(57)【要約】【課題】カートンの保持及び起函に係る作業を高精度で的確に行うとともに、多種類のカートンへの対応性にも優れたカートンの保持装置及び保持方法を提案する。【解決手段】ハンドリングユニット１２の第１ユニット１２Ａと上記第２ユニット１２Ｂをこれらが略同一の平面を形成するように延出させた状態で、カートンＣの隣り合う一方の面Ｃ１を第１ユニット１２Ａの第１の吸着パッド１３に吸着保持させるとともに、他方の面Ｃ２を第２ユニット１２Ｂの第２の吸着パッド２６に吸着保持させ、しかる後、第２ユニット１２Ｂを前方へ傾動させるとともに、第２の吸着パッド２６を、連結ピン３０に接近する方向へ付勢しつつ該付勢力に抗して連結ピン３０から離間する方向へ移動させることで、他方の面Ｃ２を折曲点において略直角に折曲させて起函することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームに取付けられたハンドリングユニットによってカートンを保持するカートンの保持装置であって、
上記ハンドリングユニットは、上記ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に上記カートンの折曲点を挟んで隣り合う二面のうち一方の面を吸着保持する第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に上記カートンの他方の面を吸着保持する第２の吸着パッドを設けた第２ユニットを備え、第１の駆動手段によって上記第１ユニットと上記第２ユニットが略同一の平面を形成するように延出する「平面姿勢」と、上記第１ユニットに対して上記第２ユニットが上記連結ピンを中心として略直角に折曲した「直交姿勢」の間で姿勢変更可能とされる一方、上記第２の吸着パッドは第２の駆動手段によって上記連結ピンに近い「前進位置」と該連結ピンから遠い「後退位置」の間で移動可能とされるとともに、「後退位置」側への外力を受けたときには上記第２の駆動手段による「前進位置」側への作動力に抗しつつ「後退位置」側へ移動し得るように構成したことを特徴とするカートンの保持装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記第２の吸着パッドは、その軸方向へ進退可能に弾性支持されるとともに、該第２の吸着パッドを前方へ突出させる方向の外力が掛ったときには上記弾性支持力に抗して前方へ突出し得るように構成されていることを特徴とするカートンの保持装置。
【請求項３】
ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に第２の吸着パッドを設けた第２ユニットを備えたハンドリングユニットを用いて、折曲点を挟んで隣り合う二面が略平面状に延出するように扁平状に折り畳まれたカートンを保持してこれを立体状に起函するカートンの保持方法であって、
上記第１ユニットと上記第２ユニットをこれらが略同一の平面を形成するように延出させた状態で、上記カートンの隣り合う二面の一方の面を上記第１ユニットの上記第１の吸着パッドに吸着保持させるとともに、他方の面を上記第２ユニットの上記第２の吸着パッドに吸着保持させ、しかる後、上記第２ユニットを上記連結ピンを中心として前方へ傾動させるとともに、上記第２の吸着パッドを、上記連結ピンに接近する方向へ適宜の付勢力を付与しつつ該付勢力に抗して上記連結ピンから離間する方向へ移動させることで上記カートンの上記他方の面を上記折曲点において上記一方の面に対して略直角に折曲させて起函することを特徴とするカートンの保持方法。
【請求項４】
ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に第２の吸着パッドが設けられた第２ユニットを備えたハンドリングユニットを用いて、起函された立体状のカートンを保持するカートンの保持方法であって、
上記第１ユニットと上記第２ユニットを略直交させた状態で、該第１ユニットを上記カートンの直交方向において隣り合う二面の一方の面に、該第２ユニットを他方の面に、それぞれ接近して対向させた後、先ず上記第２ユニット側の上記第２の吸着パッドにより上記カートンの上記他方の面を吸着保持し、しかる後、上記第１ユニットを上記カートンの上記第１の面側へ移動させて上記第１の吸着パッドにより該第１の面を吸着保持することを特徴とするカートンの保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ロボット装置に備えられたハンドリングユニットを用いてカートンを保持するカートンの保持装置、及び該保持装置を用いたカートンの保持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カートンは、安価で取り扱いが容易であり、また収容された物品に対する保護機能が高い等の理由から、梱包資材としてあらゆる産業分野において広く使用されているが、このカートンは、梱包資材としての流通時には、その輸送性、保管性等を考慮して、扁平に折り畳んだ状態で販売される。
【０００３】
