特許 7517239 小箱の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】小箱の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B65B 43/30 20060101AFI20240709BHJP

   B65D 5/24 20060101ALI20240709BHJP

   B31B 50/52 20170101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

B65B43/30 B

B65D5/24 B

B31B50/52

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021071905

(22)【出願日】2021-04-21

(65)【公開番号】P2022166591

(43)【公開日】2022-11-02

【審査請求日】2023-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松村 和久

【審査官】種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５１－１１６７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５４９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０１２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１０１４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｂ ４３／３０

Ｂ６５Ｄ ５／２４

Ｂ３１Ｂ ５０／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

段ボール（２）が搬入される本体（２９）と、
搬入された前記段ボールの底板（３）から前板（４）及び後板（５）を引き起こす上ハンド部（４０、４１）を有する引き起こしユニット（２１）と、
前記引き起こしユニットにより前記前板及び前記後板の引き起こされた前記段ボールの側板（８、９）から延びる上側板（６、７）を前記側板の対向する内方向に折り曲げ、前記上側板を前記側板の対向する内方向に折り込み、前記上側板を前記底板方向に押し込み、前記段ボールの爪（１６、１７）を切欠き（１４）に嵌め込む折り込みユニット（２２）と、
前記引き起こしユニットで前記前板及び前記後板を引き起こした段ボールを前記折り込みユニット側に搬送する搬送ユニット（２３）と、を備え、
前記搬送ユニットは、入口から段ボールを前記引き起こしユニットへ搬送し、前記引き起こしユニットの動作後、前記折り込みユニットへ搬送し、前記折り込みユニットの動作後、小箱となった段ボールを出口へと搬送する小箱の製造装置。

【請求項2】

前記折り込みユニットは、前記本体に対する下降動作により、前記側板の対向する内方向に折り曲げ、前記上側板を前記側板の対向する内方向に折り込み、前記上側板を前記底板方向に押し込み、前記段ボールの爪を切欠きに嵌め込む上ハンド部（５２、５３）を有する請求項１に記載の小箱の製造装置。

【請求項3】

前記折り込みユニットは、段ボールの前記上側板を折り曲げ、折り込み、押し込む上側ガイドプレート（３１、３２）と、前記上側ガイドプレートを操作する前記上ハンド部と、を備える請求項１に記載の小箱の製造装置。

【請求項4】

前記折り込みユニットは、前記本体に対し可動な段ボールの前記側板を両外側から固定する下側ガイドプレート（３３、３４）と、前記下側ガイドプレートを操作する下ハンド部（５４、５５）と、を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の小箱の製造装置。

【請求項5】

前記折り込みユニットは、前記本体に対し、前記上ハンド部を前記側板の対向する内外方向に移動可能なアクチュエータ（５０、５１）を備える請求項２又は３に記載の小箱の製造装置。

【請求項6】

前記折り込みユニットは、前記上ハンド部を昇降可能に移動するシリンダ（３５、３６、３７、３８）を備える請求項３または４に記載の小箱の製造装置。

【請求項7】

前記上側ガイドプレートは、先端に回転可能なローラ（５６、５７）を備える請求項３に記載の小箱の製造装置。

【請求項8】

前記下側ガイドプレートは、先端に回転可能なローラ（５８、５９）を備える請求項４に記載の小箱の製造装置。

【請求項9】

前記引き起こしユニットの前記上ハンド部は、前記前板及び前記後板の外側面を吸引する吸引装置（４３、４４、４５、４６）を備える請求項２又は３に記載の小箱の製造装置。

【請求項10】

前記上側ガイドプレートの押し込み量は、前記切欠きに前記爪が嵌合する程度の所定量に特定した請求項３または７に記載の小箱の製造装置。

【請求項11】

前記搬送ユニットは、段ボールの前記底板を固定する吸引装置（４８、４９）を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の小箱の製造装置。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載される前記小箱の製造装置に用いられる段ボールは、底板、前記底板の前縁に連なる前板、前記底板の後縁に連なる後板、前記底板の側縁に連なる側板、前記側板から上方に延びる上側板、前記上側板に形成される爪、前記底板に形成される切欠きを有する段ボール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、小箱の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、段ボールの組み立ての際、作業者が手で組み立てている。手組立は人件費や労力が掛かる。軟質材の段ボールは力の掛け方によっては、曲がりやつぶれが生じ、不良品となる。クラッチ梱包工程において、小箱組立の自動化が必要とされている。段ボールの曲げや爪の挿入等は、人の手の感覚に頼るところが大きい。特に最終工程における側板の押込みは機械化が難しく、爪の挿入不良が発生しやすい。

