JP2024024513A - 開梱装置、開梱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】梱包体の開梱に要する時間を短縮し、また梱包体の切断時に生じる切粉の量を低減可能な技術を提供する。【解決手段】開梱装置は、梱包体を開梱する装置であって、ロボットと、ロボットの先端に取り付けられたカッターハンドとを備える。カッターハンドは、梱包体を切断するための刃を含む刃部と、刃部を保持する刃保持部とを有する。刃保持部は、刃部を梱包体に接触させながら刃保持部の第一の軸部の軸方向である第一方向に非平行な第二方向と、第二方向に直交する第三方向との両方に広がる梱包体の第一面の周囲の空間を移動する。刃保持部が第一面の角部を移動する際の刃部の刃先と梱包体への刃先挿入位置との距離が、第一面の辺を移動する際の刃部の刃先と梱包体への刃先挿入位置との距離より長い。【選択図】図８

Description

本発明は、梱包体を開梱する装置および方法に関する。

今日の生産現場において、製品や半製品、部品などの物品は、輸送中の事故を防止して安全に輸送するために、段ボール箱や各種緩衝材などの梱包資材によって梱包された状態で目的地に輸送される。その際に輸送の対象物とされる、物品が梱包資材の内部に収納された略箱状の物体を、梱包体と称する。梱包体は、目的地に到着すると、その内部の物品を取り出すために開梱される。

この梱包体を開梱するための手段として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、梱包体の角部上を移動しながら当該梱包体を切断する切断用カッターが開示されている。

特開２０２０－１５６７１３号公報

一般に、今日の生産拠点では、大量に到着した梱包体を、効率よく速やかに開梱することが要求される。然様な場合に、特許文献１に記載されているように、略箱状の梱包体の上面の各辺に沿って順次カッターを移動させ、当該梱包体の四つの側面の上部を一面ずつ別々に切断する方法によって梱包体の開梱を行う場合、開梱に時間がかかるおそれがある。また、梱包体の四つの側面を一面ずつ別々に切断する場合、切断に伴って発生した梱包資材の細かな破片や粉塵（以下、「切粉」と称する）により、生産ラインから切粉を除去する必要が生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みて、梱包体の開梱に要する時間を短縮し、また梱包体の切断時に生じる切粉の量を低減可能な技術を提供することを目的とする。

本発明による開梱装置は、梱包体を開梱するものであって、ロボットと、ロボットの先端に取り付けられたカッターハンドとを備える。カッターハンドは、梱包体を切断するための刃を含む刃部と、刃部を保持する刃保持部とを有する。刃保持部は、刃部を梱包体に接触させながら刃保持部の第一の軸部の軸方向である第一方向に非平行な第二方向と、第二方向に直交する第三方向との両方に広がる梱包体の第一面の周囲の空間を移動する。刃保持部が第一面の角部を移動する際の刃部の刃先と梱包体への刃先挿入位置との距離が、第一面の辺を移動する際の刃部の刃先と梱包体への刃先挿入位置との距離より長い。

また、本発明による開梱方法は、上記の開梱装置を使用して梱包体を開梱する方法である。

本発明によれば、梱包体を開梱する際の所要時間を短縮し、また梱包体の切断時に生じる切粉の量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る開梱装置の概略構成図。 本発明の一実施形態に係る開梱装置のカッターハンドの構造の一例を示す背面図。 本発明の一実施形態に係る開梱装置のカッターハンドの構造の一例を示す正面図。 本発明の一実施形態に係る開梱装置のカッターハンドの構造の一例を示す上面図。 本発明の一実施形態に係る開梱装置のカッターハンドの構造の一例を示す右側側面図。 カッターハンドの刃部の構造の一例を示す右側側面図。 梱包体切断時の刃先の向きを例示する模式図。 梱包体切断時の刃先の軌跡を例示する模式図。

以下、本実施形態を詳細に説明する。実施の形態を説明するための各図において、同一の構成要素にはなるべく同一の名称、符号を付して説明するものとし、その繰り返しの説明を省略する。なお、以下の説明は、三次元直交座標系における三つの座標軸方向が、それぞれ、第一方向、第二方向、および第三方向であるものとして行う。また、以下の説明では、第一方向が上下方向であるものとし、特に注釈がない限り、上下方向は鉛直線の方向（以下、「鉛直方向」と称する）であるものとする。すなわち、以下においては、第一方向が第二方向と第三方向とのいずれとも直交し、第一方向と第二方向とが非平行であるものとして説明を行う。さらに、以下の説明では、第二方向および第三方向はともに水平方向であるとともに、第二方向と第三方向とが直交するものとする。なお、以下の本実施形態の説明では、第二方向は、後述する梱包体の長手方向である。また、第三方向は、梱包体の幅方向である。梱包体の長手方向とは、直方体の梱包体の上面のうち長辺方向であり、幅方向とは、上面の短辺方向のことである。勿論、第二方向および第三方向は入替可能であって、第二方向が梱包体の幅方向であってもよいし、また、第三方向が梱包体の長手方向であってもよい。このように、以下の本実施形態の説明において、第二方向および第三方向は、それぞれ、梱包体の上面（第一面）の二種類の辺の方向を表すものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る開梱装置１の概略構成図である。図１に示す開梱装置１は、例えば工場内の生産ラインに設置されて、所定の間隔で順次搬送されてくる梱包体８０を開梱する装置である。図１に示すように、開梱装置１は、概略的には、ロボット１０と、ロボット１０の先端に取り付けられたカッターハンド２０とを備える。

