箱詰め装置及び箱詰め方法
【課題】 フラップ拡開手段が簡単な構造にでき、箱詰め装置の構造をシンプルにしてコンパクト化を図ること
【解決手段】 ４つの上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態の外箱５に対し、複数の小箱１からなる小箱群２を収納する箱詰め装置である。第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを抑え板を用いて拡開状態に保持し、ロボットアーム装置の吸着ヘッド４１で保持した小箱群を傾けながら下降移動させて第３上部フラップ６ｃに対して当接させて押し広げ、次いで傾き方向を変えて小箱群にて第４上部フラップ６ｄ押し広げることで、外箱の上方を広く開放する。その後、小箱群の姿勢を垂直に戻し、外箱の開口部位に合わせて下降移動させて収納するようにした。
【解決手段】 ４つの上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態の外箱５に対し、複数の小箱１からなる小箱群２を収納する箱詰め装置である。第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを抑え板を用いて拡開状態に保持し、ロボットアーム装置の吸着ヘッド４１で保持した小箱群を傾けながら下降移動させて第３上部フラップ６ｃに対して当接させて押し広げ、次いで傾き方向を変えて小箱群にて第４上部フラップ６ｄ押し広げることで、外箱の上方を広く開放する。その後、小箱群の姿勢を垂直に戻し、外箱の開口部位に合わせて下降移動させて収納するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品が収納された小箱を段ボール等の外箱に集積箱諸めする箱詰め装置及び箱詰め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配送・保管等の要請から、複数の製品を収納した複数の小箱を、段ボール等の外箱内に収納した包装形態がある。係る包装形態を製造するための箱詰め装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この種の箱詰め装置は、段ボール等で構成される外箱の上辺側の４つの上部フラップを外側に開いた状態で、上方よりその外箱内に所定数の小箱を供給し、その後、適宜の順でフラップを閉じることで外箱を閉じ、接着剤・接着テープその他の適宜の封印手段で閉じる。
【０００３】
所定数の小箱は、例えば、マトリクス状に配置したものを各種の保持手段で一括して保持し、その状態のまま外箱内に挿入することが行われる。この場合、小箱を外箱に対して上方から箱諸めする際に入れ易くするため、上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開手段を設ける場合がある（特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６２９６７号公報
【特許文献２】特開昭６４−２３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の様なフラップ拡開手段を設けていると、フラップ拡開手段を駆動するための大掛かりな装置が必要となるため、箱詰め装置の構造を複雑化する一つの要因になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明に係る箱詰め装置は、（１)４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置（実施形態の「第２ロボットアーム装置１６」に対応）と、を備え、前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、隣接する２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることでそれら２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行うようにした。
【０００７】
上部フラップを拡開状態にする処理を、小箱群をその上部フラップに突き当てることで行うようにしたので、フラップ拡開装置を設けなかったり、仮に設けたとしても、たとえは実施形態に示すように、隣接する２つの上部フラップの端部に接するような簡単な機構（抑え板２４等）ですむ。なお、小箱群の保持は、吸引手段で行うと簡単でよい。
【０００８】
（２）前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置を備えるとよい。また、４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、前記４つの上部フラップの内、隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置と、前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置と、を備え、前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることで、それら異なる別の２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行う機能を備えるようにしてもよい。
【０００９】
（３）前記押し広げる処理は、前記異なる別の２つの上部フラップの内の一方を先に押し広げ、次に残りの上部フラップを押し広げるものとするとよい。１辺ずつ押し広げる方が、簡単な制御でより確実に拡開できる。
【００１０】
（４）前記ロボットアームの先端に、前記小箱群の周囲を規制するガイド（実施形態の「ガイドフレーム４２」に対応）を設けるとよい。周囲が若干外方に膨らんでいるような小箱を用いる場合、ロボットアーム装置で小箱の上面を吸着してキャッチアップした際、外周に位置する小箱は外方に押されて斜めに傾いた状態になり、箱詰めがしづらくなるが、ガイドを設けることで、広がりを抑制し、スムーズに外箱内に供給することができる。
【００１１】
（５）前記ガイドは着脱自在に取り付けられるようにするとよい。このようにすると、ガイドが不要な小箱群に対しては、取り外した状態で処理することができる。また、仮にガイドが必要な小箱群であっても、係る小箱群を保持するに先立ち、ガイドを外した状態にすることで、ロボットアーム装置を別の処理のために利用することができる。よって、装置の小型化が図れる。
【００１２】
（６）前記ロボットアーム装置は、前記２つの上部フラップを押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱内側の角部に前記小箱群の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで前記小箱群の全体を前記外箱の上方に位置させ、前記小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるようにするとよい。
【００１３】
（７）上記の（６）の発明を前提とし、前記小箱群の縦方向の回転を、その小箱群の中心部を中心に行うようにするとなお良い。これによって、小箱群に対してタイトなサイズの外箱であっても入れやすくなる。
【００１４】
（８）本発明に係る箱詰め方法は、４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め方法であって、ロボットアーム装置は、前記小箱群を保持した状態で、前記隣接する２つの上部フラップに対してその小箱群を当接させて、それら２つの上部フラップを押し広げ、次いで、そのロボットアーム装置は、保持した小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して供給するようにした。
【００１５】
（９）前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する上部フラップを抑え手段を用いて拡開状態に保持し、その状態で前記ロボットアーム装置による前記小箱群を前記２つの上部フラップに当接する処理を行うようにするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フラップ拡開手段を設けないで済むか、仮に設けたとしてもフラップ拡開手段が簡単な構造のものを用いることができるので、箱詰め装置の構造をシンプルにしてコンパクト化を図ることができる。よって、設備全体の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る箱詰め装置の好適な一実施形態を示す平面図である。
