CN116829461A - 一种用于拉伸缠绕机的薄膜自由端控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于托盘化货物的拉伸缠绕的装置和方法，使用来自薄膜张力控制载荷传感器的薄膜张力反馈来控制薄膜分配。所述载荷传感器测量薄膜张力，薄膜放出速度由薄膜张力决定。薄膜张力值用于确定何时发生超出范围的情况，即何时发生薄膜断裂，或何时可能发生薄膜断裂，或薄膜何时在缠绕周期结束时被切断。为防止薄膜自由端因断裂而缠结，夹具与所述薄膜接合，从而控制所述薄膜尾部，消除回缩风险。然后可以将断裂的薄膜尾部快速可靠地重新附着到旋转货物的所需位置。

Description

一种用于拉伸缠绕机的薄膜自由端控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于缠绕货物的装置和方法，并且更具体地，一种用于用拉伸缠绕材料缠绕托盘化货物的拉伸缠绕机，其中该拉伸缠绕机包括用于控制自由薄膜尾部的部件，以防止薄膜尾部无意中与拉伸缠绕机的部件接合。

背景技术

拉伸缠绕是一种常用的用于运输的保护托盘化货物材料的方法。一般而言，拉伸缠绕涉及将专用薄膜缠绕在一堆物品周围，例如已经布置在托盘上的箱子。所述薄膜在张力下缠绕在箱子周围，从而稳定堆叠，最大限度地减少运输过程中损坏的风险。张力可以由预拉伸薄膜的记忆回复提供，以及张力也可以由货物和薄膜分配器之间的阻力或两者的组合产生。

自动或半自动拉伸缠绕机有多种样式和设计，许多与构建托盘化货物的自动码垛机合作工作。拉伸缠绕机在托盘化货物和装有一卷拉伸缠绕薄膜的分配器之间提供相对旋转。通常，所述托盘和货物是静止的，分配器围绕货物旋转，或者托盘和货物相对于固定的分配器旋转。无论哪种方式，拉伸缠绕薄膜都会在张力下螺旋上下缠绕货物以稳定货物。

拉伸缠绕机用于高度自动化的生产和包装线，并且必须能够跟上码垛作业中使用的其他设备的吞吐率，以便拉伸缠绕作业不会减慢整体生产。照此，这些设备本身通常以相对较高的生产率运行。但拉伸缠绕并不总是一项简单的作业。例如，众所周知，托盘上有矩形货物时，随着货物的拐角通过薄膜分配点，对拉伸缠绕薄膜的需求发生变化：随着货物的拐角通过分配点，薄膜的放出需求增加，并随着薄膜被分配到拐角之间货物的一侧而减小。除了放出速度(payout rate)外，薄膜上的张力大小也会直接影响完全缠绕的货物的稳定性。许多拉伸缠绕机使用张紧装置来控制薄膜的张力。然而，张力随旋转位置而变化，因此，在高吞吐率的情况下通常难以保持适当的张力。当所述薄膜由于各种原因(包括张力过大)而断裂时，拉伸缠绕设备的作业可能会停止或减慢，同时所述薄膜会自动或在操作员干预下重新附着到所述货物上。

美国专利10,604,284，其全部公开内容通过引用并入本文，描述了一种拉伸缠绕装置，该装置缠绕放置在旋转转台上的托盘化货物。拉伸缠绕头将预拉伸的缠绕薄膜向旋转的货物供给，且空气喷射器将薄膜尾部吹到货物上。在缠绕头和货物之间产生相对旋转运动，所述薄膜的自由端不受任何机械结构的支撑，且仅通过来自喷射器的空气被导向货物。所述薄膜的自由端附着在货物的外表面上，且所述缠绕头垂直移动，以便所述货物被螺旋式缠绕。薄膜以一定速度分配，以提供与需求一致的薄膜放出，因为每个货物拐角基于计算间隔通过其与分配点的相对距离变化。传感器检测薄膜光学特性的变化——缺陷——以确定薄膜断裂等超出范围的情况。

在三种不同情况下产生自由薄膜末端，有时在本文中也称为“薄膜尾部”。首先，当所述薄膜的自由末端在薄膜尾部附着到货物之前被分配到货物时。其次，当缠绕作业完成且薄膜已被切断时，第三，当薄膜在缠绕作业期间发生断裂时。在拉伸缠绕机中，例如美国专利10,604,284中所描述的，将薄膜尾部吹向货物，已经发现薄膜尾部的正向控制是必要的，以确保所述薄膜尾部不会与拉伸缠绕头缠结在一起。因此，在上述产生薄膜尾部的三种情况中的任何一种情况下，都希望防止薄膜在拉伸缠绕机中缠结。如果发生缠结，缠绕作业会减慢，如果缠结足够严重，则可能需要操作员干预。