本実施形態のロボット１０は、マニピュレータに六つの回転関節（以下、「リンク」と称することがある）が設けられた、六自由度型の垂直多関節ロボット（Vertical Articulated Robot）である。ロボット１０の先端には、梱包体８０を開梱するためのカッターハンド２０が取り付けられている。このカッターハンド２０は、手先効果器または末端効果器（End Effector）とよばれるツールの一種であり、主に、刃部６０と、刃部６０を保持する刃保持部４０とから構成されている（詳細後述）。

開梱装置１の動作の制御は、カッターハンド２０の刃部６０に取り付けられた刃の先端側（以下、「刃先」と称する）の任意の一点を基準点とし、この基準点の移動先の三次元直交座標系における位置を指定する、ロボット１０の位置制御（Position Control）によって行う。ロボット１０の動作制御部（不図示）は、三次元直交座標系における位置を刃先の移動先として指定する入力操作を受け付けると、入力内容に応じて六つの回転関節の回転量をそれぞれ決定し、回転量を伝える制御信号を各回転関節に送信する。それぞれの回転関節にはアクチュエータが設けられており、受信した制御信号によって回転角、回転量、回転速度、回転加速度、回転角速度等によって制御される。そして、各回転関節がそれぞれ受信した制御信号に従って回転すると、ロボット１０が姿勢を変化させる。ロボット１０は、この姿勢変化によって必要な動作を行い、カッターハンド２０の刃保持部４０を略水平方向に移動させることにより、刃保持部４０と接続されている刃部６０の刃先を指定した位置に移動させる。すなわち、刃保持部４０は、ロボット１０に接続されて、動作制御部の制御信号に従ってなされるロボット１０の動作により移動する。開梱装置１の動作の設定を行うオペレーターは、刃先の移動先の位置を指定する際に、三次元直交座標系における複数の位置を、通過する順番とともに指定することにより、刃先が移動するコース（以下、「軌跡」とも称する）を指定することができる。なお、軌跡は、刃先に限らず、ガイド６５と梱包体８０が接触する位置として設定することもできる。この場合は、梱包体８０の形状を基準に軌跡を設定できるため、軌跡の作成が容易である。軌跡と刃６２の位置関係が特定できるものであれば、これに限らず他の位置を軌跡として利用することができる。本実施形態のロボット１０は、図１に示す梱包体８０のいずれの側面からであっても切断することができるが、最初に切断する側面を図１に示すようにＹ軸方向で視認できない側面を第一側面８０ａとし、第一側面８０ａを切断した後に切断する側面をＸ軸方向から視認できる第二側面８０ｂとして説明する。詳細は後述するが、第一側面８０ａの切断工程から第二側面８０ｂを切断工程に移行する際に、カッターハンド２０は、第一側面８０ａと第一側面８０ｂとが接続される辺を中心に回転しながら第２側面８０ｂに倣って切断を継続する。

梱包体８０を搬送するベルトコンベア装置の搬送ベルトの上面（以下、「載置面」とも称する）９０は、摩擦係数が高い素材からなり、滑り止め効果を有する。また、この載置面９０上には、二つの固定式のストッパ（以下、「固定ストッパ」と称する）９１と、一つの可動式のストッパ（以下、「可動ストッパ」と称する）９２とが設けられている。さらに、固定ストッパ９１および可動ストッパ９２の、梱包体８０の側面と対向する面にも、摩擦係数が高いゴムなどの素材からなるシート状の滑り止めがそれぞれ設けられている。各梱包体８０は、例として直方体の形状であって、固定ストッパ９１および可動ストッパ９２によって側面の下側が挟持された状態で、載置面９０上に固定される。各梱包体８０のうち、載置面９０と接触する面を底面と呼び、底面と対向する面を天面または上面と呼ぶ。天面は、先に説明した第一方向の高い位置から低い位置を見た場合に視認できる面である。上面図で視認できる面が天面である。梱包体８０の天面及び天面に接続される４つの面を側面と呼ぶ。そして、この状態で、梱包体８０の寸法や位置を考慮して、三次元直交座標系における刃先の移動先の複数の位置が移動する順番とともに設定されると、ロボット１０の動作制御部は、設定内容に従ってロボット１０を動作させる。このロボット１０の動作によって、カッターハンド２０が刃先を梱包体８０の側面に挿入させた状態で梱包体８０の周囲の空間を刃先６３が挿入された側面に沿うように側面が延在する第二方向または第三方向に略水平方向に移動すると、梱包体８０の側面が略水平方向に切断される。そして、カッターハンド２０が梱包体８０の周囲を一周すると、梱包体の８０全ての側面が略水平方向に切断されて、梱包体８０の上面が除去可能となり、梱包体８０が開梱される（図８に関連して詳細後述）。梱包体８０の上面は、ロボット１０に吸着部材を設け吸着することにより除去してもよい。この場合は、一台のロボット１０で天面の切断から除去を行うことができ、次に天面を切断する梱包体８０が搬送されるまでに、ロボット１０が切断された天面を除去または他の領域に搬送すると生産ライン全体の生産効率が向上する。また、ロボット１０とは別体のロボットや人手を介して除去してもよい。