【0003】

特許文献１のダンボール箱フラップ折り方法および装置では、段ボールをプッシャー部により折り曲げ、ハンド部により折り戻す。

【0004】

従来、人の手の動きを考慮した段ボールを組み立てる装置は知られていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－３２８１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、段ボールの組み立ての自動化を実現する小箱の製造装置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】

【0007】

本発明の小箱の製造装置（１、２０）は、段ボール（２）が搬入される本体（２９）と、搬入された段ボール（２）の底板（３）から前板（４）及び後板（５）を引き起こす上ハンド部（４０、４１）を有する引き起こしユニット（２１）と、前記引き起こしユニットにより前記前板及び前記後板の引き起こされた前記段ボールの側板（８、９）から延びる上側板（６、７）を前記側板の対向する内方向に折り曲げ、前記上側板を前記側板の対向する内方向に折り込み、前記上側板を前記底板方向に押込み、前記段ボールの爪（１６、１７）を切欠き（１４）に嵌め込む折り込みユニット（２２）と、前記引き起こしユニットで前記前板及び前記後板を引き起こした段ボールを前記折り込みユニット側に搬送する搬送ユニット（２３）と、を備え、前記搬送ユニットは、入口から段ボールを前記引き起こしユニットへ搬送し、前記引き起こしユニットの動作後、前記折り込みユニットへ搬送し、前記折り込みユニットの動作後、小箱となった段ボールを出口へと搬送する構成を採用する。

【0008】

本発明によると、本体に搬入される組立前の段ボールを用い、引き起こしユニットにより段ボールの底板から前板と後板を引き起こし、次いで、折り込みユニットにより前記前板及び前記後板の引き起こされた前記段ボールの前記側板から延びる前記上側板を前記側板の対向する内方向に折り曲げ、前記上側板を前記側板の対向する内方向に折り込み、前記上側板を前記底板方向に押込み、前記段ボールの前記爪を前記切欠きに嵌め込む。

【0009】

したがって、人の手の動きを考慮したロボットの作動により、段ボールを一連の工程を経て組み立て、平板状に折りたたまれた段ボールから効率良く上方開口型の小箱を製造することができる。省人によりコスト削減の効果がある。
本発明によると、段ボールの特性と人の手の動きを考慮した小箱組立の自動化を実現する。爪を嵌め込む際の押込み量と押込み高さを定量化することができる。これにより、製造する小箱の不良品発生率を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第一実施形態による小箱の製造装置の斜視図。

【図2】本発明の第一実施形態による段ボールの納入時の平面図。

【図3】本発明の第一実施形態による図２に示す段ボールを展開した平面図。

【図4】本発明の第一実施形態による段ボールの組立後の斜視図。

【図5】本発明の第一実施形態による小箱の製造装置の正面図。

【図6】本発明の第一実施形態による引き起こしユニットの斜視図。

【図7】本発明の第一実施形態による引き起こしユニットの斜視図。

【図8】本発明の第一実施形態による引き起こしユニットの斜視図。

【図9】本発明の第一実施形態による引き起こしユニットの斜視図。

【図10】本発明の第一実施形態による後方からみた折り込みユニットの正面図。

【図11】本発明の第一実施形態による後方からみた折り込みユニットの正面図。

【図12】本発明の第一実施形態による後方からみた折り込みユニットの正面図。

【図13】本発明の第一実施形態による後方からみた折り込みユニットの正面図。

【図14】本発明の第一実施形態の折り込みユニットによる段ボールの上側板の押込み時の部分斜視図。

【図15】本発明の第一実施形態による上側板を手作業で押込むときの仮想イメージ図。

【図16】本発明の第一実施形態の折り込みユニットによる段ボールの上側板の押込み高さを示す説明図。

【図17】本発明の第一実施形態の折り込みユニットによる段ボールの上側板の押込み量を示す説明図。

【図18】小箱の爪の適正挿入状態のイメージを示す模式的断面図。

【図19】小箱の爪の不良挿入状態のイメージを示す模式的断面図。

【図20】本発明の第一実施形態による折り込みユニットの動作終了時の部分斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態による小箱の製造装置を図面に基づいて説明する。

