CN102951486B - 柔性生产整理系统 - Google Patents

Abstract

一种系统中，至少两个捡拾器支撑元件邻近移动工件的传送面设置，且至少两个捡拾元件连接所述捡拾器支撑元件中的每一个上。所述捡拾元件具有将工件从传送面移除并将所述工件移动到另一位置的物理捡拾特征。控制器可操作地连接在捡拾器支撑元件和捡拾元件上，并独立控制两者，以动态定位捡拾元件，使之与由传送面移动的工件的动态尺寸、间隙、以及传输速度相协调。

Description

柔性生产整理系统

技术领域

本发明的实施方式通常涉及生产传输系统，尤其涉及使用控制器独立控制捡拾器支撑元件和捡拾元件以对捡拾元件进行动态定位从而使之与传送面上正移动的工件的动态尺寸、间隙以及传输速度相协调的系统。

背景技术

存在能够提供印刷、切割以及封装定制标识功能的高速数码印刷系统。该功能通过串联的或单独的印刷机、可编程的激光雕刻机、堆叠系统、以及收缩包装的封装生产线来实现。由于只有标识印刷和切割的方法是完全灵活的，而整理/堆叠系统仍然是获取充分灵活的系统的限制因素（由于其限于只能整理某一尺寸和形状的标识）。整理/堆叠系统的主要的重新设计是需要的，以便有效处理除现有的固定尺寸以外的其他任意尺寸。现要求更为灵活的系统以便能够实现具有更宽范围的尺寸和形状的各种快速运转的、可变的数据标识。

发明内容

此处各种示例系统包括生产工件（如印刷标识）的生产机器（例如激光切割机）。生产机器可操作地连接在控制器上，为控制器提供传送带（此处有时称之为“传送面”）上的工件的动态尺寸、间隙、和运输速度。本发明有时称为“捡拾器支撑元件”的至少两个构件被安置为邻近正在移动工件的传送面，且每个捡拾器支撑元件上连接至少两个捡拾元件（如吸取装置）。

在一些实施方式中，捡拾器支撑元件是独立可移动的杆，每个杆具有多个捡拾元件。在该实施方式中，多个独立可控制的传送带连接在杆上，且传送带由控制器控制以移动杆。

捡拾元件具有将工件从传送面移走并将工件移到另一位置（例如，堆叠区）的物理捡拾特性。控制器可操作地连接在捡拾器支撑元件和捡拾元件上，并独立控制两者，以动态定位捡拾元件，从而与正由传送面移动的工件的动态尺寸、间隙以及传输速度相协调。

在本发明的实施方式中，控制器独立自动控制传送带和捡拾元件的致动，以动态定位和驱动捡拾元件，使其与输出到传送面上的工件的每种不同特定作业模式相协调。

附图说明

下面参考附图详细地描述所述系统和方法的各种示例性实施方式，其中：

图1为根据此处实施方式所示设备的透视示意图；

图2为根据此处实施方式所示设备的侧视图；

图3为根据此处实施方式所示设备的透视示意图；

图4为根据此处实施方式所示设备的透视示意图；

图5为根据此处实施方式所示设备的透视示意图；

图6为根据此处实施方式所示设备的侧视图；

图7为根据此处实施方式所示设备的侧视图。

具体实施方式

以下实施方式提供了灵活标识“捡拾与叠加”的系统。在下文列举的例子中，该系统设置在诸如激光雕刻机（如图1）等制造设备的带100（有时也称之为传送面）末端。然而，普通技术人员都知道此处所述系统不限于任何特定的机器，该系统可以邻近任何生产工件的机器设置并与任何生产工件的机器一起使用。

从此处示例系统（如图1，3的透视图和图2，4的侧视图所示）可以包括，例如，堆叠系统110上的两条或两条以上传送带112，每条传送带携带一个或多个对准工件102（例如，印刷标识）的吸取“捡拾器”的杆114，以便在切割后迅速从激光传送带（传送面）100上获取工件，优选地，该两条或两条以上的传送带112是相互平行的。

