CN113371277A - 用于利用多维报警系统创建成品的轨道系统 - Google Patents
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Abstract
轨道系统包括运输部分,多个载具可沿该运输部分被推进到单元操作站,以用于在载具上的容器或其中的内容物上执行转换。轨道系统利用多维报警系统。
Description
技术领域
下面描述的系统和方法一般涉及用于将至少一个容器运输到一个或多个单元操作站的轨道系统和方法。
背景技术
高速容器填充系统是众所周知的,并且用于许多不同的行业。在许多系统中,流体通过一系列泵、加压罐和流量计、流体填充喷嘴和/或阀供应到要填充的容器以帮助确保将正确量的流体分配到容器中。这些高速容器系统通常是被配置为仅利用一种类型的流体来填充一种类型的容器的系统。当期望来自系统的不同容器类型和/或不同流体时,必须改变系统的构型(例如,不同的喷嘴、不同的载体系统等),这可能耗时、昂贵并且可能导致停机时间增加。为了向消费者提供多样化的产品线,制造商必须采用许多不同的高速容器系统,这可能昂贵而且需要大量空间。
这些高速容器填充系统通常也不能在无需手动处理容器和/或包装的情况下在包装中提供不同的容器和容器布置方式,而手动处理可能耗时、昂贵并且常常不准确。
各种专利出版物公开了制品处理系统(尽管不一定是容器填充系统)。这些专利包括:美国专利6,011,508,Perreault等人;6,101,952,Thornton等人;6,499,701,Cho;6,578,495,Yitts等人;6,781,524,Clark等人;6,917,136,Thornton等人;6,983,701,Thornton等人;7,011,728B2,7,264,426 B2,Buttrick,Jr.;Dewig等人;7,448,327,Thornton等人;7,458,454,Mendenhall;8,591,779 B2,Senn等人;9,032,880;9,233,800B2,Senn等人;美国专利申请公布US 2015/0079220 A1(现为美国专利9,283,709 B2,Lindner等人)和US 2016/114988 A1;以及欧洲专利1 645340 B1。对于改善的高速容器填充系统的研究一直持续。
因此,提供具有改进的交通控制系统的填充系统和填充容器的方法将是有利的。提供通用的并且可以同时用不同流体填充不同容器的填充系统和填充容器的方法也是有利的。提供允许按需履行订单而无需手动包装的填充系统和填充容器的方法也是有利的。
此类有利的填充系统的一些实施方案是已知的,并且取决于轨道系统以通过柔性填充系统操纵材料和产品。一些示例由美国Burkhard等人的10,558,201、Burkhard等人于2017年9月8日提交的美国公开号2018-0072445 A1或Burkhard等人于2017年9月8日提交的美国公开号2018-0076069 A1描述。此类系统通常包括由轨道系统以灵活且可调整的方式链接的多个单元操作站。即使以降低的生产率,系统的灵活性也使得它们即使在一个或多个单元操作站不工作时也通常继续生产。这种稳健性是有益的,以便避免在单个故障的情况下生产的完全损失。然而,这种稳健性不能防止吞吐量的部分损失,因此对于操作者可能难以检测何时不以最佳速率进行生产。因此,有利的是具有一种多维警报系统,该多维警报系统能够检测此类基于轨道的系统中的异常情况,以便使得采取纠正措施以恢复最佳吞吐量,同时尽可能少地损失产量。
发明内容
本发明提出了一种用于与生产系统一起使用的多维警报系统,该多维警报系统包括单元操作站、一个或多个轨道系统、横穿所述一个或多个轨道系统的一个或多个载具、以及设置在所述一个或多个载具上的一个或多个制品。多维警报系统监视从单元操作站、轨道、载具和制品中的任何一者或组合观察到的数据,以便检测导致不期望的生产的情况。不可取的生产可为其中生产的产物速率小于目标速率的生产、其中收率小于目标收率的生产、或导致成本大于目标成本的生产。
检测针对各个单元操作站的次优条件的警报系统在制造行业中是常见的。此类警报系统有益于引起对问题状况的关注,以便以最小损耗来方便地解决问题状况。然而,此类已知的警报系统是有限的,因为它们仅监测特定机器内的状况。它们通常被设计成监测由一组固定的传感器或其他反馈机构提供的数据,并且虽然一些具有可配置的警报极限,但通常仅监测在设备被构造并投入服务之前由机器设计者预测的具体条件。
多维警报系统是有利的,因为其可监测由基于轨道的填充系统中的一个子系统(即,单元操作站或轨道或载具)提供的数据,并且使用所述数据来推断另一子系统中存在问题状况。此类跨子系统警报状况可在系统被构造并投入服务之前被预先测量并设计到系统中。然而,此类状况也可在系统投入服务之后定义,因为在系统生产时进行的观察导致限定在一个子系统中观察到的数据与在另一子系统中的问题状况之间的先前未记载的关系。
多维警报系统以多种方式对检测到的异常作出响应。系统可警示操作者以便触发手动干预,或可触发自动响应以减轻或解决问题、或它们的组合。关于警示操作者响应类型,警示可采取多种形式,包括但不限于固定用户界面上的听觉或视觉指示、由操作者携带或以其他方式定位在操作者附近的移动设备上的警示、包括自动电话呼叫的远程信令、文本消息等、用于指示问题状况的网页上的更新等。即使在这些警示操作者响应中,也可存在不同形式或警示,例如不同问题或问题类型的不同可听声音、或各种问题或问题类型的各种可视化,包括不同显示的颜色、形状、尺寸、文本等。在任何警示操作者响应中,警示可指向此类警示的所有可能的接收人,或者警示可以是特定人员子集的目标,例如最有资格最快速地解决问题的人员、或可能需要在其他系统中采取行动以减轻问题状况的影响(调整生产计划表、关闭将缺乏材料或具有过量材料的设备等)的人员。
多维警报系统的优点还在于,其可同时监测来自多个子系统的数据。多维警报系统可考虑关于单元操作站的操作状态的信息以及关于载具沿轨道系统的位置和移动的信息。通过组合该信息,系统可区分可能导致载具未能前进超过单元操作站的不同问题状态。例如,如果单元操作站在观察到载具未能前进超过单元操作站时已经检测到对其缺少可用的材料,则多维警报系统可警示负责提供材料的操作者的子集,而如果在没有单元操作站报告的对应问题的情况下观察到相同的载具移动问题,则多维警报系统可能已经警示负责维护载具的操作者的不同子集。
在这种跨系统监测的益处的另一个非限制性示例中,现在将讨论单元操作站中的示例性问题状况。在包括瓶子装载单元操作站、填充单元操作站、加盖单元操作站、瓶子卸载单元操作站的填充系统中,设置轨道以及前述单元操作站中的每一个单元操作站,载具根据由一个或多个控制器限定的路线和移动配置文件以受控方式沿所述轨道行进,并且瓶子可设置在所述载具上以便促进所述瓶子的填充、加盖和卸载,潜在问题状况可以是填充单元操作站软件漏洞,其导致填充操作站不能完成填充操作,并且不能及时地从所述填充操作站顶出携带瓶子的载具。这种系统可由与所述填充操作站成一体的常规软件检测。然而,这种检测必然必须由所述填充操作站的设计者预测,以便内置到用于填充操作站的软件中。然而,如果所述填充操作站的所述设计者预测了该软件漏洞,则合理的设计者将消除该漏洞。由于出于本讨论的目的,存在软件漏洞,所述填充操作站的所述设计者未能预测其存在,因此没有常规警报内置于所述填充操作站以检测所述软件漏洞。在这种情况下,被配置为监测所述载具在所述轨道上的移动和位置的多维警报系统可被配置为检测所述载具中的一个或多个载具何时没有及时地离开所述填充单元操作站的位置。这样,尽管多维警报系统不一定具有进入所述填充单元操作站的控制器的任何直接接口,并且还尽管多维警报系统没有意识到填充单元操作站内部的特定问题状况是什么,但是多维警报系统将仍然能够快速地向操作者警示填充单元操作站的可能在延长的时间段内保持未被检测到的问题的存在。在这样的填充系统中,可能的许多填充单元操作站中的单个填充单元操作站的这样的问题可能仅导致吞吐量的部分损失,但是在所述延长的时间段内继续的吞吐量的部分损失可能累积大量损失的产量,这将通过多维警报系统来避免。即使当这些单元操作站执行基本上不同的操作并且可使用具有不同控制器技术的不同设备时,此类多维警报系统也能够使用类似的检测来检测任何单元操作站中的此类故障模式。