【0012】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について図１から図２０に基づいて説明する。

【0013】

図１に示すように、小箱の製造装置１のロボットは小箱の組立を自動化する小箱の組立装置２０を備える。
小箱の組立装置２０は、図５に示すように、引き起こしユニット２１、折り込みユニット２２、及び搬送ユニット２３、を有する。

【0014】

図２から図４に示すように、段ボール２は底板３、底板３の前縁及び後縁に連なる前板４及び後板５、底板３の側縁に連なる側板８、９、側板８、９から上方に延びる上側板６、７、上側板６、７の自由端に形成される凸状の爪１６、１７、底板３に形成される切欠き１３、１４、１５を備える。

【0015】

図２に示す段ボール２は、折りたたまれた状態にあり、展開した図３に示す連結板１１が側板８、９に接着された状態にある。これにより、段ボール２は、図２に示す折りたたまれた状態から前板４及び後板５が後述する引き起こしユニット２１により引き起こされると、連結板１２、１１を経由して側板８、９及び上側板６、７が起き上がるように構成される。

【0016】

小箱の製造装置１に用いられる段ボールは、図２に示す折りたたまれた状態の段ボール２が搬入される。搬入後の組立前の段ボール２は、図２に示す状態から、後述する引き起こしユニット２１により、前板４、後板５を引き起こされ、前板４、後板５に連なる連結板１２、１１を経由して側板８、９が引き起こされる。

【0017】

その後、段ボール２は、引き起こしユニット２１から搬送ユニット２３により図１に示す搬送方向６０に折り込みユニット２２まで搬送される。

【0018】

折り込みユニット２２においては、段ボール２は、起き上がった上側板６、７が側板８、９の内側に曲げられ、後述するように、上側板６、７が押込まれ、爪１６、１７が切欠き１４に嵌め込まれ、組み立てられ、図４に示す小箱２となる。

【0019】

搬送ユニット２３は、図２に示す状態の段ボールを、一連の組立の過程において、入口から、引き起こしユニット２１の真下へ搬送し、引き起こしユニット２１の動作後、さらに、折り込みユニット２２の真下へ搬送し、折り込みユニット２２の動作後、小箱となった段ボール２を、出口へと、搬送する。

【0020】

搬送ユニット２３は、引き起こしユニット２１の下方、及び、折り込みユニット２２の下方において、吸引装置としての吸盤４８、４９を有し、引き起こしユニット２１、及び、折り込みユニット２２の動作時に、吸盤４８、４９は段ボール２の底面を吸着し固定させる。

【0021】

次に、引き起こしユニット２１の構成と作動について説明する。
（引き起こしユニットの構成）
図５及び図６に示すように、引き起こしユニット２１は、シリンダ２５、２６のピストン２７、２８の伸縮により基盤８０に対し上下動するフレーム８１、８２を備える。

【0022】

フレーム８１、８２にそれぞれ備え付けられるハンド部４０、４１は、駆動モータ７２、７３によりフレーム７０、７１を図７に示す矢印６２、６３の正転方向および逆転方向に回転可能となっている。

【0023】

フレーム７０、７１は、段ボール２の側板としての後板５、側板としての前板４を吸引し引き起こす吸引装置としての吸盤４３、４４、４５、４６を有する。吸盤４３、４４、４５、４６は、弾力性ゴムを有し、段ボールの後板５、前板４を吸着する。

【0024】

段ボール２の底板３から後板５、前板４を引き起こす吸引装置としての吸盤４３、４４、４５、４６は、フレーム７０、７１、８１、８２とともに、図９に示すように、シリンダ２５、２６のピストン２７、２８の収縮により上昇可能になっている。

【0025】

搬送ユニット２３は、引き起こしユニット２１の下方の位置で段ボール２を搬送路に固定する吸引装置としての吸盤４８を備える。吸盤４８は段ボール２の位置決めを行う。

【0026】

（引き起こしユニットの作動）
図６に示すように、搬送ユニット２３により、図示しない入口から搬送方向６０に引き起こしユニット２１の真下に段ボール２を搬送すると、引き起こしユニット２１は、動作を開始する。

【0027】

図６に示す状態から基板８０に対し、シリンダ２５、２６のピストン２７、２８を伸長し、フレーム８１、８２を矢印６１方向に下降し、図７に示すように、フレーム７０、７１の吸引装置としての吸盤４３、４４、４５、４６を段ボール２の後板５、前板４に当接する。

