包装系统和方法

专利名称：包装系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种用于提供一定量的插入到容器中的垫料(dunnage)材料的包装系统，一个或多个物品有待于装填到该容器中进行运输。
背景在典型的应用中，包装工人将列在物品清单上的待运输物品抽出并将其放置在容器中。在物品运输之前，将保护性包装材料或其它类型的垫料放置在容器中的物品周围。垫料材料填充了至少一部分的任何空隙，并且/或者在运输期间提供了物品的缓冲作用，防止或最大程度地减小了物品相对容器的运动，和/或防止或最大程度地减小了物品在运输期间的损伤。一些常用的垫料材料是泡沫塑料壳、塑性泡罩包装、气囊和褶皱纸材料。
当用垫料材料填充容器时，垫料分配器的操作员观察容器，并在容器看来似乎装满时，停止分配器。然后闭合容器进行运输。一些示例性的分配器包括通常和空气输送系统相关的塑料壳分配器；就地发泡分配器，气囊机和纸垫料转换器。
分配器操作员通常将容器装得太满，导致容器中放置太多垫料材料，超过了充分保护物品和/或填充容器中的空隙所需。在其它情况下，操作员将太少的垫料材料放置在容器中，因此物品具有更多的在容器中移动的空间，并且/或者在运输期间可能受损。
随着分配操作的速度增加，过度填充和填充不足通常越来越变成一个问题。现今的空隙填充分配器，尤其是纸垫料转换器，可以超过每分钟五十英尺(大约每秒1/4米)的速率来传递垫料材料带。
概要本发明提供了一种用于使空隙填充的包装操作自动化的系统和方法。一个实施例提供了一种包装系统，其包括多个垫料分配工位，其各具有至少一个从中可分配垫料材料的垫料分配器，以及用于在至少两个垫料分配工位上来回运输容器、以便将垫料放置到容器中的运输网络。分配工位可沿着运输网络的一部分进行设置，从而可将一个或多个容器串联和/或并列地顺序地运输到多个分配工位上。系统还可包括可在至少一个垫料分配工位上进行分配的垫料供应源。该供应源可包括垫料转换机，其可将原材料转换成相对较低密度的垫料材料，并将其供给一个或多个垫料分配工位。垫料供应源可包括例如气囊、褶皱纸、泡沫条、泡沫壳和纸条的其中一种。
该系统还可包括用于控制一个或多个系统元件的控制器。这些元件可包括，例如，将一个或多个物品放置在一个或多个容器中以进行运输的一个或多个装载工位，位于至少一个垫料分配工位上游的一个或多个中间工位，其包括用于检测容器中的空隙体积的特性(characteristic)的空隙传感器，以及/或者一个或多个用于确定容器是否符合预定标准(criteria)的装置，例如传感器。在后一情况下，运输网络还可包括将未能满足预定标准的不符合标准的容器转移(divert)的途径。
在这里所提供的包装方法包括基于发送标准将容器发送给选自多个垫料分配工位中的其中一个垫料分配工位，并将垫料供给至垫料分配工位上的容器。发送标准可包括，例如，垫料分配工位的可用性、垫料材料的特性、容器的特性、容器中的空隙特性和/或容器中待运输物品的特性。提供垫料可包括，例如，确定容器中的空隙体积。
在一个实施例中，该方法还包括，为各容器分配标识符，以及当容器移动经过包装系统时跟踪容器。
一个实施例提供了一种系统和方法，其特性在于，可检测容器的空隙体积特性的一个或多个空隙检测工位，可基于空隙检测工位的所检测特性来分配垫料材料的一个或多个垫料分配工位，以及用于将容器从其中一个空隙检测工位传送到所选的一个或多个垫料分配工位上的运输网络。
可选的是，包装系统的一个实施例包括至少一个可检测至少一个容器特性的传感器，以及基于容器的检测特性而确定容器是否适合放置垫料材料的控制器。包装系统可包括分配垫料以插入到容器内的空隙中的一个或多个垫料分配工位，其中至少一个垫料分配工位能够分配出多种类型的垫料材料。
包装方法的另一实施例可包括以下步骤基于发送标准，将容器发送给选自多个垫料分配工位中的一个垫料分配工位，并将垫料供给至垫料分配工位上的容器。
可选的是，发送步骤可包括基于发送标准的发送，发送标准包括垫料材料的一个或多个特性、容器的特性、容器中的空隙特性以及容器中待运输物品的特性。
本发明的一个实施例可包括一个或多个以下步骤确定所分配的垫料的类型，控制所分配的垫料数量，测量容器的特性，和查询数据库以确定空隙体积。
在本发明的另一实施例中，一种包装系统包括可检测容器的空隙体积特性的一个或多个空隙检测工位，可基于空隙检测工位的检测特性而分配垫料材料的多个垫料分配工位，以及用于将容器从其中一个空隙检测工位传送到所选的其中一个垫料分配工位上的运输网络。
在本发明的一个实施例中，包装方法包括，确定容器的空隙体积，将容器运输到所选的多个垫料分配工位的其中一个垫料分配工位上，并基于容器的空隙体积而分配垫料材料。
在本发明的一个实施例中，包装系统包括可检测容器特性的传感器，以及基于容器的检测特性而确定容器是否适合放置垫料材料的控制器。
在本发明的另一实施例中，包装方法包括，检测至少一个容器特性；并基于检测特性而确定容器中是否适合放置垫料材料。
在本发明的一个实施例中，包装系统包括多个可分配垫料以放置在容器空隙中的垫料分配工位，其中至少一个垫料分配工位能够分配多种类型的垫料材料。
在本发明的一个实施例中，一种用于填充容器空隙的自动化包装系统包括用于装载容器的多个装载工位，多个垫料分配工位，将装载工位连接到多个垫料分配工位上、以用于将容器从多个装载工位运输到一个或多个垫料分配工位上的运输网络，以及控制器。控制器通过运输网络而自动地将容器发送到所选的垫料分配工位上。
可选的是，该系统可包括下列中的一个或多个空隙体积检测装置，其位于至少一个分配工位上游，用于获得表示容器中的空隙体积的信息，并将所获得的信息提供给控制器；控制器，其根据表示空隙体积的信息来确定有待于在垫料分配工位上进行分配的垫料体积，并指示垫料分配工位自动地分配出所确定的垫料体积；包括获得容器测量值的传感器的空隙体积检测装置；以及包括获得表示容器内容物形貌的数据的传感器的空隙体积检测装置；其中表示空隙体积的数据从条形码、RFID芯片和存储在数据库中的数据的其中一个中获得。
在本发明的一个实施例中，一种用于将物品包装在容器中的自动化系统，包括用于将一个或多个物品装载到容器中的装载工位；用于识别容器特性的装置；用于确定分配到容器中的垫料体积的装置；多个垫料分配器；以及用于将容器从装载工位发送到所选的多个垫料分配器的其中一个垫料分配器上的装置。所选的垫料分配器将所确定的垫料体积提供到容器中。
可选的是，该系统可包括根据所确定的特性来用于确定容器是否适合于自动填充垫料的装置；和/或一个或多个垫料分配器，其包括一个或多个将原材料转换成垫料产品的垫料转换器。
根据本发明的一个实施例，这种自动包装系统包括用于装载容器的装载工位；用于获得所装载容器的特性的传感器；用于将垫料自动地放置在容器中的垫料分配工位；用于将容器从装载工位移动到垫料分配工位上的运输网络；以及根据所获得的特性来用于确定是否将垫料放置在所装载的容器中的控制器。
可选的是，是否将垫料放置在所装载的容器中是容器是否符合预定标准的函数；并且/或者运输网络包括使不符合标准的容器转移的容器转移器(diverter)；并且/或者容器转移器包括从运输网络中取下容器的机构；并且/或者容器转移器包括将容器发送到手动工位上的机构。