在上述第一种情况下，所述薄膜尾部在薄膜与货物接合之前分配到旋转货物，薄膜尾部的正向控制将薄膜保持在相对于货物的期望位置，以便所述薄膜将被吹向货物以进行接合，如美国专利10,604,284所述。在第二种情况下，即当缠绕作业完成且薄膜已被切断时，在薄膜切断之前或在薄膜切断的同时，对薄膜的正向控制可防止薄膜尾部回弹和因在张力下切割薄膜而缠结的风险，并将薄膜保持在理想位置，以便将其吹向下一个要缠绕的货物。第三种情况，即当薄膜在缠绕作业期间出现断裂时，薄膜与拉伸缠绕头缠结的风险最为严重。由于薄膜在缠绕时存在张力，因此当发生断裂时，由断裂产生的薄膜尾部可能会回缩或弹回，从而与所述拉伸缠绕头缠结在一起。所述薄膜尾部也可能相对较长，有时在20到40英寸之间，取决于设备设置，且所述薄膜尾部可能会在重力作用下向下垂下。这可能会导致一些问题。首先，垂下的尾部可能会与其他设备缠结在一起。其次，长的、不受控制的和垂下的薄膜尾部可能难以与鼓风机接合以重新附着到货物上。更有问题的是，当发生薄膜断裂时，不受控制的薄膜尾部可能会与已经通过预拉伸滚轮分配的薄膜接合，导致薄膜尾部在预拉伸滚轮系统为了下次吹气通电时缠绕在预拉伸滚轮系统上。这会迅速损坏所述预拉伸滚轮系统，并可能导致停机和昂贵的维修费用。

不使用鼓风机将薄膜附着到货物的已知拉伸缠绕机使用夹具，该夹具安装在相对于旋转设备和货物固定的位置，而不是相对于拉伸缠绕头固定的位置。例如，转台可能有夹具来控制薄膜并允许将薄膜附着到下一个货物。或者在具有围绕货物旋转的拉伸缠绕头的静止货物的情况下，使用与静止货物相邻的固定夹具来控制薄膜。这些布置都不允许控制由薄膜断裂导致的薄膜尾部，并且没有考虑或防止薄膜尾部缠结。

存在对改进的拉伸缠绕设备的持续需求，以平衡跟上生产率的需求和挑战，同时以适当的薄膜张力缠绕货物以合适地稳定货物。还需要改进的拉伸缠绕设备，以防止上述关于不受控制的薄膜尾部的问题，并结合使用吹塑薄膜作为货物附着的方法，该方法的完成通过将薄膜吹向(a)已经部分缠绕的具有断裂薄膜尾部的货物来设法防止缠结，直到通过吹出薄膜完成重新附着，(b)在没有薄膜的情况下构建的货物，薄膜尾部在先前的薄膜切断和薄膜附着到新货物之间得到管理和控制，(c)未开始的货物，其中薄膜在第一层放置之前被吹到空托盘上(同时进行码垛和缠绕的地方)，或(d)在已经放置的层和下一层放置之间吹膜(例如，同时进行码垛和缠绕的地方)。吹塑薄膜重新附着可以与薄膜尾部夹具的当前行业实践形成对比，当前行业实践中薄膜尾部夹具在发生差动旋转时相对于货物处于固定位置；对于本文所述的吹塑薄膜，尾部夹具相对于薄膜分配位置而不是货物处于固定位置，从而防止由回缩引起的缠结。

本发明包括一种改进的装置和方法，用于托盘化货物的自动拉伸缠绕。所述装置利用来自薄膜张力控制载荷传感器的薄膜张力反馈参数。所述载荷传感器在缠绕作业期间连续监测和测量薄膜张力，并基于薄膜张力，薄膜放出速度(film payout rate)由载荷传感器测量的薄膜张力确定。根据薄膜张力放出薄膜，薄膜放出速度或薄膜速度在相对旋转过程中反作用调节；不执行主动薄膜速度计算。监控张力值并用于确定何时发生薄膜超出范围的情况，即发生薄膜断裂，或何时可能发生薄膜断裂，或薄膜何时在缠绕周期结束时被切断。当出现任何这些超出范围的情况时，薄膜夹具会在超出范围的情况发生之前、同时或略微在超出范围的情况发生之后接合薄膜。货物相对于薄膜分配器的相对旋转可以继续，因此如果超出范围的情况是预测的薄膜断裂，则实现受控制的薄膜断裂。即，在夹具接合薄膜、停止输送薄膜并且分配器和货物之间的相对旋转继续的情况下，薄膜以相对受控的方式在夹具的下游断裂，消除了回缩和缠结的风险。然后可以将断裂的薄膜尾部快速可靠地重新附着到旋转货物的所需位置。例如，所述拉伸缠绕头的垂直位置可以在断裂后改变，使得薄膜尾部被吹向货物，并重新附着到货物上，使得薄膜重新覆盖在货物上的薄膜的断裂的自由端。当所述拉伸缠绕头处于所需的垂直位置时，松开夹具，吹出薄膜并恢复薄膜输送以自动继续缠绕而不中断。

因此，所述载荷传感器的灵敏度允许控制预测的薄膜断裂(除了实际的薄膜断裂以外)和允许当相对旋转继续时薄膜分配速度增加以匹配相对旋转速度时的重新附着。

附图说明

通过本发明的以下详细的描述并结合附图将更充分地理解本发明，并且其众多目的和优点将显而易见。

图1是根据本发明的拉伸缠绕装置的上方透视图，包括位于与所述拉伸缠绕装置相邻的转台上的托盘化货物，并且包括用于该装置的外壳的部分；在图1中，薄膜夹具处于夹紧位置，且薄膜被夹持臂牢牢夹紧。