【0028】

次いで、駆動モータ７２、７３の駆動により、図７に示す矢印６２、６３方向にフレーム７０、７１を回転する。
すると、図８に示すように、吸盤４３、４４、４５、４６の吸引力により段ボール２の後板５、前板４を底板３から引き起こす。

【0029】

次いで、吸引を停止した吸盤４３、４４、４５、４６を段ボール２から離間し、図８に示す矢印６４方向に、図９に示すように、シリンダ２５、２６のピストン２７、２８を収縮し、フレーム８１、８２、フレーム７０、７１を上昇する。

【0030】

図９に示すように、引き起こしユニット２１は、上ハンド部４０、４１のフレーム７０、７１及び吸盤４３、４４、４５、４６は回転後の位置の状態で、動作開始前の元の位置まで、上昇する。

【0031】

段ボール２は、底板３に対し側板としての前板４、後板５、並びに側板８、９、及び上側板６、７が引き起こされた状態になる。
次いで、段ボール２は、搬送ユニット２３により、図１０に示す折り込みユニット２２の下方に搬送される。

【0032】

（折り込みユニットの構成）
図５及び図１０に示すように、折り込みユニット２２は、段ボール２の側板８、９から上側板６、７を折り曲げ、折り込み、押込む上ハンド部５２、５３と下ハンド部５４、５５を備えている。

【0033】

基盤９０に対しシリンダ３５、３６のピストン３７、３８の伸縮により上下動するフレーム８３を備える。
フレーム８３は、アクチュエータ５０、５１により上ハンド部５２、５３を側板８、９の対向する内外方向に移動可能な駆動モータ９１、９２を備え付けている。

【0034】

上ハンド部５２、５３は、これと一体に稼働する平板状の上側ガイドプレート３１、３２を有し、上側ガイドプレート３１、３２の下端に自在に回転可能なローラ５６、５７を設けている。ローラ５７（５６）は、図１４に示すように、上側板６（７）を側板８（９）側に押し込むようになっている。

【0035】

図１４に示すように、ローラ５６、５７は、後述するように、上側ガイドプレート３１、３２と下側ガイドプレート３３、３４とで、段ボール２の上側板６、７を側板８、９に押し当て、切欠き１４に爪１６、１７を嵌め込む動作をする。
爪を切欠きに嵌め込むときの不良品発生率を低減するため、ロボットの制御装置に折り込みユニットの押込み量ｙ及び押込み高さｘを定量化し設定を入力する。

【0036】

下ハンド部５４、５５は、基盤９０の下方に設けられ、本体２９に対し、図１１で上下方向に及び左右方向に図示しない駆動モータにより移動可能である。
下ハンド部５４、５５は、これと一体に稼働する平板状の下側ガイドプレート３３、３４を有し、下側ガイドプレート３３、３４の上端に回転自在なローラ５８、５９を設けている。

【0037】

搬送ユニット２３は、折り込みユニット２２の下方の位置で段ボール２を搬送路に固定する吸引装置としての吸盤４９を備える。吸盤４９は段ボール２の位置決めを行う。

【0038】

（折り込みユニットの作動）

【0039】

図９に示す状態の段ボール２を、搬送ユニット２３により、図１０に示す折り込みユニット２２の下方の位置に搬送すると、折り込みユニット２２は、動作を開始する。
図１０に示す状態の下ハンド部５４、５５は、図示しない駆動モータにより上昇し、互いに近づき、図１１に示すように、段ボール２の側板８、９を下側ガイドプレート３３、３４により挟み、位置決めする。

【0040】

図１１に示すように、下側ガイドプレート３３、３４、及び、下ハンド部５４、５５は、先端のローラ５８、５９を、段ボール２の側板８、９に外側から当てることで、段ボール２の側板８、９を底板３の底面と直角になる位置に両側で固定する。これに伴い、段ボール２の上側板６、７を立ち上げる。

【0041】

一方、図１０に示す状態の上ハンド部５２、５３は、シリンダ３５、３６のピストン３７、３８の伸長により図１１に示す位置に下降する。

【0042】

次いで、上ハンド部５２、５３を、図１１に示す状態から互いに近づく方向に移動すると、上側ガイドプレート３１、３２の下端の回転可能なローラ５６、５７を段ボール２の上側板６、７に押し当て、図１２に示すように、段ボール２の側板８、９から上側板６、７を内側に折り曲げる。