なお、本実施形態では、ロボット１０が六つのリンクを備えた垂直多関節ロボットであるとして説明したが、ロボットのリンクの数や配置は適宜に変更することができる。また、ロボットはシリアルリンク型であればよく、スカラロボットなどの他の形式のロボットであってもよいが、好ましくは垂直多関節ロボットである。

次に、カッターハンド２０の概要について、図２～５を参照して説明する。図２～５は、カッターハンド２０の構造の一例を示す図である。このうち、図２は正面図であり、図３は背面図であり、図４は上面図であり、図５は右側側面図である。前述したように、カッターハンド２０は、主に、刃部６０と、刃部６０を保持する刃保持部４０とから構成される。すなわち、カッターハンド２０は、刃部６０と、刃保持部４０とを有する。

刃保持部４０は、後述するカッターハンド２０の刃部６０をロボット１０の先端に固定して保持するための部材である。この刃保持部４０は、概略的には、略水平に配置された二枚の金属製のプレート状部材が高さ方向であるＺ軸方向に上下に積層されてなる構造体（以下、「積層構造体」と称する）４４と、当該積層構造体４４の長手方向の一端側に鉛直方向に設けられた略円柱形の第一の軸部４２とから構成される。積層構造体４４を構成している二枚のプレート状部材の一方には、その上面と下面とを連絡する略矩形状の開口４５が設けられており、開口４５の内部には、このプレート状部材の幅方向を伸縮方向とし、Ｙ軸方向に圧縮され伸びようとする第一の弾性体４１が配置されている。積層構造体４４の長手方向の他端側には、その下方、つまりＺ軸方向の低い位置に配置された刃部６０に接続されている。

第一の弾性体４１は、水平方向を軸方向とする略筒形の金属製のコイルバネである。第一の弾性体４１の一端側は、略矩形の開口４５のＹ軸方向である長手方向の一端側に設けられた固定部に係止されることにより、刃保持部４０の積層構造体４４に固定されている。他方、第一の弾性体４１の他端側は、刃部６０に固定されている。すなわち、刃保持部４０は、刃部６０と第一の弾性体４１で接続されている。

第一の軸部４２は、鉛直線と略平行な回転軸を有しており、積層構造体４４を構成している二枚のプレート状部材を上下方向に貫通して、上側のプレート状部材の上面側から上方に向けて延びるように設置されている。第一の軸部４２の上端は、ロボット１０の先端に接続されている。第一の軸部４２は、図４において白抜き円弧状の矢印で例示した範囲で水平方向に回転可能であり、ロボット１０の六つのリンクとは別に、カッターハンド２０の刃保持部４０に設けられたリンクとして、開梱装置１の動作にさらなる自由度をもたらすものである。これにより、刃部６０は、鉛直方向に設けられた刃保持部４０の第一の軸部４２の回転軸を中心にして、回転することができる。すなわち、ガイド６５の側面部６５ｂが梱包体８０の側面に接触する際に、刃６２は、梱包体８０の側面に向かって回転するように接触させることが可能となる。これにより、梱包体８０の側面が平らであることを前提とする軌跡でカッターハンド２０を動作させた場合に、梱包体８０の側面に側面の平面から外部側に向かって突き出ている凸部または梱包体８０の内側に向かっている凹み部である歪みを有していたとしても、伸張された第一の弾性体４１が戻ろうとする力が加えられることにより、梱包体８０の側面に向かって側面部６５ｂが押し付けられる。これにより、刃６２は、梱包体８０の側面部から離れずに押し付けられるため、刃６２が梱包体８０の側面部を切断することが可能となる。つまり、軌跡をＸ軸またはＹ軸を一定に設定した場合であっても、第一の弾性体４１によって、刃先６３が梱包体８０の内部側に押し付けられることにより梱包体８０の側面を切断することができる。これにより軌跡を梱包体８０の側面の形状に厳密に設定することなく側面を切断できるため、軌跡を設定するオペレーターの作業が容易となる。

