装箱装置的制作方法

本实用新型涉及将装袋好的商品自动地填充到包装箱等中的装箱装置。

背景技术：

薯片等小食品类在装袋之后被装到瓦楞纸箱中出厂，作为用机器人进行该装箱的装置，例如已知有记载在特开2013-145167号公报、特开 2013-174503号公报中的装置。

在这些文献所记载的装置中，反复进行通过机器人拿起由输送机输送来的装袋商品(以下，将该装袋商品称为物品。)而填充到瓦楞纸箱的动作，所以处理能力有限。

针对于此，在特开平9-301305号公报所记载的装箱装置中，使由输送机接连输送来的物品在间歇传送的带式输送机上排列好后，通过吸盘拿起排列好的物品组而填充到瓦楞纸箱，所以处理能力优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2013-145167号公报

专利文献2：特开2013-174503号公报

专利文献3：特开平9-301305号公报

技术实现要素：

实用新型要解决的技术问题

但是，在间歇传送的带式输送机上对物品进行排列的后者的装箱装置中，在前段需要整理物品的姿势、方向的装置，所以存在输送机长度相对变长的问题。另外，在排列物品时，因边在带式输送机上以一定间距间歇地传送物品，边进行排列，所以当将物品大小切换为其它大小、或像自立袋那样袋的上与下的形状不同时，存在不能进行应对的问题。

针对该问题，如果替代以往的间歇传送的带式输送机而使用专利文献 1、2所记载的机器人，则不管物品的大小、形状怎么切换都能够充分地应对。但是，由于是分别进行使接连输送来的物品排列为能够装箱的状态的机器人的动作、将排列好的物品组输送到装箱位置的输送机的动作以及将输送到装箱位置的物品组装到包装箱中的动作，所以如果不使它们的动作定时一致，反而存在处理能力下降的问题。

本实用新型着眼于上述问题，其课题在于，提供一种迄今之上地提高装置整体的处理能力的新的装箱装置。

用于解决技术问题的方案

本实用新型所涉及的装箱装置其特征在于，包括：输送物品的上游侧输送机；机器人，将通过上游侧输送机输送来的物品转移排列在移动的输送面上；输送机，具有所述输送面，使排列在所述输送面上的物品移动到装箱位置；以及装箱机构，将到达所述装箱位置的物品组填充于包装箱，所述输送机与上游侧输送机的终端部横向并排地配置，所述机器人排列物品的区域和与所述区域相邻的所述装箱位置分开为属于区域和装箱位置各自的物品不相接触的最小的间隔。

在该装箱装置的上游配置有连续地制造物品的包装机，从该包装机排出的物品经由上游侧输送机接连输送来到装箱装置。在本实用新型中，在该上游侧输送机的终端部配置机器人，通过该机器人拿起接连输送来的物品，将其转移到并设的输送机上。该输送机与上游侧输送机的下游侧横向并排配置。在将物品转移到该输送机上时，机器人使各物品排列为能够填充于包装箱的形式。例如，将物品的朝向从纵向变为横向、或将其横向并排地排列成局部重复的姿势、将其排列为2列、2层。

另一方面，供物品排列的输送机总是被驱动，排列于其上的物品以低速向装箱位置输送。机器人在该期间也将物品接连转移到输送机上。通过反复进行这样的动作，能装箱的多个物品排列在输送机上。在此，将该能装箱的多个物品称为物品组。在该物品组借助输送机而到达了装箱位置时，装箱机构拿起该物品组而填充于包装箱内。此时，优选使输送机暂时停止，但在使其停止的情况下，在物品组刚从装箱位置拿起后便驱动输送机。由此，机器人能够继续将接下来的物品转移到后续的排列区域。

这样一来，机器人将接连输送来的物品转移到移动的输送面上，如果在该期间完成的物品组到达了装箱位置，则装箱机构将其填充于包装箱，所以机器人与装箱机构边分别且同时并行地动作，边通过经速度调整的输送机调整它们的动作循环的偏差。

