(57)【要約】      （修正有）【課題】段ボール箱の組み立ての際に搬送を伴わない梱包装置において、外フラップの前後方向のずれや隙間を自動で補正し、外フラップの状態が適正な状態で粘着テープの貼り付けを行うことのできる梱包装置を提供する。【解決手段】段ボール箱１３の組み立てをする梱包装置１は、立体的に展開された段ボール箱１３を保持可能な保持機構８、１２と、段ボール箱１３の一対の外フラップ１７ａ、１７ｂが折り込まれた状態を計測する計測手段１５と、計測手段１５からの情報を基に段ボール箱１３の一対の外フラップ１７ａ、１７ｂの間に隙間があることと、一対の外フラップ１７ａ、１７ｂが前後方向にずれていることを認識する認識手段７とを備え、認識手段７の認識結果に基づき、保持機構８、１２が一対の外フラップ１７ａ、１７ｂの位置ずれを補正する。【選択図】図１
2017030265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
段ボール箱の組み立てをする梱包装置であって、
立体的に展開された段ボール箱を保持可能な保持機構と、
該段ボール箱の一対の外フラップが折り込まれた状態を計測する計測手段と、
前記計測手段からの情報を基に前記段ボール箱の前記一対の外フラップの間に隙間があることと、該一対の外フラップが前後方向にずれていることを認識する認識手段と、
を備え、前記認識手段の認識結果に基づき、前記保持機構が前記一対の外フラップの位置ずれを補正することを特徴とする、段ボール箱の梱包装置。
【請求項２】
前記保持機構は、少なくとも１つの垂直多関節ロボットを備えることを特徴とする請求項１に記載の段ボール箱の梱包装置。
【請求項３】
前記保持機構は、少なくとも１つのアクチュエータを備えていることを特徴とする請求項１に記載の段ボール箱の梱包装置。
【請求項４】
前記梱包装置は、粘着テープを前記外フラップに貼り付ける粘着テープ貼り付けユニットを備え、前記粘着テープ貼り付けユニットは、前記外フラップの補正後に、前記外フラップに粘着テープを貼り付けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の梱包装置。
【請求項５】
前記粘着テープ貼り付けユニットによる前記外フラップに対する前記粘着テープの貼り付け後に、前記段ボール箱を反転し、梱包作業を続けることを特徴とする請求項４に記載の梱包装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘着テープの貼り付け作業を伴う段ボール箱の組み立てを行うと共に梱包作業をする梱包装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
段ボール箱の組み立てを行う製函装置としては、折り畳まれた状態の段ボール箱を予め箱型の形状に組み立てた状態にした後に製函装置へ供給し、製函装置内で各フラップの折り曲げと、粘着テープの貼り付け作業を行う製函装置が考案されている（特許文献１）。
【０００３】
また段ボール箱の組み立てだけでなく、梱包も行う装置として、ロボットを用いた段ボール箱の組み立て及び梱包装置が考案されている（特許文献２）。
【０００４】
特許文献１で提案されている製函装置においては、折り込まれた左右の外フラップに粘着テープを貼りつける際に、外フラップが図９に示すような段ボール箱５３の前後方向の位置ずれの発生を抑制する手段として、次に述べる手段を設けることで解決している。
【０００５】
段ボール箱を搬送する方向に外フラップの位置ずれを検出するためのリミットセンサを設けることで、外フラップの前後方向の位置ずれを検出する。位置ずれを検出した場合は、搬送の駆動源である複数のモータの何れかの駆動を止めることによって、該外フラップの前後方向の位置ずれを補正している。
【０００６】
更に特許文献１で提案されているような構成で段ボール箱の組み立てを行う製函装置において、段ボール箱の製造誤差等により外フラップを折り込んだ際に左右のフラップ間に隙間が発生する。この場合は、装置内の左右一対の搬送ベルトの間隔を予め調整しておくことで、外フラップ同士の隙間を未然に抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２０７２４３号公報
【特許文献２】特許第５３５１９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１で提案されている装置は、搬送ベルトの駆動源であるモータ制御の方法を調整することで、外フラップの位置ずれを補正している。従って、特許文献２に示されるような搬送機構を有しない装置には特許文献１で提案されている技術を転用することができない問題がある。
【０００９】
更に従来技術では、外フラップを折り込んだ際にフラップ間に隙間が発生するケースにおいては、予め装置を調整する必要があるため、段ボール箱の寸法のばらつきが大きい場合においては、装置の調整作業が頻繁に発生する問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、段ボール箱の組み立ての際に搬送を伴わない梱包装置において、外フラップの前後方向のずれや隙間を自動で補正し、外フラップの状態が適正な状態で粘着テープの貼り付けを行うことのできる梱包装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の梱包装置は、
段ボール箱の組み立てをする梱包装置であって、
立体的に展開された段ボール箱を保持可能な保持機構と、
該段ボール箱の一対の外フラップが折り込まれた状態を計測する計測手段と、
前記計測手段からの情報を基に前記段ボール箱の前記一対の外フラップの間に隙間があることと、該一対の外フラップが前後方向にずれていることを認識する認識手段と、
