BR112014006995B1

BR112014006995B1 - Sistema de preparação de saco totalmente automatizado para vários tipos de sacos

Info

Publication number: BR112014006995B1
Application number: BR112014006995-6A
Authority: BR
Inventors: André Albert; Steeve Santerre
Original assignee: Premier Tech Technologies Ltée
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2020-10-06
Also published as: CA2803947A1; US20140075896A1; US9415889B2; EP2758315A1; PT2758315T; CN103857593B; EP2758315B1; MX342877B; CN103857593A; AU2012313280A1; ES2624212T3; MX2014003432A; EP2758315A4; CA2803947C; WO2013040717A1; AU2012313280B2; NZ622563A

Abstract

sistema de preparação de saco totalmente automatizado para vários tipos de sacos. um dispositivo de deslocamento responsável por preparar o saco para sua instalação em um ponto de enchimento (ou segunda localização) de equipamento de embalagem. o dispositivo de deslocamento agarra o saco a partir da localização de retirada (ou pilha) (a partir da qual primeiros parâmetros de posição e orientação foram previamente medidos), desloca o saco durante a medição de segundos parâmetros posição e orientação do saco, ajusta operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para deslocar e instalar o saco no ponto de enchimento; ao mesmo tempo, a medição dos primeiros parâmetros de posição e orientação do próximo saco é feita para ajustar operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para agarrar o próximo saco na pilha. tal dupla avaliação de localização, que é concomitante em dois sacos diferentes, permite economia de tempo de processamento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a equipamentos para embalagem de produtos a granel para as indústrias alimentares, alimentos para animais, rações, sementes e químicos para citar alguns. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um sistema que é responsável por preparar o saco para sua instalação no ponto de enchimento do equipamento de embalagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Na indústria de embalagem, ao longo dos últimos anos, tem havido uma evolução importante dos tipos de materiais (tais como polietileno, polipropileno, plástico biodegradável, plástico reciclado, papel, etc..) e tipos de construção (tais como revestimento interno, tecido, impressão especial, cobertura, etc..) para citar alguns, usados para fazer sacos. Isto conduziu a uma grande variedade de sacos que são mais ou menos flexíveis e mais ou menos porosos, que devem ser declinados em uma ampla variação de tamanhos de saco para se adaptar às diferentes indústrias e sempre crescentes necessidades do mercado. Além disso, ao longo da última década, globalização de fornecedores de sacos para o mercado de embalagem, introduziu sacos de uma grande variabilidade de qualidade. Isto deu origem a sacos de alta qualidade, mas também sacos de baixa qualidade (tais como sacos grudados, danificados, mal empilhados e variando em dimensões para uma dado tamanho). Em geral, a evolução do contexto resultou em considerável variabilidade de sacos.

[003] Paradoxalmente, em conjunto com a chegada ao mercado deste grande variedade de sacos vazios, expectativas em termos de qualidade de sacos cheios finalizados (ou seja, em termos de aparência) estão constantemente aumentando junto com o desejo de ter um equipamento automático único para processar a maioria dos tipos de sacos possíveis, de preferência todos os tipos.

[004] Claro, equipamento de embalagem automático é construído para ser tão eficaz quanto possível em uma determinada aplicação. Por uma questão de otimização de custos, é comum os produtores tentarem esticar o alcance de seus equipamentos, o que leva muitas vezes a sacos com defeitos ou sacos rejeitados (durante a embalagem ou mais tarde no processo), a maior parte proveniente de sacos que não foram bem preparados antes da etapa de enchimento. Tal mal preparação pode resultar em sacos cheios de forma inadequada bem como sacos indevidamente selados (não herméticos) que podem causar problemas de qualidade em termos de higiene, conservação e contaminação, bem como em termos de aparência dos sacos finalizados cheios, ultimamente resultando em insatisfação dos produtores ou clientes.

[005] É importante lembrar que existem quatro etapas principais envolvidas em equipamentos de embalagem utilizados para ensacar produtos a granel: 1) preparação, 2) enchimento, 3) vedação e 4) evacuação do saco. A presente invenção refere-se, principalmente, à etapa de preparação, que é responsável pela execução das seguintes ações básicas: Agarrar, • Condicionar, • Desempilhar, • Abrir, • Transportar e • Instalar o saco no ponto de enchimento.

[006] Algumas dessas ações podem ser comutáveis ou combinadas a partir de um equipamento para outro, junto com uma ação opcional, formar o saco, que só é necessária em algumas aplicações (por exemplo, com equipamentos utilizando rolos de filme).

