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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-26
(45)【発行日】2024-12-04
(54)【発明の名称】自動箱詰装置及び自動箱詰システム
(51)【国際特許分類】
B65B 5/08 20060101AFI20241127BHJP
B65G 11/20 20060101ALI20241127BHJP
B65B 5/10 20060101ALI20241127BHJP
B65B 35/32 20060101ALI20241127BHJP
B65B 25/04 20060101ALI20241127BHJP
【ＦＩ】
B65B5/08
B65G11/20 Z
B65B5/10
B65B35/32
B65B25/04 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023108494
(22)【出願日】2023-06-30
【審査請求日】2023-07-12
(73)【特許権者】
【識別番号】500407282
【氏名又は名称】フジプラント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100218280
【弁理士】
【氏名又は名称】安保 亜衣子
(74)【代理人】
【識別番号】100108914
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 壯兵衞
(74)【代理人】
【識別番号】100173864
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 健治
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 和昭
(72)【発明者】
【氏名】横山 明
(72)【発明者】
【氏名】加藤 憲一
【審査官】種子島 貴裕
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５２－１６８７５３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】韓国登録特許第１０－１２３９３７４（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】特開２００３－２６１１１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０１９７０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６５Ｂ ５／０８
Ｂ６５Ｇ １１／２０
Ｂ６５Ｂ ５／１０
Ｂ６５Ｂ ３５／３２
Ｂ６５Ｂ ２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の球状の被処理物を一定方向に自動搬送する搬送装置に隣接して配置され、前記搬送装置から、前記複数の球状の被処理物を、前記一定方向に定義される短辺、該短辺に直交する長辺、並びに前記短辺及び前記長辺に直交する高さで決まる容積を有し、上面が開放状態のコンテナに稠密充填する自動箱詰装置であって、前記コンテナを載置する平板状のコンテナステージと、
前記一定方向に沿って互いに平行に対峙し、下部に前記コンテナステージを固定し、前記搬送装置から前記複数の球状の被処理物を順次投入する投入窓を前記コンテナステージの上方に設定した一対の側壁部と、
底部に開閉扉を有し、前記コンテナの内部に前記底部を挿入可能なように、前記一対の側壁部の間で上下移動する単一のリフトボックスと、
前記高さを分割した寸法を単位移動長とし、前記リフトボックスを前記単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータと、
前記投入窓に設けられ、前記複数の球状の被処理物のそれぞれに転がり運動のエネルギを順次付与する傾斜を有する転がり運動設定部と、
前記転がり運動設定部の入り口側の中央に設けられ、前記複数の球状の被処理物に含まれる特定の複数の被処理物を、前記転がり運動設定部の表面に定義される異なる経路をそれぞれ経由するように振り分けて、前記特定の複数の球状の被処理物を前記リフトボックス内の異なる場所に順次投入する振分機構と
を備え、前記振分機構は、２つの三角形の面を有する三角錐で近似可能な多面体であり、前記特定の複数の被処理物が、法線ベクトルが互いに異なる前記２つの三角形の面にそれぞれ非弾性衝突することにより、前記特定の複数の球状の被処理物のそれぞれの重心の並進運動の方向が互いに異なるように設定されることを特徴とする自動箱詰装置。
【請求項2】
前記リフトボックスの内壁に、該内壁に衝突する前記被処理物の運動量ベクトルの方向を非弾性衝突により変える反発弾性率を有する衝撃吸収膜が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の自動箱詰装置。
【請求項3】
前記逐次下降の前、前記逐次下降と前記逐次下降の間において、前記リフトボックスの内部に稠密充填される前記複数の球状の被処理物の満杯状態を検知する光学センサと、該光学センサの出力信号を入力して、前記アクチュエータの動作を制御する制御回路と
を更に備えることを特徴とする請求項１又２に記載の自動箱詰装置。
【請求項4】
短辺、該短辺に直交する長辺、並びに前記短辺及び前記長辺に直交する高さで決まる容積を有し、上面が開放状態のコンテナに複数の球状の被処理物を稠密充填する自動箱詰システムであって、前記短辺と同一方向となる一定方向に前記複数の球状の被処理物を自動搬送する搬送ベルトを有する搬送装置と、
前記コンテナを載置する平板状のコンテナステージと、
前記短辺の方向に沿って互いに平行に対峙し、下部に前記コンテナステージを固定し、前記搬送装置から前記複数の球状の被処理物を順次投入する投入窓を前記コンテナステージの上方に設定した一対の側壁部と、
底部に開閉扉を有し、前記コンテナの内部に前記底部を挿入可能なように、前記一対の側壁部の間で上下移動する単一のリフトボックスと、
前記高さを分割した寸法を単位移動長とし、前記リフトボックスを前記単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータと、
前記投入窓に設けられ、前記複数の球状の被処理物のそれぞれに転がり運動のエネルギを順次付与する傾斜を有する転がり運動設定部と、
前記転がり運動設定部の入り口側の中央に設けられ、前記複数の球状の被処理物に含まれる特定の複数の被処理物を、前記転がり運動設定部の表面に定義される異なる経路をそれぞれ経由するように振り分けて、前記特定の複数の球状の被処理物を前記リフトボックス内の異なる場所に順次投入する振分機構と
を備え、前記振分機構は、２つの三角形の面を有する三角錐で近似可能な多面体であり、前記特定の複数の被処理物が、法線ベクトルが互いに異なる前記２つの三角形の面にそれぞれ非弾性衝突することにより、前記特定の複数の球状の被処理物のそれぞれの重心の並進運動の方向が互いに異なるように設定されることを特徴とする自動箱詰システム。
【請求項5】
前記搬送ベルトの途中に、前記被処理物の個数若しくは重量を計測するゾーンが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動箱詰システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動搬送されてきた果物等の球状の被処理物を、コンテナの内部に自動的に稠密充填する自動箱詰装置、及びこの自動箱詰装置を用いた自動箱詰システムに関する。
【背景技術】
【0002】
リンゴ等の球状の被処理物は、ベルトコンベア等の搬送装置の搬送ベルトの上において、大きさの大小による選別及び品質の良否による選別を行った後、一般に人間の手を介してコンテナの内部に箱詰されている。従来、リンゴ等の被処理物の自動箱詰装置としては、真空吸引機能を有するロボット・ハンドで被処理物を吸着捕捉して、マトリクス状に配列されたポケットを有するトレー（ハニカム材料）上に搬送し、トレーに順次配列する方法が提案されている（特許文献１参照。）。しかしながら、球状の被処理物をロボット・ハンドで捕捉するためには、事前に多数の被処理物を予備配列皿等に予備配列する手間と時間が必要である。更に真空吸引機能等を有するロボット・ハンドは複雑であり、自動箱詰装置が高価になり、故障も発生しやすくなる不都合もある。又、果梗部が窪んだリンゴや梨のようなものや、ヘタのある柿やトマトのようなものは、吸着ミスが生じる恐れがあった。
【0003】
ポケットを有するトレーではなく、木箱等の大きなコンテナの内部に機械的手段によって、搬送装置から連続的に球状の被処理物を投入できれば、より短時間で効率良く、被処理物の自動的な稠密充填が可能になる。しかしながら、りんごの木箱（大箱）は、例えば長辺（幅）ＷWB＝６２ｃｍ、短辺（奥行き）ＤWB＝３１ｃｍ、高さＨWB＝３１ｃｍ等の寸法である。自動箱詰装置によってダンボール箱や木箱等のコンテナに被処理物が自動的に投入される時、ＨWB＝３１ｃｍの高さから木箱の底に勢いよく衝突する為、被処理物が傷みやすい。更にコンテナの最下層に充填された被処理物の上に、２層目以上の充填が予定される被処理物が投入される場合は、最下層の被処理物と２層目以上の被処理物が衝突により共に傷む可能性がある。
【0004】