以下将全面描述，并尤其在权利要求中指出前述特性和其它特性，以下详细描述和附图将更详细地阐述本发明的一个或多个说明性的实施例。然而，这些实施例只是其中可采用本发明原理的各种方式中的一些方式。
附图简介

图1是根据本发明的包装系统的简图。
图2是根据本发明的包装系统的一个实施例的平面图。
图3是容器可能通过包装系统的路径的示意性侧视图。
图4是供图1系统使用的带标准规则槽口的容器(RSC)的透视图。
图5是图1系统中所使用的空隙体积扫描器的侧视图。
图6是沿着图5的剖面线6-6看去的图5所示空隙体积扫描器的端视图。
图7是里面已经放置了若干个物品的容器的横截面图，其中剩余的空隙由剖面线表示。
图8是显示了根据本发明一个实施例的包装工艺的流程图。
详细描述现在参看这些附图，并且最初参见图1，根据本发明一个实施例的示例性包装系统大体上用10表示。系统10包括一个或多个容器装载工位12，例如装载工位12a，12b，12c和12d，和多个垫料分配工位14，例如垫料分配工位14a，14b，14c，14d，14e，14f和14g。在装载工位12上将一个或多个物品16(图3)放置到容器20中。然后在垫料分配工位14上分配垫料材料，并将其放置到容器20的空隙中。空隙是容器20中没有被一个或多个物品16所占据的空间。
系统10还可包括为辅助垫料分配工位14而可能需要的一个或多个中间工位22；使容器20移动通过工位的运输网络24；和/或系统控制器26，其控制系统10中的一个或多个动作，例如控制容器20通过系统10的流动。图1显示了运输网络24，其可以若干种不同的通过系统10的方式而将容器20，例如从多个工位发送至公共工位，以及从单个工位发送至多个后续工位。虽然图1中显示了多个给定类型的工位(容器装载工位，中间工位等等)，但是对于给定的应用，只要单个给定类型的工位可能就足够了，并且/或者可能不需要给定类型的工位。
一个或多个中间工位22可选地包括用于确定容器在接受垫料之前是否满足预定标准的装置。另外，一个或多个中间工位可选地包括空隙测定工位或装置30(图3)，用以确定容器20的空隙体积。空隙测定装置30可用于识别空隙体积，以计算出填充空隙所需的垫料体积。空隙测定装置30还可用作用于确定容器是否满足预定标准的装置。
图1中所显示的系统10的实施例可选地包括一个或多个用于闭合容器20的闭合工位102，并且系统10可选地包括一个或多个用于处理容器以进行运输的运输工位104。
可以理解，在一个实施例中，系统10可配置成最大程度地减小或消除对包装工人或其它操作员的需求，从而减少包装容器所需要的时间和/或增加包装操作的可靠性。系统可使用例如一种可以比包装工人更快的速率将垫料分配和插入到容器中的机器，从而减少了包装时间。另外系统可配置成例如可提高可靠性，这是因为可自动地计算出正确的垫料体积，从而减少或消除了过分填充和填充不足的问题。以下将参照图2和3更详细地描述所示系统10中的各种工位，图2显示了一个具体的示例性的系统300，图3显示了一条可供容器20通过系统的路径。
装载工位如图2和3中所示，装载工位12可包括用于从扁平坯件34中竖立起容器20，例如纸板盒的撑盒机32。其它类型的容器可供这个系统10使用，并且不需要撑盒机。撑盒机可以是例如一个任务区域，在该区域通过包装工人或通过可将盒子坯料自动转换成盒子的自动装置，而将盒子坯料转换成盒子。撑盒机甚至可以是现场制造盒子的装置。
示例性的容器20是带规则槽口的容器(RSC)，并且另一容器类型是鞋盒型的容器。作为备选，在这个系统10中可使用另一类型的运输容器。RSC通常具有四个折板，一组相对的折板通常跨越至少它们之间的距离的一半。
简要地参见图4，RSC在容器宽度W和侧折板36及端折板38的高度之间具有规定的关系。折板36和38通常具有例如为容器宽度W一半的高度。因此，容器20的侧壁40和端壁42的高度H(即，容器在闭合时的高度)可在折板36和38竖立在其未折叠状态下，由容器20的测量高度来确定。侧壁和端壁40和42的高度(容器20的包含物品部分的高度)将是容器在折板36和38竖立且未折叠时的高度的己知分数。本领域中的技术人员应该懂得，高度H可由其它方式来确定，例如当折板36和38折叠起来时，这提供了对容器20的侧壁和端壁40和42的高度的直接测量。
多个装载工位可串联地设置成当容器20顺序地通过多个装载工位时，多个装载工位可为容器20提供一个或多个物品16。例如如图1中所示，在第一工位12c上可将第一物品或多个物品放置到容器中，然后可将容器运输到第二工位12d，在第二工位12d上可将第二物品或多个物品放置到容器中。物品可以是彼此不同的或相同的。
作为备选，多个装载工位可并列地设置。如图1和2中所示，设置成并列关系的装载工位12a和12b，其可同时或彼此独立地用于包装分开的容器，从而在如果需要时或合适时，可使一个装载工位离线，而不需要关闭整个系统10。
物品或多个物品16可以若干种方式来提供，用于装载到容器中。在放置到容器20中之前，一个或多个物品16可从储存装置中取出，并放置到临时的容器(未显示)中，例如手提箱中，之后从中将一个或多个物品16拉出而放置到容器20中。物品16可进行随意供给，而没有可预测的样式，对于所述可预测的样式，将需要物品放置在具体的容器20中，或者装载工位可基于一个或多个标准而专门用于提供一个或多个物品16。一些能够使用的标准包括容器尺寸、运输公司、运输模式、物品易碎性、物品重量、物品尺寸、物品关系等等。
物品16可以多种方式装载到容器20中。例如，包装工人可用手将物品16放置到容器20中。作为备选，包装工人可启动或控制或监督由一个或多个将物品或物品16放置到容器20中的装置(例如可将物品移动到容器中、并且还可选地使物品相对容器定向的抓放型机器人(未显示))所执行的一个或多个步骤。此外，物品16可由操作员不经任何外部控制地放置到容器20中。在该后一示例中，一个或多个受到例如控制器26控制的机器或其它装置，其在没有包装工人任何援助的条件下，将物品或多个物品16放置到容器20中。
运输网络运输网络24在工位之间运输容器20，使容器通常以下行方向通过系统10。任何可物理式地移动容器20通过系统10的方法或组合方法都可采用。例如，运输网络24可包括传送带网络，其通常根据需要起动，停止，运输和使容器20定向，在这种情况下，即使需要人，也是需要很少的人。在高度自动化的系统中，对于网络中的多条生产线，可能只需要一个或几个人来监督和解决运输问题。
运输网络24可包括多个传送带线路68，其限定了通过系统10的路径。在图1中，示意性地显示了这些线路68a-68z，并且这些线路发散和会聚在一起，用以选择性地沿着通过系统10的路径，例如68b，68f，68m，68t，来发送容器。在图3中，运输网络24包括传送带60，例如无压力累积传送带。在无压力累积传送带中，传送带被分隔成多个区域，各区域尺寸适合于承载至少一个容器。当下游区域清空时，容器从上游区域移动到下一个下游区域。各区域可单独地提供动力，可采用闸门或其它装置来调整容器从各区域和在各区域中的流动，并且可使用传感器来确定容器何时已离开了区域。监视控制器，例如控制器26，通常控制各区域的操作。
