(57)【要約】【課題】テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる箱の開封装置及び箱の開封方法を提供する。【解決手段】開封装置１１は、箱１２の開封面に貼られたテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する。箱１２のテープが貼られた開封面と交差する交差方向における当該テープの位置を検出する高さ検出装置３０と、ロボット４０とを備える。ロボット４０のアーム４３の先端部に取り付けられたヘッド４４にはカメラ５０とカッタ５３が組み付けられている。カメラ５０は、開封面１３を交差方向から撮像して開封面１３を含む撮像画像を取得する。カッタ５３は、箱１２に対して相対移動してテープ１７，１８を切断する。制御部は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７，１８の高さ方向Ｚの位置と、撮像画像中の開封面の外形の位置とに基づき決まるテープ１７，１８の切断経路に沿ってカッタ５３を位置制御してテープ１７，１８を切断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱の開口を閉じるフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して前記箱を開封する箱の開封装置であって、
前記箱における前記テープが貼られた開封面と交差する交差方向における当該テープの位置を検出する位置検出部と、
前記開封面を前記交差方向に離れた撮像位置から撮像して当該開封面を含む撮像画像を取得する撮像部と、
前記箱に対して相対移動して前記テープを切断するカッタと、
前記位置検出部が検出した前記交差方向における前記テープの位置と、前記撮像画像中の前記開封面の外形の位置から定まる画像座標系の前記テープの切断経路とに基づき決まる制御座標系の前記テープの切断経路に沿って前記カッタを位置制御して当該テープを切断する制御部と、
を備えたことを特徴とする箱の開封装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、前記箱に対して前記開封面と平行な方向に検出光を出射しながら前記交差方向に移動可能なセンサ部と、前記センサ部を前記交差方向に移動させる第１移動機構とを有し、前記センサ部を前記交差方向に移動させて前記テープの前記交差方向における位置を検出し、
前記撮像部を前記撮像位置へ移動させる第２移動機構を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の箱の開封装置。
【請求項３】
前記交差方向における前記テープまでの距離を計測する距離センサを備え、
前記制御部は、前記距離センサに前記テープまでの距離を当該テープの前記切断経路に沿って複数検出させ、前記カッタを前記切断経路に沿って位置制御して前記テープを切断する過程で前記テープまでの前記距離の変化に応じて前記カッタを前記交差方向に位置制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の箱の開封装置。
【請求項４】
前記第２移動機構は、前記撮像部及び前記カッタが先端部に取着されるアームを有するとともに前記制御部により制御される多関節ロボットであり、
前記距離センサは、前記アームの先端部に取着される、ことを特徴とする請求項３に記載の箱の開封装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記交差方向における前記テープまでの距離を計測して当該テープの前記交差方向における前記位置を検出する距離センサであり、
前記制御部は、前記距離センサに前記テープまでの距離を当該テープの前記切断経路に沿って複数検出させ、前記カッタを前記切断経路に沿って位置制御して前記テープを切断する過程で前記テープまでの前記距離の変化に応じて前記カッタを前記交差方向に位置制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の箱の開封装置。
【請求項６】
前記撮像部は前記箱の開封面を撮像可能な所定高さ位置に固定され、
前記カッタが先端部に取着されるアームを有するとともに前記制御部により制御される多関節型のロボットと、
前記箱の前記開封面が前記撮像部の焦点となる高さ位置に達するまで当該箱を上昇又は下降させる昇降機構と、
を備えた、ことを特徴とする請求項５に記載の箱の開封装置。
【請求項７】
前記箱を前記テープの長手方向に沿って水平に搬送する搬送機構を更に備え、
前記制御部は、前記テープの一部が前記カッタの可動領域内にあり、当該テープの他の一部が前記可動領域内にない場合、前記カッタによる前記テープの前記一部の切断と、前記テープの前記他の一部が前記可動領域内の被切断位置に位置するまで前記箱を水平に搬送する搬送動作を伴う前記カッタによる前記テープの当該他の一部の切断とを行う、ことを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の箱の開封装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記カッタが前記テープを切断する過程で、前記テープまでの距離の変化に応じて前記テープの面に対する前記カッタの傾き角を許容範囲内に収まるように制御する、ことを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか一項に記載の箱の開封装置。
【請求項９】
前記箱の開封面における２つの前記フラップの境界に貼られた第１テープと、前記２つのフラップと前記箱の側面との境界に沿って貼られた第２テープとを切断対象とし、
前記制御部は、前記交差方向の前記位置と、前記撮像画像中の前記開封面の外形における二以上の頂点を含む複数点の画像座標系の位置座標とから前記第１テープの切断経路を割り出し、割り出した当該切断経路に沿って前記カッタを位置制御して前記第１テープを切断し、
前記交差方向の前記位置と、前記撮像画像中の前記開封面と隣の面とが交差する画像座標系エッジラインとから、エッジラインを割り出し、割り出した当該エッジラインに沿った切断経路で前記カッタを位置制御して前記第２テープを切断する、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の箱の開封装置。
【請求項１０】
箱の開口を閉じるフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して当該箱を開封する箱の開封方法であって、
前記箱における前記テープが貼られた開封面と交差する交差方向における前記テープの位置を検出する位置検出ステップと、
前記箱の前記開封面を撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、
前記位置検出ステップで検出した前記テープの前記交差方向における位置と、前記撮像ステップで取得した前記撮像画像中の前記開封面の外形位置から定まる前記テープの画像座標系の切断経路とに基づき決まる前記テープの切断経路に沿ってカッタを位置制御して前記テープを切断する制御ステップと、
を備えたことを特徴とする箱の開封方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱に貼られたテープを切断して箱を開封する箱の開封装置及び箱の開封方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１〜３には、箱の閉じたフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して箱を開封する箱の開封装置が開示されている。特許文献１に記載された箱の開封装置（開梱包装置）は、段ボール箱のフラップの衝合部に貼られた粘着テープをカッタで切断して箱を開梱する。
【０００３】
また、特許文献２、３に記載された箱の開封装置では、水平に支持された案内板と、案内板に立設されたカッタとを備え、案内板を箱のフラップの内側に挿入してフラップを少し持ち上げた状態で、コンベヤで箱を搬送することでカッタでテープを切断し、箱を開封する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２４０１５号公報
【特許文献２】特開昭５９−１５２１３３号公報
【特許文献３】特開平１１−９１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜３に記載の開封装置では、箱の天面（開封面）の高さのばらつきが原因で、カッタのテープに対する差込み深さが浅くなったり、カッタがテープから離れたりすると、テープが部分的に切断されず、箱の開封不良が発生する。また、反対にカッタの差込みが深すぎると、箱の内容物を傷付ける心配もある。このため、箱の天面（開封面）の高さに多少ばらつきがあっても、テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる箱の開封装置が要望されている。
【０００６】
本発明の目的は、テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる箱の開封装置及び箱の開封方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する箱の開封装置は、箱の開口を閉じるフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して前記箱を開封する箱の開封装置であって、前記箱における前記テープが貼られた開封面と交差する交差方向における当該テープの位置を検出する位置検出部と、前記開封面を前記交差方向に離れた撮像位置から撮像して当該開封面を含む撮像画像を取得する撮像部と、前記箱に対して相対移動して前記テープを切断するカッタと、前記位置検出部が検出した前記交差方向における前記テープの位置と、前記撮像画像中の前記開封面の外形の位置から定まる画像座標系の前記テープの切断経路とに基づき決まる制御座標系の前記テープの切断経路に沿って前記カッタを位置制御して当該テープを切断する制御部と、を備える。なお、撮像画像中の開封面の外形の位置は、外形全周の位置に限らず、テープの切断経路を特定できる、外形の少なくとも一部の位置でもよい。例えば、外形が多角形であれば、外形の少なくとも２つの頂点の位置でもよい。
【０００８】
この構成によれば、開封面と交差する交差方向におけるテープの位置と、開封面を撮像した撮像画像中の開封面の外形の位置とに基づき切断経路が決まるので、テープの位置が交差方向に多少ばらついてもカッタをテープに対して適切に位置制御できる。よって、箱の開封面に貼られたテープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる。
【０００９】
上記箱の開封装置において、前記位置検出部は、前記箱に対して前記開封面と平行な方向に検出光を出射しながら前記交差方向に移動可能なセンサ部と、前記センサ部を前記交差方向に移動させる第１移動機構とを有し、前記センサ部を前記交差方向に移動させて前記テープの前記交差方向における位置を検出し、前記撮像部を前記撮像位置へ移動させる第２移動機構を備えてもよい。
【００１０】
この構成によれば、テープの交差方向における位置検出と、開封面の撮像とを独立した移動機構で並行に行うことができる。位置検出部と撮像部とが同じ移動機構により位置制御される構成に比べ、カッタの切断経路を早く決め、テープの切断作業を高速に実現できる。
【００１１】
上記箱の開封装置において、前記交差方向における前記テープまでの距離を計測する距離センサを備え、前記制御部は、前記距離センサに前記テープまでの距離を当該テープの前記切断経路に沿って複数検出させ、前記カッタを前記切断経路に沿って位置制御して前記テープを切断する過程で前記テープまでの前記距離の変化に応じて前記カッタを前記交差方向に位置制御してもよい。
【００１２】
この構成によれば、箱における開封面の凹みに追従してテープを切断できる。
上記箱の開封装置において、前記第２移動機構は、前記撮像部及び前記カッタが先端部に取着されるアームを有するとともに前記制御部により制御される多関節ロボットであり、前記距離センサは、前記アームの先端部に取着されてもよい。
【００１３】
この構成によれば、カッタを位置制御するロボットのアームに距離センサも取着されるので、交差方向におけるテープまでの距離の変化を切断経路に沿って計測できる。よって、箱における開封面の凹みに追従してテープを切断できる。
【００１４】
上記箱の開封装置において、前記位置検出部は、前記交差方向における前記テープまでの距離を計測して当該テープの前記交差方向における前記位置を検出する距離センサであり、前記制御部は、前記距離センサに前記テープまでの距離を当該テープの前記切断経路に沿って複数検出させ、前記カッタを前記切断経路に沿って位置制御して前記テープを切断する過程で前記テープまでの前記距離の変化に応じて前記カッタを前記交差方向に位置制御してもよい。
【００１５】
この構成によれば、箱における開封面の凹みに追従してテープを切断できる。
上記箱の開封装置において、前記撮像部は前記箱の開封面を撮像可能な所定高さ位置に固定され、前記カッタが先端部に取着されるアームを有するとともに前記制御部により制御される多関節型のロボットと、前記箱の前記開封面が前記撮像部の焦点となる高さ位置に達するまで当該箱を上昇又は下降させる昇降機構と、を備えてもよい。
【００１６】
この構成によれば、撮像部を移動させる必要がない。また、カッタが先端部に取着されたアームの可動領域が広い高さ位置に箱の開封面がある状態で開封面に撮像部の焦点が合うように昇降機構を設定すれば、カッタがテープを切断できる箱の最大サイズを大きくすることができる。
【００１７】
上記箱の開封装置において、前記箱を前記テープの長手方向に沿って水平に搬送する搬送機構を更に備え、前記制御部は、前記テープの一部が前記カッタの可動領域内にあり、当該テープの他の一部が前記可動領域内にない場合、前記カッタによる前記テープの前記一部の切断と、前記テープの前記他の一部が前記可動領域内の被切断位置に位置するまで前記箱を水平に搬送する搬送動作を伴う前記カッタによる前記テープの当該他の一部の切断とを行ってもよい。
【００１８】
この構成によれば、テープの一部がアームの先端部に取着されたカッタの可動領域内にあり、かつテープの他の一部がカッタの可動領域から外れる大きさの箱に対しても、箱を水平に搬送することでテープを切断できる。ロボットのアームの可動領域の割にテープを切断できる箱の最大サイズを大きくすることができる。
【００１９】
上記箱の開封装置において、前記制御部は、前記カッタが前記テープを切断する過程で、前記テープまでの距離の変化に応じて前記テープの面に対する前記カッタの傾き角を許容範囲内に収まるように制御してもよい。
【００２０】
この構成によれば、カッタが切断経路に沿って位置制御されてテープを切断する過程でテープの面に対するカッタの傾き角が許容範囲内に収まるように制御されるので、テープ切断時にカッタにかかる負荷を小さくすることができる。例えば、カッタの破損等が減り、カッタの長寿命化が可能となる。