[007] Inicialmente, embalagem dos produtos destinados para as indústrias de alimentos, alimentos para animais, rações, sementes e químicos, para citar alguns, era feita manualmente. Mais tarde, a automação de equipamentos de embalagem começou a fim de reduzir os problemas de saúde e segurança bem como os custos relacionados com o trabalho, enquanto acelera o processo de embalagem e o torna mais consistente, proporcionando uma melhor qualidade tanto quanto possível.

[008] Progressivamente, a automatização dos equipamentos de embalagem foi aplicado para todas as quatro etapas de embalagem. Inicialmente, isto feito através de sistemas com limitado nível de liberdade implicando no deslocamento de um saco de um ponto inicial a um ponto final, incluindo a realização de diferentes ações, de acordo com movimentos para trás e para frente, predefinidos e invariáveis geralmente realizados por dispositivos dedicados. Tal como aqui utilizado, o termo "grau de liberdade" está relacionado com os movimentos de robô (ou dispositivo de deslocamento) associados aos seus eixos de rotação o que resulta em flexibilidade. Consulte a Figura 1 para uma melhor compreensão dos diferentes princípios envolvidos.

[009] Mais tarde, a fim de obter flexibilidade de movimentos, a automatização dos equipamentos de embalagem passou para sistemas com mais graus de liberdade. Estes sistemas começaram a automatizar diferentes etapas de embalagem, como pode ser visto no pedido de patente PCT/CA2010/001940 que descreve um sistema de automatização da etapa de fechamento, ou US 61/382.279 que descreve um sistema de automatização da etapa de enchimento.

[010] Considerando a complexidade de preparar sacos que podem variar em tipo de material, tipo de construção, tamanho e qualidade, a automação da etapa de preparação tornou-se um desafio. Na verdade, a utilização de 3 a 4 graus de sistemas de liberdade (na etapa de preparação) opera em aplicações limitadas uma vez que dificilmente podem eficientemente processar saco poroso, flexível, mal empilhado e / ou de dimensões variando (para um dado tamanho).

[011] Mais tarde, a fim de lidar com uma maior gama de sacos, a automação da etapa de preparação começou a ser feita utilizando sistemas com 5 a 6 graus de liberdade. Em ensacadores existentes, principalmente ensacadores de boca aberta, a etapa de preparação incluindo a realização de ações específicas exigidas, em geral implica o deslocamento de um saco vazio a partir de um ponto inicial até um ponto final (ponto de enchimento), integrando uma (ou muitas) avaliação local do saco permitindo uma correção da posição ou localização de saco do dispositivo de agarrar pegando o saco que são equivalentes uma vez que ambos tipos de correção resultam em uma correção precedendo um movimento definido. De fato, o objetivo é corrigir a localização do saco de modo a movê-lo em uma localização conhecida (e definida) e deslocá-lo de acordo com movimentos para frente e para trás, invariáveis e predefinidos realizados na maioria das vezes por vários dispositivos dedicados. Esses dispositivos dedicados agarram o saco em um local definido e o transferem para outro dispositivo dedicado (em um local definido) . Uma vez que avaliação de localização é muito complexa para alcançar em uma pilha de sacos, existe uma necessidade para combiná-la com um desempilhador dedicado a montante para trazer apenas um saco em uma localização conhecida (e definida) . Apesar do fato que esse sistema é mais tolerante a variações em dimensões (para um determinado tamanho), estes 5 a 6 graus de sistemas de liberdade não oferecem melhorias relativas ao manuseamento eficiente dos sacos porosos e flexíveis. Para alcançar um manuseamento eficiente, tal equipamento exigiria a adição de novos dispositivos em termos de desempilhar e avaliação de local. Isto evitaria, por exemplo, sacos mais suaves de deformar e tornar o sistema mais eficaz com uma grande variedade de sacos empilhados. Consequentemente, isto faria esta máquina muito cara e complexa.

[012] Através da análise da técnica anterior, pode-se notar que no campo da automação do equipamento de embalagem, tem sido difícil encontrar um modo eficaz para automatizar a etapa de preparação a fim de lidar com a grande variedade de sacos incluindo sacos mais porosos, flexíveis, mal empilhados e/ou variando em dimensões (para um dado tamanho) ; ao ser capaz de fornecer um saco cheio finalizado cumprindo uma qualidade esperada a alta velocidade.

[013] Portanto, existem atualmente necessidades de um sistema automatizado rápido e totalmente automatizado, simples (com 5 a 6 graus de liberdade) para melhor preparar sacos através da exploração mais profunda de todos os graus de liberdade existentes, a fim de processar diferentes tipos de sacos e fornecendo sacos cheios finalizados de qualidade esperada e menos sacos rejeitados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[014] A presente invenção dirige-se a pelo menos uma das necessidades acima mencionadas.

