CN106865308A - 卷绕材料张紧和装载系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷绕材料张紧和装载系统。当材料在制造操作中处理时在材料上保持一定水平的张力有助于材料的处理。当材料穿过处理站进给时，材料的张力由材料下垂部分，例如在材料卷和处理站之间延伸的材料的未被支撑的部分保持。下垂部分的形成和形成下垂部分的材料的装载是自动化的并且利用具有材料存储检索系统、往复运动件、张紧装置和/或处理站的系统来调节。

Description

卷绕材料张紧和装载系统

相关申请的交叉引用

不适用。

技术领域

各方面提供了用于将卷绕材料(rolled material)供给到处理站的方法和系统，其中材料通过材料的未支撑部分被张紧。

背景

处理诸如纺织品的卷绕材料的制造系统将材料输送穿过系统。张力可以通过沿第一方向拉动材料并通过材料的抵抗展开来抵抗拉力而被施加。然而，取决于在制造过程的不同阶段的卷的尺寸，所提供用于在材料上产生张力的阻力可能随着围绕卷的材料的质量改变而改变。另外，在批处理过程中，材料可以切割成离散的长度，并且然后在框架或其它保持装置中张紧。

简要概述

本文的各方面提供在制造过程中张紧材料的系统和方法。该方法包括使用张紧装置在处理站上方在第一位置中定位材料卷(roll of material)，并且展开材料直到材料与处理站接合。卷然后在第二位置与处理站纵向地间隔开地定位，其中材料被展开以在卷和处理站之间形成材料下垂部分(material sag portion)。材料下垂部分利用在张紧装置和处理站之间自支撑的材料的质量来抵抗穿过处理站被进给。该阻力在材料穿过处理站时，导致施加到材料的张力。在材料穿过处理站进给时，张力的量可以通过检测形成下垂部分的材料的量并调节卷的旋转速度以保持形成下垂部分的材料的量在材料的范围内来保持。通过保持下垂部分中的一定量的材料，当材料穿过处理站进给时，相对一致的阻力和所产生的张力是由材料自供给的。

提供该概述用于启发而不是限制以下完全详细地提供的方法和系统的范围。

附图说明

在此参照附图详细描述本发明，在附图中：

图1描绘了根据本发明的各方面的在制造过程中使用的材料张紧系统；

图2描绘了根据本发明的各方面的图1的系统的侧投影图；

图3描绘了根据本发明的各方面的在往复运动件(shuttle)上沿纵向方向移动的卷；

图4描绘了根据本发明的各方面的通过张紧装置保持的卷；

图5描绘了根据本发明的各方面的通过张紧装置的纵向运动机构纵向移动的卷；

图6描绘了根据本发明的各方面正被形成的裙部(apron)；

图7描绘了根据本发明的各方面的通过纵向运动机构和竖直运动机构的移动将卷定位在第一位置的张紧装置；

图8描绘了根据本发明的各方面的向下朝向处理站延伸的卷的裙部；

图9描绘了根据本发明的各方面，当卷移动到用于提供下垂张力的第二位置时，穿过处理站被进给的材料；

图10描绘了根据本发明的各方面的处于第二位置的卷，其具有形成在卷和辊子之间延伸的未支撑的下垂部分的材料；以及

图11提供了描述根据本发明的各方面的在制造过程中张紧材料的方法的流程图。

详细描述

柔性材料，例如纺织品、皮革、薄膜以及类似物，可以以卷绕的构造来储存和运输。柔性材料可以进给到一个或多个处理站中以制造物品，例如衣服、鞋类、外衣以及类似物。在处理站的处理(例如切割、涂漆、粘合、缝合、纹理化、冲压)期间，材料保持绷紧以防止处理误差。例如，如果材料在其正被处理时聚拢、移位或偏斜，则所得产品可能不符合标准。为了防止材料到处理站的该无意的呈现，当材料行进穿过处理站时，材料可以保持处于确定量的张力下。

在材料上保持适当量的张力对于卷绕的产品可能是具有挑战性的。例如，如果诸如摩擦制动器的阻力元件抵抗材料卷的展开，则当材料卷的直径随着材料的使用而改变时，处理站中的材料经受的张力的量也可以因为恒定的阻力而改变。例如，随着卷直径减小，施加到材料以维持恒定进给速率的力的量可增加，从而导致张力增加。如果材料具有拉伸特性，则施加到材料的张力可导致材料超过待进行的工艺操作的变形量。例如，如果材料由于施加的张力而伸长并且材料在张力下被切割成离散元件，则所得到的离散元件可能不是预期的尺寸或大小。

此外，可以通过将材料从卷分割成可通过穿过处理站的框架保持张力的离散部分来保持一致的张力。这导致材料的批量处理并且在连续材料被切割成能够由框架保持的离散部分时引入边缘。批量处理和边缘的引入可以将处理低效率添加到系统中。