従って、このカートンを梱包資材として使用するに際しては、扁平状に折り畳まれたカートンを保持し且つこれを起函して立体的なカートンを得る事前作業と、所要の物品が収容されたカートンを保持して梱包等を行う事後作業とが必要であり、これらの作業を効率的に行うために、ロボット装置にクランプヘッドを装着し該クランプヘッドを用いてカートンの保持作業を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１３５２２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に示される技術は、ハンドリングロボット装置のロボットアームの先端に装着されたクランプヘッドが、梱包箱の一面を吸着するとともに相対向する二面を挟み込んで保持する構造とされているので、梱包箱に対する保持点の数が多い分だけ梱包箱を保持した状態での動作が制約され、例えば、クランプヘッドに梱包箱を保持した状態のまま、梱包箱の起函作業とか上下両面の封止作業に関わる動作を行わせることは難しく、また、梱包箱の大きさが変更される場合、吸着保持側では何ら支障は生じないが、挟み込み保持側では梱包箱の大きさによっては、相対向する二面を挟み込んで保持することができないことも予想されるなど、梱包箱の大きさの変更への対応が難しいという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、吸着パッドを備えたカートン受板と、該カートン受板の端縁に蝶番によって回動自在に連結されたプレートを備え、上記吸着パッドによって折り畳まれたカートンの隣り合う二面の一方の面を吸着保持し、この状態で上記プレートを回動させることで上記カートンの他方の面を起して該カートンを開口させる（即ち、起函させる）技術が示されている。
【０００７】
ところが、この手法では、上記プレートには上記カートンの他方の面を保持する機能が備えられておらず、単に該プレートの回動によって上記他方の面を押し上げる構成であることから、この押し上げ動作中において該他方の面の挙動を規制することができず、このため、該他方の面を所要の折曲位置で正確に折曲して開口させることが困難であった。
【０００８】
そこで本願発明は、カートンの保持及び起函に係る作業を高精度で的確に行うとともに、多種類のカートンへの対応性にも優れたカートンの保持装置及び保持方法を提案することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１０】
本願の第１の発明では、ロボットアームに取付けられたハンドリングユニットによってカートンを保持するカートンの保持装置において、上記ハンドリングユニットは、上記ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に上記カートンの折曲点を挟んで隣り合う二面のうち一方の面を吸着保持する第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に上記カートンの他方の面を吸着保持する第２の吸着パッドを設けた第２ユニットを備え、第１の駆動手段によって上記第１ユニットと上記第２ユニットが略同一の平面を形成するように延出する「平面姿勢」と、上記第１ユニットに対して上記第２ユニットが上記連結ピンを中心として略直角に折曲した「直交姿勢」の間で姿勢変更可能とされる一方、上記第２の吸着パッドは第２の駆動手段によって上記連結ピンに近い「前進位置」と該連結ピンから遠い「後退位置」の間で移動可能とされるとともに、「後退位置」側への外力を受けたときには上記第２の駆動手段による「前進位置」側への作動力に抗しつつ「後退位置」側へ移動し得るように構成したことを特徴としている。
【００１１】
ここで、「カートンの隣り合う二面」とは、カートンが扁平状である場合には平面状において隣り合う二面であり、起函された後の立体的なカートンにおいては所定の交差角（最終的には略９０°）をもって隣り合う二面、例えば、隣り合う二つの側面、底面と側面、天面と側面である。
【００１２】
また、上記「後退位置側への外力」とは、上記「他方の面」に発生する圧縮力の反力である。即ち、上記第１ユニットと第２ユニットを連結する連結ピンは、構造上必然的に、上記カートンの折曲点の位置から偏位した位置に設けられるため、この連結ピンと折曲点の偏位に起因して、上記ハンドリングユニットを「平面姿勢」側から「直交姿勢」側へ姿勢を変更させるとき、次第に上記連結ピンと上記カートンの他方の面を保持した上記第２の吸着パッドとの間の距離が減少変化し、この距離の減少変化によって上記「他方の面」に圧縮力が発生し、この圧縮力の反力が上記「後退位置側への外力」となるものである。そして、この「反力」が第２の駆動手段による上記連結ピン側への作動力より大きい場合には、上記第２の吸着パッドは該作動力に抗して「後退位置」側へ移動することになる。
【００１３】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係るカートンの保持装置において、上記第２の吸着パッドを、その軸方向へ進退可能に弾性支持するとともに、該第２の吸着パッドを前方へ突出させる方向の外力が掛ったときには上記弾性支持力に抗して前方へ突出し得るように構成したことを特徴としている。
【００１４】
