JP7087355B2 - 開袋装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品の袋詰めで使用する開袋装置に関する。

近年の労働力不足により、従来は手作業で行っている包装工程についても作業者が不足している。特に、チューブやボトルなどの物品を袋に詰める袋詰め等の作業は、長時間にわたり同じ作業を繰り返す単純作業であるため作業者が敬遠し、集まりにくい。

そこで、ロボットやロボットの周辺装置などを用いて袋詰め作業を自動化することが望まれている。

一方、省資源化や、店頭における商品の高密度展示のため、物品の袋詰めでは、物品に対して大きさに余裕のない袋が使用されるようになっている。

物品に対して大きさに余裕のない袋を使用する場合でも確実に袋に物品を挿入するため、弾性体で形成した円錐状部材を円環状部材に取り付けた漏斗状の案内具を袋の入り口におき、袋を吸着により開口した後、案内具を通して物品を袋に挿入することが提案されている（特許文献１）。

特開２００７－５５６７０号公報

袋の入り口においた漏斗状の案内具を通して物品を袋に挿入すると、袋の開口部に物品を通すことはできる。しかしながら、袋が縦長であったり、底部や側部にマチがあったりすると、袋の途中が折れたりシワになったりして袋に物品を所定の位置までしっかりと押込むことが困難となったり、無理に物品を袋に押込もうとして袋を傷付けたり、変形させたりすることが問題となっている。

そこで、本発明は、物品を袋に挿入する袋詰め作業を自動化するにあたり、袋が途中で切れたりシワになったりすることなく、確実に広げることを課題とする。

本発明者は、物品の袋詰め作業を無駄のない動きで効率よく低コストに行うためには、吸着部とそれに対向する弾性部材を用いて袋を確実に開口することが有効であることを想到し、本発明を完成させた。

即ち、物品の袋詰めに供される袋の開袋装置であって、
袋の表裏の一方の面を吸着する吸着部を備えた固定ベース、
袋の表裏の他方の面を吸着する吸着部を有する移動ベース、及び
移動ベースを固定ベースに対して動かす駆動装置を備え、
固定ベースの吸着部と移動ベースの吸着部は、袋の開袋時に固定ベースと移動ベースを対向させたときに互いに重ならない位置に形成されている開袋装置を提供する。

また、本発明は、物品の袋詰めに供される袋の開袋方法であって、
袋の表裏の一方の面を吸着する吸着部を備えた固定ベースと、袋の表裏の他方の面を吸着する吸着部を有する移動ベースとの間で袋を吸着保持する工程、
移動ベースを固定ベースから離すことにより、固定ベースと移動ベースの間で保持されている袋を開袋する工程を有し、
袋を吸着保持する工程において、固定ベースと移動ベースを対向させたときに、固定ベースの吸着部と移動ベースの吸着部とが互いに重ならないようにする開袋方法を提供する。

物品を袋詰めするにあたり、本発明の開袋装置を使用して、又は本発明の開袋方法により、袋詰めに使用する袋を開袋すると確実に吸着が行われ、袋が縦長であっても、袋の底部又は側部にマチがあっても袋を確実に開口させることができるので、以降の工程において物品を袋に押し込みやすくなる。さらに、確実に吸着されているので、物品を袋に押し込む際に押し込み時の抵抗で吸着が外れて押し込みを失敗する可能性が極めて小さくなる。

また、本発明の開袋装置はシンプルな構成であるため、汎用のロボットのアームに装着して使用することができる。本発明の開袋装置である開袋用ロボットハンドを汎用のロボットのハンドとして装着することで、袋を吸着保持する工程において、固定ベースと移動ベースを対向させたときに、固定ベースの吸着部と移動ベースの吸着部とが互いに重ならないようにする位置関係を容易に構築することができる。さらに、そのロボットに、開袋した袋に物品を押し込む物品押込用ロボットハンドも装着すると、大掛かりな装置を使用することなく、低コストで袋詰め作業を自動化させることができる。