图2是图1所示的拉伸缠绕装置的上方透视图，只是图2中的薄膜是断裂的或切断的。

图3是根据本发明的拉伸缠绕装置的上方透视图，其中货物已经从转台移除并且夹具处于夹紧位置，夹紧薄膜。

图4是单独示出的本发明的拉伸缠绕头的上方透视图，其中夹具处于未夹紧(或打开)位置，并且示出了薄膜尾部，其将被分配到托盘化货物。

图5是图4的拉伸缠绕头的上方透视图，再次单独示出，所述夹具处于夹紧(或闭合)位置，并且示出了当薄膜已被切断或断裂时的薄膜尾部。

图6是图5的拉伸缠绕头从另一个角度的上方透视图，其中夹具处于夹紧(或闭合)位置，并且示出了当薄膜已被切断或断裂时的薄膜尾部。

图7是根据本发明的拉伸缠绕头的上方透视图，其位于托盘化货物附近，并且其中一些外壳罩已经从拉伸缠绕头移除以示出部件。

图8是如图1所示的拉伸缠绕装置的侧面图，示出了在缠绕作业期间附着到托盘化货物的薄膜。

图9是如图7所示的拉伸缠绕装置的侧视图，示出了处于断裂或切断状态的薄膜。

图10是根据本发明的拉伸缠绕装置的上部轴侧图，包括放置在与拉伸缠绕装置相邻的转台上的托盘化货物，其中薄膜夹具处于夹紧位置，薄膜完整或未切断，并且薄膜切割组件处于伸出位置。

具体实施方式

首先参照附图描述拉伸缠绕装置10的主要结构部件。然后描述操作特性和功能。

拉伸缠绕装置10通常包括安装到托架组件14的拉伸缠绕头组件12，托架组件14垂直往复地安装在框架16上。转台100紧邻拉伸缠绕头组件12。如图1所示，托盘101可操作地定位在转台100上并承载一整堆托盘化箱子152。框架16包括与顶部导轨20互连的立柱18。托架组件14限定可移动的托架，拉伸缠绕头组件12安装于托架上，并包括导向滚轮22，该导向滚轮22以常规方式容纳在立柱18中形成的竖直轨道中。在马达外壳24中的托架提升驱动马达安装于托架组件14，并且驱动托架组件与传统的托架提升链组件或其他合适的提升机构的垂直往复运动。

在图1中部分显示的外壳500通常被用于隔离和保护装置10的部件，并且用于安全目的。

拉伸缠绕头组件12包括如下所述的部件，其安装到水平支撑构件28，该水平支撑构件28安装到托架组件14，以便所述托架组件的竖直运动直接移动所述拉伸缠绕头组件。拉伸缠绕薄膜200的卷筒30安装在可操作地邻近缠绕头组件12的心轴(未显示)上，卷筒的纵轴相对于地平面垂直设置，并且如下所述使得薄膜200可以被送入缠绕头组件12。大体上以32表示的薄膜预拉伸组件与卷筒30相邻并且包括预拉伸驱动马达，该预拉伸驱动马达包含在罩或外壳34中；所述驱动马达可操作地连接到并驱动一对竖直安装的预拉伸驱动滚轮36。薄膜导向滚轮38位于驱动滚轮36之间。在一些情况下，以及在一些装置中，可以使用多于一对的预拉伸滚轮36并且可以使用额外的导向滚轮38。

驱动滚轮36限定了用于分配薄膜200的主动薄膜放出机构。薄膜200在薄膜导向滚轮38上进给，然后通过驱动滚轮36。当发生预拉伸薄膜分配时，驱动滚轮以不同的速度旋转，这在相邻的滚筒之间预拉伸薄膜。非预拉伸分配器通常使用一个驱动滚轮或使用货物和分配器之间的相对运动，直接从通常具有某种类型的摩擦离合器以产生薄膜张力的卷筒中拉出薄膜。

在薄膜驱动滚轮36的下游正好是一对相对安装和垂直设置的薄膜出口导向滚轮202和204。所述导向滚轮202和204安装到上安装支架206和下安装支架208。如下详述，薄膜200从驱动滚轮36进给，通过薄膜出口导向滚轮202和204。所述薄膜导向出口滚轮202和204之间的切线定义了薄膜从预拉伸组件32输送到货物的薄膜出口点。加压空气通过一根或多根空气管输送，以将压缩空气供给到两个垂直设置且平行的薄膜对准空气喷射管44和46。所述空气喷射管44和46包括多个空气喷射器48，其是加压空气被导向薄膜200所通过的开口，如下面详述，薄膜被吹向托盘101上的箱子152。空气喷射管44和46相邻设置且位于薄膜出口导向滚轮202和204每一侧各一个，使得被供给并穿过出口导向滚轮的薄膜200在两个空气喷射管之间供给以及从空气喷射器48排出的空气被引导到薄膜上。工厂气体是输送到空气喷射管44和46的优选空气源，因为它比例如鼓风机马达更经济，并且工厂气体可即时获得，而来自鼓风机马达的加压空气通常需要加速时间。也就是说，在某些情况下，可以成功地使用鼓风机马达，并且可以将其安装在例如外壳42中。