本文的各方面提供了用于在制造过程中张紧材料的系统和方法。该方法包括使用张紧装置在处理站之上将材料卷定位在第一位置中，并且展开材料直到材料与处理站接合。然后卷在第二位置与处理站纵向间隔开地定位，其中材料被展开以在卷和处理站之间形成材料下垂部分。材料下垂部分使用在张紧装置和处理站之间自支撑的材料的质量以抵抗穿过处理站进给。该阻力导致当材料通过处理站时，施加到材料的张力。张力的量可以通过在材料穿过处理站进给时检测形成下垂部分的材料的量并调节卷的旋转速度以保持形成下垂部分的材料的量处在材料的范围内来保持。通过在下垂部分中保持一定量的材料，当材料穿过处理站进给时，相对一致的阻力和所产生的张力通过材料是自供应的。

各方面可以利用在制造过程中使用的材料张紧系统来实现。在示例性方面，该系统可以包括张紧装置、往复运动件、和材料存储检索(“MSR”)系统和处理站。张紧装置可以包括纵向位置运动机构，例如气动驱动器、液压驱动器、线性致动器、步进电机或类似物。纵向位置运动机构在与材料流动方向相对应的系统的纵向方向上调节材料卷在第一位置和第二位置之间的位置。材料流动方向是材料延伸穿过系统的方向。张紧装置还包括材料下垂传感器，例如卡尺、激光测量装置、光学检测器、视觉系统以及类似物。材料下垂传感器能够确定当材料在卷和处理站之间沿纵向方向延伸时的材料的最低点距离。最低点距离是当材料在卷和处理站之间下垂时，材料的最低点、低处的测量值。张紧装置还包括诸如步进电机、旋转致动器、气动马达、液压马达以及类似物的卷旋转器。卷旋转器使卷围绕垂直于材料流动方向的轴线旋转。基于来自材料下垂传感器的信息调整卷旋转器的旋转速度，以保持在卷和处理站之间延伸的材料的最低点距离范围。

另外的方面设想了用于确定材料的裙部存在于卷上、用于在卷上形成裙部以及用于将材料的裙部传送到处理站以使穿过处理站的材料的进给开始的系统和方法。如本文所使用的，裙部是材料的远离卷延伸的部分，例如材料的切向延伸部。由于材料可能具有对形状的记忆和/或对卷绕材料的下层的粘合吸引，即使当卷沿着引起其材料展开的方向旋转时，一些材料也保持围绕卷缠绕。然而，当存在或形成裙部时，材料可以以自动化和一致的方式更容易地从卷上展开。

因此，本文提供的方面设想了在制造系统中使卷绕材料的获取、装载、张紧、进给和处理自动化。这种自动化方式可允许单个生产线以最小的干预处理各种材料和部件。例如，通过使用初始卷上的材料，可以将材料卷中途交换为另一材料卷。卷的传送允许各种材料以不同的量使用，而无需专门的人为干预来引起材料之间的转变，这可以节省人力资源并提高效率。

转到图1，其描绘了根据本发明的各方面的在制造过程中使用的材料张紧系统100。系统100包括张紧装置102、MSR系统104、往复运动件106和处理站108。应当理解，可以以任何组合使用另外的或更少的部件/装置/系统。此外，设想的是，任何数量的任何部件可以被组合以实现如本文所提供的系统。还此外，设想的是，在一些方面中，可以省略或不同地构造本文所提供的元件中的一个或多个。

MSR系统104包括构造成保持一个或多个材料卷的框架结构。如图1中所示，MSR系统保持多个材料卷，该多个材料卷可以选择性地定位在运输机构上，以便由往复运动件106获取，如下文将讨论的。MSR系统104还可以包括一个或多个传感器。传感器有效地识别保持在MSR系统上的卷库存。例如，传感器可以是有效地确定具有RFID标签或与其相关联的其它标识符的材料卷的标识的射频识别(“RFID”)技术。因此，输送机构可以将要求被处理和通过扫描器识别的材料卷定位在有效地被传送到往复运动件106的位置。

往复运动件106包括纵向运动机构(即，沿图1的X轴线方向)和竖直运动机构(即，沿图1的Z轴线方向)。运动机构可以利用液压、气动或电力电源。例如，气动缸和阀组件可以有效地在纵向方向上移动往复运动件106，以及还在竖直方向上移动往复运动件106的部分。例如，纵向运动机构可以将往复运动件106的支撑臂定位在合适的位置以从MSR系统104传送材料卷。一旦纵向定位，竖直运动机构可以在竖直方向上升起传送臂以提升支撑来自MSR系统104的材料卷的主轴。然后纵向运动机构可以纵向移动到张紧装置102。然后，竖直运动机构可以在竖直方向(例如，降下)移动，以将保持材料卷的主轴传送到张紧装置102。因此，设想，往复运动件106可以以协调和潜在的自动化方式在MSR系统104和张紧装置102之间传送材料卷。在示例性方面，往复运动件106锚定到基部结构(例如，地板)，并且纵向运动机构向锚施加力(例如，压缩或拉伸)，促使相对的端部移动。