図１は、実施例の開袋装置の移動ベースをロボットハンドとして装着した双腕ロボットの概略正面図である。 図２Ａは、ロボットが袋詰めを行う作業台付近の上面図である。 図２Ｂは、実施例の開袋装置の移動ベース（開袋用ロボットハンド）が、作業台に組み込んだ固定ベース上にあるときの作業台の上面図及び断面図である。 図３Ａは、物品押込用ロボットハンドの４面図である。 図３Ｂは、物品押込用ロボットハンドが備える底開き用棒状部材の変形性の説明図である。 図３Ｃは、物品押込用ロボットハンドが備える底開き用棒状部材の変形性の説明図である。 図４は、（ａ）実施例及び（ｂ）比較例の物品押込部材の作用の説明図である。 図５は、吸着部を作業台に向けている状態の開袋装置の３面図である。 図６は、袋詰め対象とする縦長物品の説明図である。 図７は、袋詰め対象とする縦長物品の説明図である。 図８は、物品の袋詰め方法における開袋工程の説明図である。 図９Ａは、物品の袋詰め方法における押し込み工程の説明図である。 図９Ｂは、物品の袋詰め方法における押し込み工程の説明図である。 図９Ｃは、物品の袋詰め方法における押し込み工程の説明図である。 図１０Ａは、物品の袋詰め方法の工程説明図である。 図１０Ｂは、物品の袋詰め方法の工程説明図である。 図１０Ｃは、物品の袋詰め方法の工程説明図である。 図１０Ｄは、物品の袋詰め方法の工程説明図である。 図１０Ｅは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｆは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｇは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｈは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｉは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｊは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｋは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１０Ｌは、物品の袋詰め方法における工程説明図である。 図１１Ａは、物品の袋詰め方法の異なる態様の説明図である。 図１１Ｂは、物品の袋詰め方法の異なる態様の説明図である。 図１２Ａは異なる実施例の開袋装置を用いた開袋工程の説明図である。 図１２Ｂは異なる実施例の開袋装置を用いた開袋工程の説明図である。 図１２Ｃは異なる実施例の開袋装置を用いた開袋工程の説明図である。 図１２Ｄは異なる実施例の開袋装置を用いた開袋工程の説明図である。 図１２Ｅは異なる実施例の開袋装置を用いた開袋工程の説明図である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。
本発明の一実施例の開袋装置２０は、固定ベース２１と移動ベース２２を有する。図１は、この移動ベース２２を開袋用ロボットハンド２８として装備したロボット１の概略正面図であり、図２Ａは、固定ベース２１を組み込んだ袋詰め用作業台３０の上面図あり、図２Ｂはロボット１が、ロボットハンドをなす移動ベース２２を、作業台３０に組み込まれた固定ベース２１の上空においた状態の上面図である。

[物品の袋詰め作業の概要]
図１に示したロボット１は、物品の袋詰め製品の製造ラインにおいて、物品の袋詰め作業を行う双腕ロボットで、右ハンドとして物品押込用ロボットハンド１０を有し、左ハンドとして、本発明の実施例の開袋装置２０の一部をなす移動ベース２２（即ち、開袋用ロボットハンド２８）を有する。物品の袋詰め作業は、概略、袋供給装置４０から供給される袋２を左ハンドの開袋装置２０の移動ベース２２で作業台３０に取り出し、作業台３０上で袋２を開袋し、一方、右ハンドの物品押込用ロボットハンド１０で、物品供給装置５０から供給される物品３を作業台３０上に取り出し、開袋装置２０によって開袋された袋２をさらに底部まで開袋し、その袋２に物品３を押し込むことにより行われる。なお、こうして物品が押し込まれた袋は、袋の閉封作業を行う次工程に送られる。

［物品］
袋詰めの対象とする物品については特に制限はないが、本発明は縦長の物品を対象とする場合に特に効果を発揮する。
縦長の物品の例としては、図６に示したボトル容器、図７に示したチューブ容器等を挙げることができる。この他、物品は、縦長の平板状などであってもよく、容器の底部の径がキャップ部に比して細径になっている容器なども挙げることができる。

［袋］
物品の袋詰めに使用する袋としては、合掌型、３方シール型などの平袋、両側辺がシールされて、底部にマチを有するガゼット袋、底部及び側部にマチを有するガゼット袋等を挙げることができる。これらの袋が縦長であると、従来は吸着により袋の表裏を引っ張って開口させても、底部付近まで確実に開口させることが難しいので、本発明の効果が十分に発揮される。

［ロボット］
図１には、ロボット１として垂直多関節型の双腕ロボットを示したが、本発明の開袋装置を取り付けるロボットの種類に特に限定はない。例えば、シリアル型の垂直多関節ロボット、シリアル型の水平多関節（スカラ型）ロボット、パラレルリンク型のロボットなどが挙げられる。
図１に示した物品押込用ロボットハンド１０と開袋装置２０を用いて袋詰め作業をする場合、袋の開袋動作と、袋への物品の押し込み動作は左右のハンドが近接した状態で行われるため、ロボットとしてはロボットアームやハンドが互いに干渉する可能性が少ないシリアル型が特に好ましい。

双腕ロボットは、左右の各アームを制御することが容易であり、左右のアームを連動して制御することもできるので、左右のアームが干渉しない動作を容易に作成できる点でより好ましい。ここで、２本のロボットアームを同時制御可能なロボットは機能的には双腕ロボットと同等なので、双腕ロボットに含まれるとする。また、双腕ロボットは、左右のロボットアームの取付部が共通であるため、物品押込用ロボットハンド１０を取り付けるロボットアームと、開袋装置２０を取り付けるロボットアームをコンパクトに設置できる点でも好ましい。一方、本発明では、双腕の腕数を超える、すなわち３本以上のロボットアームを有するロボットであっても良い。

また、ロボットの種類は、袋詰めを行う作業位置に対する物品供給部や袋供給部の位置によっても適宜選択することが好ましい。例えば、ロボットアームの動作において左右上下の動きが大部分となる場合には、水平方向に高速移動が可能で、また水平方向の移動範囲が大きい水平多関節（スカラ型）ロボットの使用が好ましい。様々な位置や方向で供給された物品や袋を取り出す必要があったり、袋詰めされた物品を立てるなどして次工程に供給する必要があって、ハンドを振り上げたり振り下げたり回転させるなどの動きが求められる場合は、垂直方向の移動範囲や自由度が大きく、手首の複雑な動きも可能であるシリアル型の垂直多関節ロボットの使用が好ましい。