鉱物学分野では「硬さ(hardness)」と「堅さ(firmness)」は明確に区別されている。「硬さ」は、引っかきに対する抵抗（硬度）の指標であり、「モース硬さ」、「ブリネル硬さ」や「ビッカース硬さ」等に代表されるように、圧子や別の鉱物で、押し込んだり引っかいたりした場合のくぼみや欠き傷の大きさによって規定される。「堅さ」は、堅牢性（反意として脆性）の意味であるが，硬度のように計測法の規格化は特に図られていない。農産物に関しては、「硬さ」と「堅さ」を明確に区別して用いることは、殆ど無いようである。本発明では、物理的衝撃によって、欠き傷等の発生しやすい果物や野菜の内、球状の被処理物を対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特公昭４８－３８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した問題を鑑み、本発明は物理的衝撃に弱い球状の被処理物をコンテナの内部に箱詰する際、被処理物を傷めることなく効率良く稠密充填することが可能な自動箱詰装置、及びこの自動箱詰装置を用いた自動箱詰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】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、複数の球状の被処理物を一定方向に自動搬送する搬送装置に隣接して配置された自動箱詰装置に関する。この自動箱詰装置は、コンテナの内部に被処理物を稠密充填する。ここでコンテナは、搬送装置の被処理物の搬送方向と同じ方向に定義される短辺と、この短辺に直交する長辺と、並びに短辺及び長辺に直交する高さで決まる容積を有し、上面が開放状態である。即ち、本発明の第１の態様に係る自動箱詰装置は、(a)コンテナを載置する平板状のコンテナステージと、(b) 被処理物を搬送する一定方向と同じ方向に沿って互いに平行に対峙し、下部にコンテナステージを固定し、搬送装置から複数の被処理物を順次投入する投入窓をコンテナステージの上方に設定した一対の側壁部と、(c)底部に開閉扉を有し、コンテナの内部に底部を挿入可能なように、一対の側壁部の間で上下移動するリフトボックスと、(d) コンテナの高さを分割した寸法を単位移動長とし、リフトボックスを単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータと、(e) 投入窓に設けられ、複数の被処理物のそれぞれの転がり運動のエネルギと方向を順次設定する転がり運動設定部を備えることを要旨とする。
【0008】
本発明の第２の態様は、短辺、この短辺に直交する長辺、並びに短辺及び長辺に直交する高さで決まる容積を有し、上面が開放状態のコンテナに複数の球状の被処理物を稠密充填する自動箱詰システムに関する。本発明の第２の態様に係る自動箱詰システムは、(a)短辺と同一方向となる一定方向に複数の球状の被処理物を自動搬送する搬送ベルトを有する搬送装置と、(b)コンテナを載置する平板状のコンテナステージと、(c) コンテナの短辺の方向に沿って互いに平行に対峙し、下部にコンテナステージを固定し、搬送装置から複数の球状の被処理物を順次投入する投入窓をコンテナステージの上方に設定した一対の側壁部と、(d)底部に開閉扉を有し、コンテナの内部に底部を挿入可能なように、一対の側壁部の間で上下移動するリフトボックスと、(e)高さを分割した寸法を単位移動長とし、リフトボックスを単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータと、(f)投入窓に設けられ、複数の球状の被処理物のそれぞれに転がり運動のエネルギと方向を順次設定する転がり運動設定部を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、球状の被処理物を傷めることなく効率良く、被処理物をコンテナの内部に稠密充填することが可能な自動箱詰装置、及びこの自動箱詰装置を用いた自動箱詰システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の代表実施形態に係る自動箱詰装置及び自動箱詰システムの技術的思想の概略を示す模式的な左側面図である。
【図3】代表実施形態に係る自動箱詰装置の正面側から見た、リフトボックスの内張としての衝撃吸収膜等を俯瞰する鳥瞰図である。
【図4A】リフトボックス内に被処理物が存在しない状態での、代表実施形態に係る自動箱詰装置に用いる第１及び第２光学センサの動作を説明する模式的な鳥瞰図である。
【図4B】リフトボックス内に被処理物が少量投入された状態での第１及び第２光学センサの動作を説明する模式的な鳥瞰図である。
【図4C】リフトボックスの充填深さを満杯に近くまで被処理物が投入された状態における第１及び第２光学センサの動作を説明する模式的な鳥瞰図である。
【図5】代表実施形態に係る自動箱詰装置に用いる第１及び第２光学センサの動作領域特性グラフの一例を示す図である。
【図6A】代表実施形態に係る自動箱詰方法の一連の処理動作の代表的な態様の一例を説明する模式的な断面図である。
【図7】本発明に至る前に検討した参考技術において、被処理物が凝集する不都合が発見されたことを説明する模式的な鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下において、図面を参照して、本発明の代表的な実施形態（以下において「代表実施形態」という。）を説明することにより、本発明を例示的に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の大きさの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。例えば、図２Ｂに例示したような衝撃吸収膜１２や自在壁１３は、ハッチング表示の都合上、厚さを誇張して表現していることに留意されたい。従って、具体的な厚み、寸法、大きさ等は以下の説明から理解できる技術的思想の趣旨を参酌してより多様に判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【0012】
また、以下の説明における「右」、「左」等の語を用いた方向の定義等は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を正面と裏面を逆にすれば、右左は反転して読まれることは勿論である。又、以下に示す代表実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及びその方法に用いる装置等を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等、方法の手順等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、代表実施形態で記載された内容に限定されず、特許請求の範囲に記載された請求項の発明特定事項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0013】
（自動箱詰装置及び自動箱詰システム）
本発明の代表実施形態に係る自動箱詰装置は、図１に示すように、複数の球状の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を一定方向に自動搬送する搬送装置２３に隣接して配置された機械装置である。即ち、代表実施形態に係る「自動箱詰装置」とは、搬送装置２３を含まない構成の概念である。これに対し、代表実施形態に係る自動箱詰システムは、図１に示すように、自動箱詰装置と、この自動箱詰装置に被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を一定方向に自動搬送する搬送ベルト（コンベア・ベルト）を有する搬送装置２３を備える。なお、本明細書においては上記の「一定方向」である搬送ベルトの搬送方向を、「ｘ方向」と定義する。そして、搬送ベルトの搬送面上においてｘ方向に直交する方向を「ｙ方向」、搬送面の法線方向、即ち重力の方向を「ｚ方向」とするデカルト座標系（直交座標系）を本明細書では採用するものとする。代表実施形態に係る自動箱詰装置は、搬送装置２３が搬送してきた球状の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を、図１の中央下部に隠れ線で示したコンテナ１の内部に稠密充填する。ここでコンテナ１は、搬送装置２３が被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を自動搬送する方向と同じ方向（ｘ方向）に測られる短辺の長さＤWB、この短辺に直交する長辺の長さＷWB、並びに短辺と長辺に共に直交する高さＨWBで決まる容積（ＶWB＝ＷWB×ＤWB×ＨWB）を有し、上面が開放状態である。即ち、図１に示すように、代表実施形態に係る自動箱詰装置は、コンテナ１を載置する平板状のコンテナステージ４５と、このコンテナステージ４５を下部に固定する一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）を有している。
本発明の代表実施形態に係る自動箱詰装置は、図１に示すように、複数の球状の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を一定方向に自動搬送する搬送装置２３に隣接して配置された機械装置である。即ち、代表実施形態に係る「自動箱詰装置」とは、搬送装置２３を含まない構成の概念である。これに対し、代表実施形態に係る自動箱詰システムは、図１に示すように、自動箱詰装置と、この自動箱詰装置に被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を一定方向に自動搬送する搬送ベルト（コンベア・ベルト）を有する搬送装置２３を備える。なお、本明細書においては上記の「一定方向」である搬送ベルトの搬送方向を、「ｘ方向」と定義する。そして、搬送ベルトの搬送面上においてｘ方向に直交する方向を「ｙ方向」、搬送面の法線方向、即ち重力の方向を「ｚ方向」とするデカルト座標系（直交座標系）を本明細書では採用するものとする。代表実施形態に係る自動箱詰装置は、搬送装置２３が搬送してきた球状の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を、図１の中央下部に隠れ線で示したコンテナ１の内部に稠密充填する。ここでコンテナ１は、搬送装置２３が被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を自動搬送する方向と同じ方向（ｘ方向）に測られる短辺の長さＤWB、この短辺に直交する長辺の長さＷWB、並びに短辺と長辺に共に直交する高さＨWBで決まる容積（ＶWB＝ＷWB×ＤWB×ＨWB）を有し、上面が開放状態である。即ち、図１に示すように、代表実施形態に係る自動箱詰装置は、コンテナ１を載置する平板状のコンテナステージ４５と、このコンテナステージ４５を下部に固定する一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）を有している。