附图说明
据信,通过以下说明并结合附图可更好地理解某些实施方案,其中:
图1是根据一个实施方案的示意图,描绘了具有轨道的轨道系统和控制系统。
图1A是具有另选构造的轨道系统的示意图。
图1B是具有另一另选构造的轨道系统的示意图。
图1C是具有另一另选构造的轨道系统的示意图。
图1D是具有另一另选构造的轨道系统的片段示意图。
图2是分解等角视图,描绘了用于图1的轨道系统的与容器相关联的载具。
图3为图2的载具的侧视图。
图4为等角视图,描绘了图1的轨道的直线部分。
图5为等角视图,描绘了图1的轨道的弯曲部分。
图6为等角视图,描绘了图1的轨道的过渡部分。
图7为等角视图,描绘了图1的轨道的填充/加盖站。
图8是根据另一实施方案的次级运输部分的放大示意图。
图9为图1的控制系统的示意图。
图10是轨道系统的一部分的代表性屏幕截图。
图11A至图11D示出了四种代表性警报配置。
具体实施方式
定义
如本文所用,术语“加盖”是指将任何合适类型的闭合件施加到容器,并且包括但不限于将顶盖施加到容器。
如本文所用,在“对到达一个或多个单元操作站的约束”中的术语“约束”是指对到达一个或多个单元操作站的载具的限制或限制条件。对到达一个或多个单元操作站的约束的示例包括:进给队列未满;并且要求一个或多个容器先于一个或多个其他容器到达以便形成特定包装。
如本文所用,术语“容器”是指能够保持材料(诸如流体材料)的制品,并且包括但不限于瓶子、单位剂量容器、小袋、小囊、盒子、包装、罐头和纸盒。容器可整体或部分地具有刚性、柔性弹性或柔性结构。
如本文所用,术语“装载容器的”是指在其上设置有一个或多个容器。
如本文所用,术语“容器处理操作”是指以下单元操作中的一项或多项:(a)用于将流体材料分配到容器中的填充操作站;(b)装饰操作;和(c)加盖操作。术语“容器处理操作”不包括将容器装载到载具上和/或从载具卸载的操作。当术语“容器处理操作”被认为是在装载容器的载具上执行时,应当理解,可以视情况对容器和/或其内容物执行操作。
如本文所用,术语“装饰”是指通过材料沉积施加的视觉、触觉或嗅觉效果,所述材料沉积直接施加或转移到制品上或通过改变制品的性质来施加,或这几种方法的组合。制品可以包括容器和/或闭合件。直接施加到制品上的材料沉积的示例包括但不限于将标签施加到制品上(贴标签)和/或在制品上印刷。在不将材料转移到制品表面的情况下改变制品的性质的示例是通过激光将图像施加在制品的表面上。如本文所用,术语“装饰”是指应用装饰的行为。
如本文所用,术语“不同的成品”是指在容器体积、容器形状、容器尺寸、所含材料体积或质量、所含成分、所含流体产品组合物、容器或闭合件外观、闭合件类型、容器组合物、闭合件组合物或其他成品属性上不同。容器(和闭合件)的“外观”是指其颜色,以及其上的任何装饰,包括其上的任何标签或标签内容。当成品被描述为在前述性质中的一个或多个上彼此不同时,其是指包括那些不是微小差别的差别,所述微小差别起因于制造容限内的变化。
如本文所用,术语“不同的流体产品”意指在至少一种性质上不同,诸如:状态(例如,液体、固体或非顶空气体),流体产品中物质的一种或多种状态的不同量,成分上的不同,流体产品中的一种或多种成分的不同量,可观察的性质(由观察者感知或测量,诸如颜色、气味、粘度),任何固体颗粒的粒度,以及其他性质。当流体产品被描述为在前述性质中的一个或多个上彼此不同时,其是指包括那些不是微小差别的差别,所述微小差别起因于制造容限内的变化。关于两种不同流体产品之间基于它们各自成分的差异,意味着两种流体产品中的一种包含另一种流体产品中不存在的成分。关于两种不同流体产品中至少一种相同成分的不同量,意味着这两种不同的流体产品各自含有至少一种相同成分,其具有按重量计最小或更大差异,如通过以下方法中的一种或两种测定的。两种方法都依赖于了解每种不同配方中所述相同成分的比例,其作为与相应成品相关联的每种流体产品的相应容器所包含的总量流体产品的总流体产品重量的重量百分比。方法1确定,如果两种流体产品中相同成分的重量百分比的比率大于或等于约1.1(并且因此,大于或等于约1.25),如通过将这两种流体产品中重量百分比较大者除以这两种流体产品中重量百分比较小者所确定的,则这两种流体产品是不同的。方法2适用于当每种流体材料中存在的相同成分的重量百分比最小等于或大于2%(以重量百分比表示)并且这两种流体产品种相同成分的重量百分比的差异约等于或大于2%,或最高达且包括99%的任何整数%值的情况,如通过将这两种流体产品中重量百分比较大者减去这两种流体产品中重量百分比较小者所确定的。不同的流体产品是指成品内包含的流体产品的重量之和的全部,其中流体产品可以包含在一个或多个含有流体产品的腔室内。非顶空气体是指加压气体,其示例包括:推进剂气体,诸如用于气溶胶产品的推进剂气体,和用于密封腔室以向容器提供结构支撑或形状限定的加压气体。
如本文中参考装载容器的载具上的容器所使用的术语“设置在...上”或“设置在其上”是指以下任何一种情况:由其保持、附连到,或换句话讲以可拆卸的方式联接。当容器被描述为设置在载具上时,容器可以相对于载具处于任何合适的取向,包括但不限于:在载具的顶部,在载具下方,与载具的一个或多个侧面相邻,或(如果载具上设置有多于一个的容器)这些方式的任何组合。
关于站而言,术语“快速循环”是指检查站,诸如称重站、扫描器(例如,用于扫描条形码、QR码、RFID码等)、视觉系统、金属探测器和其他类型的站,在此类站执行的任务相对于至少一些其他单元操作站在最短的时间内执行。
如本文所用,术语“成品”包括容器、其中的流体材料(或内容物)、容器上的任何装饰物和容器上的闭合件。
如本文所用,术语“流体产品”(或“流体材料”)是指液体产品、凝胶、混悬液、可流动的糊剂、可倾倒的固体产品(包括但不限于颗粒状材料、粉末、小珠和小豆),和/或气态产品(包括但不限于气溶胶中使用的那些)。
如本文所用,术语“保持模式”是指至少一个(空的)载具或装载容器的载具在相同方向上行进时两次经过(主闭环或子环)的闭环上的至少一个点,而没有在相反方向经过所述点的中间行程。此外,术语“保持模式”是指装载容器的载具也不会在经过该点的两次之间卸载容器。因此,在使用载具制造第一产品之后再循环载具来制造第二产品的典型操作将不被认为是使载具以保持模式移动。当说到容器是“空的”时,即使容器中含有大气,该容器也会被认为是空的。