中间工位可选的一个或多个中间工位22定位在装载工位12和垫料分配工位14之间。中间工位22可包括空隙测定工位或装置70，其用于获取代表空隙体积的数据，以帮助垫料分配工位14分配受控量的垫料。
空隙测定装置70获得可用于确定空隙体积，并从而确定将多少垫料放入容器20中的数据。空隙体积可通过直接测量容器20、空隙和/或内容物的特性来确定。在共同拥有的美国专利No.5,897,478中描述了一种示例性的空隙测定装置，其通过引用而结合在本文中。图3中的空隙测定装置70包括具有扫描区域的空隙体积扫描器72，容器20可被传送而通过该区域。获得的空隙体积数据可存储在电子存储器中，其可以是例如控制器26的一部分。
空隙体积可选地通过手工并利用测量工具进行测量，以测量容器的一个或多个特性。这些测量值可同检查表中的尺寸进行比较，以间接地确定空隙体积，或者可直接从测量值中计算出空隙体积。
空隙体积还可利用用于空隙体积形貌绘图的外形检测，利用电磁成像技术和装置，例如高频雷达、超声、激光器、机器视觉等等进行测量。一个或多个成像传感器可用于产生立体的图像，从中可创建用于计算空隙体积的三维模型。
作为备选，在容器上方可部署一种相对可移动的测杆的二维排列，其延伸到容器中以探测深度。各测杆将通过向下延伸直到遇到物品16的顶部或容器20的表面时为止，来测量在其排列位置上的深度。利用形貌绘图，可将垫料引导至那些最需要填充的区域。
在国际专利出版物No.WO 2004/041653中描述了一种示例性的空隙体积扫描器，该国际专利通过引用而完整地结合在本文中。
在图5和6中可看出，示例性的空隙体积扫描器72包括框架74，其具有一对跨置于传送带60的立杆76，以及支撑在立杆76顶上并且位于离传送带60上表面固定的距离处的横梁78。立杆76可以被支撑在例如地板上，或可安装在传送带60上。
空隙体积扫描器72包括一个或多个传感器80，例如重量标尺，光学、红外线、超声波、激光或其它类型的传感器，用于获得代表容器20中的空出的空间或空隙的体积数据，物品16已经放置在容器20中，以进行包装。在所示的实施例中，传感器80包括高度传感器82、宽度传感器84和轮廓传感器86，高度传感器82用于提供代表容器20的高度的输出，宽度传感器84用于提供代表容器20宽度的输出，轮廓传感器86用于提供代表容器20轮廓的输出，尤其是其内部以及容器20中一个或多个物品16的轮廓。
轮廓传感器86显示为安装在传送带60上面的横梁78上，其优选但非必须是当传送带60移动容器20时用于持续地检测容器20中一个或多个物品16顶面的那类传感器。
示例性的轮廓传感器86是通过测量激光脉冲飞行时间进行操作的非接触式光学激光扫描器，例如Sick Optic LMS 200-30106激光扫描器。激光扫描器发射脉冲激光光束，其从容器内部和放置在容器中的任何物品上进行反射。该反射通过激光扫描器的接收器进行校准。在反射脉冲的传输和接收之间的时间与在激光扫描器和其进行反射的表面之间的距离成正比例。脉冲激光光束可通过旋转扫描器内部的镜面而发生偏转，使得扇形扫描由环绕的区域组成，由此可从所接收到的脉冲序列中确定物品的轮廓(例如，离固定的基准点/平面的距离)。扇形光束定向成垂直于容器经过传感器的运动路径。因而经过轮廓传感器86的容器20和容器中的物品16的轮廓随着容器20移动通过传感器86而被逐渐测量到。
宽度传感器84可以是任何合适的传感器，其用于确定经过传感器的容器20的宽度。在所示的实施例中，宽度传感器84是红外线距离传感器，其可用于测量容器20的第一侧面40a(图4)与传感器或其它基准点间隔开的距离。为了使这个实施例输出容器的宽度，将相对的容器侧面40b(图4)的位置校准在离宽度传感器84一段己知的固定距离处，如图所示，宽度传感器84可安装在扫描器框架74的其中一个立杆76上，位于刚好高于传送带60水平的位置。为此，容器20可与宽度传感器84相对的传送带60那一侧上的导轨90对齐，该导轨90位于离宽度传感器84己知的距离处，因而用作零基准。容器的一个侧面还定向成与导轨90平行。因此，容器的宽度将是导轨90的位置与最靠近宽度传感器84的容器侧面的测量位置之间的差值。可采用任何合适的装置来校准容器相对导轨90的位置，或者将容器20放置在所需的恒定方向上，例如利用气动操作的臂，例如朝导轨方向倾斜的由滚柱式传送带形成的低摩擦表面，等等。
高度传感器82可以是用于确定容器20高度的任何合适的传感器。示例性的传感器82包括设置在扫描区域的相对的横向侧面上的发射器排列92和接收器排列94。在所示示例性的实施例中，发射器和接收器排列92或94安装在相应的扫描器框架立杆76上。各排列包括一排发射器/接收器，其定向成垂直于传送带60的平面。因此，发射器排列92产生由接收器排列94检测的遮光屏。当容器20移动通过遮光屏时，遮光屏将被容器打断达容器的高度，由此可获得容器高度的测量值。
可提供单独的传感器来测量容器的长度。然而，在所示的实施例中，通过测量容器通过其中任何一个传感器、例如宽度传感器84所花的时间长度，并且通过知道传送带60移动容器使之经过传感器的速度，可间接地确定容器长度。时间长度乘以传送带60的速度可得出容器的长度。如果传送带的速度是己知的常数，那么只需要测量时间长度，就可确定容器的长度。如果传送带的速度变化，停止，起动，或出于其它原因，可使用传送带速度传感器来测量传送带速度，并将其传递给用于处理的控制器26。速度传感器可以是例如与传送带驱动电动机形成对接的用于提供系列脉冲的编码器，其速率与电动机的速度成比例，并因而与传送带的速度成比例。控制器可经过校准，以便将脉冲速率转换成容器速度，其可与容器经过宽度传感器时的宽度传感器所测量的时间相乘，从而确定容器的长度。
空隙体积还可在没有轮廓传感器86的条件下或以其它绘制空隙体积形貌的方法，利用例如重量差和体积置换进行测量。利用运输物品的平均密度，从容器装载前后的重量中可计算出空隙体积。重量差除以密度将得出近似的空隙体积。近似的空隙体积平均起来将是足够精确的，以允许垫料分配设备自动地填充空隙。体积置换技术使用流体(例如气体)的体积，以便从己知的运输容器的空体积中确定空隙体积。
因为空隙测定工位70通常可在比提供插入到各容器20中的垫料的垫料分配器52更快的速率下自动地提供空隙体积数据，所以，可使用相同的空隙体积测定工位70来获得空隙体积数据，其可用于确定有待于从各个垫料分配工位14e，14f，14g中分配的垫料材料的量。这可提供系统10的处理能力，还借助于发送标准而提高了系统10的适应性。
可选地作为利用测量来确定空隙体积的替代，可间接地确定空隙体积。例如，传感器，例如条形码传感器，可检测标识符，例如条形码，其标识了一个或多个物品16和/或容器20，并且从该信息中可查询数据集，其可给出从中可计算出空隙体积的相应体积，或者可将用于物品和容器的那种具体组合的空隙体积存储在数据集中，并从数据集中取出。
识别容器20和确定空隙体积的另一方式是通过检测一个或多个容器特性，包括容器尺寸、容器大小、重量等等，并且查询与检测特性相对应最接近的空隙体积。对于与间接地确定空隙体积的示例性方法相关的详细信息，可参考国际专利出版物No.WO 98/56663，其通过引用而完整地结合在本文中。