図１に示したロボット１は、動作範囲を広げるために、腰部にも水平回転部１ａを有していることで作業可能な範囲を広くしている。このようにロボットにはロボットアーム以外に適宜回転軸を増やすことができる。

袋詰めする物品や袋詰めに使用する袋をそれぞれ定位置から取り出して使用する場合、ロボットに画像認識装置がなくても袋詰め作業を行うことができるが、画像認識装置があると、任意の方向から一定の範囲に供給された物品を袋詰めすることが可能となる。

画像認識装置に使用する撮像装置は特に限定されず、２次元型でも３次元型でもよい。画像処理に要する時間、物品の色や物品の背景色、コストなどの点から、カラーまたは白黒の２次元型の撮像装置が一般的には選択され、画素数もコストや処理時間を鑑みて適宜選択される。

また撮像装置の設置位置も特に限定されず、例えば、ピック位置上空に設置することができ、双腕ロボットの頭部に設置することもできる。
撮像装置をピック位置上空に設置すると、正確に物品の方向と位置が認識できるので、ピック時の位置ずれを最小にすることができる。ロボットとは別にピック位置上空に撮像装置を設置しても良いし、ロボットアームに撮像装置を設置してピック位置上空から撮像することもできる。

撮像装置を双腕ロボットの頭部に設置すると、ロボットアームに対する撮像装置の相対位置が定まるので、ロボット設置位置とピック位置が変化しても、例えば基準マーカーを読み込んで自動的に微調整するなどの方法で、キャリブレーションと呼ばれる撮像画像とロボットアームの位置関係の調整が不要となる。

[物品押込用ロボットハンド]
図３Ａは、物品押込用ロボットハンド１０の４面図（上面図、正面図、右側面図、左側面図）である。
この物品押込用ロボットハンド１０は、開袋した袋に挿入されて袋の底部を開かせる袋底開き用棒状部材１２、開袋した袋に物品を押し込む押込用棒状部材１４、及び物品を吸着する吸着部１９を有する吸着治具１７を備えている。これらは共通の作業平面上で長手方向を揃えて並列するようにハンドベース１１に取り付けられている。

（袋底開き用棒状部材）
袋底開き用棒状部材１２は、開袋装置２０が袋詰め位置３３で袋２を開口させた後、その袋２に挿入される棒状部材であって、袋２の底部まで袋２を確実に開かせるものである。そのため、袋底開き用棒状部材１２は開袋に適した先端部材として袋底開き部材１２ａを有し、袋底開き部材１２ａを前方に突出させるエアシリンダ１３を有している。突出させる手段は特に限定されず、電動式のアクチュエータであっても良い。

袋底開き部材１２ａの大きさは、袋２の内寸未満とされる。また、袋底開き部材１２ａの大きさは、袋２に押し込む物品３の大きさの最大部と同等もしくは若干縮小した大きさとすることが好ましい。これにより、袋２を過剰に広げて傷めることを防止でき、また、物品３の大きさに応じて袋２の底部を確実に押し広げることができる。

袋底開き部材１２ａの形状は、先端が先細りの円錐台形状とし、表面が平滑で袋の内面との摩擦係数が小さい材質とすることがスムーズに袋を開くことができるので好ましい。

確実に袋底部まで広げる方法として、図３Ｂ（ａ）に示すように、袋底開き部材１２ａの先端付近にエア供給口１２ｂを設け、そこから図３Ｂ（ｂ）に示すように、エアを袋内２に供給することにより袋２を底部まで開かせてもよい。この場合、袋底開き部材１２ａの大きさを袋の内寸未満とし、かつ袋の内寸にできる限り近づけることがエア漏れを最小とし、袋底部まで確実に開くことができて好ましい。エアによって開袋する場合に、袋底開き部材１２ａは袋底まで押し込んでもよく、その手前、即ち、袋の底部に至らない途中までの押込としてもよい。袋底開き部材１２ａの内寸法は、袋の内寸法に近いので、底部まで押し込むと袋を傷める虞があることから、袋の途中までの押し込みとすることが好ましい。

さらに確実に袋底部まで広げる方法としては、図３Ｃに示すように袋底開き部材１２ａの先端にエア供給口１２ｂを設けると共に、袋底開き部材１２ａの後方に、外寸が拡張可能な部材１２ｃを設けてもよい。外寸が拡張可能な部材１２ｃの縮小時の径を袋の内寸未満とし（同図（ａ））、拡張時の径を袋の内寸とすると（同図（ｂ））、袋を底部まで広げるときに袋底開き部材１２ａを袋内に押し込み、そこで外寸が拡張可能な部材１２ｃを拡径させ、袋底開き部材１２ａの先端からエアを供給することによりエアのもれをほぼ無くすることができ、袋底部をより確実に広げることができるので好ましい（同図（ｃ））。

外寸が拡張可能な部材としては、特に限定はないが、例えば、外寸が拡張可能な部材を中空で伸縮可能なゴム部材で形成し、エアの供給によって拡張し、エアの供給停止により常圧になると縮小する、所謂風船様の部材を挙げることができる。

