CN116324647A - 用于组装包装的包装系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包装系统(100)，具有用于组装包装的系统、用于组装包装的方法以及用于组装包装的机器。该包装系统包括至少一个主运送单元(104)和至少一个可移动闭环运送单元(102)，其中至少一个可移动闭环运送单元(102)相对于至少一个主运送单元(104)进行三维移动，以向主运送单元(104)提供包装材料部件和/或对在主运送单元(104)上存在的组装中的包装执行包装过程操作。至少一个可移动闭环运送单元(102)包括安装在独立运动受控的推进器(106)上的多个工具(108)，用于向组装中的包装提供包装材料部件和/或向组装中的包装提供包装操作。此外，本发明还提供了用于组装任何其他物品的系统、方法和机器。

Description

用于组装包装的包装系统

技术领域

本发明总体上涉及用于组装包装的运送单元和系统。更具体地，本发明涉及用于在运输中执行包装过程的闭环运送单元和系统以及使用这些单元和系统的包装机。此外，本发明还提供了用于组装任何其他物品的系统、方法和机器。

背景技术

运送系统在制造业中对于将部件和/或产品从一个地方运送到另一个地方起着至关重要的作用。传统上使用小型驱动载具、驱动轨道或传送带，其中传送带在电机上运行。这些驱动轨道使承载有要从一个地方移动到另一个地方的产品的托盘或容器移动。

尤其是在包装装配线中，直线运动驱动轨道用于使组装中的初级、二级或三级包装移动，以对它们执行包装操作。为了对组装时移动的包装执行包装操作，采用一种或多种传统方式，比如当包装在所采用的直线驱动轨道上移动时由操作人员手动执行包装操作。另一种传统方式包括沿着主驱动轨道的包装机构，执行在固定轨道上实施的包装操作，其中组装中的包装以直线运动方式在驱动轨道上移动，并且每当要进行包装操作时保持固定。

上述传统方法缺少一个或多个特征。例如，人工包装操作效率低下，且生产率不高。其他自动化的传统方法无法在运输过程中对组装中的包装进行包装操作。

此外，由这些传统系统处理的产品受限于待处理包装的形状、重量和其他特征。

此外，传统的包装系统必须根据待包装产品的类型(比如其形状、尺寸和重量)来改变包装工具以进行包装，因此这些系统是针对特定包装的。这进一步降低了生产率，同时减少了产品的多样性。

为了提供一种能够在运输过程中对组装中的包装进行包装操作的解决方案，WO2019007923A1提供了一种特别灵活的加工站，用于对由第一输送装置的运送单元运送的物品执行一个作业过程。该发明实现了利用长定子直线电机形式的第二输送装置的运送单元来将处理单元移动至物品，以及利用长定子直线电机形式的第一输送装置来使运送单元移动，其中第二输送装置的运送单元在重叠区域中的运动至少在某些时候与第一输送装置的运送单元的运动是同步的，并且在与处理单元的运动同步期间对物品执行作业过程。

然后，这些包装系统仍然必须根据待包装产品的类型(比如其形状、尺寸和重量)来改变包装工具以进行包装，因此这些系统是针对特定包装的。这进一步降低了生产率，同时减少了产品的多样性。

因此，本发明的第一个目的是通过可编程的动态制造过程来实现包装设计自由和“最大程度的灵活性”，这些可编程的动态制造过程涵盖了非常广泛的包装和产品、尺寸、形状、样式、部件和组装顺序。

本发明的另一个目的是在运输过程中实现同步、高度灵活、大范围、满负荷的可定制制造操作。

本发明的另一个目的是提供一种方案驱动的和/或动态的包装系统，该包装系统可以根据待包装或操作的产品类型来实现一个或多个包装部件和包装操作或制造操作。

本发明的另一个目的是转向“整机直线驱动执行”，从而最大程度提高包装效率和灵活性。

本发明的另一个目的是提供一种紧凑、适应性强、与数字化解决方案相结合且不需要改变包装专用的部件或工具的整体包装机。

本发明的另一个目的包括在整体包装机中对工具作业适应性和可优化且软件驱动的灵活性的有力支持。

本发明的另一个目的是在间距优化且运动受控的运输中通过同步且自适应的制造过程来实现最大程度的灵活性，以高效组装非常广泛的产品和包装类型、形状、样式和组装顺序。

本发明的另一个目的包括在运输中实现自适应制造过程，其中可优化的制造过程安排在沿着主包装运送直线驱动路线的多模块、动态且顺序的生产过程中，并且沿着该路线装载初级产品和包装材料部件以及组装二级和/或三级包装。这进一步在很大程度上消除了包装设计、样式和操作方面的限制，同时又反过来实现了很高的包装设计自由、操作范围、生产能力、优化性能、生产率和经营成本效益。

本发明的一个目的是实现“同步”且运动受控的制造操作，当在间距优化的运输(可变间距和速度)过程中通过包装/制造系统装载包装时，这些制造操作围绕包装的底部、侧面、拐角和顶部进行，同时另外考虑在沿着主要的定速主直线驱动器运送的单独受控包装运送车内集成工具作业。

本发明的另一个目的包括包装机的模块化且可编程执行，具有较宽的尺寸调整范围(直线驱动器的位置、高度和宽度)、包装系列工具作业的能力、操作顺序的灵活性以及这些工具作业的灵活性，这进一步实现了很高的包装设计自由。

