CN114144358B - 用于大型农产品项目的高速贴标机 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于将各个标签施加到大型且尺寸可变的农产品项目的自动高速贴标机。所使用的标签条带比用于诸如苹果和梨之类的小型农产品的已知标签条带更大更重。增加的重量在贴标机暂停时引起标签条带超限，也引起标签条带的滑动。提供了一种标签条带偏转器，其使较大且较重的标签条带自行向后折叠，而不是超限并妨碍标签的施加。改进驱动辊以消除较重的标签条带的滑动。

Description

用于大型农产品项目的高速贴标机

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月22日提交的美国临时申请序列号62/919,671的权益和优先权。

背景技术

本发明总体上涉及大型的尺寸可变的农产品项目(例如西瓜、南瓜小果、哈密瓜、南瓜大果和其他大型农产品)的自动高速贴标签。

现有技术具有两种用于为通常在尺寸上有很大变化的这种大型农产品项目贴标签的系统。例如，西瓜在尺寸上可在5到30磅之间变化，这使任何自动贴标签系统的设计复杂化。

申请人已知的第一种现有技术系统是手工贴标签，其相对缓慢、劳动密集且昂贵。收获时的劳动力短缺可能是一场灾难。

第二种现有技术系统是猎豹系统有限责任公司(Cheetah Systems LLC)的自动贴标机，其是一种“独立设备”，并且其垂直高度必须设置在用于给定的大型农产品运行的输送机上方的固定距离处。结果是很大比例的较小型农产品项目未能被贴标签，这在商业上是不可接受的。

20年或更长时间以来，一直需要一种用于具有在5和30磅之间的可变尺寸的大型农产品项目的高效高速的自动贴标机。

除了这种大型农产品项目的尺寸变化显著的问题之外，客户还需要尺寸显著较大的标签，通常宽度为60mm，优选为81mm，并且长度大致相同。用于小型农产品项目的典型现有技术自动贴标机施加宽度和长度大致为29mm的标签。客户要求的较大标签是用于苹果和梨的现有技术标签的大约七倍。长度和宽度为81mm的优选标签的动量和惯性是长度和宽度为29mm的标签的大约7倍。用于较大标签的承载条带也增加了标签条带的动量和惯性。

要满足所述要求必须克服两个主要问题。

首先，为了克服农产品尺寸在5磅和30磅之间巨大变化的问题，可以将本领域已知的可膨胀波纹管容易地修改为膨胀足够的距离来克服这个问题。

其次，我们在处理和控制高速操作的较大标签条带的实质更大的重量、惯性和动量方面遇到了显著更困难的问题。为每分钟500个大型农产品项目贴标签需要操作速度为每分钟500个波纹管转位(bellow indexes)以及标签条带速度大于30米/分钟；这些速度通过本发明实现。对客户来说优选的大标签是用于苹果和梨的现有技术标签的大约7倍。重量、惯性和动量的增加是用于苹果和梨的已知标签的7倍以上。标签承载条带也必定比用于苹果和梨的那些显著较重，从而导致宽度优选为81mm的标签条带(包括标签和承载条带)的重量、惯性和动量的估计总体增加是现有技术的大约10倍。60mm宽的标签条带在重量、惯性和动量上的估计增加是现有技术的大致6倍。

标签条带重量的这种极端增加导致各种严重的问题。

由估计的六倍至十倍的重量增加引起的主要问题是难以控制较大的快速移动的标签条带和其上承载该标签条带的旋转盒式卷轴的增加的惯性和动量。每当操作中的较大的标签条带由于各种原因必须定期和频繁地(通常每天数十次)暂停时，就会发生“动量和惯性”问题的示例。本领域已知的用于停止具有用于苹果和梨的已知小标签的标签条带的技术是突然停止推动标签条带的从动扇贝轮(driven scallop wheel)。相对较小的轻量标签条带稍微退绕并在没有后果的情况下停止。然而，对于较新且较重的标签条带，当从动扇贝轮突然停止时，由于标签条带和卷轴的动量大得多，所以将标签条带保持在可拆卸式标签盒中的盒式卷轴继续退绕。标签条带退绕到标签转移区域妨碍了贴标机构，这是完全不可接受的。

