保持する３本の第３フレーム３１と、カートン束３の下端面を保持する２本の第４フレーム３２を備える。３本の第３フレーム３１のうちの１つは、カートン束３の上端面に接触可能に構成し、残りの２つはカートン束３の左右の側面に接触可能に構成する。そして、この３つの第３フレーム３１は、それぞれその基端側を回転中心として所定角度範囲内で正逆回転可能にベース本体２５に取り付けられる。３つの第３フレーム３１は、ベース本体２５内に設けられたトグルクランプ等のリンク機構３５に連携される。このリンク機構３５は、シリンダ３６の駆動に基づき動作し、３つの第３フレーム３１を一体に開閉する。左右の第３フレーム３１は横方向に旋回し、上の第３フレーム３１は垂直面内で旋回する。

【0046】

そして、開いた状態では３つの第３フレーム３１は、それぞれその先端側が外を向いて開き、第２のハンド部２４内にカートン束３をスムーズに案内し得る。一方、そのように第２のハンド部２４にカートン束３を位置させた状態で第３フレーム３１を閉じると、３つの第３フレーム３１で、カートン束３を上方及び左右の３方向から挟み込むとともに、シリンダ３６の駆動を受けてしっかりと保持することが可能となる。

【0047】

さらに第３フレーム３１の先端側にはそれぞれ第１爪部３３を固定設置する。第１爪部３３は、その先端が第２のハンド部２４の内側に向けて突出した部位を有する。このようにすると、３本の第３フレーム３１が、それぞれカートン束３の表面に接触して抑えた状態では、各第１爪部３３の先端はそれぞれ第３フレーム３１よりも中央側に向けて突出する部位を有し、その突出する部位によりカートン束３の先端側への離脱を抑止する。

【0048】

また、このように突出する部位を設けることなく、或いは設けることに加えて第１爪部３３を第３フレーム３１の長手方向に対し所定角度傾斜方向に延びるようにし、その延びる方向は第２のハンド部２４の中央側に向けた内向きに構成してもよい。すなわち、上端面に接触可能な第３フレーム３１に取り付ける第１爪部３３は、その第３フレーム３１の長手方向に対して下に傾ける。左側面に接触可能な第３フレーム３１に取り付ける第１爪部３３は、その第３フレーム３１の長手方向に対して右に傾ける。そして、右側面に接触可能な第３フレーム３１に取り付ける第１爪部３３は、その第３フレーム３１の長手方向に対して左に傾ける。このようにすると、３本の第３フレーム３１が、それぞれカートン束３の表面に接触して抑えた状態では、各第１爪部３３は中央側に向けて傾斜するため、その３つの第１爪部３３はカートン束３の先端側への離脱を抑止する。

【0049】

一方、第４フレーム３２は、所定の間隔をおいて２本がベース本体２５に対して固定設置される。第４フレーム３２は、第１フレーム２６や第２フレーム２７と平行に配置される。そして第４フレーム３２の先端に上向き突出する部位を有する第２爪部３８を固定設置し、その第２爪部３８の突出する部位に引っかかることでカートン束３の前面を押さえ、前方へ離脱を抑制する。第４フレーム３２は開閉せずにベース本体２５に固定されている。そこで、ロボットアーム２１の動作により、第３フレーム３１が開いた姿勢の第２のハンド部２４をカートン束３に接近させ、さらに第４フレーム３２がカートン束３の下側に接触するように位置させる。そして、シリンダ３６駆動により上側の３本の第３フレーム３１を閉じることで、特に上方の第３フレーム３１と第４フレーム３２との間でカートン束３を上下に挟み込んで保持する。

【0050】

仮置きテーブル３０は、図１８～図２０等に示すように、扁平な矩形状の取付台４０の上面中央に、所定の間隔をおいて２本の支持レール４１を設け、その支持レール４１の外側にそれぞれサイドガイド部材４２を取り付ける。さらに、各支持レール４１の一端側には上方に延びる背もたれ部材４３を備える。支持レール４１と背もたれ部材４３のなす角は９０度とし、第１のハンド部２３で搬送され供給されるカートン束３の外形状を崩すことなく仮置きすることができる。

【0051】

図１８に示すように、仮置きテーブル３０にカートン束３を仮置きした状態では、支持レール４１は、カートン束３の下面の中央部位を支え、サイドガイド部材４２はカートン２の側壁部２ｂに接触して横ずれを抑止する。さらに、図１９に示すように、支持レール４１は、背もたれ部材４３側に向けて下方傾斜状になるように取付台４０ごと全体が傾斜させており、仮置きされたカートン束３は、その傾斜に案内されその表面が背もたれ部材４３に接触し、起立した姿勢を保持する。