另外，优选地，机器人排列物品的区域和装箱位置分开为属于各自的物品不相接触的最小间隔。如果这样构成，则即使物品组进入装箱位置，也会在其后方形成用于排列接下来的物品的新的区域，所以机器人能够将接连输送来的物品依次转移到新出现的后方的区域。因此，能够使机器人不停歇地高效地进行动作。

在此，物品的排列区域与装箱位置分开为属于各自的物品不相接触的最小间隔在于，如果两者的间隔为零，则在机器人将物品置于规定的排列区域时、或者装箱机构拿起装箱位置的物品组时，存在挂到相邻的区域的物品而打乱其姿势的风险。因此，在本实用新型中，优选使物品的排列区域与装箱位置分开为属于各自的物品不相接触的最小间隔。

另外，优选地，机器人将物品排列为已到达装箱位置的物品组的最上游端与接下来的物品组的最下游端不相接触的最小的间隔。

另外，优选地，在输送机上，紧跟已进入装箱位置的物品组之后地隔着间隔形成有用于排列接下来的物品的新的区域。

另外，优选地，所述机器人设置于使上游侧输送机的终端部和排列物品的区域落在可动范围内的位置。

由此，能够以最短距离将到达上游侧输送机的终端部的物品转移到输送机上的物品排列区域，所以能够提高机器人的处理能力。

另外，优选地，上游侧输送机的至少一部分与输送机的至少一部分在与运行方向正交的方向上横向并排地配置。

另外，优选地，装箱机构配置成能够在所述装箱位置与被送入空的包装箱的待机位置之间移动，所述待机位置在上游侧输送机的终端部的下游侧、且是所述装箱位置的侧方的位置。

由此，装箱机构仅是重复拿起物品组并将其塞入下方的包装箱的动作，所以能够使装箱机构为例如包括水平移动机构与上下移动机构的简单的构成。

当然，也能够取代这样的移动机构，而通过多关节机器人、并联连杆机器人(パラレルリンクロボット)来构成装箱机构。在这种情况下，需要预先设定成相邻的装箱机构与所述机器人不相互干涉。因此，优选地，机器人与装箱机构被设定为不相互干涉。

例如，预先将装箱机构配置于机器人的可动范围外而避免物理性的干涉。即、装箱机构配置于机器人的可动范围外。

或者，设置对机器人与装箱机构进行动作控制的控制部，通过该控制部来例如将机器人的动作控制为不与装箱机构相干涉。即、装箱装置还具有控制部，控制部对机器人进行动作控制，使机器人与装箱机构不相互干涉。

另外，优选地，本实用新型的机器人为并联连杆机器人，并在所述机器人的可动下端部具有吸附保持物品的吸盘。

由此，即便物品为小食品那样的柔软的袋装商品，并且即便其输送姿势混乱，都能通过吸盘可靠地对其进行保持，混乱的姿势也能够恢复为正确姿势地转移到排列区域的规定位置。

进而优选地，本实用新型的所述输送机在所述物品组到达了装箱位置时停止，并在通过所述装箱机构拿起了所述物品组时被再次驱动。

由此，能够使输送机的停止时间最短而使机器人对物品的转移动作连续。

另外，优选地，所述输送机在物品来不及向移动的输送面转移时被控制为暂时停止。即、所述输送机在所述物品来不及向移动的所述输送面转移时暂时停止。

从上游输送来的物品有时会在运转过程中间断或缺失。在这样的情况下，物品来不及向移动的排列区域转移，所以此时，输送机暂时地停止。当在这样的期间接下来的物品被输送来时，机器人将其向停止中的排列区域转移，接着输送机被驱动。这样一来，通过机器人同时并行地进行将物品转移排列于移动中的排列区域的工序、使其向装箱位置移动的工序和将在此期间完成的物品组填充到包装箱的工序，所以能够在迄今之上地提高作为装箱装置的处理能力。

进而优选地，本实用新型的装箱机构包括：吸盘，吸附保持物品组；以及计量装置，支撑装箱机构的吸盘，并检测物品组的质量，所述计量装置检测由装箱机构的所述吸盘吸附的物品组是否不够。