また、略円柱形の第一の軸部４２には、その側面の外方に、鉛直方向を伸縮方向とする第二の弾性体４３が、第一の軸部４２と同軸に取り付けられている。つまり、第一の軸部４２には、Ｚ軸方向である第一方向に圧縮された第二の弾性体４３が巻回されている。この第二の弾性体４３は、鉛直方向を軸方向とする略筒形の金属製のコイルバネである。すなわち、刃保持部４０には、垂直方向に弾性体４３が取り付けられている。これにより、梱包体８０の切断時に、梱包体８０の形状の垂直方向の歪に適宜に追従して、梱包体８０の切断を安定させることができる。つまり、ガイド６５の上面部６５ａは、第二の弾性体４３によって、梱包体８０の天面に押し付けられるということである。梱包体８０の天面が平らであることを前提とする軌跡でカッターハンド２０を動作させた場合に、梱包体８０の天面が平らでなく歪みを有していたとしても、圧縮された第二の弾性体４３が広がろうとする力が加えられることにより、梱包体８０の天面が底面側に凹んでいる凹み部と高さ方向に凸部を含む歪みを有している場合に、いずれも天面に向かって上面部６５ａが押し付けられる。これにより、カッターハンド２０が梱包体８０の側面と天面を走査すると、刃６２は天面の歪みに追随して走査され、天面から一定の距離を維持して梱包体８０の側面を切断することが可能となる。よって、天面の状態を細かく設定した軌跡を作成せずとも、天面から一定距離で梱包体８０の側面を切断することが可能となる。

このように、刃保持部４０は、第一の軸部４２の上端でロボット１０に接続されている。また、刃保持部４０は、積層構造体４４の長手方向の他端側が、刃部６０に接続されている。

刃部６０は、梱包体８０を開梱するための刃６２を含む部材である。この刃部６０の概要について、図２～５に加えて、さらに図６を参照して説明する。図６は、カッターハンド２０の刃部６０の構造の一例を示す右側側面図である。図２～６に示したように、刃部６０は、第二の軸部６１と、刃６２と、カッターホルダー６４と、ガイド６５とを含んで構成される。

第二の軸部６１は、鉛直線と略平行な回転軸を有する略円柱形の部材であり、上端側が刃保持部４０の積層構造体４４に接続されている。なお、本実施形態の説明では、説明の便宜上、第二の軸部６１を刃部６０の構成要素として整理しているが、当然のことながら、第二の軸部６１は、例えば刃保持部４０などの他の構成要素に含まれるものとして説明されてもよい。この点は、他の構成要素についても同様である。

第二の軸部６１は、水平方向つまりＸＹ平面方向に回転可能であり、ロボット１０の六つのリンクとは別に、カッターハンド２０の刃部６０に設けられたリンクとして、開梱装置１の動作にさらなる自由度をもたらすものである。

すなわち、本実施形態の開梱装置１は、ロボット１０に設けられた六つのリンクに加えて、カッターハンド２０の刃保持部４０に設けられた第一の軸部４２と、カッターハンド２０の刃部６０に設けられた第二の軸部６１とを備えることによって、八自由度型の装置として構成されている。このうち、ロボット１０のマニピュレータに設けられた六つのリンクについては、ロボット１０の制御信号に応じて回転量をそれぞれ制御することができる。他方、第一の軸部４２および第二の軸部６１は、主に、梱包体８０の側面の切断時に、カッターハンド２０の刃部６０と梱包体８０との当接箇所から受ける反力に応じて回転する。しかしながら、第一の軸部４２および第二の軸部６１が、例えばロボット１０の制御信号に応じて回転量を制御するモーターを内装することにより、ロボット１０の六つのリンクと同様に、ロボット１０の制御信号に応じて回転量を制御可能に構成されていてもよい。

刃６２は、梱包体８０の側面を切断するためのものである。本実施形態の開梱装置１では、刃６２は、超音波カッターである。梱包体８０の切断時には、刃６２は、梱包体８０の側面に挿入されて、刃先６３が梱包体８０の側面を貫通した状態となる。この状態で刃先６３が梱包体８０の側面に沿って略水平方向に移動することで、梱包体８０の側面が切断される。他方、刃６２の基端側は、刃６２と同軸状に配置された略筒形のカッターホルダー６４で保護されている。

刃先６３が梱包体８０の側面を貫通した状態でロボット１０が動作を開始すると、ロボット１０の先端に固定された刃保持部４０が梱包体８０の側面に沿って略水平方向に移動する。このとき刃部６０は刃保持部４０に追従して移動する。これにより、刃先６３が梱包体８０の側面を貫通した状態で略水平方向に移動して、梱包体８０の側面を略水平方向に切断する。以下、位置関係を説明するが、ロボット１０は、梱包体８０の側面に倣うように動作することから、ＸＹ軸の位置関係が変化することとなる。そのため、梱包体８０の側面を切断する最初の一面である第一側面８０ａの切断を開始する状態を用いて説明する。