【0043】

さらに、図１２に示す状態の上ハンド部５２、５３を、シリンダ３５、３６のピストン３７、３８の伸長により図１３に示す位置に下降する。

【0044】

すると、図１３及び図１４に示すように、段ボール２の上側板６、７を側板８、９の内側に略１８０度折り込む。
ここで、図１６に示すように、上側ガイドプレート３２、及び、上ハンド部５２、５３は、下降をし、押込み高さｘを調整し、上ハンド部の先端のローラ５６、５７を、段ボール２の上側板６、７に当てることで、段ボールの上側板６、７を押込む。

【0045】

また、図１７に示すように、上側ガイドプレート３２、及び、上ハンド部５２、５３の底板３の底面に平行な方向の押込み量ｙを調整し、上ハンド部の先端のローラ５６、５７を、段ボール２の上側板６、７に当てることで、段ボールの上側板６、７を押込む。

【0046】

押込み高さｘ及び押込み量ｙは、図１５に示すように、上側ガイドプレート３１、３２のローラ５６、５７に相当する人の手９３の指が段ボール２の切欠き１４に爪１６、１７を確実に押込むイメージで嵌合するように制御装置の設定を行う。

【0047】

これにより、図１９に示すイメージでなく、図１８に示すように、段ボール２の底板３の切欠き１４に爪１６が挿入される。
折り込みユニット２２による小箱２の組立後、図２０に示すように、搬送ユニット２３により小箱になった段ボール２を出口へと移動する。

【0048】

上側ガイドプレート３１、３２及び、上ハンド部５２、５３は、上昇し、互いの間隔を大きくするように移動し、動作開始前の元の位置まで戻る。
下側ガイドプレート３３、３４及び下ハンド部５４、５５は、下降し、互いの間隔を大きくするように移動し、動作開始前の元の位置まで戻る。

【0049】

（試験例）
次に、小箱の製造装置を用いて組み立てた小箱の不良品発生個数を試験した。
図１７に示すように段ボール２の押込み量（ｙ）を０ｍｍから２１ｍｍまで３ｍｍ間隔で増加し、各固定押込み量で３０個ずつ試験し、不良品の発生数を集計する試験を行った。その結果、不良品の発生数は表１のとおりであった。

【0050】

【表1】

【0051】

図１６に示すように、小箱の組立の際、小箱の側板の爪の切欠きへの押込みと嵌め込みは手の動きに相当するロボットの折り込みユニット２２の動作が重要となる工程である。

【0052】

小箱の組立装置２０の折り込みユニット２２のアクチュエータ５０、５１、上ハンド部５２、５３、先端のローラ５６、５７の構成及び動作は、小箱の側板の爪の切欠きへの押込むときの手の動きを考慮してある。

【0053】

図１６及び図１７に示すように、小箱の組立装置２０は、小箱を組み立てるとき、上側板の爪の切欠きへの押込み高さｘと押込み量ｙとを定量化している。これにより、小箱の組立装置２０は、爪の切欠きへの嵌合動作が安定する。

【0054】

試験例として、この試験では、押込み高さｘが４０ｍｍ±１０ｍｍ、押込み量ｙが１２ｍｍのとき、段ボールの側板の爪の切欠きへの挿入の不良発生無しであった。

【0055】

本実施形態による小箱の組立装置２０は、上側板の爪の切欠きへの押込み高さｘと押込み量ｙとを定量値に限定するものではない。

【0056】

本発明の小箱の製造装置に用いる段ボールは、その大きさを限定するものではない。
上記実施形態による引き起こしユニットは、前板および後板を引き起こす実施形態を説明したが、本発明は、側板を引き起こす実施形態であってもよい。

【0057】

前記小箱は、箱の大きさを限定するものではない。
以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0058】

２ 段ボール（小箱）、
３ 底板、
４ 前板（側板）、
５ 後板（側板）、
６、７ 上側板、
８、９ 側板、
１４ 切欠き、
１６、１７ 爪、
２１ 引き起こしユニット、
２２ 折り込みユニット、
２３ 搬送ユニット、
２９ 本体、
３１、３２ 上側ガイドプレート、
３３、３４ 下側ガイドプレート、
３５、３６ シリンダ、
３７、３８ ピストン（シリンダ）、
４０、４１ 上ハンド部、
４３、４４、４５、４６ 吸盤（吸引装置）、
４８、４９ 吸盤（吸引装置）、
５０、５１ アクチュエータ、
５２、５３ 上ハンド部、
５６、５７、５８、５９ ローラ。

【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】