【００２１】
上記箱の開封装置において、前記箱の開封面における２つの前記フラップの境界に貼られた第１テープと、前記２つのフラップと前記箱の側面との境界に沿って貼られた第２テープとを切断対象とし、前記制御部は、前記交差方向の前記位置と、前記撮像画像中の前記開封面の外形における二以上の頂点を含む複数点の画像座標系の位置座標とから前記第１テープの切断経路を割り出し、割り出した当該切断経路に沿って前記カッタを位置制御して前記第１テープを切断し、前記交差方向の前記位置と、前記撮像画像中の前記開封面と隣の面とが交差する画像座標系エッジラインとから、エッジラインを割り出し、割り出した当該エッジラインに沿った切断経路で前記カッタを位置制御して前記第２テープを切断してもよい。
【００２２】
この構成によれば、箱の開封面と側面とが交差するエッジラインに沿った切断経路でカッタが位置制御されるので、箱の側面が変形していてもその変形による湾曲したエッジラインに沿って第２テープを切断できる。
【００２３】
上記課題を解決する箱の開封方法は、箱の開口を閉じるフラップの周縁に沿って貼られたテープを切断して当該箱を開封する箱の開封方法であって、前記箱における前記テープが貼られた開封面と交差する交差方向における前記テープの位置を検出する位置検出ステップと、前記箱の前記開封面を撮像して撮像画像を取得する撮像ステップと、前記位置検出ステップで検出した前記テープの前記交差方向における位置と、前記撮像ステップで取得した前記撮像画像中の前記開封面の外形位置から定まる前記テープの画像座標系の切断経路とに基づき決まる前記テープの切断経路に沿ってカッタを位置制御して前記テープを切断する制御ステップと、を備える。この方法によれば、箱の開封装置と同様に、テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、テープの切断ミスに起因する箱の開封不良を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態における箱の開封システムを示す模式側面図。
【図２】箱の開封システムを示す模式正面図。
【図３】作業位置に位置決めされた箱を示す斜視図。
【図４】箱の開封システムの電気的構成を示すブロック図。
【図５】箱の開封面の外形から切断経路を求める方法を説明する模式図。
【図６】第２テープの切断経路を求める方法を説明する模式図。
【図７】第２テープを切断するカッタの動作を説明する模式平面図。
【図８】テープ切断制御を示すフローチャート。
【図９】（ａ）は高さ検出装置の変更例を示す模式正面図、（ｂ）は第１テープのフラップに貼られた部分を示す模式正面図。
【図１０】第２実施形態におけるテープの切断制御を示す模式正面図。
【図１１】テープ切断制御を示すフローチャート。
【図１２】第３実施形態における箱の開封システムを示す正面図。
【図１３】大サイズの箱を開封するときの開封装置を示す側面図。
【図１４】小サイズの箱を開封するときの開封装置を示す側面図。
【図１５】アームに装着されたヘッドを示す一部破断した模式側面図。
【図１６】アームに装着されたヘッドを示す模式正面図。
【図１７】距離センサで鉛直方向Ｚの距離を計測する様子を示す模式正面図。
【図１８】第１テープを切断する様子を示す模式正面図。
【図１９】大サイズの箱に対して第２テープを切断するカッタの動作を説明する模式正面図。
【図２０】テープ切断制御を示すフローチャート。
【図２１】変更例において比較例のヘッドによるテープ切断制御を示す模式正面図。
【図２２】実施例のヘッドによるテープ切断制御を示す模式正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、箱の開封装置１１を備える箱の開封システム１０に係る一実施形態を、図面を参照して説明する。図１、図２に示す箱の開封システム１０において、箱１２の高さ方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する２方向のうち箱１２が搬送される搬送方向と平行な方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する幅方向をＹ方向とする。なお、Ｘ方向のうち箱１２が搬送される方向を搬送方向Ｘ１、２つの方向Ｙ，Ｚを、幅方向Ｙ、高さ方向Ｚともいう。
【００２７】
図１、図２に示す箱の開封システム１０は、箱１２を搬送するコンベヤ２１を備える搬送装置２０と、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２に対してテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する開封作業を行う箱の開封装置１１とを備える。図１に示す例では、コンベヤ２１上に箱１２は開封すべき開封面１３を天面とする向きに配置されて搬送される。開封装置１１は、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８をカッタ５３で切断して箱１２を開封する。
【００２８】
図１、図２に示すように、搬送装置２０は、コンベヤ２１上の箱１２を作業位置ＳＰに位置決めする位置決め装置２２を備える。位置決め装置２２は、箱１２を搬送方向Ｘ１に位置決めするストッパ装置２３と、箱１２を搬送方向Ｘ１と交差する幅方向Ｙに位置決めする一対のガイド装置２４とを有する。ストッパ装置２３は、シリンダ２５と、シリンダ２５のピストンロッドの先端に固定されたストッパ２６とを備える。シリンダ２５が収縮状態にあるとき、ストッパ２６はコンベヤ２１の下側の退避位置に配置され、シリンダ２５が伸長駆動されると、コンベヤ２１の上方に突出して箱１２の搬送方向Ｘ１への移動を規制して箱１２を搬送方向Ｘ１に位置決めする規制位置に配置される。
【００２９】
図１、図２に示すように、一対のガイド装置２４は、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰを挟む幅方向Ｙ両側に配置され、一対のシリンダ２７と、シリンダ２７のピストンロッドの先端に固定されたガイド部材２８とを有する。一対のシリンダ２７が共に伸長駆動されると、一対のガイド部材２８が箱１２を両側面から挟んで箱１２を幅方向Ｙに位置決めする。一対のガイド装置２４は、図２に示すセンサ２９が、ストッパ装置２３により搬送方向Ｘ１に位置決めされた箱１２を検知すると駆動され、箱１２を幅方向Ｙに位置決めする。
【００３０】
図１に示すように、開封装置１１は、作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２の開封面１３の高さ位置を検出する高さ検出装置３０と、検出された高さ位置にある開封面１３に貼られたテープ１７，１８を切断する切断作業を行うロボット４０と、を備える。
【００３１】
高さ検出装置３０は、箱１２の天面となる開封面１３の高さ位置を検出する。高さ検出装置３０は、昇降機構３１と、昇降機構３１により高さ方向Ｚに移動（昇降）可能に支持されたセンサ部３２とを備える。センサ部３２は、作業位置ＳＰの上方に向かって水平方向に図１における破線で示す検出光ＨＬを出射する光出射機能と、光出射経路上で物体に反射した検出光ＨＬを受光する受光機能とを有する検出部３３を有する。昇降機構３１は、高さ方向Ｚに延びる所定長さを有するレール３４と、センサ部３２をレール３４に沿って高さ方向Ｚに昇降させる動力源となるモータ３５とを備える。センサ部３２は、モータ３５の動力が不図示の動力伝達機構を介して伝達されることでレール３４に沿って高さ方向Ｚに移動する。なお、動力伝達機構は、例えばベルト式、ワイヤ式およびボールネジ式のうちの１つで構成される。また、昇降機構３１の動力源は、モータ３５に替え、電動シリンダとしてもよい。
【００３２】
図１に示すように、高さ検出装置３０のセンサ部３２は、箱１２の開封面１３と平行な方向に検出光ＨＬを出射しながら高さ方向Ｚに移動（昇降）する。センサ部３２は、例えば検出光ＨＬとしてレーザー光を出射するレーザスキャナである。センサ部３２は、高さ方向Ｚに移動する過程で検出部３３が物体を検知しない状態と、物体を検知する状態との切り替わり位置を、箱１２の開封面１３の高さ方向の位置として検出する。すなわち、高さ検出装置３０は、高さ方向Ｚに移動するセンサ部３２から出射した検出光ＨＬの反射光の有無によって箱１２の開封面１３の高さ位置を検出する。例えば、センサ部３２は、想定される箱１２の高さよりも高い所定の検出開始位置から所定速度で下降しながら水平方向に検出光ＨＬを出射し、箱１２からの反射光を受光するようになると、そのときの高さ位置を開封面１３の高さ位置として検出する。こうして高さ検出装置３０は、ロボット４０が開封対象とする箱１２の開封面１３の高さ位置を検出する。この開封面の高さ位置は、開封面１３が水平面であれば、開封面１３に貼られたテープ１７，１８の高さ位置となる。また、高さ方向Ｚは、開封面１３と交差（例えば直交）する方向である。この点で、高さ検出装置３０は、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３と交差する方向におけるテープ１７，１８の位置を検出する。なお、高さ検出装置３０の高さ検出方式は、検出光ＨＬを出射しその反射光を検出する光検出方式に限定されず、音波を用いて開封面１３の高さを検出する方式でもよい。
【００３３】
図１に示すように、ロボット４０は、床面に設置された台部４１と、台部４１に対して鉛直軸を中心に回転可能な回転台４２と、回転台４２に支持された多関節のアーム４３と、アーム４３の先端部に支持されたヘッド４４とを備えた多関節式の産業ロボットである。アーム４３は、台部４１上に配設された動力源４５の動力により回転台４２と共に軸回転する。また、アーム４３は、角度変更可能に連結された複数のアーム部４３Ａ〜４３Ｄにより構成される。複数のアーム部４３Ａ〜４３Ｄは、駆動機構４６が駆動されることにより不図示の駆動リンク等を介して角度調整される。駆動機構４６は、例えば電動モータ又は電動シリンダ等の不図示の動力源を含む。ヘッド４４は、アーム４３の先端部となるアーム部４３Ｄが不図示のモータを動力源として軸回転可能に備える回転部４８に支持されている。ヘッド４４は、アーム部４３Ｄの回転部４８に対して着脱可能に装着されている。このように本例のロボット４０は、回転台４２及び複数のアーム部４３Ａ〜４３Ｄよりなる関節を６つ又は７つ備える、６軸又は７軸の多関節型ロボットである。
【００３４】
図１、図２に示すように、ヘッド４４は、回転部４８に支持された支持部４９を有する。支持部４９には、撮像部の一例としてのカメラ５０と、カッタユニット５１とが組み付けられている。ロボット４０は、カメラ５０をセンサ部３２が検出した高さ位置に焦点が合う、図１、図２に示す撮像位置に移動させ、カメラ５０によって箱１２の開封面１３を撮像する。撮像位置は、作業位置ＳＰに位置決めされた箱１２の開封面１３と直交する高さ方向Ｚにおいて開封面１３よりも所定高さ上方位置に設定されている。カメラ５０は、箱１２の開封面１３を撮像して開封面１３を含む撮像画像を取得する。カメラ５０が撮像した画像データは制御部６０（図４を参照）へ送信される。ロボット４０は、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８をヘッド４４に取り付けられたカッタユニット５１で切断する開封作業を行う。
【００３５】
図１、図２に示すように、支持部４９には、カッタユニット５１を構成する円柱状の振動子５２が組み付けられている。振動子５２の出力軸の先端部にカッタ５３が固定されている。振動子５２及びカッタ５３は、その軸線が例えばカメラ５０の光軸方向と平行となる所定の姿勢で保持されている。カッタユニット５１は、振動子５２が発生する超音波でカッタ５３を振動させ、その振動する状態のカッタ５３でテープ１７，１８を切断する。なお、振動子５２は、アーム４３に沿ってその内部または外部を通る不図示の電力線を介して不図示の発振器と電気的に接続され、発振器から供給される周期的に変化する電圧により超音波振動する。カッタ５３は、ロボット４０のアーム４３の動きにより位置制御および姿勢制御されることにより、箱１２に対して相対移動し、開封面１３に貼られたテープ１７，１８を切断する。すなわち、
ロボット４０のアーム４３の姿勢を制御してカッタ５３を開封面１３に沿ってＸ方向に移動させることにより、開封面１３に貼られた第１テープ１７を切断する。また、ロボット４０が図２に二点鎖線で示すカッタ５３を例えば約４５度に傾けた姿勢にアーム４３を制御して、カッタ５３を開封面１３の側縁に沿ってＹ方向に移動させることにより、開封面１３の側縁に貼られた第２テープ１８を切断する。ロボット４０がテープ１７，１８を切断して開封した箱１２は、コンベヤ２１により搬出される。搬出された箱１２は、開封システム１０よりも搬送方向Ｘ１の下流側に配置された不図示の開梱装置へ送られる。なお、開梱装置は、テープ１７，１８が切断された後の箱１２に対して、複数のフラップを外側に押し広げて箱１２を内容物の取り出しが可能な状態としたり、さらに箱１２から内容物を取り出す作業を行ったりする。
【００３６】
次に、図３を参照して、箱１２が開封される作業位置ＳＰへの位置決め及び開封面１３に貼られたテープ１７，１８について説明する。図３に示すように、箱１２は、例えば段ボール箱であり、開封面１３の中央ラインに沿って貼られた第１テープ１７と、第１テープ１７と交差する状態で開封面１３の２つの側縁に開封面と側面とに跨って貼られた第２テープ１８とにより、所謂「Ｈ貼り」により閉じられている。テープ１７，１８は、例えば、粘着テープである。
【００３７】
ここで、図３を参照して開封対象の箱１２について説明する。図３は、コンベヤ２１上の作業位置ＳＰに位置決めされた開封前の箱１２を示す。図３に示す例では、箱１２は、搬送方向Ｘ１にストッパ２６により移動が規制されることで搬送方向Ｘ１に位置決めされ、かつ一対のガイド部材２８が箱１２を両側面１２Ａから挟むことで幅方向Ｙに位置決めされる。箱１２は、箱本体１５と、箱本体１５の上側の開口１２Ｋを閉じる状態に折り曲げられた４つのフラップ１６（図３では外側の２つのみ示す）を有する。上側の一対のフラップ１６の周縁に沿ってテープ１７，１８は貼られている。一対のフラップ１６の向き合う境界に沿ってＸ方向に延びるように第１テープ１７（中央テープ）が貼られている。第１テープ１７は、箱１２の開封面１３における幅中心を通りＸ方向に延びる中央ラインに沿って貼られている。また、箱１２には、一対のフラップ１６の両側縁と箱１２の側面１２Ｂとの境界に沿ってＹ方向に延びるように第２テープ１８（側縁テープ）が貼られている。開封装置１１は、箱１２の開封面１３における２つのフラップ１６の境界に貼られた第１テープ１７と、２つのフラップ１６と、箱１２の側面１２Ｂとの境界に沿って開封面１３の側縁に貼られた第２テープ１８とを切断対象とする。
【００３８】
図３に示すように、箱１２の開封面１３に貼られた第１テープ１７は、同図に一点鎖線で示す第１切断経路Ｌ１に沿って切断される。また、箱１２の開封面１３の側縁に貼られた第２テープ１８は、図３に一点鎖線で示す第２切断経路Ｌ２に沿って切断される。なお、第１切断経路Ｌ１は、第１テープ１７の幅中心ではなく、一対のフラップ１６の境界線に相当する位置である。また、第２切断経路Ｌ２は、第２テープ１８の幅中心ではなく、一対のフラップ１６の側縁と側面１２Ｂとの境界に相当する位置である。