【0052】

また、本実施形態では、サイドガイド部材４２は、取付台４０に対して長手方向に移動可能に装着したスライダー４４の上に連結し、操作ハンドル部４５を正逆回転すると、一対のスライダー４４ひいてはそれに連結された一対のサイドガイド部材４２が、接近離反移動するように構成する。これにより、カートン２のサイズ変更に対応可能となる。

【0053】

仮置きテーブル３０を利用したカートン束３の第１のハンド部２３から第２のハンド部２４への切り替えは、以下のように行う。段ボール箱１からカートン束３を取り出した第１のハンド部２３は、先端側が斜め上向きの姿勢で第１フレーム２６と第２フレーム２７並びに背もたれとなるベース本体２５の前壁部２５ａでカートン束３を支持した状態のまま、ロボットアーム２１の動作に基づき第１のハンド部２３を仮置きテーブル３０の上方所定位置に位置させる（図２１（ａ）参照）。

【0054】

次いで、ハンドツール２２が下降移動し、第１のハンド部２３が仮置きテーブル３０のサイドガイド部材４２間の空間内に進入し、第１フレーム２６を仮置きテーブル３０の支持レール４１とサイドガイド部材４２の間に位置させるとともに、ベース本体２５の前壁部２５ａを仮置きテーブル３０の一対の背もたれ部材４３間に位置させるように制御する。これにより、カートン束３の表面の所定部位は支持レール４１、サイドガイド部材４２並びに背もたれ部材４３に接触する（図２１（ｂ）参照）。

【0055】

次いで、第１のハンド部２３を背もたれ部材４３の外側に向けて（図２４中右方向）移動し、仮置きテーブル３０の外側に位置させる（図２１（ｃ）参照）。これにより、カートン束３が、支持レール４１、サイドガイド部材４２並びに背もたれ部材４３に支持され、第１のハンド部２３で支持していた姿態のまま仮置きテーブル３０の上に仮置きされる。

【0056】

次にロボットアーム２１の動作に伴いハンドツール２２を回り込ませて仮置きテーブル３０の手前側（背もたれ部材４３の配置側と反対側）に位置させ、仮置きテーブル３０に対して第２のハンド部２４を対向するように制御する（図２２（ａ）参照）。

【0057】

次いでハンドツール２２を仮置きテーブル３０に向けて前進移動させ、第２のハンド部２４が仮置きテーブル３０内に進入し、第４フレーム３２を仮置きテーブル３０の一対の支持レール４１の間に位置させるとともに第３フレーム３１がカートン束３の表面に近接・対向させるように制御する。また、この進入に先立つ適宜のタイミングで、シリンダ３６が駆動し、３本の第３フレーム３１が開いた姿勢にする。そして、第２のハンド部２４が奥まで進み、第１爪部３３、第２爪部３８がカートン束３の背もたれ部材４３に接触する表面よりも外に位置した適宜のタイミングでシリンダ３６を駆動させて第３フレーム３１を閉じる。これにより、カートン束３は、第３フレーム３１並びに第４フレーム３２にて挟み込まれて保持される（図２２（ｂ）参照）。また、第３フレーム３１を閉じるタイミングは、例えばベース本体２５の後壁部２５ｃがカートン束３に接する際に行うとよい。

【0058】

次いで、第２のハンド部２４を仮置きテーブル３０の手前側に向けて（図２４中左方向）移動し、仮置きテーブル３０の外側に位置させる（図２２（ｃ）参照）。これにより、カートン束３が、第２のハンド部２４に保持されたまま一緒に移動し、仮置きテーブル３０から取り出される。また、カートン束３を保持する第２のハンド部２４は、第３フレーム３１が閉じてカートン束３を所定の付勢力で把持するとともに、第１爪部３３と第２爪部３４により先端側からの離脱抑止するため、図２２（ｃ）に示すように下方傾斜状の姿勢となっていてもカートン束３を保持した状態を維持する。

【0059】

以後、ハンドツール２２は、ロボットアーム２１の動作により、第２のハンド部２４にてカートン束３を保持したまま下流側のカートナー１４のホッパー１５の手前側に至り、そこにおいて第２のハンド部２４をホッパー１５内に進入し、第３フレーム３１を開いてカートン束３の保持を解除し、第３フレーム３１を開いた姿勢のまま第２のハンド部２４をホッパー１５から離反させることでカートン束３をホッパー１５に移し替え、供給する。

【0060】

図２３、図２４は、本発明の別の実施形態の要部を示している。本実施形態は、段ボール箱１内で収納されている際のカートン束３の姿態、すなわち略直方体状と、ホッパーにセットする際のカートン束３の姿態が異なる資材供給システムに適用するものである。本実形態では、ホッパーは、カートン束３を構成する各カートン２を斜めに倒し、カートン束３が側面視で平行四辺形の姿態で貯留されるものに対応する。