如果计量的结果为物品组不够，则认为产生了吸盘的吸附错误，所以此时，将物品组不够的包装箱原样从制造生产线上排除。由此，防止出厂内容量不够的包装箱。

实用新型效果

根据本实用新型，边将接连输送来的物品转移到输送机上的移动的输送面，边在这些物品到达装箱位置之前将它们排列为能够装箱的物品组，所以能够提高装置整体的处理能力。

进而，在使输送机上的物品排列区域与装箱位置隔着属于各自的物品不相接触的最小间隔尽可能地接近的情况下，即使物品组进入到装箱位置，也会在其后方形成能够载置新的物品的空间，所以能够向那里接连转移物品。因此，能够使机器人不停歇地将其处理能力发挥至最大限度，提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型所涉及的装箱装置的一实施方式的外观立体图。

图2是上述实施方式的输送机的平面配置图。

图3是表示上述实施方式的排列区域与装箱位置的位置关系的说明图。

图4是上述实施方式的构成框图。

图5是表示控制部中的一例主处理的流程图。

图6是表示图5的转移处理的一个例子的流程图。

图7是表示图5的输送机处理的一个例子的流程图。

图8是表示图5的装箱处理的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型所涉及的装箱装置的一实施方式进行说明。需要说明的是，以下的实施方式并不限定本实用新型的技术范围。

＜装置的整体构成＞

图1示出本实用新型所涉及的装箱装置的一实施方式的外观立体图，图2示出在该装置中使用的输送机的平面配置图。在这些图中，装箱装置 100包括：上游侧输送机1；与该上游侧输送机1横向并排(横並び)地并行设置(並設)的宽度宽的输送机2；从上游侧输送机1向宽度宽的输送机2转移物品M的机器人3；将所述输送机2上的物品组MG填充于包装箱B的装箱机构4；以及控制它们的后述的控制部5(参照图4)。

＜上游侧输送机＞

上游侧输送机1由将从上游的未图示的包装机输送来的物品M在箭头方向F上输送到其终端部的带式输送机构成，其终端部为用于机器人3 拾取物品M的拾取区域。另外，在上游侧输送机1的一旋转轴上设有检测该旋转轴的旋转数并对该旋转数累计每转的移动量而算出上游侧输送机1上的物品的移动量的移动量计算单元11(参照图4)。

在上游侧输送机1与将物品M送入上游侧输送机1的输送机12间的细微的间隙中，沿横穿上游侧输送机1的方向设有光电式的线传感器13。该线传感器13由投光器13a和光接收器13b构成，投光器13a由直线状排列的多个LED构成，光接收器13b与投光器13a相对配置，并由相同的多个光接收元件构成，通过物品M遮挡从投光器13a沿上下方向照射的多条光，由此检测输送来的物品M和该物品M相对于输送方向的倾斜。

检测出的物品M的倾斜用于后述的吸盘31吸附倾斜的物品M时的旋转角度的调整。

＜输送机＞

宽度宽的输送机2由带式输送机构成，其具有用于使从相邻的上游侧输送机1转移来的物品M排列为能够装箱的状态的充分的宽度与长度。在该输送机2的一旋转轴上也设有算出通过该输送机2输送的物品M的移动量的移动量计算单元21(参照图4)。

上游侧输送机1的输送速度设定为投入其中的物品彼此确保充分的间隔的快的速度，但与其相邻的宽度宽的输送机2例如图3的(a)所示，被设定为能够在前头的物品M完全通过与后述的装箱位置L的边界线(点 P1)之前接着前头的物品M之后载置接下来的物品M那样的慢的速度。

另外，在宽度宽的输送机2上，如图2、图3所示，设有载置物品M 的排列区域A和在其下游相邻的装箱位置L。装箱位置L成为用于装箱机构4把持输送到此的物品组MG的场所。为此，在物品组MG到达了装箱位置L时，输送机2被控制为停止。与此相对地，排列区域A被规定为是用于将物品M载置为能够装箱的状态的区域，如图3的(b)所示，在排列区域A1的前头的物品M进入到装箱位置L内时，在该排列区域A1 的后方出现用于载置接下来的物品M的新的排列区域A2，当物品M向在先的排列区域A1的载置完毕时，能够继续向接下来的新的排列区域A2 载置物品M(参照图3的(c))。