【００３９】
なお、例えば開封システム１０の上流側には、パレットに段積みされた箱群から１つずつ箱１２を取り出してコンベヤ２１上に載置する段ばらし作業を行うデパレタイザが配置されている。デパレタイザは箱１２に記された２次元コードを読取部で読み取って箱特定情報を取得する。開封システム１０が有する図４に示す制御部６０は、デパレタイザから受信して箱特定情報を事前に取得している。制御部６０は、箱特定情報を基に取得した箱１２のサイズに応じてシリンダ２７を駆動制御して一対のガイド部材２８を位置制御する。図１、図２に示すコンベヤ２１上には各種のサイズの箱１２が搬入されるが、箱特定情報に応じてシリンダ２７の突出量が制御されることで、どのサイズの箱１２も幅方向Ｙに位置決めできる。
【００４０】
次に、図４を参照して、開封システム１０の電気的構成について説明する。開封システム１０の制御部６０には、操作盤７０が電気的に接続されている。操作盤７０は表示部７１備える。作業者が、開封システム１０に対して、各種設定データの入力操作、運転の開始及び停止等の指示を与える操作を行うときに、操作盤７０が用いられる。制御部６０は、設定画面や作業者にエラー等を報知する報知用画面などを、操作盤７０の表示部７１に表示させる。
【００４１】
制御部６０には、搬送装置２０を構成する、コンベヤ２１、位置決め装置２２及びセンサ２９が電気的に接続されている。また、制御部６０には、開封装置１１を構成する、ロボット４０、カメラ５０及びカッタユニット５１が電気的に接続されている。制御部６０は、コンベヤ２１で搬入される箱１２をセンサ２９の検知信号に基づいて位置決め装置２２を制御して箱１２を作業位置ＳＰに位置決めする。また、制御部６０は、高さ検出装置３０を制御してセンサ部３２により開封面１３上のテープ１７，１８の高さ位置を検出する。制御部６０は、ロボット４０を制御してカメラ５０を撮像位置に移動させる。制御部６０は、カメラ５０が撮像した画像を取得する。また、制御部６０は、カッタユニット５１を制御してカッタ５３を超音波振動させる。
【００４２】
また、制御部６０は、画像処理部６１、演算部６２およびメモリ６３を備える。メモリ６３には、図８にフローチャートで示される切断制御用のプログラムＰＲが記憶されている。なお、制御部６０は、マイクロプロセッサ等のコンピュータを内蔵する。画像処理部６１及び演算部６２は、コンピュータがメモリ６３に記憶されたプログラムＰＲを実行することで構成されるソフトウェアよりなる。なお、画像処理部６１及び演算部６２は、制御部６０内の電子回路によるハードウェアで構成してもよい。また、制御部６０は、ロボット４０を制御するロボットコントローラと、カメラ５０及びカッタユニット５１を制御する開封制御系のコントローラとに分けて構成してもよい。
【００４３】
制御部６０は、高さ検出装置３０が検出した箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８の高さ位置と、カメラ５０が撮像位置から撮像した開封面１３の画像ＣＩ（図５参照）とに基づいて、テープ１７，１８の切断経路を算出する。画像処理部６１は、カメラ５０が開封面１３を撮像した図５に示す開封面１３ｇを含む画像ＣＩを取得し、画像ＣＩに所定の画像処理を施して、図５に示すような開封面１３の外形を取得する。演算部６２は、開封面１３の外形上の複数の点の座標から幾何学的な計算を行って、ロボット４０がアーム４３の制御によってカッタ５３を位置制御するための第１切断経路Ｌ１および第２切断経路Ｌ２を求める。制御部６０は、ロボット４０を制御し、第１切断経路Ｌ１および第２切断経路Ｌ２に沿ってカッタ５３を位置制御する。
【００４４】
次に、開封システム１０の作用を説明する。作業者は、操作盤７０を操作し、運転開始の指示を与える。制御部６０は、運転開始の指示を受け付けると、開封システム１０の運転を開始する。制御部６０は、メモリ６３から図８にフローチャートで示されるプログラムＰＲを読み出して実行する。
【００４５】
なお、制御部６０は、開封システム１０の上流側で箱の段ばらし作業を行っているパレタイザから、コンベヤ２１へ搬入される箱１２に関する箱特定情報を受信する。箱特定情報には、箱１２の品番、形状およびサイズ等の情報が含まれる。コンベヤ２１に箱１２が搬入されたことを不図示のセンサが検知すると、制御部６０は、シリンダ２５を駆動させてストッパ２６を退避位置から図１〜図３に示す規制位置へ移動させる。箱１２が搬送方向Ｘ１に位置決めされ、センサ２９が箱１２を検知すると、一対のシリンダ２７を駆動させて一対のガイド部材２８によって箱１２を挟んで幅方向Ｙに位置決めする。こうして箱１２は、作業位置ＳＰに位置決めされる。
【００４６】
以下、制御部６０が図８にフローチャートで示されるプログラムＰＲを実行し、開封装置１１に行わせる開封制御について説明する。
まずステップＳ１１では、制御部６０は、テープ１７，１８の交差方向の位置を検出する。すなわち、制御部６０は、箱１２の開封面１３と交差する交差方向である高さ方向Ｚにおける開封面１３に貼られたテープ１７，１８の位置（高さ位置）を検出する。詳しくは、制御部６０は、高さ検出装置３０を制御し、センサ部３２を検出開始位置から下降させて、開封面１３の高さ位置を検出する。このとき検出される開封面１３の高さ位置は、開封面における２つのフラップ１６の境界に沿って貼られた第１テープ１７の位置に相当する。なお、本実施形態では、このステップＳ１１の処理が、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３と交差する交差方向におけるテープ１７，１８の位置を検出する「位置検出ステップ」の一例に相当する。
【００４７】
ステップＳ１２では、制御部６０は、カメラ５０を撮像位置へ移動する。すなわち、制御部６０は、ロボット４０のアーム４３を制御し、カメラ５０を開封面１３の上方の所定高さの図１、図２に示す撮像位置に配置する。このカメラ５０の撮像位置は、箱１２の開封面１３から高さ方向Ｚにカメラ５０の焦点距離に相当する距離だけ上方の位置である。この撮像位置からカメラ５０が下方を撮像すると、開封面１３に焦点が合う。
【００４８】
ステップＳ１３では、制御部６０は、カメラ５０に箱１２の開封面１３を撮像させる。詳しくは、制御部６０は、カメラ５０に撮像指令信号を出力する。カメラ５０は、撮像指令信号を入力すると、撮像動作を行う。この結果、カメラ５０によって箱１２の開封面１３が撮像される。カメラ５０が開封面１３を撮像した画像データＣＩ（以下、単に「画像ＣＩ」ともいう。）は、制御部６０へ送られる。なお、本実施形態では、このステップＳ１３の処理が、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３を撮像する「撮像ステップ」の一例に相当する。
【００４９】
なお、本実施形態では、ロボット４０のカメラ５０と、高さ検出装置３０のセンサ部３２は、互いに独立の移動系で駆動される。ステップＳ１１とステップＳ１２とは、制御部６０からの別々に出された指示に基づきロボット４０と高さ検出装置３０とが別々に駆動される。このため、センサ部３２によるテープ１７，１８の交差方向の位置の検出、すなわち交差方向が高さ方向Ｚである本例ではテープ１７，１８の高さ位置検出と、カメラ５０による撮像位置からの開封面１３の撮像とが並行に行われる。
【００５０】
ステップＳ１４では、制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像ＣＩを画像処理する。制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像ＣＩに、画像処理として例えば二値化処理を施し、開封面１３ｇの外形を把握し易い画像を生成する。なお、箱の開封面の外形を把握できるのであれば、画像処理は省略してもよい。
【００５１】
ステップＳ１５では、制御部６０は、テープ切断経路を算出する。詳しくは、制御部６０は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７，１８の高さ位置からカッタ５３の高さを制御する切断高さを求める。また、制御部６０は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７，１８の高さ位置から、撮像位置のカメラ５０から開封面１３上のテープ１７までの距離（「撮像距離」ともいう。）を求める。制御部６０は、画像処理された画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形の画像座標系の位置と、撮像距離と、カメラ５０の光学パラメータを基に、画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形から幾何学的な計算により、開封面１３のカメラ座標系のＸＹ平面におけるカッタ５３の切断経路を求める。すなわち、制御部６０は、カメラ５０が開封面１３を撮像したときの撮像距離と、撮像画像ＣＩに含まれる開封面１３ｇの位置およびサイズから、カメラ座標系のテープ切断経路を求める。さらに、制御部６０は、カメラ座標系のテープ切断経路を、ロボット制御の制御座標系に座標変換する。
【００５２】
ここで、開封面１３ｇの外形を用いることで、第１テープ１７の切断経路である第１切断経路Ｌ１は、第１テープ１７の幅中心線ではなく、箱１２の開口１２Ｋを閉じる上側に位置する一対のフラップ１６の境界線の位置として求められる。また、第２テープ１８の切断経路である第２切断経路Ｌ２は、第２テープ１８の幅中心線ではなく、一対のフラップ１６と箱１２のＸ方向に対向する両側の側面１２Ｂとの各境界線の位置として求められる。これら第１切断経路Ｌ１と第２切断経路Ｌ２との計算は、制御部６０の演算部６２が以下のように行う。
【００５３】
図５に示すように、演算部６２は、画像処理後の画像ＣＩ中の箱１２ｇの開封面１３ｇの外形から頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３），（ｘ４，ｙ４）を求める。次に制御部６０は、第１テープ１７の長手方向と交差する幅方向Ｙに対向する１組の頂点Ａ，Ｂの中点Ｅ（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２）と、他の１組の頂点Ｃ，Ｄの中点Ｆ（（ｘ３＋ｘ４）／２，（ｙ３＋ｙ４）／２）とを求める。これらの中点Ｅ，Ｆを結んだ線分ＥＦをｘｙ平面上の切断経路Ｔａ１として求める。そして、演算部６２は、ｘｙ平面上の切断経路Ｔａ１を、画像座標系からカメラ座標系に座標変換し、さらにロボット制御の制御座標系に座標変換し、制御座標系のＸＹ平面上の切断経路Ｔ１を求める。Ｚ方向の切断位置（切断高さ）の座標は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７の高さ位置の座標Ｈｚを使用する。よって、第１切断経路Ｌ１は、ＸＹ平面上の切断経路Ｔ１（制御座標系の線分ＥＦ）とＺ座標値Ｈｚとにより規定される。なお、制御部６０は、撮像画像ＣＩにおける開封面１３ｇの外形における二以上の頂点を含む複数の位置座標から第１切断経路Ｌ１を割り出す。開封面１３ｇの外形における二以上の頂点は、第１切断経路Ｌ１を求められる限りにおいて、どの頂点を用いてもよいし、算出方法も適宜選択できる。
【００５４】
また、図５において、演算部６２は、頂点Ａ，Ｂを結ぶ線分ＡＢと、頂点Ｃ，Ｄを結ぶ線分ＣＤとを、それぞれ二つの第２テープ１８のｘｙ平面上の切断経路Ｔａ２として求める。そして、演算部６２は、ｘｙ平面上の切断経路Ｔａ２を、画像座標系からカメラ座標系へ、さらに制御座標系に座標変換し、制御座標系のＸＹ平面上の切断経路Ｔ２を求める。Ｚ方向の切断位置（切断高さ）の座標は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７の高さ位置の座標Ｈｚを使用する。よって、第２切断経路Ｌ２は、ＸＹ平面上の切断経路Ｔ２（制御座標系の線分ＡＢと線分ＣＤ）と、Ｚ座標値Ｈｚとにより規定される。
【００５５】
また、第２切断経路Ｌ２については、図６に示すように開封面１３ｇの側縁のエッジラインＥＬの湾曲を考慮して求めることもできる。図６に示すように、頂点ＡＢ間のエッジラインＥＬ上に複数の点をほぼ一定ピッチでとり、演算部６２は、これら点群のｘｙ座標を、画像座標系からカメラ座標系へ、さらにロボット制御の制御座標系に座標変換し、得られた制御座標系の点群のＸＹ座標と、Ｚ座標値Ｈｚとにより、図６における左側の第２切断経路Ｌ２を求める。また、演算部６２は、図６における頂点ＣＤ間のエッジラインＥＬ上の点群のｘｙ座標を、画像座標系からカメラ座標系へ、さらに制御座標系に座標変換し、得られたた制御座標系の点群のＸＹ座標と、Ｚ座標値Ｈｚとにより、図６における右側の第２切断経路Ｌ２を求める。なお、画像座標系の開封面１３ｇの外形の座標を用いて各切断経路Ｌ１，Ｌ２を求める算出方法は、適宜変更できる。
【００５６】
ステップＳ１６では、制御部６０は、ロボット４０を制御してカッタ５３を、テープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿って位置制御し、テープ１７，１８を切断する。すなわち、制御部６０は、ロボット４０を制御してアーム４３の先端部のヘッド４４に固定されたカッタユニット５１のカッタ５３を、ステップＳ１５で算出した切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿って位置制御し、テープ１７，１８を切断する。詳しくは、制御部６０は、カッタ５３を第１切断経路Ｌ１の始点に移動させるとともにカッタ５３を第１テープ１７を切断するときの第１姿勢角に角度制御し、第１切断経路Ｌ１に沿って位置制御しながら終点まで移動させ、第１テープ１７を切断する。従って、カッタ５３は図３における切断経路L１に沿って移動し、第１テープ１７を一対のフラップ１６の境界に沿って切断する。
【００５７】
また、制御部６０は、第２テープ１８を切断するときは、カッタ５３を第２切断経路Ｌ２の始点に移動させるとともにカッタ５３を第２テープ１８を切断するときの図２に二点鎖線で示す第２姿勢角に角度制御し、第２切断経路Ｌ２に沿って位置制御しながら終点まで移動させ、第２テープ１８を切断する。第２テープ１８は、図３における切断経路L２に沿って、カッタ５３が移動することで切断される。
【００５８】
また、図６に示すエッジラインＥＬ上の点群により第２切断経路Ｌ２を求めた場合は、図７に示すようにカッタ５３は位置制御される。図７に示すように、カッタ５３は、まず同図に一点鎖線の矢印(1)で示すように第１切断経路Ｌ１に沿って移動し、第１テープ１７を切断する。次に、カッタ５３は、図７に一点鎖線の矢印(2)で示すように曲線状の第２切断経路Ｌ２に沿って移動し、一方の第２テープ１８を切断する。さらに、カッタ５３は、図７に一点鎖線の矢印(3)で示すように曲線状の第２切断経路Ｌ２に沿って移動し、他方の第２テープ１８を切断する。図７に示すように、箱１２の側面１２Ｂが湾曲していても、カッタ５３が開封面１３のエッジラインＥＬの曲線に沿って移動することで、第２テープ１８は切断される。なお、本実施形態では、このステップＳ１６の処理が、開封面の高さ位置に基づく切断高さと、撮像画像ＣＩにおける開封面１３ｇの外形から幾何学的に割り出したテープの切断経路とに基づいてカッタ５３を位置制御してテープ１７，１８を切断する「制御ステップ」の一例に相当する。