【0014】
コンテナ１の短辺の長さＤWB及び長辺の長さＷWBに対して、コンテナステージ４５の短辺の長さＤCS及び長辺の長さＷCSは、ＤCS＞ＤWB、ＷCS＞ＷWの関係になる。図１において、搬送装置２３側から代表実施形態に係る自動箱詰装置をｘ方向に沿って見た図を「正面図」と定義すると、図１はｙ方向に沿って見た「左側面図」を示していることになるので、図１には左側面に位置する第１側壁部１０ａが示されている。第１側壁部１０ａと、紙面の奥に位置する第２側壁部１０ｂは、搬送装置２３が被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を自動搬送する方向と同じ方向（ｘ方向）に沿って互いに平行に対峙している。コンテナステージ４５は一対のスライドレールに挟まれており、一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）の間において左右方向に摺動可能なスライド機構を備えている。コンテナステージ４５の長辺の長さＷCSに対し、左の第１側壁部１０ａの内壁面と、右の第２側壁部１０ｂの内壁面は、WSWS≒ＷCSだけ離間している。
【0015】
図１に示すように、代表実施形態に係る自動箱詰装置は、一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）の間で上下移動するリフトボックス１１と、リフトボックス１１を駆動するアクチュエータ４２と、リフトボックス１１内へ被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を順次投入する転がり運動設定部１６を備えている。転がり運動設定部１６は、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれに転がり運動のエネルギを順次付与し、且つ転がり運動の方向が不規則（ランダム）になるように順次設定する。リフトボックス１１内に投入された被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……の転がり運動の方向が非一様になるように設定されることにより、リフトボックス１１内における被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……の稠密な仮充填が可能になる。図４Ａに示すように、転がり運動設定部１６は、ｘ－ｚ面に沿って平行に対峙している一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）のそれぞれの内壁面の間の正面側に設定された投入窓に設けられている。なお、上述したように図１の構造を搬送装置２３側からｘ方向に沿って見た図を「正面図」と定義したことに倣い、本明細書では、搬送装置２３から代表実施形態に係る自動箱詰装置が見える面を「正面」と呼ぶことにする。即ち、図１に示したコンテナステージ４５の上方において、搬送装置２３から被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を、順次リフトボックス１１内に投入する投入窓が、一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）のそれぞれの内壁面の間に設定されている。投入窓は、搬送装置２３の搬送面とほぼ同じ水平レベル（高さ）となる位置に設定されている。
【0016】
リフトボックス１１は被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を仮充填するための金属製の箱である。仮充填された被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……は、コンテナステージ４５に載置されたコンテナ１の内部に一括転送され、コンテナ１の内部に稠密充填される。リフトボックス１１の外形は、ほぼ直方体で推定できるが、直方体の上面が開放面である。更に、リフトボックス１１の外形を推定させる直方体の４つの側面の内、投入窓側（正面側）に位置する１つの側面は、底部側の一部を残して開放面になっているので「完全な箱形」ではない。即ち、リフトボックス１１は、底面と、この底面に直角に接続される３つの側面によって、主なる内部空間（存在空間）の容積が定義される外形の形状をなしている。
【0017】
３つの側面は、底面の互いに連続する３辺に接続するように、互いにコの字型に連続している。コンテナ１の短辺の長さＤWBに対して、リフトボックス１１の短辺の長さＤLBは、ＤLB＜ＤWBである。又、コンテナ１の長辺の長さＷWBに対して、リフトボックス１１の長辺の長さ（幅）ＷLBは、ＷLB＜ＷWであり、リフトボックス１１は、後述する図６Ｅに示すように、コンテナ１の内部に上方から挿入可能な大きさになっている。図２Ｂに示すように、リフトボックス１１の投入窓側の側面の下部には、底部側の一部に端部が固定された幅ＷLBの可撓性の膜からなる自在壁１３が設けられている。自在壁１３の下側の先端は留め具１４によって、リフトボックス１１に固定されている。なお、図２Ｂにおいて自在壁１３の厚さは、誇張して表現されており、実際には厚さ０．３５ｍｍ程度のビニールシート等が採用される。
【0018】
即ち、コンテナ１の底面よりも上方のエレベータ空間において、リフトボックス１１はコンテナ１の底面の法線方向（ｚ方向）に沿って上下移動するように、アクチュエータ４２によって駆動される。リフトボックス１１の投入窓側の側面の下部に設けられた自在壁１３は、図２Ｂに示す巻き付けローラ２１と補助ローラ２２を用いて、リフトボックス１１の上下移動に伴って長さを変えるように、アクチュエータ４２の動作と連動している。図１の第１側壁部１０ａの右上には、巻き付けローラ２１の回転を駆動するためのギヤモータ等の電動機４１が設けられている。左に位置する第１側壁部１０ａの内壁面にはリフトボックス１１を上下方向（ｚ方向）に移動させる左側ガイド用レールが設けられ、右に位置する第２側壁部１０ｂの内壁面にも、リフトボックス１１を上下方向に移動させる右側ガイド用レールが、左側ガイド用レールに平行に設けられている。
【0019】
質量ｍ［ｋｇ］の被処理物がリフトボックス１１の底から高さｈ［ｍ］のところにある転がり運動設定部１６の下端から落下したときの被処理物の重心のリフトボックス１１の底での、重力方向（ｚ方向）の速度ｖzg［ｍ／ｓ］は、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ２］として、
ｍｇｈ＝１/２ｍｖzg ２ ……（１）
となる。なお後述するように、被処理物の重心は転がり運動設定部１６によって、水平方向の速度成分ｖh0＝ｖh0（ｖx0，ｖy0）のベクトルも、転がり運動設定部１６の下端における初速度として付与される。ｖx0は転がり運動設定部１６の下端におけるｘ方向の初速度であり、ｖy0は転がり運動設定部１６の下端におけるy方向の初速度である。詳細には、被処理物の重心は転がり運動設定部１６によって、ｚ方向の初速度成分ｖz0も付与されるが、式（１）のｚ方向の速度ｖzgに比し小さいので、ｚ方向に関し、以下の評価では近似的に初速度成分ｖz0を無視して議論をする。しかし、被処理物の重心の水平方向の初速度成分ｖh0のベクトルは無視できない。被処理物の重心が水平方向の初速度成分ｖh0のベクトルを有するので、リフトボックス１１の内部において被処理物は放物線を描いて落下する。リフトボックス１１の底での被処理物の重心の重力方向（ｚ方向）の速度ｖzgは、
ｖzg ＝（２ｇｈ）1/2 ……（２）
で与えられる。
ｍｇｈ＝１/２ｍｖzg ２ ……（１）
となる。なお後述するように、被処理物の重心は転がり運動設定部１６によって、水平方向の速度成分ｖh0＝ｖh0（ｖx0，ｖy0）のベクトルも、転がり運動設定部１６の下端における初速度として付与される。ｖx0は転がり運動設定部１６の下端におけるｘ方向の初速度であり、ｖy0は転がり運動設定部１６の下端におけるy方向の初速度である。詳細には、被処理物の重心は転がり運動設定部１６によって、ｚ方向の初速度成分ｖz0も付与されるが、式（１）のｚ方向の速度ｖzgに比し小さいので、ｚ方向に関し、以下の評価では近似的に初速度成分ｖz0を無視して議論をする。しかし、被処理物の重心の水平方向の初速度成分ｖh0のベクトルは無視できない。被処理物の重心が水平方向の初速度成分ｖh0のベクトルを有するので、リフトボックス１１の内部において被処理物は放物線を描いて落下する。リフトボックス１１の底での被処理物の重心の重力方向（ｚ方向）の速度ｖzgは、
ｖzg ＝（２ｇｈ）1/2 ……（２）
で与えられる。
【0020】
即ち、重力のエネルギにより、被処理物の重心は、リフトボックス１１の底で重力方向にｍｖzg［ｋｇ・ｍ／ｓ］という運動量を持つ。ここでは簡略化のために、被処理物はリフトボックス１１の底において、ｚ方向のエネルギ成分を完全に失うとする完全非弾性衝突を仮定して大まかな評価をする。ｚ方向に関し完全非弾性衝突が成立するという前提においては、落下点（リフトボックス１１の底）での重力方向（ｚ方向）への衝撃力Ｆzg［Ｎ］を時間Δｔ［ｓ］だけ受け、この運動量はゼロになる。時間Δｔの間において、重力方向（ｚ方向）への衝撃力Ｆzgが一定であると仮定（近似）すると、
