CN104619594B - 包装材料的移除方法 - Google Patents
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Abstract
Description
包装材料的移除方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年4月10号提交的,申请号为61/622,108,发明名称为“绳网包装和捻线机”的美国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合到本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种大包材料的处理方法,特别是涉及,在打包材料的进一步处理之前,用于包裹材料的包装材料的移除。
背景技术
[0004]近几年,有机化学的制备引起了人们的兴趣,例如,由纤维素类生物质衍生的发酵糖制备的已醇。有用的纤维素类生物质包括,例如,玉米芯、玉米秸杆(如,茎和叶)、柳叶稷、木肩,以及其它植物物质。
[0005]为了方便纤维素类生物质的存储和运输(例如,去往纤维素乙醇工厂),生物质从田里收割,然后打包。一般包的构造为“方包”(例如,一般尺寸为3’ X 4’ X 8’的长方体的形式的包)和“圆包”(例如,一般直径为6’且长度为5’的正圆柱体的形式的包)。为了提供存储和处理的结构完整性,这些包经常采用例如更多地用于方包的麻线的包装材料捆绑,或者,采用更多地用于圆包的网包裹物或者粗开口的编织材料捆绑。
[0006] —旦在纤维素处理工厂,麻线或网包裹物必须从包上移除,以便生物质可以投入到有机化工生产过程。由于一般纤维素处理厂每天可能处理许多个包,因此需要用于从包上移除麻线或网包裹物的自动装置。此外,由于到达纤维素处理厂的传入包可能包括不同尺寸的方包和圆包,因此,同时需要一种单独的装置,以最少的人工投入从不同尺寸的方包和/或圆包上移除麻线和/或网包裹物。
发明内容
[0007]在纤维素生产乙醇的处理方法中,在处理材料包之前,用于捆绑或打包的各个材料包的材料必须从各个包上移除,以避免在各种工艺流程的混乱。即,为了防止这些材料引起机械故障或以其它方式干扰下游流程,必须去除这些包装材料。提供本发明的设备和方法以自动地去除包装材料,以避免商业规模的纤维素工厂需要人工去除这些包装材料所需要的繁琐且耗时的劳动。
[0008]在一实施例中,本发明的设备和方法包括,沿着包裹底部的长度方向的位置,使用刀片或者其它利器切割件剪断网包裹物、麻线,或其它材料。例如,这种刀片可以包括旋转锯或者其它静止或旋转的切割装置。这种切割设备可以在一定的方向,一般是平行于圆包或圆柱包的纵轴的方向,和/或以大致平行于长方形包的侧边的方向切割网包裹物。该切割设备既可以是静止的,在切割期间,包裹被传送经过切割设备,也可以是,包裹是静止的,在切割期间,切割设备沿着包裹的长度方向移动。
[0009]在包装材料被切割之后,多个乳辊可以相对于包裹所处的板面向上移动,以便和包裹配合并与包装材料已经被切割的位置隔开。然后,多个乳辊可以旋转,例如在相反的方向,以便将包装材料从切割线上拉下来,并从包裹的下面移动自由端。在此处,包装材料将不会受包裹重量的限制,因此,相对于包裹移动相对自由。在处理过程完成后,包括长矛系统或者长矛和夹具系统的移除装置,能够保护包装材料并从包裹的外表面移除。然后,长矛系统在转塔上旋转并卷绕包装材料,接着,清洁或剥离装置从夹具上移除包装材料,包装材料掉落到用于清理的传送带或其它位置上。
