机器人退绕架的制作方法

本公开整体涉及提供一种用于将幅材材料诸如聚乙烯连续推进到幅材消耗设备诸如转换器中的设备，所述转换器用于制造一次性吸收制品诸如尿布和经期用具。本公开更具体地涉及适用于将获自回旋卷绕的卷的供应源的幅材材料的回旋卷绕的卷无辅助装载和卸载到一定位置的设备，在所述位置处，将回旋卷绕材料退绕可生产一次性吸收制品，诸如尿布和经期用具。

背景技术：

为了从幅材材料的一连串卷向幅材消耗设备连续供应幅材，每个新卷必须拼接至之前的卷。期望地，这在不降低向幅材消耗设备推进幅材的速率的情况下进行。同样，必须向设备提供幅材材料的回旋卷绕的卷的连续供应，以便保持生产一次性吸收制品诸如尿布和经期用具所需的制造速度。

如今，在大多数制造场所，手动操作仍是材料处理和传送中最常见的方法。在大多数操作中，将组装产品材料在线上加工成幅材并且绝大部分的这些幅材材料作为幅材材料的回旋卷绕卷的行星式卷被运输至生产线。

还应理解，在当今的组装产品生产线上，原材料处理占操作任务的30％-50％。这包括传送、分级、卷制备和装载。另外，增大的生产线速度增加卷变化的频率并导致更高的操作劳动量。简而言之，通常发现将卷材料手动装载到组装产品生产线中是成本高昂的。

此外，当今退绕架和原材料分级所需的地面空间大致等于组装货物转换加工操作的放置所需的空间。另外，未来的创新倾向于带来更复杂的组装货物并需要显著更多的幅材材料。这可能困扰着当前的制造操作，因为地面空间可能已经充分利用。因此，发现额外的地面空间，以容纳现有的组装产品生产线和容纳这些额外生产线的扩展需求是有问题的。

这个问题的一些解决方案利用额外的地面空间，以结合自动化解决方案。地面空间是非常宝贵的。当前的自动化解决方案导致了显著的安全性问题，这是由于增加的人身伤害和设备损伤风险。其它解决方案提供了另外的设备形式，诸如形成花彩(festooning)、使卷绕的卷行进等，以延长卷的寿命并减少装载此类材料所需的人工劳动。然而，这些解决方案仅适用于有限范围的材料。

迫切需要消除将幅材材料分级、制备、装载和挑线(thread up)以进给转换设备来制造组装货物诸如经期用具和尿布所需的人工劳动。迫切需要减少材料分级、制备、装载和退绕回旋卷绕材料(包括自动化)所需的地面空间。此外，迫切需要实现资本近似等于当前退绕操作的“无人值守(lights-out)”幅材材料供应方案。另外，迫切需要支持实现容易的可重构性的转换生产线上的灵活制造原则。因此，同时解决占有面积、劳动强度和成本的这些挑战将为有益的。本发明解决了这些挑战。

技术实现要素：

本公开涉及一种幅材退绕架，该幅材退绕架用于获得、装载、拼接和退绕幅材材料的回旋卷绕的卷并将从回旋卷绕的卷中的每个回旋卷绕的卷退绕的幅材材料不间断地推进到下游设备。退绕架包括：拼接装置；第一可定位的卷抓取设备，其用于获得并邻近且相对于拼接装置来设置回旋卷绕的卷中的第一回旋卷绕的卷；和第二可定位的卷抓取设备，其用于获得并邻近且相对于拼接装置来设置回旋卷绕的卷中的第二回旋卷绕的卷。

本公开还涉及一种幅材退绕架，该幅材退绕架用于从幅材材料的一连串回旋卷绕的卷中获得、装载、拼接和退绕幅材材料并且将从回旋卷绕的卷中的每个回旋卷绕的卷退绕的幅材材料以大致恒定的速度在大致恒定的张力下不间断地推进到下游设备。该设备包括：框架；拼接装置；第一可定位的卷抓取设备，其具有与其相关联的芯轴以相对于框架邻近拼接装置来设置回旋卷绕的卷中的第一回旋卷绕的卷；和第二可定位的卷抓取设备，其用于获得并相对于框架邻近拼接装置来设置回旋卷绕的卷中的第二回旋卷绕的卷。