在图1和3所示例子中，每个杆114包括三个吸盘116以处理传送带100上的三条道上的工件102。图1和3图解了具有一系列吸盘116的捡拾杆114。图5和6相对地图示了不同杆114上的吸盘116数目以及向吸盘116提供吸取力的真空管道118的数目多少。仅在图5和6中对该真空管道118进行了图解，以免使其他图看起来凌乱，但是本领域技术人员应理解，在其他结构中应该也包括这些元件。吸盘系统、带等，也是大家熟知的单个的结构，此处不再赘述。关于此类结构的详细讨论参见美国专利3,966,318（该专利的整个公开内容通过引用并入本申请中）。

本领域普通技术人员应理解，任何数量的吸盘可以与杆114一起使用，这取决于具体的应用。除此之外，在一些实施方式中，不同的杆114包括不同数量的吸盘116以提供捡拾操作过程中的附加的灵活性。

真空施加到吸盘116上，以将工件102从带100上移开。真空吸盘116可以是静态的或动态的，以使在捡拾和安放过程中可以有多个高度。在吸盘116捡拾了工件102之后，带112独立移动捡拾杆114以传输工件。真空然后断开以将工件102放置到邻近的堆叠区104上。这样将工件102堆叠在堆叠区104，直至工件被移动到（通过堆叠区104）下游进行封装或者操作完成。捡拾杆114能替代地将更大的标识传送到另一个传送带上，而不是堆叠区104。

如图1-2所示的具体示例中，示出四个独立的传动带112，每个传动带112连接在四个捡拾杆114（捡拾器支撑元件）中的一个上面。如图1和2所示，每个捡拾杆114依附在唯一一个传送带112（采用悬臂式）上。尽管该示例中使用四条传送带112和捡拾杆114，普通技术人员应理解也可以使用更少的带/杆或更多的带/杆，数目取决于具体的实施方式。此外，可以有多个杆114连接在每条带112上；然而，每个杆114只能连接在唯一一条带上，因为带112能以不同速度移动。

不同于图1和2所示的悬臂式设计，在图3和4中，每个捡拾杆114的末端连接在至少两条带112上。因而，在图1和2中，每个捡拾杆114连接到单个的带上，而在图3和图4中，每个捡拾杆114连接到两条（或更多）带112上。因此在图3和图4中，一个捡拾杆连接在中间的2条带上，而另一个杆连接在靠外的2条带上。对于图3和图4中的余下的杆，这种交替持续进行。在图3和图4中，捡拾杆有不同的长度，使其能够连接在合适的传送带上；然而，尽管捡拾杆114的尺寸不同，但吸盘116仍然能在所有捡拾杆114上保持一致的间隙。

处理器/控制器（在下文会更详尽地讨论）独立控制每个传动带112。因此，传动带112能够以不同速度彼此相对移动，这使捡拾杆114能够相互独立移动以适应加工传送带100和堆叠单元104的不同运行速度。因此，例如，捡拾杆114在将工件102从生产传送带100上移走时，能以一种速度运行，且捡拾杆114在将工件102放置到堆叠单元104时，其能以不同速度。

这样，一条（或多条）传送带112可以以某一速度移动一个（或多个）杆114，而相同时间（同时）有另一条传送带（或两条传送带）112可以以另一速度（使杆的速度相互独立）移动另一个杆（或多个杆）114。进一步地，传送带112能够以不同于加工传送带100的速度来移动捡拾杆114，使捡拾杆更多变地从加工传送带100捡拾工件和将工件放置于堆叠单元104中。杆114互不跨越且按照同一顺序排列；然而，在其转动路径的不同的位置，能够通过改变相应传送带112的速度来调节杆114的移动速度。

进一步地，可以实时连续动态地改变速度，以适应加工传送带100和堆叠器104上出现的不同（可能的动态变化）情况。控制器定期接收一系列不同的作业，一个接一个。每个作业包含不同的特定作业指令，该指令定义将由激光切割机制造的切割，该切割对于每个作业都可能不同。不同特定作业指令还定义了将被输出到传送面的工件式样（每个作业的传送面也不尽相同）。因而，控制器独立自动控制传送带的移动和捡拾元件的致动，以动态定位和驱动捡拾元件，使其与将工件102输出到传送面100上的每种不同特定作业模式相协调，在各作业之间均不停顿。