【0061】

ハンドツール２２のベース本体２５の後壁部２５ｃ′を、前方傾斜状に配置し、第４フレーム３２の長手方向と後壁部２５ｃ′のなす角が鋭角になるように構成する。なおその他の構成は、先に記載した実施形態と同様に構成するとよい。

【0062】

また、仮置きテーブル３０は、図２４（ｂ），（ｃ）に示すように、背もたれ部材４３が下端付近を中心に正逆回転可能に構成する。より具体的には、図２４（ｂ）に示すように支持レール４１と背もたれ部材４３とのなす角が９０度の基本姿勢と、図２４（ｂ）に示すように背もたれ部材４３が基本姿勢から所定角度回転して倒れた傾斜姿勢との間を往復移動する。傾斜姿勢のときの支持レール４１とのなす角は、ホッパー１５にカートン束３をセットする際の角度に応じて設定する。そして、傾斜姿勢の角度が、ハンドツール２２における後壁部２５ｃ′と第４フレーム３２とのなす角に対応する。

【0063】

そして本実施形態では、上述した実施形態と同様に第１のハンド部２３に移し替えられて支持されたカートン束３を仮置きテーブル３０に仮置きし（図２４（ａ）参照）、ハンドツール２２を仮置きテーブル３０から離反する（図２４（ｂ）参照）。これにより、カートン束３は、支持レール４１と背もたれ部材４３に接触した状態で仮置きテーブル３０上に支持され、段ボール箱１に収納されていた略直方体状の姿勢を維持する。

【0064】

この後、本実施形態では、基本姿勢の背もたれ部材４３が傾斜姿勢に倒れる（図２４（ｃ）参照）。これにともない、背もたれ部材４３に支持されているカートン束３を構成する各カートン２は、背もたれ部材４３の傾斜に沿って倒れ、カートン束３′は、図示するように側面視で平行四辺形状に変形する。この状態で、ハンドツール２２の第２のハンド部２４を仮置きテーブル３０に向けて前進移動する。そして、第２のハンド部２４にて仮置きテーブル３０上の傾斜したカートン束３′で把持する。これにより、図２３の第２のハンド部２４に示すように、カートン束３′を保持することができ、その状態のまま上述した実施形態と同様にハンドツール２２をカートナー１４のホッパー１５に移動し、カートン束３′をホッパー１５に供給する。

【0065】

なお、その他の構成並びに作用は、上述した実施形態と同様にすることができるので、その詳細な説明を省略する。

【0066】

また、各実施形態では、何れもハンドツール２２に段ボール箱１の外フラップ４並びに内フラップ５を開く機能を備えたが、例えば、事前にフラップが開いた状態で起こしテーブル装置１２に搬送されてきたり、そもそもフラップがなく開放していたりする場合、フラップを開くための構成、すなわち、第１フレーム２６の溝部２６ｂや第２フレーム２７の凸部２７ｂなどを設けなくてもよい。

【0067】

また、上述した各実施形態では、第１フレーム２６に設けた溝部２６ｂで外フラップ４を開き、第２フレーム２７に設けた凸部２７ｂで内フラップ５を開くようにしたが、起こしテーブル装置１２に供給される段ボール箱１の向きによりその対応関係を変えたり、また、ハンドツール２２の向きや姿勢を変えたりすることで一種類の構成で両方のフラップを開くようにするなど各種の組み合わせが可能となる。

【0068】

以上、本発明の様々な側面を実施形態を用いて説明してきたが、これらの実施形態や説明は、本発明の範囲を制限する目的でなされたものではなく、本発明の理解に資するために提供されたものであることを付言しておく。本発明の範囲は、明細書に明示的に説明された構成や製法に限定されるものではなく、本明細書に開示される本発明の様々な側面の組み合わせをも、その範囲に含むものである。本発明のうち、特許を受けようとする構成を、添付の特許請求の範囲に特定したが、現在の処は特許請求の範囲に特定されていない構成であっても、本明細書に開示される構成を、将来的に特許請求する可能性があることを、念のために申し述べる。

【符号の説明】

【0069】

１ ：段ボール箱
２ ：カートン
３ ：カートン束
４ ：外フラップ
５ ：内フラップ
１０ ：資材供給システム
１１ ：搬送コンベア
１２ ：起こしテーブル装置
１４ ：カートナー
１５ ：ホッパー
１７ ：箱保持部材
１７ｅ ：吸盤
２０ ：資材供給ロボット
２１ ：ロボットアーム
２２ ：ハンドツール
２３ ：第１のハンド部
２４ ：第２のハンド部
２６ ：第１フレーム
２６ｂ ：溝部
２７ ：第２フレーム
２７ｂ ：凸部
３０ ：仮置きテーブル
３１ ：第３フレーム
３２ ：第４フレーム
３３ ：第１爪部
３４ ：第２爪部
３８ ：第２爪部
４０ ：取付台
４１ ：支持レール
４２ ：サイドガイド部材
４３ ：背もたれ部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】