JP4914696B2 - 耳折り装置付ロボットハンド及びそれを用いた箱詰め装置 - Google Patents

Description

本発明は、耳折り装置付ロボットハンド及びそれを用いた箱詰め装置に関するもので、より具体的に耳折りされた包装体を箱に詰める処理を行なうのに適した技術に関する。

包装体の形態には多種多様のものがあるが、その中の一つとして羊羮やお茶等を包装する際に用いる側面所定位置に折り込みを形成したガゼット付き包装体がある。そして、係る包装体を製造するには、一般にピロー包装装置を用い、エンドシールを施す前に、フィルム側面をガゼット爪にて内方に押し込むことにより形成する。

ところで、係る包装体は通常複数個を一つの箱体内に収納するため、その収納の際に係る耳部等が邪魔になり収納作業が煩雑でかつ収納効率も低下する。そこで、係る耳部並びに耳部周辺の被包装物に当接していないフィルム部位を下方に折り曲げることにより被包装物に密着させ、包装体の形状を被包装物の形状と略同一の形態とすることにより、余分に外周に突出する部分を低減したものもある。

係る処理をするためには、包装体を製造する包装装置の搬出側に、耳部を下方に向けて折り曲げる折り曲げ装置を設け、さらにその折り曲げ装置の搬出側に折り曲げた耳部を一対のエンドレスベルトで挟持しながら搬送し、その搬送途中で加熱することにより折り癖を付け、そのエンドレスベルトから搬出された後も耳部が折り曲げられた状態を維持できるようにしている。当該折り曲げ装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開平５−２９４３０４号公報

上記の従来のものでは、手作業による箱詰めを行なうため、煩雑であった。また、別途耳折り装置が必要となるとともに、耳折り装置通過後も折り曲げた状態を保持するために加熱したり接着剤による仮止めを行なうなどの処理が必要となり、係る処理のための機構も必要となり、耳折り装置が大型となる。

本発明は、簡単な構成でもって包装体の耳部或いはその周辺部位も合わせて折り曲げた状態の包装体を包装箱などに自動供給することのできる耳折り装置付ロボットハンド及びそれを用いた箱詰め装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る耳折り装置付ロボットハンドは、包装体を吸引保持する吸着手段と、その吸着手段で吸引保持された前記包装体の両端を折り曲げる耳折り手段と、を備え、前記吸着手段は、その吸着手段の取り付け面に対して吸着面の位置が相対的に接近離反移動可能に設けられた中空の吸着ボックスを有し、その吸着ボックスの下面には貫通孔が形成されてその表面が前記吸着面となり、その吸着ボックスは、前記包装体が前記貫通孔を塞いだ状態で吸着ボックス内が吸引されると前記包装体が前記吸着面に吸引保持されるとともに、前記吸着面が前記取り付け面に対して相対的に接近移動するように構成され、前記耳折り手段は、一対の耳折り用爪と、その耳折り用爪を上方を回転中心として正逆回転させる駆動機構とを備え、前記耳折り用爪が開いた状態ではその耳折り用爪の下端が互いに外側を向いたハの字状になるとともに前記耳折り用爪が閉じた状態ではその一対の耳折り用爪の下端の間隔が狭くなって前記包装体の両端に接触して折り曲げるように構成した。

取り付け面は、実施の形態ではロボットアームの先端下面に対応する。また吸着ボックスは、実施の形態では筒状本体に対応する。吸着面の位置が相対的に接近離反移動させるためには、実施の形態のように上部筒体１３と下部筒体を１４の一端同士を軸方向に移動可能に連結するようにしても良いし、蛇腹などの伸縮する部材を実装してもよい。また、少なくとも吸着面の位置が移動すればよいので、実施の形態のように途中から（下部筒体が）移動するようになっていても良いし、吸着ボックスの上端に蛇腹等を取り付け、吸着ボックス全体が移動するようになっていても良いし、逆に吸着面のみが移動するようになっても良い。

好ましくは、前記吸着ボックス内には、噴射ノズルを配置し、その噴射ノズルから噴射されるガスにより、前記吸着面が相対的に下降移動する方向の付勢力を受けるように構成することである。また、前記耳折り用爪が開いた状態で前記吸着面が上昇移動するように制御するようにするとよい。さらに、吸着ボックスは、下側筒体と上側筒体とを備え、一方の筒体の一端部内に他方の筒体の一端部を移動可能に挿入するように構成するとよい。更にまた、吸着ボックス内には、第２噴射ノズルを配置し、その第２噴射ノズルから噴射されるガスにより前記吸着面に接触する前記包装体に対し離脱方向の力が加わるようにするとよい。