附图说明
[0010]以下将根据附图对本发明做进一步的解释,其中,在多个附图中,相同的附图标记代表相同的结构,其中:
[0011]图1所示的是本发明材料移除系统的透视图,其中,该移除系统可以用于去除至少部分地包围材料包的包装材料;
[0012]图2为图1所示的材料移除系统的主视图;
[0013]图3为图1所示的材料移除系统的另一正视图,其中示出了系统中在示例位置的圆包和方包;
[0014]图4为图1所示的材料移除系统的侧视图,其中,示出了系统中处于示例位置的圆包;
[0015]图5为本发明的材料移除系统的材料拉拽台的透视图;
[0016]图6为本发明材料移除系统的材料卷绕台的部分透视图;
[0017]图7为本发明材料移除系统的材料卷绕台的材料卷绕系统的透视图;
[0018]图8为本发明材料移除系统的材料剥离台的部分透视图;
[0019]图9为本发明材料移除系统的材料剥离台的部分放大透视图;
[0020]图10为本发明另一实施例的材料移除系统的透视图,其中,该系统用于移除至少部分地包围材料包的包装材料;
[0021]图11为图10所示的移除系统的正视图;以及图12为根据本发明一实施例中,用于移除包装包裹的材料的步骤流程图。
具体实施方式
[0022]本发明的系统和方法一般与成包纤维素生物质或其它收割并形成包裹的其它材料包一起使用,纤维素生物质包或其它材料包的结构为筒状、长方体形状,和/或具有不同形状。
[0023]为了提供存储和处理的结构完整性,最初采用例如麻线或网包裹物或其它片状和/或粗开口编织材料至少部分地包围成型的包裹。虽然麻线一般用于包装方形或矩形包,而网包裹材料一般用于圆柱包,但是,这两种类型的包装材料的一种或两种也可以用于任何形状或尺寸的包裹。当使用网包裹物或粗开口编织材料包装包裹时,其一般沿着包裹的总长或大部分长度方向延伸,并且围绕在该包裹的外周上。当采用麻线或其它细长的材料包装包裹时,一般地,包裹的外周围绕有4-6股线或麻线缠绕物并且沿着该包裹的长度方向彼此间隔,尽管包裹可能具有更多或更少的麻线或缠绕物。包裹的端部可以采用包装材料覆盖或暴露或部分覆盖。需要注意的是,本发明的材料移除系统可以采用其它包装材料或包装材料的组合,以及可以采用具有不是圆柱或长方体形状的包裹。
[0024]现在参照附图,其中,在这些附图中,相同的部件采用相同的附图标记,并且最初参考图1至图4,所示的是材料解绑和移除系统10的结构。
[0025]系统1—般包括许多台,包括切割台12、材料拉拽台14、材料卷绕台16,以及材料剥离台18。包括至少部分包围其外表面的包装材料层的每个单独的包裹,可以穿过这些台连续地移动并去除包装材料,这些将会在下面详细描述。然而,一般地,系统10包括平的运输系统20,该平的运输系统20沿着系统10的长度方向延伸并用于将每个包裹从系统10的一端移动到另一端。可以使用许多不同的运输系统,其中,一实施例的系统包括一系列的皮带和/或链条,该皮带和/或链条一般相邻设置并横跨系统10的宽边和其各个结构。运输系统20可以包括例如由电动马达或齿轮箱驱动的一系列的驱动链条和滚子链条。
[0026]移除包装材料的处理方法通过将包装的包裹放置在运输系统20上开始。可以定位运输系统20以便其可以在切割台12处启动,使得包裹直接被装载到切割台12中(例如,通过叉车操作员),或者可以在切割台12之前启动,以便包裹从装卸区或其它区传送至切割台12中。在任一情况下,切割台可选择地包括定位件30,该定位件30在切割台宽边的相对侧间隔设置。这些定位件30包括自支撑件34延伸的轨道32。轨道32在它们的近端处可以远离切割台12的中心向外呈一定的角度,以便它们可以作为当包裹进入切割台12时保持包裹居中的导向轨道。定位件30—般位于运输系统20的上方和正在处理的包裹的上表面的下方的位置,以便它们可以提供所需的定位功能。如图所示,定位件30可以选择地通过横向地沿着支撑件34移动,朝着并远离切割台的中心调节。可以使用任何数量的机构调节和确保定位件30处于所需要的位置,例如,包括手动调节和固定装置,或从传感器接收的反馈信息控制的自动化装置。