试图解决在突然停止或暂停后标签条带的不可接受的退绕问题的一个复杂因素在于，重要的是避免必须设计复杂的制动机构来突然停止可拆卸式盒中的标签卷轴的旋转。这种制动机构成本高且难以设计。

标签条带动量的显著增加带来的另一个难题是标签条带在通过驱动器、夹辊和张紧辊的系统传送时的滑动。即使是少量的滑动也会使标签条带与旋转式波纹管和农产品项目不同步。这又使得无法将标签施加到波纹管和/或农产品项目上，并导致使标签条带重新同步以及为未能被贴标签的农产品项目重新贴标签的停机时间。

本发明克服了上述问题，能够达到每分钟500个波纹管转位，超过30米/分钟的标签条带速度和95％的成功施加率。

发明内容

如上所述，与克服在处理较重且较大的标签条带时的出现问题相比，用在大尺寸变化的农产品项目上的，具有膨胀性能增加的旋转式可膨胀波纹管的使用已经相对容易地实现。

关于控制标签条带动量的显著增加，已经发现一种新型方法来允许贴标签的突然暂停或停止而不会使标签条带退绕和超限(overrunning)到妨碍标签施加的程度。现有技术通过简单地停止驱动(或扇贝)轮来实现暂停，并且较小的标签条带的相对较小的动量允许标签条带在没有后果的情况下停止。本发明避免了标签条带的不可接受的退绕，而不必添加复杂且稳固的制动机构。相反，已经开发了一种标签条带偏转板，当标签条带部分退绕时，该标签条带偏转板以受控方式使标签条带自行向后折叠(fold back on itself)，然后停止而不会妨碍贴标机构。

本发明的最优选实施方案包括宽度大于60mm并且速度大于30米/分钟的标签条带。本发明的其他实施方案包括宽度小于60mm并且速度小于或大于30米/分钟的标签条带，其中标签超限干扰标签的施加。在贴标机暂停时产生足够的动量以引起足够的标签条带超限而妨碍标签施加的标签条带宽度和速度的任何组合都在本发明的范围内。

已通过对夹辊和张紧辊相对于从动扇贝轮的设计和定位进行了几项显著更改而解决了新标签条带的滑动问题。

当与较重的新标签条带一起使用时夹辊和张紧辊的现有技术布置和设计导致较大且较重的标签条带与从动扇贝轮之间的摩擦接合量相对较小，如下文进一步详细描述的那样。本发明中夹辊和张紧辊的设计和布置实现了标签条带与从动扇贝轮的弧度大致为270度的恒定摩擦接合，这种摩擦接合量的显著增加已经消除了这个特殊的滑动问题。