本発明に係る箱詰め装置は、上記の耳折り装置付ロボットハンドと、その耳折り装置付ロボットハンドを支持すると共に複数地点間を移動させる手段と、を備えて構成することである。複数地点を移動させる手段は、実施の形態では、ロボットアーム並びにそれを駆動させる装置に対応する。ロボットハンドを包装体の吸着位置と、包装体の箱への供給位置との間を移動させることができる装置であれば、その構成は各種のものにより実現できる。

また、箱詰め装置は、包装体を吸引保持する吸着手段と、その吸着手段で吸引保持された前記包装体の両端を折り曲げる耳折り手段と、前記吸着手段を支持する支持部材（ロボットアーム）と、前記吸着手段並びに前記耳折り手段を、前記包装体の一体として複数地点間を移動させる手段と、を備える。そして、前記吸着手段は、前記支持部材に対して吸着面の位置が相対的に接近離反移動可能に設けられた中空の吸着ボックスを有し、その吸着ボックスの下面には貫通孔が形成されてその表面が前記吸着面となるようにした。さらに、その吸着ボックスは、吸引装置に連係され、前記包装体が前記貫通孔を塞いだ状態で前記吸引装置にて前記吸着ボックス内が吸引されると前記包装体が前記吸着面に吸引保持されるとともに、前記吸着面が前記支持部材に対して相対的に接近移動するように構成され、前記耳折り手段は、一対の耳折り用爪と、その耳折り用爪を上方を回転中心として正逆回転させる駆動機構とを備え、前記耳折り用爪が開いた状態ではその耳折り用爪の下端が互いに外側を向いたハの字状になるとともに前記耳折り用爪が閉じた状態ではその一対の耳折り用爪の下端の間隔が狭くなって前記包装体の両端に接触して折り曲げるように構成されるようにしてもよい。

ロボットハンドを包装体の上方に位置させ、吸着面が包装体の表面に接触或いは近接した状態にする。なお、実施の形態では所定位置にある包装体の上にロボットハンド側が下降移動するようにしているが、包装体が上昇移動するようにしても良い。

その状態で例えば吸引装置（吸引ポンプ）を動作させたり、動作中の吸引装置等に接続して吸着ボックス内を吸引する。すると、吸着ボックスの吸着面に包装体が吸引・保持される。このとき、吸着ボックス内が負圧となるため、吸着面が取り付け面側に移動（上昇移動）する。

次いで、ロボットハンドを所定位置（包装体を供給する箱の上）まで移動させる。これにより、吸着された包装体を吸着位置から箱の上に移動できる。この移動開始前から移動中さらには移動停止後の任意のタイミング（実施の形態では、移動前）で、ハの字に開いた耳折り用爪を閉じる。これにより、包装体の両端（通常はエンドシールがされた耳部及びその周辺のフィルム部位）が折り曲げ（耳折り）される。

ロボットハンドは、耳折り用爪が閉じた状態のまま箱内に下降移動すると、耳折りされた包装体が箱内に供給される。その後、ロボットハンドの吸着並びに耳折り用爪の閉じた状態を解除すると、ロボットハンドから包装体が離脱し、箱内に詰め込まれる。また、第２噴射ノズルからガスを噴射するようにすると、簡単に吸着状態が解除され、ロボットハンドからスムーズに離脱させることができる。

本発明では、簡単な構成でもって包装体の耳部或いはその周辺部位も合わせて折り曲げた状態の包装体を包装箱などに対して自動的に箱詰めが可能となるとともに、別途耳折り装置が不要となり、設備スペースが減少する。

図１から図５は、本発明の好適な一実施の形態の要部（箱詰め装置のロボットハンド部分）を示している。図に示すように、本実施の形態の箱詰め装置１は、予め設定されたら軌跡で移動するロボットアーム２の先端下面に、包装体３を保持することができるロボットハンド１０が取り付けられた構造となっている。

ロボットハンド１０は、包装体３を吸着・保持するための筒状本体１１と、包装体３の耳部４を折り曲げる耳折り部１２と、を備えている。筒状本体１１は、円筒状の上部筒体１３と、その上部筒体１３の下方に装着された下部筒体１４と、を備え、上部筒体１３の下方部位が下部筒体１４内に挿入された構成を採る。下部筒体１４の下面が包装体３に接触する平面矩形状の吸着部１５となり、その吸着部１５には上下に貫通する貫通孔１６が複数個形成されている。吸着部１５の下面が吸着面となる。