[0027]当包裹进入切割台12时,它经过可以是设置在支撑框架44上的旋转锯片42的切割部件40(例如,见图5)。旋转锯片42可以是圆形齿盘,例如,金属锯,或者可以用金刚砂或其他足够锋利的材料制成的圆盘代替,旋转锯片42可以轻易地切割包装材料。切割台12可以进一步包括刀片护罩46,该刀片护罩46覆盖刀片暴露的部分。可以通过传统的马达和控制系统控制旋转锯片42的旋转速度,以便根据正在进行切割的特定材料提供所需的旋转速度。此外,为了优化旋转锯片42的切割性能,包裹沿着传送带移动的速度可以与旋转锯片42的旋转速度相协调。
[0028]可以使用一个或多个传感器确定和监控进入切割台12中的包裹的尺寸和位置。锯片42穿过运输系统20板面上的开口向上延伸并且垂直设置,以便它能切割包裹的各种包装材料,但是不能设置太高以致于会对包裹自身造成过多的损坏。处理方法的演变属于本发明的保护范围,在执行任何切割之前,可替代地,可以将包裹移动到切割台中,并且沿着包裹的长度方向移动切割部件切割包装材料时,包裹可以保持静止。在任一情况下,一旦包装材料已经切割,该包裹将会被移到系统10的下一个台中。
[0029]然后重新启动运输系统20将包裹朝着材料拉拽台14移动。此外,可以使用一个或多个如图3所示的传感器36的接近传感器以感测包裹的位置以便包裹在运输系统20停止之前可以在材料拉进系统中停在所需的位置。如图3所示的一实施例的圆柱包50和一实施例的长方体包50’,它们可以在材料拉拽台14中定位以用于处理。当包裹位于所需的位置时,从运输系统20的下方升起乳辊52、54,以便它们穿过传送带的开口直到它们接触到包裹的下表面为止。例如,这可以通过液压缸来完成。图5中也示出了乳辊52、54,优选地,乳辊52、54足够长以便他们可以接触待处理的包裹的大部分或全部长边。然后,启动乳辊52、54,以便它们可以在相反的方向远离彼此旋转,实质上“拉动”包装材料远离切割线,在切割台中,包装材料沿着切割线被切割。即,乳辊从包裹的下面拉动包装材料(例如,网包裹物和/或麻线),此时,包裹的重量至少部分地由乳辊52、54承托。
[0030]乳辊52、54可以具有各种不同的构造,但是,在一实施例中,乳辊的直径为8英寸,大约7英尺长。为了在包装材料和乳辊52、52之间提供合适的摩擦力,乳辊的外表面可以由橡胶材料或者其它对包装材料不打滑的材料制成。当材料拉进操作完成后,乳辊52、54可以在传送带表面的下方缩回,以便它们不会干扰来自拉拽台14的包裹的运动。此时,包装材料的切割端一般是松散的,以便包装材料在包裹的顶部自由掉落或悬挂,因此,包裹通过运输系统移到系统10的下一个台。需要注意的是,如果包装材料是麻线,根据需要,可以使用或不使用从乳辊的下方释放麻线的端部的滚动操作,然而,滚动操作更典型地被用于网包裹物或其它比麻线具有更多表面区域的包装材料,例如网包装材料。
[0031]再参阅图5,与乳辊52、54直接相邻且位于其下方的区域可以包括一个或多个角钢板56,该角钢板56用于在包裹的处理过程中收集从包裹散落的材料以及从包裹的外表面松开的包装材料。如图所示,角钢板可以引导松散的材料向下并掉落到可选的垃圾传送带58上,传送带58可以输送材料远离乳辊并进入收集区域,在收集区域,松散材料可以和包裹提供的其它材料一同被处理。