各容器20和/或物品16可包括独有的标识符，其可被识别传感器100检测到，如图2中所示。一旦已经为具体的容器20分配了独有的标识符，那么该独有的标识符在整个系统10中可用于与该容器20数据关联起来，如同牌照或名称标签。在系统10中的一个或多个位置可使用单独的识别传感器100，如图3中所示，和/或识别传感器可以是空隙体积扫描器72的一体式部件。
标识符可采用任何形式，包括标记、内置在容器中的硬件标识符、无线电频率标识(RFID)标签、颜色、形状、数字、孔、突出物、表面纹路、样式、容器的尺寸、热像、紫外成像、重量、电子物品防盗系统(EAS)标签等等。EAS标签包括，例如微波标签、电磁(EM)标签或声磁标签。
容器识别传感器100可包括光学系统，以获得可进行电子分析识别的容器20的图像或其一部分。例如，可将数字摄像机放置在允许对各容器制成数字图像的位置。然后可将该图像与数据库中的标准容器的图像进行比较。可从容器的尺寸或标识符标记中来识别容器，标记例如为点、数字、形状、颜色、热像、紫外成像图像等等。数据库还可提供容器尺寸和空容器的体积信息。
作为备选，容器识别传感器可检测无线电频率(RF)标签。RF标签通常和装载工位12上的容器是相关的，并且在整个包装工艺过程中是与容器相关的。当容器竖立并专用于某一顺序时，将顺序特有的RF标签粘附在容器上，或放置在容器的内部。顺序特有的信息(例如容器内容物、外部的容器尺寸和空的容器体积)可存储在标签上，并可由定位在垫料分配器上游的RF标签阅读器进行下载。标签信息被发送给信息处理器，其可从数据库中取出容器内容物信息。在包装工艺的末端可采用标签检索工位，使RF标签再循环，从而使系统更具成本效率。另一示例性的容器标识符是条形码。条形码标记通常连接在容器的外表面上。
在一些情形下，例如当己知体积的物品放置在特殊类型的容器中时，可从容器标识符中确定空隙体积。一旦传感器检测到容器标识符，其信息可传递给具有数据库或连接在数据库上的处理器，数据库提供了例如物品体积、容器尺寸、空隙体积、空的容器体积等等。因而可预先确定并可取出空隙体积，或者可从容器的内容物体积以及空的容器体积和/或容器尺寸中计算出空隙体积。信息可自动地上传到手动、半自动或全自动的垫料分配器上。
一个实施例还构思出，在空隙测定工位70或垫料分配工位14或系统10的任何地方，将容器20顺序地发送到垫料分配工位14上，而不检测用于容器的标识符。因为空隙测定工位70获得顺序提供的容器20的空隙体积数据，所以代表待分配的垫料材料数量的该数据或相关数据可直接传递给容器20被发往的垫料分配工位14。因而，如果三个容器20a、20b、20c顺序地通过空隙测定工位70，那么可将数据传递给各容器所发往的相应垫料分配工位14，而不读取容器上的条形码标记。在这种情况下，空隙体积数据通过容器的顺序位置和容器至特定分配工位的发送，而与该具体的容器相关联起来。因此，通过保持跟踪给定的容器在系统中已移动至何处，来进行容器的识别。
操作员可启动或控制由一个或多个装置执行的一个或多个步骤以确定所需的垫料量。作为备选，可在不受外部干预或人控制的条件下自动地确定空隙体积。然而，如从上面描述可看出，并不总是需要中间工位。在一些情形下，并不需要确定空隙体积。例如，可填充空隙体积，直到容器装满时为止。系统10只需要利用传感器、回压或机械阻力来知道何时停止填充容器20即可。在一种己知的方法中，例如，使气囊在容器中膨胀，直到容器壁向外移动时为止，这指示容器是满的。
在例如无需确定空隙体积的另一备选实施例中，可故意过分填充容器20，并除去过量垫料，以获得所需的填充度。被除去的过量垫料可返回其供应源中。所分配的垫料量可基于最大可能的容器容积来预先确定，或可由一个或多个传感器来引导。例如，容器可在可连续流动的垫料瀑布下，以足以允许最大的对预期空隙进行填充的速率进行输送，之后可将任何过量的垫料除去，并通过再循环料斗进行再循环，并和任何溢出物一起送回到填充料斗中。
在这种情况下，并不需要确定容器中物品周围的空隙体积。在容器的顶部可采用一种刮除或吹除装置来除去过量垫料。在这个系统中，RSC折板必须位于下方位置，折叠在容器的外部，或者必须采用鞋盒型容器。在RSC的情况下，必须采用折板操纵设备来准备容器填充，并再次提升起折板，以密封容器，即，根据需要上下地移动折板。
另一类型的中间工位22是用于确定容器是否符合预定标准的通行/不通行工位。预定标准可包括例如使容器适合于接受垫料和/或防止容器正确地闭合的因素。通行/不通行工位的功能可选地由空隙体积扫描器70或系统10的其它部件来执行。因而通行/不通行工位可以是其自身的中间工位，或一个或多个其它工位的一部分。例如，空隙测定工位70还可包括一个或多个传感器，用于确定容器是否适合于接受垫料，即确定是否存在不符合标准的故障状态。
一个或多个故障状态可能导致容器不适合于接受垫料，在这种情况下，不符合标准的容器需要进行特殊处理。特殊处理可包括将物品重新定位在容器中，手动地分配所需量的垫料，并将其放置在容器的空隙中，和/或在解决了不符合标准的故障状态之后将容器重新引入运输网络24中。控制器26可提供警告操作员存在不符合标准的故障状态的信号，为此，在容器可继续之前需要提起操作员的注意。作为附加或作为备选，在检测容器超出可接受的操作标准的这些或其它故障状态的其中一种状态时，控制器26可自动地将容器发送给单独的传送带，以便由操作员进行特殊处理。
不符合标准的故障状态包括，例如，指示没有检测到容器、容器的折板部分地或完全地阻塞了容器的开口，一个或多个所测量的容器尺寸低于最小阈值和/或高于最大阈值，容器重量低于最小阈值和/或高于最大阈值，空隙体积等于容器体积(这将表示容器中没有物品)或超过容器体积(这可能表示容器太满)，重量(空的或超重)，将阻止容器正确闭合的状态，例如物品延伸到高于某一高度等等。不符合标准的故障状态还可指示未满足预定标准的情形，例如狭窄但很深的空隙体积，这可能需要操作员进行专门的处理。
控制器如上所述，控制器26用于控制系统10的一个或多个部件。例如，控制器26可将容器20沿着运输网络24从装载工位12发送到垫料分配工位14上，以及当包括空隙测定工位70时将容器发送给空隙测定工位70，并且/或者可控制地分配出用于放置在空隙体积中的垫料材料。另外，控制器26还可选地跟踪通过系统10的容器20。
控制器26的各种功能可由单个处理器单元，例如用于空隙测定工位70的控制单元来执行，或者可将功能分布到若干个处理器单元中，各处理器单元具有单独的处理器，例如用于一个或多个空隙测定工位70的控制单元，用于垫料分配工位14的一个或多个控制单元，个人计算机的单独的(可能是远程定位的)微处理器，或它们的组合。