夹具组件120安装到上支架206，参见图4和5。值得注意的是，所述夹具组件120固定地安装到薄膜预拉伸组件32上，并且使得夹具(如下所述)相对于薄膜离开预拉伸组件的点处于固定位置。夹具组件120由两个L形夹持臂122和124限定，每个夹持臂都有一个齿轮基部126(图4和5中的126a和126b)，该齿轮基部各自可枢转地安装到支架206、90度弯曲件207和向下悬垂的夹具部分128和130。L形夹持臂122和124安装在支架206上，以便夹持臂122的基部126a的齿轮与夹持臂124的基部126b的齿轮啮合。驱动缸132具有缸筒133，该缸筒133具有安装到支架206的近端134和往复运动的驱动活塞136，该活塞136在缸筒内平移，其远端138枢转地安装到L形夹持臂122，位于90度弯曲件207和基部126a到支架206的枢轴连接点之间。驱动缸132可以是任何合适的类型，例如气动的、液压的、电动的或其他类型。应当理解，所述驱动缸132在第一方向上的操作导致驱动活塞136从所述缸筒133伸出，从而导致夹具122围绕夹具到支架206的枢轴连接旋转。同时，由于夹持臂122的齿轮基部126a与夹持臂124的齿轮基部126b啮合，当夹具122因缸筒133的延伸而旋转时，夹持臂124在夹具到支架206的枢轴连接的相反的旋转方向上旋转。因此，当活塞133处于图4所示的伸出位置时，夹持臂122和124处于打开位置，从而在夹具部分128和130之间限定了间隙140，并且使得薄膜200可以通过间隙输送到托盘化货物。

如图5所示，操作驱动缸132直接反向运行，即驱动活塞133缩回缸筒内，使两个夹持臂122和124向相反方向转动，从而关闭间隙140，因此牢固地夹持或夹紧夹持臂之间的薄膜200。这是夹持臂的闭合位置。夹具部分128和130上可以包括可选的夹持器例如弹性带142，以在夹具和薄膜之间提供更牢固的夹持。

现在参照图7，所述拉伸缠绕头组件12被显示为所述罩34被移除，从而显示内部部件。值得注意的是，载荷传感器150安装到缠绕头组件12并且是可操作的以在缠绕货物时连续监测薄膜200中的张力。载荷传感器150连同所述拉伸缠绕装置10的其他可控部件在可编程控制器5的控制下，这在图7中以示意图的形式展示。载荷传感器150不控制或改变薄膜张力，而仅测量和监测张力，向控制器5提供输入，该控制器5根据来自载荷传感器150的薄膜张力数据调整分配薄膜的速度。

拉伸缠绕头组件12还包括薄膜切割组件50，该薄膜切割组件包括线性可伸展和可收缩的臂52，该臂在其远端，即，可向托盘化货物延伸的末端，具有压垫54，一对垂直滚轮56a和56b，以及悬挂在滚轮56a和56b之间的薄膜切割热丝58，使得热丝与两个滚轮56之间的外切线相重合。考虑到转台100上的货物旋转方向(即，箭头A，图1)，滚轮56a被认为是下游滚轮并且滚轮56b因此是上游滚轮。在可编程控制器5的控制下的薄膜切割组件致动气缸(未示出)，工作以驱动臂52从其缩回位置(例如图4所示)到伸出位置，如图7所示。薄膜切割组件50的操作在下面详述。

再次参照图1，转台100包括安装在可旋转底座104上的多个驱动滚轮102。编码器以106示意性地示出并且安装到转台100。转台100沿图1中箭头A的方向旋转，带有未显示的转台驱动马达；编码器106可以安装到驱动马达而不是直接安装到转台。转台旋转速度和位置基于编码器反馈是已知的。其他类型的位置指示器可以代替编码器106。

如前所述，所述拉伸缠绕装置10和所有部件以及转台100都在可编程控制器5的控制下。现在将详细描述装置10的操作。

某些操作参数和标准被编程到控制器5中用于各个货物，即，由装置10拉伸缠绕或将被拉伸缠绕的箱子152的各个托盘。那些操作参数和标准包括：

a.薄膜分配点——即如上定义的薄膜出口点——与转台100的中心点保持已知距离；

b.被缠绕的货物位于转台中心；

c.成品货物大小尺寸已知，根据可从正在构建货物的码垛机控制器获得的现有数据；

d.一旦转台100开始旋转，旋转速度就由来自编码器106的数据获知并且货物的拐角位置开始相对于分配点改变。控制器105开始向货物分配薄膜，夹具组件120的夹持臂122和124打开，并且加压空气通过空气喷射器48吹到薄膜的自由端；