本发明的另一个目的是提供一种非常规的、非传统的包装机，该包装机没有传统的市售解决方案所提供的包装设计选项和样式的限制。

发明内容

在本发明的一个方面，可移动闭环运送单元适于向主运送单元提供一个或多个包装材料部件和/或对在主运送单元上存在的组装中的给定包装执行包装过程操作，其特征在于，可移动闭环运送单元相对于主运送单元是三维可移动的。

在本发明的一个方面，可移动运送单元包括安装在单独运动受控的推进器上的多个工具，这些工具向组装中的给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或向组装中的给定包装提供包装过程操作。一个推进器可以只支撑一个工具，但也可以支撑多个工具。在后一种特定情况下，这些工具可以各自以不同的方式适用于分别、同时或顺序执行不同的操作，这取决于所需的操作。或者一个工具可以由几个推进器支撑。在一个特定情况下，支撑一个工具的推进器相对于彼此的单独移动可能会导致该工具相对于组装中的包装发生移动(例如，铰接或缩回)。

在本发明的一个方面，推进器上的工具是无线可控的和/或无线(优选为无接触，甚至更优选为感应)供电的。

本发明的一个方面提供了一种系统，该系统包括一个或多个如上所述的三维可移动闭环运送单元和主运送单元。

在另一个方面，可以提供一种系统，该系统包括至少两个三维可移动闭环运送单元的一个或多个总成和主运送单元。

本发明的另一个方面提供了一种系统，该系统包括一个或多个可移动闭环运送单元和/或如上所述的至少两个可移动闭环运送单元的一个或多个总成以及主运送单元，并且进一步包括控制系统，该控制系统使得工具的步速和间距与组装中的包装在主运送单元上的运送同步。

在本发明的一个方面，该系统包括一个或多个可移动闭环运送单元和/或如上所述的与主运送单元和控制系统结合的总成，该控制系统能够使工具的步速和间距与组装中的包装在主运送单元上的运送同步，并且该系统进一步包括能够控制可移动闭环运送单元相对于组装中的包装的三维移动的控制系统。能够控制三维移动控制的控制系统可以包括相对于待组装的包装的三维移动的预生产控制(即，方案驱动控制)和/或也可以包括生产期间的动态控制。

在一个实施方式中，主运送单元可以包括单独运动受控的推进器，这些推进器支撑组装中的包装和/或支撑安装在推进器上的工具。

此外，主运送单元也可以是闭环或虚拟闭环。

本发明的另一方面提供了如上所述的系统，其中主运送单元包括向组装中的所述给定包装提供包装过程操作的推进器上的工具，并且其中控制单元能够控制闭环运送单元的三维移动、主运送单元及其在推进器上的相应工具，以同时向组装中的给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时为组装中的所述给定包装提供包装过程操作。

在另一个方面，上述系统包括多个可移动闭环运送单元，并且其中控制系统进一步能够控制可移动闭环运送单元的三维移动，以同时向组装中的所述给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时向组装中的所述给定包装提供包装过程操作。

本发明的一个方面提供了一种用于组装包装的包装机，包括一个或多个可移动闭环运送单元和/或至少两个如上所述的可移动闭环运送单元的总成。

本发明的又一方面提供了一种用于组装包装的包装机，包括如上所述的系统。

应当理解的是，上述系统和包装机还可以另外包括沿着主运送单元的任何类型的间歇或往复工具作业系统，用于静态或单个或成组(数量)批量处理。

在本发明的一个方面，提供了一种用于组装包装的方法，该方法包括以下步骤：将一个或多个包装材料部件提供到三维可移动闭环运送单元上；通过可移动闭环运送单元将所述部件运送到主运送单元；以及相对于主运送单元以三维方式移动可移动闭环运送单元。

在本发明的另一方面，提供了一种用于组装包装的方法，该方法包括以下步骤：将组装中的给定包装提供到主运送单元上；通过可移动闭环运送单元对组装中的给定包装执行包装过程操作；以及相对于主运送单元以三维方式移动闭环运送单元。

在本发明的另一方面，在上述用于组装包装的方法中，提供一个或多个包装材料部件的步骤或执行包装过程操作的步骤包括：(i)供应和/或组装包装材料部件，比如隔板、把手、面板、盖子；(ii)供应和/或装载一个或多个初级物品到二级包装中，或者供应和/或装载一个或多个二级包装到三级包装中；(iii)将一个或多个包装部件或其一部分移动到给定方向；(iv)将一个或多个包装部件固定到组装中的给定包装上；(v)旋转组装中的包装或最终组装好的包装；(vi)检查包装和/或对包装进行编码；(vii)加速、减速、切割、拉伸、压缩、压扁、折叠、竖立、胶粘、装饰组装中的包装的部件，及其所有组合。

在本发明的另一方面，提出了一种可移动闭环运送单元，该可移动闭环运送单元适于向主运送单元提供一个或多个物品部件和/或对在主运送单元上存在的组装中的给定物品执行过程操作，其特征在于，可移动闭环运送单元相对于主运送单元是三维可移动的。

此外，提供了一种用于组装物品的机器，该机器至少包括这种可移动闭环运送单元。

应当理解的是，在组装包装的情况下全文中描述的所有方面和实施方式、系统、机器和方法可以在组装任何其他物品(尤其是汽车部件、医疗设备、玩具和消费电子产品)的情况下同样适用。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施方式的相对于主运送单元移动的可移动闭环运送单元的一个示例性环境。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的自适应包装系统的一个示例性环境，该自适应包装系统包括多个相对于主运送单元移动的可移动闭环运送单元。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的自适应包装系统的一个区段，示出了位于一个主运送单元周围的多个可移动闭环运送单元，这些可移动闭环运送单元从三维方向上围绕主运送单元的一部分。