ＦzgΔｔ＝ｍｖzg ……（３）
が成り立つので、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍ（２ｇｈ）1/2/Δｔ ……（４）
が、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgになる。式（4）は、リフトボックス１１の底と、転がり運動設定部１６の下端の間の距離（高さ）ｈが、重力のエネルギによる衝撃力Ｆzgの大きさの要因であることを示している。
ＦzgΔｔ＝ｍｖzg ……（３）
が成り立つので、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍ（２ｇｈ）1/2/Δｔ ……（４）
が、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgになる。式（4）は、リフトボックス１１の底と、転がり運動設定部１６の下端の間の距離（高さ）ｈが、重力のエネルギによる衝撃力Ｆzgの大きさの要因であることを示している。
【0021】
完全非弾性衝突の条件が成立しないで、被処理物がリフトボックス１１の底において、弾性衝突により速度ｖzupで跳ね上がるとすれば、式（３）は運動量保存の法則から、
ＦzpΔｔ＝ｍｖzg－ｍｖzup ……（５）
と、書き換えられ、式（５）で示される重力方向の衝撃力Ｆzpが発生することになる。実際の衝突では被処理物の形状が時間Δｔの間において変化して接触面積が増え、相手のリフトボックス１１の底も変形するので、複雑な現象である。電球を高所から落下したとき、電球が壊れないときは高く跳ね上がり、電球が壊れる（変形が大きい）ときは跳ね上がらない。ここでは式（５）の弾性衝突の場合については検討せず、式（４）の完全非弾性衝突での仮定に戻る。
ＦzpΔｔ＝ｍｖzg－ｍｖzup ……（５）
と、書き換えられ、式（５）で示される重力方向の衝撃力Ｆzpが発生することになる。実際の衝突では被処理物の形状が時間Δｔの間において変化して接触面積が増え、相手のリフトボックス１１の底も変形するので、複雑な現象である。電球を高所から落下したとき、電球が壊れないときは高く跳ね上がり、電球が壊れる（変形が大きい）ときは跳ね上がらない。ここでは式（５）の弾性衝突の場合については検討せず、式（４）の完全非弾性衝突での仮定に戻る。
【0022】
式（４）の評価で難しいのは、ｚ方向に関し完全非弾性衝突であるとの仮定において、ｚ方向のエネルギを失うまでの時間Δｔの値の推定である。転がり運動設定部１６の下端から落下した被処理物の重心は、リフトボックス１１の底で、重力方向に速度ｖzg［ｍ／ｓ］を持っている。完全非弾性衝突での仮定では簡単化のために、被処理物が、リフトボックス１１の底に衝突後におよそ重力方向にΔｈz［ｍ］だけ進むことによって衝撃を吸収し、速度ｖzgがゼロになったと考える。Δｈz［ｍ］は、リフトボックス１１の内張りに用いる衝撃吸収膜１２の厚さと衝撃吸収能力に依存する（衝撃吸収膜１２については後述する。）。実際には金属製のリフトボックス１１の底も僅かに変位するはずである。被処理物が、リフトボックス１１の底で、重力方向におよそΔｈz［ｍ］だけ進むと仮定すると、衝撃吸収膜１２のバネ定数等を無視すれば、衝突後の重力方向の速度ｖzgがゼロになるまでの時間は、Δｈz/ｖzg［ｓ］で近似できる。それ故に、次元解析から
Δｔ＝Δｈz/ｖzg ……（６）
と、近似的な大雑把な評価ができる。よって、ｚ方向に関し完全非弾性衝突での仮定が成立する場合には、式（４）から、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgは、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍｖzg 2/Δｈz＝ｍ（２ｇｈ）/Δｈz ……（７）
となる。
Δｔ＝Δｈz/ｖzg ……（６）
と、近似的な大雑把な評価ができる。よって、ｚ方向に関し完全非弾性衝突での仮定が成立する場合には、式（４）から、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgは、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍｖzg 2/Δｈz＝ｍ（２ｇｈ）/Δｈz ……（７）
となる。
【0023】
一方、一定の力が働き、加速度－α［ｍ／ｓ２］の等加速度運動によって重力方向の速度ｖzgがゼロになるとする完全非弾性衝突での仮定をした場合には、衝撃吸収膜１２のバネ定数等を無視できるとすれば、ｖzg＝αΔｔ、Δｈz＝（１/２）α（Δｔ）２から
Δｔ＝２Δｈz/ｖzg ……（８）
となる（実際にはバネの他、バネと並列に重力方向の速度ｖzgに比例する粘性抵抗を考慮した計算が必要である。）。完全非弾性衝突での仮定がｚ方向に成立する場合は、式（４）から、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgは、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍｖzg 2/２Δｈz＝ｍ（ｇｈ）/Δｈz ……（９）
となる。式（７）と式（９）ではファクター２だけ異なるが、完全非弾性衝突での仮定において、落下点（リフトボックス１１の底）での重力方向の衝撃力Ｆzg［Ｎ］は、いずれも転がり運動設定部１６の下端の高さとリフトボックス１１の底からの距離ｈ［ｍ］に依存することがわかる。
Δｔ＝２Δｈz/ｖzg ……（８）
となる（実際にはバネの他、バネと並列に重力方向の速度ｖzgに比例する粘性抵抗を考慮した計算が必要である。）。完全非弾性衝突での仮定がｚ方向に成立する場合は、式（４）から、被処理物の重心のリフトボックス１１の底で受ける重力方向の衝撃力Ｆzgは、
Ｆzg＝ｍｖzg/Δｔ＝ｍｖzg 2/２Δｈz＝ｍ（ｇｈ）/Δｈz ……（９）
となる。式（７）と式（９）ではファクター２だけ異なるが、完全非弾性衝突での仮定において、落下点（リフトボックス１１の底）での重力方向の衝撃力Ｆzg［Ｎ］は、いずれも転がり運動設定部１６の下端の高さとリフトボックス１１の底からの距離ｈ［ｍ］に依存することがわかる。
【0024】
そこで、コンテナ１の高さＨWBを、複数ｍに分割した寸法を、「単位移動長ΔＨ（＝ＨWB /ｍ）」と定義する（ｍは２以上の正の整数。）。そして、リフトボックス１１に設定される充填深さの底と転がり運動設定部１６の下端の高さとの差（長さ）ｈが、単位移動長ΔＨになるように、リフトボックス１１の底面の位置を調整して衝撃力Ｆzgを弱める。設定した充填深さが満杯になったら、新たな単位移動長ΔＨに相当する充填深さとなるように、リフトボックス１１の底面の位置を下降させる。代表実施形態に係る自動箱詰装置では、衝撃力Ｆzgが弱まるリフトボックス１１の充填深さに対して仮充填する操作を、ｍ回繰り返すことにより、最終的にコンテナ１の高さＨWBに相当する容量を仮充填する。式（７）又は式（９）から、コンテナ１の高さＨWBを複数ｍに分割した単位移動長ΔＨ（＝ＨWB /ｍ）でリフトボックス１１の充填深さを定義することで（ΔＨ＜ＨWB）、落下点における被処理物に対する重力方向（ｚ方向）の衝撃力Ｆzgを、１/ｍに低減できることが分かる。なお、図２Ｂに示す巻き付けローラ２１と補助ローラ２２を用いることにより、リフトボックス１１の底部が単位移動長ΔＨだけ下がると、自在壁１３の長さは単位移動長ΔＨだけ伸びる。
【0025】
アクチュエータ４２は、リフトボックス１１の底部を下方に単位移動長ΔＨ毎に逐次移動させながら、段階的にリフトボックス１１の内部に被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……を、ｍ回仮充填して、ｍΔＨ＝ＨWB を実現する。冒頭で述べたように、りんごの木箱（大箱）の高さは、ＨWB＝３１ｃｍ程度の寸法である。ＨWB＝３１ｃｍの高さから、物理的衝撃に弱いりんごが木箱の底に勢いよく重力方向に衝突した場合は、りんごが傷みやすい。例えば、ｍ＝２とした場合は、ΔＨ＝３１／２＝１５．５ｃｍの高さからりんごが木箱の底に落下するので、式（７）又は式（９）から分かるように、物理的衝撃に弱いりんごの傷みが軽減できる。
【0026】
りんごの直径は品種にもよるが６～１２ｃｍ程度が、日本では一般的である。仮にりんごの直径を１０ｃｍと仮定すると、コンテナ１の最下層に平面充填されたりんごの上に、２層目のりんごが充填される場合は、１５．５－１０＝５．５ｃｍの高さから落下する。このため、最下層のりんごと、その上に落下した２層目のりんごが衝突により、共に傷む可能性が低減できる。なお、コンテナ１の高さＨWBを、分割する数ｍは、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……の直径や、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……の傷み易さを考慮して決めればよい。リフトボックス１１は、オープンループ構造の開閉リンク機構４３によって駆動される開閉扉（旋回扉）を底部に有している。
【0027】
図１に示すように開閉リンク機構４３は、観音開きが可能な２つの旋回扉（開閉扉）にそれぞれ接続された２つの作用リンクと１つの中間リンクが下部待遇（ジョイント）で結合された人型の作用機構と、この作用機構の中間リンクと駆動リンクが上部待遇で結合されたＬ字型の駆動機構を含む。そして、駆動機構の駆動リンクがアクチュエータ４２に接続されることにより、開閉リンク機構４３はアクチュエータ４２によって駆動される。リフトボックス１１の底部をコンテナ１の内部に挿入した状態で、底部の開閉扉を開状態にすることにより、リフトボックス１１の内部に仮充填された被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……は、後述する図６Ｇに示すように、コンテナ１の内部へ一括転送される。
【0028】