当材料延伸穿过处理站108时，张紧装置102有效地保持张力水平。例如，其上具有材料112的卷110延伸跨过纵向空间，材料112在向上返回到辊子116之前形成具有最低点114的下垂部分。材料112经过辊子116，并且在输送机构120上穿过处理站108进给。当材料112以不同速率穿过处理站108进给时，张紧装置的卷旋转器111旋转卷110以展开材料112。卷旋转器可以是由电动机、气动动力或液压动力提供动力的旋转机构。例如，卷旋转器可以是与卷110的主轴机械接合以在垂直于纵向方向的轴线(例如，图1的Y轴线)中引起卷的旋转运动的电动机。当卷110的直径通过缠绕在其上的材料112的使用而改变时，卷旋转器111的旋转速度可以改变，以实现材料的恒定量的下垂部分。设想，该下垂部分的量可以通过由传感器例如下垂传感器122测量最低点来确定。

下垂传感器122测量最低点114的位置。下垂传感器122可以使用激光器来测量最低点114和另一点例如下垂传感器自身之间的距离。下垂传感器122可以可选地或另外地是用于确定最低点114的位置的视觉系统、光学传感器或其它装置和技术。在示例性方面，张紧装置102包括另外的位置传感器，使得卷110和辊子116之间的距离可以被确定并且与距下垂传感器的最低点114位置结合，可以计算形成在卷110和辊子116之间的下垂部分的材料112的量。如下文将提供的，计算装置可以包括材料的已知密度或其它量度，以控制下垂部分的量，以实现延伸穿过处理站108的材料的所生成的张力的范围。因此，系统100通过操纵未被支撑并因此下垂的材料的量有效地调节由穿过处理站的材料经受的张力。该未支撑的材料提供了有效量的张力，以用于在工艺步骤期间控制质量，而没有过度地张紧材料112。当在卷110和另一支撑结构，例如辊子116之间延伸时，可以计算材料下垂部分。

张紧装置可以包括另外的传感器，例如位置传感器。位置传感器可以有效地确定如由张紧装置保持的卷110的横向、纵向和竖直位置。利用该位置数据和来自下垂传感器122的信息，计算装置可以计算形成下垂部分的材料的量，并且因此计算由下垂部分形成的张力的量。此外，设想，如上所提供的计算装置还可以保持与通过张紧装置102保持的材料的密度和/或重量相关的信息，以便调节给定材料的下垂部分。此外，设想，计算装置维持一个或多个配方(recipe)或指令，其规定给定材料对于在材料上执行的给定操作应具有的张力量和因此下垂部分。另外，设想，提供张力传感器，其测量材料的一部分经受的张力的量，并调节下垂部分以调节检测到的张力。

下垂传感器122可以是多种传感器类型。例如，设想，下垂传感器是基于激光器的传感器，用于确定从最低点114到一个或多个点例如下垂传感器122本身的距离。在另一方面，设想，下垂传感器122是视觉系统，其有效地捕获下垂部分中的材料112的图像以计算最低点114和/或形成下垂部分的材料112的量。另外，设想，下垂传感器是机械传感器，例如卡尺，其有效地确定到最低点114的距离。总之，下垂传感器是能够捕获可用于确定形成下垂部分的材料的量的信息的传感器，该形成下垂部分的材料的量可以基于最低点114和另外信息来计算和/或基于材料本身的量度(例如，形成下垂部分的材料的长度)来计算。此外，虽然下垂传感器122被描绘为在纵向方向上接近最低点114在材料112下方，但下垂传感器122可以位于可选的位置。例如，下垂传感器122可以被定位成捕获在处理站108上和/或相对于张紧装置102的其它地方的轮廓侧向全貌(例如，下面的图2)。

张紧装置102还包括运动机构。运动机构可以是任何类型。在一个示例性方面，运动机构是气动致动器、液压致动器、电动线性致动器、步进电机和/或类似物。因此，设想，运动机构可利用各种和可选技术以使一个或多个部件移动。张紧装置102的运动机构包括纵向运动机构126，如下文将在图5中所讨论的，其允许卷110在材料流动方向(即，X轴线)上移动。张紧装置还可以包括竖直运动机构128，如下文将参照图7所讨论的，其允许卷110在竖直方向(即，Z轴线)上移动。并且设想，张紧装置102包括横向运动机构，其有效地在横向方向(即，Y轴线)上移动卷110。例如，横向运动机构可以在材料112穿过处理站108进给并且由一个或多个传感器(例如，与处理站108相关联的边缘检测传感器)检测时调整材料112的对准。设想，张紧装置的各种运动机构可以独立地或彼此协同地起作用，以将卷110的材料112定位在一个或多个位置来实现本文提供的各方面。此外，设想，本文设想的位置传感器和张紧装置102的运动机构可以与计算装置通信以实现本文设想的各方面。

处理站108是用于对材料112执行处理的装置。处理站108执行与用材料112形成的物品，诸如鞋类物品和服装物品的制造相关联地所设想的处理。设想了另外的物品类型，例如汽车、医疗品、航空航天器、船舶、电子件以及类似物。例如，处理站108可以有效地切割、缝合、粘附、纹理化、印记、冲压、涂漆、处理、固化、干燥以及类似的。在具体示例中，处理站108是具有用于切割材料112的激光器的激光切割装置。在另一个示例中，处理站108包括喷嘴，其有效地将表面处理物例如染料、粘合剂、涂料、涂层以及类似物施加到材料112的表面。此外，设想，处理站包括有效地压缩材料112以形成印记、孔、切口、纹理、凸起以及类似物的冲头或模具。如可以理解的，处理站108可以包括各种工具和部件以处理材料112。还应当理解，可能不是所有的部件/工具存在于共用装置处，而一些完全可以省略。