现有技术张紧辊使用一种悬臂支撑臂，该悬臂支撑臂往往允许较重的标签条带滑动。已通过在张紧辊两端设置支撑臂而改进了张紧辊支撑臂，从而有效消除了这种滑动的根源。

带有较重的标签条带的现有技术张紧辊将移动到最低位置，在该位置中，标签条带将因接触止动件而被夹紧，从而导致滑动。新的张紧辊可以防止在其最低位置处夹紧标签条带。

下文描述并示出了其他改进。

本发明的主要目的是提供一种用于对重量通常在5和30磅之间的大型农产品项目进行高速贴标的自动系统。

通过以下描述和附图，其他目的和优点将变得明显。

附图说明

图1示出了现有技术的小型农产品项目的高速贴标机；

图2A示出了用于大型农产品项目的改进后的贴标机；

图2B示出了用于输送机上的大型农产品项目的稳定器；

图3说明了当较大较重的标签条带与现有技术驱动器一起使用时标签条带超限的问题；

图4说明了新型标签条带偏转器如何防止标签条带超限；

图5A和图5B是未按比例绘制的草图，其说明了现有技术夹辊和张紧辊与较重且较宽的标签条带一起使用的问题；

图6A和图6B说明了用以减少较重的标签条带滑动的夹辊和张紧辊的新定位和支撑；

图7A说明了夹辊和张紧辊的现有技术悬臂安装；

图7B说明了夹辊和张紧辊的改进的安装和定位；

图8A说明了现有技术张紧辊止动件；

图8B说明了与较重的标签条带一起使用的改进的张紧辊止动件；

图9说明了现有技术小型农产品标签与用于大型农产品项目的较大标签之间的尺寸差异；

图10A和图10B说明了现有技术废物消除器与较重且较大的标签条带一起使用的问题；以及

图10C至图10D说明了改进的双流废物消除器。

具体实施方式

图1是用于为小型农产品项目(例如苹果和梨，示出为项目19a至19f)贴标签的现有技术高速自动贴标机1的立体图。标签施加器5承载可拆卸式标签盒10。标签条带15承载在标签盒10中心的卷轴(图1中不可见)上。可转位旋转头16承载如本领域已知的多个波纹管。输送机18在旋转头16下方承载农产品项目19a至19f。本领域已知的传感装置(为清楚起见而未示出)检测农产品项目的存在，然后施加器5将单个标签“粘性面朝上”分配到波纹管之一(例如16a)上。值得注意的是，当在输送机18上检测到一个空位或多个空位时，该施加器暂停直到检测到农产品项目。如上所述，当小标签被施加到诸如苹果和梨之类的小型农产品项目时，施加器5的这种暂停不会引起问题。标签条带15稍微退绕，但未足够退绕以至干扰贴标签。

图1中所示的现有技术贴标机被更全面地描述于美国专利号4,217,164；4,303,461；4,454,180和4,547,252中，所述美国专利通过引用并入本文。图1中所示的贴标机也可从加利福尼亚州弗雷斯诺南柳大道3115号辛克莱系统国际(邮编93725)(SinclairSystems International,3115South Willow Avenue,Fresno,CA 93725)商购得到。

图2A是本发明的改进的自动高速贴标机100的立体图。它能够为重量在5和30磅之间的大型尺寸可变的农产品项目190a至190e贴标签。项目190b显著小于所示的其他项目，其可能重5磅，而其他项目可能重达30磅。

标签施加器105承载可转位旋转头160，该可转位旋转头160承载多个可膨胀波纹管，其中两个波纹管161、162在图2中完全可见。细长的标签条带150承载在可拆卸式标签盒110中的卷轴151(在图2中不可见)上。如下文所述，标签条带150通过施加器105被拉到标签转移点159(图8)，该标签转移点159在此被界定为呈V形的剥离边缘159a和159b之间的区域。在标签转移点159处，通过V形标签剥离边缘159a和159b从标签承载条带上剥离单个标签(为清楚起见而未示出)，并将该单个标签“粘性面朝上”转移到单个可膨胀波纹管163(在图2中部分可见)的尖端上。如本领域已知的，该单个标签由波纹管163承载，该波纹管膨胀并将该标签施加到单个农产品项目，如所示的在项目190c至190e上。输送机180以超过30米/分钟的速度运送农产品项目。

图2B说明了一系列稳定器中的两个稳定器181a和181b，其被承载在输送机180的表面上以稳定图2A中所示的农产品项目190a至190e中的每一个。输送机180承载这种稳定器或托架的连续流。如图2B所示的每个稳定器具有矩形形状，其带有4个向下倾斜的表面，例如182a和182b，以防止农产品项目移动。可以使用其他的稳定器外观。

图3是图1中的现有技术贴标机1的部分的立体图，该部分包括可拆卸式标签盒10、标签条带15、标签条带驱动器20(见图5A)和V形标签剥离边缘59a和59b。

图3说明了在使用如上所述的具有大于60mm的优选宽度的较大较重且快速移动的标签时遇到的最重要的问题。当标签施加器没有检测到进入的农产品项目时，驱动装置20通过停止从动扇贝轮25而暂停。然而，因为盒式卷轴11继续旋转并按如箭头12所示的逆时针方向退绕，标签条带15退绕。这种退绕引起标签条带15的部分15a超限并延伸进入到剥离边缘59a和59b之间的标签转移点的区域中。在该位置处，标签条带15的超限部分15a可能粘附到正被转移的标签(图3中未示出)的粘性面，或者可能以其他方式妨碍标签施加过程。这个问题是不可接受的，因为贴标机每天要暂停几十次。暂停最常见的原因是农产品传感器检测到输送机上存在空位，这是经常发生的。

图4是示出图3的标签条带超限问题是如何解决的立体图。随着较重的标签条带150和盒式卷轴111在驱动装置120暂停时继续旋转和退绕，标签条带150的超限部分151遇到标签条带偏转装置155。