图4示出了根据本发明的一个实施方式的包装系统的示意性平面图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于组装包装的包装系统、包装方法和包装机，其包括提供一个或多个包装材料部件以及为组装中的给定包装提供包装过程操作。

在本发明的一个方面，该包装系统包括至少一个主运送单元和至少一个可移动闭环运送单元，其中至少一个可移动闭环运送单元可以相对于至少一个主运送单元以多个自由度移动。在本发明的另一个方面，至少一个可移动闭环运送单元相对于至少一个主运送单元在三维方向上移动，以向主运送单元提供包装材料部件和/或对主运送单元上的组装中的包装执行包装过程操作。在一个实施方式中，至少一个可移动闭环运送单元能够相对于至少一个主运送单元在三维方向上移动。可移动闭环运送单元能够沿着垂直轴(Z)移动(例如，相对于主运送单元高度可变)，沿着水平轴(X)移动(例如，在平行于主运送单元机器方向的方向上位置可变)，以及沿着第二水平轴(Y)移动(例如，在垂直于主运送单元机器方向的方向上位置可变)。

在另一个实施方式中，至少一个可移动闭环运送单元还能够倾斜或倾侧或者围绕X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个旋转(通常称为俯仰、偏转和滚动)，并且可以以任意组合的方式执行这些动作。

在特定类型的包装总成不需要可移动闭环运送单元的情况下或者在需要维护或修理的情况下，三维移动还可以包括对接。

对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，该包装系统中的“闭环”运送单元不仅包括直线驱动器(或所谓的直线电机)，还包括所有类型的闭环输送系统或虚拟闭环系统，从而能够在闭环或虚拟闭环中对其推进器进行单独的运动控制。

此外，三维可移动闭环运送单元可以包括用于相对于主运送单元移动的移动系统。这种移动系统可以包括实现上述三维移动的任何类型的移动系统，例如独立的或者与主运送单元集成或集成在包装系统框架或包装机框架中的导轨、轨道、滑轨、直线电机、机器人、高架框架或高架机器人。

在一个方面，本发明提供了一种系统，包括一个或多个这类三维可移动闭环运送单元和主运送单元。这些可移动闭环运送单元可以相对于主运送单元连续定位(即沿着主运送单元一个接一个地定位)，或者可以平行定位(即在垂直于机器方向的方向上至少定位于主运送单元的两侧)，从而至少从两侧围绕主运送单元的相同部分，或者连续定位和平行定位可以任意组合。

在图3所示的一个实施方式中，该包装系统可以包括至少两个可移动闭环运送单元的总成，该至少两个可移动闭环运送单元位于主运送单元的相同部分周围，并且在一个以上的侧面处包围主运送单元的所述部分(例如，三个可移动闭环运送单元在顶部、左侧和右侧包围主运送单元的一部分)。在这种构造中，至少一个(优选地一个以上，最优选地所有)可移动运送单元能够彼此独立地且相对于主运送单元在三维方向上移动。在一个优选实施方式中，围绕主运送单元的一部分的一个以上的可移动闭环运送单元能够单独或同时沿着垂直轴(Z)移动(例如，相对于主运送单元高度可变)，沿着水平轴(X)移动(例如，在平行于主运送单元机器方向的方向上位置可变)，以及沿着第二水平轴(Y)移动(例如，在垂直于主运送单元机器方向的方向上位置可变)。此外，围绕主运送单元的至少两个可移动闭环运送单元能够单独或同时倾斜或倾侧或者围绕X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个旋转(通常称为俯仰、偏转和滚动)，并且可以以任意组合的方式执行这些动作。

在本发明的其他实施方式中，该包装系统还可以包括至少三个可移动运送单元，这些可移动运送单元从至少三个侧面包围主运送单元，以任意合适的角度向主运送单元倾斜，位于距主运送单元任意合适的距离处，并且相对于主运送单元在三维方向上单独移动，从而以最大的自由度涵盖了围绕主运送单元的移动，这样，在不脱离本发明的含义和范围的情况下，在对主运送单元上运输的包装执行操作时给予了该包装系统极大的灵活性。

优选地，可移动闭环运送单元以及优选地主运送单元的推进器上的工具是无接触(优选为感应)供电的。此外，可以通过遥控单元或控制系统来无线控制这些工具。

一个可移动闭环运送单元包括其上安装有多个工具的推进器，其中推进器与可移动闭环运送单元耦合。在本发明的一个实施方式中，推进器以非接触的方式与可移动闭环运送单元磁性耦合。在该实施方式中，可移动闭环运送单元可以具有电线圈，而推进器可以配备有永磁体，用于在可移动闭环运送单元和推进器之间产生电磁场。在一个实施方式中，可移动闭环运送单元可以用感应电缆来实现，感应电源通过推进器从该感应电缆传输到工具。

至少一个工具与用于搬运包装材料部件的推进器耦合。该工具还通过推进器感应供电。这些工具向组装中的包装提供包装材料部件，并且在包装运输到主运送单元上时对组装中的包装执行包装过程操作。由于可移动闭环运送单元是感应控制的，所以配备有可移动运送单元的电力线圈会产生电磁力。因此，在由可移动闭环运送单元中的电磁线圈和推进器中的永磁体产生的电磁力的作用下，推进器在可移动闭环运送单元的上方以飞行运动的方式自由移动。

可移动闭环运送单元和主运送单元的直线驱动器由直线驱动电机实现，该直线驱动电机也可以远程控制。此外，控制系统控制可移动闭环运送单元围绕主运送单元的移动。例如，控制系统控制可移动闭环运送单元相对于主运送单元的三维移动。