换句话说，根据每个作业的需要，处理器通过改变切割机的动作以输出对应于每个不同作业的不同类型工件，并同时改变传送带112的移动和吸盘116的致动以匹配正被输出到传送带100的工件类型。相反，传统的系统在输出到传送带100的工作类型可能发生改变的作业间，需要手动重新设置捡拾器。因此，这些旋转运动、高速捡拾和安放装置使用独立的传动和捡拾杆以便在捡拾或安放工件102之前和之后能够加速或减速。更进一步地说，这样处理不影响工件的安放。

在图1-4所示的例子中，每个捡拾杆114包括三个吸盘116（尽管该技术领域的一般技术人员应当知道每个捡拾杆114可以包括或多或少的吸盘，包含可变数量的吸盘）。因此，例子中列举的跟踪系统有三个相连的“通道”，其中每条带都传送一个捡拾杆或一对传送带传送一个捡拾杆，如上所述。每个或每对传送带能传送一个或更多吸取“捡拾”杆114，其与工件102对准以要求在工件切割后立即能从激光传送带100上获取。

虽然其中示出了三条通道，但不限于三条通道，并且可以有更多数量（或更少数量）的捡拾杆能被使用。更进一步地说，该旋转（连续）传送带能够设置以提供可选通道，其包括工件的多个定位位置，使用不同直径的通道，不同形状的通道（椭圆等）。该技术领域的一般技术人员应理解可能包含多种变化形式。例如，可能使用非斜面传送，可以使用单个捡拾杆以形成单个工件堆，而不是由上述的三个捡拾杆形成三个工件堆。

此外，尽管附图示出了每个捡拾杆114包括同样数目的吸盘116，在其他具体实施方式中（如图5-6所示）不同的捡拾杆114能包括不同数目的吸盘116。因此，可以选择某些捡拾杆用于处理三条通道的工件102，而其他捡拾杆114可以用于处理两条通道，四条通道等的工件102，允许不同数目的通道的混合通道被捡拾。是否是一条通道，两条通道，三条通道，四条通道，等等，这由处理器/控制器（通过不同传送带112的不同运动，及不同吸盘116的不同致动）来动态控制处理，以动态适应可能在生产传送带100上动态生产的工件102的任何类型的通道。因而，在具体实施方式中，每条带连接在两个捡拾杆上，其中一个捡拾杆有三个吸盘，另一个捡拾杆上有四个吸盘。所述带112能够旋转（与吸盘116选择性启动）以在一个处理运行过程中使有三个吸盘的捡拾杆处理三条通道的工件102。然后，接下来，在另一个处理运行过程中，另一个捡拾杆（具有四个吸盘）可以启动并在生产带100上方选择性定位，以动态处理四条通道的工件102，不需要以任何方式物理地改变该系统。

捡拾杆114在处理方向与工件102的对准，通过让吸盘116（捡拾头）的速度分布（profile）与激光传送带100送入的工件102已知位置在时间上同步来实现，该过程由控制器控制。在一个例子中，机器可读的标记，例如所生产的工件的每一件上的条形码能够识别对于处理器而言所有必要的工件切割、速度以及定位信息。换句话说，用于形成工件102的输入片材可以类似地包括这些机器可读的标记，或工件102的切割/定位位置信息能通过任何网络连接（或能通过用户输入经由例如图表用户界面输入）被传送到处理器/控制器。