外寸が拡張可能な部材を使用する場合の袋底開き部材１２ａの押込量としては、底部まで押し込んでもよいし、その手前、又は開口部付近で押込を停止させてもよい。外寸が拡張可能な部材の拡張により袋が押し広げられ、それにより袋が変形したとしても、その変形が目立たず、また、袋の口が裂けることのないように、外寸が拡張可能な部材が開口部よりも底部側に僅かに押し込まれる位置とすることが好ましい。

（押込用棒状部材）
押込用棒状部材１４は、袋底開き用棒状部材１２により袋２が底部まで十分に開いた後、袋２内に物品３を押し込む部材である。そのため、押込用棒状部材１４は先端に押込に適した物品押込部材１５を有し、また、物品押込部材１５を前方に突出させるエアシリンダ１６を備えるものが好ましい。突出させる手段は特に限定されず、電動式のアクチュエータであっても良い。突出時の移動ストロークは、袋２に完全に物品を押し込むものであっても良いし、押し込み途中までの移動ストロークであっても良い。押し込み途中までの移動ストロークとしたほうが、ハンド全体がコンパクトになるので好ましい。押し込み途中までの移動ストロークであっても、物品を押し込む際の勢いで物品を完全に挿入させることが可能である。またロボットアームの動きで押し込みストロークを十分なものとすることもできる。

物品押込部材１５は、物品３の胴部よりやや細径の押し込み面を有し、物品が棒状部材で押される部分がチューブのシール部のようにすぼまっていても、確実に物品を袋内に押し込める。また、物品押込部材１５は、底部側に突起１５ａを有している。図４（ａ）に示すように、この突起１５ａを、物品押込部材１５の押込方向に作業台３０に形成されている溝３５に挿入することで、物品押込部材１５が物品３を押し込めるようになる。これにより、チューブ状の物品３の押込時にシール部４が物品押込部材１５の下に潜り込むことがなく、確実に物品を押すことができる。これに対して、物品押込部材１５に突起１５ａが形成されていない場合には、図４（ｂ）に示すように、物品押込部材１５でチューブの物品３の線状のシール部４を押し込んだときに、そのシール部４が物品押込部材１５の下方に潜り込んで挟まった状態になり、それ以上押込不能となる場合がある。このように、物品押込部材１５に形成した突起１５ａを作業台３０の溝３５に挿入して物品３を押し込む方法は、物品押込部材１５で押し込む物品がチューブ状物品のように、物品押込部材１５で押される部位が作業台３０に近い位置にある場合に、その部位が物品押込部材１５の下に潜り込むことを防止できるので、特に有用である。物品押込部材１５の突出時の移動ストロークは、突起１５aが袋２の下部に干渉することを防ぐため、押し込み途中までの移動ストロークで良い。押し込み途中までの移動ストロークであっても、物品を押し込む際の勢いで物品を完全に挿入させることが可能である。

（吸着部）
吸着部１９はバキュームパッドで形成されている。複数の吸着部１９が吸着部ベース１８に配列し、吸着部１９と吸着部ベース１８で吸着治具１７を構成している（図３Ａ）。吸着治具１７は、物品押込用ロボットハンド１０の動きにより物品供給部５５に移動し、吸着部１９で物品３を吸着して持ち上げ、その物品３を仮置位置３２に置くという役割を担う。

［開袋装置］
本実施例の開袋装置２０は、吸着部（バキュームパッド）２３を備えた固定ベース２１と、吸着部（バキュームパッド）２４及び弾性部材２５を備えた移動ベース２２と、移動ベース２２を固定ベース２１に対して移動させる駆動装置を備えている（図２Ｂ）。図５は開袋措置２０の移動ベース２２が吸着部を作業台３０に向けている状態の３面図（上面図、側面図、正面図）である。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示した開袋装置の装置構成では、作業台３０の袋詰め位置３３を固定ベース２１として使用しており、作業台３０の袋詰め位置３３に複数の吸着部２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）が、袋詰め位置３３に載置する袋の長手方向に配列している。このように吸着部を配列することにより、縦長の袋を開口から底部近傍まで確実に開口させることができる。

移動ベース２２では、吸着部２４と弾性部材２５が袋３を吸着する面に交互に配列しており、袋の開袋時に固定ベース２１と移動ベース２２を対向させた場合に、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４とは互いに重ならない位置に設けられている。袋を固定ベース２１と移動ベース２２で挟み、それらの吸着部２３、２４で袋の表裏をそれぞれ吸着し、移動ベース２２を固定ベース２１から上昇させて袋を開袋する場合に、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４が対向する位置にあると、一般に吸着部は可撓性のある材料で形成されているため、袋を吸着するために吸着部を袋に押しつけたときに、可撓性のある材料同士で袋を押圧することになり、吸着面が安定しないので物品を吸着できない場合が生じる。これに対して、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４とが互いに重ならないようにすると、双方の吸着部２３、２４のそれぞれが安定して袋を吸着することができる。