如本文所用,“进给队列”是指载具在那里等待单元操作站准备好接收载具的区域。进给队列可以用轨道长度或可以在该区域排队的载具数量来表示。不同的单元操作站可以具有相同或不同的进给队列长度。因此,一些单元操作站的队列长度可以比其他单元操作站的队列长度更短或更长。进给队列可以(如果使用载具数量)在从0(如果没有载具能够在给定载具前等待)到多达数百辆载具的范围内。在一些情况下,队列长度可以在约2至10个载具之间。
如本文所用,术语“检查”可以包括以下任何一种:扫描、称重、检测容器的存在或取向,或其他类型的检查。可以由称重站、扫描器(例如,用于扫描条形码、QR码、RFID码等)、视觉系统、金属探测器和其他类型的站来执行检查。
如本文所用,术语“接口点”是指轨道上的特定位置。为了产品调度控制器的目的,预先选择接口点位置。可以沿相邻单元操作站组之间的轨道确定一个接口点,使得可以认为单元操作站组具有位于该单元操作站组中的单元操作站和上游单元操作站组中的单元操作站之间的上游接口点,并且单元操作站组具有位于该单元操作站组中的单元操作站和下游单元操作站组中的单元操作站之间的下游接口点。例如,图1的单元操作站86包括单元操作站组。该单元操作站组具有上游接口点I2(图1)和下游接口点I3(图1)。详细阐述该示例,图1的单元操作站88包括第二单元操作站组。第二单元操作站组具有上游接口点I3(图1)和下游接口点I4(图1)。因此,接口点可以充当第一单元操作站组的下游接口点和第二单元操作站组的上游接口点。接口点不需要(并且通常也不会)对应于入口或出口开关的位置。接口点可以位于初级传输路径或次级传输路径上。
如本公开通篇所用,术语“接合到”包括:其中通过将元件直接附连到另一个元件而将该元件直接固定到另一个元件的构型;其中通过将元件附连到中间构件上继而将其附连到另一个元件上而将元件间接固定到另一个元件上的构型;以及其中一个元件与另一个元件成一整体,即一个元件为另一个元件的基本部分的构型。
如本文中关于在单元操作站发生的活动所用,术语“操作”包括转换和检查。
如本文所用,术语“包装”是指至少部分地设置在消费产品上或周围的结构或材料。“初级包装”是指消费产品与其直接接触的容器,包括其闭合件、泵、顶盖或其他周边物品。“次级包装”是指任何与初级包装相关联的附加材料,例如至少部分地围绕、包含或接触初级包装的诸如盒子或聚合套管的容器。
如本文所用,术语“可推进的”是指能够以任何方式推进。载具可以是可推进的,例如通过重力,或通过推进力,推进力可以是机械的、电的、磁的或其他形式的推进。
如本文所用,术语“路线”是指用于装载容器的载具访问的单元操作站以及将在此类单元操作站处完成以便创建成品的操作的有序列表。
如本文所用,术语“同时”不仅指在(确切)同一时间开始的事物,而且指可能不在确切的同一时间开始和/或结束但是在同一时间范围期间发生的事物。可以指定以下中的一项或多项在本文描述的系统和方法中同时发生:载具的引导;将不同的载具递送到单元操作站;在相同或不同的单元操作站执行操作;和/或在相同类型的容器或不同类型的容器中创建多个(相同或不同的)成品的过程(或过程中的任何步骤)。
如本文中关于轨道所用的术语“系统”是指(单个)网络,可以在该网络上将一个或多个装载容器的载具引导到一个或多个单元操作。因此,系统中的轨道和路径通常将彼此(至少间接地)接合。相反,在同一建筑物或设施中或在不同建筑物或设施中的单独未连接的处理线将不被视为包括系统。因此,在同一建筑物中的两个未连接的灌装线被操作以用不同的流体填充容器将不被认为包括系统。
如本文所用,术语“转换”包括对容器和/或其内容物的物理、化学和生物学改变。转换的示例包括但不限于:装载、分配、填充、混合、加盖、密封、装饰、贴标签、清空、卸载、加热、冷却、巴氏灭菌、灭菌、包裹、旋转或翻转、印刷、切割、分离、暂停以允许机械沉降或机械分离或化学反应,或蚀刻。术语“转换”不包括对容器和/或其内容的检查。
如本文中用来修饰术语“路线”的术语“独特”是指单元操作站或在单元操作站处完成的操作的数量、类型或顺序不同于另一个装载容器的载具的这些数量、类型或顺序。
如本文所用,术语“单元操作站”是指容器或其内容物经历操作的位置,该操作可以是转换或检查。上文定义的转换的类型可以各自在单独的单元操作站执行;或者,一种或多种转换和/或检查可以被描述为在单个单元操作站执行的一项操作。在后者的一个非限制性示例中,开盖、填充和加盖的转换可以在单个填充/加盖单元操作站处行。
除非另外指明,所有百分比和比率均按总组合物的重量计进行计算。
结合图1至图9的视图和示例(包括图1A至图1D)中,其中相同的数字在所有视图中表示相同或对应的元件,图1中示出了轨道系统20,该轨道系统包括轨道22和可沿轨道22推进的多个载具24。轨道系统20可以包括任何合适类型的系统。在一些实施方案中,轨道系统20可以是基于线性同步马达(LSM)的系统,其使用电磁力(EMF)促进载具24沿轨道22的推进。在其他实施方案中,轨道系统可以是其中载具以某种其他方式推进的系统,诸如通过单独的伺服马达。然而,在所示的实施方案中,载具由基于线性同步马达(LSM)的系统推进。
载具24中的一个示于图2中,并且被示为包括上部部分26和下部部分28,这两个部分由中心肋30联接在一起。在一个实施方案中,可利用紧固件32将上部部分26和下部部分28可释放地联接在一起。上部部分26和下部部分28可由中心肋30彼此间隔开。如图3所示,上部部分26可包括与中心肋30相邻并且面向下部部分28的磨损表面或运行表面34。下部部分28可包括磁体36,该磁体有利于沿轨道22对载具24进行LSM推进。在一个实施方案中,磁体36可为具有中心磁体的磁体阵列,该中心磁体由南极形成并夹置在各自形成为北极的两个端部之间。应当理解,载具24可为用于促进沿轨道系统进行LSM推进的多种合适的另选布置中的任一种。这些另选布置的一些示例描述于美国专利6,011,508;6,101,952;6,499,701;6,578,495;6,781,524;6,917,136;6,983,701;7,448,327;7,458,454;和9,032,880中。
容器38可设置在载具24上以用于使容器38围绕轨道22引导,从而促进用流体材料填充容器38和/或对容器和/或其内容物执行其他操作。容器38可限定用于接收和分配流体材料的至少一个开口40。当据说称容器具有开口40时,还包括具有多个开口的实施方案(诸如具有分开的闭合件或单个闭合件的多隔室容器、压片排气口和分配器容器等)。单个载具或不同载具上可以存在多个容器。
当轨道系统22上存在多于一个容器时,容器24可以全部都是相同类型或几何形状(即,容器具有相同的尺寸、形状、外观并具有相同的体积),或者任何容器可以在尺寸、形状、外观或体积中的一个或多个方面彼此不同。当提及容器的“形状”时,应当理解,它是指容器的外部形状。当提及容器的“体积”时,应当理解,它是容器的内部体积。多个容器可以被识别为第一、第二、第三等容器。在任何给定时间,在轨道系统上,两个以上的容器可以不同和/或保持与其他容器不同的流体材料。在一些实施方案中,可存在3、4、5、6、7、8、9、10或更多种不同类型的容器,或者不同类型的容器的组(其可在容器类型和/或在其中包含的流体材料方面彼此不同),它们在任何给定时间沿着轨道系统设置。