【図２】外箱抑え装置１４並びにフラップ拡開装置２３を示す拡大正面図である。
【図３】フラップ拡開装置２３を示す図である。
【図４】小箱セット部１５を示す図である。
【図５】小箱群を吸着する吸着ヘッド４１を示す図である。
【図６】小箱群を吸着する吸着ヘッド４１を示す図である。
【図７】ガイドフレーム４２を示す図である。
【図８】ガイドフレーム４２を小箱セット部１５上に置いた状態を示す図である。
【図９】保持部１７を示す図である。
【図１０】保持部１７を示す図である。
【図１１】保持部１７を示す図である。
【図１２】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１３】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１４】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１５】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１６】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１７】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る箱詰め装置１０は、複数の小箱を縦横にマトリクス状に配列した状態で、段ボールからなる外箱に収納するものである。ストッカー１１内に積層状態で収納された、適宜畳み込まれたシート１２を多軸の第１ロボットアーム装置１３の吸着部１３ａで先頭から１枚ずつ吸着保持し、所定の軌跡でそのシート１２を搬送しつつ、図示省略の組み立て機構で上部開口した有底の段ボールの外箱５を形成し、外箱抑え装置１４上にセットする。第１ロボットアーム装置１３は、本装置の機枠の天井から吊り下げられるように設置している。
【００１９】
また、組み立て機構は、本実施形態では、シート１２が折り畳まれた状態のものであるので、それを押し広げて矩形状の本体を形成するとともに、底になる下部フラップを内側に折り曲げる機構を含む。また、下部フラップの所定位置に接着剤を塗布し、外箱の底が抜けないようにシールする。このように接着剤を用いるのではなく、接着テープをはったり、ステープラー等で止めるようにしても良い。さらには、ワンタッチ箱のように、展開することで自動的に底板が組み上がるものを用いることで、上記の底をシールする等の処理を行わないようにすることもできる。また、本実施形態のように、折り畳まれたシートではなく、展開状態のシートを用い、それを適宜折り曲げて外箱を形成することもできる。これらに機構は公知のものを用いることができるので、図示を用いた詳細な説明を省略する。
【００２０】
外箱抑え装置１４は、図２に示すように、外箱５の本体部分の３つの側面の外側に接触し、をそれぞれ支える支持板２１を有する。この支持板２１は、スライドレール機構２０により前後或いは左右方向に移動可能となり、外箱５の寸法形状に応じてその設置位置を変更可能としている。
【００２１】
そして、支持板２１が設けられていない側面側が、複数の小箱からなる小箱群を外箱５の本体内に収納後、当該外箱５の搬出方向となる。係る搬送方向に、図１に示すように搬出装置１８が配置される。個の搬出装置１８の入口側上方には、図示省略するが、外箱５の起立した４片の第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄを適宜の順で折り曲げて、上部開口を閉塞する機構が配置される。搬出装置１８の所定位置には、係る閉塞された第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄが開かないようにするためのシール手段（接着剤・接着テープその他）が配置されている。これらの機構も、従来公知のものを用いることができるため、図を用いた詳細な説明を省略する。
【００２２】
外箱抑え装置１４の説明に戻る。４つの上部フラップは、説明の便宜上、搬出装置１８側に位置するのが第４上部フラップ６ｄとなり、そこから時計方向に第１〜第３上部フラップ６ａ〜６ｃとしている。これにより、搬出装置１８と反対側に位置する上部フラップは、第２上部フラップ６ｂとなり、搬出装置１８へ外箱５を搬出する際の搬送方向右側（図２中右側）が第１上部ラップ６ａで、同左側が第３上部フラップ６ｃとなる。
【００２３】
そして、上述したように、第１ロボットアーム装置１３は、外箱５の本体部分を支持板２１の内面に接する所定位置に供給するが、このとき、４つの第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄは、自然に起立した状態のままとし、本体部分の上方が開口した状態となっている。
【００２４】
外箱抑え装置１４は、この起立した第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄのうち、隅部の一箇所において隣接する二枚の上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置２３を設けている。ここでは、隣接する二枚の上部フラップは、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂとしている。これに伴い、このフラップ拡開装置２３は、係る第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂの頂点付近の外側所定位置に起立配置された支柱２２に連結される。ここで、本実施形態における拡開状態とは、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂが、外箱５の本体側面の延長面よりも内側に入らず、より好ましくは、少し外側に開いた状態とすることである。開く角度は、任意に設定することができる。
【００２５】
フラップ拡開装置２３は、図２，図３に示すように、上下方向に延びる平断面Ｌ字型の抑え板２４と、その抑え板２４の外面に取り付けられた拡開部材２５と、抑え板２４を昇降するシリンダ２６と、抑え板２４を上端側を基点として所定角度範囲内で回転させる回転機構と、を備えている。
【００２６】
シリンダ２６が支柱２２に固定されており、そのシリンダ２６のシリンダロッド２６ａの伸縮往復移動に追従して、抑え板２４等が昇降する。抑え板２４は、断面がＬ字型であり、２片が９０度で直交しているため、係る直交する２片の外面にて、第１上部ラップ６ａと第２上部フラップ６ｂの内面に接触し、係る第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂがそれ以上内側に倒れ込まないようにしている。つまり、抑え板２４のＬ字型に折れ曲がった部位は、外箱５の第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂに隣接する頂点に位置するようにしている。そして、拡開部材２５は、下端から上方に行くに従って、徐々に厚みが増す傾斜面２５ａを備えているため、図２に示す状態からさらに抑え板２４が下降移動すると、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂは、傾斜面２５ａに案内されてやや外側に開く。よって、拡開状態が保持される。
【００２７】
また、図３に拡大して示すように、抑え板２４の上端は、連結板２４ａを介して回転板２７に連結される。この回転板２７は、モータ・シリンダ等の駆動源２８に連係され、図３（ａ）中実線で示す下方に垂下した位置（第１位置）と、二点鎖線で示す上方に持ち上がった位置（第２位置）との間で往復移動する。これにより、例えば第１ロボットアーム装置１３にて外箱５を外箱抑え装置１４にセットする際には、第２位置に位置させておくことで、起立した第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂが抑え板２４に干渉することがない。その後、抑え板２４を第１位置にセットし、抑え板２４を下降移動することで、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを拡開状態にすることができる。さらに、外箱５内に小箱群を収納したならば、フラップ拡開装置２３は抑え板２４が上昇すると共に回転して第２位置に至ることで、抑え板２４が第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂから離反し、外箱５が搬出可能となる。もちろん、外箱５の寸法と、抑え板２４の上昇位置との関係（例えば、外箱５が低い等）で、単純に昇降移動するだけで必ずしも第２位置にしなくてもよい場合がある。