此外，还可以远程控制推进器和工具的操作。在一个实施方式中，为了远程控制推进器和工具的操作，可以实施一个或多个无线通信协议，比如包括但不限于短距离无线通信(比如蓝牙、红外、WLAN、WAN或互联网协议等)。

在本发明的一个方面，该包装系统、该包装方法和该包装机也可以实施到一系列制造操作(比如工具搬运或在材料部件上进行的工具操作等)中。

在不脱离本发明的含义和范围的情况下，在整个公开内容中，可移动闭环运送单元也可以称为“可移动运送单元”，并且主运送单元也可以称为“主运送单元”。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的相对于主运送单元移动的可移动闭环运送单元的一个示例性环境。自适应包装系统100包括可移动闭环运送单元102(称为“可移动运送单元”102)、主运送单元104(称为“主运送单元”104)以及中央计算机112，其中可移动闭环运送单元102能够相对于主运送单元104在三维(X、Y、Z)方向内移动。

至少一个工具与用于搬运包装材料部件的推进器耦合。该工具还通过推进器感应供电。这些工具向组装中的包装提供包装材料部件，并且在包装运输到主运送单元上时对组装中的包装执行包装过程操作。由于可移动闭环运送单元是感应控制的，所以配备有可移动运送单元的电力线圈会产生电磁力。因此，在由可移动闭环运送单元中的电磁线圈和推进器中的永磁体产生的电磁力的作用下，推进器在可移动闭环运送单元的上方以飞行运动的方式自由移动。当推进器以非接触方式移动时，安装好的工具还通过推进器感应供电，并在安装在推进器上时开始运动。

可移动闭环运送单元和主运送单元的驱动系统可以包括直线电机。此外，控制系统控制可移动闭环运送单元围绕主运送单元的移动。例如，控制系统控制可移动闭环运送单元相对于主运送单元的三维移动。

此外，还可以远程控制推进器和工具的操作。在一个实施方式中，为了远程控制推进器和工具的操作，可以实施一个或多个无线通信协议，比如包括但不限于短距离无线通信(比如蓝牙、红外、WLAN、WAN或互联网协议等)。

在本发明的一个方面，该包装系统、该包装方法和该包装机也可以实施到一系列制造操作(比如工具搬运或在材料部件上进行的工具操作等)中。

在不脱离本发明的含义和范围的情况下，在整个公开内容中，可移动闭环运送单元也可以称为“可移动运送单元”，并且主运送单元也可以称为“主运送单元”。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的相对于主运送单元移动的可移动闭环运送单元的一个示例性环境。自适应包装系统100或自适应包装系统100包括可移动闭环运送单元102、主运送单元104以及中央计算机112，其中可移动闭环运送单元102能够相对于主运送单元104在三维(X、Y、Z)方向内移动。

两个单元都优选地具有由直线驱动电机驱动的直线驱动器。图1示出了高度集成的且可以灵活地用于布局配置的单个运送单元(102、104)。多个可移动运送单元102和多个主运送单元104可以集成在一起，以构成直线驱动轨道或直线驱动器的布局。

可移动闭环运送单元102向主运送单元104提供包装材料部件，用于对运输到主运送单元104上的包装执行包装操作。由可移动闭环运送单元102提供的包装材料部件可以包括但不限于初级包装(比如瓶子、罐子、小桶等)或其部件(比如盖子、瓶盖、标签等)、二级包装(比如盒子、纸箱、板条箱等)及其部件(比如可折叠包装坯料、把手组件、隔板、加强件、带子等)或者三级包装(比如托盘等)或其部件(比如，箔片等)。并且，在运输到主运送单元104上的组装中的包装可以包括初级包装(比如瓶子、罐子、小桶等)、二级包装(比如盒子、纸箱、板条箱等)或者三级包装(比如托盘等)。

可移动运送单元102是高度集成的，并且可以灵活地用于各种布局配置。多个可移动运送单元102可以集成在一起，以构成可移动驱动轨道。一个可移动运送单元102包括推进器106、工具108、用于探测推进器106或安装在其上方的工具108的位置的传感器单元以及为推进器106和/或工具108产生行进磁场来在其上方行进的扁平线圈。可移动运送单元102还能够通过通信信道110与中央计算设备112或控制系统112进行通信。中央计算设备112控制可移动运送单元102相对于主运送单元104的三维移动。中央计算系统112还能够控制可移动运送单元102的三维移动，以同时向组装中的给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时对组装中的给定包装执行包装过程操作。

安装在可移动运送单元102上方的推进器106在电磁力的作用下在可移动运送单元102上方无接触地移动。推进器106、工具108和可移动运送单元102是感应供电的。

中央计算设备112可以是本地或远程控制装置，用于控制可移动运送单元102和推进器106以及安装在其上方的工具108的工作。在推进器106和工具108的无线工作控制的实施方式中，推进器106配备有天线，用于通过无线通信链路(比如WLAN或WAN等)进行无线通信。推进器106的每个可移动运送单元102和工具108可以形成专用无线网络，在该专用无线网络中，可以通过遵循闭环或虚拟闭环的数据传输电缆来无线控制推进器106和工具108以及可移动运送单元102。此外，在一个实施方式中，工具108可以在它们自己的专用无线网络中单独地无线控制。

中央计算设备112可以是任何计算设备，比如包括但不限于台式计算机、膝上型电脑、智能电话、移动电话、信息板、平板电脑、平板手机等。

可移动运送单元102通过通信信道110(例如，通信现场总线110)与中央计算设备112进行双向通信。中央计算设备112安装有软件应用程序114，该软件应用程序监视、控制和优化整个包装系统100(包括可移动运送单元102、主运送单元104、推进器106和工具108)的操作。