闭合件42可以接合到容器以闭合开口40,直到期望从该容器分配产品(即,闭合件“选择性地密封”开口)。闭合件包括但不限于:顶盖,诸如弹扣盖、螺纹盖、包括多个零件如铰链和顶部或过渡喷口的盖、胶合盖(诸如在具有喷口的一些衣物洗涤剂容器上使用的那些),提供计量功能的盖如口腔冲洗盖,泵或触发器,以及气溶胶喷嘴。闭合件具有形状、尺寸和外观。与容器类似,闭合件可全部为相同类型,或者任何闭合件可在形状、尺寸或外观中的一个或多个方面与其他闭合件不同。多个闭合件可以被识别为第一、第二、第三等闭合件。
应当理解,如本文所述的容器可以是多种构造中的任何一种,并且可以在各种行业中使用以保持多种产品。例如,如本文所述的容器的任何实施方案可以在消费产品行业和工业产品行业中使用,其中所述容器包含流体产品。容器可以在一次或多次填充操作中填充,以在部分或完全预期填充之后包含成品的一部分或多种成分或所有成分。成品可以部分或全部可流动或为流体。
成品的示例包括以下任何产品的全部或部分,其中任何一种可采用本文所述或本领域已知的任何可行的流体产品形式。
又如,如本文所述的容器的任何实施方案可以包含要在家庭、商业和/或工业、建筑和/或地面、建筑和/或维护的其他区域使用的产品或产品元件。又如,如本文所述的容器的任何实施方案可以包含将在食品和饮料行业中使用的产品或产品元件。又如,如本文所述的容器的任何实施方案可以包含将在医药行业中使用的产品或产品元件。
载具24可被构造成适应某种容器类型。这样,可以在轨道22上提供不同的载具类型,以允许不同的容器类型沿轨道22同时引导。载具24也不限于运送容器。在一些情况下,载具24可用于其他目的,其可包括但不限于:将原材料递送到单元操作站;以及将诸如转换工具之类的工具传送到轨道系统周围的各个位置。例如,载具可用于承载从装饰单元操作站移除标签的工具。
再次参见图1,轨道22可以由多个直线部分50a、多个弯曲部分50b和多个过渡部分50c形成。直线部分50a中的一个在图4中示出,并且被示为包括一对与基部54a联接的导轨52a。基部54a可包括运行表面56a和设置在运行表面56a下方的多个导电推进线圈58a。导电推进线圈有利于载具沿着轨道22在行进方向上引导。每个导电推进线圈限定一条公共轴线,并且包括具有围绕该公共轴线设置的一个或多个匝的导体。多个导电推进线圈的相应公共轴线可以基本上彼此平行并且基本上垂直于期望的行进方向。多个线圈58a可以安装在底层的基板60a上,在一些实施方案中,底层的基板可以是印刷电路板(PCB)。多个线圈58a可以与电源(未示出)电联接,该电源可以促进电力线圈58a的通电以将载具24沿着轨道22推进。推进线圈58a可以设置在载具的磁体的相对两侧中的至少一个上,以有利于沿着轨道系统推进载具。控制系统62(图1)可以控制线圈58a的通电,由此控制载具24沿轨道22的推进。在一个实施方案中,每个线圈58a可以电联接到晶体管(例如,MOSFET或IGBT),该晶体管与“H桥”的输出联接。控制系统62可以通过H桥的操作来控制每个载具24沿轨道22的推进,该H桥控制每个线圈58a中的电流的量和方向。霍尔效应传感器(未示出)可以沿着基部54a分布,以有利于检测由轨道22上的载具24产生的磁场。控制系统62可以与霍尔效应传感器电连通,以有利于选择性地控制载具24的各种推进特性(例如,速度、方向、位置)。
每个导轨52a可以具有上部部分64a和侧面部分66a,当从端部观察时,这两个部分配合在一起以形成L形。每个导轨52a在侧面部分66a处利用紧固件68a联接到基部54a。当每个载具24设置在轨道22上时,每个轨道52a的上部部分64a可以延伸到载具24的上部部分26和下部部分28之间的空间中,使得载具24的上部部分26的磨损表面34可以骑在轨道52a的上部部分64a上。在另选实施方案中,磨损表面可以具有从其延伸的轮子,并且轮子可以在导轨52a的上部部分64a上行进。导轨52a中的每一个的侧面部分66a可以沿着载具24的下部部分28的相对两侧延伸。在载具24沿着轨道22操作期间,轨道52a可以有利于沿着运行表面56a引导载具24,同时将载具24充分地悬浮在运行表面56a上方,从而允许载具24沿着轨道22通过磁力推进。
再次参见图1,轨道22可以包括初级运输部分76和至少一个(另选地,多个)次级运输部分78,次级运输部分设置在初级运输部分76周围并从初级运输部分延伸。初级运输部分76可以限定载具24的初级路径P1。每个次级运输部分78可以限定载具24的次级路径P2,该路径在入口位置80和出口位置82处与初级路径P1相交。载具24可以分别在相关联的入口位置80和出口位置82处进入和离开每个次级运输部分78。载具24可以围绕初级运输部分76和次级运输部分78顺时针或逆时针行进。在一些实施方案中,一些载具24可以顺时针行驶,而且一些载具可以同时逆时针行驶其路线的一部分,反之亦然,但必须小心,使沿相反方向行驶不会导致载具之间发生碰撞。
每个次级运输部分78可具有沿其设置的一个或多个单元操作站,这些操作站为在上文的“单元操作站”的定义(以及其中包括的转换和检查的定义)中描述的任何类型的单元操作站。可以存在任何合适数量的单元操作站。一般来讲,将存在两个或更多个单元操作站(例如,2、3、4、5个,多达100个或更多)。单元操作站可以沿次级运输部分78采取任何合适的布置。单元操作站可被布置有沿一个或多个次级运输部分布置的单个单元操作站,或者沿一个或多个次级运输部分布置的一组单元操作站。
图1示出了次级传送部分78上的单元操作站的布置的一个非限制性实施方案。在图1所示的实施方案中,每个次级运输部分78包括多个容器装载站84、多个组合的填充/加盖站86、多个装饰站88或多个卸载站90中的一个(例如,统称为“单元操作站”)。在该实施方案中,位于特定次级运输部分78的单元操作站84、86、88、90中的每一者可沿平行布置的不同单元运输段91设置。载具24可以选择性地在次级运输部分78之间被引导,以有利于在多个容器38内将流体材料装瓶。
应当理解,轨道22上可存在比图1所示明显更多的载具24。也可以存在比单元操作站84、86、88、90明显更多的载具24。载具24中的每一个载具能够沿轨道22独立地引导,以有利于将容器38中的至少一些容器同时递送到单元操作站84、86、88、90中的不同站。
当载具24没有驻留在单元操作站84、86、88、90中的一个时,载具24中的至少一个(或更多个,例如,2、3、4、5个......,多达100个或更多)可以在初级运输部分76周围连续循环,从而绕过次级运输部分78,同时等待转向它。初级路径P1可为闭环的形式,以有利于载具24的循环。初级路径P1也可以被描述为环形的或连续的。初级路径P1可为任何合适的构型。用于初级路径P1的合适构型包括但不限于:圆形路径、椭圆形路径,或包括直线部分和曲线部分的路径。后一种类型的路径的非限制性示例包括:赛道构型的路径、具有圆角的大致矩形路径(如图1所示),以及其他闭环路径。当然,初级路径P1对于进入或离开初级路径的载具不是闭合的,因为它确实会使用于装载容器的载具的入口部分和出口部分从其转向到次级路径P2上。
在一些情况下,如图1A所示,初级路径P1还可以包括一个或多个子环77,这些子环设置在初级运输部分76的主闭环内部,并在主闭环的各部分之间形成路径。子环77可以在主闭环76的相对的部分之间形成路径。然而,子环77可以另选地形成主闭环76的非相对的部分之间的路径。当然,子环存在入口部分和出口部分。子环77为装载容器的载具中的至少一些提供路径,以在不用完全绕初级路径P1的闭环行进的情况下再循环。