【００２８】
一方、係る外箱５に収納する小箱は、図１に示す小箱セット部１５に供給される。小箱は、複数の製品が収納されたものであり、本実施形態では、本装置の上流側に、係る複数の製品を小箱に収納する箱詰め装置が配置され、その箱詰め装置から順次搬出されてくる小箱を、図示省略の搬送装置にて小箱セット部１５の付近まで搬送し、移し替え装置（図示省略）にて、小箱を１つずつ小箱セット部１５内の所定位置にセットする。
【００２９】
この小箱セット部１５では、複数個の小箱をマトリクス状に整列配置した小箱群を形成する。本実施形態では、２行×５列の合計１０個の小箱からなる小箱群としている。小箱セット部１５内に収納されている小箱群は、本装置の機枠の天井に吊り下げるように取り付けられた多軸の第２ロボットアーム装置１６にて一括して保持され、取り出される。この第２ロボットアーム装置１６は、所定の軌跡で移動し、外箱抑え装置１４にて開口状態で保持されている外箱５内に小箱群を供給する。第２ロボットアーム装置１６は、その先端１６ａに小箱群を保持する保持部１７を備えている。この保持部１７は、小箱群を吸引して保持する吸着ヘッド４１と、その吸着ヘッド４１に対して着脱自在に取り付けられられるガイドフレーム４２を備えている。このガイドフレーム４２は、小箱群の所定の角（頂点）部分を抑え、各小箱が外に広がらないようにしている。この保持部１７の具体的な構造・機能は、後述する。
【００３０】
小箱セット部１５は、図４に示すように、脚部３１の上端に底板付きの矩形枠体３２が設置され、その矩形枠体３２の上面の四隅に、柱部３３が起立形成されている。また、矩形枠体３２の１つの長辺の外側には、帯板状のストッパー板３５を起立形成している。矩形枠体３２の４辺の上方・側面は開放しているので、ストッパー板３５の対辺側から小箱が１つずつ順に供給される。また、この矩形枠体３２は、図示省略の駆動機構により、長辺に沿って前後進移動可能となっている。上記の移し替え装置による小箱の小箱セット部１５内の所望位置へのセットは、この矩形枠体３２の前後進移動を行いつつ行う。
【００３１】
つまり、移し替え装置は、小箱セット部１５の所定の側面、すなわち、矩形枠体３２の上記の対辺側から１個の小箱を挿入する。次いで、移し替え装置は、同一位置から小箱を１個分挿入する。すると、前回の処理で挿入した小箱を奥に押しながら今回の処理対象の小箱を１個分挿入する。これにより、短辺に沿って２個の小箱が整列してセットされ、１列分（２行）の小箱のセットが完了する。次いで、矩形枠体３２を小箱の幅１個分長辺方向に前進移動した後、移し替え装置は、上記の２個分の小箱の挿入を行う。これにより、次の列の小箱のセットが完了する。これを５回繰り返すことで、２行・５列の合計１０個の小箱が、マトリクス状にきれいに配列された状態で小箱セット部１５内にセットされる。なお、図示省略するが、矩形枠体３２に連結されてはいないが、所望の辺の外側にガイドプレートを配置し、セットした小箱が矩形枠体３２の外側に離脱するのを抑制するようにするとよい。
【００３２】
さらに、本実施形態では、図４に示すように、ストッパー板３５を取り付けていない矩形枠体３２の３つの辺には、外側に突出して係止ガイド部材３４を設けている。第２ロボットアーム装置１６の保持部１７の吸着ヘッド４１から離脱したガイドフレーム４２は、この小箱セット部１５の４つの柱部３３の上端で支持されると共に、それら係止ガイド部材３４にて保持される。
【００３３】
一方、第２ロボットアーム装置１６の保持部１７を構成する吸着ヘッド４１は、図５，図６に示すようになっている。すなわち、吸着ヘッド４１は、ベース板４３の下面に、複数の吸引ノズル４４を設けている。吸引ノズル４４は、小箱の上面に接触し、それぞれを吸着する。ベース板４３の上面側には、２本のシリンダ４５をシリンダロッドの向きを反対にするとともに平行に配置し、そのシリンダ４５のシリンダロッドの先端には、連結板４６を取り付ける。さらに、この取付板４６の先端の両側縁近傍には、２つのピン４７をそれぞれ設けている。２つのシリンダ４５は同期して伸縮駆動し、それぞれのシリンダロッドの先端に取り付けた連結板４６も同期して接近／離反移動する。つまり、図６（ａ）に示すように、連結板４６が互いに離反した状態では、連結板４６の外面ひいてはピン４７が、ベース板４３の外周縁よりも外側に突出した状態となる。この状態からシリンダ４５が動作し、シリンダロッドを収縮移動させると、図６（ｂ）に示すように連結板４６は互いに接近し、ピン４７もベース板４３の外周縁よりも内側に位置した状態となる。さらに、連結板４６は、その下面中央部位にて、ベース板４３の上面に設けたガイドレール４９に連係される。これにより、連結板４６は、そのガイドレール４９に沿って安定した姿勢を保持したまま往復移動する。
【００３４】
さらにベース板４３の上面の頂点付近には、吸引ポンプ（図示せず）に繋がるホース４８の一端を取り付けている。このホース４８は、ベース板４３内の空気通路を介して各吸引ノズル４４に連係される。よって、吸引ポンプを動作させることで、吸引ノズル４４の先端に負圧を生じさせ、小箱を吸引保持することができる。
【００３５】
また、保持部１７を構成するガイドフレーム４２は、図７に示すように、矩形状の枠体５０の３つの頂点の外側に、下方に延びるようにガイドアーム５２を垂下形成している。ガイドアーム５２は、横断面がＬ字状となる。また、枠体５０の長辺側の内周面には、円板状のピン受け部５１を備え、そのピン受け部５１の中心には、ピン挿入用穴部５１ａを設けている。このピン挿入用穴部５１ａは、吸着ヘッド４１に設けたピン４７に対向する位置に設けられる。
【００３６】
よって、図９（ａ）に示すように、連結板４６が互いに接近し、ピン４７がピン挿入用穴５１ａから離反した状態の時は、ガイドフレーム４２と吸着ヘッド４１は分離している。一方、連結板４６が離反し、ピン４７がピン挿入用穴部５１ａに符合すると、吸着ヘッド４１と一体化する。
【００３７】
また、上述したように、このガイドフレーム４２は、吸着ヘッド４１から離脱することができ、その離脱した際には、図８に示すように小箱セット部１５の矩形枠体３２の四隅に起立形成された柱部３３に支持させる。また、このとき、係止ガイド部材３４の上端に設けたフリーローラ３４ａが、ガイドフレーム４２の枠体５０の外面に接触して支えることになる。
【００３８】
そして、小箱セット部１５に１０個の小箱１がセットされたならば、ガイドフレーム４２を装着した吸着ヘッド４１が係る１０個の小箱１からなる小箱群２の上方に位置させ、複数の吸引ノズル４４が、対向する小箱１の上面に接触すると共に吸引することで吸着保持する。また、このとき図１０に示すように、ガイドフレーム４２の３つの頂点に設けたガイドアーム５２にて、小箱群２の３つの頂点が支持される。このようにガイドフレーム４２が、小箱群２の３つ頂点に接触し、小箱群２が外に広がらないように抑える。
【００３９】
つまり、吸着ヘッド４１は、小箱１の上面にのみ接触するので、小箱群２の下端側がフリー状態となる。そのため、ガイドレール４２がないと、図１１に示すように小箱群２の側面が、外にふくらむようになり、そのままでは、外箱内へのスムーズな供給ができなくなる。しかし、本実施形態では、ガイドフレーム４２にて小箱群２の３つの角を抑えるため、図１０に示すように、きれいに整列した状態とすることができる。
【００４０】
次に、図１２から図１７に基づき、小箱群２の外箱５内への供給作業を説明する。小箱セット部１５内に１０個の小箱１がセットされたならば、第２ロボットアーム装置１６は、その先端に吸着ヘッド４１とガイドフレーム４２からなる保持部１７を備えた状態で小箱セット部１５の真上から小箱群２に向けて保持部１７を下降する。このとき、小箱群２の３つの頂部にガイドアーム５２を合わせ、吸引ノズル４４を小箱群２の上面に接触すると共に吸引することで、図１０に示すように小箱群２がふくらむのを防止しつつ保持部１７に小箱群２を吸引保持する。
【００４１】
次いで、第２ロボットアーム装置１６を適宜の軌跡で保持部１７を外箱抑え装置１４の真上に位置させる（図１２参照）。外箱抑え装置１４には、事前に外箱５を第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態でセットする。つまり、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂは、フラップ拡開装置２３にて拡開状態に保持される。また、第２ロボットアーム装置１６は、ガイドアーム５２を設けていない保持部１７の頂点がフラップ拡開装置２３と対角線上、つまり、第４上部フラップ６ｄと第３上部フラップ６ｃとの隣接する頂点に位置するようにセットする。
【００４２】