[015] De acordo com a presente invenção, é fornecido um sistema de preparação de saco para processamento em equipamento de embalagem incluindo: • um dispositivo de deslocamento para deslocar o saco entre uma localização de retirada e uma segunda posição, o dispositivo de deslocamento compreendendo uma pinça para agarrar o saco durante o seu deslocamento; um primeiro sistema de medição para medir, na localização de retirada, um parâmetro de posição de retirada indicativo de uma localização de retirada do saco de, e para gerar um primeiro sinal indicativo do parâmetro de posição de retirada; • um segundo sistema de medição para medição, em uma localização intermediária entre a localização de retirada e a segunda posição, pelo menos um de um parâmetro de posição intermediária e um parâmetro de orientação intermediária indicativo de uma posição e a orientação intermediária do saco, e para gerar um segundo sinal indicativo do referido pelo menos um dos parâmetros de posição e orientação intermediária, e - um controlador para controlar operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento, referido controlador ajustando operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para agarrar o saco na localização de retirada com base no primeiro sinal, e para deslocar o saco para a segunda localização com base no segundo sinal.

[016] De preferência, o dispositivo de deslocamento é um sistema de liberdade de 5 ou 6 graus.

[017] De preferência, de acordo com uma primeira modalidade preferida, o dispositivo de deslocamento é um robô.

[018] De preferência, de acordo com outra modalidade preferida, o dispositivo de deslocamento é uma sistema de liberdade de 5 ou 6 graus dedicado.

[019] De preferência, a presente invenção fornece um dispositivo de deslocamento que é responsável por preparar o saco para sua instalação em um ponto de enchimento (ou segunda localização) de equipamento de embalagem. 0 dispositivo de deslocamento pega o saco a partir da localização de retirada (ou pilha) (a partir da qual primeiros parâmetros de posição e orientação foram previamente medidos), desloca o saco durante a medição de segundos parâmetros posição e orientação do saco, ajusta operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para deslocar e instalar o saco no ponto de enchimento; ao mesmo tempo, a medição dos primeiros parâmetros de posição e orientação do próximo saco é feita para ajustar operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para agarrar o próximo saco na pilha. Tal dupla avaliação de localização, que é concomitante em dois sacos diferentes, permite economia de tempo de processamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] Estes e outros objetos e vantagens da invenção serão aparentes após a leitura da descrição detalhada, fornecida meramente a titulo de exemplo não limitativo, e com referência aos desenhos em que:

[021] A Figura 1 é uma representação esquemática dos movimentos realizando as ações de preparação de acordo com os graus de liberdade bem como a medição de posição e orientação, e funções de ajuste de dispositivo de deslocamento.

[022] A Figura 2 é uma vista em perspectiva do sistema de coordenadas cartesianas e o plano de trabalho da presente invenção de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[023] Figura 3 é uma vista em perspectiva do sistema de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção mostrando o dispositivo de agarrar.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIDAS

[024] Para facilitar a compreensão do sistema de eixos cartesianos e o plano de trabalho da presente invenção, consulte a Figura 2.

[025] A presente invenção fornece um dispositivo de deslocamento de liberdade de 5 a 6 graus que pode ser um robô ou um dispositivo dedicado, acoplado a uma pinça, incluindo um controlador responsável pelas funções de avaliação e correção de localização; realizar a etapa de preparação em um sistema de embalagem. Tal sistema implica deslocamento de um saco vazio a partir de um ponto inicial (ou localização de retirada, que é de preferência na parte superior da pilha de sacos) para um ponto de enchimento (segunda localização), incluindo a realização de todas as ações de preparação de saco, com base em movimentos variáveis e contínuos (idealmente realizados por um único dispositivo de deslocamento) especificamente definidos ou ajustados de acordo com a localização de saco medição. Mais especificamente, esse sistema fornece um dispositivo de deslocamento que agarra o saco (cuja posição z e orientação p foram previamente avaliadas), desloca o saco ao medir as posições x e y e orientação r, ajusta os movimentos de transferência e instalação do saco para o ponto de enchimento; ao mesmo tempo, a avaliação da posição z e orientação p do próximo saco é feita para ajustar o movimento responsável para agarrar este saco na pilha. Tal dupla avaliação de localização, que é concomitante em dois sacos diferentes, permite economia de tempo de processamento.

[026] Tal como aqui utilizado, o termo "localização" tem a intenção de incluir a noção de posição e orientação.