を備え、前記認識手段の認識結果に基づき、前記保持機構が前記一対の外フラップの位置ずれを補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、粘着テープを外フラップに貼りつける前に、外フラップの状態を認識し、外フラップの状態を補正することができるため、段ボール箱の寸法のばらつきがあっても梱包装置自身の調整を行うことなく、安定して段ボール箱の組み立てを行うことが可能な梱包装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の梱包装置を示した概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態の梱包装置の正面図である。
【図３】立体的に展開された段ボール箱を示す斜視図である。
【図４】立体的に展開された段ボール箱の内フラップと外フラップが折り込まれた状態を示す斜視図である。
【図５】外フラップが折り込まれた状態の段ボール箱を撮像装置で撮影した場合の一例を示す上面図である。
【図６】本発明の認識部における内部処理の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態において粘着テープの貼りつけを行う動作を説明する図である。
【図８】本発明の第２実施形態の梱包装置を示した概略図である。
【図９】従来技術における段ボール箱の外フラップずれを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る各実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図面において同一部分は同一符号で示している。
【００１５】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る梱包装置の構成について図１を用いて説明する。図１に示すように、梱包装置１は、段ボール箱１３の外フラップのずれを補正することを目的とした第１のロボットアーム８と、第２のロボットアーム１２と、２つのロボットアームを支持するための架台１６、２つのロボットアームの制御を行うためのロボット制御部４を含む制御装置３を備えている。また、段ボール箱１３の側面を吸着保持するための吸着機能を有したエンドエフェクタ９及びエンドエフェクタ１１が、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２の先端のそれぞれに取り付けられている。
【００１６】
架台１６上には、段ボール箱１３の外フラップの位置ずれを補正する際に補正動作を支持する突き当てブロック１４が配置されている。更に、図２から分かるように、架台１６の上方には、段ボール箱１３の一対の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを計測するための手段として撮像装置１５と、撮像を行う際に外フラップ１７ａ及び１７ｂの浮きを抑制することを目的とした外フラップ１７ａ及び１７ｂを押さえるためのブロック１０ａ及び１０ｂが設けられている。ここで撮像装置１５は、例えばＣＣＤセンサと光学レンズを備えたカメラを備えている。
【００１７】
制御装置３の内部構成について図１を用いて詳しく説明する。制御装置３は、段ボール箱１３を保持可能な保持機構である第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２を制御するためのロボット制御部４と、ロボット制御部４に対して指令を出すための目標値生成部２とを備える。また、制御装置３は撮像装置１５で撮像された画像データを取り込み、所定の処理を行うことを目的とした画像処理装置５を備える。画像処理装置５は、撮像装置１５で撮像された画像データから、段ボール箱１３の外フラップのずれ方向を認識する認識部７と、外フラップのずれ量を算出する補正量演算部６を備える。
【００１８】
ここで、第１実施形態に係る梱包装置で用いられる段ボール箱１３の仕様と、段ボール箱１３の組み立て作業について図１、図３、図４を用いて説明する。本実施形態に係る段ボール箱１３は、立体的に展開された状態で図３に示されるような形状を有する。段ボール箱１３は、底面を形成する外フラップ１７ａ及び１７ｂと、外フラップ１７ａ及び１７ｂを折り込んだ際に内側になるように折り込まれる、内フラップ１８ａ及び１８ｂを備えている。これらのフラップは図１に示す架台１６上で第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２を用いて折り込まれるか、専用のフラップ折り込み機構（不図示）を設けて折り込む。このように、図４に示すように予め底面（後述の粘着テープの貼り付け前）を形成した状態にしておく。
【００１９】
続いて、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正するための動作について説明する。まず図４に示すような予め外フラップ１７ａ及び１７ｂと内フラップ１８ａ及び１８ｂが折り込まれた状態の段ボール箱１３の側面を第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２で把持する。ここで、段ボール箱１３は、外フラップ１７ａ及び１７ｂが粘着テープによって固定されていない状態のため、図４に示すように、外フラップ１７ａ及び１７ｂの先端縁部は段ボール箱１３に対して浮いた状態となる。
【００２０】