控制器26可以是许多商业上可获取的处理器的任何其中一种或它们的组合，例如可编程逻辑控制器(PLC)和带各种输出和输入端口以及相关的电子数据存储器，包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的通用处理芯片。控制器26还可提供无线通信能力，包括蜂窝电话、红外线、无线调制解调器、微波、无线电频率、卫星通信技术等等，其用于远程控制、数据传输和其它通信目的。通信可以是单向的或双向的。无线通信对于远程控制；监测和诊断；更新软件；以及消除或最大程度减小系统来回布线可能很有利，这些仅为一些示例。控制器26可由合适的软件进行控制，这些软件尤其使用从扫描传感器接收到的数据来确定容器长度、宽度、高度和内部轮廓，并由此而确定空隙体积，以及确定有待于分配并插入到该体积中的垫料材料的量，待分配的垫料材料的类型和/或分配垫料材料的速度。
控制器26可装备用于和系统10的各种元件连接起来的各种端口(未显示)，包括输入装置，例如用于垫料转换器52的脚踏开关110、传送带速度传感器112、鼠标、键盘、键区、触摸屏等等；以及输出装置，例如操作面板、用于垫料转换器52的显示器114，不符合标准的容器的指示器(未显示)，容器传感器(未显示)，等等。
例如，用于垫料转换器52的操作面板114(图3)可装备触摸屏，以作为输入装置，或者个人计算机可具有触摸屏或与之相关的其它输入装置。操作面板114和/或控制器26可具有监视器，其用于显示各种指示和/或其它信息，例如所测量的容器20的尺寸，容器20的总体积，容器20的内容物的体积，容器20的标识，和容器内容物16之上的空隙的体积，等等另外，操作面板114和/或控制器26可装备选择器装置，从而可从多个空隙填充密度中选择一个空隙填充密度。选择器装置是输入装置，并可包括可标入所需密度的刻度盘，鼠标指针，带一个或多个输入区域的触摸屏，用于输入所需空隙填充密度的键盘或键区，脚踏开关，等等。根据所选的空隙填充密度，控制器可改变为每个测量的空隙体积而分配的垫料材料的量，从而提供了所选的空隙填充密度。也就是说，可对控制器编程，使其具有默认设置，在这种默认设置下，控制器将指示为每个所测量的空隙的单位体积来分配预定量的垫料。如果需要最小的保护，例如操作员可选择较低的空隙填充密度，控制器将指示为每个给定单位的所测量的顶部-填充空隙分配例如少了10％的垫料材料。这将导致容器20的较低的填充密度，并且将消耗较少量的垫料材料。另一方面，如果需要更大的保护和/或包装在容器20中的物品较重时，操作员可选择较高的空隙填充密度，并且控制器26将指示为每个给定单位的所测量的顶部-填充空隙来分配例如多了10％的垫料材料。容器20不仅能够用不同的垫料密度进行填充，而且可为空隙体积不同的部分提供不同的密度；从而可为容器不同的容积部分提供更多或更少的垫料。
作为附加或作为备选，可对控制器26编程，以便基于运输标准来选择密度和/或垫料填充速度。运输标准可由标记、条形码、容器和/或封装在容器中的物品的其它特性来提供。运输标准的一些示例包括空隙体积、容器尺寸、容器重量、规定的运输公司、规定的运输模式(例如水运、陆运或空运；或货车或火车运输；或本地或长途运输等等)，物品的特性(超大尺寸、易碎性，等等)，所使用的垫料材料的类型(闭孔泡沫、发泡泡沫、气垫、纸垫料，可流动的垫料等等)，或它们的组合。本发明并不局限于列出的运输标准。注意，这些只是可能的运输标准的一些一般的示例。
除了跟踪运输标准和其它数据之外，控制器26还可记录由垫料分配器分配的垫料的数量和其它事件，例如当分配器的指示被操作员改写以提供更多或更少的垫料给容器时。这个信息可用于手动地或自动地提高系统随时间的性能，识别包装趋势，和识别维护需求。例如，如果在具体的运输标准下，操作员经常手动地改写垫料分配指示并分配额外的垫料，那么用于运输标准的指示可被自动地更新，以指示分配器为该运输标准分配额外的垫料。作为另一示例，如果对于具体的运输标准使用少量可用的垫料分配器，并且经常应用该运输标准时，那么控制器26可能产生报告，指示需要为该运输标准分配另外的分配器。
在一个实施例中，控制器26可操作，以便处理空隙测定工位70所获得的空隙体积数据。之后当已经将一个或多个物品16放置到容器中(或如果不被物品覆盖时则为容器的底壁)时，控制器26确定需要放置到容器20后留下的空隙中的垫料材料的数量。在图7中，这个空隙120由剖面线所示。在确定空隙体积之后，控制器可指示垫料分配工位14分配所确定数量的垫料。垫料可直接流到容器20中和/或由操作员放置或引导到容器20中。
垫料分配工位在垫料分配工位14，受控量的垫料被分配和放置到容器20的空隙120中(图7)，位于一个或多个物品16的周围，以便最大程度地减小或防止物品在运输期间的移动，并保护物品免于受损。各垫料工位14包括垫料的供应源或连接在垫料的供应源上。在国际专利申请出版物No.WO 2003/089163中显示了一种示例性的垫料分配工位，该国际专利通过引用而结合在本文中。本发明设想可以使用任何类型的垫料分配设备或装置。
容器20可随意地，或基于一个或多个发送标准而传送到垫料分配工位14上。示例性的发送标准包括容器尺寸、容器重量、包装优先权、运输目的地、垫料类型、运输模式、运输公司、空隙几何形状、空隙体积密度、物品易碎性、垫料分配工位的可用性等等如同如图1中所示的装载部位12一样，在一个实施例中，垫料分配工位14可串联地设置，例如垫料分配工位14f和14g。利用这种设置，多个成一行的工位可为容器顺序地提供垫料，例如同时地和/或以一种或多种垫料密度将一种或多种垫料，一种或多种量的垫料分配给一批容器。
可选的是，垫料分配工位14并列地设置，例如垫料分配工位14a-14e。利用这种设置，可基本上同时地(即在大约相同的时间)并彼此独立地为多个容器分配垫料，从而在不影响整个系统的条件下，为了维护或为了再填充而可使例如垫料分配工位14离线。如下所述，这些垫料分配工位14中的每一个基于发送标准而可选地各自专用于具体的容器20。
垫料分配工位14可各提供单一类型或多个类型的垫料，或者相应的工位可提供具有一个或多个不同特性的垫料。例如，容器20可用不同密度的垫料填充，包括在单个容器中的不同区域填充不同的密度。如果空隙体积表面的形貌、几何形状或轮廓是己知的，那么根据这种己知的信息，可为不同的区域提供更多或更少的垫料。
各工位14上的垫料供应源可包括垫料分配器，例如料斗或其它存储容器。作为附加或作为备选，垫料分配器可以是如图3中所示的垫料转换器52，用于将原材料转换成相对较低密度的垫料产品。垫料可由多个垫料分配器的公共供应源来提供，或者各分配工位14可具有其自身的供应源。
在具有垫料转换器52的情形下，可现场生产垫料，因为垫料转换器52和原材料一起通常占据比垫料材料的等效存储体积更少的空间。垫料分配器还可包括用于使垫料朝着容器移动或移动到容器中的任何类型的合适机构，包括机械的进给机构或运输机构(例如传送带、推杆、螺钉、滚子、可移动的支架，等等)，气动或电磁驱动的装置，或甚至重力。
垫料合适的垫料包括任何可放置到容器20的空隙中的材料。不同类型的垫料的若干个示例包括连续的带状垫料、离散的垫板状垫料、可膨胀的垫料和可流动的垫料。
连续的垫料带可用于填充空隙体积。这类示例性的垫料包括通常折皱的或形成三维形状的纸，其占据了比原材料的面积和厚度更大的体积；软或硬的泡沫条，其具有预定的宽度和/或预定的长度或可变的长度；气囊带；可在某个长度范围内形成的具有预定的横截面积的气囊″管″；通常由一对相互固定的塑料片形成的泡罩包装带，使气″泡″夹带在塑料片之间；随着从出口分配出来时而现场成形的挤压的泡沫条或管；以及连接的垫料，例如连接的垫料部分或肠形链。关于纸垫料，纸可选择性地形成为条状。