输送机构120是用于将材料112输送到处理站108和/或输送材料112穿过处理站108的部件。例如，设想，输送机构120是类似输送机的机构，其具有带状元件，带状元件有效地使材料112穿过处理站108被进给。此外，设想，输送机构120是形成接近其的低气压区域的真空表面，该真空表面当材料112穿过处理站进给时，使材料112与输送机构120保持连接。真空表面可以是传送带或滑动台。还设想了可选构造。如本文将提供的，输送机构120可以用作如由张紧装置102提供的材料112和处理站108之间的接合位置。

在示例性方面，设想，输送机构120的真空表面有效地吸引并导致材料112和输送机构之间的接合。例如，由于材料112可以具有形状记忆、刚度、和/或对其自身或其它元件的粘附性(例如，静电)，使用真空和其它技术可以促进材料从张紧装置102自动加载到处理站108。其它示例包括将磁性元件可移除地联接到材料，例如在裙部的前缘处，使得磁性元件被吸引到与输送机构120相关联的磁性或铁质元件。因此，当具有磁性元件的材料被带到接近输送机构120(或总体上处理站108)时，磁性引力可以辅助材料和处理站108的接合(例如定位、对准、相互作用)。另外，设想，利用在质量上增加的加重元件可以与材料可移除地联接，以克服材料的力，该力可以从张紧装置102抵抗或阻碍材料与处理站108接合。

如先前提供的，系统100包括各种装置/部件/元件；然而，设想，可以提供另外特征和/或可以在保持本文所设想的各方面的同时完全省略一些特征。

图2描绘了根据本发明的各方面的图1的系统100的侧投影图。该系统包括张紧装置102、处理站108、MSR系统104和往复运动件106。在该视图中另外描绘的是与张紧装置102、MSR系统104、往复运动件106和处理站108逻辑联接的示例性计算装置124。然而，设想，计算装置124可以逻辑联接到部件的不同组合或不与部件中的一个或多个联接。计算装置124有效地传递信息并且接收有效地促进利用系统100处理材料的信息。例如，计算装置124可以从位置传感器接收信息，该位置传感器然后用于促使运动机构调整材料的位置以实现系统100中的材料的限定张力或其它操作。计算装置124还有效地协调系统100的各种元件的操作。因此，计算装置可以控制系统100的各种元件的一个或多个运动、位置、致动以及类似的，以实现本文设想的各方面。

计算装置124具有处理器和存储器。计算装置124可以包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由计算装置124访问的任何可用介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术执行的，用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。

计算机存储介质包括非暂时性RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字通用盘(DVD)或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备。计算机存储介质不包括传播的数据信号。

通信介质通常包含在诸如载波或其它传输机制的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”意指一信号，该信号以使其特性中的一个或多个被设置或改变的方式来在该信号中编码信息。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质以及诸如声学的、RF、红外和其它无线介质的无线介质。任何上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

计算装置124可以包括具有体现在其上的指令的计算机可读介质，其有效地使得系统100的一个或多个元件执行一个或多个动作。例如，在示例性方面中，指令可以使运动机构移动，使激光器发射激光能量，使相机捕获图像，使寄存器记录材料的位置以及使处理站执行操作。

图2还使用说明性箭头描绘了各种元件和材料的运动。例如，MSR系统104被描述为具有使多个材料卷旋转穿过的功能。因此，如果要求将特定的材料卷传送到张紧装置102，则MSR系统104可以使卷循环穿过，直到适当的卷出现在往复运动件106可以传送和输送卷的位置处。例如，往复运动件106被描绘为在纵向方向上移动，其有效地在MSR系统104和张紧装置102之间传送卷。然而，如上所提供的，往复运动件还可以在竖直方向上移动(例如，用于捕获和存放卷的竖直延伸的臂)。卷110被描绘为在张紧装置102处旋转，如由卷旋转器111引起的。当材料从卷110朝向处理站108延伸时，形成下垂部分，其中卷110的旋转阻力与进入处理站108的材料分离，使得可以为材料提供受控且一致的张力，而与卷110的卷阻力、质量、直径以及类似的无关。

图3-10描绘了根据本发明的各方面的提供给张紧装置102的卷110且其上的卷绕材料与处理站接合，具有提供受控的材料张力的下垂部分。一些附图表示该过程中的可选步骤，并且可以省略。例如，图5和图6描绘了来自卷110的裙部的检测和形成，如果裙部被事先形成或检测，则裙部可以省略，如下文将更详细地讨论的。