疑似的に粘着テープが貼られている状態と同様な状態にするため、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２で段ボール箱１３を把持する。この状態を維持したまま、段ボール箱１３を図２のｚ軸方向に駆動して、ブロック１０ａ及び１０ｂに段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂを当接させる。更に段ボール箱１３の状態をより安定させることを目的として、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２を図１のｙ軸方向に駆動し、段ボール箱１３の側面を突き当てブロック１４に当接させておく。
【００２１】
このように段ボール箱１３の状態を安定させた状態で、撮像装置１５で外フラップ１７ａ及び１７ｂの状態を上方から撮像する。撮像された画像データは画像処理装置５に転送される。画像処理装置５の内部に設けられた認識部７は、撮像された画像データからエッジ処理等を用いて外フラップ１７ａ及び１７ｂの前後方向（長手方向）の位置ずれの有無を認識する。
【００２２】
ここで、図６を用いて、認識部７で行う外フラップ１７ａ及び１７ｂのずれ方向を認識するための具体的な処理について説明する。認識部７は、ｘ軸方向の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを検出するための検出領域２３ａと、ｙ軸方向の位置ずれ（外フラップ１７ａと１７ｂとの間の隙間）を検出するための検出領域２３ｂとを備える。それぞれの検出領域２３ａ及び２３ｂではエッジ処理を用いることでそのずれの有無を認識する。更に、認識部７で認識された認識結果（認識情報）を、補正量演算部６で各ずれ方向におけるずれ量を計算する。
【００２３】
以下、図５を用いて、認識部７及び補正量演算部６の具体的な処理動作を説明する。図５は段ボール箱１３を撮像装置１５で撮影した画像データの一例である。認識部７ではｙ軸方向のずれ、即ち外フラップ１７ａと１７ｂとの間に隙間があることを図６の検出領域２３ｂを用いて認識し、更にｘ軸方向の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれの有無を図６の２３ａを用いて認識する。何れかの方向にずれが認識された場合は、補正量演算部６で各軸方向（ｘ軸及びｙ軸方向）のずれ量を算出する。
【００２４】
図５に示した例では、ｙ軸方向のずれ量ｅはｄ１、ｘ軸方向のずれ量はｄ２として算出される。画像処理装置５で処理された各軸のずれ量ｅは、制御装置３の内部で目標値生成部２から生成された目標値ｒと減算処理される。その後、補正された目標値（ｒ−e）として、ロボット制御部４へ転送され、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２を駆動することで段ボール箱１３の外フラップ１７ａと１７ｂの位置ずれを補正する。
【００２５】
図５に示したずれの場合は、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２を図１のｙ軸のマイナス方向にｄ１、ｘ軸のマイナス方向にｄ２だけ駆動することで段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正する。尚、この補正動作を行う過程において、突き当てブロック１４を支点として、段ボール箱１３の側面を第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２で押しながら駆動することで、外フラップ１７ａ及び１７ｂのずれの補正を良好な状態で行うことができる。
【００２６】
次に、図７を用いて、粘着テープの貼り付け動作について説明する。粘着テープ（不図示）の貼り付け動作は、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれの補正後、位置ずれが解消した状態で行われる。具体的には、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２で段ボール箱１３を把持した状態で、粘着テープ貼り付けユニット１９を図７に示すように破線で示す位置から実線で示す位置まで下降させる。その後、粘着テープ貼り付けユニット１９を図７に矢印で示す方向（ｘ軸と平行方向）に移動することで外フラップ１７ａ及び１７ｂへの粘着テープの貼り付けを行う。
【００２７】
本実施形態では、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正するため第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２のような垂直多関節ロボットを用いているが、水平多関節ロボットや複数台の単軸ロボットを組み合わせして実現してもよい。また外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれの補正する手段として２台の垂直多関節ロボットを用いているが、１台のロボットで行ってもよい。
【００２８】
また本実施形態におけるエンドエフェクタ９及び１１は吸着機能により段ボール箱１３を支持しているが、エンドエフェクタ９及び１１の先端に摩擦を発生させる材料（例えばゴム材）を設けて把持してもよい。この後、梱包装置１は、段ボール箱１３の上下を反転させて、第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２、更に不図示の機構を用いて、同一スペース内または他のスペースにおいて不図示の部材を梱包する梱包作業を続けることができることは言うまでもない。
【００２９】
〔第２実施形態〕
次に、図８に基づいて本発明の第２実施形態の梱包装置について説明する。図８は、本発明の第２実施形態の梱包装置５０を示した概略図である。第１実施形態では、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正する手段として２台のロボットアームを用いたが、本実施形態ではロボットアームの代わりに、個別に位置決め可能なアクチュエータを用いている。第２実施形態は、アクチュエータとアクチュエータ制御部（後述）を用いた以外の基本構成は第１実施形態と同様の構成である。