例如，需要被激光切割成独立标记的预印刷的标记片（包含机器可读的标记，例如条形码）能够提供给处理器/控制器，以控制激光切割机，激光切割机根据条形码所需的预处理类型切割预印刷的片材，以生成放置在生产传送带100上的独立标记（工件）102。机器可读的标记还被处理器/控制器使用以明确何种类型的工件位于生产传送带100上。给定这些，处理器/控制器能控制不同传送带112（例如，基于条形码信息）的速度和控制提供给吸盘116的真空启动/止动（以及传送带112的速度），以调节吸盘116的位置和速度使之与传送带100上的工件102相匹配。该调节对于每个需要激光切割的不同片材都能自动（不需要额外的用户介入/调节）且都能动态进行，这样实际上任何类型的激光切割都能通过具体实施方式所述的捡拾系统自动适应将由激光切割的每一不同的片材。

此外，如图1和3所示的三个吸盘结构，此处系统还能通过选择性地开关所需的捡拾器以仅捡拾存在有经切割的工件102的通道（以避免捡拾不需要的粗布（碎片）），从而处理所需的一条、两条、三条通道中“飞速运行”的工件102，经切割的工件102如果未被吸盘116捡拾，通常会从传送带100的末端掉落。吸盘116不需要重新定位，以在不同的未来作业中占有出现工件102的通道数量。吸盘116还可沿着杆114的长度手动或自动调节以占据任何类型的通道间隙。

系统还可以被复制以包含一个以上的可相互协同运行或者独立运行的可变驱动系统，以使更高频地捡拾工件及独立控制捡拾和安放操作能够进行。这样，该系统包括合并连结在一个或更多捡拾杆114上的独立驱动，以提供大部分应用中捡拾和定位所需的捡拾频率和独立性。

该系统能处理工件，包括标识，传统包装涂敷物，等等。对于更大的标识或片材，捡拾带通道能重叠可选的传送带以便能传送来自激光带100上的较大的工件102或片材。在捡拾杆114获得一条、两条、三条或更多通道的工件102时，捡拾杆114再将工件102放到堆叠区104。

因此，此处提到的系统能动态处理可以在传送带100上生产的不同作业，其中不同作业可以在不同数目的通道生产工件102，可以在生产传送带100上动态地间隔开工件102，可以导致传送带112以不同的速度移动，等。更进一步地说，此处的实施方式可以有加工传送带112和堆叠区104的不同操作速度。

因而，此处所述系统能使捡拾杆114提供任意捡拾频率，以及独立的用于灵活高速标识（或其他涂敷物）印刷的“捡拾和定位”操作。传统捡拾杆114在提供独立开关能力以避免捡拾不想要的粗布（废弃物）时，捡拾提供不同数目通道的工件102。

此处所述的系统在维持高水平的处理自动化和整理灵活性的情况下，通过消除捡拾和堆叠功能的尺寸和形状限制，最大化用于切割介质的印刷系统生产的灵活性。这使捡拾系统的水平提升到其他现代印刷和切割系统的灵活性的水平。此处具体实施方式由于多个驱动系统选择的捡拾和定位的独立性，使得能独立捡拾和独立放置切割的介质，并且使得移动轮廓具有灵活性。此处所述系统是可扩大/灵活的系统，并很容易通过增加或消除捡拾杆114的数目进行修改。更进一步地说，该系统在保持捡拾和定位能力不变的情况下，允许用户增加距离具有有限硬件撞击的传送带的直线距离。另外，这些实施方式提供排队能力（queuing capability），以允许捡拾杆114在高频率下基于独立片材提供的各种数据进行捡拾。这也应用于多个驱动系统。

因而，如之前的具体实施方式所述，该公开陈述了广泛改进的自动系统允许动态处理，而不需要用户为每个不同类型的被处理的标识或工件执行设置操作。传统的系统无论何时当所生产的工件的尺寸，形状，类型等发生改变时，或在生产工件的速率发生改变时，要求用户执行“设置”操作。相反地，在本公开工艺中所提供的结构和方法处理多种变化的作业（如印刷和激光切割标识）而不需执行任何设置操作（除了可能装载不同类型的介质）。因此，很多不同作业的生产能够在同样的不变的生产设备上连续自动地执行，无需中断。