附图说明

图1为根据本公开的示例性机器人退绕架的透视图，其示出了为示例性6轴机器人形式的与框架一体设置的多个可定位的卷抓取设备和设置在其上方的第一格架；

图2为根据本公开的示例性机器人退绕架的透视图，其示出了为示例性6轴机器人形式的与框架一体设置的多个可定位的卷抓取设备，所述多个可定位的卷抓取设备各自具有设置在其上的回旋卷绕的幅材材料和设置在回旋卷绕的幅材材料卷上方的第一格架；

图3为图2的示例性机器人退绕架的后侧的透视图；

图4为根据本公开的示例性机器人退绕架的一个另选实施方案的透视图，其示出了多个单元操作，所述多个单元操作各自具有为多个示例性6轴机器人形式的与框架一体设置的多个可定位的卷抓取设备，并且该多个可定位的卷抓取设备各自具有设置在其上的回旋卷绕的幅材材料和设置在其上方的第一格架；

图5为根据本公开的示例性机器人退绕架的一个另选实施方案的透视图，其示出了为示例性6轴机器人形式的所设置的多个可定位的卷抓取设备，该多个可定位的卷抓取设备各自具有设置在其上的回旋卷绕的幅材材料且与第一格架相邻；

图6为适合与所公开的机器人退绕架的6轴机器人一起使用的示例性端部执行器的透视图；并且

图7为适合与所公开的机器人退绕架的6轴机器人一起使用的另一示例性端部执行器的透视图。

具体实施方式

如将详细描述的，本文所述的示例性机器人退绕架10可用于将多个幅材材料同时传送至下游制造设备。如将认识到的，本文所述的多个机器人退绕架10可被构造成全部同时将幅材材料供应至单个下游制造工艺和/或多个下游制造工艺。本文所述的机器人退绕架10可邻近其它制造设备定位在制造环境中。虽然未示出具体的下游设备，但是本领域的技术人员将理解，可将来自由机器人退绕架10供应的幅材材料的回旋卷绕的卷的连续供应的幅材材料推进至多种幅材材料处理工艺，包括但不限于层压操作、印刷机、压花操作、切断操作、折叠和切割操作、转换操作等、以及这些的组合。

机器人退绕架10的一个实施方案在图1-图3中示出。图1-图3为根据一个非限制性实施方案的机器人退绕架10的各种透视图。在图1-图3的详细实施方案中，机器人退绕架10设置有框架12。框架12包括各种部件，诸如结构支撑件和板。例如，框架12可包括多个面板14。面板14可紧固至例如框架12的支撑构件16。框架12可包括至少一个交叉支撑构件18。框架12可作为大体部分的例如部分20来提供。本领域的技术人员应当认识到，其它实施方案可包括更多或更少的部分。此外(如图4所示)，所述部分20可水平布置(如图所示)或者处于竖直布置方式，或两者的组合。多个部分20的组合可提供机器人退绕架20，其适用于向如上所述的下游制造操作提供各自来自相应的回旋卷绕的幅材材料卷的至少两个、或至少3个、或至少4个、或至少5个、或至少6个幅材材料。

机器人退绕架10可由任何合适的材料诸如钢、不锈钢、铝、铸铁或复合材料来制造。构成机器人退绕架10的部件还可使用任何合适的技术诸如焊接、铆钉、粘合剂或螺钉来组装或构造，例如以提供组装的机器人退绕架10。

机器人退绕架10可包括邻近底侧面布置的多个支脚22。应当认识到，多个支脚22可以是可调节的，以便调节机器人退绕架10的高度。机器人退绕架10可允许机器人退绕架10的运输。此外，机器人退绕架10可包括用于容纳各种电力和通信缆线的缆线托架。可使用其它技术容纳缆线诸如电缆管。

如图所示，机器人退绕架10为大致矩形的。在各种实施方案中，可使用其它构型，诸如立方体形状或三角形形状。机器人退绕架10可具有多个面，包括第一面26和第二面28。如图所示，第一面26和第二面28可为侧向相反的并且隔开距离D。在各种实施方案中，第一面26和第二面28之间的距离D可在约3英尺至8英尺或更小的范围内。腔30可限定于第一面26和第二面28中间。如图所示，虽然腔30示出为大致矩形，但是应当理解，腔30可为多种形状并且可主要取决于各种面的关系。例如，如果框架12是三角形，那么腔30也可以是大致三角形的。腔30可由机器人退绕架10的各种板14大致包围。为了提供至腔30内的部件和设备的通道，机器人退绕架10可具有至少一个腔体入口。此外，可在腔体入口安装门以控制对腔30的进入。优选的是，任何门的尺寸被设定成允许人进入腔30。各种实施方案可包括多个门和多个腔入口。