好ましくは、図２Ｂに示すように、固定ベース２１の吸着部２３に対向する移動ベース２２の部位に弾性材料で形成されたパッド２５を設けることが好ましく、より好ましくは、移動ベース２２の吸着部２４に対向する固定ベース２１の部位にも弾性材料で形成されたパッド２６を設ける。この弾性材料による押しつけにより、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４とで袋２を確実に吸着し、移動ベース２２を固定ベース２１から持ち上げることにより袋２を開くことができる。

なお、本発明においては、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４が、袋の開袋時に固定ベース２１と移動ベース２２を対向させたときに互いに重ならない位置に形成されていることを特徴としているが、固定ベース２１の吸着部２３と移動ベース２２の吸着部２４は、袋の開袋時に固定ベース２１と移動ベース２２を対向させたときに互いに重なるように形成されている組合わせを含んでいても良い。

ここで、吸着部としては、平型、ベローズ型（蛇腹型）等のバキュームパッドを使用することができる。特に、固定ベース２１において袋２の開口部に近接した吸着部２３では、ベローズ型（蛇腹型）のバキュームパッドを設けることが好ましい。これにより、物品３を袋２に押し込むときや、袋底部を袋底開き用棒状部材１２で開くとき等に、予期しない力が加わってもベローズ型バキュームパッドが柔軟に変形するので、吸着が外れることを防止できる。また、袋２の開口部近傍以外を吸着するバキュームパッドは、平型とすることが、吸着面積を広くし、強い力で袋を固定できる点で好ましい。

固定ベース２１及び移動ベース２２のそれぞれにおいて、互いの吸着部に対向させる弾性材料としては、ゴム、硬質スポンジ等を挙げることができる。バキュームパッドに対向する弾性材料としてバッファ（スプリングプランジャ）を使用してもよい。また、固定ベース２１及び移動ベース２２のそれぞれにおいて互いの吸着部に対向する部分は平坦にすることが好ましい。

一方、開袋装置２０は、移動ベース２２とハンドベース１１との接続部に旋回装置２７を有している。旋回装置２７により移動ベース２２を旋回させて移動ベース２２の吸着部２４を袋供給部４３に向け、袋供給部４３から袋２を吸着により取り出したり、その後移動ベース２２の吸着面を作業台３０に向かせる等の動作を行うことが可能となる。旋回装置２７をハンドに有すことにより、ロボットアームを大きく動かすことなく所望の動作が可能となる。なお、このような旋回動作は、垂直多関節型ロボットによればロボットアームとロボットハンドの動作で行うことができるので、ロボット側の構成で旋回動作が可能である場合には、開袋装置２０から旋回装置２７を省略することができ、ハンドをシンプルにして軽量化することができる。

［作業台］
作業台３０には、物品が押込用棒状部材により押し込みを受ける押込位置３１、物品供給部供給から供給された物品３を、押込位置３１に移動させるまで物品３が一時的に置かれる仮置位置３２、物品３が袋に押し込まれるときの袋の載置位置である袋詰め位置３３が確保されている（図２Ａ）。

作業台の一方の側部には物品規制ガイド３４が設けられ、他方の側部には、仮置位置３２に置かれた物品３の規制ガイドとして機能すると共に、仮置位置３２にある物品３を押込位置３１に平行移動させる板状部材としても機能する物品移動板兼物品規制ガイド５６が設けられている。

また、作業台３０には、押込位置３１にある物品を押込用棒状部材１４で袋詰め位置にある袋に押し込むときに、押込用棒状部材１４の先端の突起１５ａが挿入され、棒状部材がその長手方向（押し込み方向）に摺動する溝３５が設けられている。

袋詰め位置３３には、該袋詰め位置３３に載置された袋２の開口部側を吸着する固定ベースの吸着パッド２３ａと、袋の中央部を吸着する吸着パッド２３ｂと、袋の底部側を吸着する吸着パッド２３ｃが設けられている（図２Ａ）。

物品押込用ロボットハンド１０と、開袋装置２０の移動ベース２２とを備えたロボット１は、図２Ａに示した作業台３０の物品押込位置３１近傍の前面に載置される。このとき、物品押込用ロボットハンド１０の底開き用棒状部材１２と吸着治具１７と押込用棒状部材１４は、それらの長手方向（即ち、延長方向）を作業台３０での物品の押し込み方向（溝３５が伸びている方向）にして互いに並列しており、押込用棒状部材１４が、物品供給部５５から物品仮置位置３２へ物品を移動させる方向の上手にあり、底開き用棒状部材１２が下手にある。物品押込用ロボットハンド１０の底開き用棒状部材１２と吸着治具１７と押込用棒状部材１４がこの配置であることにより、後述するように、物品の袋詰めを無駄のない動作で効率よく行うことができる。

［袋供給装置］
袋供給装置４０は、扁平に潰れた状態の袋２の積層体が載置される集積袋供給台４１と集積袋供給台４１の両側部で袋の積層体の載置位置を規制する袋供給部ガイド４２と、袋の集積体を袋２の袋供給部４３方向に押す袋押し部４４が設けられている（図２Ａ）。袋供給部ガイド４２の袋２の取り出し側には、袋２の幅より僅かに狭いストッパ部を有している。袋押し部４４にて、袋２は取り出し側の定位置に保たれている。袋２がピックされる際は、袋２が変形してストッパ部からピックされた１枚のみが抜け出すことができる。