次に、図１３に示すように、第２ロボットアーム装置１６は、第３上部フラップ６ｃ側の小箱群２の側面を斜め下に傾けながら下降移動させ、当該小箱群２の側面を第３上部フラップ６ｃに接触させることで当該第３上部フラップ６ｃを拡開する（押し広げる）。
【００４３】
次いで、図１４に示すように、第２ロボットアーム装置１６は、小箱群２の第４上部フラップ６ｄ側の側面を斜め下に傾斜させながら下降移動することで、当該側面を第４上部フラップ６ｄに突き当ててそれを外に向けて拡開する（押し広げる）。
【００４４】
その後、第２ロボットアーム装置１６は、保持部１７を適宜回転させて小箱群２を水平状態に戻すとともに、小箱群２を外箱５の本体部分の開口部位に位置合わせをする（図１５参照）。この状態では、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂはフラップ拡開装置２３にて拡開状態に保持され、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄは、上述した小箱群２の側面を押し当てる処理で拡開状態にされる。
【００４５】
そして、図１６に示すように第２ロボットアーム装置１６は、小箱群２を下降移動する。４つの上部フラップ６ａ〜６ｄは拡開状態になっていると共に、ガイドアーム５２により小箱群２の下方のふくらみが抑制されているので、スムーズに外箱５内に挿入される。なお、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄは、一旦小箱群２で押し広げられた後、小箱群２が離反するため開き角度が少し戻る場合もあるが、小箱群２が離反した後、小箱群２はすぐに図１６に示す位置・姿勢で下降移動するため、拡開状態が保持された状態のまま当該下降移動処理を実行することができる。また、そのように一旦離反させるのではなく、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄを押し広げたならば、その接触して押し広げた状態を保持品から姿勢を垂直になるとともに下降移動することで外箱５の本体内に小箱群２を供給するようにしても良い。
【００４６】
また、小箱群２の下方がある程度外箱５内に挿入されたならば、吸引を解除する。すると小箱群２は保持部１７（吸引ノズル４４）から離脱し、自重による自然落下し、最終的に図１７に示すように、小箱群２を完全に外箱５内に収納される。これにより、小箱群２の外箱５内への収納処理が完了する。なお、小箱群２を保持部１７から離脱させるときに、吸引ノズル４４からエアを噴出させるようにすれば吸引ノズル４４内が負圧になることを防止でき、小箱群２をスムーズに離脱させることができる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、４つの上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態の外箱５に対し、複数の小箱１からなる小箱群２を収納するに際し、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを抑え板を用いて拡開状態に保持し、ロボットアーム装置の吸着ヘッド４１で保持した小箱群を傾けながら下降移動させて第３上部フラップ６ｃに対して当接させて押し広げ、次いで傾き方向を変えて小箱群にて第４上部フラップ６ｄ押し広げることで、外箱の上方を広く開放する。その後、小箱群の姿勢を垂直に戻し、外箱の開口部位に合わせて下降移動させて収納するようにした。
【００４８】
その後、フラップ拡開装置２３の抑え板２４は、第２位置に至り第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂの拡開状態の保持が解消され、外箱５は次段の搬出装置１８に移し替えられ、その搬出装置１８上を移動する際に、各上部フラップ６ａ〜６ｄが閉じられる。また、第２ロボットアーム装置１６は、次の小箱群２の移し替えに備え、保持部１７を小箱セット部１５側に復帰する。また、次の小箱２の小箱セット部１５へのセットに先立ち、第２ロボットアーム装置１６は、ガイドフレーム４２を小箱セット部１５上にセットすると共に、吸着ヘッド４１からガイドフレーム４２を離脱させる。これにより、ガイドフレーム４２は、図８に示すような状態になる。
【００４９】
また、このようにガイドフレーム４２を離脱させることで、例えば、第２ロボットアーム装置１６を、第１ロボットアーム装置１３の機能を兼用させ、第１ロボットアーム装置を設けないようにすることもできる。これにより、よりコンパクトな装置となる。
【００５０】
第２ロボットアーム装置１６の小箱群２を用いた外箱に対する処理であるが、例えば、２つの上部フラップ（第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄ）を押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱５の内側の角部に対向する小箱群２の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで小箱群２の全体を外箱の上方に位置させ、次いで、小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるような動作を行いようにしてもよい。この場合に、小箱群２の縦方向の回転を、その小箱群２の中心部を中心に行うようにするとよい。このようにすれば、小箱群２の回転半径が小さくて済むため外箱５の内面に干渉しにくくなり、スムーズに箱詰めを行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 小箱
２ 小箱群
５ 外箱
６ａ〜６ｄ 第１〜第４上部フラップ
１０ 箱詰め装置
１１ ストッカー
１２ シート
１３ 第１ロボットアーム装置
１４ 外箱抑え装置
１５ 小箱セット部
１６ 第２ロボットアーム装置
１７ 保持部
１８ 搬出装置
２３ フラップ拡開装置
４１ 吸着ヘッド
４２ ガイドフレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品が収納された小箱を段ボール等の外箱に集積箱諸めする箱詰め装置及び箱詰め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配送・保管等の要請から、複数の製品を収納した複数の小箱を、段ボール等の外箱内に収納した包装形態がある。係る包装形態を製造するための箱詰め装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この種の箱詰め装置は、段ボール等で構成される外箱の上辺側の４つの上部フラップを外側に開いた状態で、上方よりその外箱内に所定数の小箱を供給し、その後、適宜の順でフラップを閉じることで外箱を閉じ、接着剤・接着テープその他の適宜の封印手段で閉じる。
【０００３】
所定数の小箱は、例えば、マトリクス状に配置したものを各種の保持手段で一括して保持し、その状態のまま外箱内に挿入することが行われる。この場合、小箱を外箱に対して上方から箱諸めする際に入れ易くするため、上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開手段を設ける場合がある（特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６２９６７号公報
【特許文献２】特開昭６４−２３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の様なフラップ拡開手段を設けていると、フラップ拡開手段を駆動するための大掛かりな装置が必要となるため、箱詰め装置の構造を複雑化する一つの要因になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明に係る箱詰め装置は、（１)４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置（実施形態の「第２ロボットアーム装置１６」に対応）と、を備え、前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、隣接する２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることでそれら２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行うようにした。
【０００７】
上部フラップを拡開状態にする処理を、小箱群をその上部フラップに突き当てることで行うようにしたので、フラップ拡開装置を設けなかったり、仮に設けたとしても、たとえは実施形態に示すように、隣接する２つの上部フラップの端部に接するような簡単な機構（抑え板２４等）ですむ。なお、小箱群の保持は、吸引手段で行うと簡単でよい。