软件应用程序114可以分析推进器106和工具108的定位测量结果，并向计算设备112提供针对整个包装系统100(包括可移动运送单元102、主运送单元104、推进器106和工具108)的优化路径，或定位，或轨迹管理功能，以进一步监视和控制推进器106和工具108在可移动运送单元102上方的位置和移动。计算设备112还能够使工具108的步速和间距与主运送单元104上的组装中的包装的运输步速和间距同步。

主运送单元104在运输过程中提供组装中的包装。当可移动运送单元102沿着/围绕主运送单元104进行三维移动时，通过由可移动运送单元102的推进器106和工具108提供的包装材料部件来对运输到主运送单元104上的包装进行包装操作。

此外，主运送单元104还以与计算设备112与可移动运送单元102通信相同的方式与计算设备112进行双向通信。类似于可移动运送单元102，主运送单元104由计算设备112通过有线或无线协议控制。应用程序114可以向计算设备112提供针对在主运送单元104上方移动的包装和/或主运送单元104本身的优化路径、或定位、或轨迹管理功能，以进一步监视和控制包装在主运送单元104上方的位置和移动。

在本发明的一个实施方式中，主运送单元104还可以具有一个或多个推进器(与推进器106类似或者可以不同)以及安装在推进器上方的一个或多个工具(与工具108类似或者不同)。主运送单元104的推进器可以向组装中的给定包装提供包装过程操作，并且中央计算设备112控制可移动运送单元102的三维移动以及控制主运送单元104及其在推进器上的相应工具的移动，以同时向组装中的给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时向组装中的给定包装提供包装过程操作。

在本发明的一个实施方式中，可移动运送单元102的直线驱动器平行于主运送单元104的直线驱动器，其可以充当包装系统100的主机。在本发明的另一个实施方式中，可移动运送单元102的直线驱动器可以相对于主运送单元104的直线驱动器倾斜一定的角度，例如，可移动运送单元102可以相对于主运送单元104倾侧或倾斜一定的角度。在另一个实施方式中，可移动运送单元102可以位于距主运送单元104任意合适的距离处。

例如，为了动态组装二级包装(在运输过程中)，包装系统100可执行以下过程步骤：

(a)在主运送单元104上供应纸箱坯料

I.纸箱预供给，

II.纸箱料盒，

III.纸箱出库(拣选、对齐、叠放、转送至主直线驱动车、递送)；

(b)在可移动运送单元102上供应初级产品

I.初级产品预供给，

II.初级产品拣选(位置和方向扫描、动态拣选、定向、分组、设定间距和转送至中间垫传送台)，

III.初级产品分组(整理后分组拣选和动态转送，以及递送至运输到主运送单元104或主转送系统车上的纸箱坯料的底板上)；

(c)24包装把手加固

(d)激光切割

(e)涂敷安装胶水

(f)形成U形

(g)隔板供应

I.隔板预供给，

II.隔板料盒，

III.隔板出库(拣选、安装、成形、转送以及插入)；

(h)把手供应

I.把手预供给，

II.把手料盒，

III.把手出库(拣选、安装、成形、转送以及插入)；

(i)纸箱安装(封端)

(j)填充包装检验

(k)涂敷封闭胶水1&2

(l)纸箱封闭

(m)包装旋转(篮子)[可选]

(n)包装带供应[可选]

I.包装带预供给，

II.包装带料盒，

III.包装带出库(拣选、成形、转送以及应用)；

(o)成品包装检验

(p)纸箱编码

(q)包装分组[可选]或包装出料

图2示出了根据本发明的一个实施方式的自适应包装系统的一个示例性环境，该自适应包装系统包括相对于主运送单元移动的多个可移动运送单元102。自适应包装系统100包括多个可移动运送单元102和一个主运送单元104。可移动运送单元可以由主运送单元204上方的基础机器框架支撑。

高适应性可编程动态制造平台(比如自适应包装系统100)包括多个可移动闭环运送单元102的模块，这些模块可以在三维方向上设定位置，并且在与主运送单元104相反的方向上工作。在一个实施方式中，可移动运送单元102的三维移动可以包括但不限于垂直轴(例如，沿着从在主运送单元104上运输的包装开始的高度的运动)以及沿着两个水平轴(例如，相对于在主运送单元104上运输的包装的位置和宽度)。

可以在三维方向上设定位置的可移动闭环运送单元102的模块在与主运送单元104的直线驱动器相反的方向上工作。其支撑和运送处于受控同步运动的可移动运送单元102的所有独立位置和运动受控推进器106都是无接触供电且同步的，同时也是无线(不受限制的)自动化控制的。推进器106具有定制工具108和/或相关的工具作业过程，它们在主运送单元104上进行同样的同步运动受控运输的同时作用在正在组装的包装上和周围。

自适应包装系统100包括可编程机器人定制工具(108)的多个模块，这些模块安装在可移动运送单元102的位置可调直线驱动器的一个或多个运动受控推进器(106)上。可移动运送单元102被构造和最佳控制以使其在跟随主运送单元104的运动轨迹的同时处理和组装包装，并因此与在主运送单元104处正在组装的包装一起行进。