【００５９】
このため、カッタ５３は、第１テープ１７に対して所定の深さで差し込まれた状態で図３に示す切断経路Ｌ１に沿って移動する。よって、開封面１３が多少変形していても、第１テープ１７は一対のフラップ１６の境界で確実に切断される。カッタ５３は、第１テープ１７の厚みよりも少し深く入り込みつつも過度に箱１２内に入り込むことがない。このため、カッタ５３によって第１テープ１７を確実に切断できるうえ、カッタ５３が箱１２内の内容物を傷付けることを回避できる。また、図３に示すように、箱１２の２つの側縁に貼られた２つの第２テープ１８は、カッタ５３が第２切断経路Ｌ２に沿って移動することで切断される。
【００６０】
図９（ａ）に示すように、高さ検出装置３０を、開封面１３と交差する交差方向である高さ方向Ｚに加えＸ方向にも移動可能に構成することもできる。図９（ａ）の例では、高さ検出装置３０は、底部に走行台３６を備え、走行台３６がレール３７に案内されてＸ方向に移動する。高さ検出装置３０のセンサ部３２は、検出部３３から箱１２の側面１２Ｂと対向する位置側からＹ方向（図９における紙面と直交する方向の奥側）に向かって検出光を射出する。高さ検出装置３０は、検出部３３からＹ方向に検出光を射出しながら、モータ３５の駆動により高さ方向Ｚに昇降可能であると共に、走行台３６上に配設されたモータ３８の駆動によりＸ方向にも移動可能である。図９（ｂ）に示すように、センサ部３２が検出部３３から検出光を出射しながら高さ方向Ｚに移動して第１テープ１７の高さ位置として高さ位置Ｐを検出した場合、さらに検出光を射出しながらＸ方向に移動しつつ高さ方向Ｚにも移動することで、第１テープ１７の高さ位置Ｐよりもさらに高い高さ位置Ｑを検出できる。図９（ｂ）に示すように、一対のフラップ１６が浮いている場合、センサ部３２により検出される第１テープ１７の高さ位置がＸ方向の僅かな位置の違いで変化する。また、第１テープ１７は非常に薄いので、カッタ５３の高さが僅かにずれると、第１テープ１７の切断ミスが発生する。しかし、図９（ａ）に示す高さ検出装置３０は、センサ部３２が、Ｙ方向に検出光を出射しながら、高さ方向Ｚ（交差方向）に加え第１テープ１７の幅方向であるＸ方向にも走査できるので、第１テープ１７の高さ方向Ｚにおける切断位置として適切な最も高い位置をより正確に検出できる。このため、図９（ｂ）に示すように、フラップ１６が浮いて斜めになっていても第１テープ１７の切断経路の高さ位置を適切に検出して第１テープ１７を切断ミスなく確実に切断することができる。
【００６１】
以上詳述したように、第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）貼られたテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する箱１２の開封装置１１を備える。開封装置１１は、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３と交差する高さ方向Ｚにおけるテープ１７，１８の位置を検出する高さ検出装置３０と、開封面１３を高さ方向Ｚから撮像して開封面１３ｇを含む撮像画像ＣＩを取得するカメラ５０とを備える。また、開封装置１１は、箱１２に対して相対移動してテープ１７，１８を切断するカッタ５３を備える。さらに開封装置１１は、高さ検出装置３０が検出したテープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置と、撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形の位置とに基づき決まるテープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿ってカッタ５３を位置制御してテープ１７，１８を切断する制御部６０を備える。よって、開封面１３と交差する高さ方向Ｚにおけるテープ１７，１８の位置と、開封面１３を撮像した撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形の位置とに基づき切断経路Ｌ１，Ｌ２を決めるので、テープ１７，１８の位置が高さ方向Ｚに多少ばらついてもカッタ５３をテープ１７，１８に対して適切に位置制御できる。したがって、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８の切断ミスに起因する箱１２の開封不良を低減できる。
【００６２】
（２）高さ検出装置３０は、箱１２に対して開封面１３と平行な方向に検出光を出射しながら高さ方向Ｚに移動可能なセンサ部３２と、センサ部３２を高さ方向Ｚに移動させる昇降機構３１とを有する。センサ部３２を高さ方向Ｚに移動させてテープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置を検出する。第１移動機構の一例としての昇降機構３１と、カメラ５０を撮像位置へ移動させる第２移動機構の一例としてのロボット４０とは別々に設けられている。よって、テープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置検出と、開封面１３の撮像とを独立した移動機構で並行に行うことができる。高さ検出装置３０とカメラ５０とが同じ移動機構により位置制御される構成に比べ、カッタ５３の切断経路Ｌ１，Ｌ２を早く決め、テープ１７，１８の切断作業を高速に実現できる。
【００６３】
（３）箱１２の開封面１３における２つのフラップ１６の境界に貼られた第１テープ１７と、２つのフラップ１６と、箱１２の側面１２Ｂとの境界に沿って貼られた第２テープ１８とを切断対象とする。制御部６０は、撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形における二以上の頂点を含む複数の位置座標から第１テープ１７の第１切断経路Ｌ１を割り出し、割り出した第１切断経路Ｌ１に沿ってカッタ５３を位置制御して第１テープ１７を切断する。また、制御部６０は、カメラ５０の撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外周線から開封面１３における隣の面である側面１２Ｂと交差するエッジラインＥＬを割り出し、割り出したエッジラインＥＬに沿った第２切断経路Ｌ２でカッタ５３を位置制御して第２テープ１８を切断する。よって、箱１２の開封面１３と側面１２Ｂとが交差するエッジラインに沿った第２切断経路Ｌ２でカッタ５３が位置制御されるので、箱１２の側面１２Ｂが変形していてもその変形による湾曲したエッジラインに沿って第２テープ１８を切断できる。
【００６４】
（４）箱１２の開封方法は、箱１２の開口１２Ｋを閉じるフラップ１６の周縁に沿って貼られたテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する。箱１２のテープ１７，１８の貼られた開封面１３と交差する高さ方向Ｚにおけるテープ１７，１８の位置を検出する位置検出ステップ（Ｓ１１）と、箱１２の開封面１３を撮像して撮像画像ＣＩを取得する撮像ステップ（Ｓ１２，Ｓ１３）とを備える。位置検出ステップが検出したテープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置と、撮像ステップで取得した撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形の位置とに基づき決まるテープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿ってカッタ５３を位置制御してテープ１７，１８を切断する制御ステップ（Ｓ１５，Ｓ１６）と、を備えた。よって、開封装置１１と同様に、テープ１７，１８の切断ミスに起因する箱１２の開封不良を低減できる。
【００６５】
（５）ところで、撮像画像ＣＩからテープ１７を画像認識できた場合、第１テープ１７の幅中心線に沿って切断する方法も考えられる。しかし、第１テープ１７の幅中心が２つのフラップ１６の境界線から幅方向にずれているとフラップ１６を切ってしまい箱１２を開封できない。本実施形態では、撮像画像ＣＩ中の開封面１３ｇの外形から第１切断経路Ｌ１を割り出すので、一対のフラップ１６の境界線に沿って第１テープ１７を切断できる。よって、第１テープ１７をフラップ１６の境界に沿って切断し、箱１２の開封ミスを一層低減できる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、図１、図１０、図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この実施形態では、高さ検出装置３０を備えていない。
【００６７】
図１に示すように、ロボット４０のアーム４３の先端部に取り付けられたヘッド４４には、カメラ５０およびカッタユニット５１に加え、高さ位置検出部の一例としての図１に二点鎖線で示す距離センサ５５が設けられている。距離センサ５５は、第１実施形態における高さ検出装置３０に替わり、開封面１３の高さ位置を求めるために開封面１３までの距離を計測する。図１０に示すように、距離センサ５５は、ヘッド４４の支持部４９に対して角度変更可能に取り付けられている。カッタ５３が切断時の姿勢になると、箱１２の開封面１３を向き、開封面１３までの距離ＬＺの計測が可能となっている。例えば、距離センサ５５は、支持部４９においてカッタ５３がテープ１７，１８を切断するときの進行方向先の位置に配置可能に設けられている。カッタ５３のテープ１７，１８を切断するための移動中に、所定時間経過後にカッタ５３が到達して切断箇所となる開封面１３上の位置において距離ＬＺを計測する。ヘッド４４が、カッタ５３がテープ１７，１８切断するときの姿勢に傾斜する状態において、距離センサ５５はその検出光ＨＬの指向方向が高さ方向Ｚとなり開封面１３を向く位置に配置される。
【００６８】
図１に示すように、カメラ５０が撮像位置から開封面１３を撮像するとき、距離センサ５５は、開封面１３までの距離を計測し、その計測した距離から開封面１３の高さ位置Ｈｚを検出する。すなわち、距離センサ５５は、第１実施形態における高さ検出装置３０に替わり、箱１２の開封面１３の高さ位置Ｈｚを検出する。
【００６９】
また、制御部６０は、距離センサ５５が検出した開封面１３までの距離ＬＺの変化に応じてカッタ５３を高さ方向Ｚに位置制御する。
制御部６０のメモリ６３には、図１１にフローチャートで示すプログラムＰＲが記憶されている。制御部６０内のコンピュータは、図１１に示すプログラムＰＲを実行することにより開封装置１１の切断制御を行う。以下、制御部６０が図１１に示すプログラムＰＲを実行して行う開封装置１１の切断制御について説明する。
【００７０】
まずステップＳ２１では、制御部６０は、カメラ５０を撮像位置へ移動させる。すなわち、制御部６０は、ロボット４０を制御して、カメラ５０を開封面１３の上方に位置である撮像位置まで移動させる。撮像位置は、固定位置でもよいし、例えば、箱特定情報から箱１２の高さを取得し、その箱１２の開封面１３の高さ位置よりもカメラ５０の焦点距離だけ上方の位置を撮像位置とし、この撮像位置へカメラ５０を移動させてもよい。また、距離センサ５５で計測した開封面１３までの距離に基づきカメラ５０から開封面１３までの距離が焦点距離となる位置までの移動距離を求め、この移動距離の分だけカメラ５０を移動させて撮像位置に配置してもよい。
【００７１】
ステップＳ２２では、制御部６０は、カメラ５０に箱１２の開封面１３を撮像させる。カメラ５０が開封面１３を撮像した画像データＣＩは制御部６０へ送られる。なお、本実施形態では、このステップＳ２２の処理が、箱１２の開封面１３を撮像して撮像画像ＣＩを取得する「撮像ステップ」の一例に相当する。
【００７２】
ステップＳ２３では、制御部６０は、距離センサ５５で箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８までの距離を計測する。図１に示すように、カメラ５０が開封面１３を撮像するときの撮像位置にあるときに、距離センサ５５は、開封面１３に貼られたテープ１７，１８までの距離Ｈｓを計測する。カメラ５０と距離センサ５５の高さ方向の距離ΔＨは既知なので、カメラ５０からテープ１７，１８が貼られた開封面１３までの距離Ｈａ（＝Ｈｓ−ΔＨ）は算出できる。図１の例では、開封面１３は箱１２の天面であるため、カメラ５０の撮像位置は開封面１３の真上である。これに対して、例えば開封面１３が横向きの場合、制御部６０は、ロボット４０を制御してヘッド４４を開封面１３と対向する横向きとし、横向きの開封面１３を真横からカメラ５０で撮像するとともに、距離センサ５５に開封面１３までの距離を計測させればよい。
【００７３】
ステップＳ２４では、制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像ＣＩを画像処理する。制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像ＣＩに例えば二値化処理を施し、開封面１３ｇの外形を把握し易い画像ＣＩを取得する。
【００７４】
ステップＳ２５では、制御部６０は、テープ１７，１８の切断経路を算出する。詳しくは、制御部６０は、距離センサ５５が計測した距離Ｈｓを用いてカメラ５０から箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８までの距離Ｈａを求め、図５、図６で説明したとおり、画像処理後の開封面１３ｇの外形から幾何学的な計算により、図５に示す第１切断経路Ｌ１と、図５又は図６に示す第２切断経路Ｌ２とを求める。
【００７５】
ステップＳ２６では、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながらテープ１７，１８を切断する。
図１０に示すように、制御部６０は、ロボット４０の制御によってカッタ５３を第１切断経路Ｌ１に沿って位置制御しながら移動させて第１テープ１７を切断するとともに、この移動過程でカッタ５３の進行方向先の位置で距離センサ５５が高さ方向Ｚ（交差方向）に第１テープ１７までの距離ＬＺを計測する。制御部６０は、カッタ５３の進行方向先の位置で距離センサ５５により計測した第１テープ１７までの距離ＬＺの変化に応じてカッタ５３を高さ方向（交差方向）に位置制御する。この結果、図１０に示すように、箱１２の開封面１３が凹むなど湾曲していても、その湾曲した第１テープ１７の面形状に追従してカッタ５３が高さ制御されるので、湾曲した開封面１３に貼られた第１テープ１７も適切に切断することができる。また、第２テープ１８についても、同様に、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながら第２テープ１８を切断する。箱１２の開封面１３が凹むなど湾曲していても、その湾曲した第２テープ１８の面形状に追従してカッタ５３で第２テープ１８を切断できる。また、箱１２の側面１２Ｂが変形し、開封面１３の側縁のエッジラインＥＬが湾曲していても、カッタ５３を湾曲したエッジラインＥＬに追従して位置制御して第２テープ１８を確実に切断できるうえ、カッタ５３が箱１２内の内容物を傷付けることを回避できる。