【０００８】
（２）前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置を備えるとよい。また、４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、前記４つの上部フラップの内、隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置と、前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置と、を備え、前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることで、それら異なる別の２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行う機能を備えるようにしてもよい。
【０００９】
（３）前記押し広げる処理は、前記異なる別の２つの上部フラップの内の一方を先に押し広げ、次に残りの上部フラップを押し広げるものとするとよい。１辺ずつ押し広げる方が、簡単な制御でより確実に拡開できる。
【００１０】
（４）前記ロボットアームの先端に、前記小箱群の周囲を規制するガイド（実施形態の「ガイドフレーム４２」に対応）を設けるとよい。周囲が若干外方に膨らんでいるような小箱を用いる場合、ロボットアーム装置で小箱の上面を吸着してキャッチアップした際、外周に位置する小箱は外方に押されて斜めに傾いた状態になり、箱詰めがしづらくなるが、ガイドを設けることで、広がりを抑制し、スムーズに外箱内に供給することができる。
【００１１】
（５）前記ガイドは着脱自在に取り付けられるようにするとよい。このようにすると、ガイドが不要な小箱群に対しては、取り外した状態で処理することができる。また、仮にガイドが必要な小箱群であっても、係る小箱群を保持するに先立ち、ガイドを外した状態にすることで、ロボットアーム装置を別の処理のために利用することができる。よって、装置の小型化が図れる。
【００１２】
（６）前記ロボットアーム装置は、前記２つの上部フラップを押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱内側の角部に前記小箱群の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで前記小箱群の全体を前記外箱の上方に位置させ、前記小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるようにするとよい。
【００１３】
（７）上記の（６）の発明を前提とし、前記小箱群の縦方向の回転を、その小箱群の中心部を中心に行うようにするとなお良い。これによって、小箱群に対してタイトなサイズの外箱であっても入れやすくなる。
【００１４】
（８）本発明に係る箱詰め方法は、４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め方法であって、ロボットアーム装置は、前記小箱群を保持した状態で、前記隣接する２つの上部フラップに対してその小箱群を当接させて、それら２つの上部フラップを押し広げ、次いで、そのロボットアーム装置は、保持した小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して供給するようにした。
【００１５】
（９）前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する上部フラップを抑え手段を用いて拡開状態に保持し、その状態で前記ロボットアーム装置による前記小箱群を前記２つの上部フラップに当接する処理を行うようにするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フラップ拡開手段を設けないで済むか、仮に設けたとしてもフラップ拡開手段が簡単な構造のものを用いることができるので、箱詰め装置の構造をシンプルにしてコンパクト化を図ることができる。よって、設備全体の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る箱詰め装置の好適な一実施形態を示す平面図である。
【図２】外箱抑え装置１４並びにフラップ拡開装置２３を示す拡大正面図である。
【図３】フラップ拡開装置２３を示す図である。
【図４】小箱セット部１５を示す図である。
【図５】小箱群を吸着する吸着ヘッド４１を示す図である。
【図６】小箱群を吸着する吸着ヘッド４１を示す図である。
【図７】ガイドフレーム４２を示す図である。
【図８】ガイドフレーム４２を小箱セット部１５上に置いた状態を示す図である。
【図９】保持部１７を示す図である。
【図１０】保持部１７を示す図である。
【図１１】保持部１７を示す図である。
【図１２】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１３】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１４】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１５】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１６】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【図１７】小箱群を外箱に収納する動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係る箱詰め装置１０は、複数の小箱を縦横にマトリクス状に配列した状態で、段ボールからなる外箱に収納するものである。ストッカー１１内に積層状態で収納された、適宜畳み込まれたシート１２を多軸の第１ロボットアーム装置１３の吸着部１３ａで先頭から１枚ずつ吸着保持し、所定の軌跡でそのシート１２を搬送しつつ、図示省略の組み立て機構で上部開口した有底の段ボールの外箱５を形成し、外箱抑え装置１４上にセットする。第１ロボットアーム装置１３は、本装置の機枠の天井から吊り下げられるように設置している。
【００１９】
また、組み立て機構は、本実施形態では、シート１２が折り畳まれた状態のものであるので、それを押し広げて矩形状の本体を形成するとともに、底になる下部フラップを内側に折り曲げる機構を含む。また、下部フラップの所定位置に接着剤を塗布し、外箱の底が抜けないようにシールする。このように接着剤を用いるのではなく、接着テープをはったり、ステープラー等で止めるようにしても良い。さらには、ワンタッチ箱のように、展開することで自動的に底板が組み上がるものを用いることで、上記の底をシールする等の処理を行わないようにすることもできる。また、本実施形態のように、折り畳まれたシートではなく、展開状態のシートを用い、それを適宜折り曲げて外箱を形成することもできる。これらに機構は公知のものを用いることができるので、図示を用いた詳細な説明を省略する。
【００２０】
外箱抑え装置１４は、図２に示すように、外箱５の本体部分の３つの側面の外側に接触し、をそれぞれ支える支持板２１を有する。この支持板２１は、スライドレール機構２０により前後或いは左右方向に移動可能となり、外箱５の寸法形状に応じてその設置位置を変更可能としている。
【００２１】
そして、支持板２１が設けられていない側面側が、複数の小箱からなる小箱群を外箱５の本体内に収納後、当該外箱５の搬出方向となる。係る搬送方向に、図１に示すように搬出装置１８が配置される。個の搬出装置１８の入口側上方には、図示省略するが、外箱５の起立した４片の第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄを適宜の順で折り曲げて、上部開口を閉塞する機構が配置される。搬出装置１８の所定位置には、係る閉塞された第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄが開かないようにするためのシール手段（接着剤・接着テープその他）が配置されている。これらの機構も、従来公知のものを用いることができるため、図を用いた詳細な説明を省略する。
【００２２】
外箱抑え装置１４の説明に戻る。４つの上部フラップは、説明の便宜上、搬出装置１８側に位置するのが第４上部フラップ６ｄとなり、そこから時計方向に第１〜第３上部フラップ６ａ〜６ｃとしている。これにより、搬出装置１８と反対側に位置する上部フラップは、第２上部フラップ６ｂとなり、搬出装置１８へ外箱５を搬出する際の搬送方向右側（図２中右側）が第１上部ラップ６ａで、同左側が第３上部フラップ６ｃとなる。