连接的垫料包括由较高密度的材料连接起来的相对较低密度部分，并且通常可比相似尺寸和数量的未连接的低密度垫料部分占据更大的体积。连接的垫料包括，例如较低密度部分由较高密度部分连接的连接气囊等等。
连续的垫料带可利用斜槽而直接进给到容器的空隙中，利用旋转构件将垫料带″射入″到容器中或中间腔室中或其它保持位置，从中可将垫料带推挤、扔进或移动到容器中。这种垫料带还可缠绕成线圈，之后根据需要可从线圈中抽出来。
垫料段或离散的垫料单元是垫料切片。通常，当采用离散的垫板状垫料时，将一个或多个具有普通长度或不同长度的垫料垫板放置在空隙体积中。或者，垫板状垫料在形状上可与相应的上述垫料带是相似的。示例性的垫料垫板包括例如由折皱形成的或将纸张形成三维形状而形成的纸垫板，其占据比原材料的面积和厚度更大的体积；软性或刚性泡沫的分散式或相连式切片；具有预定尺寸和形状的气囊；可形成预定长度的具有预定横截面积的气囊″管″；以及预定长度的泡罩包装片，等等。纸可选地涂上涂层，以增加其质量；和/或可切去或除去部分纸，以减少其质量。
离散的垫板状垫料可由抓放型机器人定向并放置到容器中，将其从保持位置推入到容器中，或直接从料斗或垫料转换机器下落或进给到容器中。一种示例性的垫板状垫料分配器，例如在美国专利No.5,123,889中所公开的垫料分配器，可将一层或多层原材料片(例如牛皮纸)转换成相对较低密度的垫料材料。
可膨胀的垫料膨胀而填充了一定范围的体积。一些可膨胀的垫料的示例包括将泡沫的化学成分放置在密封袋中，并通常由某种合适于活性受控的聚合物制成的袋装泡沫；以及就地膨胀的空气枕，如美国专利No.6,253,806中所述，其在容器内部膨胀而填充空隙体积。在袋装泡沫垫料中，泡沫在袋中膨胀以填充闭合的体积，或者填充袋本身或闭合体积中的空隙。膨胀的泡沫固化成与空隙体积的形状接近的形状。袋可放置在容器中，然后闭合容器，而泡沫填充闭合容积，或者尤其当空隙体积的形状己知时，袋装泡沫在放置到容器中之前可在具有所需形状的模具中固化。
可流动的垫料包括多个可流入到容器空隙中的相对较小的垫料产品。一些可流动的垫料的示例包括泡沫″壳″、纸壳、由小气囊形成的气囊″包″，等等。
可流动的垫料产品可在供应源中包括多个尺寸。通常，首先将可流动的垫料分配给料斗用于存储，之后通过管道或斜槽而进入到容器中。在美国专利No.6,672,037中公开了一个示例性的可流动的垫料分配器。还可使用振动台来确保可流动的垫料固定到容器的空隙体积中。
通常采用的垫料分配器或转换器52的类型将是与垫料相关的。除了这里所述的示例性方法以外，对于各垫料产品可以有许多方式来传递垫料，并且将垫料放置容器20中。垫料分配器52还可包括自限制特征，一旦传感器，例如电磁传感器、机械触发器或回压传感器被触发时，这种自限制特征将停止垫料的传送。例如，可将带贯通通道的限制板放置在容器的开口上，并且可使用闸阀、蝶阀或其它阀门，以允许可流动的垫料通过限制板。这种板有效地闭合了容器的顶部，但允许垫料填充容器，直到触发一个或多个传感器来指示容器装满时为止。在于2004年11月2日提交的美国临时专利申请No.60/624,348中公开了一个示例，该美国临时专利申请通过引用而完整地结合在本文中。
在各垫料分配工位14上所提供的垫料可完全手工地放置在容器20中；或者可由包装工人启动或控制由一个或多个用于将垫料放置在容器20中的装置(例如抓放型机器人)所执行的一个或多个步骤，而将垫料放置在容器中。作为另一备选，可不依赖于任何外部控制而将垫料放置在容器中。在这后一示例中，一个或多个由例如控制器26控制的装置，在没有任何包装工人援助的条件下，自动地将垫料放置到容器20的空隙体积中。
容器闭合工位容器闭合工位102是使容器闭合并准备进行运输的地方。在分配垫料之后，将容器20传送到容器闭合工位102，以闭合容器20。用于自动闭合容器20的装置，通常被称为″闭盒器″，这是己知的，并可在包装工艺的最后步骤中用来自动地闭合和密封容器，以进行运输。在RSC容器的情况下，可利用与盒子自动密封装置集成或辅助的折板自动折叠设备，而将容器20自动地密封起来，这些装置包括但不局限于随机的封箱机、胶带机和跨接设备。如果使用鞋盒型容器20，那么利用热胶或跨接设备将容器20密封起来，其利用例如热胶、胶带或带子而将单独的盖子固定在容器上，从而闭合容器20，并将其固定以进行运输。还可自动地应用运输标记，这意味着在许多情况下，操作员对包装工艺的干涉可以是最小的或不存在的，从而解放了操作员，使其不用处理不符合标准的故障状态和/或将物品放置到更多的容器中。
作为备选，包装工人可利用胶带、带子或粘合剂来闭合和密封容器20。作为备选，包装工人执行一些步骤，例如向下折叠折板或将盖子放置在容器上，而其它步骤由容器闭合机构执行。最后，将容器20发送给运输工位104。在那里，可将容器20按目的地、运输方式等等进行分类，并且在需要时进行进一步捆扎，以进行运输。
示例性的操作方法图8显示了用于自动化包装系统的示例性的方法。所示的步骤或框图代表所执行的功能，动作或作用。如果以软件来体现，那么各框图可代表一个代码模块、代码段或代码部分，其包括一个或多个用以实现规定的逻辑功能的可执行的指令。如果以硬件来体现，那么各框图可代表一个或多个用以执行规定的逻辑功能的电路或其它电子装置。计算机软件应用通常包括动态过程和柔性过程，使得由软件和/或硬件执行的功能、动作或作用可以不同于所示顺序的其它顺序来执行。
参见图3和图8，示例性的系统可以如下方式进行操作。在一个或多个装载工位12的其中一个工位上由容器竖立器32竖立一个或多个容器20，接下来在步骤200中，在所述工位上将一个或多个物品16放置到容器中进行运输。如果需要空隙体积，那么在步骤202中将容器20发送给所选的多个空隙测定工位70中的其中一个工位，以用于确定空隙体积。如之前所述，这个步骤并不总是必须的，并且在一些情况下是可省略的。如果需要，还可在步骤204中检测容器标识符。在步骤206中检查容器20是否适合于接受垫料，即检查故障状态。如果存在不符合标准的故障状态，那么可在步骤208中将容器20转移，以便由操作员进行特殊处理。如果没有发现不符合标准的故障状态，那么在步骤210中确定空隙体积的垫料需求。在步骤212中将容器20发送给所选的多个垫料分配工位14中的其中一个工位，在步骤214中将垫料分配并放置在空隙体积中。
基于所确定的空隙体积，可自动地分配出规定数量的垫料。容器20可自动地定位在垫料分配器14a的出口，并可将垫料自动地直接分配到容器20中，而无须操作员的干预，或者可将垫料自动地但不直接地分配到容器20中，或者可在操作员的引导下进行分配，以便之后将其放置到容器20中。在规定量的垫料材料已经被分配、并且直接分配到容器20中或在后续步骤中放置到容器20中之后，可传递容器20，以进行进一步处理，例如，在步骤216中使容器20通过容器闭合工位130上的容器闭合器，并在步骤218中闭合容器20，然后在步骤220中使容器20通过运输工位132，以便进一步运输到远程位置。