また、刃部６０には、刃先６３の周囲に配置され、梱包体８０の切断時に刃６２とともに梱包体８０の側面に沿って移動し、梱包体８０の切断を安定させるためのガイド６５が取り付けられている。すなわち、開梱装置１は、梱包体８０の面に沿って移動可能であるガイド６５を備える。このガイド６５は、略Ｌ字状の断面形状を備える。そして、ガイド６５の略Ｌ字状の内側の二つの面は、梱包体８０の切断時には、それぞれ梱包体８０の上面と接触する上面部６５ａおよび切断対象の側面に沿うように接触する側面部６５ｂが配置される。すなわち、ガイド６５の図５に示すＸ軸方向である長手方向は、刃６２の進行方向である。また、ガイド６５の略Ｌ字状の内側の二つの面のうち、梱包体８０の切断時に梱包体８０の切断対象の側面（以下、単に「切断面」とも称する）に沿うように配置される側面部６５ｂは、Ｘ軸方向である長手方向の間に、当該梱包体８０の側面を一主面とする側壁の両面を連絡し、Ｚ軸方向である上下方向に延びる溝が形成されることによって、二つに分割されている。そして、Ｘ軸方向である長手方向において二つに分割されたガイド６５の側壁である側面部６５ｂは、図２に示したように、刃６２の移動先側であるＸ軸方向の側壁の長手方向の寸法ａ１が、刃６２の移動元側の側壁の長手方向の寸法ａ２よりも長く形成されている。すなわち、切断時の移動方向のガイド６５が長い。ガイド６５の長さは、刃先６３を基準に梱包体８０の側面が切断された側よりも切断される側の方が長いということである。そして、刃保持部４０は、刃部６０に設けられたガイド６５を梱包体８０の各側面および上面に接触させながら移動する。進行方向側のガイドが長いことにより、梱包体８０の上面に歪が生じていてもガイド６５の上面部６５ａが接触面積が多くなることで歪を吸収することができ、刃先６３が梱包体８０の切断を安定させることが可能となる。これにより、梱包体８０の切断時に、ガイド６５の梱包体８０との接触面と、当該接触面と対向する固定ストッパ９１または可動ストッパ９２の梱包体８０との接触面とによって梱包体８０が挟持されることになる結果、梱包体８０の切断面の歪の影響が小さくなり、梱包体８０の側面を安定して切断することができる。なお、梱包体８０の形状やロボット１０の周辺環境によって、刃６２の進行方向を逆にして実施することも可能である。つまり、好ましくは刃先６３がａ１側に向かって梱包体８０の側面を切断するが、周辺環境によっては、刃先６３がａ２側に向かって梱包体８０の側面を切断してもよい。

前述したように、梱包体８０の側面に刃先６３が挿入された状態で刃先６３が移動することにより、梱包体８０の側面が切断される。すなわち、刃部６０は、梱包体８０の上面に接続する他の面である、梱包体８０の側面から梱包体８０の内部に挿入される。このときの梱包体８０の側面への刃先６３の向きを図７に示す。図７は、梱包体８０切断時の刃先６３の向きを例示する模式図である。図７に示したように、刃先６３は下方から上方に向けて斜め方向に挿入される。すなわち、開梱装置１は、梱包体８０の側面の上側から梱包体８０の内部に刃先６３を傾けて挿入する。このときの刃先６３の挿入角度θは、基準である水平方向に対して約４５度である。そして、刃部６０は、刃先６３が梱包体８０の内部において梱包体８０の上面側に向いた状態で、梱包体８０の側面の上側を水平方向に切断する。このとき、梱包体８０の側面から挿入された刃先６３は、梱包体８０の内部において梱包体８０の上面側を向いているため、梱包体８０の内部に収容されている物品を傷つけることがない。

なお、本実施形態の開梱装置１では、梱包体８０の側面への刃先６３の挿入角度θが約４５度であるものとして説明したが、梱包体８０の側面への刃先６３の挿入角度θは、上述の効果を奏するものである限り、適宜に変更可能である。例えば、図６に示したように、刃部６０に刃６２の設置角度を変化させるためのレール６６が設けられることによって、梱包体８０の側面への刃先６３の挿入角度θを０度から４５度の間で適宜に調整することができてもよい。梱包体８０に格納される物品の位置関係に対応させ、側面の切断中に刃先６３の角度を随時変更することもできる。

また、本実施形態の開梱装置１では、梱包体８０の側面に対して刃先６３を挿入する長さ、すなわち、梱包体８０の側面への刃先６３の挿入量を適宜に変更することができる。上述したように、梱包体８０に格納される物品の位置関係に対応させ、刃先６３の挿入量も変更することができる。この場合は、梱包体８０の物品を傷つけたくない箇所は挿入量を減らし、側面が切断しやすいように挿入量を増やすことができ、格納された物品と梱包体８０の天面の除去効率を調整することができる。