[027] Tal como aqui utilizado, os termos "medição" ou "medido" ou "medir"destinam-se a incluir uma noção de detecção, cálculo ou avaliação de um local ou qualquer outro modo conhecido de determinar um local do saco.

[028] Tal como aqui utilizado, os termos "ajuste", "ajustado" ou "ajustar" em associação com movimentos são destinados a englobar não apenas ajustes, mas também qualquer melhoria, modificação ou correção do movimento do dispositivo que pode ser executada durante sua operação.

[029] A presente invenção compreende sistemas de medição para medição de parâmetros de posição e de orientação e para gerar um sinal indicativo dos parâmetros de posição e orientação medidos, cada um deles permitindo ajustes na operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento de acordo com a localização avaliada anterior (ou com base no sinal indicativo da mesma) . A primeira avaliação da posição z de saco é feita para detectar a espessura de pilha de saco e ajustar o movimento de agarrar a fim de ter um único saco na pilha de sacos. A fim de lidar com outras aplicações tais como sacos porosos ou sacos mal empilhados, um outro mecanismo de detecção de espessura de pilhas de sacos, para detectar uma posição diferente de um canto da pilha de sacos para o outro, pode ser adicionado para avaliar a localização do saco em relação à orientação p (rotação em torno do eixo y) . Essa avaliação do saco, antes de agarrá-lo, mas enquanto o saco anterior está sendo deslocado, é eficaz e economiza tempo. Uma segunda avaliação é feita para ajustar a operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para deslocar e instalar o saco no ponto de enchimento. A localização do conjunto de pinça de saco preensão em relação à posição x e y e orientação r (que é uma rotação em torno do eixo z) é medição, permitindo assim determinar (muitas vezes calcular): a localização da pinça, a localização do saco em relação à localização da pinça e o saco em relação à localização do ponto de enchimento previamente determinado. Mecanismos de detecção (por exemplo, combinação de câmara ou sensores) são utilizados preferencialmente para controlar o contorno do saco como uma referência de posicionamento. Em outras aplicações, nos casos em que qualidade (ou seja, de impressão) permite tal prática, marcas de referência recorrentes (por exemplo, impressão de marcas, entalhe, logotipo, etc..) podem ser usadas para detectar o saco. Esta avaliação do saco (posição x e y e orientação r) é feita quando o saco está sendo transportado para o ponto de enchimento, em vez de antes de agarrar, o que acelera o processo.

[030] De preferência, a presente invenção executa duas correções antecipadas ajustando a operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento de acordo com a localização de saco previamente detectada a fim de otimizar a sequência do sistema. 0 primeiro ajuste é feito para alcançar um movimento de agarrar preciso e corrigido do saco na pilha e resulta em uma melhor separação de um único saco a partir da pilha. 0 segundo ajuste é feito para alcançar uma localização do saco precisa e corrigida no ponto de enchimento e resulta em muito poucos sacos rejeitados. No pior dos casos, que é quando a correção de movimento é muito importante para ser realizada eficazmente, é possível rejeitar o saco neste momento.

[031] A presente invenção destina-se a fazer melhor uso de todos os graus de liberdade do sistema por fazer movimentos contínuos realizados idealmente por um único dispositivo de deslocamento (em vez de movimentos para trás e para frente realizados na maioria das vezes por vários dispositivos dedicados) para executar todas as ações para a preparação de um saco. Em vez de adicionar um dispositivo dedicado (por exemplo, um desempilhador dedicado) e duplicar os graus de liberdade dos outros dispositivos dedicados, os graus de liberdade inexplorados do sistema serão utilizados. Além disso, o fato que movimentos contínuos realizando as ações de preparação são realizados de preferência por um único dispositivo de deslocamento, resultando em nenhuma (ou poucas) transferência (s) de saco a partir de um dispositivo para outro, o que implica, assim, uma melhor qualidade de saco finalizado.

[032] Como mostrado na Figura 2, os eixos x, y, z (posição x, y, z) representam a localização tridimensional no sistema de coordenadas cartesianas. As rotações w, p, r (orientações w, p, r) descrevem uma rotação sobre um determinado eixo no sistema de coordenadas cartesianas. 0 saco é deslocado (a) enquanto medindo as posições x e y e orientação r, permitindo ajuste dos movimentos de transferência e instalação do saco (B) para o ponto de enchimento. Medição da posição z do próximo saco (e orientação p opcional) permitindo ajuste do movimento responsável por agarrar o saco (c) na pilha.