e.当薄膜附着到货物上时，薄膜张力被载荷传感器150连续测量和监控，且薄膜张力数据被传输到所述可编程控制器5；

f.随着转台旋转发生，薄膜以一定速度分配——放出速度——由载荷传感器150提供给控制器5的薄膜张力数据确定，并且使得薄膜的放出与测量的薄膜张力一致并适合。因此，薄膜放出的需求速度是由薄膜张力决定的，并对其作出反应的；

g.薄膜分配速度可以随偏移量或其他因素而变化，以相对于张力值略微增加或减少放出；

h.当托架组件14相对于货物垂直移动时，通过跟踪薄膜头高度相对于当薄膜接合货物时薄膜所处高度的变化来补偿螺旋；

i.如果码垛机或其他系统不知道货物尺寸特征，则可以使用传感器来确定货物大小和在转台上的位置，或者可以使用操作员接口站的操作员输入。

设置好上述参数后，拉伸缠绕程序开始，托盘101上放置有已完成堆叠的箱子152，所述托盘在驱动滚轮102的帮助下移动到转台100的中心。先前指出货物尺寸已被控制器5获知。

如图3所示，薄膜200的自由端212由夹具组件120保持。也就是说，所述夹持臂122和124处于其接合的夹紧位置，薄膜被夹在其间。当缠绕未完成时，这一直是正常情况。当夹具接合并夹持薄膜的自由端212时优选关闭吹气，因此没有空气吹到薄膜上。薄膜切割组件50的臂52处于缩回位置。启动转台旋转，随着转台旋转和拉伸缠绕头12的垂直位置设置到所需位置，短时间启动通过空气喷射器48的气流，以便薄膜的自由端212受控。然后所述夹持臂122和124移动到它们的打开位置以解除对薄膜的夹持并且薄膜吹气开始(即，加压空气被吹到薄膜尾部上)。在夹持臂122和124打开后不久，或可选地，与夹具打开同时，开始薄膜分配，以及薄膜通过预拉伸驱动滚轮36和通过空气管46和48之间的分配点分配。在将薄膜附着到货物之前，并且所述夹持臂122和124处于打开位置时，自由端或松散端212，即，薄膜200的“尾部”212除了被对准在薄膜上的加压空气提供的“支撑”外，没有其他支撑。所述薄膜的尾部因此被吹向货物。空气被吹到行进的薄膜上，直到薄膜附着到货物上，但是一旦附着发生，加压空气流就可以在缠绕循环的剩余部分停止。

在预附着期间，预拉伸滚轮36以如果薄膜附着至货物时薄膜将被分配的速度来分配薄膜。当薄膜由预拉伸驱动滚轮36放出时，薄膜的尾部212与在转台上旋转的货物表面接触——如下所述，薄膜接触的表面可以是侧面、上拐角表面或其他一些位置。薄膜和货物之间的接触通过吹到薄膜上的连续空气流来维持，并且薄膜在接触后直接或借助薄膜和货物之间的持续接触附着到货物上。在某些情况下，取决于各种因素，例如环境因素、货物的性质等，在薄膜附着到货物上之前，货物可能会旋转一整圈或更多圈。然而，考虑到来自鼓风机的持续且连续的气流将薄膜推向货物的外表面，薄膜将可靠地附着，使得在货物旋转时，薄膜与货物持续接触。一旦薄膜附着到货物上，薄膜张力数据就由载荷传感器150测量并传输到控制器5。如上所述，薄膜从拉伸缠绕头组件12分配的速度由控制器5控制并且对来自载荷传感器150的薄膜张力数据做出反应，以及关闭加压空气流。

所述托架组件的竖直位置最初可位于货物上限附近，以便所述薄膜200的尾部212附着在盒子152的顶部附近或上拐角之一上。然后将薄膜向下螺旋地缠绕；所述托架组件14随着转台的转动而向下移动。同样，所述薄膜200的尾部可以被吹到货物的一侧上，在大多数情况下薄膜尾部快速捕获以开始缠绕操作；所述托架组件14根据缠绕货物的需要垂直重新定位。无论薄膜尾部接触货物的位置如何，即在侧面上、上拐角表面或其他位置，薄膜都会附着，因为它被来自鼓风机的空气连续吹到与货物的外表面接触。这可以与现有技术形成对比，在现有技术中，薄膜被吹向静止的货物，并且薄膜凭借在箱子和托盘之间或箱子的层之间捕获薄膜而固定到货物上。换句话说，之前使用空气将薄膜吹向货物需要货物的重量来将薄膜固定在一个内表面(例如托盘或箱子的中间层的上表面)和另一个内表面(例如箱子层的下表面)之间。

缠绕继续，直到货物被完全缠绕。一旦货物被完全缠绕，所述薄膜200就通过薄膜切割组件50的操作被切断。切割臂组件50在图1中被示为处于缩回或原始位置。这是在缠绕作业期间使用的位置。当货物被完全缠绕时，转台100的旋转在货物处于图1所示的位置时停止。鼓风机操作关闭，薄膜由夹持臂122和124夹住。控制器5启动臂52伸展到图7和10所示的伸出位置。在该位置，压垫54接触托盘化和缠绕货物的一侧，下游滚轮56a与薄膜200接触；上游滚轮56b可以接触也可以不接触货物。在货物被缠绕之后，由压垫54施加到薄膜的压力用作将薄膜压靠货物以固定薄膜的方法。