前述したように、刃部６０は、刃保持部４０と第一の弾性体４１で接続されている。また、刃部６０は、刃保持部４０の第一の軸部４２の回転軸を中心に、水平方向に回転することができる。そのため、ガイド６５が梱包体８０の側面に接触する際の反力によって刃部６０が刃保持部４０の第一の軸部４２を中心に回転すると、刃部６０は、第一の弾性体４１によって付勢されて、移動方向と直交する方向に対して傾く。すなわち、刃先６３は、第一の弾性体４１により傾く。これにより、刃６２への負担が軽減され、刃６２の摩耗を軽減または抑制することができる。また、これにより、梱包体８０の側面を切断する際に生じる切粉の量を減少させることができる。

前述したように、刃先６３が梱包体８０の側面を貫通した状態でロボット１０が動作すると、ロボット１０の先端に固定された刃保持部４０は、梱包体８０の上面と、梱包体８０の各側面との接続箇所である梱包体８０の角部に沿って略水平方向に移動する。すなわち、刃保持部４０は、梱包体８０の上面の各辺、言い換えると、上面の外縁に沿って梱包体８０の上面の周囲の空間を移動するとともに、梱包体８０の各側面に沿って略水平方向に移動する。このとき、刃部６０は、刃保持部４０に追従して略水平方向に移動する。これにより、刃先６３が梱包体８０の側面を貫通した状態で略水平方向に移動して、梱包体８０の側面を略水平方向に切断する。このときに刃先６３が移動するコース、すなわち、刃先６３の軌跡を図８に示す。図８は、梱包体８０切断時の刃先６３の軌跡を例示する模式図である。前述したように、刃先６３は、移動先として設定されている三次元直交座標系における複数の点に対して、指定された順番に移動する。図８の軌跡は、図１の状態から刃先６３が切断開始点２００に向かう。その際に、刃先６３は、切断開始点２００までに軌跡点２１０を通過する。その後、切断開始点２００を通過した刃先６３は、第一側面８０ａを切断しながら、軌跡点２２０ａに向かう。刃先６３は軌跡点２２０ａを通過すると、次に軌跡点２２０ｂに円弧を描くように旋回しながら第一側面８０ａから第二側面８０ｂに刃先６３を挿入しながら進行する。その後、刃先６３は、他の側面を切断しつつ、第四側面８０ｄの軌跡点２３０に到達すると、第四側面８０ｄから第一側面８０ａに向かって円弧を描きながら切断開始点２００を通過し、第四側面８０ｄと第一側面８０ａとが接続される辺を切断する。切断開始点２００をスタートとゴールとするように刃先６３を走査することによって梱包体８０の４つの側面を切断する。このように梱包体８０を切断する前に、刃先６３を通過させる軌跡を設定する。すなわち、三次元直交座標系において刃先６３の移動先として設定された複数の点が、そのまま刃先６３の通過ポイントとなる。図８に示したように、これらの点は、いずれも梱包体８０の側壁よりも内側に設定されている。そして、刃保持部４０が梱包体８０の上面の角部の周辺を移動する際、すなわち、梱包体８０の側面同士が接合する角部の周辺を移動する際の刃部６０の刃先６３と梱包体８０への刃先６３挿入位置との距離が、梱包体８０の上面の辺を移動する際、すなわち、梱包体の側面に沿って移動する際の刃部６０の刃先６３と梱包体８０への刃先６３挿入位置との距離より長い。すなわち、梱包体８０の角部で刃６２が梱包体８０のより内側を通る。これにより、開梱装置１は、梱包体８０の角部を旋回して切断する際、刃部６０を内側に押し付けるように通過させることにより、角部の切断が可能となる。その結果、梱包体８０の切断時間が短縮され、また梱包体８０の切断時に生じる切粉の量を減らすことができる。また、刃先６３が円弧状を描きながら切断する面を第一側面８０ａから第二側面８０ｂに切り替える際に、ガイド６５の上面部６５ａが梱包体８０の上面に接触した状態で走査するためスムーズに切断面を切り替えることができる。つまり、切断面の切り替えごとに高さ調整を行う必要がなく刃先６３を走査させることができる。さらに、刃先６３を通過させる軌跡を設定する際、ガイド６５の側面部６５ｂが梱包体８０の側面に接触するように軌跡を設定してもよい。これにより、伸張された第一の弾性体４１が戻ろうとする力が加えられることにより、梱包体８０の側面に向かって側面部６５ｂが押し付けられる。これにより、刃６２は、梱包体８０の側面部から離れずに押し付けられるため、刃６２が梱包体８０の側面部を切断することが可能となる。

さらに、刃保持部４０は、刃部６０が切断開始位置に再び到達するまで刃部６０が梱包体８０に接触しつづけるよう梱包体８０の第一面（上面）の周囲の空間を移動する。すなわち、開梱装置１は、図８に示したように、一筆書きで梱包体８０を切断する。これにより、梱包体８０の側面同士が接合する角部の切断が可能となる。その結果、開梱装置１は、一筆書きでの梱包体８０の切断が可能となり、切断開始の位置合わせが1回で完了するため、梱包体８０の四つの側面を一面ずつ切断する場合と比較して、切断時間が短縮することができる。つまり、例えば、一面ずつ切断する場合は、刃先６３を、刃先６３が第一側面８０ａから離れた位置と、第二側面８０ｂを切断開始する位置を合わせる必要が生じるが、本発明は、刃先６３が切断する面が第一側面８０ａから第二側面８０ｂに変わる場合に刃先６３が挿入され続けているため、切断する側面が変わるごとに刃先６３を挿入する位置の調整を行う工程が減るということである。刃先６３の抜き差しや、切断面ごとに刃先６３の挿入位置の調整を行わないため、切粉の発生も低減させることができる。