[0032]在包装材料的端部从包裹的下方分离后,接着重新启动运输系统20将包裹移动到材料卷绕或材料去除台16,在材料去除台16处,包装材料从包裹上移除。再次,可以使用一个或多个接近传感器感测包裹的位置,以便它可以在材料去除台16中停在合适的位置。在这个台和/或在先前的一个或多个台中,可以使用其它的接近传感器(例如,激光传感器)以准确的确定包裹的上表面的位置,该信息被发送到控制器,控制器可以调节台16中不同部件的位置。如图6和图7所示,台16包括材料卷绕系统60,材料卷绕系统60包括至少两个自底盘66纵向延伸的长矛62、64。材料卷绕系统60是可垂直移动的以定位长矛62、64中的一个,以便材料卷绕系统60可以设置在至少稍低于包装材料的下方(S卩,位于包装材料的内表面和包裹自身的外表面之间)。在本发明一实施例中,材料卷绕系统60,或它的部分,通过一个或多个液压缸(例如图9所示的液压缸68)是可以垂直移动的,以将材料卷绕系统60相对于包裹定位在合适的位置。这样,当包裹已经移动到材料卷绕台16中时,长矛62、64中的一个将会在包装材料和包裹之间沿着包裹的长度方向移动。
[0033] 一旦包裹已经被移动到台16中足够的距离,长矛62、64中的一个可以沿着其长度方向与包装材料完全的配合,然后,运输系统20可以再次停止,以便包裹是静止的。此时,长矛62、64中(S卩,没有位于包装材料下方的长矛)的另外一个可以可选择移动到夹具中或者在两个长矛之间抓住包装材料,但是可以设想的是,长矛62、64相对于彼此并不移动。不论夹紧运动是否被激活,接着,材料卷绕系统60相对于包裹的外表面至少可以稍微地向上移动,直到包装材料上施加了所需量的拉力。然后,长矛62、64可以通过支撑盘66旋转或转动,直到包装材料的全部或大部分卷绕到长矛62、64上。一旦包装材料以这种方式卷绕到长矛上,包裹可以通过重新启动运输系统朝着系统10的端部移动,直到包裹到达运输系统的端部并可以进入另一个生产过程。
[0034]此时,包装材料将会全部从包裹上移除并卷绕在长矛62、64上,并且材料卷绕系统60是可以转动的,材料卷绕系统60从长矛62、64通常沿着包裹的纵向轴延伸的方向的位置旋转到与该纵向轴呈一定角度的位置。例如,如图7所示,长矛62、64可以与包裹的纵向轴呈大约90°设置,以便它们从与材料移除台16直接相邻的区域向外延伸,其通常表示为材料剥离台18。如果长矛62、64中的一个或两个已经相对于彼此移动以提供夹紧运动,那么此时如果需要,夹紧运动可以被反转,以至少在包装材料上提供夹紧力的轻微释放。如图6-8所示,例如,材料移除系统进一步包括一实施例的材料移除部件70,该材料移除部件沿着长矛62、64的长度方向是可滑动的。
[0035]在一实施例中,材料移除组件70包括带有足够小的内半径的U形剥离支架72,当包装材料沿着长矛的长度方向移动时,剥离支架72将会从长矛62、64上拉下或剥离包装材料。虽然可以使用许多不同的机构和结构相对于对应的长矛62、64纵向地移动剥离支架72,但是,在图8所示的实施例中包括滚珠螺钉结构,该结构包括位于装置远端的马达74并在第一方向旋转轴76以将剥离支架72从轴76的第一端部向到第二端部移动,然后,在相反的方向旋转以将剥离支架72从轴76的第二端部向第一端部移动。