如上所述，安装在可移动运送单元102的推进器106上方的工具108的模块相对于主运送单元104的直线驱动器进行三维移动。这进一步意味着可以相对于在主运送单元104上运输中的包装的位置以及相对于主运送单元104的直线驱动器调整每个可移动运送单元102或模块102的位置。安装在直线驱动器上的工具108、推进器106和可移动运送单元102的位置可调特征包括三维方向上的位置调整，比如沿着在主运送单元104上运输中的纸箱支撑车平台上方的竖直高度的位置调整、同时还沿着可移动运送单元102和主运送单元104的轨道之间的宽度的位置调整以及沿着相对于主运送单元基准面的绝对水平位置(在机器方向上)的位置调整。可移动运送单元102的这些位置可调特征提供了机器的尺寸范围，该尺寸范围在与兼容的推进器106和工具108相结合时能够实现适应并以最佳方式生产广泛的包装尺寸和样式。

自适应包装系统100是为自适应包装系统100提供各种功能的各种技术的融合。例如，自适应包装系统100包括主运送单元104，该主运送单元在运输直线驱动器上运送单独的包装，并且具有步速设定特征。自适应包装系统100进一步包括多个位置可调的“制造过程”直线驱动器的模块或单元，这些模块或单元是可移动运送单元102。此外，自适应包装系统100还包括推进器106，其中每个可移动运送单元102的推进器106的运动轨迹与主运送单元104的运动轨迹同步。

自适应包装系统100进一步包括提供给推进器106的无接触(不受限制的)感应电源。此外，自适应包装系统100通过利用中央计算系统112实现与推进器106的无线(不受限制的)自动化控制通信。自适应包装系统100还包括沿着主运送单元104运送的单独受控的包装运送车内集成工具作业。

因此，通过集成在主运送单元104、可移动运送单元102及其推进器106和工具108中的各种技术的集成融合，利用推进器106和安装好的工具108实现了“同步”、不受限制且运动受控的制造操作，这些推进器和工具在包装通过自适应包装系统100在主运送单元104上以间距优化的方式(可变间距和速度)运输时围绕包装的底部、侧面、拐角和顶部进行工作。因此，自适应包装系统100具有由可移动运送单元102的推进器106和工具108执行的同步且运动受控的制造操作，这些制造操作全部在运输中的包装周围进行，其中在主运送单元104上运输的包装本身正以运动受控的方式(即：速度和间距不是恒定的)被运输。

这种高度可编程的自适应包装系统100(其中冲程、运动轨迹、凸轮、间距和顺序等都是可编程的)可以对非常广泛的包装样式(宽度、长度和高度)、形状、造型和形式执行优化的包装操作。与工具(比如工具108)调换和相关软件相结合，这进一步扩展了制造平台(比如自适应包装系统100)的功能。

自适应包装系统100中的每个装置或组件由中央计算系统112通过控制自适应包装系统100的操作的软件应用程序114来控制或自动化。自动化软件应用程序114控制自适应包装系统100中所有装置的同步运动和动作受控运动。在一个实施方式中，自适应包装系统100包括用于各种包装式样系列的推进器和工具组的自动切换，即不需要针对特定包装来对部件(例如，推进器和工具)进行改变。自动切换由自动化软件应用程序114控制。

在一个实施方式中，自适应包装系统100包括由自动化软件应用程序114控制的分总成集合体或完整AGV(自动引导车辆)导向模块的自动(或半自动)对接。在该实施方式中，自适应包装系统100可以包括围绕主运送系统(204)回路的可移动运送单元102的整体模块的调换，而不仅仅是推进器106和工具108的调换。这些模块可以是移动AGV单元，这些移动AGV单元可以从远程位置(比如停放位置)召唤到系统100，以自动将这些模块定位、对接、连接和集成到安全系统中来对它们进行同步自动化控制。分离时将应用相反的程序。与可对接集合体相结合的这种系统(例如，自适应包装系统100)将极大地减少与包装机最初订购的配置类型有关的限制，使其更具适应性和通用性且更不易过时。

在一个实施方式中，机器200可以包括直线驱动轨道202，该直线驱动轨道包括围绕包括多个主运送单元104的直线驱动轨道204在三维方向上移动和工作的多个可移动运送单元102。在另一个实施方式中，机器200可以包括一个以上的直线驱动轨道(比如直线驱动轨道202)，每个直线驱动轨道包括围绕包括多个主运送单元104的直线驱动轨道204在三维方向上移动和工作的多个可移动运送单元102。

在一个实施方式中，自适应包装系统100中的所有软件控制的装置可以被重新编程和调换或升级，以适应正在生产的一大系列(类别)的产品，从而确保自适应包装系统100保持对优化生产的相关性和适用性。

由于转向了整机直线驱动执行而不是传统机器中的直线驱动，因此自适应包装系统100提高了性能、范围、灵活性、适应性和生产率。

直线驱动推进器106和/或工具(108)是定制处理的，并且是被供电且受控的，而无需通过气动、电动或机械方式连接到主机(例如，可移动运送单元102或主运送单元104的直线驱动器)，因为推进器106在电磁力的作用下与可移动运送单元102无接触耦合。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的自适应包装系统的一个区段，示出了位于一个主运送单元(自适应包装系统的主运送单元)周围的多个可移动闭环运送单元，这些可移动闭环运送单元从三维方向上围绕主运送单元。运送系统100的区段300包括位于一个主运送单元104周围的三个可移动运送单元102，这些可移动运送单元从主运送单元104的三个侧面(比如顶部、左侧和右侧)包围主运送单元104。主运送单元104可以充当运送系统100的主机，并且在主运送单元104上运输中的包装在如箭头302所示的机器方向上移动。