なお、梱包体８０の側面を切断する際の好ましい順番は、図８に示したように、ロボット１０の設置されている位置に対して手前側の側面の、梱包体８０が載置されたベルトコンベア装置の搬送ベルトの上手方向、言い換えると、梱包体８０の搬送元方向の端部を切断開始位置として、Ｘ軸方向、言い換えると、梱包体８０の第一側面８０ａに向けて当該端部を切断し、角部に達すると当該角部を旋回しながら上記の要領で側面同士が接合している角部を切断して、次の側面を切断し、以後同様にして梱包体８０の周囲を一周した末に、切断開始位置まで略水平方向に梱包体８０の側面を切断して、上述したように、梱包体８０の側面を一筆書きで切断する、というものである。また、切断開始位置として、梱包体８０の面が結着されている端部を選択してもよい。これにより、切断時に発生し得る、ガイド６５と梱包体８０の面の結着部との接触による梱包体８０の歪みや傷を抑制することができる。

以上説明した本発明の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

（１）開梱装置１は、梱包体８０を開梱する装置であって、ロボット１０と、ロボット１０の先端に取り付けられたカッターハンド２０とを備える。カッターハンド２０は、梱包体８０を切断するための刃６２を含む刃部６０と、刃部６０を保持する刃保持部４０とを有する。刃保持部４０は、刃部６０を梱包体８０に接触させながら刃保持部４０の第一の軸部４２の軸方向である第一方向（鉛直方向）に非平行な第二方向と、第二方向に直交する第三方向との両方に広がる梱包体８０の第一面（上面）の周囲の空間を移動する。刃保持部４０が第一面の角部を移動する際の刃部６０の刃先６３と梱包体８０への刃先６３挿入位置との距離が、第一面の辺を移動する際の刃部６０の刃先６３と梱包体８０への刃先６３挿入位置との距離より長い。すなわち、梱包体８０の角部で刃６２が梱包体８０のより内側を通る。このようにしたので、開梱装置１は、梱包体８０の角部を旋回して切断する際、刃部６０を内側に押し付けるように通過させることにより、角部の切断が可能となる。その結果、梱包体８０の切断時間が短縮され、また梱包体８０の切断時に生じる切粉の量を減らすことができる。

（２）刃部６０は、梱包体８０の面に沿って移動可能であるガイド６５を備える。また、刃部６０は、刃保持部４０と第一の弾性体４１で接続されている。さらに、刃部６０は、第一方向を軸方向とする刃保持部４０の第一の軸部４２を中心に回転可能である。刃保持部４０は、梱包体８０にガイド６５を接触させながら移動する。このようにしたので、ガイド６５が梱包体８０の側面に接触する際の反力により刃部６０が刃保持部４０の軸を中心に回転することで、刃部６０が移動方向と直交する方向に対して傾く。すなわち、弾性体４１により刃先６３が傾く。このようにしたので、開梱装置１は、刃６２への負担が軽減されて、刃６２の摩耗を抑制することができる。また、開梱装置１は、梱包体８０の側面を切断する際に生じる切粉の量を減少させることができる。

（３）ガイド６５は、切断時の移動方向が長く形成されている。このようにしたので、梱包体８０の切断時に、梱包体８０の切断面の歪の影響が小さくなる。その結果、開梱装置１は、梱包体８０の側面を安定して切断することができる。

（４）刃保持部４０は、刃部６０が切断開始位置に再び到達するまで刃部６０が梱包体８０に接触しつづけるよう梱包体８０の第一面（上面）の周囲の空間を移動する。すなわち、開梱装置１は、一筆書きで梱包体８０を切断する。このようにしたので、梱包体８０の側面同士が接合する角部の切断が可能となる。その結果、開梱装置１は、一筆書きでの梱包体８０の切断が可能となり、切断開始の位置合わせが1回で完了するため、梱包体８０の四つの側面を一面ずつ切断する場合と比較して、切断時間が短縮することができる。

（５）刃部６０は、第一面（上面）に接続する梱包体８０の他の面（側面）から挿入され、刃部６０の刃先６３が第一面に向いた状態で梱包体８０を切断する。すなわち、開梱装置１は、梱包体８０の側面から梱包体８０の内部へ刃先６３を傾けて挿入する。このとき、梱包体８０の側面から挿入された刃先６３は、梱包体８０の内部において梱包体８０の上面を向いているため、開梱装置１は、梱包体８０の内部に収容されている物品を傷つけることがない。