[0036]在一替代的实施例中,一旦包装材料位于长矛上,长矛转塔就会在运输系统的顶部旋转。一旦夹紧且卷绕的材料处于合适的位置,夹具轻微地释放,并且包括两个切钉的套筒从长矛机构上滑过并剪断材料,接着材料能够掉落到运输系统的上方。
[0037]在采用上述的方法和设备将包装材料从包裹上移除之后,接着各种台和系统可以回到初始位置直到另一包裹进入系统10中。
[0038]图10和11所示的是一可替代的实施例的材料散开和移除系统110。系统110—般包括切割和材料拉拽台112以及材料卷绕和剥离台116。系统110还包括平的运输系统120,该平的运输系统120用于在移除材料的步骤期间将各个包裹移至合适的位置。可以采用许多不同的运输系统,但是一实施例的系统包括一系列的皮带和/或链条,该皮带和/或链条一般在横跨系统110以及其各个台的宽度方向上相邻设置。运输系统120可以包括一系列的由例如电动马达或齿轮箱驱动的驱动链条或滚子链条。
[0039]包装材料的移除过程始于将包裹直接装载在台112上(例如,通过叉车操作员)或通过相邻的运输系统或设备的其它部件传送包裹至台112上(图未示)。接着,包裹的形状(例如,长方体或圆柱体),以及包裹的尺寸,可以采用一个或多个传感器和/或反馈系统确定。在包裹的规格确定之后,接着包裹可以穿过切割台140,例如,该切割台可以是设置在支撑框架上的旋转的锯片142。锯片142可以是圆形齿盘,例如,金属锯,或者可以用金刚砂或其他足够锋利的材料制成的圆盘代替,锯片142可以切割包装材料。可以通过传统的马达和控制系统控制锯片142的旋转速度,以便根据正在进行切割的特定材料提供所需的旋转速度。
[0040]可替代地,当切割台140跨过包裹的长边切割包装材料时,包裹可以保持在静止的位置。在任一情况下,可以选择并调节锯片142的速度以优选锯片142的切割性能。锯片142穿过运输系统120板面上的开口向上延伸,锯片142垂直地设置以便它能切割包裹的任何包装材料,但是锯片不能设置的太高从而导致对包裹自身造成过多的损坏。在包装材料被切割之后,包裹可以在系统110中用于进一步的处理。
[0041]接下来,位于运输系统120下方的乳辊可以从运输系统120的下方向上升起,以便它们穿过运输系统上的开口 152、154直到它们接触到包裹的下表面为止。例如,这可以通过液压缸完成。优选地,这些乳辊足够长以使得它们可以接触待处理的包裹的全部或大部分长度。启动乳辊以使它们可以在相反的方向远离彼此旋转,实质上是“拉动”包装材料远离包装材料被切割所沿着的切割线。即,乳辊从包裹的下面拉动包装材料(例如,网包裹物和/或麻线),此时,包裹的重量至少部分地由乳棍承托。
[0042]乳辊可以具有各种不同的构造,但是,在一实施例中,乳辊的直径为8英寸,大约7英尺长。为了在包装材料和乳辊之间提供合适的摩擦力,乳辊的外表面可以由橡胶材料或者其它对包装材料不打滑的材料制成。当材料拉拽操作完成后,乳辊可以在传送带的表面的下方缩回,以便它们不会干扰包裹的进一步处理。此时,包装材料的切割端应该是松散的,以便包装材料从包裹的顶部自由地掉落或悬挂。应该注意的是,如果包装材料是麻线,根据需要,可以使用或不使用从乳辊的下方释放麻线的端部的滚动操作,然而,滚动操作一般被用于网包裹物或其它比麻线具有更多表面区域的包装材料,例如网包装材料。
[0043]在包装材料的端部从包裹的下方分离后,运输系统120可以将包裹移进材料卷绕和剥离台116,或者包裹可以保持静止,而是移动材料卷绕系统116与包裹配合。在任一情况下,材料卷绕系统160包括至少两个自底盘166纵向延伸的长矛162、164。材料卷绕系统160是可垂直移动的以定位长矛162、164中的一个,以使材料卷绕系统160可以设置在至少稍低于包装材料的下方(即,位于包装材料的内表面和包裹自身的外表面之间)。材料卷绕系统160的至少一个部分通过剪式升降机或一个或多个液压缸是可以垂直地移动的,以将材料卷绕系统160相对于包裹定位在合适的位置。