如上文所解释的，此处生产设备能连续接收不同作业，且使用的处理器导致生产设备（如激光切割机）根据每个单个作业的要求，将不同形状、尺寸、间隙的工件以不同速度输出到传送带上。此处的实施方式使用了上述各种捡拾装置自动且动态地改变将工件从传送带上移开的方式，以及改变将工件供应到堆叠区（再在一个或更多处理器的控制下）的方式。这消除了为每个不同作业的不同输出要求（和每个堆叠区的可能的不同接收要求）设置捡拾装置的要求。相反地，在传统系统中开始不同作业时，要求生产中断，设置捡拾装置以用于将接收的新的输出，然后新作业才能进行。

因为该公开设备和方法自动动态地调节不同尺寸和形状的工件、传送带上的不同类型工件和传送带的不同速度等等，并自动地使捡拾过程与堆叠机的潜在地恒定改变的装载要求，此处的实施方式提供了显著提高了的生产力并减少了用户的挫折感（通常发生在有时设置的复杂程序的过程中）。本公开因而提出了能自动处理一个接一个，连续不间断的不同作业的系统和方法，以提供给用户前所未有的功能，效益和满意度。

图7所示为计算设备300，其能与此处的实施方式一起使用，且能包括，例如，激光切割机，等等。设备300包括控制器/处理器324、配置以提供来自片材供给源302的待处理的介质片材的介质通道316、以及可操作地连接在处理器324上和外接于印刷设备的计算网络上的通信端口（输入/输出）326。功率供应源322连接在电源328上，并为设备300的各个部件提供电能。

另外，印刷设备300可包括至少一个附件功能部件，例如图表用户界面组件306和电脑可读的代码阅读器304（例如，条形码扫描仪），附件功能部件也通过外部电源328（通过电源322）提供的电能运行。输入/输出设备326用于和设备300之间的往来通信。处理器324控制设备的各种动作。非暂态计算机存储器介质设备320（可能是光学的，磁性的，基于电容的，等等）通过处理器324可读，并能储存由处理器324执行的指令，使多功能印刷设备执行诸如此处所述的多种功能。

激光切割机330（或其他形式切割机，例如刀具，冲压机等。）将来自片材供应源302提供的片材切割成工件102，并将工件102按类型（in apattern）放在在传送带100（传送面）上。切割后，工件102被上述的跟踪系统110捡拾，其将工件堆叠在堆叠区104。如上文所述，控制器324独立地并自动地控制传送带112和捡拾元件114的致动，以动态定位和驱动捡拾元件114，从而与输出到传送面100的工件102的每种不同特定作业类型相协调，在作业之间不需要中断。如该技术领域的一般技术人员所应理解的，如图7所示的装置300仅为一个例子，此处的实施方式也同样可用于包含更少或更多部件的其他类型的印刷设备。

Claims (14)

1.一种系统，其包括：

平行带，其邻近于传送面设置，所述平行带沿处理方向移动，所述传送面沿处理方向移动在所述传送面上的道上的工件；

捡拾器支撑元件，所述捡拾器支撑元件连接到所述带；

连接在所述捡拾器支撑元件上的捡拾元件，所述捡拾元件中的至少两个连接到所述捡拾器支撑元件中的每一个上，所述捡拾元件具有将所述工件从所述传送面移除并随着所述带移动将所述工件移动至另一位置的物理捡拾特征，所述捡拾器支撑元件在垂直于所述处理方向的方向上从所述带悬臂式地横跨所述传送面的所述道，所述捡拾器支撑元件的每一个连接到所述带，使得给定的捡拾器支撑元件的不同捡拾元件与所述传送面上的所述道中的不同的道对齐；及

可操作地连接到所述捡拾器支撑元件和所述捡拾元件上的控制器，

所述控制器独立并自动地控制所述带的速度和所述捡拾元件的致动，以在不同的速度下操作所述带和改变所述捡拾器支撑元件的相对间隙，以及有区别地驱动所述捡拾元件中的不同捡拾元件，使其与所述传送面上的所述道上的所述工件的每种不同特定作业类型相匹配。