在一些实施方案中，机器人退绕架10可包括第一拼接器42。第一拼接器42可定位在机器人退绕架10的适合合适的位置，诸如在任何幅材材料接触第一格架62之前。如图2所示，第一拼接器42可被构造成接收幅材材料46和幅材材料48。

第一格架62操作地安装至框架12。第一格架62可包括安装至框架12的多个辊64和多个互补辊66。如将认识到的，第一格架62中辊64、66的数量可根据通过第一格架62进给的幅材材料的类型和幅材材料46、48的进给速度而变化。一个第一格架62中辊64、66的数量可不同于第二格架70中辊64、66的数量，因为所用辊64、66的数量可基于通过格架62进给的幅材材料46、48诸如幅材材料46、48的特征。

在一些实施方案中，机器人退绕架10可包括第一计量辊和第二计量辊(未示出)或适用于确立幅材材料46、48的线速度和/或线张力的其它装置。第一计量辊和第二计量辊(未示出)可由致动器驱动，以确立幅材材料46、48的线速度和/或线张力。

在一个示例性但非限制性实施方案中，机器人退绕架10的独特特征是使用可以机器人110的形式提供的可定位的卷抓取设备100(或多个可定位的卷抓取设备100)，以相对于机器人退绕架10或与第一幅材材料46和/或第二幅材材料48的回旋卷绕的卷的转换通常相关联的任何部件诸如拼接器42或第一格架62、或甚至第一幅材材料46和/或第二幅材材料48的另一回旋卷绕的卷移动、重新定位、定位、退绕、移除、和/或在本文以其它方式提供第一幅材材料46和/或第二幅材材料48的各种回旋卷绕的卷(在本文通常称为“设置”)。本领域技术人员应当理解，为机器人110形式的可定位的卷抓取设备100可提供通常可在简单的点对点重复运动至复杂运动范围内的能力，所述复杂运动可为计算机控制和排序的，作为机器人退绕架10的一部分。虽然可定位的卷抓取设备100在本文以示例性、非限制性形式提供为本文的机器人110，但是本领域技术人员应当认识到，可定位的卷抓取设备100可以其它形式提供，诸如一系列连接的机械联动装置、自治装置等。

示例性机器人110可设置有臂120(或相互连接的多个臂)、腕子组件130和端部执行器140。示例性机器人110可利用笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、极坐标系、或旋转坐标系协调相对于机器人退绕架10、各种第一幅材材料46和第二幅材材料48、以及各自与其协同相关联的部件的运动。本领域技术人员应认识到，通常，采用三个运动轴线在影响范围内的任何地方传送腕子组件130并且采用三个另外的运动轴线进行端部执行器140的通用定向。驱动系统可用于每个运动轴线并且非限制性地，驱动系统可为电动的、液压式的或气动式的。

在本文提供的图中示出的示例性机器人110由安装架115、摇臂125、延伸臂135(或相互连接的多个延伸臂)、腕子组件130、以及端部执行器(也称为机械手)140组成并且可设置有多达六个或七个的旋转轴线。相对于摆动轴线和旋转轴线来说，这些轴线是不同的，由此机器人110的摆动轴线横向(通常称为水平地)于机器人110结构的延伸部延伸。摆动角在很大程度上是受限制的。旋转轴线通常在长度方向上延伸至相应的机器人结构或者在竖直面上。它们通常允许比摆动轴线更大的旋转角。此外，摇臂125可围绕一个或若干个轴线旋转。另外，通过非限制性实施方案的方式，机器人110可被布置于任何位置，由此，例如，将其安装至支撑件、悬浮于入口或可附接至框架12。

另选地，机器人110可提供为笛卡尔坐标机器人(也称为线性机器人或桁架机器人)以及选择顺应性关节型机械臂(SCARA)。示例性笛卡尔坐标机器人和SCARA可用于将第一幅材材料46和/或第二幅材材料48的各种回旋卷绕的卷移动、重新定位、定位和/或以其它方式提供至机器人退绕架10。笛卡尔机器人为使用马达和线性致动器定位工具的机电设备。它们沿X、Y和Z三个轴线进行线性移动。物理支架可形成锚固和支撑轴线和有效载荷的框架。诸如机械加工紧密公差部件的某些应用需要基部轴线(通常为X轴)的完全支撑。相比之下，诸如从传送装置拾取瓶子的其它应用需要较小精确度，因此框架仅仅需要按照致动器制造商的推荐来支撑基部轴线。笛卡尔机器人的移动保持在框架的约束之内，但是框架可水平或竖直安装，或甚至在某些桁架构型中在高处安装。