【００３０】
第２実施形態における梱包装置５０は、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正することを目的とした複数のアクチェータ２１ａ乃至２１ｅを備えている。アクチュエータ２１ａ乃至２１ｅは、段ボール箱１３の側面の周囲を取り囲むように配置される。またアクチュエータ２１ａ乃至２１ｅは、アクチュエータ支持部２２により支持され、更にアクチュエータ支持部２２は、架台１６により支持されている。
【００３１】
段ボール箱１３を保持可能な保持機構であるアクチュエータ２１ａ乃至２１ｅは、段ボール箱１３の４つの側面のうち、突き当てブロック１４が配置されている側面を除く、３つの側面に設けられている。図８から分かるように、段ボール箱１３の外フラップ１７ａの長辺側の側面にアクチュエータ２１ａが配置されている。また、外フラップ１７ａの短辺側の両側面にアクチュエータ２１ｂとアクチュエータ２１ｄとが対向して配置されている。外フラップ１７ｂの短辺側の両側面にアクチュエータ２１ｃとアクチュエータ２１ｅとが対向して配置されている。
【００３２】
ここで、アクチュエータ支持部２２は、架台１６に対してｚ軸方向に駆動可能な駆動源（不図示）を有する。アクチュエータ２１ａ乃至２１ｅは、例えば圧縮エアによって伸縮可能なエアシリンダとばね材から構成され、アクチュエータ２１ａ乃至２１ｅに入力された圧力を変位量に変換可能なアクチュエータである。またアクチュエータ制御部２０は、任意の圧力を調整可能な、例えばサーボバルブといった制御装置から構成される。
【００３３】
第１実施形態の場合と同様に、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正するための動作について図８を用いて説明する。第２実施形態に係る段ボール箱の仕様及び外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれ補正を行う前の準備作業については、第１実施形態と同様である。段ボール箱１３は、図４に示す状態で梱包装置５０へ供給される。
【００３４】
この状態で、アクチュエータ２１ａを駆動し、更に突き当てブロック１４へ段ボール箱１３を押しつけ、段ボール箱１３のｙ軸方向の位置を固定する。この時、第１実施形態で説明した時と同様に、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの先端縁部は、段ボール箱１３に対して浮いた状態となっている（図４）。
【００３５】
第１実施形態と同様に、アクチュエータ支持部２２をｚ軸方向に駆動し、外フラップ押さえブロック１０につき当てることで外フラップ１７ａ及び１７ｂの浮きを無くす。撮像装置１５で外フラップ１７ａ及び１７ｂの状態を撮像する工程から、画像処理装置５で処理された各軸のずれ量ｅを算出する工程は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００３６】
続いてずれ量ｅの情報を基にアクチュエータ２１ａ乃至２１ｅを制御する方法について説明する。第１実施形態と同様に、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれ方向とずれ量ｅが図５に示す状態であった場合、アクチュエータ２１ａとアクチュエータ２１ｄをそれぞれ、ｄ１、ｄ２だけ駆動し（図５を参照）、段ボール箱１３を側面方向から押すことで、外フラップ１７ａ及び１７ｂのずれ量を補正する。以上のように、段ボール箱１３の外フラップ１７ａ及び１７ｂの位置ずれを補正するためアクチュエータ２１ａ乃至２１ｅのうち少なくとも一つを用いている。
【００３７】
尚、この構成の場合、アクチュエータ２１ｄの代わりにアクチュエータ２１ｃを駆動しても同様の効果を得ることができる。この状態で第１実施形態と同様に図７で示したように粘着テープの貼りつけを行えば、外フラップ１７ａ及び１７ｂのずれが無い状態で貼りつけることが可能となる。この後、梱包装置５０は、段ボール箱１３の上下を反転させて、各実施形態で用いた第１のロボットアーム８及び第２のロボットアーム１２、更に不図示の機構を用いて、不図示の部材を梱包する梱包作業を続けることができる。
【００３８】
上述の各実施形態では、位置ずれを補正する段ボール箱を上面が長方形の形状としたが、上面が正方形の段ボール箱であっても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１      梱包装置
３      制御装置
４      ロボット制御部
７      認識部（認識手段）
８      第１のロボットアーム（保持機構）
１２    第２のロボットアーム（保持機構）
１３    段ボール箱
１４    突き当てブロック
１５    撮像装置（計測手段）
１７ａ、１７ｂ  外フラップ
１９    粘着テープ貼り付けユニット
２１ａ〜２１ｅ  アクチュエータ（保持機構）
５０    梱包装置
【図１】
2017030265.tif 000003
【図２】
2017030265.tif 000004
【図３】
2017030265.tif 000005
【図４】
2017030265.tif 000006
【図５】
2017030265.tif 000007
【図６】
2017030265.tif 000008
【図７】
2017030265.tif 000009
【図８】
2017030265.tif 000010
【図９】
2017030265.tif 000011