ここで、「弾性支持」の態様としては、例えば、コイルスプリングによって該スプリングの伸縮方向へ変位可能に支持するものが考えられる。また、「第２の吸着パッドを前方へ突出させる方向の外力」とは、例えば、上記第２の吸着パッドとその前方側において対向するカートンの第２の面との間に作用する負圧吸引力がこれに該当する。
【００１５】
本願の第３の発明では、ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に第２の吸着パッドを設けた第２ユニットを備えたハンドリングユニットを用いて、折曲点を挟んで隣り合う二面が略平面状に延出するように扁平状に折り畳まれたカートンを保持してこれを立体状に起函するカートンの保持方法において、上記第１ユニットと上記第２ユニットをこれらが略同一の平面を形成するように延出させた状態で、上記カートンの隣り合う二面の一方の面を上記第１ユニットの上記第１の吸着パッドに吸着保持させるとともに、他方の面を上記第２ユニットの上記第２の吸着パッドに吸着保持させ、しかる後、上記第２ユニットを、上記連結ピンを中心として前方へ傾動させるとともに、上記第２の吸着パッドを、上記連結ピンに接近する方向へ適宜の付勢力を付与しつつ該付勢力に抗して上記連結ピンから離間する方向へ移動させることで上記カートンの上記他方の面を上記折曲点において上記一方の面に対して略直角に折曲させて起函することを特徴としている。
【００１６】
ここで、「連結ピンに接近する方向」とは上記第１の発明における「前進位置」に該当し、「連結ピンから離間する方向」とは上記第１の発明における「後退位置」に該当する。また、「適宜の付勢力を付与しつつ該付勢力に抗して移動させる」とは、適宜の付勢力を掛けながら、該付勢力よりも大きな反対方向の力で移動させる状態であり、より具体的には、上記付勢力でブレーキを掛けながら移動させる状態である。
【００１７】
本願の第４の発明では、ロボットアーム側に支持されるとともにその前面側に第１の吸着パッドを設けた第１ユニットと、上記第１ユニットの一端部に連結ピンによって連結されるとともにその前面側に第２の吸着パッドが設けられた第２ユニットを備えたハンドリングユニットを用いて、起函された立体状のカートンを保持するカートンの保持方法において、上記第１ユニットと上記第２ユニットを略直交させた状態で、該第１ユニットを上記カートンの直交方向において隣り合う二面の一方の面に、該第２ユニットを他方の面に、それぞれ接近して対向させた後、先ず上記第２ユニット側の上記第２の吸着パッドにより上記カートンの上記他方の面を吸着保持し、しかる後、上記第１ユニットを上記カートンの上記第１の面側へ移動させて上記第１の吸着パッドにより該第１の面を吸着保持することを特徴としている。
なお、上記ハンドリングユニットによって物品が収容された重量の大きいカートンを保持する場合には、上記ハンドリングユニットに対し、上記カートンの隣り合う二面を吸着して保持する構成に加え、カートンの底面を支えるための支持部材を設けてもよい。かかる支持部材は、板状、棒状又は爪状などの適宜形状であって、必要に応じて上記ハンドリングユニットから出入り動作する機能を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１９】
（ａ）本願の第１の発明に係るカートンの保持装置に、本願の第３の発明に係る保持方法を適用すれば、上記ハンドリングユニットの上記第１ユニットと上記第２ユニットをこれらが略同一の平面を形成するように延出させた状態（即ち、「平面姿勢」）で、上記カートンの隣り合う二面の一方の面を上記第１ユニットの上記第１の吸着パッドに吸着保持させるとともに、他方の面を上記第２ユニットの上記第２の吸着パッドに吸着保持させ、しかる後、上記第２の吸着パッドにより該他方の面を吸着保持した上記第２ユニットを、上記連結ピンを中心として前方へ傾動させるとともに、上記第２の吸着パッドを、上記連結ピンに接近する方向（即ち、「前進位置」側）へ適宜の付勢力を付与しつつ該付勢力に抗して上記連結ピンから離間する方向（即ち、「後退位置」側）へ移動させることで、上記カートンの上記他方の面に潰れ変形を発生させたり、大きく弧状に折曲させたりすることなく、該他方の面を上記折曲点において略直角に折曲させて起函することができ、起函されたカートンの成形精度が担保される。
【００２０】
また、上記ハンドリングユニットの上記第１ユニットには第１の吸着パッドが、上記第２ユニットには第２の吸着パッドがそれぞれ備えられ、これら双方の吸着パッドによって上記カートンの隣り合う二面を保持する構成であることから、例えば、保持及び起函の対象となるカートンの大きさが変化した場合であっても、上記カートンの隣り合う二面に対する上記各吸着パッドの保持位置をずらせることで容易に対処することができ、大きさの異なるカートンに対する適用性が向上する。
【００２１】
（ｂ）本願の第２の発明に係るカートンの保持装置によれば、例えば、上記第２の面の変形等によって該第２の面が上記吸着パッドの前端面に対して傾斜し、該吸着パッドの上記第２の面への当接状態が不確実となるような場合であっても、上記吸着パッドが前方へ突出して上記第２の面に当接してこれを吸着保持することができることから、該第２ユニット側における上記カートンに対する良好な吸着保持性能が担保され、上記（ａ）に記載の効果がより一層促進される。