【００２３】
そして、上述したように、第１ロボットアーム装置１３は、外箱５の本体部分を支持板２１の内面に接する所定位置に供給するが、このとき、４つの第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄは、自然に起立した状態のままとし、本体部分の上方が開口した状態となっている。
【００２４】
外箱抑え装置１４は、この起立した第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄのうち、隅部の一箇所において隣接する二枚の上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置２３を設けている。ここでは、隣接する二枚の上部フラップは、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂとしている。これに伴い、このフラップ拡開装置２３は、係る第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂの頂点付近の外側所定位置に起立配置された支柱２２に連結される。ここで、本実施形態における拡開状態とは、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂが、外箱５の本体側面の延長面よりも内側に入らず、より好ましくは、少し外側に開いた状態とすることである。開く角度は、任意に設定することができる。
【００２５】
フラップ拡開装置２３は、図２，図３に示すように、上下方向に延びる平断面Ｌ字型の抑え板２４と、その抑え板２４の外面に取り付けられた拡開部材２５と、抑え板２４を昇降するシリンダ２６と、抑え板２４を上端側を基点として所定角度範囲内で回転させる回転機構と、を備えている。
【００２６】
シリンダ２６が支柱２２に固定されており、そのシリンダ２６のシリンダロッド２６ａの伸縮往復移動に追従して、抑え板２４等が昇降する。抑え板２４は、断面がＬ字型であり、２片が９０度で直交しているため、係る直交する２片の外面にて、第１上部ラップ６ａと第２上部フラップ６ｂの内面に接触し、係る第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂがそれ以上内側に倒れ込まないようにしている。つまり、抑え板２４のＬ字型に折れ曲がった部位は、外箱５の第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂに隣接する頂点に位置するようにしている。そして、拡開部材２５は、下端から上方に行くに従って、徐々に厚みが増す傾斜面２５ａを備えているため、図２に示す状態からさらに抑え板２４が下降移動すると、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂは、傾斜面２５ａに案内されてやや外側に開く。よって、拡開状態が保持される。
【００２７】
また、図３に拡大して示すように、抑え板２４の上端は、連結板２４ａを介して回転板２７に連結される。この回転板２７は、モータ・シリンダ等の駆動源２８に連係され、図３（ａ）中実線で示す下方に垂下した位置（第１位置）と、二点鎖線で示す上方に持ち上がった位置（第２位置）との間で往復移動する。これにより、例えば第１ロボットアーム装置１３にて外箱５を外箱抑え装置１４にセットする際には、第２位置に位置させておくことで、起立した第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂが抑え板２４に干渉することがない。その後、抑え板２４を第１位置にセットし、抑え板２４を下降移動することで、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを拡開状態にすることができる。さらに、外箱５内に小箱群を収納したならば、フラップ拡開装置２３は抑え板２４が上昇すると共に回転して第２位置に至ることで、抑え板２４が第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂから離反し、外箱５が搬出可能となる。もちろん、外箱５の寸法と、抑え板２４の上昇位置との関係（例えば、外箱５が低い等）で、単純に昇降移動するだけで必ずしも第２位置にしなくてもよい場合がある。
【００２８】
一方、係る外箱５に収納する小箱は、図１に示す小箱セット部１５に供給される。小箱は、複数の製品が収納されたものであり、本実施形態では、本装置の上流側に、係る複数の製品を小箱に収納する箱詰め装置が配置され、その箱詰め装置から順次搬出されてくる小箱を、図示省略の搬送装置にて小箱セット部１５の付近まで搬送し、移し替え装置（図示省略）にて、小箱を１つずつ小箱セット部１５内の所定位置にセットする。
【００２９】
この小箱セット部１５では、複数個の小箱をマトリクス状に整列配置した小箱群を形成する。本実施形態では、２行×５列の合計１０個の小箱からなる小箱群としている。小箱セット部１５内に収納されている小箱群は、本装置の機枠の天井に吊り下げるように取り付けられた多軸の第２ロボットアーム装置１６にて一括して保持され、取り出される。この第２ロボットアーム装置１６は、所定の軌跡で移動し、外箱抑え装置１４にて開口状態で保持されている外箱５内に小箱群を供給する。第２ロボットアーム装置１６は、その先端１６ａに小箱群を保持する保持部１７を備えている。この保持部１７は、小箱群を吸引して保持する吸着ヘッド４１と、その吸着ヘッド４１に対して着脱自在に取り付けられられるガイドフレーム４２を備えている。このガイドフレーム４２は、小箱群の所定の角（頂点）部分を抑え、各小箱が外に広がらないようにしている。この保持部１７の具体的な構造・機能は、後述する。
【００３０】
小箱セット部１５は、図４に示すように、脚部３１の上端に底板付きの矩形枠体３２が設置され、その矩形枠体３２の上面の四隅に、柱部３３が起立形成されている。また、矩形枠体３２の１つの長辺の外側には、帯板状のストッパー板３５を起立形成している。矩形枠体３２の４辺の上方・側面は開放しているので、ストッパー板３５の対辺側から小箱が１つずつ順に供給される。また、この矩形枠体３２は、図示省略の駆動機構により、長辺に沿って前後進移動可能となっている。上記の移し替え装置による小箱の小箱セット部１５内の所望位置へのセットは、この矩形枠体３２の前後進移動を行いつつ行う。
【００３１】
つまり、移し替え装置は、小箱セット部１５の所定の側面、すなわち、矩形枠体３２の上記の対辺側から１個の小箱を挿入する。次いで、移し替え装置は、同一位置から小箱を１個分挿入する。すると、前回の処理で挿入した小箱を奥に押しながら今回の処理対象の小箱を１個分挿入する。これにより、短辺に沿って２個の小箱が整列してセットされ、１列分（２行）の小箱のセットが完了する。次いで、矩形枠体３２を小箱の幅１個分長辺方向に前進移動した後、移し替え装置は、上記の２個分の小箱の挿入を行う。これにより、次の列の小箱のセットが完了する。これを５回繰り返すことで、２行・５列の合計１０個の小箱が、マトリクス状にきれいに配列された状態で小箱セット部１５内にセットされる。なお、図示省略するが、矩形枠体３２に連結されてはいないが、所望の辺の外側にガイドプレートを配置し、セットした小箱が矩形枠体３２の外側に離脱するのを抑制するようにするとよい。
【００３２】
さらに、本実施形態では、図４に示すように、ストッパー板３５を取り付けていない矩形枠体３２の３つの辺には、外側に突出して係止ガイド部材３４を設けている。第２ロボットアーム装置１６の保持部１７の吸着ヘッド４１から離脱したガイドフレーム４２は、この小箱セット部１５の４つの柱部３３の上端で支持されると共に、それら係止ガイド部材３４にて保持される。
【００３３】
一方、第２ロボットアーム装置１６の保持部１７を構成する吸着ヘッド４１は、図５，図６に示すようになっている。すなわち、吸着ヘッド４１は、ベース板４３の下面に、複数の吸引ノズル４４を設けている。吸引ノズル４４は、小箱の上面に接触し、それぞれを吸着する。ベース板４３の上面側には、２本のシリンダ４５をシリンダロッドの向きを反対にするとともに平行に配置し、そのシリンダ４５のシリンダロッドの先端には、連結板４６を取り付ける。さらに、この取付板４６の先端の両側縁近傍には、２つのピン４７をそれぞれ設けている。２つのシリンダ４５は同期して伸縮駆動し、それぞれのシリンダロッドの先端に取り付けた連結板４６も同期して接近／離反移動する。つまり、図６（ａ）に示すように、連結板４６が互いに離反した状態では、連結板４６の外面ひいてはピン４７が、ベース板４３の外周縁よりも外側に突出した状態となる。この状態からシリンダ４５が動作し、シリンダロッドを収縮移動させると、図６（ｂ）に示すように連結板４６は互いに接近し、ピン４７もベース板４３の外周縁よりも内側に位置した状態となる。さらに、連結板４６は、その下面中央部位にて、ベース板４３の上面に設けたガイドレール４９に連係される。これにより、連結板４６は、そのガイドレール４９に沿って安定した姿勢を保持したまま往復移動する。