（６）刃保持部４０は、鉛直方向に伸縮可能に取り付けられた第二の弾性体４３を備える。すなわち、刃保持部４０は、鉛直方向に弾性体４３が取り付けられている。このようにしたので、開梱装置１は、梱包体８０の切断時に、梱包体８０の形状の垂直方向の歪に適宜に追従して、梱包体８０の切断を安定させることができる。

（７）刃６２は、超音波カッターである、このようにしたので、開梱装置１は、梱包体８０の切断に伴う刃６２の摩耗が少ない。また、開梱装置１は、梱包体８０の側面を切断する際に生じる切粉の量が少ない。

（８）刃保持部４０は、ロボット１０に接続され、ロボット１０の動作により移動する。すなわち、刃保持部４０がロボット１０に接続され動作する。このようにしたので、開梱装置１は、人手によらず自動的に梱包体８０の開梱を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。

例えば、開梱作業のさらなる自動化を促進するために、開梱装置１にセンサが取り付けられることによって、梱包体８０の大きさや、梱包体８０の角部の位置を検出することができてもよい。

また、例えば、開梱作業時に梱包体８０を載置するベルトコンベア装置や作業台も開梱装置１と一体的に制御することができてもよい。その場合に、例えば、可動ストッパ９２の動作も制御対象であってもよい。また例えば、梱包体８０の歪を吸収するために、ベルトコンベア装置や作業台における梱包体８０の載置面９０を上下させることによって、梱包体８０の側面の切断位置の高さを適宜に調整して、鉛直方向における刃６２の位置を動かさずに梱包体８０の側面を略水平方向に安定して切断することができてもよい。

上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：開梱装置
１０：ロボット
２０：カッターハンド
４０：刃保持部
４１：第一の弾性体
４２：第一の軸部
４３：第二の弾性体
６０：刃部
６１：第二の軸部
６２：刃（超音波カッター）
６３：刃先
６４：カッターホルダー
６５：ガイド
８０：梱包体（段ボール箱）
９０：載置面
９１：固定ストッパ
９２：可動ストッパ

Claims (10)

1. 梱包体を開梱する開梱装置であって、
   ロボットと、前記ロボットの先端に取り付けられたカッターハンドとを備え、
   前記カッターハンドは、前記梱包体を切断するための刃を含む刃部と、前記刃部を保持する刃保持部とを有し、
   前記刃保持部は、前記刃部を前記梱包体に接触させながら前記刃保持部の第一の軸部の軸方向である第一方向に非平行な第二方向と、第二方向に直交する第三方向との両方に広がる前記梱包体の第一面の周囲の空間を移動し、
   前記刃保持部が前記第一面の角部を移動する際の前記刃部の刃先と前記梱包体への刃先挿入位置との距離が、前記第一面の辺を移動する際の前記刃部の刃先と前記梱包体への刃先挿入位置との距離より長い、
   開梱装置。
2. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃部は、
   前記梱包体の面に沿って移動可能であるガイドを備え、
   前記刃保持部と第一の弾性体で接続され、
   第一方向を軸方向とする前記刃保持部の前記第一の軸部を中心に回転可能であり、
   前記刃保持部は、前記梱包体に前記ガイドを接触させながら移動する、
   開梱装置。
3. 請求項２に記載の開梱装置において、
   前記ガイドは、切断時の移動方向が長く形成されている、開梱装置。
4. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃保持部は、前記刃部が切断開始位置に再び到達するまで前記刃部が前記梱包体に接触しつづけるよう前記梱包体の前記第一面の周囲の空間を移動する、開梱装置。
5. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃部は、前記第一面に接続する前記梱包体の他の面から挿入され、前記刃部の刃先が前記第一面に向いた状態で前記梱包体を切断する、開梱装置。
6. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃保持部は、鉛直方向に伸縮可能に取り付けられた第二の弾性体を備える、開梱装置。
7. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃は、超音波カッターである、開梱装置。
8. 請求項１に記載の開梱装置において、
   前記刃保持部は、前記ロボットに接続され、前記ロボットの動作により移動する、開梱装置。
9. 請求項２に記載の刃部および刃保持部を有する、カッターハンド。
10. ロボットと、前記ロボットの先端に取り付けられたカッターハンドとを備える開梱装置を使用して梱包体を開梱する開梱方法であって、
    前記カッターハンドは、前記梱包体を切断するための刃を含む刃部と、前記刃部を保持する刃保持部とを有し、
    前記刃保持部は、前記刃部を前記梱包体に接触させながら前記刃保持部の第一の軸部の軸方向である第一方向に非平行な第二方向と、第二方向に直交する第三方向との両方に広がる前記梱包体の第一面の周囲の空間を移動し、
    前記刃保持部が前記第一面の角部を移動する際の前記刃部の刃先と前記梱包体への刃先挿入位置との距離が、前記第一面の辺を移動する際の前記刃部の刃先と前記梱包体への刃先挿入位置との距離より長い、
    開梱方法。