图3描绘了根据本发明的各方面的在往复运动件106上沿纵向方向移动的卷110。例如，卷110可能已经从图1的MSR系统104被传送。图4描绘了根据本发明的各方面的由张紧装置102保持的卷110。设想，往复运动件106在纵向方向上移动，直到接近张紧装置102，在该点往复运动件106可以在竖直方向(例如，向上或向下)上使卷110延伸，以将卷110从往复运动件106传送到张紧装置102。当传送到张紧装置时，卷110可以与卷旋转器机械地接合，以促进卷110的旋转运动。

图5和图6描绘了根据本发明的各方面的形成卷110的裙部的可选步骤。如上所提供的，裙部是来自卷110的材料的远离卷110延伸的部分，例如切向延伸部。然而，由于材料形状记忆、粘附吸引力和/或材料刚性，当展开材料时，可能不会自然出现裙部。相反，材料的前缘可能保持接近材料的绕卷110卷绕的下面部分。在这种情况下，卷110的旋转运动不会导致材料从卷110展开。因此，如果材料不从卷110展开，则阻碍用于处理的材料的自动传送、装载、张紧和进给。因而，图5和图6提供了裙部形成工艺，该裙部形成工艺在本发明的各方面中可以可选地实施。

在图5中，根据本发明的各方面，卷110通过张紧装置102的纵向运动机构126纵向移动。卷110的纵向移动使卷110从来自往复运动件的正被传送的配置重新定位到用于形成裙部的位置。裙部可以通过将空气流施加到材料的表面来形成。例如，一个或多个喷嘴可以以适合于将前缘与材料的围绕卷110卷绕的下面的层分开的角度喷射空气。由于空气保持材料的前缘与下面的层之间的分离，当继续施加加压空气以防止所形成的裙部再卷绕或粘附到下面的材料上时，卷110可以旋转以展开材料。加压空气504由裙部喷嘴502提供。裙部喷嘴502被定位和定向成在卷110处喷射加压空气504，使得在卷110旋转时，加压空气能够升起前缘远离下面的材料。

图6描绘了根据本发明的各方面的正由卷110的材料112形成的裙部602。设想，张紧装置102可以进一步包括裙部传感器。裙部传感器有效地感测裙部602的存在并且通过一个或多个阀控制加压空气504的施加。因此，如果没有检测到裙部的话，可以使用裙部传感器来实行图5和图6的步骤。此外，一旦形成了足够的裙部602，裙部传感器就可用于终止裙部形成过程。裙部传感器可以是能够检测裙部的存在并且在一些方面中确定裙部的尺寸的视觉系统或其它光学传感器。另外的传感器技术(例如，接触开关)被设想用作裙部传感器。

图7描绘了根据本发明的各方面的通过纵向运动机构126和竖直运动机构128的运动将卷110定位在第一位置的张紧装置102。卷110的第一位置是为了说明的目的，但它提供了用于使卷110上的材料与处理站108自动接合的位置。在该示例中，卷110竖直地定位在旨在接收材料的处理站，例如真空台上方。图8描绘了根据本发明的各方面的向下朝向处理站108延伸的卷110的裙部602。例如，卷旋转器可以接合以旋转卷110，以允许材料与处理站接合，如说明性箭头所描绘的。

在图8中还描绘的是接合传感器802。接合传感器802检测处理站108附近的裙部602的存在。接合传感器可以是光学的、视觉的和/或机械性质的，用于确定裙部602存在和/或位置。在一个示例性方面，接合传感器802向计算装置提供信号，即一个或多个运动机构可以引起一个或多个部件的运动，例如将卷110重新定位到第二位置，以特定速度旋转卷110，启动处理站108的输送机构以及类似的。

图9描绘了根据本发明的各方面，当卷110移动到用于提供下垂张力的第二位置时，穿过处理站108进给的材料112。提供辊子118以沿着处理站108的输送机构引导材料。例如，如果输送机构是真空表面，则辊子118可以确保粘附保持在材料112和真空表面之间，即使当真空表面在材料流动方向上行进时。在没有辊子118的情况下，随着真空表面在材料流动方向(例如，纵向方向)上行进，材料112可能从真空表面剥离，因为辊子118限制了行进裙部602和卷110之间的角度。还如图9中所描述的，卷通过竖直运动机构128在竖直方向上运动行进到第二位置。由于在本文所示的一系列步骤中描绘了运动、旋转和其它动作的次序，但应当理解，一个或多个活动可以同时发生。例如，竖直运动和纵向运动同时发生，而不是按次序发生。此外，设想，卷旋转器可以通过张紧系统运动机构在任何纵向、竖直和横向运动期间使卷旋转。

图10描绘了根据本发明的各方面的处于第二位置的卷110，卷110具有材料112，材料112形成在卷110和辊子116之间延伸的无支撑下垂部分。在该示例中，卷110通过纵向运动机构126和竖直运动机构128定位。第二位置可以基于许多因素来调节，包括但不限于材料112、卷110的尺寸、待由处理站108执行的过程、来自下垂传感器122的输入、来自卷直径传感器130的输入、卷110的旋转速度，通过处理站108的输送机构的进给速率以及类似的。