如图4所示的标签条带偏转装置155是一固定板156，其由标签施加器105承载并定位在标签条带150的路径152(见图6A和图6B)上方，并且优选地在与标签条带150的行进方向相反的方向上向上倾斜。如图4最佳所示，板156横向定位在驱动装置120和标签转移点159之间。板156由支撑件157承载，该支撑件157被附接到施加器105的框架106。板156的效果是使标签条带超限部分151停止朝着标签转移点159前进，该标签转移点159是标签剥离边缘159a和159b之间的区域(在图9中最佳示出)，并且如图4所示自行向后折叠以防止标签条带150的任何部分超限足以妨碍或干扰标签施加过程。当驱动装置120的暂停结束时，例如当检测到准备贴标签的农产品项目时，标签条带150的折叠部分151被驱动装置120向前拉，并且在标签条带、波纹管和被输送的农产品项目之间没有任何同步损失的情况下，贴标签恢复。

已经完成了对超限问题的这种解决方案，而无需开发复杂且昂贵的制动机构用于在施加器105暂停时突然停止盒式卷轴111和标签条带150的退绕。

如上所述，本发明的优选实施方案使用宽度大于60mm且速度大于30米/分钟的标签条带，但是引起不可接受的超限的标签条带宽度和速度的其他组合也在本发明的范围内。

图5A、图5B和图6A、图6B是草图，其未按比例绘制，并略微放大以说明较重且较大的标签条带的滑动问题以及该问题是如何解决的。

图5A和图5B说明了标签条带15在被驱动器20拉出盒10时的现有技术路径。现有技术驱动器20包括从动扇贝轮25、夹辊13和张紧辊14。夹辊13和张紧辊以悬臂方式被公共支撑杆(为清楚起见而在图5A中未示出)承载。在图5A中，夹辊13和张紧辊14被示出为处于它们的最低位置。如图5A所示，随着从动扇贝轮25旋转，它使标签条带15围绕张紧辊14和夹辊13从盒10中拉出。夹辊13和张紧辊14一起在图5A的13和14所示的位置与如图5B中的13a和14a所示的位置之间移动。在图5B中夹辊13a处于较高的位置时，在标签条带15与从动扇贝轮25的表面之间存在大致为180°的摩擦接合弧度。随着夹辊13在图5A和图5B所示的两个位置之间移动，较大且较重的新标签条带会相对于扇贝轮25滑动，从而导致标签条带、旋转式波纹管和移动中的农产品项目(为清楚起见而未示出)之间的不可接受的同步损失。

图6A和图6B说明了图5A和图5B所示的标签条带滑动问题的解决方案。夹辊130和张紧辊140彼此分开被支撑，如下文详细所示。夹辊130被固定(而不是在图5A和图5B所示的位置之间摆动)并安装以提供在标签条带150与扇贝轮125的表面之间270°的固定摩擦接合弧度A。张紧辊140在需要时在图6A所示的其最低位置与图6B所示的最高位置之间移动。标签条带和夹辊之间的270°的固定摩擦接合弧度A，消除了这个滑动问题。

图6A和6B还示出了标签条带150(两段式胶带或分割式胶带，本领域已知)在通过扇贝轮125下方时的路径152。标签条带150然后通过标签剥离边缘159a和159b(为清楚起见而在图6B中未示出)下方，然后被向上拉以转移标签，如本领域已知的那样。

图7A是立体图，其示出了现有技术从动扇贝轮25以及现有技术夹辊13和张紧辊14如何以悬臂方式由公共支撑臂13a承载的。较重的新标签条带引起辊13和14相对于支撑臂13a的足够弯曲，这引起标签条带15(为清楚起见而在图7A中未示出)的滑动。

图7B是一立体图，其示出新的张紧辊140如何由双支撑臂141和142支撑的。每只支撑臂141和142具有凹部141a和142a以允许张紧辊140向下朝向固定的夹辊130移动。这种改进的支撑消除了由图7A所示的悬臂支撑臂13a引起的滑动问题。

图8A说明了较大且较重的标签与现有技术设计一起使用的另一个问题。现有技术使用辊止动件66来限制张紧辊14的向下行进。然而，对于较大且较重的标签条带而言，张紧辊进一步向下移动并且标签条带(未示出)被止动件66夹紧，这导致标签条带的滑动。