现在返回到图2，该图显示了包装系统300的一个示例性的实施例。系统300包括多个装载工位12a，12b；具有多个运输线路例如68b，68c，68f，68g，68h，68m，68n，68o和68t的运输网络24；容器转移器301；转移线路68aa，68bb，68cc；选送器闸(router gate)302a和302b；中间工位22a；以及垫料分配工位14a，14b，14c和14d。在正常操作期间，在平行的装载工位12a和12b上将物品(未显示)放置在容器20中。物品可手动地或借助于自动化系统而放置在容器中。容器20经过任一运输线路68b或68c或它们的组合，而移动到中间站22a。
运输线路68显示为多个传送带，即运输线路68b，68c，68f，68g，68h，68m，68n，68o和68t，等等。然而，运输网络24可包括用于在两个或多个工位之间运输容器20的任何装置，例如一个或多个可通过电动机、重力、气动、手动方式来驱动的传送带；一个或多个斜槽等等。另外，运输网络24可包括不同类型的运输线路的任何组合。此外，各运输线路68的长度通常与工位之间的距离相关。在一些实施例中，这里关于不同的或单独的工位所述的传感器或部件可集成到单个工位中。例如，已经针对中间工位描述了用于确定容器是否应该自动被垫料填充的传感器，但该传感器可集成到装载工位12a和12b中，或者集成到分配工位14a，14b和14c中。在这种情况下，在传感器和工位之间的运输线路可以非常短，例如小于一英尺。
在中间工位22a上获得与容器20和/或其内容物相关的数据或信息。该数据通过一个或多个传感器(未显示)获得，并且该数据可包括，例如容器20内容物的形貌，容器20的尺寸，内容物的位置，等等。控制器26基于中间工位22a上所获得的数据来确定所装载的容器20是否适合于自动地插入垫料。如果所装载的容器20不适合于自动插入垫料，例如如果容器20的内容物高于容器20，那么就通过容器转移器301将容器20移动到转移线路68aa上。在一个实施例中，容器转移器301是气动操作的活塞，其将容器20推动到转移线路68aa上。容器转移器301可包括用于将容器20转移到转移线路68aa上的任何装置，例如转辙杆、活门、抓放型机器人，等等。在另一实施例中，容器转移器301并不物理式地从通向垫料分配工位14的运输线路上取下容器20。相反，控制器24指示分配工位14允许容器通过分配工位14，而不将垫料插入到容器20中，从而间接地从运输线路上取下容器20。在这种情况下，可选地在容器20通过垫料分配器14之后，从系统中取下容器20。
返回到所示实施例，转移线路68aa是一种用于物理式地从通向自动垫料分配器14a，14b和14c的运输线路上取下容器20的装置。可选的是，转移线路68aa可包括至转移工位14d的运输线路，在转移工位14d上可解决不符合标准的状态。垫料可放置在转移工位14d上的容器中，或者之后可将容器20再引导到通向自动垫料分配工位14a、14b和14c的运输线路68f、68g或68h上，或者可运输到运输网络24之外的垫料分配工位(未显示)上。
如果容器20适合于包装(例如不存在不符合标准的故障状态)，那么控制器26可控制一系列选送器闸302a和302b，其可由控制器26控制打开和关闭，以便将容器引导至所选的垫料分配工位14中。第一选送器闸302a用于将容器20发送给垫料分配工位14a或第二选送器闸302b以及垫料分配工位14b和14c。选送器闸302a和302b各包括相应的气动操作的摆臂304a和304b。如果第一摆臂304a被启动或放置在关闭状态，那么就将容器20发送给第一运输线路68f和自动垫料分配器14a。如果第一摆臂304a打开，并且第二摆臂304b被启动或放置在关闭位置，那么就将容器20发送给运输线路68g和自动垫料分配工位14b。否则，如果摆臂304a和304b都打开，那么将容器引导至运输线路68h和自动垫料分配工位14c。选送器闸302a和302b可包括将容器20发送给所选的自动垫料分配工位14a，14b，或14c的任何装置，例如单臂、机械手、推杆、旋转台、板，等等。
控制器26根据中间工位22a上所获得的数据来确定待放置到容器20中的垫料体积。控制器26为所选的垫料分配工位14a，14b或814c提供信号。因此控制器26指示垫料分配器，例如垫料转换器(未显示)，来分配所需体积的垫料。在自动垫料分配工位14a，14b和14c上，用所确定体积的垫料自动地填充容器20。
容器20在运输线路68m上从垫料分配工位14a移动到闭合工位102a上，容器在闭合工位102a上被闭合，之后经过运输线路68t而移动到运输工位104a上。相应的运输线路68n和68o将容器从垫料分配工位14b和14c运输到共享的闭合工位102b上。在所示的实施例中，转移垫料分配工位14d经由运输线路68bb将容器运输到闭合工位102c，之后运输线路68cc将容器运输到与自动垫料分配工位14b和14c共享的运输工位104b。
虽然已经结合一些优选的实施例显示和描述了本发明，但是明显的是，本领域中的技术人员在阅读和理解本说明书和附图时，将会想到等效的变型和改型。尤其是关于由上述部件执行的各种功能，除非明确指出，否则用于描述这种部件的用语(包括对″装置″的引用)都意图对应于可执行所述部件规定功能的(即功能上是等效的)任何部件，即使在结构上并不等效于所公开的结构时也是如此，所公开的结构执行这里所显示的本发明的示例性实施例中的功能。另外，虽然可以只结合若干个实施例来公开本发明的具体特征，但是，根据需要并且在对任何给定应用或特殊应用有利的条件下，可将这种特征和其它实施例的一个或多个其它特征结合起来。
权利要求
1.一种包装系统，包括多个垫料分配工位，所述垫料分配工位各具有至少一个从中可分配垫料材料的垫料分配器；以及用于在至少两个所述垫料分配工位上来回运输所述容器、以便将垫料放置到所述容器中的运输网络。
2.根据权利要求1所述的包装系统，其特性在于，所述运输网络包括基于所述容器特性而将各容器发送给特定分配工位的机构。
3.根据权利要求2所述的包装系统，其特性在于，所述机构包括用于识别所述容器特性的传感器。
4.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，所述多个分配工位沿着所述运输网络的一部分串联地设置，从而可顺序地将容器传送至多个分配工位。
5.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，所述垫料分配器包括垫料转换机器，其可将原材料转换成相对较低密度的垫料材料。
6.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，所述垫料分配器包括垫料供应源，其具有气囊、褶皱纸、泡沫条、泡沫壳和纸条中的至少其中一种。
7.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，包括控制器，其用于控制所述系统的一个或多个元件。
8.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，包括用于将一个或多个物品放置在一个或多个容器中进行运输的一个或多个装载工位。