上部筒体１３の外径と下部筒体１４の内径はほぼ等しくしており、両筒体１３，１４の接触面から空気が漏れないようにしている。上部筒体１３と下部筒体１４の間の気密性をより確実にするためには、例えば、Ｏリングを取り付けたり、接触面をシリコンラバー等で被覆したり、グリスを介在させるなど、各種の方法が採れる。また、上部筒体１３は、ロボットアーム２内を介して吸引ポンプ（図示省略）に連携されている。

これにより、図１，図２に示すように吸着部１５が包装体３の上面に接触して貫通孔１６を閉塞している状態で吸引駆動すると、筒状本体１１内に負圧が生じ包装体３が吸着部１５に吸着される。この状態で更に吸引処理を継続すると、筒状本体１１内の負圧が上昇し、下部筒体１４が上部筒体１３に対して相対的に上昇移動する（ロボットアーム２に対して接近移動する）。よって、上部筒体１３の位置が一定であるとすると、下部筒体１４（吸着部１５）に吸引保持された包装体３も上昇移動する。

また、筒状本体１１の内部には、中央に軸方向に延びる第１噴射ノズル１８を配置すると共に、その周囲に軸方向に延びる第２噴射ノズルを複数本配置する。第１噴射ノズル１８の下端は、下部筒体１４の内底面中央に上方に向けて起立形成させた上方開口した筒部２０内に挿入させる。また、第２噴射ノズル１８の下方は吸着部１５に設けた貫通孔１６に対向させている。さらに、第１噴射ノズル１８と第２噴射ノズル１９は、共に別系統の噴射ポンプ（図示省略）に連携され、各噴射ノズル１８，１９から下方に向けてエアが噴射可能となる。

係る構成にすることにより、第１噴射ノズル１８からエアが噴射すると、そのエアは筒部２０内に向けて吹き付けられ、筒部２０の下端は閉塞していることから筒部２０ひいては吸着部１５（下部筒体１４）を下方へ付勢する。これにより、一旦上昇した下部筒体１４を下降移動させることができる。

また、第２噴射ノズル１９から噴射されたエアは、貫通孔１６を介して包装体３に当たる。よって、筒状本体１１内の吸引を停止すると共に、第２噴射ノズル１９からエアを噴射することで、吸着部１５に吸着された包装体３を離脱させることができる。

さらに、上部筒体１３の側面には、上下方向に延びる長孔２１が形成されるとともに、下部筒体１４の内側面には、その長孔２１に挿入されるガイドピン２２が設けられる。このガイドピン２２は、長孔２１内に沿って移動するため、下部筒体１４のに上限、及び下限が規制される。

一方、耳折り部１２は、一対の耳折り用爪２５と、その耳折り用爪２５を開閉する開閉機構部２６と、を備える。開閉機構部２６は、シリンダー３０と、そのシリンダー３０に連携されたカム板と、そのカム板に接触するカムフォロアー３３と、を備え、カムフォロアー３３が耳折り用爪２５に連携される。これにより、シリンダー３０のシリンダロッドを往復移動させると、カム板が上下移動し、これによりカムフォロワー３３が所定の軌跡で移動することで、耳折り用爪２５を開閉移動することができる。

次に、ロボットハンド１０の動作を説明する。図６（ａ）に示すように、包装体３の上面に吸着部１５を接触させる。この状態で吸引ポンプを動作させ、包装体３を吸着部１５に吸着させる。なお、吸引ポンプの動作開始は、包装体３を吸着部１５に接触させる前から行なっても良い。

包装体３が吸着部１５に吸着され貫通孔１６を閉塞すると、図６（ｂ）に示すように、次いで、図６（ｂ）に示すように、下部筒体１４は、自動的に上昇する。このとき、上部筒体１３や耳折り部１２は上昇移動することなく図６（ａ）の位置をとどめるため、包装体３の耳部４は、ハの字状に開いた耳折り用爪２５に案内されて下方に向けさせられる。

次に、シリンダー３０を動作させ、カムフォロアーとカム板のカム機構によりシリンダー３０の直線運動を回転運動に変換させて耳折り用爪２５を閉じる。これにより、図６（ｃ）に示すように、包装体３の耳部４は折り込まれる。