【００３４】
さらにベース板４３の上面の頂点付近には、吸引ポンプ（図示せず）に繋がるホース４８の一端を取り付けている。このホース４８は、ベース板４３内の空気通路を介して各吸引ノズル４４に連係される。よって、吸引ポンプを動作させることで、吸引ノズル４４の先端に負圧を生じさせ、小箱を吸引保持することができる。
【００３５】
また、保持部１７を構成するガイドフレーム４２は、図７に示すように、矩形状の枠体５０の３つの頂点の外側に、下方に延びるようにガイドアーム５２を垂下形成している。ガイドアーム５２は、横断面がＬ字状となる。また、枠体５０の長辺側の内周面には、円板状のピン受け部５１を備え、そのピン受け部５１の中心には、ピン挿入用穴部５１ａを設けている。このピン挿入用穴部５１ａは、吸着ヘッド４１に設けたピン４７に対向する位置に設けられる。
【００３６】
よって、図９（ａ）に示すように、連結板４６が互いに接近し、ピン４７がピン挿入用穴５１ａから離反した状態の時は、ガイドフレーム４２と吸着ヘッド４１は分離している。一方、連結板４６が離反し、ピン４７がピン挿入用穴部５１ａに符合すると、吸着ヘッド４１と一体化する。
【００３７】
また、上述したように、このガイドフレーム４２は、吸着ヘッド４１から離脱することができ、その離脱した際には、図８に示すように小箱セット部１５の矩形枠体３２の四隅に起立形成された柱部３３に支持させる。また、このとき、係止ガイド部材３４の上端に設けたフリーローラ３４ａが、ガイドフレーム４２の枠体５０の外面に接触して支えることになる。
【００３８】
そして、小箱セット部１５に１０個の小箱１がセットされたならば、ガイドフレーム４２を装着した吸着ヘッド４１が係る１０個の小箱１からなる小箱群２の上方に位置させ、複数の吸引ノズル４４が、対向する小箱１の上面に接触すると共に吸引することで吸着保持する。また、このとき図１０に示すように、ガイドフレーム４２の３つの頂点に設けたガイドアーム５２にて、小箱群２の３つの頂点が支持される。このようにガイドフレーム４２が、小箱群２の３つ頂点に接触し、小箱群２が外に広がらないように抑える。
【００３９】
つまり、吸着ヘッド４１は、小箱１の上面にのみ接触するので、小箱群２の下端側がフリー状態となる。そのため、ガイドレール４２がないと、図１１に示すように小箱群２の側面が、外にふくらむようになり、そのままでは、外箱内へのスムーズな供給ができなくなる。しかし、本実施形態では、ガイドフレーム４２にて小箱群２の３つの角を抑えるため、図１０に示すように、きれいに整列した状態とすることができる。
【００４０】
次に、図１２から図１７に基づき、小箱群２の外箱５内への供給作業を説明する。小箱セット部１５内に１０個の小箱１がセットされたならば、第２ロボットアーム装置１６は、その先端に吸着ヘッド４１とガイドフレーム４２からなる保持部１７を備えた状態で小箱セット部１５の真上から小箱群２に向けて保持部１７を下降する。このとき、小箱群２の３つの頂部にガイドアーム５２を合わせ、吸引ノズル４４を小箱群２の上面に接触すると共に吸引することで、図１０に示すように小箱群２がふくらむのを防止しつつ保持部１７に小箱群２を吸引保持する。
【００４１】
次いで、第２ロボットアーム装置１６を適宜の軌跡で保持部１７を外箱抑え装置１４の真上に位置させる（図１２参照）。外箱抑え装置１４には、事前に外箱５を第１〜第４上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態でセットする。つまり、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂは、フラップ拡開装置２３にて拡開状態に保持される。また、第２ロボットアーム装置１６は、ガイドアーム５２を設けていない保持部１７の頂点がフラップ拡開装置２３と対角線上、つまり、第４上部フラップ６ｄと第３上部フラップ６ｃとの隣接する頂点に位置するようにセットする。
【００４２】
次に、図１３に示すように、第２ロボットアーム装置１６は、第３上部フラップ６ｃ側の小箱群２の側面を斜め下に傾けながら下降移動させ、当該小箱群２の側面を第３上部フラップ６ｃに接触させることで当該第３上部フラップ６ｃを拡開する（押し広げる）。
【００４３】
次いで、図１４に示すように、第２ロボットアーム装置１６は、小箱群２の第４上部フラップ６ｄ側の側面を斜め下に傾斜させながら下降移動することで、当該側面を第４上部フラップ６ｄに突き当ててそれを外に向けて拡開する（押し広げる）。
【００４４】
その後、第２ロボットアーム装置１６は、保持部１７を適宜回転させて小箱群２を水平状態に戻すとともに、小箱群２を外箱５の本体部分の開口部位に位置合わせをする（図１５参照）。この状態では、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂはフラップ拡開装置２３にて拡開状態に保持され、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄは、上述した小箱群２の側面を押し当てる処理で拡開状態にされる。
【００４５】
そして、図１６に示すように第２ロボットアーム装置１６は、小箱群２を下降移動する。４つの上部フラップ６ａ〜６ｄは拡開状態になっていると共に、ガイドアーム５２により小箱群２の下方のふくらみが抑制されているので、スムーズに外箱５内に挿入される。なお、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄは、一旦小箱群２で押し広げられた後、小箱群２が離反するため開き角度が少し戻る場合もあるが、小箱群２が離反した後、小箱群２はすぐに図１６に示す位置・姿勢で下降移動するため、拡開状態が保持された状態のまま当該下降移動処理を実行することができる。また、そのように一旦離反させるのではなく、第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄを押し広げたならば、その接触して押し広げた状態を保持品から姿勢を垂直になるとともに下降移動することで外箱５の本体内に小箱群２を供給するようにしても良い。
【００４６】
また、小箱群２の下方がある程度外箱５内に挿入されたならば、吸引を解除する。すると小箱群２は保持部１７（吸引ノズル４４）から離脱し、自重による自然落下し、最終的に図１７に示すように、小箱群２を完全に外箱５内に収納される。これにより、小箱群２の外箱５内への収納処理が完了する。なお、小箱群２を保持部１７から離脱させるときに、吸引ノズル４４からエアを噴出させるようにすれば吸引ノズル４４内が負圧になることを防止でき、小箱群２をスムーズに離脱させることができる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、４つの上部フラップ６ａ〜６ｄが開いた状態の外箱５に対し、複数の小箱１からなる小箱群２を収納するに際し、第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂを抑え板を用いて拡開状態に保持し、ロボットアーム装置の吸着ヘッド４１で保持した小箱群を傾けながら下降移動させて第３上部フラップ６ｃに対して当接させて押し広げ、次いで傾き方向を変えて小箱群にて第４上部フラップ６ｄ押し広げることで、外箱の上方を広く開放する。その後、小箱群の姿勢を垂直に戻し、外箱の開口部位に合わせて下降移動させて収納するようにした。
【００４８】
その後、フラップ拡開装置２３の抑え板２４は、第２位置に至り第１，第２上部フラップ６ａ，６ｂの拡開状態の保持が解消され、外箱５は次段の搬出装置１８に移し替えられ、その搬出装置１８上を移動する際に、各上部フラップ６ａ〜６ｄが閉じられる。また、第２ロボットアーム装置１６は、次の小箱群２の移し替えに備え、保持部１７を小箱セット部１５側に復帰する。また、次の小箱２の小箱セット部１５へのセットに先立ち、第２ロボットアーム装置１６は、ガイドフレーム４２を小箱セット部１５上にセットすると共に、吸着ヘッド４１からガイドフレーム４２を離脱させる。これにより、ガイドフレーム４２は、図８に示すような状態になる。
【００４９】
また、このようにガイドフレーム４２を離脱させることで、例えば、第２ロボットアーム装置１６を、第１ロボットアーム装置１３の機能を兼用させ、第１ロボットアーム装置を設けないようにすることもできる。これにより、よりコンパクトな装置となる。