【００７６】
以上詳述したように、第２実施形態によれば、下記の効果を得ることができる。
（６）位置検出部は、高さ方向Ｚにおけるテープ１７，１８までの距離を計測してテープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置を検出する距離センサ５５である。制御部６０は、距離センサ５５にテープ１７，１８の貼られた面までの距離を検出させ、テープ１７，１８までの距離の変化に応じてカッタ５３を高さ方向Ｚに位置制御する。よって、箱１２における開封面１３の凹みに追従してテープ１７，１８を切断できる。
【００７７】
（７）箱１２の開封方法は、箱１２の開口１２Ｋを閉じるフラップ１６の周縁に沿って貼られたテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する。箱１２のテープ１７，１８の貼られた開封面１３と交差する高さ方向Ｚにおけるテープ１７，１８の位置を検出する位置検出ステップ（Ｓ２３）と、箱１２の開封面１３を撮像する撮像ステップ（Ｓ２１，Ｓ２２）とを備える。位置検出ステップが検出したテープ１７，１８の高さ方向Ｚにおける位置と、撮像ステップで取得した撮像画像ＣＩにおける開封面１３の外形とから決まるテープ１７，１８の切断経路Ｌ１，Ｌ２に沿ってカッタ５３を位置制御してテープ１７，１８を切断する制御ステップ（Ｓ２５，Ｓ２６）と、を備える。よって、開封装置１１と同様に、テープ１７，１８の切断ミスに起因する箱１２の開封不良を低減できる。
【００７８】
（第３実施形態）
次に、図１２〜図２０を参照して、第３実施形態について説明する。この実施形態では、前記第２実施形態と同様に、位置検出部の一例としての距離センサ５５をロボット４０が備え、撮像部の一例としてのカメラ５０は所定高さに固定されて下方に位置する箱１２の開封面１３を撮像する。
【００７９】
図１２，図１３に示すように、箱１２の開封装置１１は、前記第１及び第２実施形態と同様に多関節型のロボット４０を備える。ロボット４０は、前記第１実施形態と同様に、アーム４３を構成するアーム部４３Ａ，４３Ｃ，４３Ｄを有する。ロボットは、例えば６軸又は７軸のヘッド４４は、アーム部４３Ｄに対して着脱可能に装着されている。ヘッド４４は、アーム４３の先端部に不図示のモータを動力源として軸回転可能な回転部４８に支持されている。
【００８０】
図１２に示す箱の開封システム１０は、箱１２を開封装置１１へ搬入する搬入コンベヤ８１と、開封後の箱１２を開封装置１１から搬出する搬出コンベヤ８２とを備える。本実施形態の開封装置１１は、搬送機構の一例として昇降式のコンベヤ８３を備える。昇降式のコンベヤ８３は、搬入コンベヤ８１と搬出コンベヤと８２との間に配置される。搬入コンベヤ８１と搬出コンベヤ８２は、同じ高さに配置され、例えば、それぞれローラ８１Ａ，８２Ａを複数備えたローラコンベヤよりなる。開封装置１１は、搬入コンベヤ８１から搬入された開封前の箱１２をコンベヤ８３上に受け取り、ロボット４０が開封した開封後の箱１２を搬出コンベヤ８２へ受け渡す。
【００８１】
図１２、図１３に示すように、コンベヤ８３は、例えばベルトコンベヤである。コンベヤ８３は、一対のローラ８４と、ローラ８４を支持する支持台８３Ａと、一対のローラ８４に巻き掛けられた搬送ベルト８５と、一方のローラ８４を駆動するモータ８３Ｍとを備える。開封装置１１は、前記第１実施形態とほぼ同様の制御部６０（図４参照）を備える。制御部６０がモータ８３Ｍを正転駆動させると、コンベヤ８３は箱１２を第１方向Ｘ１に搬送させる方向に駆動され、制御部６０がモータ８３Ｍを逆転駆動させると、コンベヤ８３は箱１２を、第１方向Ｘ１と反対の方向である第２方向Ｘ２に搬送させる方向に駆動される。
【００８２】
本実施形態では、搬入された箱１２の作業位置への停止は、コンベヤ８３の駆動を停止させることにより行う。コンベヤ８３には、搬送ベルト８５を幅方向に挟んだ両側の位置に搬送ベルト８５上の作業位置ＳＰに達した箱１２を検知する第１センサ２９が複数配設されている。複数の第１センサ２９は、それぞれ異なるサイズの箱１２を検知し、どのサイズの箱１２も搬送ベルト８５上の所定の作業位置に停止させることができる。なお、本実施形態では、ロボット４０がテープ１７，１８を切断する過程で、箱１２を第２方向Ｘ２に搬送する場合があり、その場合に第２方向Ｘ２に搬送した箱１２を所定の停止位置に停止させるために箱１２を検知可能な第２センサ７２がコンベヤ８３には配設されている。第１センサ２９及び第２センサ７２は、例えば光学式センサよりなる。光学式センサは、発光器及び受光器を備え、発光器から受光器への光を箱１２が遮ることで箱１２を検知する。なお、第１センサ２９及び第２センサ７２は、光学式以外の非接触式センサでもよいし、接触式センサでもよい。
【００８３】
昇降機構８６及びロボット４０を囲む組立体１１０は、複数の柱部１１１と、柱部１１１の上端部の間に横架された梁部１１２とを備える。搬送方向Ｘに延びる一つの梁部１１２には、搬送ベルト８５の上面中央部から上方へ所定距離を離れた真上の位置に撮像部の一例としてのカメラ５０が固定されている。カメラ５０は、コンベヤ８３上の作業位置ＳＰに載置された箱１２の開封面１３を交差方向に所定距離を離した高さ位置から撮像する。
【００８４】
また、組立体１１０の内側には、ロボット４０を支持する組立体１２０が配置されている。組立体１２０は、複数の柱部１２１と、柱部１２１間に横架された複数の梁部１２２と、柱部１２１間に所定の高さ位置に横架された支持板１２３とを備える。ロボット４０は、支持板１２３上に設置されている。
【００８５】
昇降式のコンベヤ８３は、箱１２の搬入時および搬出時は、図１２に二点鎖線で示す待機位置Ｈ０（下降位置）にあり、ロボット４０が箱１２の開封作業を行うときは待機位置Ｈ０から箱１２の高さ寸法に応じて図１２に実線で示す作業高さ位置Ｈ１まで上昇する。図１２では、箱１２が最大サイズであるときのコンベヤ８３の作業高さ位置Ｈ１を示す。ロボット４０は、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８をヘッド４４に取り付けられたカッタユニット５１で切断する開封作業を行う。
【００８６】
図１２、図１３に示すように、開封装置１１は、箱１２をコンベヤ８３ごと昇降させる昇降機構８６を備える。昇降機構８６は、コンベヤ８３と昇降ユニット８７とを備える。昇降ユニット８７は、一対のガイドロッド８８と、一対のガイドロッド８８に沿って移動可能な一対の昇降用のスライダ８９と、一対のスライダ８９に固定された支持テーブル９０とを備える。コンベヤ８３は、支持テーブル９０に複数の支持ロッド９１を介して支持されている。
【００８７】
また、図１２、図１３に示すように、昇降ユニット８７は、その駆動源となる昇降用のモータ９２と、モータ９２の回転動力を、コンベヤ８３を昇降させる鉛直方向Ｚの直線運動に変換する動力伝達機構９３とを備える。動力伝達機構９３は、例えばベルト式動力伝達機構である。動力伝達機構９３は、モータ９２の出力軸に嵌着されたプーリ９４と、回転軸９５に嵌着されたプーリ９６との間に巻き掛けられた駆動ベルト９７と、プーリ９６と共通の回転軸９５に嵌着されたプーリ９８と、プーリ９８に対して鉛直方向Ｚに所定距離を離した上方に位置するプーリ９９との間に巻き掛けられたタイミングベルト１００とを備える。回転軸９５は、ガイドロッド８８が立設される底板近くの下方の位置に水平な状態で回転可能に支持されている。上下で対をなすプーリ９８，９９は二対設けられ、二対のプーリ９８，９９に巻き掛けられた二本のタイミングベルト１００は、搬送方向Ｘに所定の間隔を隔て上下に延びている。モータ９２は、例えばサーボモータである。
【００８８】
二本のタイミングベルト１００の一部は、支持テーブル９０に固定されている。制御部６０がモータ９２を正転駆動すると、コンベヤ８３は上昇し、制御部６０がモータ９２を逆転駆動すると、コンベヤ８３は下降する。コンベヤ８３に設けられたモータ８３Ｍ及びセンサ２９，７２等に電力を供給する電力線や信号線をガイドするフレキシブルケーブル１０１が、支持テーブル９０から垂れ下がる状態で設けられている。なお、動力伝達機構９３は、ベルト式動力伝達機構に限定されず他の方式でもよい。
【００８９】
昇降機構８６は、コンベヤ８３を昇降させて箱１２の高さ位置を調整することで、箱１２の開封面１３をカメラ５０の焦点位置に配置する。つまり、モータ９２で制御し、どのサイズの箱１２であっても開封面１３を焦点位置に配置できる。昇降機構８６は、箱１２の開封面１３がカメラ５０の焦点位置となる作業高さ位置Ｈ１に達したことを検知する高さセンサ（図示略）を備える。制御部６０は、高さセンサが箱１２の開封面１３を検知すると、モータ９２の駆動を停止する。なお、制御部６０が、上流側の制御系から受信した箱特定情報から箱１２の高さ寸法を取得し、その高さ寸法に応じた駆動量だけモータ９２を制御することで、開封面１３がカメラ５０の焦点位置に達するまでコンベヤ８３を上昇させる制御を行ってもよい。
【００９０】
図１３において一点鎖線は、ロボット４０の動作範囲ＷＳを示す。ロボット４０の動作範囲ＷＳは、ロボット４０のアーム４３における手首の曲げ軸の回転中心をＰ点としたときのＰ点動作範囲である。作業対象の箱１２の切断経路（切断線）が、動作範囲ＷＳの中に入っていれば、切断経路に沿ったテープ１７，１８の切断はロボット４０の切断時の姿勢によらず保証される。
【００９１】
図１３に示すように、動作範囲ＷＳは、搬送方向Ｘから見たときの幅方向Ｙの広さが、動作範囲ＷＳの上方位置と下方位置とで狭く、その間の高さで広くなる円弧状の線を描く。アーム４３のうち上腕に相当するアーム部４３Ａの基端部付近の高さで、動作範囲ＷＳは、幅方向Ｙに最も広くなる。アーム部４３Ａの基端部付近の高さから下方に離れるほど、動作範囲ＷＳは幅方向Ｙに狭くなり、ロボット４０の設置面よりも所定距離だけ下方の所定の位置よりも下方の位置では、動作範囲ＷＳから外れる。仮に、テープ切断作業を行うときのコンベヤ８３の位置が待機位置Ｈ０であると、最大サイズの箱１２の開封面１３は、動作範囲ＷＳ内の比較的広い領域に配置される。しかし、最小サイズの箱１２の開封面１３は、動作範囲ＷＳから外れる部分が発生する。つまり、最小サイズの箱１２はテープ１７，１８の切断ができなくなる虞がある。
【００９２】
また、ロボット４０がテープ切断作業を行うとき、ヘッド４４は、アーム４３の先端から垂下させた姿勢又は所定の角度に傾けた状態で下ろした姿勢をとる。この切断姿勢をとるときのヘッド４４の鉛直方向Ｚにおける長さ分を考慮し、アーム４３が動作範囲ＷＳの最も広くなる高さ位置でカッタ５３を用いたテープ切断作業ができるように、箱１２の作業高さＨＦを設定している。開封面１３が配置される作業高さＨＦは、その高さにカッタ５３があるときにアーム４３の動作範囲ＷＳが最も広く確保できる高さに設定されている。つまり、アーム４３の動作範囲ＷＳを最も広く確保できる高さに対してヘッド４４の高さ寸法の分だけ下方となる高さに、テープ切断作業時の開封面１３の高さを設定している。
【００９３】
ここで、作業高さＨＦとは、テープ１７，１８が貼られた開封面１３が位置する高さ位置を指す。コンベヤ８３は、昇降機構８６によって待機位置Ｈ０から箱１２の開封面１３が作業高さＨＦに達するまで上昇する。このため、最小サイズから最大サイズまでのどのサイズの箱１２も、常に開封面１３が作業高さＨＦに位置するように昇降機構８６によってコンベヤ８３が高さ調整される。
【００９４】
カメラ５０は、箱１２における作業高さＨＦに位置する開封面１３が焦点となる高さ位置に固定されている。つまり、カメラ５０は、箱１２が作業高さＨＦにあるとき、カメラ５０と開封面１３との距離が焦点距離となる高さ位置に固定されている。このため、カメラ５０は、箱１２をほぼ真上から見たときの開封面１３の全体を含む焦点の合った鮮明な画像を撮像する。
【００９５】
カメラ５０の撮像位置は、作業高さＨＦにある開封面１３と直交する交差方向（鉛直方向Ｚ）において開封面１３よりも所定高さ上方位置に設定されている。カメラ５０は、開封面１３を含む撮像画像を取得する。カメラ５０が撮像した画像データは制御部６０（図４を参照）へ送信される。
【００９６】
開封装置１１は、第１実施形態と同様に図４に示す構成を有する制御部６０を備える。但し、第３実施形態では、制御部６０には、図４におけるコンベヤ２１に替え昇降式のコンベヤ８３が電気的に接続され、開封面１３の高さ位置を検出するために高さ検出装置３０に替え、距離センサ５５が電気的に接続されている。また、制御部６０に電気的に接続されたセンサ２９は、第３実施形態では、箱１２の作業位置への位置決めはコンベヤ８３の停止制御により行うため、箱１２のサイズの種類に応じて複数設けられる。制御部６０は、複数のセンサ２９のうち箱特定情報から決まる箱１２のサイズに応じた１つのセンサ２９が箱１２を検知してオンすると、コンベヤ８３を停止させることにより、箱１２をコンベヤ８３上の作業位置ＳＰに停止させる。箱１２が作業位置ＳＰにある状態では、例えば、カメラ５０の光軸が開封面１３の中心に一致する。
【００９７】
制御部６０は、デパレタイザから受信して箱特定情報を事前に取得している。制御部６０は、箱特定情報を基に取得した箱１２のサイズ及び高さ寸法の情報を基に、昇降ユニット８７を制御し、コンベヤ８３を待機位置Ｈ０から上昇させ、コンベヤ８３上の箱１２をその開封面１３が作業高さＨＦに達する位置まで上昇させる。このため、最大サイズの箱１２は、コンベヤ８３が図１２に二点鎖線で示す待機位置Ｈ０から上昇し、図１２、図１３に示すように開封面１３が作業高さＨＦに達する位置に配置される。最小サイズの箱１２は、コンベヤ８３が図１４に二点鎖線で示す待機位置Ｈ０から、その最小サイズの箱１２の高さ寸法に応じた作業高さ位置Ｈ２に上昇し、図１４に実線で示す箱１２の開封面１３が作業高さＨＦに達する位置に配置される。
【００９８】
次に、図１５、図１６を参照してヘッド４４について説明する。
図１５、図１６に示すように、ヘッド４４は、前記第１実施形態と同様に、ロボット４０の回転部４８に対して着脱可能に装着される。ヘッド４４は、支持部４９と、カッタユニット５１、距離センサ５５及び一対の転動体の一例としてのローラ５６を備える。カッタユニット５１、距離センサ５５及び一対のローラ５６は、支持部４９にそれぞれ組み付けられている。支持部４９は、その長手方向においてカッタ５３と反対側の端部となる基端部が回転部４８に装着可能に構成される。
【００９９】
図１５、図１６に示すように、カッタユニット５１は、前記第１実施形態と同様の構成で、円柱状の振動子５２と、振動子５２の出力軸の先端部に着脱可能な状態で固定されたカッタ５３とを有する。円柱状の振動子５２は、支持部４９の凹部に収容された状態でその底部４９Ａに対して連結部材５７を介して不図示のボルトを用いた締結によって固定されている。カッタユニット５１の基端部から延びる電力線５２Ａは不図示の発振器と電気的に接続され、発振器から電力線５２Ａを通じて供給される周期的に変化する電圧によって、振動子５２が出力軸に超音波振動を発生させることで、出力軸に固定されたカッタ５３が超音波振動する。