三个可移动运送单元102中的每一个可移动运送单元都能够彼此独立地在三维方向上移动。换句话说，三个可移动运送单元102能够相对于主运送单元104在三维方向上或三个轴(X轴、Y轴和Z轴)的方向上移动。可选地，三个可移动运送单元102还可以在机器方向302上移动，或者可以在与机器方向302相反的方向上移动。或者在一个实施方式中，情况还可以是这样的，即在不偏离本发明的含义和范围的情况下，三个可移动运送单元102中的一个或两个可移动运送单元102在机器方向302上移动，而其余可移动运送单元102在与机器方向302相反的方向上移动，这取决于运送系统100的要求和设计。

对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的含义和范围的情况下，该包装系统还可以包括至少三个可移动运送单元102，这些可移动运送单元从至少三个侧面包围主运送单元104，以任意合适的角度向主运送单元104倾斜，位于距主运送单元104任意合适的距离处，并且相对于主运送单元104在三维方向上单独移动，从而以最大的自由度覆盖了围绕主运送单元104的移动，在对主运送单元104上运输的包装执行操作时给予了运送系统100极大的灵活性。

因此，通过在主运送单元104周围包括任意合适数量的可移动运送单元102，自适应包装系统100具有很高的灵活性和动态性，其中可移动运送单元102能够相对于主运送单元104在三维方向上单独移动，并且能够相对于主运送单元104在任意方向上位于任意合适的距离和任意合适的倾斜或平行或非平行(在旋转角度下)位置。因此，可移动运送单元102能够以多个运动自由度向在主运送单元104上运输的包装提供包装部件和包装操作。

图4示出了根据本发明的一个实施方式的运送系统100的示意性平面图。示意性平面布置图400示出了运送系统100，该运送系统包括主运送单元104和多个可移动运送单元102，主运送单元104可以充当运送系统100的主机，并且多个可移动运送单元102可以相对于主运送单元104进行三维移动。此外，如图4所示，多个可移动运送单元102相对于主运送单元104安置在不同的角度或位置，并且可以以六个自由度设定位置，使得可移动运送单元102能够在主运送单元104上运输的包装处在三维方向上以多个自由度执行包装操作。因此，运送系统100能够在向主运送单元104上运输的包装提供包装操作时实现最大程度的灵活性和动态性。

在本发明的一个实施方式中，可移动运送单元102的直线驱动器平行于主运送单元104的直线驱动器，主运送单元104可以是运送系统100的主机。在本发明的另一个实施方式中，可移动运送单元102的直线驱动器可以相对于主运送单元104的直线驱动器倾斜一定的角度。例如，可移动运送系统102可以相对于主运送系统104倾侧或倾斜一定的角度。在另一个实施方式中，可移动运送单元102可以位于距主运送单元104任意合适的距离处。

该包装系统可以至少部分地嵌入支撑框架结构中，其中主运送单元104和/或多个可移动运送单元102中的一个或多个可移动运送单元支撑在框架结构上。

主运送单元104和可移动运送单元102的直线驱动器也可以具有它们自己的移动系统，使得它们可以安装在移动系统(比如包括但不限于导轨、致动器、电机或滑轨等)上。可移动运送单元102和可选的主运送单元104的这些移动系统支撑在框架结构上。

在一个实施方式中，为了保护和支撑，整个包装系统的执行与框架结构一起安装，其中直线驱动器的移动系统(比如滑轨)与框架结构集成，并且移动系统可以在框架结构上运动。

在本发明的另一方面，一种用于组装包装的方法包括：将一个或多个包装材料部件提供到三维可移动闭环运送单元102上的步骤；以及通过可移动闭环运送单元102将包装部件运送到主运送单元104，用于对在主运送单元104上运输中的包装执行包装过程操作的步骤，其中可移动闭环运送单元102相对于主运送单元104以三维方式移动。

在一个实施方式中，提供一个或多个包装材料部件的步骤或执行包装过程操作的步骤包括：(i)供应和/或组装包装材料部件，比如隔板、把手、面板、盖子；(ii)供应和/或装载一个或多个初级物品到二级包装中；(iii)将一个或多个包装部件或其一部分移动到给定方向；(iv)将一个或多个包装部件固定到组装中的给定包装上；(v)旋转组装中的包装或最终组装好的包装；(vi)检查包装和或对包装进行编码，并且这些操作可以进行任意组合。

有利的是，本发明的系统提供了直线电机、感应电源、无线机器自动化、机器人和定制工具总成的集成融合，必要组合中通过可编程动态制造过程(在运输过程中进行二级包装组装)实现了包装设计自由和“最大程度的灵活性”，该可编程动态制造过程涵盖了非常广泛的包装和产品、尺寸、形状、样式、部件和组装顺序，而无需更换包装专用部件(例如，推进器和工具)，从而提高了生产率，同时促进了产品多样性。

本发明提供了独立的三维可移动运送单元、定制机器人、无线机器自动化和无接触电源的融合，以最大程度地在运输过程中实现同步、高度灵活且大范围的定制生产操作。

此外，本发明提供了整个包装机的原理架构，其是具有数字化解决方案的紧凑型自适应包装系统，同时消除了更换部件(例如，推进器和工具)的要求，并且有力地支持了工具适应性和可优化且软件驱动的灵活性。

本发明的一个主要促进因素是在运输过程中实现自适应制造过程。该可优化的制造过程被安排在沿着主包装输送直线驱动路线的多模块动态顺序生产过程中，并且沿着该路线装载初级产品和包装材料部件并组装包装。这在很大程度上消除了包装设计、形式和操作方面的限制，同时又反过来实现了优越的包装设计自由、操作范围、生产能力、优化性能、生产率和经营成本效益。