【００５０】
第２ロボットアーム装置１６の小箱群２を用いた外箱に対する処理であるが、例えば、２つの上部フラップ（第３，第４上部フラップ６ｃ，６ｄ）を押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱５の内側の角部に対向する小箱群２の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで小箱群２の全体を外箱の上方に位置させ、次いで、小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるような動作を行いようにしてもよい。この場合に、小箱群２の縦方向の回転を、その小箱群２の中心部を中心に行うようにするとよい。このようにすれば、小箱群２の回転半径が小さくて済むため外箱５の内面に干渉しにくくなり、スムーズに箱詰めを行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 小箱
２ 小箱群
５ 外箱
６ａ〜６ｄ 第１〜第４上部フラップ
１０ 箱詰め装置
１１ ストッカー
１２ シート
１３ 第１ロボットアーム装置
１４ 外箱抑え装置
１５ 小箱セット部
１６ 第２ロボットアーム装置
１７ 保持部
１８ 搬出装置
２３ フラップ拡開装置
４１ 吸着ヘッド
４２ ガイドフレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、
前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置と、を備え、
前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、隣接する２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることでそれら２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行うことを特徴とする箱詰め装置。
【請求項２】
前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の箱詰め装置。
【請求項３】
前記押し広げる処理は、前記異なる別の２つの上部フラップの内の一方を先に押し広げ、次に残りの上部フラップを押し広げるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の箱詰め装置。
【請求項４】
前記ロボットアームの先端に、前記小箱群の周囲を規制するガイドを設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の箱詰め装置。
【請求項５】
前記ガイドは着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の箱詰め装置。
【請求項６】
前記ロボットアーム装置は、前記２つの上部フラップを押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱内側の角部に前記小箱群の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで前記小箱群の全体を前記外箱の上方に位置させ、前記小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の箱詰め装置。
【請求項７】
前記小箱群の縦方向の回転を、その小箱群の中心部を中心に行うことを特徴とする請求項６に記載の箱詰め装置。
【請求項８】
４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め方法であって、
ロボットアーム装置は、前記小箱群を保持した状態で、前記隣接する２つの上部フラップに対してその小箱群を当接させて、それら２つの上部フラップを押し広げ、
次いで、そのロボットアーム装置は、保持した小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して供給することを特徴とする箱詰め方法。
【請求項９】
前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する上部フラップを抑え手段を用いて拡開状態に保持し、
その状態で前記ロボットアーム装置による前記小箱群を前記２つの上部フラップに当接する処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の箱詰め方法。
【請求項１】
４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め装置であって、
前記小箱群を保持すると共に、その小箱を前記外箱に向けて移動するロボットアーム装置と、を備え、
前記ロボットアーム装置は、保持した前記小箱群を、隣接する２つの上部フラップに対して傾けつつ当接させることでそれら２つの上部フラップを押し広げる処理と、小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して前記小箱群を供給する処理を行うことを特徴とする箱詰め装置。
【請求項２】
前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する２つの上部フラップを拡開状態に保持するフラップ拡開装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の箱詰め装置。
【請求項３】
前記押し広げる処理は、前記異なる別の２つの上部フラップの内の一方を先に押し広げ、次に残りの上部フラップを押し広げるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の箱詰め装置。
【請求項４】
前記ロボットアームの先端に、前記小箱群の周囲を規制するガイドを設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の箱詰め装置。
【請求項５】
前記ガイドは着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の箱詰め装置。
【請求項６】
前記ロボットアーム装置は、前記２つの上部フラップを押し広げる処理を行ったあと、これらの上部フラップ側に位置する外箱内側の角部に前記小箱群の角部を当接させ、その角部を中心に横方向に回転させることで前記小箱群の全体を前記外箱の上方に位置させ、前記小箱群を縦方向に回転させることで外箱に対して水平状態にしてから前進移動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の箱詰め装置。
【請求項７】
前記小箱群の縦方向の回転を、その小箱群の中心部を中心に行うことを特徴とする請求項６に記載の箱詰め装置。
【請求項８】
４つの上部フラップが開いた状態の外箱に対し、複数の小箱からなる小箱群を収納する箱詰め方法であって、
ロボットアーム装置は、前記小箱群を保持した状態で、前記隣接する２つの上部フラップに対してその小箱群を当接させて、それら２つの上部フラップを押し広げ、
次いで、そのロボットアーム装置は、保持した小箱群を開口した前記外箱に向けて前進移動して供給することを特徴とする箱詰め方法。
【請求項９】
前記４つの上部フラップの内、前記隣接する２つの上部フラップと異なる別の隣接する上部フラップを抑え手段を用いて拡開状態に保持し、
その状態で前記ロボットアーム装置による前記小箱群を前記２つの上部フラップに当接する処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の箱詰め方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−８４３３２（Ｐ２０１１−８４３３２Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４０８８９（Ｐ２００９−２４０８８９）
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００００３６６５）株式会社ツムラ (43)
【出願人】（０００２０６０９３）大森機械工業株式会社 (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１９日（２００９．１０．１９）
【出願人】（０００００３６６５）株式会社ツムラ (43)
【出願人】（０００２０６０９３）大森機械工業株式会社 (138)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]