另外，在该排列区域A1与装箱位置L之间设有属于各自的物品M不相接触程度的细微的间隙(间隔)C。当后述的装箱机构4的吸盘41吸附物品组MG时，按压并拿起这些物品，所以各物品M稍变得扁平而向横向扩展。另外，机器人3载置物品M时也会产生载置误差。另外，该物品也会稍稍移动。所述间隙C是考虑到这样的物品M的扩展、载置误差等，使排列区域A1的物品与装箱位置L的物品不相接触地分开。同样，在先的排列区域A1与接其之后的后续的排列区域A2之间也设有同样的间隙(间隔)C。由此，在输送机2上，排列区域A1、A2以隔开最小的间隔C的方式连续，从而机器人3能够不间断地向这些区域A1、A2转移接连输送来的物品M。

如上所述，排列区域A1与装箱位置L之间的间隙C(最小的间隔) 考虑物品M的扩展、载置误差等而确定。更详细地说，在物品M为以软包装材料包装好的袋的情况下，也考虑机器人3的吸盘31对物品M的吸附位置的偏差而确定间隙C。在物品M为以软包装材料包装好的袋的情况下，如果考虑物品M的吸附位置的偏差以及载置误差等，则将俯视时为正方形或长方形的物品M的短边的尺寸的1/8～1/2定为间隙C。例如，在短边尺寸为20cm的以软包装材料包装好的袋的情况下，排列区域A1 与装箱位置L之间的最小间隔(间隙C)基于机器人3的性能等而从2.5cm (短边的尺寸的1/8)～10cm(短边的尺寸的1/2)的范围内确定。

＜机器人＞

机器人3由众所周知的并联连杆机器人构成，在该实施方式中，使用 3轴的并联连杆机器人。但是，并不限定于此，也可以根据需要而使用具有多个关节的多轴机器人。该并联连杆机器人3设置于使上游侧输送机1 的终端部和与其相邻的输送机2的排列区域A1落在可动范围R内(参照图2)的位置。另外，在机器人3的下端部设有吸附物品M的吸盘31。该吸盘31构成为相对于基座部件32能够在水平面内旋转，并且在其下端部配置有多个橡胶制的波纹管33，通过这些波纹管33吸引保持单个的物品M。由此，即便物品M为小食品那样的柔软的袋装商品，还是上游侧输送机1上的物品M的输送姿势混乱，均能用吸盘31保持该物品，边通过吸盘31的旋转修正混乱的姿势，边将以纵向姿势输送来的物品M旋转为横向姿势而载置于输送机2上。

另外，该机器人3在将物品M载置于输送机2的排列区域A1、A2 时，将其排列为能够装箱的状态。在图1、图2中示出了横向并排排列3 个、并将它们排列为2列的例子。该装箱形式随着用户而千差万别。例如，也有使多个物品M横向并排并局部交迭地排列为1列的所谓刺身状的排列形式，如图所示地将其排列为2列的形式、进而还有在2列横向并排的列中加入纵向的1列的形式等。通过读出预先登记在机器人中的模式而对它们进行设定。另外，也能够通过编程而变更物品大小与配置构成。排列为这样的形式的物品组MG通常多层层叠在包装箱B内，所以在输送机2 上排列为一层的装箱形式，通过反复进行多次而结束向包装箱B的填充。

＜装箱机构＞

装箱机构4拿起到达装箱位置L的物品组MG而将其填充于包装箱B，装箱机构4位于上游侧输送机1的终端部下游位置，横向并排地配置于宽度宽的输送机2的侧方位置。并且，在其下方设有被送入空的包装箱B的待机位置S。