此外，由于本发明的系统在本质上是高度模块化的，所以包装机的这种模块化架构使得在订购时易于进行内容选择和布局选择。由于易于进行内容选择和布局选择，因此可以自由地包括或排除各种可移动模块，可以从这些可移动模块中随意做出选择来在主运送系统直线驱动回路周围移动。此外，由于易于进行内容选择和布局选择，因此还可以允许选择同样适合的模块尺寸，以及可以很容易地选择模块围绕主运送系统的运动方向(顺时针或逆时针)、进料方向(从左或从右)和出料模块的方向(左、右或正前方)以及可以在本发明的布局配置中很容易选择的其他选项。

在本系统中，进一步有利的是，通过避免多个传统机器执行有限范围的产品的固定制造操作，此外考虑到进料和出料输送网络系统、入口岛、包装材料移动、废物移除路径以及多人员空间，(本系统的)单台较大机器与较小的传统机器的网络相比总占地面积较小，即，生产密度高得多且更好地利用了容量(包装厅的高度)。除了以上所述之外，单台机器不仅占地面积更小，而且相比一系列传统机器实际上可以实现的，它还以可更新、灵活、可升级和可适应的方式支持更多的不同产品和包装配置。

此外，上述“范围”是在不需要改变部件(例如，推进器和工具)的情况下实现的，同时保持了可编程且软件控制的装置的自动切换。因此，切换可以在几分钟内完成，显著缩短了非生产性切换时间，从而提高了生产率。通过上述自动化、数字化解决方案，还可以实现快速协调切换，因此包装线切换对生产率的影响几乎可以忽略不计。

此外，通过上述自动化、数字化解决方案，该系统有助于增强状态监控，并且当与适当的数据分析相结合时有助于实现经济的预防性维护，从而进一步确保了机器的正常运行时间(可靠性)。

Claims (15)

1.一种可移动闭环运送单元，适于向主运送单元提供一个或多个包装材料部件和/或对在所述主运送单元处存在的组装中的给定包装执行包装过程操作，其中所述可移动闭环运送单元相对于所述主运送单元是三维可移动的。

2.根据权利要求1所述的可移动闭环运送单元，其中所述可移动运送单元包括安装在单独运动受控的推进器上的多个工具，所述工具向组装中的所述给定包装提供所述一个或多个包装材料部件和/或向组装中的所述给定包装提供所述包装过程操作。

3.根据权利要求2所述的可移动闭环运送单元，其中所述工具是无线可控的和/或无线供电的。

4.一种系统，包括一个或多个根据权利要求1至3所述的可移动闭环运送单元和/或至少两个根据权利要求1至3所述的闭环运送单元的总成、以及主运送单元。

5.根据权利要求4所述的系统，包括使所述工具的步速和间距能够与所述主运送单元上的组装中的所述包装的运送同步的控制系统。

6.根据权利要求4或5所述的系统，包括能够控制所述一个或多个可移动运送单元相对于组装中的所述包装的三维移动的控制系统。

7.根据权利要求4至6所述的系统，其中所述主运送单元包括向组装中的所述给定包装提供包装过程操作的单独运动受控的推进器上的工具，并且其中所述控制单元能够控制所述一个或多个闭环运送单元的三维移动、所述主运送单元及其在单独运动受控的推进器上的相应工具，以同时向组装中的所述给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时为组装中的所述给定包装提供包装过程操作。

8.根据权利要求4或6所述的系统，包括多个所述可移动闭环运送单元，并且其中所述控制系统进一步能够控制所述可移动闭环运送单元的三维移动，以同时向组装中的所述给定包装提供一个或多个包装材料部件和/或同时向组装中的所述给定包装提供包装过程操作。

9.用于组装包装的包装机，包括根据权利要求1至3所述的可移动闭环运送单元和/或至少两个根据权利要求1至3所述的闭环运送单元的总成。

10.用于组装包装的包装机，包括根据权利要求4至8所述的系统。

11.一种用于组装包装的方法，包括以下步骤：将一个或多个包装材料部件提供到三维可移动闭环运送单元上；通过所述可移动闭环运送单元将所述部件运送到主运送单元；以及相对于所述主运送单元以三维方式移动所述可移动闭环运送单元。

12.一种用于组装包装的方法，包括以下步骤：将组装中的给定包装提供到主运送单元上；通过可移动闭环运送单元对组装中的所述给定包装执行包装过程操作；以及相对于所述主运送单元以三维方式移动所述闭环运送单元。

13.根据权利要求11至12所述的用于组装包装的方法，其中所述提供一个或多个包装材料部件的步骤或所述执行包装过程操作的步骤包括：(i)供应和/或组装包装材料部件，比如隔板、把手、面板、盖子；(ii)供应和/或装载一个或多个初级物品到二级包装中，或者供应和/或装载一个或多个二级包装到三级包装中；(iii)将一个或多个包装部件或其一部分移动到给定方向；(iv)将一个或多个包装部件固定到组装中的所述给定包装上；(v)旋转组装中的所述包装或最终组装好的包装；(vi)检查所述包装和/或对所述包装进行编码；(vii)加速、减速、切割、拉伸、压缩、压扁、折叠、竖立、胶粘、装饰组装中的包装的部件，及其所有组合。

14.一种可移动闭环运送单元，适于向主运送单元提供一个或多个物品部件和/或对在所述主运送单元上存在的组装中的给定物品执行过程操作，其中所述可移动闭环运送单元相对于所述主运送单元是三维可移动的。

15.一种用于组装物品的机器，至少包括根据权利要求14所述的可移动闭环运送单元。

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