可以存在任何合适数量的次级路径P2(例如,1、2、3、4、5个......多达100个或更多)。在一些情况下,(下面描述)的具有两个横档的单个次级路径可能就足够了。通常,将存在两个或更多个次级路径(至少一个用于填充,一个用于卸载)。当存在多于一个次级路径P2时,这些可以被称为第一、第二、第三等次级路径。
可能的是,一个或多个类型的单元操作站可以沿初级运输部分76定位。然而,为了减轻初级运输部分76上的拥挤并且允许一个或多个载具24沿着初级路径P1连续循环,初级运输部分76可以没有一些或所有单元操作站(即,84、86、88、90),并且单元操作站可以改为位于次级运输部分78,如上所述。另选地,初级运输部分76可以仅具有沿其定位的快速循环站。因此,载具24从初级运输部分76转向离开以经历由单元操作站84、86、88、90执行的操作,因此不会干扰初级运输部分76上的交通流量。(当然,在其他实施方案中,一个或多个单元操作站可以沿初级运输部分76定位,而其他单元操作站可以定位在次级运输部分78上。)
如下面将进一步详述的,控制系统62可以协调轨道22的操作、每个载具24的引导,以及每个单元操作站84、86、88、90的操作来有效地和高效地履行成品订单。因此,控制系统与轨道22、载具24和单元操作站84、86、88、90通信。这些部件的操作的协调可以包括例如载具识别、载具调度、碰撞避免、路线选择、停机报告等。
现在将更全面地描述图1所示实施方案中的单元操作站84、86、88和90中的每一个。容器装载站(或简称“装载站”)84可以被构造成有利于将空容器(例如38)和/或其闭合件装载到位于容器装载站84的载具24上。应当理解,容器装载站84可以包括有利于将容器和/或闭合件装载到载具上的各种自动和/或手动布置中的任何一种。装载可以手动静态地完成,诸如通过带有可选门的重力进料槽或利用机械运动装置。合适的机械运动装置包括但不限于:可独立致动的自动臂、气动臂、机器人、加料叶轮和其他机械移动元件。在一个实施方案中,容器装载站84可各自包括机器人臂(未示出),该机器人臂从储存区域取回容器38和/或闭合件并将容器38和/或闭合件放置在载具24上。为了有利于抓住容器38和/或闭合件,每个机器人臂可以具有机器人下颌骨、抽吸端,或能够抓住容器38和/或闭合件的各种合适的附加或另选布置方式中的任一种。一旦容器38和/或闭合件在载具24上就位,就可以在主口46(图2)中插入真空管线(未示出)以在真空口44上抽真空,从而临时将容器38和/或闭合件固定到载具24。然后可以从主口46移除真空管线,从而允许相关的阀(未示出)关闭以保持容器38和/或闭合件上的真空。
填充单元操作站用于将流体材料分配到容器中的至少一些中。填充单元操作站不需要将容器填充到任何特定液位(例如“满”液位)。填充单元操作站可以将任何合适的流体材料分配到容器中。在一些情况下,填充单元操作站可以将包含成品的所有成分的组合物分配到容器中。另选地,填充单元操作站可以将基础组合物分配到容器中,并且可以将容器发送到另一个填充单元操作站以向其中添加其他成分以形成成品。因此,一些填充单元操作站可以仅分配成品组合物的一些部分。这些部分包括但不限于:水、有机硅(诸如用作调理剂等)、染料、香料、风味料、漂白剂、消泡剂、表面活性剂、结构剂等。如果单独添加成分,则它们可以在任何合适的单元操作站混合在一起。
此外,尽管一些填充单元操作站可以仅被构造成分配一种类型的流体材料,但是填充单元操作站不限于只分配一种类型的流体材料(例如,一种颜色的染料等)。在一些情况下,一个或多个填充单元操作站可以被构造成分配不同的成分(诸如通过不同的流体材料供应和喷嘴)。例如,同一个填充单元操作站可以分配绿色成品组合物、蓝色成品组合物和红色成品组合物;或者,它可以分配绿色染料、蓝色染料和红色染料。在此类情况下,至少两种不同类型的容器(例如,第一、第二、第三等容器)可以从同一个流体材料分配单元操作站或从同一类型的流体材料分配单元操作站接收其成品组合物的一种或多种(或全部)成分。
在一些实施方案中,闭合件42可以在容器40上运输。在此类实施方案中,当载具24到达填充/加盖站86时,载具24可首先被引导到加盖部分94。加盖臂98可以从容器38移除闭合件42,并且可以在保持闭合件42的同时移动到回缩位置。然后,载具24可以被引导到填充部分92,以利用流体填充容器38。一旦容器被填充,载具24就可以返回加盖站94,在那里加盖臂98将闭合件42固定到容器38。在其他实施方案中,闭合件42可在与容器38相同的载具上但不在容器上(例如,在同一载具上但与容器相邻)被运输到填充/加盖站86。在其他实施方案中,闭合件42可以在与运输容器38的载具不同的载具(例如,单独的载具)上被运输到填充/加盖站86。当闭合件在载具上运输时,如果需要,可以通过真空(或以某种其他合适的方式)将其保持并发送到任何成品单元操作站。例如,可能期望将闭合件42发送到装饰站以装饰该闭合件。在其他实施方案中,闭合件42可以不与空容器38一起运输,而是可以在其到达加盖部分94时(即,在容器38填充有流体材料之后)被提供给容器38。应当理解,填充/加盖站86可包括有利于对容器进行填充和加盖的各种附加或另选的自动和/或手动布置方式中的任一种。
次级运输部分1078的一个另选实施方案示于图8中,并且被示为包括多个填充/加盖站1086,这些填充/加盖站在许多方面与图1和图7所示以及上文所述的填充/加盖站86类似或相同。然而,填充/加盖站1086可沿不同的单元运输段1091设置,这些单元运输段1091沿轨道(例如,22)的初级运输部分1076串联布置。应当理解,其他单元操作站可附加地或另选地沿串联布置的不同单元运输段1091设置。
装饰站88可以被构造成有利于标记、印刷或以其他方式装饰容器38(并且可选地也对其闭合件进行这些操作)。在一个实施方案中,装饰站88中的至少一个可包括打印机(未示出),其打印用于施加到容器38的标签。
在一些实施方案中,容器38可以被提供到被设计成呈现容器38以便在商家处出售的包装中。在这样的包装中,容器38可以单独出售或与一个或多个其他容器或产品一起包装,它们一起形成商品。
轨道系统20可以包括任何合适数量和/或类型的检查站。例如,在图1中,轨道系统20可以包括第一扫描器100和第二扫描器102,这两个扫描器均被构造成扫描经过的容器38。第一扫描器100可以位于入口位置80中的一个和填充/加盖站86之间,并且可以扫描每个经过的载具24以确定容器38是否存在。第二扫描器102可以位于装饰站88和卸载站90之间,并且可以扫描每个经过的载具24以确定设置在其上的容器38是否准备好由卸载站90进行包装。
第一扫描器100和第二扫描器102可以是用于从载具24和/或容器38获得信息的各种扫描器中的任何一种,例如红外扫描器。第一扫描器100和第二扫描器102还可以被构造成有利于从容器38读取多种数据,诸如QR码或UPC条形码。
应当理解,轨道系统20可以有利于同时将不同类型的流体材料分配到各种类型的不同容器中。(当然,分配到不同容器中的开始时间和结束时间可以但不必完全一致。分配到不同容器中可能只会在时间上至少部分地重叠。)
此外,在一些情况下,一个或多个容器可能没有填充用于制造成品的流体材料。例如,可以使用一个或多个容器来接收在填充单元操作站处从一个或多个喷嘴清洁或冲洗的流体材料,之后该流体材料可以被丢弃或回收。