転がり運動設定部１６は、図１に示すように、互いに平行に対峙している一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）のそれぞれの内壁面の間の正面側に設定された投入窓に設けられている。図２Ａ及び図３は正面側から見た投入窓を俯瞰する鳥瞰図であり、一対の側壁部（１０ａ，１０ｂ）の正面側に転がり運動設定部１６が設けられていることが分かる。図１及び図２Ｂに示すように、転がり運動設定部１６は傾斜を有しているので、搬送装置２３で搬送されてきた球状の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれには、回転軸が固定されない回転運動（転がり運動）のエネルギが順次付与されて、リフトボックス１１内に落下する（投入される）。実際には、搬送装置２３の搬送ベルトの端部は曲面となっているので、搬送ベルトの端部から転がり運動設定部１６に転送される際にも、搬送装置２３の搬送による慣性力と搬送装置２３の表面との摩擦力により、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれには転がり運動のエネルギが付与される。
【0029】
即ち、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれの重心が並進運動をするのと同時に、転がり運動設定部１６の表面との摩擦力により回転運動が合成された転がり運動のエネルギが、転がり運動設定部１６によって付加される。よって、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれの重心は、転がり運動設定部１６の下端において、初速度成分ｖ0s1，ｖ0s2，ｖ0s3，……をそれぞれ有する。初速度成分ｖ0s1は、ｖ0s1＝ｖ0s1（ｖx0s1，ｖy0s1，ｖz0s1）と表現されるｘ方向の速度成分、ｙ方向の速度成分及びｚ方向の速度成分を有するベクトルである。初速度成分ｖ0s2，ｖ0s3，……も同様に、それぞれｘ方向の速度成分，ｙ方向の速度成分及びｚ方向の速度成分を有する異なるベクトルである。
【0030】
転がり運動設定部１６は、一定の反発弾性率を有した衝撃吸収能力（可撓性）のある膜（層）である。実際には、図２Ｂの断面図から分かるように金属製の傾斜板からなる転がり運動設定部支持板１５の上に設けられ、所定の剛性を実現して、反発弾性率を強化している。被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれに転がり運動の回転トルクが付与されることにより、重力のエネルギによる被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれの重心の並進運動の加速度は、回転運動のエネルギ分だけ減少する。したがって、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれの重心の並進運動による衝突エネルギが減少し、物理的衝撃に弱い被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……の傷みが緩和される。転がり運動設定部１６において、転がり運動のエネルギを付与された被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれは、リフトボックス１１の底面側に落下した後、回転トルクの慣性によって、リフトボックス１１の底面において、被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれの重心が直進運動を継続する。直進運動した被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3，……のそれぞれは、自在壁１３を含むリフトボックス１１の壁面に衝突し、エネルギ保存則に従って、リフトボックス１１の壁面から跳ね返される。
【0031】
図２Ａに示すリフトボックス１１の底面の上において、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……が一様に平面稠密充填されるためには、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……が、不規則にランダムウォーク（乱歩）して停止位置を再調整する自由度が必要である。代表実施形態に係る自動箱詰装置では、図２Ａに示すように、転がり運動設定部１６の中央には略三角錐状の振分機構１８が設けられている。振分機構１８は物理的衝撃に弱い被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……を傷めることのない衝撃吸収能力（可撓性）と、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……と非弾性衝突することが可能な所定の反発弾性率を有する膜（層）である。ここで「非弾性衝突」とは、式（１）～（９）で仮定したような、衝突によってエネルギを完全に失う完全非弾性衝突ではなく、衝撃吸収能力により一部のエネルギが消耗される（弾性衝突ではない）衝突を意味する。非弾性衝突を成立させるため、実際には図２Ｂの断面図から分かるように、振分機構１８は、金属製の振分機構支持部１７からなる下地層を被覆するように設けて、所定の剛性を実現している。
【0032】
三角錐は４面体であるが、図２Ａから分かるように振分機構１８は５面以上の面を有する多面体である。但し便宜上、振分機構１８を三角錐で近似すると、転がり運動設定部１６の中央には、異なる法線ベクトルを有する２つの三角形の面が配置されたことになる。このため、転がり運動設定部１６の中央に振分機構１８を設けることにより、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれの重心の直線運動（並進運動）のベクトルが、少なくとも３つの異なる方向に、順次付与された転がり運動になる。３つの異なる方向の内２つの方向は、搬送装置２３の搬送ベルトの中央付近で搬送された被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……が振分機構１８に非弾性衝突した場合の方向である。即ち、図２Ａにおいて振分機構１８の手前側の略三角形の斜面に非弾性衝突した被処理物の重心の移動方向と、振分機構１８の奥側の略三角形の斜面に非弾性衝突した被処理物の重心の移動方向は、互いに異なる方向になる。
【0033】
一方、搬送装置２３の搬送ベルトの中央から離れた位置で搬送され、振分機構１８に衝突することのない被処理物の重心の移動方向は、搬送装置２３の自動搬送方向に維持される。図４Ａに示すように、転がり運動設定部１６の上端（搬送装置２３に近い側の端部）の両側には、それぞれ同一形状、同一大きさの板状の第１制御壁２０ａと第２制御壁２０ｂが鏡像関係で配置されている。したがって、搬送装置２３の搬送ベルトの左端近傍で搬送され、左側の第１制御壁２０ａに衝突した被処理物の重心の移動方向は右方向のベクトル成分が付与される。一方、搬送装置２３の搬送ベルトの右端近傍で搬送され、右側の第２制御壁２０ｂに衝突した被処理物の重心の移動方向は左方向のベクトル成分が付与される。したがって、第１制御壁２０ａと第２制御壁２０ｂとの衝突を考慮すると、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれの重心は、５つの異なる方向の直線運動（並進運動）ベクトルを含む転がり運動になる。
【0034】
そして、リフトボックス１１の底面に落下した被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれの重心は、リフトボックス１１の底面の上において、それぞれ異なる方向に転がり運動のエネルギで自由移動する。更に、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれが、リフトボックス１１の側面と衝突することにより、底面の上において、被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれの重心移動の乱歩（酔歩）が実現し、一様な平面稠密充填が可能になる。被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……のそれぞれの転がり運動のエネルギと方向の不規則性が足りず、それぞれの重心移動の乱歩が不十分の場合には、一様な平面稠密充填が実現せず、空孔（vacancy）や、被処理物の凝集（乗り上げ）が発生する。一様な平面稠密充填されていない層の上に、新たな平面稠密充填されていない層を積み上げ、多層構造にしても、一様な立体稠密充填にはならず、多層構造の内部に内圧の不均一分布が発生する。
【0035】
図３に示すように、リフトボックス１１の内壁に、この内壁に転がり運動で衝突する被処理物Ｘp1，Ｘp2，Ｘp3，Ｘp4，……（図２Ａ参照。）のそれぞれの重心の運動量ベクトルの方向を、非弾性衝突により変える反発弾性率を有する衝撃吸収膜１２が備えられている。衝撃吸収膜１２には、３ｍｍ厚の塩ビ発泡シートが用いられている。当初、本発明者らはリフトボックス１１の内壁に設ける内張りとして、図７に示すようにポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製のプラスチックダンボールシートを衝撃吸収膜９２ａ，９２ｂ，９２ｃとして用いた。被処理物となるリンゴの損傷を防止するためには、金属製のリフトボックス１１の内面には衝撃エネルギ吸収性能の高い完全非弾性衝突に近い保護材が必要と考え、ＰＰ樹脂製の中空構造のプラスチックダンボールシートを選択した。
【0036】