【０１００】
また、図１５、図１６に示すように、距離センサ５５は、支持部４９においてカッタユニット５１が組み付けられた底部４９Ａの反対面に組み付けられている。距離センサ５５は、カッタ５３の位置する先端方向に向かって、電磁波（光を含む）又は音波などの出力波ＯＷを出力し、その反射波を電気信号として検出することで、反射面までの距離を計測する。なお、距離センサ５５は、距離を検出可能であれば、その検出方式は適宜選択できる。
【０１０１】
また、図１５、図１６に示す一対のローラ５６は、カッタ５３がテープ１７，１８を切断するときの移動方向にカッタ５３を間に挟む両側の位置に配置された状態で支持部４９の底部に軸支されている。カッタ５３の先端部は一対のローラ５６が箱１２の上を転動するときに接触する部分での共通の接線よりも先端側に所定量だけ突出している。この所定量は、カッタ５３がテープ１７，１８を切断する際の切込み深さに相当する。ロボット４０はテープ１７，１８を切断するとき、一対のローラ５６がテープ１７，１８上を転動することで、カッタ５３のテープ１７，１８への切込み深さがほぼ一定になり、箱１２の内容物を傷付けない。また、箱１２の開封面１３が凹みなどの原因で湾曲していても、その湾曲した面に沿って一対のローラ５６が転動することで、カッタ５３の切込み深さがほぼ一定になる。このため、カッタ５３の切込み深さの不足に起因し、テープ１７，１８に切断できない箇所の発生が回避される。
【０１０２】
次に、箱の開封装置１１の作用を説明する。
最小サイズから最大サイズまで種々の高さ寸法の箱１２が搬入コンベヤ８１から、待機位置Ｈ０にあるコンベヤ８３へ搬入される。制御部６０は、事前に取得した箱特定情報に基づき箱１２のサイズ及び高さ寸法の情報を取得する。コンベヤ８３は、搬入コンベヤ８１から受け取った箱１２を第１方向Ｘ１に搬送する。制御部６０は、コンベヤ８３を搬送される箱１２のサイズに応じた１つの第１センサ２９がその箱１２を検知すると、コンベヤ８３の駆動を停止する。その結果、箱１２は、コンベヤ８３上の作業位置ＳＰで停止する。
【０１０３】
以下、制御部６０は、図２０に示すフローチャートに従って開封装置１１を制御し、箱１２に貼られたテープ１７，１８を切断して箱１２を開封する開封制御を行う。
まずステップＳ３１では、制御部６０は、箱１２をカメラ５０の焦点位置へ移動させる。制御部６０は、モータ９２を正転駆動させてコンベヤ８３を上昇させる。制御部６０は、高さセンサが箱１２を検知するとモータ９２の駆動を停止させる。これにより箱１２の開封面１３がカメラ５０の焦点位置に位置する作業高さＨＦに配置される。
【０１０４】
次のステップＳ３２〜Ｓ３４は、前記第１実施形態における図８のステップＳ１３〜Ｓ１５の処理と同様である。
ステップＳ３２では、制御部６０は、カメラ５０が箱１２の開封面１３を撮像する。カメラ５０は開封面１３ｇを含む画像ＣＩ（図５参照）を取得する。制御部６０は、カメラ５０が撮像した画像ＣＩを取得する。カメラ５０が撮像するとき、ロボット４０はアーム４３を箱１２の撮像の邪魔にならない待機位置に退避させている。ロボット４０は、例えばアーム４３を正面に対して搬送方向Ｘの上流又は下流のいずれか一方に向けた状態で待機する。
【０１０５】
ステップＳ３３では、制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像を画像処理する。制御部６０は、開封面１３ｇを含む画像ＣＩに、画像処理として例えば二値化処理を施し、開封面１３ｇの外形を把握し易い画像を生成する。なお、開封面１３ｇの外形を把握できるのであれば、画像処理は省略してもよい。
【０１０６】
ステップＳ３４では、制御部６０は、開封面１３上の切断経路を算出する。制御部６０は、図５に示す画像処理後の画像ＣＩにおいて開封面１３ｇの外形である四角形の頂点となる四点Ａ〜Ｄの座標を取得する。四点Ａ〜Ｄのうちの長手方向の二点ずつ、つまり点Ａ，Ｂと点Ｃ，Ｄのそれぞれの中点Ｅ，Ｆを求め、中点Ｅ，Ｆを結んだラインを第１テープ１７の計測経路として求める。制御部６０は、第１テープ１７の計測経路（以下、「第１計測経路」ともいう。）の画像系座標と、カメラ５０と開封面１３との間の焦点距離等とを用いて、第１計測経路を制御座標系のＸＹＺ座標で取得する。また、制御部６０は、左右の二点ずつ、つまり点Ａ，Ｂと点Ｃ，Ｄをそれぞれ結んだラインを第２テープ１８の計測経路（以下、「第２計測経路」ともいう。）として求める。制御部６０は、第２計測経路の画像系座標と、カメラ５０と開封面１３との間の焦点距離等とを用いて、第２計測経路を制御座標系のＸＹＺ座標で取得する。なお、第１計測経路と第２計測経路との各制御系座標では、Ｚ座標値は一定値である。
【０１０７】
ステップＳ３５では、制御部６０は、切断経路Ｌ１がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるか否かを判定する。制御部６０は、メモリ６３に、箱１２の切断経路がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるか否かの情報と箱サイズとを対応付けたテーブルデータを記憶している。制御部６０は、そのとき対象とする箱１２の箱サイズの情報を基にテーブルデータを参照することで、切断経路Ｌ１が動作範囲ＷＳ内にあるか否かを判定する。制御部６０は、切断経路Ｌ１が動作範囲ＷＳ内にあればステップＳ３６に進み、切断経路Ｌ１が動作範囲ＷＳ内になければステップＳ３７に進む。
【０１０８】
ここで、本実施形態では、第１切断経路Ｌ１については、作業位置ＳＰにある箱１２は全てのサイズで、切断経路がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあると判定される。また、第２切断経路Ｌ２については、最小サイズ以上かつ所定の閾値サイズ未満の範囲に含まれる小サイズに属する箱１２は、第２切断経路がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあると判定される。また、所定の閾値サイズ以上かつ最大サイズ以下の範囲に含まれる大サイズに属する箱１２は、第２切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にないと判定される。このように大サイズに属する箱１２と、小サイズに属する箱１２とで、テープ１７，１８の切断制御が異なる。なお、第１切断経路Ｌ１が全ての箱サイズでロボット４０の動作範囲ＷＳ内にある場合は、第１切断経路Ｌ１については、ステップＳ３５の判定処理を省略することができる。
【０１０９】
＜大サイズの箱におけるテープの切断＞
以下では、まず大サイズに属する箱１２の例を説明する。最大サイズの箱１２の第１切断経路Ｌ１は、ロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるので、制御部６０は、ステップＳ３６に進む。
【０１１０】
ステップＳ３６では、制御部６０は、距離センサ５５でテープ１７までの距離を切断経路に沿って計測する。制御部６０は、ロボット４０のアーム４３を駆動させ、図１７に示すように、距離センサ５５を開封面１３から所定距離だけ離れた高さ位置（座標Ｚ１）に保ちつつ、ヘッド４４を垂立姿勢にすることで、距離センサ５５を開封面１３上の切断経路Ｌ１（図３、図７参照）を計測対象に指向できる向きに配置する。制御部６０は、その垂立姿勢のヘッド４４を、第１計測経路（ＸＹ座標）に沿って移動させる。この移動過程で、距離センサ５５は、第１テープ１７までの鉛直方向Ｚの距離ＬＺを切断経路Ｌ１に沿って複数点計測する。これら複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺは、第１切断経路Ｌ１の鉛直方向Ｚの位置変化を示す。制御部６０は、第１計測経路（ＸＹ座標）と、距離センサ５５の計測時の鉛直方向Ｚの位置座標Ｚ１及び距離センサ５５の計測結果である複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺとの情報を基に、第１テープ１７の制御系座標で表される切断経路（ＸＹＺ座標）を求める。この切断経路の制御系座標（ＸＹＺ座標）は、第１テープ１７の切断経路の鉛直方向Ｚの位置変化が反映されている。制御部６０は、距離センサ５５による計測を終えた後、次のステップＳ３８に進む。
【０１１１】
ステップＳ３８では、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながらテープ１７を切断する。すなわち、制御部６０は、制御系座標で表される第１テープ１７の切断経路（ＸＹＺ座標）に沿ってカッタ５３を位置制御する。このとき、第１テープ１７の切断過程でカッタ５３は鉛直方向Ｚにも位置制御される。
【０１１２】
図１８に示すように、箱１２の開封面１３が凹んでいるために第１テープ１７が湾曲していても、カッタ５３が鉛直方向Ｚに位置制御されるため、カッタ５３は、図１８に一点鎖線の矢印で示す経路で、湾曲した第１テープ１７上の切断経路に沿って移動する。この結果、第１テープ１７の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第１テープ１７は確実に切断される。
【０１１３】
なお、第１切断経路が動作範囲ＷＳ内にないとき、ステップＳ３７で、制御部６０は、箱１２の搬送動作を伴って、距離センサ５５でテープ１７までの距離を切断経路に沿って計測する。そして、ステップＳ３７で距離センサ５５による計測を終えた後、次のステップＳ３９に進む。ステップＳ３９では、制御部６０は、箱１２の搬送動作を伴って、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながらテープ１７を切断する。例えば、大サイズの箱１２の第１切断経路の一部でも動作範囲ＷＳ内にない場合、以下の３つのうちいずれかの方法で第１テープ１７を切断する。１つ目は、箱１２をコンベヤ８３上で搬送方向Ｘに搬送し、その搬送の前後の異なる位置で第１テープ１７をその長手方向に二分した一部ずつ切断し、第１テープ１７を２回に分けて切断する。また、２つ目は、箱１２を一定速度で搬送しながらカッタ５３を幅方向Ｙ及び鉛直方向Ｚに位置制御することで、第１テープ１７を切断する。さらに３つ目は、箱１２を一定速度で搬送しながら、カッタ５３を第１切断経路のＸＹ座標を基に箱１２の搬送方向と反対方向に移動させつつカッタ５３を鉛直方向Ｚに位置制御することで、第１テープ１７を切断する。なお、ステップＳ３６においても、上記３つの方法で、距離センサ５５による計測を行う。
【０１１４】
ステップＳ４０では、制御部６０は、箱１２が開封したか否かを判定する。第１テープ１７を切断し終わった段階では第２テープ１８が切断前なので、箱１２は開封していない。そのため、制御部６０は、ステップＳ４１の処理に進む。
【０１１５】
ステップＳ４１では、制御部６０は、次の切断経路へ切り換える。この例では、第１テープ１７の切断が終わると、次に二つの第２テープ１８のうち先に切断すべき一方の第２テープ１８の切断経路へ切り換える。切断経路を切り換えると、制御部６０は、ステップＳ３５の処理に戻る。こうして制御部６０は、ステップＳ４０で箱１２の開封を終えるまで、切断経路ごとにステップＳ３５〜ステップＳ３９の処理を繰り返し実行する。本例では、テープはＨ貼りであって３つのテープ１７，１８を切断するための３つの切断経路があるため、制御部６０は、ステップＳ３５〜Ｓ３９の処理を３回繰り返し実行する。
【０１１６】
大サイズの箱１２では、コンベヤ８３上の作業位置ＳＰでは開封面１３の一部が動作範囲ＷＳの外にはみ出る。
ステップＳ３５では、制御部６０は、一方の切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるか否かを判定する。制御部６０は、そのとき対象とする箱１２の箱サイズの情報を基にテーブルデータを参照することで、一方の切断経路Ｌ２が動作範囲ＷＳ内にあるか否かを判定する。大サイズの箱１２である場合、制御部６０は、一方の切断経路Ｌ２が動作範囲ＷＳ内にないと判定するため、ステップＳ３７に進む。
【０１１７】
ステップＳ３７では、制御部６０は、箱１２の搬送動作を伴って、距離センサ５５で一方の第２テープ１８までの距離を切断経路Ｌ２に沿って計測する。まず、制御部６０は、コンベヤ８３を駆動して、一方の第２切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内に入るまで箱１２を搬送方向Ｘに移動させる。本例では、箱１２を作業位置ＳＰから第２方向Ｘ２へ移動させる。この結果、箱１２は、図１９に実線で示す第１搬送位置に配置される。この第１搬送位置では、箱１２の図１９における右側の第２テープ１８がロボット４０の動作範囲ＷＳに入る。そして、制御部６０は、ロボット４０のアーム４３を駆動させ、距離センサ５５を開封面１３から所定距離だけ離れた高さ位置（座標Ｚ１）に保ちつつ、ヘッド４４を垂立姿勢にすることで、距離センサ５５を開封面１３上の切断経路Ｌ２（図３、図７参照）を計測対象として指向できる向きに配置する。制御部６０は、その垂立姿勢としたヘッド４４を、図１７のときとは進行方向の異なる幅方向Ｙに、第２計測経路（ＸＹ座標）に沿って移動させる。
【０１１８】
この移動過程で、距離センサ５５は、第２テープ１８までの鉛直方向Ｚの距離ＬＺを切断経路Ｌ２に沿って複数点計測する。これら複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺは、第２切断経路Ｌ２の鉛直方向Ｚの位置変化を示す。制御部６０は、第２計測経路（ＸＹ座標）と、距離センサ５５の計測時の鉛直方向Ｚの位置座標Ｚ１及び距離センサ５５の計測結果である複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺとの情報を基に、第２テープ１８の制御系座標で表される切断経路（ＸＹＺ座標）を求める。この切断経路の制御系座標（ＸＹＺ座標）は、第２テープ１８の鉛直方向Ｚの位置変化が反映されたものである。なお、第２計測経路は、箱１２のエッジよりも内側に所定のマージンを見込んだ位置に沿って計測されるのが好ましい。これにより箱１２が変形していても、よほど過剰に変形していない限り箱１２の開封面１３を計測できる。
【０１１９】
次のステップＳ３９では、制御部６０は、箱１２の搬送動作を伴って、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながら一方の第２テープ１８を切断する。すなわち、制御部６０は、制御系座標で表される一方の第２テープ１８の切断経路（ＸＹＺ座標）に沿ってカッタ５３を位置制御する。このとき、第２テープ１８の切断過程でカッタ５３は鉛直方向Ｚにも位置制御される。なお、第２切断経路を対象とするこのステップＳ３９では、前のステップＳ３７で搬送動作を行い、既に第２切断経路の全てがロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるので、搬送動作を省略する。
【０１２０】