如下面将更加详述的,可由控制系统62选择为每个载具24提供的特定容器类型和流体材料来满足特定的生产计划,并且每个载具24可独立地且同时沿独特的路线在单元操作站(诸如84、86、88、90)中被引导以有利于装载和填充容器38。例如,控制系统62可至少部分地基于载具类型(即,载具24被构造成适应的一个或多个容器的类型)、为其他载具24选择的独特路线、和/或卸载站90用于包装所需的成品类型来选择用于每个载具24的独特路线。应当理解,轨道系统20可有利于比传统布置更有效和高效地用不同类型的流体填充不同类型的容器。例如,传统布置诸如线性马达填充线通常仅允许一次用一种类型的流体填充一种类型的容器。因此,每个容器和制造的流体通常需要单独的系统,这可能是昂贵且耗时的。此外,将这些系统转换成使用不同的容器和/或流体也可能是昂贵且耗时的。因此,轨道系统20可以是允许以比这些传统布置更便宜且耗时更少的方式制造不同类型的填充容器的解决方案。
现在参见图9,控制系统62可以包括载具位置控制器104、产品调度控制器106和轨道系统控制器108,它们彼此通信地联接并且可以协作以有利于生产成品。载具位置控制器104可以包括定位模块110和防撞模块112。定位模块110可以有利于将载具24沿着轨道22定位在指定位置处。载具24中的每一个可以具有与其相关联的唯一标识符(唯一性仅需要相对于轨道上的其他载具),并且载具定位模块110可以利用该唯一标识符来识别载具。载具位置控制器104可从轨道系统控制器108接收载具24的期望位置坐标。载具位置控制器104可以基于每个载具24的位置坐标使载具24沿着轨道22移动。
控制系统62可以是任何合适的计算装置或计算装置的组合(未示出),如本领域中将理解的,包括但不限于定制芯片、嵌入式处理装置、平板计算装置、个人数据助理(PDA)、台式电脑、笔记本电脑、微型计算机、小型计算机、服务器、大型机或任何其他合适的可编程装置。
计算装置可包括任何已知的处理器,该处理器可为任何合适类型的处理单元。
计算装置还可以包括一个或多个存储器,例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、与处理器相关联的高速缓存存储器,或其他存储器,诸如动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存存储器、可移动存储卡或磁盘、固态驱动器等。计算装置还可包括已知的任何类型的存储介质。其他类型的介质在Burkhard等人于2017年9月8日提交的美国公开号2018-0072445 A1或Burkhard等人于2017年9月8日提交的美国公开号2018-0076069 A1中列出。
网络接口和通信接口可被配置为通过网络发送数据到其他计算装置或从其他计算装置接收数据。网络接口和通信接口可以是以太网接口、无线电接口、通用串行总线(USB)接口或任何其他合适的通信接口,并且可以包括接收器、发射器和收发器。为清楚起见,当指收发器的仅输入或仅输出功能时,收发器可被称为接收器或发射器。示例性通信接口可包括有线数据传输链路,诸如以太网和TCP/IP。通信接口可以包括用于与私有网络或公共网络连接的无线协议。
产品调度控制器106可被配置为为每个空载具24分配容器类型和流体材料类型(例如,成品)。产品调度控制器106还可被配置为分配实现所分配的成品的期望路线。轨道系统控制器108可被配置为围绕轨道22引导载具24,并且基于分配给载具24的成品和路线来操作单元操作站84、86、88、90。
控制系统62可以被配置为基于需求数据为载具预先分配独立路线的中心分配机构。控制系统62:接收对要在轨道系统上制造的成品的需求;确定载具的路线,其中所述路线是基于一个或多个单元操作站的状态确定的;并且使载具被推进以沿着所确定的路线前进,从而产生一个或多个需要的成品,并将成品递送到卸载站。应当理解,这些步骤可以采取上述顺序或以任何顺序进行,只要首先接收对要制造的成品的至少一些需求。通常,当有多个载具被引导时,控制系统可以为不同的载具执行此类步骤。这些载具可以在任何给定时间处于经历这些步骤的不同阶段(并且控制系统可以在任何给定时间对各种载具执行这些步骤中的任何步骤)。
单元操作站的状态可以包括:(a)单元操作站的准备状态(单元操作站是否发生故障);(b)单元操作站的一个或多个功能(即单元操作的描述);(c)有关预计或计划未来将在一个或多个单元操作站完成的操作的信息(包括沿其路线的其他载具的前进);(d)有关单元操作站的容量利用率的信息(即,相对于其全部容量使用了多少容量,或者相反,相对于其全部容量,它的闲置频率是多少);(e)有关其他单元操作站的容量利用率的信息(其他单元操作站的利用率(相似或不相似));(f)有关向单元操作站提供的原材料的可用性的信息(例如流体材料、标签等);和(g)有关涉及单元操作站的预期维护活动的信息。
在一些情况下,所确定的路线可以对在一个或多个其他载具之前或在一个或多个其他载具之后到达一个或多个单元操作站设有一个或多个约束。在其他情况下,所确定的路线可以对在一个或多个其他载具之前或在一个或多个其他载具之后到达一个或多个单元操作站不设任何约束。所确定的路线基于载具的状态信息来确定。此类状态信息可以包括:载具的容器保持接口类型、载具的最大速度、载具的最大加速度、载具可保持的最大容器重量、最大容器尺寸,以及关于载具的任何其他相关信息。可以从所有可能路线的子集中选择所确定的路线,并且更具体地,从将导致创建所需成品的所有可能路线的集合中选择所确定的路线。通过比较可能的路线来选择所确定的路线,此类比较考虑了一个或多个单元操作站的利用率或容量,并且所选择的路线可以被选择来最好地利用一个或多个单元操作站的容量。
所确定的路线可以考虑分配给其他载具24的路线,包括其他载具沿着其计划路线实际前进的程度,以避免因过多载具在相似时间到达相似位置而造成的拥堵,以及确保载具在适当的时候以期望的顺序到达。
可以使用算法(如下所述)来确定所确定的路线,其中算法可以包括递归方法,以便适用于宽范围的轨道构型和单元操作站配置,而不需要修改算法的递归方法。该算法可以实现一种系统,其中单元操作站需要来自其他单元操作站的部分或完全成品,以便使单元操作站能够有助于创建在接收对要制造的成品的需求的步骤中指定的成品。单元操作站的需求可以描述所需的产品和可能需要这些产品的时间。(然而,装载单元操作站通常会接收对载具而不是部分或完全成品的需求。)来自单元操作站的需求使得路径确定算法可以只考虑连接具有适当需求的单元操作站的路线,与评估每种可能的沿着轨道引导载具的方法的优点的算法相比,这种算法明显减少了确定路线所需的时间和处理能力。这样的算法可以解决在短时间内(例如,少于一秒)或非常短的时间段(在一些实施方案中为100毫秒、50毫秒、5毫秒或更短)从很多可能的沿着轨道引导载具的方法(在一些实施方案中,1000亿、1万亿或更多种方法是可能的)中确定最佳路线的问题。这种算法可以采取若干实施方案的形式,其中一些还可以为单元操作站处所需产品分配数量或优先级。