该装箱机构4包括吸盘41、使该吸盘41上下移动的上下移动机构42、和使上下移动机构42沿水平方向往复移动的水平移动机构43。吸盘41 为与机器人3的吸盘31相同的构成，在下端部具有多个波纹管44，并且平面大小设计为能够一次性吸附物品组MG的大小。另外，各个移动机构 42、43例如由作为直线往复运动而周知的齿条和小齿轮构成，通过对它们进行驱动控制，吸盘41从装箱位置L的正上方待机位置下降而吸附物品组MG，接着，边上升边水平移动到包装箱B的正上方，从该处向铅直下方下降而将物品组MG塞入包装箱B。接着，在从吸盘41放开物品组MG 后，经相同路径返回到原来的待机位置。另外，装到包装箱B内的物品组 MG的层数被预先确定，根据该层数控制吸盘41塞入物品组MG时的下降行程。

需要说明的是，虽在图1中未图示，但通过电磁阀的切换而被控制内压的伸缩自如的管与吸盘31、41连接。于是，在各波纹管33、44吸附物品M、物品组MG时，经由该管将各波纹管33、44内设定为负压，并在使它们放开时进行加压。由此，物品M、物品组MG被各波纹管33、44 瞬间吸附、或从其被瞬间放开。

＜计量装置＞

另外，在吸盘41与支撑其的上下移动机构42之间设有计量装置45。该计量装置45在吸盘41拿起了物品组MG的时机测量其质量，并根据其测量值检查吸附的物品组MG是否不够。如果不够，则认为产生了吸附错误，所以将物品不够的包装箱B从出厂生产线上排除。

该计量装置45不是测量静止状态的物品的质量，而是在物品的速度正在变化的期间、即正在拿起物品组MG的期间测量其质量。其测量原理在本申请人申请的特开2013-079931号公报中详细公开。

包装箱B为组装式的瓦楞纸箱。另外，在上游侧输送机1的下方设有将包装箱B输送到待机位置S的滚筒式输送机6。为了有效利用上游侧输送机1的下方，该滚筒式输送机6是从上游侧输送机1的侧方进入该输送机1的下方并从该处呈L字状转换方向而到达待机位置S的输送线。而且，在滚筒式输送机6的上游侧设有自动地组装包装箱B的未图示的制箱机，通过该制箱机组装好的包装箱B被送入滚筒式输送机6。

另外，如图2所示，沿上游侧输送机1的长边方向F1推出结束了装箱的包装箱B而将其送向出厂生产线，但被计量装置45判定为物品不够的包装箱B例如沿与长边方向F1正交的方向F2排出，从出厂生产线上排除。

图4示出上述实施方式的控制系统的构成框图。在该图4中，控制部 5由计算机构成，其与由上游侧输送机1输送的物品M的移动量计算单元 11、线传感器13、机器人3、装箱机构4、计量装置45、由输送机2输送的物品M的移动量计算单元21电连接。而且，通过执行内置的程序，控制机器人3，将上游侧输送机1上的物品M转移到输送机2上而将其排列为能够装箱的状态。另外，控制输送机2，使输送机2上的排列区域A1、 A2的物品M移动到装箱位置L。进而，控制装箱机构4，将装箱位置L 的物品组MG填充到包装箱B。

图5的流程图示出控制部5的主处理的一个例子，图6到图8的流程图示出在该主处理中执行的「转移处理」、「输送机处理」、「装箱处理」的一个例子。

接下来，参照这些流程图，对装箱装置100的基本动作进行说明。

＜基本动作＞

在启动了装箱装置100时，分别驱动上游侧输送机1与输送机2，机器人3与装箱机构4的各吸盘31、41分别在初始位置待机。而且，从图6 的步骤S2经步骤S5、S7的处理而转到图7的输送机处理，并从那进一步转到图8的装箱处理再返回到图6的转移处理，直至线传感器13检测出物品M。

当返回到图6的转移处理，通过线传感器13检测到物品M时(图6 的步骤S1、S2)，对该物品M赋予编号，在该编号下算出该物品M的从检出时间点起的移动量(步骤S3、S4)。该移动量是通过按滚筒旋转数累计每1转的移动量而求出的。在根据该移动量判断为第一物品到达了机器人3的拾取区域时(步骤S5)，在接下来的步骤S6中，机器人3的吸盘 31移动到拾取位置，吸附在那里碰到的物品M而将其转移到输送机2的排列区域A1。