図１９に実線で示すヘッド４４は、一方の第２テープ１８に対して斜めに傾いた姿勢で、制御系座標で表される切断経路Ｌ２に沿って位置制御される。このとき、箱１２の開封面１３が凹んでいるために第２テープ１８が湾曲していても、カッタ５３が鉛直方向Ｚに位置制御されるため、カッタ５３は、湾曲した第２テープ１８上の切断経路Ｌ２に沿って移動する。この結果、第２テープ１８の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第２テープ１８は確実に切断される。
【０１２１】
ステップＳ４０では、制御部６０は、箱１２が開封されていないと判定するため、ステップＳ４１において次の切断経路へ切り換える。すなわち、他方の第２テープ１８の切断経路Ｌ２へ切り換える。そして、制御部６０は、ステップＳ３５の処理へ戻る。
【０１２２】
ステップＳ３５では、制御部６０は、他方の切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあるか否かを判定する。制御部６０は、そのとき対象とする箱１２の箱サイズの情報を基にテーブルデータを参照することで、他方の切断経路Ｌ２が動作範囲ＷＳ内にないと判定するため、ステップＳ３７に進む。
【０１２３】
ステップＳ３７では、制御部６０は、箱１２の搬送動作を伴って、距離センサ５５で他方の第２テープ１８までの距離を切断経路Ｌ２に沿って計測する。まず、制御部６０は、コンベヤ８３を駆動して、他方の第２切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内に入るまで箱１２を搬送方向Ｘに移動させる。本例では、箱１２を第１搬送位置から第１方向Ｘ１へ移動させる。この結果、箱１２は、図１９に二点鎖線で示す第２搬送位置に配置される。この第２搬送位置では、箱１２の図１９における左側の第２テープ１８がロボット４０の動作範囲ＷＳに入る。そして、制御部６０は、ロボット４０のアーム４３を駆動させ、距離センサ５５を開封面１３から所定距離だけ離れた高さ位置（座標Ｚ１）に保ちつつ、ヘッド４４を垂立姿勢にすることで、距離センサ５５を開封面１３上の切断経路Ｌ２（図３、図７参照）を計測対象として指向できる向きに配置する。制御部６０は、その垂立姿勢のヘッド４４を、図１７のときとは進行方向の異なる幅方向Ｙに、第２計測経路（ＸＹ座標）に沿って移動させる。
【０１２４】
この移動過程で、距離センサ５５は、他方の第２テープ１８までの鉛直方向Ｚの距離ＬＺを切断経路Ｌ２に沿って複数点計測する。制御部６０は、前述した一方の第２切断経路のときと同様に、距離センサ５５の計測結果である複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺの情報を用いて、第２テープ１８の制御系座標で表される切断経路（ＸＹＺ座標）を求める。この切断経路の制御系座標は、第２テープ１８の鉛直方向Ｚの位置変化が反映されたものである。
【０１２５】
次のステップＳ３９では、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながら他方の第２テープ１８を切断する。すなわち、制御部６０は、制御系座標で表される他方の第２テープ１８の切断経路（ＸＹＺ座標）に沿ってカッタ５３を位置制御する。このとき、第２テープ１８の切断過程でカッタ５３は鉛直方向Ｚにも位置制御される。
【０１２６】
図１９に二点鎖線で示すヘッド４４は、他方の第２テープ１８に対して斜めに傾いた姿勢で、制御系座標で表される切断経路Ｌ２に沿って位置制御される。このとき、箱１２の開封面１３が凹んでいるために第２テープ１８が湾曲していても、カッタ５３が鉛直方向Ｚに位置制御されるため、カッタ５３は、湾曲した第２テープ１８上の切断経路Ｌ２に沿って移動する。この結果、第２テープ１８の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第２テープ１８は確実に切断される。
【０１２７】
なお、第２切断経路Ｌ２を対象とするとき、ステップＳ３７において、距離センサ５５が第２テープ１８の箱１２の側面１２Ｂに貼られた部分までの搬送方向Ｘの距離を、鉛直方向Ｚの距離に替え又は加えて計測し、その計測結果を用いて、第２テープ１８の搬送方向Ｘの位置変化が反映された制御系座標で表される切断経路Ｌ２を求めてもよい。この切断経路Ｌ２に沿ってカッタ５３を位置制御することで、箱１２の側面１２Ｂが凹んでいたり膨らんでいたりするために第２テープ１８が湾曲していても、カッタ５３が搬送方向Ｘに位置制御されるため、カッタ５３は、湾曲した第２テープ１８上の切断経路Ｌ２に沿って移動する。この結果、箱１２の側面１２Ｂが湾曲していても、第２テープ１８の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第２テープ１８は確実に切断される。
【０１２８】
こうして３つのテープ１７，１８が切断されると、大サイズの箱１２が開封される。このため、ステップＳ４０において、制御部６０は、箱１２が開封されたと判定し、当該テープ切断制御を終了する。
【０１２９】
＜小サイズの箱におけるテープの切断＞
次に、小サイズに属する箱１２の例を説明する。図１４に示すように、小サイズの箱１２である場合、作業高さ位置Ｈ２にあるコンベヤ８３において作業位置ＳＰにある箱１２は、開封面１３の全てがロボット４０の動作範囲ＷＳ内に位置する。図２０におけるステップＳ３５では、制御部６０は、切断経路Ｌ１がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあると判定するため、ステップＳ３６に進む。
【０１３０】
ステップＳ３６では、制御部６０は、距離センサ５５で第１テープ１７までの距離を切断経路Ｌ１に沿って逐次計測する。この計測方法は、大サイズの箱１２のときと同様であり、制御部６０は、ロボット４０のアーム４３を駆動させ、小サイズの箱１２である場合も、距離センサ５５を開封面１３から所定距離だけ離れた高さ位置（座標Ｚ１）に保ちつつ、計測対象を下方に指向する姿勢で、第１計測経路（ＸＹ座標）に沿って移動させる。制御部６０は、第１計測経路（ＸＹ座標）と、距離センサ５５の計測時の鉛直方向Ｚの位置座標Ｚ１及び距離センサ５５の計測結果である複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺとの情報を基に、第１テープ１７の切断経路の鉛直方向Ｚの位置変化が反映された、制御系座標で表される切断経路（ＸＹＺ座標）を求める。
【０１３１】
次のステップＳ３８では、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながらテープ１７を切断する。すなわち、制御部６０は、制御系座標で表される第１テープ１７の切断経路（ＸＹＺ座標）に沿ってカッタ５３を位置制御する。このとき、第１テープ１７の切断過程でカッタ５３は鉛直方向Ｚにも位置制御される。
【０１３２】
図１８に示す大サイズの箱１２のときと同様に、小サイズの箱１２である場合も、箱１２の開封面１３が凹んでいるために第１テープ１７が湾曲していても、カッタ５３が鉛直方向Ｚに位置制御されるため、カッタ５３は、図１８に一点鎖線の矢印で示す経路で、湾曲した第１テープ１７上の切断経路に沿って移動する。この結果、第１テープ１７の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第１テープ１７は確実に切断される。
【０１３３】
次に、対象を第２切断経路へ切り換えた（ステップＳ４１）後、ステップＳ３５において、制御部６０は、第２切断経路Ｌ２がロボット４０の動作範囲ＷＳ内であると判定する。このため、ステップＳ３６では、制御部６０は、距離センサ５５で一方の第２テープ１８までの距離を切断経路Ｌ２に沿って計測する。制御部６０は、箱１２がコンベヤ８３上の作業位置ＳＰにあるまま、ロボット４０のアーム４３を駆動させ、距離センサ５５を開封面１３から所定距離だけ離れた高さ位置（座標Ｚ１）に保ちつつ、ヘッド４４を垂立姿勢にすることで、距離センサ５５を下方の計測対象を指向できる向きに配置する。制御部６０は、その垂立姿勢のヘッド４４を、図１７のときとは進行方向の異なる幅方向Ｙに、第２計測経路（ＸＹ座標）に沿って移動させる。
【０１３４】
この移動過程で、距離センサ５５は、一方の第２テープ１８までの鉛直方向Ｚの距離ＬＺを切断経路Ｌ２に沿って複数点計測する。制御部６０は、距離センサ５５の計測結果である複数点の鉛直方向Ｚの距離ＬＺの情報を用いて、第２テープ１８の鉛直方向Ｚの位置変化が反映された、第２テープ１８の制御系座標で表される切断経路（ＸＹＺ座標）を求める。
【０１３５】
次のステップＳ３８では、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながら一方の第２テープ１８を切断する。すなわち、制御部６０は、制御系座標で表される一方の第２テープ１８の切断経路（ＸＹＺ座標）に沿ってカッタ５３を位置制御する。このとき、第２テープ１８の切断過程でカッタ５３は鉛直方向Ｚにも位置制御される。
【０１３６】
図１９に示す大サイズの箱１２の例では、箱１２が搬送方向Ｘに位置の異なる２つの搬送位置で２つの第２テープ１８を切断したが、小サイズの箱１２では、２つの第２テープ１８が共にロボット４０の動作範囲ＷＳ内に位置する。このため、コンベヤ８３上の作業位置ＳＰにあるままで、ヘッド４４は、一方の第２テープ１８に対して斜めに傾いた姿勢で、制御系座標で表される切断経路Ｌ２に沿って位置制御される。このとき、箱１２の開封面１３が凹んでいるために第２テープ１８が湾曲していても、カッタ５３は、鉛直方向Ｚに位置制御され、湾曲した第２テープ１８上の切断経路Ｌ２に沿って移動する。この結果、第２テープ１８の長手方向の全域でカッタ５３に必要な切込み深さが確保され、第２テープ１８は確実に切断される。
【０１３７】
そして、他方の第２テープ１８についても、他方の第２切断経路がロボット４０の動作範囲ＷＳ内にあると判定される（ステップＳ３５で肯定判定）。ステップＳ３６において、制御部６０は、距離センサ５５で第２テープ１８までの距離を切断経路Ｌ２に沿って計測する。次のステップＳ３８において、制御部６０は、距離センサ５５の検出距離に応じてカッタ５３を高さ制御しながら他方の第２テープ１８を切断する。
【０１３８】
こうして箱１２のテープ１７，１８が全て切断され、箱１２が開封されると、制御部６０は、昇降ユニット８７のモータ９２を駆動させてコンベヤ８３を作業高さ位置から待機位置Ｈ０まで下降させる。そして、コンベヤ８１〜８３が駆動されることで、開封後の箱１２がコンベヤ８３から搬出コンベヤ８２へ搬出されるとともに、次に開封すべき箱１２が搬入コンベヤ８１からコンベヤ８３上へ搬入される。以下、同様にコンベヤ８３上に搬入された箱１２が１つずつ開封される。
【０１３９】
この第３実施形態によれば、第１実施形態における対応する効果の他、さらに以下の効果が得られる。
（８）開封装置１１は、カメラ５０（撮像部の一例）と、カッタ５３が先端部に取着されるアーム４３を有するとともに制御部６０により制御される多関節型のロボット４０と、箱１２の開封面１３がカメラ５０の焦点となる高さ位置に達するまで箱１２を上昇させる昇降機構８６と、を備える。カメラ５０は箱１２の開封面１３を撮像可能な所定高さ位置に固定されている。よって、開封面１３を撮像する際にカメラ５０を移動させる必要がない。また、カッタ５３が先端部に取着されたアーム４３の可動領域が広い高さ位置に開封面１３が位置するときにカメラ５０の焦点が開封面１３に合うように昇降機構８６を設定すれば、カッタ５３がテープ１７，１８を切断できる箱１２の最大サイズを大きくすることができる。
【０１４０】
(９)開封装置１１は、箱１２をテープ１７，１８の長手方向に沿って水平に搬送するコンベヤ８３（搬送機構の一例）を備える。制御部６０は、テープ１７，１８の一部がロボット４０の動作範囲ＷＳから決まるカッタ５３の可動領域内にあり、テープ１７，１８の他の一部が可動領域内にない場合、次の切断制御を行う。すなわち、カッタ５３によるテープ１７，１８の一部の切断と、テープ１７，１８の他の一部がロボット４０の動作範囲ＷＳ内に位置するまで箱１２を水平に搬送する搬送動作を伴ってカッタ５３によるテープ１７，１８の他の一部の切断とを行う。例えば、第１切断経路Ｌ１の一部がロボット４０の動作範囲ＷＳから外れるときは、第１テープ１７の長手方向でもある箱１２の搬送方向Ｘへの搬送を伴って、カッタ５３により第１テープ１７を切断する。また、例えば、第２切断経路Ｌ２の一部がロボット４０の動作範囲ＷＳから外れるときは、箱１２をコンベヤ８３により搬送し、箱１２を第１搬送位置と第２搬送位置との異なる二位置に配置した状態で、２つの第２テープ１８をそれぞれ切断する。よって、テープ１７，１８の一部でもカッタ５３の可動領域から外れる大サイズの箱１２に対しても、箱１２を水平に搬送することでテープ１７，１８を切断できる。ロボット４０のアーム４３の可動領域の割にテープ１７，１８を切断できる箱１２の最大サイズを大きくすることができる。すなわち、開封できる箱の最大サイズの割に、開封装置１１をコンパクトに構成できる。
【０１４１】
（１０）サイズ閾値よりも大きい大サイズの箱１２では、制御部６０は、第１テープ１７を切断するとき、コンベヤ８３により箱１２を第１テープ１７の長手方向である搬送方向Ｘに搬送する。ロボット４０のアーム４３の可動領域の割にテープ１７，１８を切断して開封できる箱１２の最大サイズを大きくすることができる。
【０１４２】
（１１）開封面１３には互いに交差する方向を長手方向とする向きに１つの第１テープ１７と２つの第２テープ１８とが貼られている。サイズ閾値よりも大きい大サイズの箱１２では、制御部６０は、コンベヤ８３による搬送を伴って箱１２を二つの異なる搬送位置に配置し、二つの異なる搬送位置でカッタ５３は２つの第２テープ１８をそれぞれ切断する。ロボット４０のアーム４３の可動領域の割にテープ１７，１８を切断して開封できる箱１２の最大サイズを大きくすることができる。
【０１４３】
前記実施形態は、上記に限定されず、以下のように変更してもよい。
図２２に示すように、ローラを有しないヘッド４４の構成において、制御部６０は、カッタ５３がテープ１７，１８を切断する過程で、カッタ５３の軸線がテープ面に対してなす角度であるカッタ５３の傾き角を制御してもよい。距離センサ５５がテープ１７，１８の切断経路に沿って移動して計測したテープ面までの距離に応じたテープ面の鉛直方向Ｚの位置の変化に基づきテープ面の水平面に対する傾き角を求め、そのテープ面の傾き角に応じて、テープ面に対するカッタ５３の傾き角が適切な許容範囲に収まるようにカッタ５３の傾き角を制御する。カッタ５３の傾き角の制御は、制御部６０がロボット４０のアーム４３を制御し、ヘッド４４の傾き角を制御することにより行う。また、ヘッド４４にカッタ５３の傾き角を変更するアクチュエータを設け、制御部６０が、アクチュエータを制御することにより、カッタ５３の傾き角を制御してもよい。なお、カッタ５３の傾き角をテープ面とのなす角度が常に一定になるように制御してもよいし、カッタ５３のテープ面とのなす角度が許容範囲から外れた場合に、その許容範囲内に収まるようにカッタ５３の傾き角を制御してもよい。
【０１４４】