现在将描述协同创建成品的载具位置控制器104、产品调度控制器106和轨道系统控制器108的一个示例。首先,当载具24为空时(由于系统启动或在卸载站处被清空),轨道系统控制器108可从产品调度控制器106请求将下一个成品分配给载具24。产品调度控制器106可以将成品分配给载具24并且可以为载具24提供期望的路线以完成成品。然后,轨道系统控制器108可向载具位置控制器104提供坐标,该坐标将载具24引导到容器装载站84中的一个容器装载站。然后,载具位置控制器104将载具24引导到容器装载站84(经由指定的坐标),并通知轨道系统控制器108载具24何时到达其目的地。轨道系统控制器108然后可有利于容器装载站84的操作。在将容器38装载到载具24上之后,轨道系统控制器108可向载具位置控制器104提供坐标,该坐标将把载具24引导到填充/加盖站86中的一者。然后,载具位置控制器104将载具24引导到填充/加盖站86(经由指定的坐标),并通知轨道系统控制器108载具24何时到达其目的地。轨道系统控制器108然后可有利于填充/加盖站86的操作。在容器38被填充和加盖之后,轨道系统控制器108可向载具位置控制器104提供坐标,该坐标将把载具24引导至装饰站88中的一个装饰站。然后,载具位置控制器104将载具24引导到装饰站88(经由指定的坐标),并通知轨道系统控制器108载具24何时到达其目的地。轨道系统控制器108然后可有利于装饰站88的操作。在容器38被装饰之后,轨道系统控制器108可向载具位置控制器104提供坐标,该坐标将把载具24引导至卸载站90中的一个卸载站。然后,载具位置控制器104将载具24引导至卸载站90(经由指定的坐标),并通知轨道系统控制器108载具24何时到达其目的地。轨道系统控制器108然后可有利于卸载站90的操作。在将容器38从载具24移除之后,轨道系统控制器108可从产品调度控制器106请求下一个要被分配给载具24的成品。
在一些实施方案中,轨道系统控制器108可使载具24偏离期望的路径(由产品调度控制器106分配)以克服某些问题,诸如交通堵塞、排序违规(排序在下面描述),和/或缺陷或拒绝条件(例如,瓶子丢失、顶盖丢失、顶盖未对准等)。偏离路径可由产品调度控制器106和/或轨道系统控制器108确定。
应当理解,载具位置控制器104、产品调度控制器106和轨道系统控制器108可有利于载具24围绕轨道22同时引导,使得容器38处在生产的各阶段。为了有利于载具24的有效和高效同时引导,载具位置控制器104、产品调度控制器106和轨道系统控制器108可共享关于载具24和/或容器38的信息。例如,轨道系统控制器108可以与产品调度控制器106共享载具24的位置、每个容器38的生产状态,和/或任何路线偏离。产品调度控制器106可与轨道系统控制器108共享用于载具24的成品和路线分配。
如上文所述,产品调度控制器106可为由轨道系统控制器108识别的每个空载具24分配容器类型、闭合件类型、流体材料类型、装饰类型和路线。应当理解,虽然该实施方案描述了容器类型、闭合件类型、流体材料类型和装饰类型的分配,但其他实施方案可以指定其他成品属性。其他成品属性可以包括:与容器的尺寸或其任何一个或多个部分相关的值;与在完成的一个或多个阶段的产品(包括成品)的一个或多个部分的质量相关的值;填充量或液位;或类似于先前或随后描述的那些的额外属性,诸如正面标签类型和背面标签类型。更多其他成品属性可以包括前述成品属性或其他成品属性中的任何一个或多个的目标或可接受的值范围。此外,其他成品属性可包括与要在指定的成品上操作期间使用的单元操作站的设置有关的参数(例如,瓶高将决定加注喷嘴将被调节到什么样的高度)。
图10的屏幕截图表示轨道系统20的一部分,该轨道系统包括轨道22和能够沿轨道22推进的多个载具24。轨道22具有一个或多个单元操作站84、86。如图10所示,轨道系统20包括多维报警系统,该多维报警系统结合(incorporate)单独的载具24、单元操作系统84、86和轨道22。这通过警报25例示,该警报指示单元733是空闲的。如图10所示,可为每个载具24分配标识号,并且可通过一种或多种颜色指示其状态。
多维报警系统可具有有形警报或触发器或无形警报或触发器。有形触发器和非有形触发器可在:a.一个或多个单独的载具、b.一个或多个单独的单元操作系统和c.轨道的一个或多个部分上。
载具上的非限制性触发器(有形和非有形)可以是速度、位置、轨道上的存在、处于从其当前位置移动的命令的影响下的状态、载具上的接触传感器、载具上的距离传感器、载具与另一载具或轨道上的另一物品之间的距离检测或它们的组合。多维报警系统可利用载具上的现有设备诸如磁体来确定速度和放置。另外,系统可利用载具上的相机和qr码。此外,载具可具有利用编码器来确定距离的车轮。
多维报警系统可包括用于多个载具的触发器或警报。载具可在系统中分组,使得如果在轨道的特定区域中存在超过小于最小数量的载具数量、或者在轨道的特定区域中不存在来自分组的任何载具,则发出警报。如果超过特定区域或组中的载具的最大速度目标、或者另选地如果不满足特定区域中的载具的最小速度目标,则也可发出警报。如果多个载具或组的平均速度在任一方向上已经改变超过预定百分比(诸如,例如,5%),则也可发出警报。
单元操作上的非限制性触发器(有形和非有形)可根据单元操作系统包括单元操作系统的状态。例如,对于填充单元操作系统,触发器可涉及源材料特性,诸如可用性、填充期间的压力与目标压力关系、材料温度与目标温度关系、以及喷嘴条件(例如,喷嘴上的潜在回溅)。本领域的技术人员应当理解,目标设置(压力、温度……)可根据被填充的材料而变化。其他触发器可包括可见或可听警报或图形,该警报或图形示出例如多喷嘴系统中的哪个喷嘴已发出警报。
包装单元上的非限制性触发器(有形和非有形)可包括例如对于给定容器的容器之间的适当间距、取决于所需压力的包装单元的适当压力夹持、容器载具的存在。
加盖单元上的非限制性触发器(有形和非有形)可包括例如检测和/或是否存在顶盖、在加盖期间针对给定设定点施加的扭矩、施加的夹持强度、载具和加盖单元之间碰撞的检测。
轨道上的非限制性触发器(有形和非有形)可包括例如易损部分(转弯、开关)处的载具速度。在这些交叉点处,载具速度可能导致容器、载具或轨道由于超过设定值而损坏。轨道可包括多个相机。此外,线性马达轨道的使用使得定位数据,其能够用于确定何时应激活线圈。这允许对每个载具的轨道进行适当跟踪。
与可在各个单元操作处利用各个警报的传统制造不同,已经发现的是,通过创建与整个CPU(控制系统)集成的多维报警系统,可创建系统,其中系统可通过调整整个系统内的一个或多个变量来主动响应警报。因此,允许控制器将一个或多个载具偏离其期望的路径以克服某些问题,诸如交通堵塞和/或缺陷或拒绝状况(例如,瓶子缺失、顶盖缺失、顶盖未对准等)。另外,通过将所有报警系统与CPU集成,可在单元操作问题发生之前检测单元操作问题。换句话讲,报警系统允许人们利用载具的行为来预计甚至在发出实际警报之前的增长问题。这允许人们在触发警报之前纠正不断增长的问题,或者另选地,具有能够访问的大量数据以确定发出警报时问题的根本原因。在问题不利地影响生产率之前主动消除问题导致停产时间减少和生产率提高。例如,载具可发出关于一个或多个单元操作的警报。然后,系统可在修理单元操作的同时重新引导其他汽车。另选地,系统可将汽车减慢到单元操作,而不是重新引导。
在一个示例中,如果轨道受损,则系统可关闭轨道的一部分以保护轨道的该部分。系统可例如计算机重新引导载具以避免轨道的被损坏的部分。
多维报警系统尤其可用于如下制造系统,该制造系统利用具有不同形状和尺寸的多个不同的容器并且用不同的配方来填充不同的容器,所述不同的配方可能需要访问或可能不需要访问每个单元操作。实质上,本发明的制造系统等同于在单条线中运行多条生产线,从而同时制造多个产品。因此,由于载具上的容器或载具在轨道上的位置,每个载具可能需要以不同的速度移动。