この耳部４が折り込まれた状態を維持したまま、ロボットアーム２が予め設定された軌跡で移動する。つまり、ロボットハンド１０が上昇し（図７（ａ）参照）、ロボットハンド１０が包装体の供給位置の上方に移動し（図７（ｂ）参照）、ロボットハンド１０が下降し、包装体３を包装箱４０にする（図７（ｃ）参照）。

次いで、耳折り用爪の開閉の駆動源となるシリンダー３０の電磁弁を開放し、耳折り用爪をフリー状態とする。ここでフリー状態とは、耳部４を包装体３の本体側に押さえる力が解除さた状態であり、開いた状態を保持（維持）したり、閉じた状態を保持（維持）したりすることがない状態である。そして、吸引を停止すると共に、第２噴射ノズル１９からエアを噴射させ、吸着状態を解除する（図７（ｄ）参照））。

次に、第１噴射ノズル１８からエアを噴射し、下部筒体１４を下降移動させる（図８（ａ）参照））。このとき、ロボットアーム２の先端側も上昇移動させる。更にロボットハンド１０を上昇させ、ロボットハンド１０を包装箱から完全に抜く（図８（ｂ）参照）。そして、ロボットハンド１０を包装体の吸着位置に移動させる（図８（ｃ）参照）。この移動中に、シリンダー３０を動作させ、耳折り用爪２５を開く。

また、本発明は、耳折り用爪を２段階で開閉する様にし、半開き状態でロボットハンドを抜くようにしてもよい。

本発明に係る箱詰め装置の好適な一実施の形態を示す正面図である。 本発明に係る箱詰め装置の好適な一実施の形態を示す側面図である。 本発明に係る箱詰め装置の好適な一実施の形態を示す平面図である。 筒状本体（吸着ボックス）の内部を示す断面図である。 作用を説明する図である。 作用を説明する図である。 作用を説明する図である。 作用を説明する図である。

符号の説明

１ 箱詰め装置
２ ロボットアーム
３ 包装体
４ 耳部
１０ ロボットハンド
１１ 筒状本体
１２ 耳折り部
１３ 上部筒体
１４ 下部筒体
１５ 吸着部（吸着面）
１６ 貫通孔
１８ 第１噴射ノズル
１９ 第２噴射ノズル
２０ 筒部
２１ 長孔
２２ ガイドピン
２５ 耳折り用爪
２６ 開閉機構
３０ シリンダー
３３ カムフォロアー

Claims (6)

1. 包装体を吸引保持する吸着手段と、
   その吸着手段で吸引保持された前記包装体の両端を折り曲げる耳折り手段と、を備え、
   前記吸着手段は、その吸着手段の取り付け面に対して吸着面の位置が相対的に接近離反移動可能に設けられた中空の吸着ボックスを有し、
   その吸着ボックスの下面には貫通孔が形成されてその表面が前記吸着面となり、
   その吸着ボックスは、前記包装体が前記貫通孔を塞いだ状態で吸着ボックス内が吸引されると前記包装体が前記吸着面に吸引保持されるとともに、前記吸着面が前記取り付け面に対して相対的に接近移動するように構成され、
   前記耳折り手段は、一対の耳折り用爪と、その耳折り用爪を上方を回転中心として正逆回転させる駆動機構とを備え、前記耳折り用爪が開いた状態ではその耳折り用爪の下端が互いに外側を向いたハの字状になるとともに前記耳折り用爪が閉じた状態ではその一対の耳折り用爪の下端の間隔が狭くなって前記包装体の両端に接触して折り曲げるように構成されることを特徴とする耳折り装置付ロボットハンド。
2. 前記吸着ボックス内には、第１噴射ノズルを配置し、その第１噴射ノズルから噴射されるガスにより、前記吸着面が相対的に下降移動する方向の付勢力を受けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の耳折り装置付ロボットハンド。
3. 前記耳折り用爪が開いた状態で前記吸着面が上昇移動するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の耳折り装置付ロボットハンド。
4. 前記吸着ボックスは、下側筒体と上側筒体とを備え、一方の筒体の一端部内に他方の筒体の一端部を移動可能に挿入するように構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の耳折り装置付ロボットハンド。
5. 前記吸着ボックス内には、第２噴射ノズルを配置し、その第２噴射ノズルから噴射されるガスにより前記吸着面に接触する前記包装体に対し離脱方向の力が加わるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の耳折り装置付ロボットハンド。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の耳折り装置付ロボットハンドと、
   その耳折り装置付ロボットハンドを支持すると共に複数地点間を移動させる手段と、を備えたことを特徴とする箱詰め装置。

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