需要说明的是，对由线传感器13检测出的物品M赋予编号是因为，到该物品到达机器人3的拾取区域为止会有多个物品M接连进入到上游侧输送机1，从而要对它们进行区分。因此，在线传感器13与拾取区域的间隔比物品的输送间距短的情况下，不需要进行这样的编号赋予。

在将拾取的物品M转移到输送机2时，如果在排列区域A1没有载置有物品M，则图3的(a)的点P1成为物品M的载置位置。但是，当在排列区域A1已经载置有物品M时，由于已载置的物品M的位置会移动，从而下一物品的载置位置也会移动。为此，机器人3根据在后述的步骤 S13中获取的输送机2上的物品M的移动量计算当前位置来载置下一物品。

这样，在物品M的转移结束时，输送机2上的物品M继续移动，所以经接下来的步骤S10，转到图7的输送机处理。在输送机处理中，于步骤S12中，检查输送机2是否停止，如果停止则转到图8的装箱处理，但在该时间点，尚未停止，所以在接下来的步骤S13中，计算输送机2上的物品的移动量，在根据该移动量判断为输送机2上的物品组MG到达了装箱位置L时，使输送机2停止(步骤S14、S15)。在否的情况下，从步骤 S14转到图8的装箱处理。

在通过上游侧输送机1接连输送物品M的期间，通过执行以上的处理，各物品被接连转移到输送机2上，但如果上游侧输送机1上的物品间断、或缺失，则赶不上向移动的排列区域A1的转移。此时，控制部5从图6的步骤S7转到步骤S8，使输送机2暂时停止(步骤S9)。在这样的期间，当由上游侧输送机1输送来接下来的物品M时，控制部5在步骤S6中将其转移到排列区域A1后，如果在步骤S10中输送机2停止，则在接下来的步骤S11中对其进行驱动后转到图7的输送机处理。

在图7的输送机处理中，如果根据物品M的移动量输送机2上的物品组MG到达了装箱位置L(步骤S14)，则在接下来的步骤S15中使输送机2停止后，转到图8的装箱处理。在装箱处理中，如果输送机2在停止中，则检查包装箱B是否处于待机位置S(步骤S16、S17)。如果处于待机位置S，则使装箱机构4动作而将装箱位置L的物品组MG填充到包装箱B后使输送机2驱动(步骤S18、S19)。

在这样的期间，由计量装置45检测到拿起的物品组MG的质量后，在接下来的步骤S20中，检查其质量是否正常，如果正常，则在步骤S21 中进一步检查设定层数的填充是否完成。如果完成，则包装箱B装满，所以将其送往出厂生产线，并将空箱送入待机位置S后(步骤S23)，转到图6的转移处理。

另一方面，如果在步骤S20中，检测出的物品的质量不够，则考虑是吸盘41的吸附错误，所以不将物品M不够的物品组MG塞入包装箱B内，而是在其正上方放开而使其自然落下到包装箱B内。然后，由于将该包装箱B从出厂生产线上排除，所以将其沿图2的箭头方向F2推出。需要注意的是，由于未被吸盘41吸附的物品M残留于输送机2上，所以通过步骤S19的驱动直接将其向输送机2的下游侧排出。因此，有时也会在输送机2的下游端配置用于回收排出的物品M的未图示的输送机。

以上，对本实用新型的一实施方式进行了说明，但本实用新型并不限定于此，也能够采用其它的实施方式。例如，在上述实施方式中，作为装箱机构4，使用了在上下方向与水平方向上往复运动的移动机构42、43，但也可以代替其而使用多轴的机械手。

另外，在以上的实施方式中，在输送机2上设置有将物品组装箱的装箱位置L和使物品排列成物品组的排列区域A1，但也可以在输送机2上设置多个该排列区域A1，并与其匹配地也设置多台机器人3。这样一来，能够形成处理能力高且能应对各种装箱形式的装箱装置。

附图标记说明

1：上游侧输送机

2：输送机

3：机器人

4：装箱机构

31：吸盘

41：吸盘

45：计量装置

M：物品

MG：物品组

A1：排列物品的区域(排列区域)

L：装箱位置

C：间隔

B：包装箱

S：待机位置

R：可动范围。