第二位置包括卷110在纵向方向上间隔开距离1002。距离1002可以基于卷110的直径来调节，以当直径随着材料112的展开减小时保持无支撑的下垂部分的相对恒定的纵向距离。类似地，竖直距离可以随着卷110的直径变化而被调节，以保持距卷110的恒定的下垂深度1008。在该示例中下垂深度可以从卷110到最低点114来测量。另一个下垂深度可以从辊子116到最低点114被确定为下垂深度1006。在该示例中，可以捕捉的另一测量结果是距离1004，在最低点114干涉如由下垂传感器122捕捉的表面之前测量该距离。下垂深度1008、下垂深度1006和/或距离1004的组合可以用于确定最低点距离，根据所使用的构造，该最低点距离可以表示为在最低点114之上或之下延伸的距离。然而，一般来说，最低点距离与其它测量结果结合可提供材料112的形成下垂部分的总量(例如，长度、体积)，该材料112的形成下垂部分的总量进而可用于确定当材料112被提供到处理站108时，施加到材料112的张力的量。因此，设想，可以调整距离例如纵向、竖直和下垂距离的任何组合，以实现下垂部分和/或材料张力的量。

直径传感器130是能够确定卷110的直径的传感器。例如，直径传感器130可以使用激光器来确定直径。另外，设想，直径传感器130可以使用感测技术，例如视觉系统、光学感测技术、机械感测技术以及类似技术。如上所提供的，直径传感器130可以部分地用于调节卷110的旋转速度，以将材料的下垂部分保持在确定的范围(例如，长度范围)内。此外，直径传感器130可以提供关于从卷110剩余或使用的材料112的量的指示。例如，在示例性方面中，为了防止在处理操作期间材料短缺，直径传感器130可以用于确定适当量的材料是否存在于卷110上以完成要求。

还设想，张紧装置102基于来自一个或多个传感器的输入在横向方向上定位卷。例如，处理站108的输送机构可以包括边缘传感器。边缘传感器检测材料相对于输送机构或整个处理站的边缘。使得在示例性方面，如果材料脱离容差位置，张紧装置102横向地调整卷110以调整边缘位置。

如本文所提供的，基于来自诸如位置传感器、直径传感器、距离传感器、最低点传感器以及类似物的传感器的输入，可以向运动机构、卷旋转器、输送机构以及类似物提供一个或多个指令，以调节由材料的下垂部分提供的张力。

图11提供了描述根据本发明的各方面的在制造过程中张紧材料的方法的流程图1100。在框1102中，提供在MSR系统处检测材料卷的步骤。卷的检测可以通过RFID传感器来实现，以识别在处理操作中使用的特定卷。该检测可以响应于来自具有由MSR系统包含的卷的预定操作和库存管理的计算装置的请求。响应于在MSR处的材料卷的确定，MSR将该卷定位在MSR系统上，以用于由往复运动件接收，如框1104中所描绘的。定位可以包括旋转多个卷，直到适当的卷，例如检测到的卷，处于往复运动件可以获取卷的位置。定位可以由MSR系统的或者来自协调一个或多个元件的中央计算装置的局部逻辑单元来控制。

在框1106中，将卷从MSR系统传送到往复运动件。例如，往复运动件可以以向上的方式伸出接收器臂结构，以将卷的重量从MSR传送到往复运动件。然后往复运动件可以在纵向方向上与保持在接收器臂上的卷一起移动。往复运动件继续将卷运输到张紧装置以将卷输送到张紧装置，如在框1108中提供的。

一旦卷已经由往复运动件从MSR系统输送到张紧装置，卷被传送到张紧装置，如在框1110中所提供的。卷的传送可以包括往复运动件的接收器臂在竖直方向下降，使得卷与张紧装置接合并且由张紧装置支撑。张紧装置然后可将卷定位在第一位置，如在框1112中提供的。第一位置是卷的材料与处理站接合的位置。在示例性方面，第一位置将卷放置在处理站上方，例如在服务处理站的输送机构上方或附近。

卷被展开以允许卷的材料接合处理站，如在框1114中提供的。该展开可以通过与卷机械地接合以提供卷的旋转运动的卷旋转器发生。该展开可以发生，直到材料，例如材料的裙部部分接合处理站。如上面所提供的，该接合可以包括使材料接近处理站，以使材料通过处理站进给。例如，处理站可以包括材料被吸引至其的真空台或其它输送机构。一旦材料接近输送机构，吸引力(例如，真空、磁性、静电)足以引起材料进给到处理站和/或穿过处理站进给。在示例性方面，可以通过一个或多个传感器确定展开的充分性。

在框1116中，卷与处理站在纵向上间隔开地定位在第二位置。换句话说，在一方面，在材料卷和处理站之间提供未支撑的距离，材料在该距离处延伸并且可形成材料的下垂部分。可以调节下垂部分以实现规定量的材料，其可以部分地用最低点距离来测量。可以被测量以确定合适的下垂部分的另外的要素包括但不限于在卷上的位置信息、相对于一个或多个部分的下垂距离、展开速率、卷直径和进入处理站的进给速率。因此，材料被展开以在张紧装置和处理站之间形成下垂部分，如在框1118中提供的。应当理解，根据本文的各方面，下垂部分可以形成在定位在张紧装置和处理站之间或相对于张紧装置和/或处理站定位的一个或多个辊子之间。