図２１は、制御部がカッタ５３の水平面に対する傾き角θｈが一定のままテープ１７，１８を切断する比較例である。図２１に示すように、カッタ５３の傾き角θｈが一定であると、同図に示すように、テープ１７が貼られた開封面１３の湾曲により、テープ１７，１８が水平面に対して大きく傾いた部分では、カッタ５３とテープ面１７Ａとのなす角度θｔが適正範囲よりも小さくなり過ぎて、テープ切断時のカッタ５３に大きな負荷がかかる心配がある。この場合、カッタ５３によるテープ１７，１８の切断性が低下するうえ、カッタ５３の早期摩耗や破損等に起因する寿命の低下が心配される。
【０１４５】
これに対して図２２に示す実施例では、制御部６０は、カッタ５３がテープ１７，１８を切断する過程で、距離センサ５５が検出したテープ１７，１８までの距離の変化に応じてテープ面１７Ａ，１８Ａに対するカッタ５３の傾き角θｃを許容範囲内に収まるように制御する。制御部６０は、カッタ５３と水平面とのなす角度θｈを変化させることで、図２２に示すように、テープ１７が貼られた開封面１３の湾曲により、テープ１７，１８が水平面に対して大きく傾いた部分でも、カッタ５３とテープ面１７Ａ，１８Ａとのなす傾き角θｃが適正な許容範囲内に収まる。よって、テープ切断時にカッタ５３に大きな負荷がかかりにくい。このため、テープ１７，１８の切断性が向上するうえ、カッタ５３の早期の摩耗や破損等を回避し、カッタ５３の高寿命化に繋がる。
【０１４６】
・位置検出部は、センサ部３２が高さ方向Ｚに移動する昇降式の高さ検出装置３０に限定されず、センサ部３２がＸ方向又はＹ方向に移動する移動式の検出装置でもよい。箱を横向きに配置して、開封面１３と交差する交差方向におけるテープの位置を検出できる。
【０１４７】
・第１実施形態において、位置検出部の一例としての高さ検出装置３０と、距離センサ５５との両方を備えてもよい。高さ検出装置３０が検出した開封面１３の交差方向における位置を用いて切断経路Ｌ１，Ｌ２を求める。距離センサ５５がテープ１７，１８までの距離を検出し、テープ１７，１８を切断するときにカッタ５３を交差方向に位置制御する。この結果、テープ１７，１８を切断して箱１２を開封する開封作業を高速に処理できるうえ、開封面１３が凹むなどして湾曲したテープ１７，１８も確実に切断できる。
【０１４８】
・箱１２の開封面１３を天面とする姿勢で箱１２を開封する構成に限定されない。開封面１３を横向きにして箱１２を開封したり、開封面１３を下向きにして箱１２を開封したりしてもよい。このような箱１２の姿勢でも、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３と交差（例えば直交）する交差方向におけるテープ１７，１８の位置を位置検出部で検出し、箱１２のテープ１７，１８が貼られた開封面１３をカメラ５０で撮像した画像から画像中の開封面１３ｇの外形から開封面１３上の切断経路を求める。これにより、交差方向（例えばＸ方向又はＹ方向）におけるテープ１７，１８の位置と、開封面１３上の切断経路とにより、カッタ５３を適切に位置制御してテープ１７，１８を適切に切断できる。
【０１４９】
・例えば、箱１２をロボット４０がアーム４３で把持し、箱１２の向きをアーム４３で制御し、固定のカメラ５０に対して開封面１３を向けてカメラ５０に開封面を撮像させる。また、ロボット４０により箱の向きを制御し、位置検出部からの検出光に対してテープの交差方向の位置を検出可能な向きに箱を向けて、位置検出部により箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８の交差方向の位置を検出してもよい。さらに、ロボット４０が箱１２を把持して固定のカッタ５３に対して箱１２を相対移動させてカッタ５３で開封面１３に貼られたテープ１７，１８を切断する構成でもよい。
【０１５０】
・箱の品番等の箱特定情報を基に、所定の撮像位置の高さから撮像したときの開封面１３ｇのサイズからカメラ５０の高さ位置、つまりカメラ５０から開封面１３までの距離を求めてもよい。この場合、高さ検出装置３０又は距離センサ５５を不要にできる。この構成では、カメラ５０と、カメラ５０の撮像画像と、箱１２の開封面１３のサイズを規定する箱特定情報とを用いてカメラ５０から開封面１３までの距離を算出する演算部６２とによって、位置検出部の一例が構成される。
【０１５１】
・第２実施形態において、カッタ５３が第２テープ１８を切断する切断過程では、距離センサ５５に開封面１３に替え、箱１２の側面１２Ｂ又は側面１２Ｂ上の第２テープ１８までの距離を検出させてもよい。この構成によれば、カッタ５３を側面１２Ｂの湾曲に追従させて位置制御でき、側面１２Ｂが湾曲していても第２テープ１８を適切に切断することができる。なお、距離センサを複数設け、第２テープ１８を切断する切断過程で、２つの距離センサ５５により開封面１３までの距離と、側面１２Ｂまでの距離とをそれぞれ計測し、カッタ５３を高さ方向ＺとＸ方向とに位置制御しながら幅方向Ｙに移動させて第２テープ１８を切断してもよい。この構成によれば、開封面１３の凹み等の湾曲にも、側面１２Ｂの凹み等の湾曲にも追従して第２テープ１８をより適切に切断することができる。
【０１５２】
・第２実施形態において、テープの切断前に、カッタ５３をテープから離間した状態でまず距離センサ５５を切断経路Ｌ１に沿って移動させて、Ｘ方向の位置とテープ１７までの距離ＬＺとの対応関係の情報を取得する。その後、その取得した情報を基にカッタ５３を交差方向（高さ方向Ｚ）に位置制御しながら切断経路Ｌ１に沿って移動させ、テープ１７を切断してもよい。
【０１５３】
・前記各実施形態において、カッタユニット５１をエアシリンダに支持し、エアシリンダに与えた微小のエア圧で付勢しながら転動体の一例としてのローラを開封面１３又は側面１２Ｂに押し当てながらカッタ５３を開封面１３又は側面１２Ｂの面形状に追従させながら位置制御することでテープ１７，１８を切断してもよい。この構成によれば、箱１２の開封面１３又は側面１２Ｂに凹みがあっても、カッタ５３を開封面１３又は側面１２Ｂの凹みに追従させながらテープ１７，１８を切断できる。なお、転動体の一例としてローラに替え、ボール又はころを用いてもよい。
【０１５４】
・前記第２及び第３実施形態では、距離センサ５５で第１テープ１７の長手方向に沿って鉛直方向Ｚの距離を計測したが、第１テープ１７については幅方向にも鉛直方向Ｚの距離を計測してもよい。例えば、一対のフラップ１６が重なった状態でテープ１７が貼られている場合、テープ１７の幅方向に段差ができる場合がある。テープを幅方向に沿って鉛直方向Ｚの距離を計測することで、重なるフラップ１６，１６の段差を検出する。段差の部分ではテープ１７が下側のフラップ１６から浮き上がっているので、テープ１７のこの浮き上がり部分を切断する。この場合、カッタ５３がテープ１７を切断し、フラップ１６をあまり切断しないので、カッタ５３に切断負荷がかかりにくくカッタ５３の長寿命化に貢献できる。
【０１５５】
・開封面１３の外形からその外形の四隅を４つの頂点として求める方法であると、テープ１７，１８の端部が箱１２から外へ延びていると、画像処理でテープ１７，１８の端部の先端を頂点として誤検出する場合がある。この場合、誤検出した頂点から切断経路を求めると、距離センサ５５による距離の計測ミス、又はテープ１７，１８の切断ミスの原因となる。特に第１テープ１７よりも第２テープ１８の切断ミスが発生し易い。また、第１テープ１７は中点を結んだ直線を切断経路として切断しても開封できるが、第２テープは箱の変形によって切断できない場合がある。つまり、Ｉ貼りは、第１テープだけなので、真っ直ぐな切断経路であっても切断できるが、Ｈ貼りでは箱１２が変形して開封面１３の辺が湾曲していると、開封面１３の四角形の頂点を結んだ直線を切断経路とすると、第２テープ１８を切断できない場合がある。そこで、４つの頂点の２つずつの各中点を結んだ直線を切断経路とし、Ｈ貼りでは開封面の外形を形作る４つの辺の中央部分などの一部の直線部を延長した延長線の交点を頂点として求める。
【０１５６】
この場合、第２テープ１８を含むＨ貼りと第２テープ１８を含まないＩ貼りとで開封面１３の外形を求める方法を切り替えてもよい。このため、Ｉ貼りでは、開封面１３の外形からその外形の四隅を４つの頂点とし、４つの頂点のうち第１テープ１７と交差する方向に対向する２つずつの頂点の各中点を結んだ直線を切断経路とし、Ｈ貼りでは開封面１３の外形を形作る４つの辺の中央部分などの一部の直線部を延長した延長線の交点を頂点として求める。
【０１５７】
・第３実施形態において、搬送機構の一例は、昇降式のコンベヤ８３に替え、昇降機能を備えないコンベヤ８３としてもよい。例えばロボット４０の動作範囲ＷＳが箱サイズに比べ十分広かったり、ロボット４０の動作範囲ＷＳの最大に広くなる高さ位置近傍に最大サイズの箱１２の開封面１３が位置する高さ位置にコンベヤ８３を配置したりすれば、昇降機能を備えなくても、箱１２のテープ１７，１８を切断できる。
【０１５８】
・前記第３実施形態では、昇降機構８６によりコンベヤ８３を待機位置Ｈ０から上昇させることで箱１２の開封面１３をカメラ５０の焦点位置に配置したが、昇降機構８６によりコンベヤ８３を待機位置Ｈ０から下降させることで箱１２の開封面１３をカメラ５０の焦点位置に配置してもよい。この場合、待機位置Ｈ０にあるときよりも開封面１３をロボット４０の動作範囲ＷＳのより広くなる高さ位置に配置することができれば、待機位置から作業高さ位置への移動は、上昇と下降とのうちどちらでもよい。
【０１５９】
・力学センサを設けてもよい。力学センサとしてはロードセル等を挙げることができる。カッタユニットに、カッタの挿し込み量を制限する一対のローラとは別の箇所に計測用のローラを設ける。ローラを開封面に押し付けながら開封上を転動させてローラのアームが受ける圧力又は歪みを一定に維持しつつアームでローラの高さ調整をしながら移動させることで開封面におけるテープの長手方向に沿った形状を計測する。このような接触式センサによりテープの形状を計測してもよい。
【０１６０】
・前記第３実施形態では、ロボット４０のＰ点動作範囲である動作範囲ＷＳを、ヘッド４４がアームに装着されたときのカッタ５３の可動領域とみなしたが、切断対象のテープの位置およびテープ切断時のロボット４０の姿勢から導き出されるカッタ５３の実際の可動範囲を、カッタ５３の可動領域としてもよい。この場合、カッタ５３の可動領域が動作範囲ＷＳよりも広くなるので、箱１２の搬送を伴わずにテープ切断作業が行われる箱サイズを大きくすることができる。
【０１６１】
前記第３実施形態において、第２実施形態と同様に、テープ１７，１８を切断する過程で、距離センサ５５がカッタ５３の進行方向前方の位置までの距離を計測し、その計測した距離を基に切断経路に沿ってカッタ５３を鉛直方向Ｚに位置制御してもよい。
【０１６２】
・前記第１及び第２実施形態において、撮像部の一例としてのカメラ５０は、開封面１３よりも高い作業位置の上方の所定高さに固定してもよい。
・第１テープ１７よりも先に第２テープ１８を切断してもよい。
【０１６３】
・箱は直方体などの四角柱に限らず、三角柱など他の多角柱でもよい。
・高さ検出部はロボットとは別体の高さ検出装置に限らず、ロボット４０のアーム４３またはヘッド４４に取り付けてもよい。この場合、開封面１３の上方から検出光または音波等を開封面１３に照射して、その反射した光または音波を検出して開封面１３までの距離を検出して開封面１３の高さ位置を検出する非接触式の検出部を用いればよい。
【０１６４】
・ロボット４０は、垂直多関節型や水平多関節型などの多関節型ロボットに限定されず、直交座標型、円筒座標型、極座標型、パラレルリンク型などの他の機構を用いた産業用ロボットでもよい。
【０１６５】
・前記各実施形態の開封装置は、ロボット４０を備えない構成でもよい。例えば、箱１２の開封面１３と交差（例えば直交）する交差方向におけるテープ１７，１８の位置を検出する位置検出部と、箱の開封面を撮像する撮像部と、カッタ５３を移動させるアクチュエータを有する切断機構と、制御部６０とを備えた開封装置１１としてもよい。また、例えば開封装置１１は、固定されたカッタ５３と、箱１２をカッタ５３に対して移動させることで、箱１２の開封面１３に貼られたテープ１７，１８を切断する構成でもよい。
【０１６６】
・超音波振動式のカッタに限定されず、刃で物理的に切断するカッタでもよい。
・箱１２は、開封面１３の中央ラインに沿って貼られた第１テープ１７により、所謂「縦貼り」で閉じられていてもよい。また、箱１２は、開封面１３の縦に延びる第１中央ラインに沿って貼られた第１テープと、第１テープと交差する状態で開封面１３の横に延びる第２中央ラインに沿って貼られた第２テープとにより、所謂「十字貼り」で閉じられていてもよい。
【０１６７】
・テープ１７，１８は粘着テープに限らず、糊又は接着剤で箱１２に貼られたテープでもよい。また、テープ１７，１８が箱１２に溶着されていてもよい。
・カメラ５０又は別のカメラでカッタ５３を撮像し、撮像画像を基にカッタの破損の有無を検査する検査部を設けてもよい。例えば、カメラ５０をヘッド４４に対して傾動機構を介して撮像向きを変更可能に取り付け、定期又は不定期にカメラ５０がカッタ５３を撮像する。検査部は、カッタ５３の画像を基にカッタ５３の破損および摩耗の有無を検査する。この構成によれば、カッタ５３の破損および摩耗を早期に発見できる。
【０１６８】
・箱は、紙製の段ボール箱に限らず、プラスチック製の段ボール箱でもよい。
【符号の説明】
【０１６９】
１０…箱の開封システム、１１…箱の開封装置、１２…箱、１２Ｂ…隣の面の一例としての側面、１２Ｋ…開口、１２ｇ…画像中の箱、１３…開封面、１３ｇ…画像中の開封面、１６…フラップ、１７…テープの一例としての第１テープ、１８…テープの一例としての第２テープ、２０…搬送装置、２１…コンベヤ、２２…位置決め装置、２３…ストッパ装置、２４…ガイド装置、２６…ストッパ、２８…ガイド部材、２９…センサ、３０…位置検出部の一例としての高さ検出装置、３１…第１移動機構の一例としての昇降機構、３２…センサ部、４０…第２昇降機構の一例としてのロボット、４３…アーム、４４…ヘッド、５０…撮像部の一例としてのカメラ、５１…カッタユニット、５３…カッタ、５５…距離センサ、６０…制御部、６１…画像処理部、６２…演算部、６３…メモリ、７０…操作盤、７１…表示部、８３…搬送機構の一例としてのコンベヤ、８３Ｍ…モータ、８５…搬送ベルト、８６…昇降機構、８７…昇降ユニット、８８…ガイドロッド、８９…スライダ、９０…支持テーブル、９２…モータ、９３…動力伝達機構、９７…駆動ベルト、１００…タイミングベルト、ＨＬ…検出光、ＣＩ…画像（撮像画像）、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…頂点、Ｅ，Ｆ…中点、Ｌ１…切断経路の一例としての第１切断経路、Ｌ２…切断経路の一例としての第２切断経路、ＥＬ…エッジライン、ＬＺ…距離、Ｈ０…待機位置、Ｈ１…作業高さ位置、ＷＳ…動作範囲、Ｘ…搬送方向、Ｘ１…搬送方向、Ｙ…Ｙ方向（幅方向）、Ｚ…交差方向の一例としてのＺ方向（高さ方向）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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