如图10所示，当所述垫54与货物接触时，切割热丝58通电，加热所述丝，从而在可伸缩臂52处于其伸出位置时切断薄膜。此时所述薄膜200偏转穿过上游和下游滚轮56a和56b；所述热丝66靠近薄膜，即使所述薄膜和所述丝之间没有实际接触，也会导致薄膜被切断。此外，避免所述丝和薄膜之间的直接接触可以有利于避免残留的熔化薄膜堆积在所述丝上。所述垫54接触所述货物并且因此将薄膜的切断边缘压到货物上并且这避免了松动的薄膜末端。

一旦所述薄膜200被切断，所述臂52就缩回到它的原始位置并且缠绕的货物被运离所述转台。

现在详细描述在薄膜断裂、预期或预测的薄膜断裂和其他操作条件的情况下所述拉伸缠绕装置10的操作。本文所使用的术语“薄膜断裂事件”是指导致薄膜断裂的条件。如下文所述，薄膜断裂事件可以是薄膜的未预测的断裂，或者薄膜断裂事件可能由故意导致薄膜断裂的条件引起，如预测的薄膜断裂，以及有意的薄膜切断，如发生在缠绕周期结束时。

在所述薄膜200被附着到托盘化货物并且薄膜200向货物分配的所有时间，载荷传感器150监测和检测薄膜张力信息并且该信息被传输到控制器5，该控制器5与载荷传感器150通信。载荷传感器150还在薄膜未附着到货物时监测和检测薄膜张力信息，在这种情况下，测得的货物张力可以是零值。控制器5用薄膜张力的操作规范被编程，这里称为X(即，薄膜张力＝X)，这可以取决于薄膜的类型及其特定特性(例如薄膜类型，薄膜厚度，薄膜制造商等)，但在所有情况下都包括以下参数：

a.标称薄膜张力范围。这是薄膜张力X的值的范围，处于该范围内的薄膜张力被认为是令人满意的，因此缠绕被认为是按预期进行的。该范围有一个上限值Z和一个下限值Y，并且该范围可以表示为[Z,Y]或Z≥X≥Y。根据条件和薄膜类型，所述上限值Z与X之间的差异，所述下限值Y和X之间的差异在范围内不必相等。换句话说，X和上限值Z之间的数值范围可以大于X和下限值Y之间的数值范围，反之亦然。

b.超出范围的薄膜张力。基于载荷传感器150检测到的薄膜张力X以及如控制器5中所编程的，有两种基本的超出范围条件。

1)如果载荷传感器150检测到的薄膜张力X大于上限值Z。在这种情况下，认为薄膜张力X超过了薄膜张力的上限值。这种情况被认为是超出范围的，因为它是即将发生的薄膜断裂的准确预测。可以通过高于上限值Z的薄膜张力X来预测即将发生的薄膜断裂，因为众所周知对于正在使用的特定薄膜，当薄膜张力超过上限值时，所述薄膜通常会断裂。

2)如果载荷传感器150检测到的薄膜张力X小于下限值Y。如果存在这种情况，则认为薄膜张力X低于薄膜张力的下限值。这种情况也被认为是超出范围的，因为它预示着即将发生的薄膜断裂或已经发生断裂。当检测到的薄膜张力X下降到低于下限值Y时，众所周知所述薄膜已经断裂，或者例如薄膜的弹性已经受到损害，使得当薄膜正在缠绕时，施加到薄膜上的张力不足，这是即将发生的薄膜断裂的预测。当一个缠绕周期完成且薄膜已被切断时，检测到的薄膜张力X等于零。

如下详述，有多种操作顺序适用于由载荷传感器150检测到的上述条件。

a.薄膜断裂。如上所述，当薄膜在缠绕操作过程中发生断裂时，存在一种危险，新产生的薄膜尾部有可能会向收缩缠绕头回缩并缠结在设备中。下面描述的操作程序旨在控制由断裂产生的薄膜尾部以防止缠结。当薄膜在缠绕操作过程中发生断裂时，载荷传感器150检测到的张力值X立即下降到低于下限值Y。当张力值X低于下限值Y时，可编程控制器5立即使夹具组件120的夹持臂122和124移动到夹紧位置。同时，控制器停止通过收缩缠绕头进给薄膜。所述薄膜尾部被捕获到夹持臂之间，托盘化货物继续在转台上旋转。刚刚描述的性质的薄膜断裂事件是无意的薄膜断裂。