图8B示出了改进的止动杆200，其也用作夹辊130的支撑杆。止动杆200接合张紧辊140的支撑臂141和142的凹部141a和142a，并限制张紧辊140的向下行进，以避免对标签条带(图9B中未示出)的任何夹紧，由此防止引起这种滑动。

图9说明了现有技术单个标签15a与本发明中使用的宽度为81mm的较大较重的优选标签150a相比的相对尺寸。标签转移点159被示出为V形标签剥离边缘159a和159b之间的区域。

图10A至图10D说明了处理显著较宽的废胶带时的问题以及该问题的解决方案。图10A和10B说明了单个现有技术的管310，以及两个废胶带流(未示出)穿过该现有技术管310流动。当显著较宽的双流进入现有技术中的管310时，该两个废胶带流将变得混合并缠结。如图10C和图10D所示，两个废物流的分离器330被安装到扩大管320，其保持两个废胶带流331和332分离。

本发明的前述描述是为了说明和描述的目的而呈现的，并不旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，修改和变化是可能的。选择和描述实施方案以最佳地解释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域的其他技术人员能够在适合预期的特定用途的各种实施方案中最佳地使用本发明。

Claims (11)

1.一种用于将承载在盒上的标签条带的标签施加到物品上的设备，所述设备包括：

标签施加器，包括：

多个可膨胀波纹管；

可转位旋转头，其上载有所述可膨胀波纹管；

所述可转位旋转头上方的标签转移点；和

所述标签转移点上方的盒支架，被构造成支撑其上的所述盒；和

位于所述标签转移点上方的标签条带偏转装置，被构造成防止所述标签条带向所述标签转移点超限，其中所述标签条带偏转装置位于所述标签转移点和所述盒支架之间，并且其中所述标签条带偏转装置是在远离所述标签转移点的方向上向上倾斜的固定板。

2.如权利要求1所述的设备，其还包括以大于30米/分钟的操作速度驱使和转移所述标签条带的标签条带驱动装置。

3.如权利要求1所述的设备，其还包括将所述标签条带从所述盒传送到所述标签转移点的标签条带驱动装置，其中所述标签条带偏转装置被定位在所述标签条带的路径上方并且横向定位在所述标签条带驱动装置和所述标签转移点之间。

4.如权利要求1所述的设备，其还包括将所述标签条带从所述盒传送到所述标签转移点的标签条带驱动装置，其中所述标签条带驱动装置包括从动扇贝轮和夹辊，其中所述夹辊定位成与所述从动扇贝轮呈固定关系以在所述从动扇贝轮与所述标签条带之间实现至少为270度的恒定摩擦接合弧度。

5.如权利要求1所述的设备，其还包括：

标签条带驱动装置，包括：

从动扇贝轮；

张紧辊；

将所述从动扇贝轮和所述张紧辊相互连接的第一和第二支撑臂；和

具有夹辊轴的夹辊，其中所述第一和第二支撑臂可从最高位置移动到最低位置，在最低位置所述第一和第二支撑臂紧靠所述夹辊轴。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述第一和第二支撑臂中的每一个都具有凹部，其中当所述第一和第二支撑臂处于最低位置时，所述夹辊轴被接收在所述凹部中。

7.如权利要求1所述的设备，其还包括标签条带驱动装置，包括：

可绕第一轴线旋转的从动扇贝轮；

可绕第二轴线旋转的夹辊；和

张紧辊，其可绕第三轴线旋转，并且可从所述第三轴线在所述第一轴线上方的最高位置，移动到所述第三轴线在所述第二轴线上方的最低位置。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述标签条带偏转装置具有安装到所述标签施加器上的第一部分和从所述第一部分延伸的第二部分。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述第二部分远离所述标签转移点倾斜。

10.如权利要求8所述的设备，其中所述标签条带偏转装置总体上呈L形。

11.根据权利要求8所述的设备，其中所述标签施加器还包括：

一个框架；

标签剥离边缘，其安装在所述框架上并界定所述标签转移点；和

安装在所述框架上并在所述标签剥离边缘上方的支撑架，其中所述标签条带偏转装置的所述第一部分安装在所述支撑架上。