2.如权利要求1所述的系统，所述捡拾器支撑元件包括

独立可移动的杆，每个杆包括所述捡拾元件中的多个捡拾元件，且所述捡拾元件包括连接在所述杆上的吸取装置。

3.如权利要求1所述的系统，所述捡拾元件将所述工件从所述传送面移动到堆叠区。

4.如权利要求1所述的系统，进一步包括生产所述工件的生产机器，所述生产机器可操作地连接在所述控制器上，为所述控制器提供所述工件的动态尺寸、间隔、以及传输速度。

5.一种系统，其包括：

平行带，其邻近于传送面设置，所述带沿处理方向移动，所述传送面沿处理方向移动在所述传送面上的道上的工件；

杆，所述杆连接到所述带，所述杆中的每一个连接到所述带中的单一个；

连接在所述杆上的捡拾元件，所述捡拾元件中的至少两个捡拾元件连接到所述杆中的每一条上，所述捡拾元件具有将所述工件从所述传送面移除并随着所述带移动将所述工件移动到另一位置的物理捡拾特征，所述杆在垂直于所述处理方向的方向上从所述杆悬臂式地横跨所述传送面的所述道，所述杆的每一个连接到所述带，使得给定的捡拾器支撑元件的不同捡拾元件与所述传送面上的所述道中的不同的道对齐；及

可操作地连接到所述杆和所述捡拾元件上的控制器，

所述控制器独立地并自动地控制所述带的速度和所述捡拾元件的致动，以在不同的速度下操作所述带和改变所述杆的相对间隙，以及有区别地驱动所述捡拾元件中的不同捡拾元件，使其与所述传送面上的所述道上的所述工件的每种不同特定作业类型相匹配。

6.如权利要求5所述的系统，所述带可操作地连接在所述控制器上，且所述带由所述控制器控制移动所述杆。

7.如权利要求5所述的系统，所述捡拾元件将所述工件从所述传送面移动到堆叠区。

8.如权利要求5所述的系统，所述捡拾元件包括连接到所述杆上的吸取装置。

9.如权利要求5所述的系统，进一步包括生产所述工件的生产机器，所述生产机器可操作地连接在所述控制器上，为所述控制器提供所述工件的动态尺寸、间隔、以及传输速度。

10.一种系统，其包括：

平行带，其邻近于传送面设置，所述带沿处理方向移动，所述传送面沿处理方向移动在所述传送面上的道上的工件，所述带能相对彼此独立地移动；

连接到所述带上的杆，所述带中的每一个连接到所述杆中的至少一个上，且所述杆中的每一个只连接所述带中的一个上，所述带的独立运动使所述杆相对彼此独立地运动；

连接到所述杆中的每一个上的捡拾元件，所述捡拾元件具有将所述工件从所述传送面移除并随着所述带移动将所述工件移动到另一位置的物理捡拾特征，所述杆在垂直于所述处理方向的方向上从所述杆悬臂式地横跨所述传送面的所述道，所述杆的每一个连接到所述带，使得给定的捡拾器支撑元件的不同捡拾元件与所述传送面上的所述道中的不同的道对齐，所述杆中的每一个包括所述捡拾元件中的多个捡拾元件；及

可操作地连接到所述带和所述捡拾元件上的控制器，

所述控制器独立地并且自动地控制所述带的速度和所述捡拾元件的致动，以在不同的速度下操作所述带和改变所述杆的相对间隙，以及有区别地驱动所述捡拾元件中的不同捡拾元件，使其与所述传送面上的所述道上的所述工件的每种不同特定作业类型相匹配。

11.如权利要求10所述的系统，所述带可操作地连接在所述控制器上，且所述带由所述控制器来控制移动所述杆。

12.如权利要求10所述的系统，所述捡拾元件将所述工件从所述传送面移动到堆叠区。

13.如权利要求10所述的系统，所述捡拾元件包括连接在所述杆上的吸取装置。

14.如权利要求10所述的系统，进一步包括生产所述工件的生产机器，所述生产机器可操作地连接在所述控制器上，为所述控制器提供所述工件的动态尺寸、间隔、以及传输速度。