随着夹持臂之间捕获薄膜和中断薄膜分配，所述系统准备好将薄膜重新附着到货物上，其方式与上述关于将薄膜初始附着到未缠绕的货物上的方式相同。在这种薄膜断裂情况下，唯一区别是收缩缠绕头的垂直位置可以上或下垂直移动，使得当薄膜重新附着时，部分缠绕货物发生断裂的区域被重新附着的薄膜缠绕起来。这确保了货物的牢固缠绕，并防止任何松散的薄膜尾部悬挂在货物上。此外，在重新附着过程中可能不需要使用鼓风机，这取决于例如所使用的薄膜类型。

b.预测的或预期的薄膜断裂。如上所述，存在两种可能的情况，其中控制器5被编程为确定薄膜断裂是预期的，并因此启动校正操作，以防止可能伴随断裂发生的薄膜尾部缠结。第一种是载荷传感器150检测到的薄膜张力X大于上限值Z。第二种是薄膜张力X小于下限值Y。在这两种情况下，薄膜可能完好无损，但检测到的薄膜张力是即将发生的断裂的预兆。因此，采取校正措施以防止不受控制的断裂和由断裂伴随薄膜缠结引起的可能的薄膜尾部回缩。当任一情况发生时，并且在检测到该情况时，控制器5立即使夹具组件120的夹持臂122和124移动到夹紧位置。同时，所述控制器停止通过收缩缠绕头进给薄膜。所述转台100继续旋转。如果薄膜仍然完好无损，夹具牢固地夹住薄膜并且薄膜分配停止，则薄膜在夹具和货物之间断裂。在这种情况下，薄膜断裂是由夹具夹住薄膜引起的，但断裂是受控的，薄膜尾部的回缩以及与收缩缠绕组件的其他部件可能发生的缠结都被防止了。本段中描述的类型的薄膜断裂事件是故意的，因为薄膜实际上没有断裂，直到通过张力测量检测到预测的断裂或预期的断裂，并且夹具被移动至关闭位置以引起薄膜的实际断裂，从而控制回缩。

c.出于此处的目的，另一种类型的薄膜断裂事件发生在缠绕循环结束时，当货物被完全缠绕并且薄膜被如上所述的薄膜切割组件50有意地切割时。与上述预测的或预期的薄膜破损一样，在缠绕循环完成后因故意切割薄膜而引起的薄膜破损事件是故意的薄膜破损。

薄膜的重新附着以与上述关于薄膜断裂后的薄膜重新附着相同的方式进行，调整收缩缠绕头的竖直位置，使得当薄膜重新附着发生时，发生断裂的货物上的区域被重新附着的薄膜缠绕起来。

一些码垛操作提供用于并行的货物构建和拉伸缠绕。换句话说，货物是在托盘上构建的，并且在构建货物时进行拉伸缠绕。上述本发明的原理同样适用于这种码垛/拉伸缠绕机配置，例如，使用上述预拉伸组件和夹具组件，可以在第一层箱子被放置到托盘上之前将薄膜吹到转台上的空托盘上；通常，薄膜是在第一层的箱子下面捕获的。随着层叠过程的继续，拉伸缠绕同时发生。所述夹具组件120在将薄膜吹到空托盘上时提供了更大的可靠性，因为薄膜的尾部在吹到托盘上之前总是被夹具122、124控制，从而消除了薄膜缠结的风险。这同样适用于首先将薄膜吹到已经构建了一层或多层的托盘上的情况。在这种情况下，所述薄膜被吹到现有的一层或多层箱子上，拉伸缠绕与码垛同时进行。同样，由于在接合前所述夹具管理和控制薄膜尾部，薄膜尾部缠结风险被消除或大大降低。因此，应当理解，如本文所用，术语“货物”可指空托盘、部分装载的托盘或满载的托盘。

在本发明的一个实施例中，拉伸缠绕装置10可以包括可选的光学薄膜传感器40，该光学薄膜传感器位于薄膜驱动滚轮36的下游。传感器40检测薄膜的存在(或不存在)以及可选地，薄膜的相关条件，详情如下。传感器40连接到拉伸缠绕头组件12以检测薄膜200是否因为薄膜的特性瞬时改变而没有离开预拉伸组件32。如前所述，传感器40是光学传感器，其可以检测薄膜200的存在以及可选地薄膜200的位置或特征。如果传感器40检测到薄膜不再离开预拉伸组件，则表明卷筒30上的薄膜200可能已经用完了，或者有其他的故障。可选地，可以使用不同类型的传感器代替传感器40来检测薄膜是否真的在通过预拉伸滚轮分配，或根据下述光学特性检测缺陷，例如部分薄膜撕裂或薄膜中的孔洞。例如，当薄膜有断裂时，薄膜会颤动。这会导致传感器40“看到”的光学特性发生变化，这表明存在超出范围的情况。此外，传所述感器40可适于通过连续监测预拉伸组件32和货物之间的薄膜幅材的完整性来感测薄膜尾部到货物的接合。如果薄膜幅材的完整性受损，传感器40会检测到问题(同样，通过光学特性的变化)，以及通过控制器5会自动采取行动，通过在薄膜缺陷所在的货物区域分配额外的薄膜来确保货物容纳性以便例如缠绕发生断裂的货物部分，以确保对整个货物进行完整的薄膜缠绕。如上所述的传感器40为光学传感器，但是存在可以替代使用的其他传感器技术，例如超声波。

本领域的技术人员将容易理解，在不脱离本发明的本质的情况下，可以以某些方式修改本文描述的和附图中所示的发明以产生等同的设备。例如，虽然本发明已记载使用转台，托盘化货物置于转台上，但同样可以通过保持货物静止并使拉伸缠绕头围绕静止货物旋转来产生货物和拉伸缠绕头之间所需的相对旋转运动。因此，本文术语旋转轴描述在货物和缠绕头之间产生相对旋转的这些不同方法的中心点，即，(a)其中静止缠绕头与旋转货物结合使用，以及(b)其中静止货物与旋转缠绕头结合使用。