[033] Como mostrado na Figura 1, os sistemas descritos na técnica anterior (A) deslocam o saco a partir de um ponto inicial (localização de retirada) para um ponto de enchimento (segunda localização), incluindo a realização de todas as ações de preparação de saco, integrando uma medição de localização do saco permitindo um ajuste da localização de saco (antes de agarrá-lo), de acordo com movimentos para frente e para trás, predefinidos e invariáveis geralmente executados por sistemas dedicados. A presente invenção (B) desloca o saco de um ponto inicial para um ponto final, incluindo a realização de todas as ações de preparação de saco, integrando uma primeira medição de localização para detectar a espessura de pilha de sacos e ajusta o movimento de agarrar a fim de ter um único saco como é (independentemente da sua localização) na pilha de sacos enquanto uma segunda medição de localização é realizada no saco anterior para ajustar a operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para deslocar e instalar o saco no ponto de enchimento. As correções são realizadas por movimentos variáveis e contínuos (idealmente realizados por um único dispositivo de deslocamento).

[034] Como mostrado na Figura 3, a presente invenção fornece uma pinça onde copos de vácuo são utilizados para agarrar o saco na pilha, espaçadores 12 são utilizados para manter o saco aberto, enquanto deslocamento e braçadeiras de saco 14 são usadas para manipular e manter uma configuração selecionada do saco durante seu deslocamento.

[035] Embora modalidades preferidas da presente invenção tenham sido descritas aqui em detalhe e ilustradas nos desenhos anexos, deve ser entendido que a invenção não está limitado a estas modalidades precisas e que várias alterações e modificações podem ser efetuadas sem nos afastarmos do escopo da presente invenção.

Claims

1. Sistema de preparação de saco para processamento em equipamento de embalagem, compreendendo: um dispositivo de deslocamento para deslocar um saco entre uma localização de retirada e um ponto de enchimento do saco, o dispositivo de deslocamento compreendendo uma pinça para agarrar o saco durante o seu deslocamento; um primeiro sistema de medição para medir, na localização de retirada, um parâmetro de posição de retirada indicativo da localização de retirada, e para gerar um primeiro sinal indicativo do parâmetro de posição de retirada; e um controlador para controlar operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento, referido controlador ajustando a operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para agarrar o saco na localização de retirada com base no primeiro sinal, o sistema de preparação de saco sendo caracterizadopor: um segundo sistema de medição para medir, em uma localização intermediária entre a localização de retirada e o ponto de enchimento e enquanto o saco é transportado pelo dispositivo de deslocamento, pelo menos um de um parâmetro de posição intermediária e um parâmetro de orientação intermediária indicativo de uma posição intermediária e uma orientação intermediária do saco, respectivamente, e para gerar um segundo sinal indicativo do referido pelo menos um dos parâmetros de posição e orientação intermediária, e em que o controlador ainda ajusta a operação e deslocamento do dispositivo de deslocamento para deslocar o saco para a posição de enchimento com base no segundo sinal.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o primeiro sistema de medição ainda mede um parâmetro de orientação de retirada indicativo de uma orientação de retirada do saco e o primeiro sinal gerado pelo primeiro sistema de medição é ainda indicativo do parâmetro de orientação de retirada.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o dispositivo de deslocamento é um sistema de cinco graus de liberdade ou um sistema de seis graus de liberdade.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o dispositivo de deslocamento é um robô.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o dispositivo de deslocamento é um sistema dedicado de cinco graus de liberdade ou um sistema dedicado de seis graus de liberdade.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que a localização de retirada do saco é na parte superior da pilha de saco, e em que o primeiro sistema de medição é configurado para detectar uma espessura da pilha de sacos como o parâmetro de posição de retirada.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o controlador é configurado para ajustar, com base na espessura detectada da pilha de sacos, um movimento de agarrar do dispositivo de deslocamento para agarrar o saco na pilha de sacos.

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que o primeiro sistema de medição é configurado para medir uma localização de retirada de um próximo saco enquanto o segundo sistema de medição mede o pelo menos um do parâmetro de posição intermediário e o parâmetro de orientação intermediário do saco e o dispositivo de deslocamento desloca o saco entre a localização de retirada e o ponto de enchimento.

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que o segundo sistema de medição compreende mecanismos de detecção para controlar um contorno do saco como uma como uma referência de posicionamento.

10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que pelo menos um do primeiro e do segundo sistema de medição é configurado para detectar marcas de referência recorrentes no saco.

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que o segundo sistema de medição é configurado para determinar uma localização de uma pinça, uma localização de um saco em relação a uma localização determinada previamente da pinça, e uma localização do saco em relação ao ponto de enchimento.

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadopelo fato de o dispositivo de deslocamento consiste de uma pinça única.