当初採用した内張りの構造は、リフトボックス１１の矩形の内角の構造を反映して、図７に示すように衝撃吸収膜９２ａと衝撃吸収膜９２ｂは、互いに内角が直交していた。しかしながら、図７に示した参考技術に関する構造では、リフトボックス１１の底部の開閉扉を開放状態にしたとき、一部のリンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……が積み上げられる凝集状態（以下において「架橋（ブリッジ）状態」と称する。）Ｂが発生し、リフトボックス１１のコーナー部に残留し、コンテナ１の内部へ落ちない不都合が生じた。図７には、参考技術に関する構造において、リフトボックス１１の下方にあるコンテナ1の内部に、リンゴＸy(k-1)，Ｘyk，Ｘy(k+1)，Ｘy(k+2)，……が落下した状態を示している。架橋状態Ｂが発生するのは、リンゴがリフトボックス１１の内部に内圧の一様な稠密充填がされず、リフトボックス１１のコーナー部等の特定の領域に内圧が集中し、特定の位置でリンゴＸy(k-1)，Ｘyk，Ｘy(k+1)，Ｘy(k+2)，……の互いの密着力が強い分布になるからと考えられる。
【0037】
そこで、リフトボックス１１の内角を板金部品で埋めて直交面ではなく、４５°の角度で削り落とすコーナー面取り面（以下において「C面」と称する。）としても、架橋状態Ｂに寄与するリンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……の個数は減少したものの、依然として架橋状態Ｂは発生した。衝撃エネルギ吸収性能の指標の１つに反発弾性率がある。反発弾性率の測定法はＪＩＳ Ｋ６４００－３等で定められている。ウレタンフォームに関するＪＩＳ６４０１では反発弾性率１５％以下を低反発タイプ、５０％以上を高弾性タイプと定めている。衝撃吸収材料は、外部から加えられる衝撃エネルギを高分子の分子内摩擦により熱として散逸することにより衝撃エネルギを吸収する。衝撃エネルギを完全に吸収する場合には完全非弾性衝突になる。
【0038】
反発弾性率の小さい材料ほど衝撃エネルギ吸収性能に優れるので完全非弾性衝突に近づく。よって、反発弾性率と衝撃エネルギ吸収性能は二律背反（トレードオフ）の関係にある。したがって、本発明者らは、架橋状態Ｂの発生状況を鑑みて、反発弾性率と衝撃エネルギ吸収性能の選択を試行錯誤して非弾性衝突になる条件を検討した。その結果、図３に示すようなC面を有する構造において、塩ビ発泡シートを採用し、更に図２Ａに示したような振分機構１８を用いることにより、架橋状態Ｂの発生が解消できる非弾性衝突になる条件が得られるという知見を得た。更に、この非弾性衝突になる条件において、塩ビ発泡シートを衝撃吸収膜１２に採用しても、リンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……に損傷が生じないことを確認した。
【0039】
式（５）のところで説明したとおり、衝突時の運動エネルギが大きく、そのため被処理物の変形量が大きい場合には完全非弾性衝突に近づき、衝突時の運動エネルギが小さく、被処理物の変形量が小さい場合には弾性衝突に近づく。式（２）で示される被処理物の重力方向（ｚ方向）の速度ｖzgに比し、転がり運動設定部１６によって被処理物に付加される水平方向の速度成分ｖh0は小さい。したがって、リフトボックス１１の側壁の衝撃吸収膜１２に衝突する被処理物の運動エネルギは、リフトボックス１１の底面の衝撃吸収膜１２への衝突の運動エネルギはより小さい。このため、底面の衝撃吸収膜１２へ衝突した被処理物が跳ね上がらない状況においても、衝撃吸収膜１２の反発弾性率を選択することにより、側壁の衝撃吸収膜１２との衝突は弾性衝突に近づいた跳ね返りが期待できる。
【0040】
既に述べたとおり、リフトボックス１１の内部に被処理物としてのリンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……を一様に稠密充填させて内圧の分布を一様にして架橋状態Ｂの発生を抑制するためには、リンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……が不規則に乱歩（泳動）し、それぞれの停止位置を再調整する運動エネルギと方向の自由度が必要である。プラスチックダンボールシートの場合は、衝撃吸収膜９２ａ，９２ｂ，９２ｃとしての衝撃エネルギ吸収性能は十分であるが、運動エネルギを完全に消耗させない非弾性衝突を実現するための反発弾性率が不足していた。３ｍｍ厚の塩ビ発泡シートは、衝撃エネルギ吸収性能はプラスチックダンボールシートよりも劣るが、非弾性衝突に必要な反発弾性率がプラスチックダンボールシートより大きい。なお、実際には、衝撃吸収膜１２は金属製のリフトボックス１１の内張りとして用いられているので、金属製のリフトボックス１１の剛性が、複合構造の全体としての反発弾性率を強化して、非弾性衝突による運動エネルギを実現している。
【0041】
このため、図３に示すように衝撃吸収膜１２を内張に用いた代表実施形態に係る自動箱詰装置においては、リンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……が非弾性衝突により十分な運動エネルギを得ることができる。又、可撓性の膜からなる自在壁１３は、図２Ｂに示すように巻き付けローラ２１と補助ローラ２２によって張りが調整できるので、風船のような弾力性を有して非弾性衝突に寄与できる。衝撃吸収膜１２と自在壁１３との非弾性衝突により十分な運動エネルギを得ることにより、リンゴＸz1，Ｘz2，Ｘz3，Ｘz4，Ｘz5，……は、リフトボックス１１の内部において、不規則に乱歩（泳動）できるようになる。この結果、架橋状態Ｂの発生が抑制されたと考えることができる。
【0042】
代表実施形態に係る自動箱詰装置においては、逐次単位移動長ΔＨ（＝ＨWB /ｍ）でリフトボックス１１の底部の位置が下方に離散的（ステップ状）に移動するので、リフトボックス１１の内部には、移動に伴い新たに単位移動長ΔＨに対応する充填深さが設定される。この充填深さの容量を仮充填して満杯にする動作と、満杯が確認されたら搬送装置２３を停止する動作と、リフトボックス１１の底部を更に下方に単位移動長ΔＨだけ移動する動作がセットになっている。このため、単位移動長ΔＨで逐次設定される充填深さの容量のそれぞれに対し、図４Ｃ，図６Ｂ、図６Ｄ等に示すように、被処理物Ｘr(j-1)，Ｘrj，Ｘr(j+1)，……（図４C参照。）が仮充填され満杯になったことを検知し、直ちに搬送装置２３を停止する必要がある。
【0043】
逐次下降の各段階で設定される充填深さの容量が満杯になったことを検知するため、図４Ａ～４Cに示すように、投入窓の両側に第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂが鏡像関係となるように配置されている。図４Ａに示すように、第１光学センサ１９ａは左の第１側壁部１０ａに固定され、リフトボックス１１の内張である衝撃吸収膜１２の右側内壁の一部を、第１側壁部１０ａの位置から所定の立体角で光を照射し照射面積ＳI（破線の円参照。）を得て、この照射面積ＳIからの反射光を検出する。しかし、衝撃吸収膜１２の光の反射率が小さいので、第１光学センサ１９ａは十分な反射光を検知できない。同様に、第２光学センサ１９ｂは右の第２側壁部１０ｂに固定され、第２側壁部１０ｂの位置から衝撃吸収膜１２の左側内壁の一部を照射する立体角で光を照射し、反射光を検出する。しかし、衝撃吸収膜１２の光の反射率も小さいので、第２光学センサ１９ｂも十分な反射光を検知できない。
【0044】
図４Ｂには、リフトボックス１１の内部に被処理物Ｘq1と被処理物Ｘq2が投入され、被処理物Ｘq3が正に投入されんとしている瞬間を模式的に示している。図４Ｂは、リフトボックス１１の内部に２個の被処理物Ｘq1，Ｘq2のみが存在するので、第１側壁部１０ａの位置に存在する第１光学センサ１９ａから出射した光は被処理物Ｘq2の一部を照射し、大部分は図４Ａと同様な衝撃吸収膜１２の右側内壁の一部の照射面積ＳIを照射する光になる。第１光学センサ１９ａから出射する光は、被処理物Ｘq1，Ｘq2，……からの反射率の高い波長の光を選定している。被処理物Ｘq2の第１光学センサ１９ａから出射した光に対する反射率が高くても、光は被処理物Ｘq2の一部にしか照射されていないので、第１光学センサ１９ａは十分な反射光を被処理物Ｘq2から得ることができない。図４Ｂにおいて第２光学センサ１９ｂから出射する光は、リフトボックス１１の内部に２個の被処理物Ｘq1，Ｘq2しか存在していないので、図４Ａの場合と同様に、衝撃吸収膜１２の左側内壁の一部を照射する立体角で光を照射する。しかし、衝撃吸収膜１２の光の反射率が小さいので、第２光学センサ１９ｂは十分な反射光を検知できない。
【0045】
図４Ｃは、リフトボックス１１の内部に多数の被処理物Ｘr(j-1)，Ｘrj，Ｘr(j+1)，……が投入され、満杯に近づきつつあるが、満杯ではない状態を模式的に示している。図４Ｃでは、第１側壁部１０ａ側の第１光学センサ１９ａから出射した光は被処理物Ｘrjの全体を照射し、残余の光が、図４Ａと同様な衝撃吸収膜１２の右側内壁の一部の照射面積ＳIの一部を照射する光になる。被処理物Ｘrjの第１光学センサ１９ａから出射した光に対する反射率が高いので、第１光学センサ１９ａには満杯位置に非処理物が存在することを示す十分な反射光が被処理物Ｘrjから到達する。
【0046】
一方、図４Ｃにおいて右側の第２光学センサ１９ｂから出射した光は被処理物Ｘr(j+1)の一部を照射し、大部分は図４Ａ及び図Ｂと同様な衝撃吸収膜１２の左側内壁の一部を照射する光になる。被処理物Ｘr(j+1)の第２光学センサ１９ｂから出射した光に対する反射率が高くても、光は被処理物Ｘr(j+1)の一部にしか照射されていないので、第２光学センサ１９ｂは満杯位置の非処理物の存在を示す十分な反射光を被処理物Ｘr(j+1)から得ることができない。代表実施形態に係る自動箱詰装置においては、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの両方が、満杯位置の非処理物の存在を示す十分な反射光を同時に入力したときに、リフトボックス１１の内部に被処理物Ｘr(j-1)，Ｘrj，Ｘr(j+1) ，……が稠密充填されて満杯状態になったと判断し、搬送装置２３を自動停止する。