［物品供給装置］
物品供給装置５０は、ベルトコンベア５１、ベルトコンベア５１上に物品の搬送路５２を画する一対の物品供給部ガイド５３、ベルトコンベア５１の搬送方向の先端部に設けられた物品ストッパ５４を備え、袋詰めされる物品を物品供給部５５に順次送り出す（図２Ａ）。

一対の物品供給部ガイド５３の間隔は、物品３の幅よりも僅かに幅狭になっており、一対の物品供給部ガイド５３に挟まれた搬送路５２内では物品３は斜めに傾いている（図２Ｂ）。これにより、物品３としてチューブが搬送路５２で搬送される間に、チューブの底の線状のシール部４が、該チューブの後ろに続いて搬送されているチューブの胴部の上に乗り上げたり、下に潜り込んだりすることを防止できる。

［物品の袋詰め方法］
本発明の物品押込用ロボットハンド１０と開袋装置２０を備えた図１に示したロボット１を図２Ａに示した作業台３０で使用することにより、物品の袋詰めが次のように行われる。

（工程１）
物品押込用ロボットハンド１０の吸着部１９が、物品供給部５５に運ばれてきた物品３を吸着し、ピックする。一方、開袋装置２０の移動ベース２２は吸着面を袋供給装置４０に向け、袋供給部４３にある袋２を吸着し、ピックする（図１０Ａ）。このピックの際、袋供給装置４０における袋群は弾性体的な特性を有するので、移動ベース２２の吸着部２４に袋２が押し付けられ、移動ベース２２の吸着部２４で袋２を確実に吸着することができる。

（工程２）
物品押込用ロボットハンド１０の吸着部１９が、物品３を仮置位置３２にプレイスする。一方、開袋装置２０は移動ベース２２の吸着部で吸着した袋を袋詰め位置３３の上空に移動させる（図１０Ｂ）。

（工程３）
物品押込用ロボットハンド１０の吸着部１９は、物品３をプレイスした仮置位置３２上にある。一方、開袋装置２０は移動ベース２２を旋回させ、吸着している袋２を、固定ベースとして使用する袋詰め位置３３上に移動し（図８Ａ）、そこにプレイスし（図８Ｂ）、さらに移動ベース２２を固定ベース２１に側に下げる（図８Ｃ）。図８Ａ～図８Ｃからわかるように、固定ベース２１の吸着部２３に対向する移動ベース２２の位置には、弾性材料で形成されたパッド２５があり、移動ベース２２の吸着部２４に対向する固定ベース２１の位置には吸引部が存在せず、平坦部となっている。したがって、移動ベース２２をさらに下げて袋２に吸着部２３、２４を押しつけても、吸着部２３、２４が傾いたり浮いたりすることなく、これらの吸着部２３、２４で袋２を確実に吸着することができる。特に、移動ベース２２の弾性材料で形成されたパッド２５が下がって固定ベース２１に設けられている吸着部２３が圧縮されると、そのパッド２５に対向する固定ベース２１の吸着部２３はより確実に袋２を吸着する。吸着部２３及び吸着部２４によって袋２の両面が吸着されると移動ベース２２は上昇を始め、袋２が開き始める（図８Ｄ）（図１０Ｃ）。

移動ベース２２において、固定ベース２１の吸着部２３と対向する位置に弾性部材を設けることで、袋２が移動ベース２２すなわち物品押込用ロボットハンド１０によって固定ベース２１に運ばれたときに、固定ベース２１の吸着部２３に確実に吸着されるので好ましいが、さらに固定ベース２１には、移動ベース２２の吸着部２４と対向する位置に、好ましくは弾性部材で形成された平坦部を設けることが、袋が一層確実に各吸着部に押し付けられ吸着されるので好ましい。

（工程４）
物品押込用ロボットハンド１０の吸着部１９は、引き続き物品３をプレイスした仮置位置３２上にあるが、袋底開き用棒状部材１２を袋詰め位置３３で開口している袋２に向けて押し出すための位置調整を行う。開袋装置２０は移動ベース２２を上昇させて袋２を大きく開口させる（図８Ｅ）（図１０Ｄ）。

（工程５）
物品押込用ロボットハンド１０は袋底開き用棒状部材１２の袋底開き部材１２ａを開口した袋２の底部まで前進させ、袋２を底部まで完全に開く（図９Ａ）。開袋装置２０は、袋詰め位置（固定ベース）３３の吸着部と移動ベース２２の吸着部で袋２の開口状態を保持している（図１０Ｅ）。

（工程６）
物品押込用ロボットハンド１０は袋底開き用棒状部材１２の袋底開き部材１２ａを袋２から後退させる。開袋装置２０は引き続き、固定ベース２１の吸着部と移動ベース２２の吸着部で袋２の開口状態を保持している（図１０Ｆ）。

（工程７）
物品押込用ロボットハンド１０は袋底開き用棒状部材１２をさらに後退させ、袋底開き部材１２ａが押込位置３１にかからないようにする。吸着部１９も吸着を止めて物品３から離れて後退する。開袋装置２０は引き続き、固定ベース２１の吸着部と移動ベース２２の吸着部で袋２の開口状態を保持している（図１０Ｇ）。