【００２２】
（ｃ）本願の第１の発明に係るカートンの保持装置に、本願の第４の発明に係る保持方法を適用すれば、上記第１ユニットと上記第２ユニットを略直交させた状態（即ち、「直交姿勢」）で、該第１ユニットを上記カートンの直交方向において隣り合う二面の一方の面に、該第２ユニットを他方の面に、それぞれ接近して対向させた後、先ず上記第２ユニットを上記他方の面に当接させて上記第２の吸着パッドによりこれを吸着保持し、しかる後、上記第１ユニットを上記カートンの上記第１の面側へ移動させて上記第１の吸着パッドにより該第１の面を吸着保持することで、即ち、直交する二面に対する保持動作を各面毎に順次行わせることで、例えば、これら二つの動作を同時に行わせた場合には、後から保持される側においては吸着パッドとカートンの面とが適正に当接せず、該吸着パッドによる保持が不完全になることが懸念されるところ、係る不完全な吸着状態の発生が確実に回避され、上記カートンはその直交方向において隣り合う二面がともに上記第１ユニット及び上記第２ユニットによって確実に保持されることで高い保持力が確保され、例え上記カートンがその内部に物品が収容された重量の大きいカートンであってもこれを確実に保持することができ、その保持機能に対する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の実施の形態に係るカートン保持装置による扁平状カートンの保持状態を示す側面図である。
【図２】上記カートン保持装置の第２ユニット部分の拡大図である。
【図３】上記カートン保持装置によるカートンの起函状態を示す側面図である。
【図４】図３に示したカートン保持装置の第２ユニット部分の拡大図である。
【図５】上記カートン保持装置によるカートン起函完了状態を示す側面図である。
【図６】図６に示したカートン保持装置の第２ユニット部分の拡大図である。
【図７】起函されたカートンに対するカートン保持装置のプリセット状態を示す側面図である。
【図８】上記カートン保持装置によりカートンの隣り合う二面のうちの一の面を保持した状態を示す側面図である。
【図９】上記カートン保持装置によるカートンの保持完了状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図３、図５には、本願発明の実施形態に係るカートンの保持装置を示している。このカートンの保持装置は、扁平状に折り畳まれたカートンＣを保持してこれを起函して立体状のカートンＣとする作業と、物品が収容された立体状のカートンＣを保持して梱包等を行う作業において使用されるものであって、次述のハンドリングユニット１２を備えて構成される。
【００２５】
なお、上記ハンドリングユニット１２は、ロボット装置のロボットアーム１１の先端に取付けられたアームヘッド１１Ａに、アタッチメント取付台１１Ｂ及び計測装置９を介して取付けられており、上記ロボットアーム１１と上記アームヘッド１１Ａ及び上記アタッチメント取付台１１Ｂの作動によって、三軸方向へ移動可能で且つ自由な姿勢を採り得るようになっている。なお、上記アタッチメント取付台１１Ｂは、上記アームヘッド１１Ａに対して支軸１１Ａａ周りに揺回動可能に支持されている。以下、このハンドリングユニット１２の構成及び作動について説明する。
【００２６】
（１）ハンドリングユニット１２
上記ハンドリングユニット１２は、次述のように第１ユニット１２Ａと第２ユニット１２Ｂを連結ピン３０によって相対回動可能に連結して構成される。
【００２７】
（２）第１ユニット１２Ａ
第１ユニット１２Ａは、図３に示すように、上記計測装置９を介して上記ロボットアーム１１のアタッチメント取付台１１Ｂに連結されたベースフレーム１５を備える。このベースフレーム１５には支持材２０が固定されるとともに、該支持材２０には複数の支柱１９が前方へ向けて突設されている。そして、この複数の支柱１９の前端には平板状のサポート板１８が取付けられている。
【００２８】
上記サポート板１８には、所定ピッチで並ぶ三個の穴が２列に、合計六個形成されている。また、このサポート板１８の各穴には、上記支持材２０に取付けられた吸着パッド１３（特許請求の範囲中の「第１の吸着パッド」に該当する）とイジェクター１４が、それぞれ配置されている。
【００２９】
この場合、上記吸着パッド１３の突出方向の位置は、該吸着パッド１３の前面が上記サポート板１８の前面と略面一となるように相対的に設定されている。従って、上記イジェクター１４からの高圧空気によって上記吸着パッド１３に負圧吸引作用が働くと、上記サポート板１８の前面側に配置された上記カートンＣは該吸着パッド１３に吸引され、上記サポート板１８に衝合した状態で該吸着パッド１３によって吸着保持される。
【００３０】
さらに、上記第１ユニット１２Ａには、エアシリンダ１６（特許請求の範囲中の「第１の駆動手段」に該当する）が配置されている。このエアシリンダ１６は、次述の第２ユニット１２Ｂの揺動駆動に供されるもので、上記支持材２０の一端寄り部位に、そのロッド端を側方へ向けた状態で揺動可能に取付けられている。また、上記第１ユニット１２Ａの一端側で且つ上記サポート板１８の裏面から上記エアシリンダ１６寄りに適宜離間した位置には、該第１ユニット１２Ａに次述の第２ユニット１２Ｂを連結するための連結ピン３０が設けられている。