【0047】
図５（ａ）の左上に、一例として、波長６２４ｎｍの赤色ＬＥＤを用いた拡散反射型の光学センサが白抜きの矩形で示されている。白抜きの矩形の右端に含まれる半円が、光学センサのレンズである。そして、図５（ａ）の光学センサの中心線に沿って、レンズの端面（レンズ面）から距離Ｘ離れ、レンズ面の中心線の位置から距離Ｙ下がった位置に、左上がりの斜線のハッチングで埋めた矩形が、光学センサの検出対象となる検出物体である。図５（ｂ）は、１００ｍｍ□の白画用紙を標準検出物体とした場合の、図５（ａ）に示した配置における光学センサの動作領域特性グラフの一例を示す。図５（ｂ）のＸ軸（横軸）は、光学センサから検出物体までの検出距離（単位ｍｍ）、Ｙ軸（縦軸）は光学センサから出射する光が広がる距離（単位ｍｍ）を表す。図５（ｂ）の縦軸の０ｍｍの位置に光学センサのレンズ面の中央が位置する。図５（ｂ）によれば、白画用紙を標準検出物体の場合には、標準検出物体までの検出距離が約３５０ｍｍのときに光の広がりが最大値の約３５ｍｍ程度になることを示している。
【0048】
図５（ｂ）に示す動作領域特性グラフは、検出物体が標準検出物体よりも小さい場合や、黒っぽい場合は、反射する光の量が少なくなる。このため、直径８０～１２０ｍｍの球形のリンゴを検出物体とするときは、図５（ｂ）に示す動作領域特性グラフの特性からずれてくる。波長６２４ｎｍの赤色光を用いている場合は、赤色のリンゴを検出物体とするときにはリンゴからの反射率が高くなる。例えば、一例として、図４Ａ等に示した投入窓の間口を５６０ｍｍとし、間口から４０ｍｍ外側に離れた位置に第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂのそれぞれを配置したとする。この例では、標準検出物体からの動作領域特性のずれを無視した場合には、被処理物Ｘrjまでの検出距離６００ｍｍで光の広がりは約２０ｍｍになり、検出距離５００ｍｍで光の広がりは約３０ｍｍになる。
【0049】
図１の第１側壁部１０ａの左上には制御回路４４が設けられている。制御回路４４は、リフトボックス１１の充填深さの容量が満杯になったことを示す第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの出力信号を入力して、アクチュエータ４２の動作を制御する。図１では図示を省略しているが、第１側壁部１０ａには、リフトボックス１１の位置を検知する位置センサが設けられており、制御回路４４は、位置センサからの信号と、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂからの信号を用いて、リフトボックス１１の底部を逐次単位移動長ΔＨ毎に下降させる動作を制御する。制御回路４４は、更に、位置センサからの信号を用いて、リフトボックス１１をコンテナ１の内部から開始位置まで上昇させる動作を制御する。又、リフトボックス１１の上下移動の動作と自在壁１３の動作を連動（同期）させるため、制御回路４４は、巻き付けローラ２１の回転を駆動する電動機４１の動作も制御する。制御回路４４は、更にアクチュエータ４２がリフトボックス１１の開閉扉を駆動する開閉リンク機構４３の動作も制御する。
【0050】
以上のとおり、代表実施形態に係る自動箱詰装置によれば、単位移動長ΔＨ（＝ＨWB /ｍ）で充填深さをコンテナ１の高さより浅く設定しているので、物理的衝撃に弱く表面が傷みやすいリンゴ等の球状の被処理物の品質を、傷等により低下させることなく、効率良く被処理物をコンテナ１の内部に稠密充填することができる。特に転がり運動設定部１６により不規則な方向の運動エネルギを付し、且つ反発弾性率が衝撃吸収能力に比して相対的に大きな衝撃吸収膜１２を採用しているので、リフトボックス１１の内部に被処理物を稠密かつ一様に仮充填することが可能になる。又、単位移動長ΔＨで充填深さをコンテナ１の高さより浅く設定することにより、架橋状態Ｂが発生しない被処理物の稠密かつ一様な仮充填も可能になる。又、代表実施形態に係る自動箱詰システムによれば、自動箱詰装置に搬送装置２３の動作を連動させることにより、リンゴ等の球状の被処理物の品質を傷等により低下させることなく、効率良く被処理物をコンテナ１の内部に稠密充填することができる。
【0051】
（自動箱詰方法）
本発明の代表実施形態に係る自動箱詰装置及び自動箱詰システムを用いた自動箱詰方法（以下において「代表実施形態に係る自動箱詰方法」という。）は、図６Ａに示すように、搬送装置２３によって、複数の球状の被処理物Ｘt1，Ｘt2，Ｘt3，Ｘt4，……が一定方向（ｘ方向）に自動搬送されて、自動箱詰装置の投入窓から、転がり運動設定部１６を介してリフトボックス１１の内部に投入される。代表実施形態に係る自動箱詰装置のコンテナステージ４５の上に、コンテナ１が搭載され、コンテナ１の開放面の上方にリフトボックス１１の底面が位置している。リフトボックス１１の４つの側面の内、３つの側面には衝撃吸収膜１２が内張されている。リフトボックス１１の投入窓の下方に位置する側面には自在壁１３が設けられている。図６Ａにおいては、最初の１個である被処理物Ｘt1がリフトボックス１１の内部に投入され、２個目の被処理物Ｘt2が転がり運動設定部１６を通過中であり、被処理物Ｘt3，Ｘt4，……が、搬送装置２３の搬送ベルトの上にある状態を模式的に示している。
本発明の代表実施形態に係る自動箱詰装置及び自動箱詰システムを用いた自動箱詰方法（以下において「代表実施形態に係る自動箱詰方法」という。）は、図６Ａに示すように、搬送装置２３によって、複数の球状の被処理物Ｘt1，Ｘt2，Ｘt3，Ｘt4，……が一定方向（ｘ方向）に自動搬送されて、自動箱詰装置の投入窓から、転がり運動設定部１６を介してリフトボックス１１の内部に投入される。代表実施形態に係る自動箱詰装置のコンテナステージ４５の上に、コンテナ１が搭載され、コンテナ１の開放面の上方にリフトボックス１１の底面が位置している。リフトボックス１１の４つの側面の内、３つの側面には衝撃吸収膜１２が内張されている。リフトボックス１１の投入窓の下方に位置する側面には自在壁１３が設けられている。図６Ａにおいては、最初の１個である被処理物Ｘt1がリフトボックス１１の内部に投入され、２個目の被処理物Ｘt2が転がり運動設定部１６を通過中であり、被処理物Ｘt3，Ｘt4，……が、搬送装置２３の搬送ベルトの上にある状態を模式的に示している。
【0052】
図６Ａに示す状態から一定時間経過した図６Ｂに示す状態においては、多数の被処理物Ｘuj，Ｘu(j+1)，……がリフトボックス１１の内部に稠密充填された状態が示されている。転がり運動設定部１６によって、被処理物Ｘuj，Ｘu(j+1)，……には転がり運動のエネルギが付与され、且つ重心の並進運動の方向が不規則（ランダム）に設定されることにより、リフトボックス１１の内部において、被処理物Ｘuj，Ｘu(j+1)，……は乱歩（ランダムウォーク）して、リフトボックス１１の内部に稠密充填される。図６Ｂでは、被処理物Ｘuj，Ｘu(j+1)，……が、リフトボックス１１の内部に２層に平面稠密充填された状態に近づきつつある態様が示されている。図６Ｂに示すように、単位移動長ΔＨで充填深さを浅く設定しているので、図７に例示したような架橋状態Ｂが発生しない、被処理物の一様かつ稠密な仮充填が可能になる。
【0053】
図６Ａに示す状態のリフトボックス１１の底面位置と、図６Ｂに示す状態のリフトボックス１１の底面位置は同じである。図６Ａ及び図６Ｂでは図示を省略しているが、図６Ｂに示す状態になると、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの両方が、被処理物Ｘuj，Ｘu(j+1)，……による満杯を示す十分な反射光を同時に入力する。第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの出力信号を入力した制御回路４４は満杯状態になったと判断し、制御回路４４は搬送装置２３を自動停止させる命令を出す。更に制御回路４４は、アクチュエータ４２にリフトボックス１１の底面位置を逐次単位移動長ΔＨだけ下降させる命令を出す。
【0054】
制御回路４４は、図６Ｂ及び図６Ｃ等で図示を省略した位置センサからの信号を使いながら、リフトボックス１１の底面位置を、図６Ｃに示すように逐次単位移動長ΔＨだけ下降させる。リフトボックス１１の底面位置の下降に伴い、自在壁１３の長さは逐次単位移動長ΔＨだけ伸びる。図６Ｃにおいては、平面稠密充填の３層目に被処理物Ｘvjがリフトボックス１１の内部に投入され、被処理物Ｘv(j+1)が転がり運動設定部１６を通過中であり、被処理物Ｘv(j+2)が、搬送装置２３の搬送ベルトの上にある状態を模式的に示している。
【0055】
図６Ｃに示す状態から一定時間経過した図６Ｄに示す状態においては、３層目と4層目が平面稠密充填しつつある被処理物Ｘwj，……がリフトボックス１１の内部に仮充填された状態が示されている。図６Ｄにおいては、被処理物Ｘw(j+1)が転がり運動設定部１６を通過中であり、被処理物Ｘw(j+2)が、搬送装置２３の搬送ベルトの上にある状態を模式的に示している。転がり運動設定部１６によって、被処理物Ｘwj，Ｘw(j+1)，……には転がり運動のエネルギが付与され、且つ重心の並進運動の方向が不規則に設定されることにより、リフトボックス１１の内部において、被処理物Ｘwjが乱歩して、リフトボックス１１の内部に稠密充填される。図６Ｄに示すように、単位移動長ΔＨで充填深さを浅く設定しているので、架橋状態Ｂが発生しない被処理物の一様かつ稠密な仮充填が可能になる。
【0056】