作为另一个例子，所述预拉伸组件32可以被修改，使得最后的预拉伸滚轮(即，就薄膜分配方向而言最下游的滚轮)定位成使得薄膜在没有下游惰滚轮的情况下离开滚轮。这是通过倾斜组件来完成的，这样薄膜就可以从最后一个预拉伸滚轮直接进给到空气管44、46之间的空间中。加压空气可以通过许多其他方式供应，例如，加压空气罐就是其中之一。其他修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。

本发明已按照优选和示例实施例进行描述，但对于普通技术人员而言，应当理解发明的精神和范围并不限于这些实施例，而是扩展到各种修改和等同物，如附在权利要求书中所定义的。

Claims (21)

1.一种用于防止在缠绕货物的拉伸缠绕机中的薄膜缠结的装置，包括：

能垂直移动的分配头，具有适于分配薄膜的至少一对预拉伸滚轮；

第一驱动机构，用于驱动所述至少一对预拉伸滚轮以分配薄膜；

压缩空气源，在薄膜从所述至少一对预拉伸滚轮分配后，通过对准薄膜的空气喷射器吹出压缩空气，由此将所述薄膜吹向货物；

第二驱动机构，适于提供所述货物和所述分配头之间的相对旋转；

薄膜夹具，该薄膜夹具在所述分配头和所述货物之间安装到分配头，其中，所述薄膜夹具适于在发生薄膜断裂事件时夹持住薄膜。

2.根据权利要求1所述的装置，包括薄膜张力装置，用于连续测量薄膜张力以产生薄膜张力值并将薄膜张力值传输至控制器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，当薄膜断裂事件发生时，所述控制器停止薄膜的分配，同时使所述薄膜夹具夹持住所述薄膜。

4.根据权利要求3所述的装置，包括存储在所述控制器中的可接受的张力值范围，并且薄膜断裂事件被定义为高于或低于可接受的张力值范围的薄膜张力值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述薄膜夹具在薄膜断裂之前夹持住所述薄膜。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，薄膜断裂是由夹持薄膜的薄膜夹具引起的。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述薄膜夹具在薄膜断裂后夹持住薄膜。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述薄膜在薄膜断裂后具有自由端，并且其中所述薄膜的自由端在薄膜夹具夹持住薄膜后被防止回缩和缠结。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，薄膜以响应于所述薄膜张力值的速度来分配。

10.一种用于防止在缠绕货物的拉伸缠绕机中的薄膜缠结的方法，包括以下步骤：

a)提供薄膜输送头和货物之间的相对旋转；

b)在所述薄膜输送头上的固定位置安装薄膜夹具；

c)从所述薄膜输送头分配薄膜并将薄膜附着在货物上；

d)测量所述薄膜中的张力；

e)如果测得的张力高于上限值或低于下限值，则关闭夹具以夹持住薄膜，同时停止薄膜的分配。

11.根据权利要求10所述的方法，包括在相对旋转期间至少间歇地向所述薄膜吹气。

12.根据权利要求11所述的方法，包括在发生薄膜断裂之后关闭所述夹具以夹持住薄膜的步骤。

13.根据权利要求11所述的方法，包括在发生薄膜断裂之前关闭所述夹具以夹持住薄膜的步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中关闭所述夹具以夹持住薄膜导致所述薄膜断裂。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，相对旋转不停止，并且包括在步骤e)之后通过以下方式将所述薄膜重新附着到货物：

a)向所述薄膜吹气；

b)打开夹具并同时从所述薄膜输送头恢复所述薄膜的分配。

16.根据权利要求10所述的方法，薄膜以由测得的薄膜张力确定的速度来分配。

17.一种用于防止在缠绕货物的拉伸缠绕机中的薄膜缠结的装置，包括：

用于分配薄膜的分配头；

薄膜夹持器，安装在所述分配头上并位于所述分配头和所述货物之间，所述薄膜夹持器可在薄膜夹持位置和薄膜非夹持位置之间移动；

控制器，与适于测量薄膜张力的薄膜张力测量设备通信，使得来自薄膜张力测量设备的薄膜张力值被传输到所述控制器，其中所述控制器被编程为具有可接受的薄膜张力值范围，具有上限和下限；

驱动机构，用于以由薄膜张力值确定的速度从所述分配头分配薄膜；

其中，如果薄膜张力值在可接受的薄膜张力值范围之外，则薄膜夹持器移动到薄膜夹持位置。

18.根据权利要求17所述的装置，包括压力空气源，在薄膜从所述分配头分配之后，至少间歇地通过对准薄膜的空气喷射器吹气。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，薄膜断裂事件薄膜被定义为在可接受的薄膜张力值范围之外的薄膜张力值。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，薄膜断裂事件发生在薄膜断裂之前。

21.根据权利要求19所述的装置，其中，薄膜断裂事件发生在薄膜断裂之后。