在框1120中，检测下垂部分的最低点距离。在示例性方面，用下垂传感器测量最低点距离。还进一步地，对最低点距离的检测是材料的下垂部分长度或量的确定。因此，最低点距离的检测是形成下垂部分的材料量的确定，该材料量可以通过保持已知的最低点距离来确定。如上所提供的，可以从任何点到最低点测量最低点距离，例如从卷高度到最低点、从处理站到最低点、从地板到最低点以及类似的。此外，卷、处理站和/或一个或多个支撑辊子的位置可以用于确定最低点距离和/或确定形成下垂部分的材料的量，以建立由呈现到处理站的材料施加的张力。

在框1122中，调节卷的旋转速度以将最低点距离保持在材料的范围内。例如，使卷旋转的卷旋转器可以调节卷的旋转速度，以将下垂部分保持在限定的范围内，这因此将在来自下垂部分的材料上施加的张力保持在限定的范围内。对于特定材料，对于特定处理站，对于特定的进给速率，和/或对于特定环境条件(例如，温度、湿度)，该范围可以变化。例如，计算装置可以接收来自一个或多个传感器的输入，以及检索储存在存储器中的信息(例如，材料特性、过程变量)，以确定适当的最低点距离以保持，并且作为结果，确定材料的适当的材料下垂部分。如果最低点距离脱离该材料的范围(例如，1厘米至10米，1米至5米，0.5米至3米，2米至6米)，则由该材料下垂部分为材料提供不足量的张力。此外，如果旋转速度不足，则材料可以比材料从材料展开的更快的速率进给到处理站中。在这种情况下，将材料供给到处理站中将最终导致材料从卷上展开(例如，从卷上拉出材料，导致卷展开)，这随后增加施加到材料的张力以包括用于展开卷的力，该力可随着卷特性和体积而变化。类似地，如果旋转速度大于到处理站的进给速率持续延长的时间，则材料可能在张紧装置和处理站之间的材料下垂部分区域中聚集，这可能损坏材料(例如污垢、油、残留物)，或者引起系统内材料的上升或下降的复杂化。因此，在示例性方面中，将卷的旋转速度保持在限定范围内有助于使用于展开材料的力与材料的张力隔离，并且其限制对材料的损坏。

应当理解，在一些方面，图11的框是可选的。此外，设想，可以插入另外的框。例如，可以包括裙部的形成。还进一步地，设想，可以重复一个或多个步骤，而不重复所有的框。因此，图11的框在本质上是示例性的并且本质上不是限制性的。

从前述内容可以看出，本发明是非常适合于实现上述阐述的所有的目标和目的连同是明显的和结构固有的其它优点的发明。

应当理解，某些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其它特征和子组合的情况下使用。这通过权利要求的范围来设想并且在权利要求的范围内。

尽管结合彼此讨论了具体的元件和步骤，但是应当理解，本文提供的任何元件和/或步骤被设想为与任何其它元件和/或步骤可组合，不管其是否明确规定，而仍然在本文提供的范围内。由于在不脱离本公开的范围的情况下许多可能的实施方案可以由本公开构成，应当理解，在本文中阐述或附图中示出的所有内容应被解释为是说明性的而不应在限制的意义上被解释。

如在本文中以及结合下文所列的权利要求书所使用的，术语“权利要求中的任一项”，“特征中的任一项”或所述术语的类似变体旨在被解释为使得特征中的特征可以以任何组合来组合。例如，示例性特征4可以指示特征1至3中的任何一个特征的方法/设备，其旨在被解释为使得特征1和特征4中的特征可以被组合，特征2和特征4的要素可以被组合，特征3和4的要素可以被组合，特征1、2和4的要素可以被组合，特征2、3和4的要素可以被组合，特征1、2、3和4的要素可以被组合和/或其它变化。此外，术语“特征中的任一项”或所述术语的类似变体旨在包括“特征中的任何一个”或这样的术语的其它变体，如上面所提供的示例中的一些所表示的。

Claims (21)

1.一种在制造过程中的材料张紧系统，所述系统包括：

张紧装置，所述张紧装置包括：

纵向位置运动机构，其中所述纵向位置运动机构构造成在对应于材料流动方向的所述系统的纵向方向上在第一位置和第二位置之间调节材料卷的位置；

材料下垂传感器，所述材料下垂传感器构造成确定所述卷和处理站之间的材料在所述纵向方向上的量；和

卷旋转器，所述卷旋转器构造成围绕垂直于所述材料流动方向的轴线旋转所述卷，其中所述卷旋转器的旋转速度基于来自所述材料下垂传感器的信息是可调节的，以保持在所述卷和所述处理站之间延伸的所述材料的最低点距离范围。

2.根据权利要求1所述的材料张紧系统，还包括：

材料存储检索(“MSR”)系统；和

往复运动件，其中所述往复运动件在所述材料流动方向上定位在所述MSR和所述张紧装置之间。

3.根据权利要求2所述的材料张紧系统，其中，所述往复运动件包括有效地使所述往复运动件在所述MSR和所述张紧装置之间移动的运动机构，所述往复运动件构造成在所述MSR和所述张紧装置之间传送所述卷。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的材料张紧系统，还包括：