図６Ｃに示す状態のリフトボックス１１の底面位置と、図６Ｄに示す状態のリフトボックス１１の底面位置は同じである。図６Ｃ及び図６Ｄでは図示を省略しているが、図６Ｄに示す状態になると、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの両方が、被処理物Ｘwj，……による満杯を示す十分な反射光を同時に入力する。第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの出力信号を入力した制御回路４４は満杯状態になったと判断し、搬送装置２３を自動停止させる命令を出す。更に制御回路４４はアクチュエータ４２にリフトボックス１１の底面位置を、コンテナ１の底面に近い位置まで、コンテナ１の内部に下降させる命令を出す。
【0057】
制御回路４４は、図６Ｄ及び図６Ｅ等で図示を省略した位置センサからの信号を使いながら、リフトボックス１１の底面位置を、図６Ｅに示すようにコンテナ１の内部に下降させる。図６Ｆに示すように、リフトボックス１１の底部の開閉扉が開けられる高さまで、リフトボックス１１の底面位置を、コンテナ１の底面の位置に近づける。リフトボックス１１の底面位置の下降に伴い、自在壁１３の長さは底面位置の下降分の長さだけ伸びる。その後、図６Ｆに示すように、開閉リンク機構４３によってリフトボックス１１の底部の２つの旋回扉（開閉扉）を観音開きし、リフトボックス１１の内部の被処理物をコンテナ１の内部に転送可能にする。架橋状態Ｂが発生しないように、一様な内圧で被処理物が稠密に仮充填されているので、リフトボックス１１の内部の被処理物のすべては、コンテナ１の内部に効率良く移動でき、コンテナ１の内部に被処理物のすべてが稠密充填される。その後、図６Ｇに示すように、アクチュエータ４２によってリフトボックス１１を上昇させると、リフトボックス１１の内部に仮充填された被処理物は、コンテナ１の内部に転送され、コンテナ１の内部に稠密充填される。更に図６Ｈに示すように、コンテナステージ４５のスライド機構を用いて、被処理物が稠密充填されたコンテナ１を、代表実施形態に係る自動箱詰装置の裏面側に引き出す。
【0058】
以上のとおり、代表実施形態に係る自動箱詰方法によれば、充填深さの浅いリフトボックス１１の内部に仮充填する操作を繰り返した後に、被処理物をコンテナ１の内部に転送できる。よって、代表実施形態に係る自動箱詰方法によれば、物理的衝撃に弱く表面が傷みやすいリンゴ等の球状の被処理物であっても、被処理物の品質を、傷等により低下させることなく、効率良く被処理物をコンテナ１の内部に稠密充填することができる。特に転がり運動設定部１６により不規則な方向の運動エネルギを付し、且つ反発弾性率が衝撃吸収能力に比して相対的に大きな衝撃吸収膜１２を採用しているので、リフトボックス１１の内部に被処理物を稠密かつ一様に仮充填することが可能になる。又、単位移動長ΔＨで充填深さを浅く設定することにより、架橋状態Ｂが発生しない被処理物の稠密かつ一様な仮充填も可能になる。
【0059】
（その他の実施の形態）
本発明は上記の代表実施形態によって自動箱詰装置、自動箱詰システム及び自動箱詰方法を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、被処理物を自動搬送する搬送装置２３の搬送ベルトの途中に被処理物の個数若しくは重量を計測するゾーンを設けて、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの出力信号と、個数若しくは重量を計測結果と連動させて、搬送装置２３を自動停止する自動箱詰システムを構成するようにしてもよい。
本発明は上記の代表実施形態によって自動箱詰装置、自動箱詰システム及び自動箱詰方法を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、被処理物を自動搬送する搬送装置２３の搬送ベルトの途中に被処理物の個数若しくは重量を計測するゾーンを設けて、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂの出力信号と、個数若しくは重量を計測結果と連動させて、搬送装置２３を自動停止する自動箱詰システムを構成するようにしてもよい。
【0060】
個数若しくは重量を計測結果と搬送装置２３の動作を効率よく連動させるためには、第１光学センサ１９ａと第２光学センサ１９ｂが照射する範囲よりも、リフトボックス１１の奥側に仮充填されつつある被処理物を照射する第３及び第４光学センサを設けて、満杯に近づいたことを検知できるようにしてもよい。この場合、搬送装置２３の搬送ベルトの上を搬送される被処理物の位置を、途中で１個ずつの搬送に切り替えるような搬送位置調整装置を更に付加してもよい。即ち、第１～第４光学センサの全体の出力信号を用いて、リフトボックス１１の所定の充填深さの仮充填が満杯近傍を検知したら、搬送位置調整装置を用いて、搬送装置２３の搬送ベルトの上を１個ずつ被処理物が搬送されるように設定して、１個単位の精密な仮充填の制御が可能なようにしてもよい。なお、本明細書で単に「光学センサ」と呼ぶときは、第１及び第２光学センサの全体、又は第１～第４光学センサの全体、若しくは第１～第４光学センサのいずれか等を包括的に意味する。
【0061】
更に、代表実施形態に係る自動箱詰システムにおいて、更にコンピュータシステムを有する構成としてもよい。この場合は、光学センサの出力信号と、リフトボックス１１の仮充填の満杯判断の結果を１個単位の精密さでコンピュータシステムに機械学習させ、機械学習の結果を用いて、１個単位の精密な仮充填の制御を可能にすることができる。
【0062】
また、上記の代表実施形態に係る自動箱詰装置及び自動箱詰システムではリンゴを例示的に説明した。しかし、転がり運動を付与できる球形の被処理物であれば、柿、桃、梨、温州みかん、伊予かん、ネープル、メロン、トマト等であっても、同様に本発明の技術的思想が適用なことは勿論である。一般に果物は圧力を印加すると変位量が大きくなるので、フックの法則に対応しており、弾性変形の特性を示す。そして、弾性変形の範囲において、圧力による変位量が大きくなると硬度が低下する傾向にある。例えば、リンゴ（サン津軽）の場合は、圧縮空気を用いた圧力による変位量０．０２～０．０３ｍｍにおいて、ユニバーサル硬度計（又はマグネス硬度計）で測定した硬度（抵抗力）は２．４～２．７３ｋｇ程度であるが、変位量が大きくなると硬度が低下する。但しＣＡ貯蔵した場合、貯蔵日数が増えるとリンゴの硬度は低下する。
【0063】
又、リンゴ（黄王）は、変位量０．０２７～０．０４７ｍｍにおいて硬度は１．９５～２．３７ｋｇ程度であるが、変位量が大きくなると硬度が低下する。南水梨の場合、変位量０．０３～０．０６ｍｍにおいて硬度は１．８～２．１２ｋｇ程度である。プリンスメロンの場合、変位量０．０２～０．０７５ｍｍにおいて硬度は０．４～１．７ｋｇ程度である。これらの傷つきやすい果物であっても、本発明の技術的思想は、単位移動長ΔＨを定義する分割数ｍを調整することにより、適宜適用可能である。
【0064】
即ち、上記の代表実施形態に係る自動箱詰装置及び自動箱詰システムでは、コンテナの高さをｍ分割する説明に際し、ｍ＝２としコンテナの高さを２分割した寸法を単位移動長ΔＨとする場合を記述したが、例示に過ぎない。予備実験により被処理物の傷つきやすさを評価して、分割数ｍを３以上に増やすことは勿論である。重力の加速度による被処理物に対する損傷を減らすためには、傷つきやすい被処理物の性質に合わせて、分割数ｍを、適宜選択し、逐次単位移動長ΔＨを設定すればよい。
【0065】
上記のとおり、本発明は、既に述べた代表実施形態の説明に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲の記載に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【0066】
１…コンテナ、１０ａ…第１側壁部、１０ｂ…第２側壁部、１１…リフトボックス、１２…衝撃吸収膜、１３…自在壁、１４…留め具、１５…転がり運動設定部支持板、１６…転がり運動設定部、１７…振分機構支持部、１８…振分機構、１９ａ…第１光学センサ、１９ｂ…第２光学センサ、２０ａ…第１制御壁、２０ｂ…第２制御壁、２１…巻き付けローラ、２２…補助ローラ、２３…搬送装置、４１…電動機、４２…アクチュエータ、４３…開閉リンク機構、４４…制御回路、４５…コンテナステージ、９２ａ，９２ｂ，９２ｃ…衝撃吸収膜
【要約】
【課題】物理的衝撃に弱い球状の被処理物を、傷めることなく効率良くコンテナに稠密充填することが可能な自動箱詰装置を提供する。
【解決手段】コンテナ１を載置する平板状のコンテナステージ４５と、下部にコンテナステージ４５を固定し搬送装置２３から複数の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3を順次投入する投入窓をコンテナステージ４５の上方に設定した一対の側壁部１０ａと、底部に開閉扉を有しコンテナ１の内部に底部を挿入可能なように一対の側壁部１０ａの間で上下移動するリフトボックス１１と、コンテナ１の高さを分割した寸法を単位移動長としリフトボックス１１を単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータ４２と、投入窓に設けられ複数の被処理物のそれぞれの転がり運動のエネルギと方向を順次設定する転がり運動設定部１６を備える。
【選択図】図１
【解決手段】コンテナ１を載置する平板状のコンテナステージ４５と、下部にコンテナステージ４５を固定し搬送装置２３から複数の被処理物Ｘs1，Ｘs2，Ｘs3を順次投入する投入窓をコンテナステージ４５の上方に設定した一対の側壁部１０ａと、底部に開閉扉を有しコンテナ１の内部に底部を挿入可能なように一対の側壁部１０ａの間で上下移動するリフトボックス１１と、コンテナ１の高さを分割した寸法を単位移動長としリフトボックス１１を単位移動長毎に逐次下降させる駆動が可能なアクチュエータ４２と、投入窓に設けられ複数の被処理物のそれぞれの転がり運動のエネルギと方向を順次設定する転がり運動設定部１６を備える。
【選択図】図１
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図7】