（工程８）
作業台の物品移動板兼物品規制ガイド５６を平行移動させることにより仮置位置３２にあった物品を押込位置３１に移動させる（図１０Ｈ）。

（工程９）
物品押込用ロボットハンド１０を、その押込用棒状部材１４から袋底開き用棒状部材１２の方向に移動させ、押込用棒状部材１４の物品押込部材１５を押込位置３１にある物品に合わせる（図１０Ｉ）。

（工程１０）
物品押込用ロボットハンド１０全体を押込位置３１側に移動し、物品押込部材１５を用いて物品を袋２の中程まで押し込む。（図９Ｂ）（図１０Ｊ）
この押し込み時には物品押込部材１５の突起１５ａが作業台３０に形成された溝３５に挿入されたまま溝３５内を延長方向に移動するので、物品３の押される部位がチューブのシール部４であっても、シール部４が物品押込部材１５の下に潜り込むことがなく、確実に物品３を袋２内に移動させることができる。

（工程１１）
前工程における物品３の移動時の勢いで、袋２の底部まで物品３は押し込まれる。物品押込用ロボットハンド１０を、物品押込部材１５の突起１５ａが袋の下部に干渉しない位置まで僅かに上昇させ、物品押込用ロボットハンド１０の物品押込用部材１５をエアシリンダ１６で、またはロボットアームの動きによってさらに前進させることで、袋２の底部まで物品３を押し込んでも良い（図９Ｃ）。
こうして袋詰めされた物品を得ることができる（図１０Ｋ）。

（工程１２）
袋詰めされた物品３は開袋用ロボットハンド２８である移動ベース２２で吸着されているので、固定ベース２１の吸着を解除すれば、開袋用ロボットハンド２８で袋詰めされた物品３を持ち上げることが可能となる。開袋用ロボットハンド２８は排出方向へと移動し、吸着を解除することで排出シュート３６上に物品３を落下させる。袋詰めされた物品３は排出シュート３６から排出され、次工程に送られる。次工程では袋の封函作業などが行われる。一方、物品押込用ロボットハンド１０は工程１の位置に戻る。

以上の工程１～１２において、物品の押込用ロボットハンド１０は、物品の押し込み方向と垂直な方向において、一往復しているのみであり、無駄な動作がない。したがって、物品の袋詰めを短時間で行うことができる。

本発明の方法は、種々の態様をとることができる。
例えば、物品供給部５５から仮置位置３２に物品を移動させるために、物品移動板兼物品規制ガイド５６を使用することなく、工程４で袋詰め位置３３にある袋２を開いた後、図１１Ａに示したように、物品移動板兼物品規制ガイド５６を、物品の仮置位置３２と押込位置３１との間に移動させ、袋詰め位置３３で開口している袋２に袋底開き用棒状部材１２を挿入し、袋の底部まで開かせた後、図１１Ｂに示すように、物品押込用ロボットハンド１０の吸着部１９を用いて物品３を仮置位置３２から押込位置３１へ移動させ、その物品３を押込用棒状部材１４で袋内に押し込んでもよい。この方法によると、物品を仮置位置３２から押込位置３１に移動させるときの物品のプレイス位置や、押込位置３１から袋内へ移動するときの移動路を物品移動板兼物品規制ガイド５６で規制することができる。

開袋装置２０の固定ベース２１は、作業面が水平な作業台３０に組み込むことに限られない。例えば、図１２Ａに示したように、固定ベース２１の吸着面を鉛直方向に起立させてもよい。固定ベース２１の吸着面を鉛直方向の面とする場合も、固定ベース２１を作業台３０に組み込む場合と同様に、固定ベース２１と移動ベース２２にはそれぞれ吸着部２３、２４を設けるが、開袋時に固定ベース２１と移動ベース２２を対向させて袋を吸着するときに、双方の吸着部２３、２４が互いに重ならないように配置する。好ましくは、固定ベース２１の吸着部２３に対向する移動ベース２２の部位に弾性材料で形成されたパッド２５を設ける。移動ベース２２の吸着部２４に対向する固定ベース２１の部位にも弾性材料で形成されたパッドを設けることが好ましい。図１２Ａに示した例では、固定ベース２１の吸着部２３のうち、袋２の開口部近傍を吸着する吸着部２３ａを蛇腹型のバキュームパッドとし、それ以外の吸着部２３ｂ、２３ｃを平型のバキュームパッドとしている。また、移動ベース２２では、固定ベース２１の吸着部に対向する位置に弾性材料で形成されたパッド２５を設け、それらの間に吸着部２４として平型のバキュームパッドを設けている。

固定ベース２１を鉛直方向に起立させた場合の開袋工程としては、まず、袋供給部で供給される袋２を移動ベース２２で吸着して取り出し、袋２を吸着した移動ベース２２を固定ベース２１の吸着面の前に移動させる。

次に、移動ベース２２を固定ベース２１の方へ近づける。この場合、移動ベース２２に設けられている弾性材料で形成されたパッド２５が圧縮されるように近づけ、移動ベース２２の吸着部２４を袋２の表面に接触させると共に、固定ベース２１の吸着部２３を袋２の背面に接触させる（図１２Ｂ）。