[0044] —旦长矛162、164中的一个与包装材料的长边的至少一个部分完全配合,可选择地将没有位于包装材料下方的长矛移动到夹具中或在两个长矛之间抓起包装材料,但是可以设想的是,长矛162、164相对于彼此并不移动。不论夹紧运动是否被激活,接着,材料卷绕系统160相对于包裹的外表面至少可以稍微地向上移动,直到包装材料上施加了所需量的拉力。然后,长矛162、164可以通过支撑盘166旋转或转动,直到包装材料的全部或大部分卷绕到长矛162、164上。一旦包装材料以这种方式卷绕到长矛上,如果需要,包裹可以从系统110中移出,例如,通过运输系统将其移入其它生产过程中。
[0045]此时,包装材料将会全部从包裹上移除并卷绕在长矛162、164上,并且材料卷绕系统160是可以转动的,材料卷绕系统160从长矛162、164通常沿着包裹的纵向轴延伸的方向的位置旋转到与该纵向轴呈一定角度的位置。例如,长矛162、164可以与包裹的纵向轴呈大约90°设置,以便它们从与材料移除系统116直接相邻的区域向外延伸。如果长矛162、164中的一个或两个已经相对于彼此移动以提供夹紧运动,那么此时如果需要,夹紧运动可以被反转,以在包装材料上至少提供夹紧力的轻微释放。
[0046]台116进一步包括一实施例的材料移除部件170,在长矛162,164旋转以匹配材料移除部件后,材料移除部件170沿着长矛162,164是可以滑动的。在这个实施例中,材料移除部件170包括带有足够小的内半径的U形剥离支架172,当剥离支架172启动或沿着长矛的长度方向横向移动时,剥离支架172将会从长矛162,164上拉起或剥离包装材料。
[0047]图12所示的是一实施例中从包裹上移除网包裹物和/或麻线的流程图,从步骤200开始,在该步骤中,材料包进入材料移除系统并终止于步骤218,在步骤218中,传送带着已经从材料上移除的网包裹物和/或麻线进入另一处理过程,例如由纤维素生产乙醇的过程。在步骤200之后,在同一时刻可选择地执行步骤202和204,其中,步骤202包括确定已经进入系统的包裹的高度和类型,以及步骤204包括采用旋转锯片切割位于包裹外面的包装材料。在步骤206中,乳辊与包裹配合,以便从包裹上释放包装材料的松散边缘。接着,在步骤208中,在网包裹物或麻线的下方,一个或多个长矛穿过包裹。然后在步骤210中,夹具抓住网包裹物或麻线。在步骤212中,长矛/夹具旋转并将包装材料选择缠绕其上。然后进行步骤214,在步骤214中,长矛转塔旋转。然后进行步骤216,在步骤216中,可以使用长矛套管从长矛上滑下包装材料然后通过运输系统将材料包移动到另一处理过程中,即步骤218。对于每个材料包,并不需要执行所有的这些步骤,可以预计的是,可以增加其他处理步骤和/或在本发明的一些或全部方法中可以排除示出的处理步骤。
[0048]现在本发明已经参照几个实施例进行了描述。此处提到的任何专利或专利申请的全部公开内容通过引用结合到本文中。上述的详细描述和实施例只是出于理解的目的。不能因此而理解为对本发明的限制。在不脱离本发明构思的前提下,本领域技术人员还可以做出许多改进。因此,本发明的保护范围并不限于所描述的结构,而且还包括这些结构的等同。
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