所述处理站，所述处理站在所述材料流动方向上定位在所述MSR、所述往复运动件和所述张紧装置之后，其中所述处理站构造成在所述材料上执行处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的材料张紧系统，其中，所述张紧装置还包括竖直运动机构，其中所述竖直运动机构构造成使所述卷升高和降低。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的材料张紧系统，其中，所述第一位置包括所述卷在所述处理站竖直上方并且纵向地接近所述处理站，并且所述第二位置包括所述卷位于具有比所述第一位置距所述处理站大的纵向间距的位置处。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的材料张紧系统，还包括裙部喷嘴，所述裙部喷嘴构造成在所述卷处分配加压空气以形成所述材料的裙部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的材料张紧系统，还包括裙部传感器，所述裙部传感器构造成检测所述材料的裙部，其中所述裙部传感器提供可用于控制由所述裙部喷嘴分配的所述加压空气的信息。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的材料张紧系统，还包括：

第一辊子，所述第一辊子在所述材料流动方向上定位在所述卷之后；和

第二辊子，所述第二辊子定位在所述卷和所述处理站之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的材料张紧系统，其中，所述材料在所述卷和所述第二辊子之间未被支撑，以允许在所述卷和所述第二辊子之间形成材料下垂。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的材料张紧系统，其中，所述材料下垂传感器在所述材料流动方向上定位在所述卷和所述第二辊子之间，并且测量材料下垂部分的最低点距离。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的材料张紧系统，还包括裙部进给器，其中所述裙部进给器可移除地附接到所述材料的裙部并且当所述材料从所述第一位置引入到所述处理站时，有效地克服所述材料的材料记忆特性。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的材料张紧系统，还包括卷直径传感器，其中所述卷直径传感器构造成确定所述卷的直径。

14.一种在制造过程中张紧材料的方法，所述方法包括：

使用张紧装置将材料卷在处理站上方定位在第一位置中；

展开所述材料，直到所述材料与所述处理站接合；

将所述卷与所述处理站纵向间隔开地定位在第二位置中；

展开所述材料以在所述卷和所述处理站之间形成所述材料的材料下垂部分；

检测形成所述下垂部分的材料的量；和

调节所述卷的旋转速度，以在所述材料穿过所述处理站进给时，将形成所述下垂部分的材料的量保持在所述材料的范围内。

15.根据上述权利要求14所述的方法，还包括：

从材料存储检索(“MSR”)系统检索所述卷；和

使用往复运动件将所述卷从所述MSR传送到所述张紧装置。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，还包括：

确定所述卷中不存在裙部；

对所述卷施加空气压力；

展开所述卷；和

检测所述卷上的裙部。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，还包括：

检测穿过所述处理站进给的所述材料的横向运动；和

调节所述张紧装置的横向、竖直和/或纵向位置。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，还包括：

在所述处理站中在所述材料上执行处理，其中所述处理是选自以下之一：

切割，

印刷，

粘附，

缝纫，或

纹理化。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中所述处理是切割处理，并且通过向所述材料施加激光能量来执行所述切割。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，还包括：

在材料存储检索(“MSR”)系统处从多个卷中检测所述卷；

将所述卷定位在所述MSR上，以用于由往复运动件接收；

将所述卷从所述MSR系统传送到所述往复运动件；

将所述卷在所述往复运动件上输送到所述张紧装置；和

将所述卷从所述往复运动件传送到所述张紧装置，其中所述MSR系统、所述往复运动件和所述张紧装置逻辑联接到计算装置，所述计算装置协调所述卷与所述MSR系统、所述往复运动件和所述张紧装置的定位、传送和输送。

21.一种在制造过程中的材料张紧系统，所述系统包括：

张紧装置，所述张紧装置包括：

纵向位置运动机构，其中所述纵向位置运动机构构造成在与材料流动方向对应的所述系统的纵向方向上在第一位置和第二位置之间调节材料卷的位置；

竖直位置运动机构，其中所述竖直位置运动机构构造成调整所述材料卷在所述第一位置和所述第二位置处的位置；

材料下垂传感器，所述材料下垂传感器构造成确定所述材料在所述卷和处理站之间在所述纵向方向上的最低点距离；

卷旋转器，所述卷旋转器构造成使所述卷围绕垂直于所述材料流动方向的轴线旋转，其中所述卷旋转器的旋转速度基于来自所述材料下垂传感器的信息是可调节的，以保持在所述卷和所述处理站之间延伸的所述材料的最低点距离范围；

材料存储检索(“MSR”)系统；

往复运动件，其中所述往复运动件在所述材料流动方向上定位在所述MSR和所述张紧装置之间；和

处理站，其中所述卷在所述MSR系统、所述往复运动件和所述张紧装置之间传送，以将在限定的张力范围内的材料进给到所述处理站，其中所述材料的下垂部分在所述卷和所述处理站之间延伸。