移動ベース２２の吸着部２４と固定ベース２１の吸着部２３のそれぞれで袋２を吸着し、移動ベース２２を固定ベース２１から離れる方向に所定の位置まで移動させる。これにより袋２が開口する。このとき固定ベース２１の蛇腹型のバキュームパッド２３ａと平型のバキュームパッド２３ｂ、２３ｃとで袋がずれ落ちないようにしっかり固定する（図１２Ｃ）。

次に、ロボットハンドに構成された把持装置などで物品の上部を把持し、袋２の上面開口部から袋２の中又は底部まで物品３を挿入する（図１２Ｄ）。物品３の把持を解放すると物品３は安定的に袋２の底部まで入る。

一方、物品３の挿入時に、袋２の開口部に漏斗５７を設け、漏斗５７を介して物品３を袋２に挿入してもよい（図１２Ｅ）。なお、漏斗５７を不図示の昇降装置に取り付け、袋２が開口した後に漏斗５７が下降してその先端が袋２内に入るようにし、物品３の下端が漏斗５７の上端開口面より少し下降した高さとなるところから物品３を漏斗内に落とすことが好ましい。これにより、物品３は、漏斗５７を経て、詰まることなく袋２内に挿入されることとなる。

１ ロボット
１ａ 水平回転部
２ 袋
３ 物品
４ シール部
１０ 物品押込用ロボットハンド
１１ ハンドベース
１２ 袋底開き用棒状部材
１２ａ 袋底開き部材
１２ｂ エア供給口
１２ｃ 外寸が拡張可能な部材
１３ エアシリンダ
１４ 押込用棒状部材
１５ 物品押込部材
１５ａ 突起
１６ エアシリンダ
１７ 吸着治具
１８ 吸着部ベース
１９ 吸着部（バキュームパッド）
２０ 開袋装置
２１ 固定ベース
２２ 移動ベース
２３ 固定ベースの吸着部
２４ 移動ベースの吸着部
２５、２６ 弾性材料で形成されたパッド
２８ 開袋用ロボットハンド
２７ 旋回装置
３０ 作業台
３１ 押込位置
３２ 仮置位置
３３ 袋詰め位置
３４ 物品規制ガイド
３５ 溝
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ 吸着パッド
４０ 袋供給装置
４１ 集積袋供給台
４２ 袋供給部ガイド
４３ 袋供給部
４４ 袋押し部
４５ ストッパ
５０ 物品供給装置
５１ ベルトコンベア
５２ 搬送路
５３ 物品供給部ガイド
５４ 物品ストッパ
５５ 物品供給部
５６ 物品移動板兼物品規制ガイド
５７ 漏斗

Claims (9)

1. 物品の袋詰めに供される袋の開袋装置であって、
   袋の表裏の一方の面を吸着する複数の吸着部を備え、袋の開袋時の位置が固定された固定ベース、
   袋の表裏の他方の面を吸着する複数の吸着部と弾性部材とを有し、該弾性部材が袋の開袋時に固定ベースの吸着部と対向する位置にある移動ベース、及び
   移動ベースを固定ベースに対して動かす駆動装置を備え、
   固定ベースの複数の吸着部と移動ベースの複数の吸着部は、袋の開袋時に固定ベースと移動ベースを対向させたときに袋の開口部と底部を結ぶ方向に配列すると共に互いに重ならない位置に形成されている開袋装置。
2. 移動ベースが、ロボットのアームに設けられ、開袋用ロボットハンドを構成している請求項１記載の開袋装置。
3. 固定ベースには、該固定ベースと移動ベースの間で袋本体を吸着保持した状態で袋本体の開口部近傍に吸着部が位置するように吸着部が配置されている請求項１又は２記載の開袋装置。
4. 固定ベースが、物品の袋詰めを行う作業台になっている請求項１～３のいずれかに記載の開袋装置。
5. 固定ベースは、袋の開袋時に移動ベースの吸着部と対向する位置に弾性部材で形成された平坦部を有する請求項１～４のいずれかに記載の開袋装置。
6. 物品の袋詰めに供される袋の開袋方法であって、
   袋の表裏の一方の面を吸着する複数の吸着部を備え、袋の開袋時の位置が固定された固定ベースと、袋の表裏の他方の面を吸着する複数の吸着部と弾性部材とを有し、該弾性部材が袋の開袋時に固定ベースの吸着部と対向する位置にある移動ベースとの間で袋を吸着保持する工程、
   移動ベースを固定ベースから離すことにより、固定ベースと移動ベースの間で保持されている袋を開袋する工程を有し、
   袋を吸着保持する工程において、固定ベースと移動ベースを対向させたときに、固定ベースの複数の吸着部と移動ベースの複数の吸着部とが袋の開口部と底部を結ぶ方向に配列すると共に互いに重ならないようにする開袋方法。
7. 移動ベースを、物品の袋詰めを行うロボットのアームに設ける請求項６記載の開袋方法。
8. 固定ベースを、袋の開袋と物品の袋詰めを行う作業台に組み込む請求項６又は７記載の開袋方法。
9. 縦長で一方が開口している袋を開袋する請求項６～８のいずれかに記載の開袋方法。

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