此外,因为不是每个载具都必须访问每个单元操作,使用多维报警系统允许在轨道的一部分向下时重新引导载具,使得一些载具可被重新引导并继续制造其预期产品,而其他载具可以保持模式放置,同时修复必要的单元操作,从而允许制造某些产品不受阻碍。这与传统系统相反,在传统系统中,所有载具将被迫以装配线方式停止和等待。
由于此类制造系统的复杂性质,在没有多维报警系统的情况下可能难以或几乎不可能检测到一些问题,该多维报警系统可利用载具和/或常规单元操作警报的行为来识别问题并立即采取行动来解决问题或指示操作者解决问题。
例如,制造生产可包括多个单元操作系统,并且当所述单元操作系统中的一个不正常运行时,制造生产仍然在生产产品,尽管以略微降低的吞吐量生产。将难以直接观察到这种吞吐量的小的降低。即使使用吞吐量测量仪也不能解释为什么会发生吞吐量损失。多维报警系统既指示问题可能影响吞吐量,又建议在何处/如何解决所述问题。
控制器能够具有一个或多个显示器,其中一个或多个操作者可与控制器进行交互。显示器可以是如图10所示的代表性图形样式。该显示器可以是警报的列表的形式。警报可被配置为具有设定的触发条件和反应。图11A至图11D示出了四种代表性警报配置。如图11A至图11D所示,系统可允许人配置警报,使得基于设定条件触发警报。另外,可将期望的反应设定为警报。
控制器可在内部记录历史或将历史记录到第三系统诸如基于云的存储系统。控制器可以能够汇总记录的历史。控制器可能能够分析录像机历史以将此类项目识别为重复的警报事件,警报导致在指定的时间范围内产生最多的生产损失,确定在生产损失期间哪些警报是活动的,确定哪些载具引起警报以确定有问题的载具。
多维报警系统可利用可能需要操作者动作的警报。操作者动作的示例可包括装载或卸载产品,从被物理阻塞的载具移除物理阻塞,评估空闲或堵塞的单元操作站,以及/或者评估太慢的单元操作。可能需要操作者动作的其他警报可包括载具卡在单元操作站处的情况。这可能是由于单元操作站的问题。
多维报警系统还可用于松开操作,其中载具反向以清除单元操作站,如果载具移动操作单元操作可能没有平稳运行,则拒绝产品。例如,热缩套、不适当的填充水平、顶盖放置不正确。
多维报警系统可通知个人操作者。多维报警系统可利用不同的警报来调用不同的操作者,以解决不同的问题。警报可由警报配置为使得一些警报是可听的,一些是可见的,其中一些是可听的警报声。以及它们的任何组合、通知人类并将其自身固定。
本文所公开的量纲和/或值不旨在被理解为严格地限于所述的精确的数值量纲和/或值。相反,除非另外指明,每个此类量纲和/或值旨在表示所引用的量纲和/或值以及围绕该量纲和/或值功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
应当理解,贯穿本说明书给出的每一最大数值限度包括每一较低数值限度,如同此类较低数值限度在本文中明确写出。贯穿本说明书给出的每一最小数值限度将包括每一较高数值限度,如同此类较高数值限度在本文中明确写出。贯穿本说明书给出的每一数值范围将包括落在此类较宽数值范围内的每一较窄数值范围,如同此类较窄的数值范围全部在本文中明确写出。
除非明确排除或换句话讲有所限制,否则将本文引用的每篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或申请,全文均以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可,或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外,当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其他变化和修改。因此,本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。
Claims (11)
1.一种系统,所述系统包括:
多个容器,所述多个容器用于保持流体材料;
用于容器的多个载具,其中容器设置在相应的载具上以形成装载容器的载具,存在多个装载容器的载具;
轨道系统,所述轨道系统包括轨道,装载容器的载具能够在所述轨道上推进,所述轨道包括:
至少一个单元操作站,所述至少一个单元操作站沿所述轨道设置并且被配置为在至少一个装载容器的载具上执行容器处理操作;和
多维报警系统,所述多维报警系统结合单独的所述载具、所述单元操作系统中的一个或多个单元操作系统以及所述轨道,
其中所述多维报警系统能够发出一个或多个警报。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述多维报警系统能够基于警报来修改一个或多个载具的路径。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述多维报警系统存储数据点的记录,并分析所述数据点的系统效率低下。
4.根据权利要求3所述的系统,其中所述多维报警系统包括基于目标数据与存储数据之间的比较的警报。
5.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述多维报警系统包括用于至少一个载具的至少一个警报。
6.根据权利要求5所述的系统,其中用于至少一个载具的所述至少一个警报由选自由以下组成的组的标准激活:检测到的速度、命令速度、位置、存在、处于从其当前位置移动的命令的影响下的状态、载具上的接触传感器、载具上的距离传感器、载具与另一载具或轨道上的另一物品之间的距离检测以及它们的组合。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述至少一个警报被配置为由选自所述组的标准激活,其中所述标准限于所述轨道的指定区域。
8.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述多维报警系统包括用于载具的分组的至少一个警报。
9.根据权利要求8所述的系统,其中用于载具的至少一个分组的所述至少一个警报包括:如果在所述轨道的特定区域中存在超过最大数量或小于最小数量的载具数量、在所述轨道的特定区域中不存在来自所述分组的任何载具、最大速度、最小速度、平均速度或它们的组合,则发出警报。
10.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述多维报警系统包括用于至少一个单元操作站的至少一个警报;任选地,所述至少一个警报包括所述单元的可用性、填充期间的压力与目标压力的关系、检测到的温度与目标温度的关系、喷嘴条件、对于给定容器的容器之间的适当间距、取决于所需的压力的包装单元的适当压力夹持、容器载具的存在、顶盖的检测和/或存在、在加盖期间针对给定的设定点施加的扭矩、施加的夹持强度、载具与单元操作之间碰撞的检测或它们的组合。
11.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述多维报警系统包括至少一个警报,其中用于所述轨道的所述至少一个警报选自转弯时的载具速度、开关时的载具速度、任何其他特定类型的轨道的载具速度以及它们的组合。
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