【００３１】
（３）第２ユニット１２Ｂ
上記第２ユニット１２Ｂは、図１及び図２に示すように、その一端部２１ａが上記連結ピン３０によって上記第１ユニット１２Ａのベースフレーム１５の一端側に相対回動可能に連結されたベースフレーム２１を備えている。このベースフレーム２１には、ガイドレール２３が取付けられるとともに、該ガイドレール２３にはスライダー１７を介して支持材２４が摺動可能に取付けられている。
【００３２】
また、この支持材２４には、複数の支柱２９を介して平板状のサポート板２２が固定されている。このサポート板２２には所定ピッチで並ぶ二個の穴が２列に、合計四個形成されている。
【００３３】
さらに、上記支持材２４には、上記サポート板２２の各穴のそれぞれに対応するようにして、吸着パッド２６（特許請求の範囲中の「第２の吸着パッド」に該当する）とイジェクター２７がスプリング２８を介して進退変位可能に取付けられている。そして、上記吸着パッド２６は、上記スプリング２８が自由長にあるときには、図２に示すように、該吸着パッド２６の前端面が上記サポート板２２の前面と略面一となる（以下、このときの上記吸着パッド２６の位置を「基準位置」という）ように設定されている一方、該吸着パッド２６の前端面にこれを前方に突出させる方向の外力（即ち、上記吸着パッド２６と該吸着パッド２６の前方側において対向するカートンＣの第２の面Ｃ２との間に作用する負圧吸引力）が掛ったときには、上記スプリング２８を縮小させて上記基準位置よりも前方に突出し、図４に示すように、該吸着パッド２６の前端面が上記サポート板２２の前面よりも突出した位置で保持されるように構成されている。
【００３４】
また、上記支持材２４は、上述のように、上記スライダー１７を介して上記ガイドレール２３に沿って摺動可能とされているが、この支持材２４を駆動させるために、上記ベースフレーム２１と上記支持材２４の間には、該ガイドレール２３と略平行にエアシリンダ２５（特許請求の範囲中の「第２の駆動手段」に該当する）が取付けられており、該エアシリンダ２５の伸縮動によって上記支持材２４は上記ガイドレール２３に沿って、図２に示すように上記連結ピン３０に近づいた「前進位置」と、図６に示すように該連結ピン３０から遠ざかった「後退位置」の間で移動される。
【００３５】
なお、上記支持材２４には、上述のように、上記各吸着パッド２６と各イジェクター２７と各スプリング２８のほか、上記サポート板２２と上記支柱２９が取付けられているので、これら各部材は上記支持材２４と一体的に移動することから、以下においては、上記支持材２４及びこれと一体的に移動する上記各部材を纏めて「摺動体３２」という。
【００３６】
以上のように構成された第２ユニット１２Ｂは、図１及び図２に示すように、上記ベースフレーム２１の一端部２１ａが連結ピン３０によって上記第１ユニット１２Ａの上記ベースフレーム１５の一端部１５ａに相対回動可能に連結されるとともに、該ベースフレーム２１の上記連結ピン３０の取付位置から適宜離間した位置には、上記第１ユニット１２Ａ側に設けた上記エアシリンダ１６のロッド端がシリンダピン３１によって連結されている。
【００３７】
従って、上記第２ユニット１２Ｂは、上記エアシリンダ１６の作動によって、図１に示すように、上記第１ユニット１２Ａ側の上記サポート板１８と上記第２ユニット１２Ｂ側のサポート板２２が同一平面を構成するように延出する位置（以下、このときの上記ハンドリングユニット１２の姿勢を「平面姿勢」という）と、図５に示すように、上記第１ユニット１２Ａ側の上記サポート板１８と上記第２ユニット１２Ｂ側のサポート板２２が略直交状態に交差して延出する位置（以下、このときの上記ハンドリングユニット１２の姿勢を「直交姿勢」という）の間で姿勢を変更できるようになっている。なお、図３は、上記「平面姿勢」と「直交姿勢」の間での姿勢変更動作の過渡状態を示している。
【００３８】
（４）ハンドリングユニット１２の作動動作
上記ハンドリングユニット１２の作動動作としては、図１に示すように、図示しないカートン供給装置に収容されている扁平状に折り畳まれたカートンＣを吸着して保持する「扁平カートン保持動作」と、図３に示すように保持した扁平状のカートンＣを起函させる「カートン起函動作」と、図５に示すように起函されたカートンＣを保持する「初期保持動作」と、図７〜図９に示すように、物品が収容されたカートンＣを保持する場合のように、一旦保持が解除された起函済みのカートンＣを再度保持する「再保持動作」がある。以下、これら作動動作を説明する。
【００３９】
（４−１）扁平カートン保持動作
上記カートンＣは、扁平状に折り畳んだ状態でカートン供給装置（図示省略）にストックされており、該カートン供給装置から上記ロボット装置に備えられた上記ハンドリングユニット１２によって順次１枚ずつ取出される。このカートン供給装置からの上記カートンＣの取り出しに伴う該カートンＣの保持動作が「扁平カートン保持動作」である。
【００４０】
「扁平カートン保持動作」は、図１及び図２に示すように、上記ハンドリングユニット１２の姿勢を「平面姿勢」に設定した状態で行われる。また、この場合、上記第２ユニット１２Ｂ側の上記摺動体３２は、「前進位置」に設定されている。