9.根据权利要求8所述的包装系统，其特性在于，至少两个所述装载工位串联地设置。
10.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，包括位于至少一个垫料分配工位上游的中间工位，其包括用于检测所述容器中的空隙体积的特性的传感器。
11.根据权利要求10所述的包装系统，其特性在于，所述传感器包括用于绘制所述空隙体积轮廓的轮廓传感器。
12.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，包括位于至少一个垫料分配工位上游的中间工位，其包括至少一个用于判断所述容器是否符合预定标准的装置。
13.根据任一项前述权利要求所述的包装系统，其特性在于，所述运输网络包括用于将未能满足所述预定标准的不符合标准的容器进行转移的途径。
14.一种包装方法，包括如下步骤基于发送标准将容器发送给选自多个垫料分配工位中的垫料分配工位；和在垫料分配工位上将垫料供给至容器。
15.根据权利要求14所述的方法，其特性在于，所述发送步骤包括基于发送标准进行发送，所述发送标准包括垫料材料的一个或多个特性、所述容器中的空隙的特性，以及所述容器中待运输的物品的特性。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其特性在于，所述供给步骤包括将原材料转换成垫料产品。
17.根据权利要求16所述的方法，其特性在于，所述转换步骤包括将一叠或多叠纸转换成垫料产品。
18.根据权利要求14-17中任一权项所述的方法，其特性在于，所述发送步骤包括确定所分配的垫料的类型。
19.根据权利要求14-18中任一权项所述的方法，其特性在于，所述供给步骤包括控制所分配的垫料的量。
20.根据权利要求14-19中任一权项所述的方法，其特性在于，包括确定所述容器中的空隙体积的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，其特性在于，所述确定空隙体积的步骤包括测量所述容器特性的步骤。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的方法，其特性在于，所述确定空隙体积的步骤包括，识别所述容器的特性、并向数据库查询以确定空隙体积的步骤。
23.根据权利要求14-22中任一权项所述的方法，其特性在于，包括为每个容器分配标识符、并在所述容器移动经过所述包装系统时跟踪所述容器的步骤。
24.根据权利要求14-23中任一权项所述的方法，其特性在于，包括使不符合预定标准的容器转移的步骤。
25.一种包装系统，包括检测容器的空隙体积的特性的一个或多个空隙检测工位；可基于所述空隙检测工位的所检测特性而分配垫料材料的多个垫料分配工位；以及用于将容器从其中一个空隙检测工位传送到所选的其中一个垫料分配工位上的运输网络。
26.一种包装方法，包括如下步骤确定容器的空隙体积；将所述容器传送给所选的多个垫料分配工位中的其中一个工位上；和基于所述容器的空隙体积来分配垫料材料。
27.一种包装系统，包括检测容器特性的传感器；以及基于所检测到的容器特性来判断所述容器是否适合于放置垫料材料的控制器。
28.一种包装方法，包括检测容器的至少一个特性；和基于所检测的特性来判断所述容器是否适合于放置垫料材料。
29.一种包装系统，包括多个可分配垫料以放置在容器空隙中的垫料分配工位，其中，至少一个垫料分配工位能够分配多种类型的垫料材料。
30.一种用于填充容器空隙的自动化包装系统，包括多个用于装载容器的装载工位；多个垫料分配工位；运输网络，其将所述装载工位连到所述多个垫料分配工位上，用于将所述容器从所述多个装载工位运输到一个或多个所述垫料分配工位上；和控制器；其中，所述控制器借助于所述运输网络而自动地将所述容器发送到所选的垫料分配工位上。
31.根据权利要求30所述的系统，其特性在于，包括位于至少一个分配工位上游的空隙体积检测装置，其用于获得表示所述容器中的空隙体积的信息，并将所获得的信息提供给所述控制器。
32.根据权利要求30或权利要求31所述的系统，其特性在于，所述控制器根据表示所述空隙体积的信息来确定将在垫料分配工位上进行分配的垫料的体积，并指示垫料分配工位自动地分配所确定体积的垫料。
33.根据权利要求30-32中任一权项所述的系统，其特性在于，所述空隙体积检测装置包括获得所述容器测量数据的传感器。
34.根据权利要求32所述的系统，其特性在于，所述空隙体积检测装置包括传感器，其获得表示所述容器的内容物形貌的数据。
35.根据权利要求32所述的系统，其特性在于，表示所述空隙体积的数据从条形码、RFID芯片和存储在数据库中的数据的其中一项中获得。
36.一种用于将物品包装在容器中的自动化系统，包括用于将一个或多个物品装载到容器中的装载工位；用于识别所述容器特性的装置；用于确定待分配到所述容器中的垫料体积的装置；多个垫料分配器；和用于将所述容器从所述装载工位发送到多个垫料分配器的所选的其中一个垫料分配器上的装置；其中，所选的垫料分配器将所确定体积的垫料提供到所述容器中。
37.根据权利要求36所述的自动化系统，其特性在于，包括根据所识别的特性来判断容器是否不适合于自动填充垫料的装置。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的用于将物品包装到容器中的自动化系统，其特性在于，所述一个或多个垫料分配器包括一个或多个将原材料转换成垫料产品的垫料转换器。
39.一种自动包装系统，包括用于装载容器的装载工位；用于获得所装载容器的特性的传感器；用于自动地将垫料放置到所述容器中的垫料分配工位；用于使所述容器从所述装载工位移动到所述垫料分配工位上的运输网络；和用于根据所获得的特性来判断是否将垫料放置到所装载的容器中的控制器。
40.根据权利要求39所述的自动包装系统，其特性在于，是否将垫料放置在所装载的容器中是容器是否符合预定标准的函数。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的自动包装系统，其特性在于，所述运输网络包括以将不符合标准的容器转移的容器转移器。
42.根据权利要求41所述的自动包装系统，其特性在于，所述容器转移器包括从所述运输网络中取下所述容器的机构。
43.根据权利要求41所述的自动包装系统，其特性在于，所述容器转移器包括将所述容器发送给手动工位的机构。
全文摘要
一种自动化包装系统，具有多个可分配垫料的垫料分配工位，以及用于在至少两个分配工位之间来回传送容器，以便将垫料放置在容器中的运输网络。至少一个位于分配工位上游的装载工位将物品放置在容器中进行运输。用于空隙测定的中间工位可选地确定分配多少垫料。
文档编号B65B65/00GK101035712SQ200580033606
公开日2007年9月12日 申请日期2005年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者D·M·加布里尔森, R·C·谢奇, J·J·哈丁, D·L·卡尔森 申请人:兰帕克公司