【００４１】
このように姿勢及び位置が設定された上記ハンドリングユニット１２の上記第１ユニット１２Ａの上記サポート板１８と、上記第２ユニット１２Ｂの上記サポート板２２を、それぞれ上記カートン供給装置に収容されている扁平状のカートンＣの表面に押し当てる（図１、図２参照）。
【００４２】
この場合、上記ハンドリングユニット１２の動作位置の精度は極めて高く（例えば、±５ｍｍ程度）、該ハンドリングユニット１２が予め設定された動作軌跡に基づいて動作することで、上記カートンＣの隣接する二面間の折曲点Ｃａ（この折曲点Ｃａは、扁平状のカートンＣを起函したとき、隣接する二面間の折曲稜線に対応する）が、上記連結ピン３０の軸心を通って上記サポート板１８の面方向に対して４５°の方向に延びる直線Ｌ上に略位置するように該ハンドリングユニット１２の上記カートンＣに対する位置決めがなされる。
【００４３】
このように上記ハンドリングユニット１２を上記カートンＣに押し当てた状態で、上記第１ユニット１２Ａ側の上記吸着パッド１３と上記第２ユニット１２Ｂ側の上記吸着パッド２６のそれぞれに吸引力を発生させる。すると、上記第１ユニット１２Ａ側においては、上記吸着パッド１３の吸引力によって上記カートンＣの第１の面Ｃ１が吸着され、該第１の面Ｃ１は上記サポート板１８に当接された状態で吸着保持される。
【００４４】
一方、上記第２ユニット１２Ｂ側においては、上記サポート板２２と上記カートンＣの第２の面Ｃ２が当接していれば、該第２の面Ｃ２は基準位置にある上記吸着パッド２６の吸引力によって上記サポート板２２に当接した状態で吸着保持される。
【００４５】
しかし、例えば、上記第２の面Ｃ２の変形等によって該第２の面Ｃ２が基準位置にある上記吸着パッド２６の前端面と平行ではなく傾斜離間しているような場合には、上記吸着パッド２６は、上記第２の面Ｃ２との間に作用する吸引力によって上記基準位置よりも前方側へ引き寄せられて上記サポート板２２よりも前方へ突出し、この突出状態で上記第２の面Ｃ２を吸着保持する。
【００４６】
即ち、上記吸着パッド２６の前端面が上記サポート板２２と面一である状態を基準位置とし、該吸着パッド２６にこれを前方へ引き出す力が作用した場合には上記スプリング２８を縮小させて該基準位置よりも前方へ突出する構成とすることで、上記第２ユニット１２Ｂを上記カートンＣの第２の面Ｃ２に押し当てたにも拘らず、例えば、上記第２の面Ｃ２の変形等によって上記吸着パッド２６が上記第２の面Ｃ２に当接せず、該吸着パッド２６による上記第２の面Ｃ２の保持が不確実となるような場合であっても、上記吸着パッド２６が前方へ突出して上記第２の面Ｃ２に当接してこれを吸着保持することができるものであり、該第２ユニット１２Ｂ側における上記カートンＣに対する良好な吸着保持性能が担保される。
【００４７】
このように、上記ハンドリングユニット１２の上記第１ユニット１２Ａ側と第２ユニット１２Ｂ側の双方において上記カートンＣを吸着保持した状態で、上記ロボットアーム１１を適宜作動させることで、上記カートンＣを上記カートン供給装置２から取り出すことができる（この取り出し状態が図１の状態である）。
【００４８】
（４−２）カートン起函動作
「カートン起函動作」は、上記「扁平カートン保持動作」に引き続いて行われる。即ち、図１に示す扁平状のカートンＣの保持状態において、上記エアシリンダ１６を伸長させて上記第２ユニット１２Ｂを、上記連結ピン３０を中心として前方側へ傾動させる。すると、図３に示すように、上記第１ユニット１２Ａの上記サポート板１８にサポートされた上記カートンＣの第１の面Ｃ１に対して、上記第２ユニット１２Ｂの上記サポート板２２にサポートされた第２の面Ｃ２が上記折曲点Ｃａ部分から折曲され次第に立体化される。
【００４９】
なお、この場合、図４に示すように、上記第２ユニット１２Ｂの傾動に伴って、上記吸着パッド２６は上記第２の面Ｃ２を吸着保持したまま該第２の面Ｃ２に追従して次第に前方へ突出し、該第２の面Ｃ２には上記サポート板２２の上記連結ピン３０から遠い側の縁部が当接し、該第２の面Ｃ２は上記縁部によって押し上げられる状態で傾動変位する。
【００５０】
このような上記ハンドリングユニット１２の第２ユニット１２Ｂによる上記カートンＣの第２の面Ｃ２の傾動変位は、図５及び図６に示すように、上記ハンドリングユニット１２が「直交姿勢」となり、上記カートンＣの第１の面Ｃ１と第２の面Ｃ２が直交状態となるまで継続され、この時点でカートンＣの起函作業が完了する。
【００５１】
ところで、このような上記第２ユニット１２Ｂの傾動によるカートン起函作業においては、単に該第２ユニット１２Ｂを傾動させたのでは上記カートンＣの上記第２の面Ｃ２を上記折曲点Ｃａから正確に折曲させることはできない。
【００５２】
即ち、図１及び図２に示すように、上記カートンＣを「平面姿勢」にある上記ハンドリングユニット１２の上記第１ユニット１２Ａと第２ユニット１２Ｂに保持させた状態においては、上記カートンＣの折曲点Ｃａが上記連結ピン３０から斜め４５度の方向へ偏移している。一方、上記カートンＣの第２の面Ｃ２は、上記第２ユニット１２Ｂの上記吸着パッド２６によって吸着保持されており、これら両者の位置関係は固定されている。
【００５３】
従って、このような状態において、上記第２ユニット１２Ｂが上記連結ピン３０を中心として前方側へ向けて傾動すると、その傾動の進行に伴って、上記折曲点Ｃａと上記吸着パッド２６の距離は次第に減少変化し、その結果、上記第２の面Ｃ２の端部が上記第１の面Ｃ１側に押し付けられて潰れ変形を起し、上記折曲点Ｃａで適正に折曲させることができないことになる。
【００５４】
係る事態を回避して上記折曲点Ｃａでの適正な折曲を実現するためには、上記第２ユニット１２Ｂの傾動の進行に伴って、上記カートンＣの第２の面Ｃ２を吸着保持している上記吸着パッド２６が上記連結ピン３０から遠ざかるのを許容すること、即ち、上記吸着パッド２６が設けられた上記摺動体３２が「前進位置」側から「後退位置」側へ移動するのを許容することが必要となる。
【００５５】
しかし、このように上記摺動体３２を「前進位置」から「後退位置」側へ移動させる力は、上記折曲点Ｃａと上記吸着パッド２６の距離の減少に起因して上記第１の面Ｃ１に掛る押圧力の反力によるものである。このため、このような反力による上記摺動体３２の移動を何等規制することなく自由に行わせると、例えば、「後退位置」側への過度の移動によって、上記第２の面Ｃ２のみならず上記第１の面Ｃ１も同時に上記第２ユニット１２Ｂ側へ引き付けられて上記折曲点Ｃａ部分が大きく弧状に変形し、該折曲点Ｃａでの適正な折曲が実現できないことになり得る。
【００５６】
一方、上記摺動体３２の移動を過度に規制すると、上述のような上記第２の面Ｃ２の潰れ変形を招来することになり、これも好ましくない。
【００５７】
そこで、この実施形態では、上記摺動体３２を駆動する上記エアシリンダ２５の作動に着目し、該エアシリンダ２５を用いて上記第２ユニット１２Ｂの傾動に伴う上記摺動体３２の移動動作に所要の規制作用を付与するようにしている。
【００５８】
即ち、上記エアシリンダ２５は、その伸縮作動によって上記摺動体３２を「前進位置」と「後退位置」の間で移動させるものであって、その本来的な使用態様は、後述するように物品が収納されたカートンＣを吸着保持する場合において、上記第２ユニット１２Ｂ側に上記摺動体３２介して保持された上記カートンＣを移動させることなく、上記第１ユニット１２Ａを上記摺動体３２側へ移動させて上記カートンＣの第１の面Ｃ１に当接させるものであり（図７〜図９参照）、その際の上記エアシリンダ２５の作動圧は常用圧（０．５ＭＰａ程度）に設定されている。
【００５９】
しかし、上記エアシリンダ２５の作動力を、上述のように上記摺動体３２の「前進位置」側から「後退位置」側への移動動作に対する規制力として利用する場合には、その作動圧を常用圧よりも低く（例えば、常用圧の５分の１程度）の低圧に設定する。そして、上記カートンＣの起函作業における上記第２ユニット１２Ｂの傾動時には、上記エアシリンダ２５を低圧で縮小側へ作動させる。
【００６０】
すると、上記第２ユニット１２Ｂの傾動に伴って上記摺動体３２が上記カートンＣの上記折曲点Ｃａ側からの反力を受けて「前進位置」から「後退位置」側へ強制的に移動させられる場合、上記エアシリンダ２５は縮小作動状況下にあるものの、その作動力に抗して上記摺動体３２の移動力によって強制的に伸長される。即ち、上記摺動体３２は、常時小さな力（即ち、上記エアシリンダ２５の縮小作動力）で「前進位置」側へ（即ち、上記折曲点Ｃａ側へ）付勢されながら「後退位置」側へ移動することになる。
【００６１】
この結果、上記カートンＣの第２の面Ｃ２は、潰れ変形を起したり、大きく弧状に変形したりすることなく、上記折曲点Ｃａにおいて上記第１の面Ｃ１に対して略直交状に折曲されるものである。
【００６２】
（４−３）初期保持動作
「初期保持動作」は、上記「カートン起函動作」に引き続いて行われる。即ち、図７に示すように起函された上記カートンＣの隣り合う二面Ｃ１，Ｃ２を上記ハンドリングユニット１２の第１ユニット１２Ａと第２ユニット１２Ｂによって吸着保持した状態で行われるものであり、例えば、上記カートンＣの下面を封止して空箱状のカートンＣとする下面封止作業に伴う動作、及び下面の封止が完了した空箱状のカートンＣを上記ハンドリングユニット１２で保持したままロボット装置の移送動作によって、例えば、物品収容工程へ移送する場合の動作である。
【００６３】
（４−４）再保持動作
「再保持動作」は、例えば、物品収容工程において物品が収容された後のカートンＣを、改めて上記ハンドリングユニット１２で保持して、例えば、該カートンＣの上面の封止作業とか、封止完了後のカートンＣに印字装置において所要情報を印字させる等の作業における動作である。
【００６４】
これら各作業において前提となるのが、載置された上記カートンＣを上記ハンドリングユニット１２によって再保持する動作であるので、以下においてはこのハンドリングユニット１２による上記カートンＣの再保持動作を、図７〜図９を参照して説明する。
【００６５】
載置状態にあるカートンＣの上記ハンドリングユニット１２による保持は、図７に示すように、該ハンドリングユニット１２を「直交姿勢」に設定するとともに、上記第２ユニット１２Ｂ側においては上記摺動体３２を「後退位置」に設定した状態で行われる。
【００６６】
先ず、図７に示すように、「直交姿勢」に設定された上記ハンドリングユニット１２を上記カートンＣの直交方向において隣り合う二面Ｃ１，Ｃ２のそれぞれに対応するように接近配置する。
【００６７】
次に、図８に示すように、上記第２ユニット１２Ｂの上記サポート板２２と上記吸着パッド２６を上記カートンＣの第２の面Ｃ２に押し付けるとともに、上記各吸着パッド２６に吸引作用を発生させて該吸着パッド２６によって上記第２の面Ｃ２を吸着保持する。
【００６８】
この場合、例えば、上記吸着パッド２６の前端面が上記カートンＣの第２の面Ｃ２と平行でなかったとしても、上述のように、上記スプリング２８を介して基準位置で保持されている上記吸着パッド２６が上記第２の面Ｃ２との間に作用する吸引力を受けて前方へ突出することで、該吸着パッド２６が上記第２の面Ｃ２に確実に当接してこれを吸着保持することができる。
【００６９】
また、上記吸着パッド２６による上記カートンＣの第２の面Ｃ２に対する吸着保持が、該カートンＣを移動させることなく行われることから、該カートンＣが物品収容後の重いカートンであったとしても、その重量の影響を受けることなく、上記カートンＣを上記吸着パッド２６により確実に吸着保持することができる。
【００７０】
これらの相乗効果として、上記第２ユニット１２Ｂの上記吸着パッド２６によって上記カートンＣの第２の面Ｃ２が確実に保持され、その信頼性が担保される。
【００７１】
次に、図９に示す状態において、上記ロボットアーム１１によって上記ハンドリングユニット１２全体を前方側（即ち、上記カートンＣの第１の面Ｃ１に接近する方向）へ移動させる。また、これと同時に、上記第２ユニット１２Ｂ側の上記エアシリンダ２５を縮小させて上記吸着パッド２６を含む上記摺動体３２を「後退位置」側から「前進位置」側へ移動させるが、この移動形態は上記摺動体３２と上記ベースフレーム２１の相対移動であって、これを上記摺動体３２側からみれば、上記ベースフレーム２１及び該ベースフレーム２１に連結された上記第１ユニット１２Ａが一体的に上記摺動体３２側へ引き寄せられたといえる。
【００７２】
この結果、上記ハンドリングユニット１２全体の前方への移動に伴う上記第２ユニット１２Ｂの移動量が、上記摺動体３２の「後退位置」側から「前進位置」側への移動によって吸収され、上記第２ユニット１２Ｂ側の上記吸着パッド２６による上記カートンＣの第２の面Ｃ２の吸着保持状態に何等変化をもたらすことなく、即ち、この吸着部分に無用の力を掛けるとか、該吸着パッド２６と共に上記カートンＣを移動させること無く、上記第１ユニット１２Ａの上記サポート板１８及び上記吸着パッド１３を上記カートンＣの第１の面Ｃ１に当接させ、該吸着パッド１３によって該第１の面Ｃ１を吸着保持することができる。以上で、上記カートンＣの再保持動作が完了する。
【００７３】
このように、上記ロボットアーム１１の作動によって上記ハンドリングユニット１２全体を上記カートンＣ側へ移動させると同時に、上記エアシリンダ２５を縮小させて上記摺動体３２を「後退位置」側から「前進位置」側へ移動させることで、上記カートンＣを移動させずにその位置を維持したまま、上記第１ユニット１２Ａの上記吸着パッド１３を上記カートンＣの上記第１の面Ｃ１に当接させてこれを吸着保持することができるものであり、特にこの実施形態のように上記カートンＣがその内部に物品が収容された重いものである場合には、その効果は顕著なものとなる。
【００７４】
このように、先に、上記第２ユニット１２Ｂ側での吸着保持、即ち、上記カートンＣの第２の面Ｃ２と上記第２ユニット１２Ｂの上記吸着パッド２６の前端面とが平行でなくても、該吸着パッド２６の基準位置から前方側への突出作用によって該吸着パッド２６により上記第２の面Ｃ２を的確に吸着できるという信頼性の高い上記第２ユニット１２Ｂ側での吸着保持を実行し、しかる後、上記第１ユニット１２Ａを上記カートンＣの第１の面Ｃ１側へ移動させてその吸着パッド１３によってこれを吸着保持するという二段階の動作を経ることで、上記ハンドリングユニット１２によって上記カートンＣを確実に吸着保持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本願発明に係るカートンの保持装置及び保持方法は、カートンを梱包資材として用い、これに物品を収容して梱包するような産業分野において利用されるものである、
【符号の説明】
【００７６】
１１  ・・ロボットアーム
１２  ・・ハンドリングユニット
１２Ａ  ・・第１ユニット
１２Ｂ  ・・第２ユニット
１３    ・・吸着パッド（第１の吸着パッド）
１６    ・・エアシリンダ（第１の駆動手段）
２５    ・・エアシリンダ（第２の駆動手段）
２６    ・・吸着パッド（第２の吸着パッド）
３０    ・・連結ピン
Ｃ    ・・カートン
【図７】
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【図９】
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【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８】
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