桁架机器人是笛卡尔机器人的特殊类型，其结构类似于桁架。这种结构可用于使沿每个轴线的偏转最小。许多大型机器人属于这种类型。桁架机器人的X、Y和Z坐标可使用与用于笛卡尔机器人相同的方程组推导得到。本领域的技术人员将理解，SCARA和六轴机器人通常安装在底座上或附接到框架上。SCARA像笛卡尔机器人一样在X、Y和Z平面中移动，但是在Z平面的末端并入θ轴线以使臂端工具旋转。

本领域技术人员将认识到，通过应用需要来评估具体机器人的选择。这可从剖析任务的负载、取向、速度、行程、精确度、环境和工作周期(有时称为LOSTPED参数)开始。首先，机器人的负载能力(由制造商限定)应超过机械臂端部的有效载荷(包括任何工具)的总重量。其次，取向取决于机器人的安装方式和所述机器人布置正在移动的部件或产品的方式。本领域技术人员将理解，目标是使机器人的占有面积与工作区域相匹配。另外，本领域技术人员将考虑部件取向。第三，速度和行程应与负载额定值和速度额定值一起考虑。第四，工业机器人具有预先限定的准确度额定值，这使得易于确定它们的移动可重复性。对于高端应用，精确度可为关键的。第五，环境因素可决定使用的最佳机器人。这可包括工作包络的周边环境和空间本身中的危害。SCARA和六轴机器人的底座可为紧凑的，其具有有限的占地面积，很轻便。第六，应考虑完成一个操作周期(即工作周期)所用的时间量。连续运行24/7(如在高通量筛选和药物制造中)的机器人比一周运行五天、一天仅8小时的那些机器人更早到达使用寿命终点。最后，对于应用的合适的机器人还可取决于控制器和可编程性的需要。所有机器人控制器将优选能够通过之后的路径和编程的速度、加速度以及减速参数来内插点对点、线性或环形移动。

参考图6，可相对于将幅材材料46、48的回旋卷绕的卷中的每一个回旋卷绕的卷从第一位置移动到第二位置所需的动力学来构造端部执行器140(机械手140)。这可能需要将卷绕的幅材材料46、48从卷绕的幅材材料被储存的第一位置移动至第二位置，从而将幅材材料放置成邻近或接触性接合框架12，或者将构成卷绕幅材材料46、48中的每一个的幅材材料放置成邻近或接触地接合第一拼接器42(或任何数量的拼接器或者与诸如尿布和经期用具的一次性吸收制品的生产相关联的其它设备)。就此而言，机械手140可将卷绕的幅材材料46、48的回旋卷绕的卷中的每一个回旋卷绕的卷移动到任何位置或地点，从而在制造所设想的制品所需的最有效的位置中提供卷绕的幅材材料46、48。另外，机械手140可在退绕过程中相对于第一拼接器42(或任何数量的拼接器或者与诸如尿布和经期用具的一次性吸收制品的生产相关联的其它设备)定位。本领域的技术人员将认识到，这可在退绕期间提供附加的空间，用于刚由机械手140排空的空间内的另外的卷绕幅材材料的放置或用于诸如尿布和经期用具的一次性吸收制品的生产可能所需的另外的制造设备的安装。

另外，据设想，可相对于将芯移除所需的动力学来构造机械手140，幅材材料46、48的回旋卷绕的卷被卷绕在所述芯上。还设想了可将机械手140提供为居中构造的进行关节运动的手。这可提供具有三个连续且交错的旋转轴线(移动轴线)的机械手140。这可能需要提供在延伸臂135的壳体内部延伸的许多驱动轴轴线。每个驱动轴可直接附接于具有万向联接件的相应马达。这种机器人110可有利于顺序机器人110被布置成以最小的距离彼此直接紧邻的布置和独立操作而不会彼此相互阻碍的能力。

另外，据设想，机器人110和/或机械手140可通过本领域技术人员可获得的计算机控制或编程自动和/或自主地确定幅材材料卷的任何特征，诸如幅材材料卷(例如第一幅材材料46)的直径、幅材材料卷芯区域的直径、构成幅材材料卷的材料的类型、幅材材料卷的物理特征等。据信，这种确定的益处可在于允许机器人110自动和/或自主地选择由可获得的端部执行器140的选择提供的适当的端部执行器140。以非限制性示例的方式，如果提供为机器人110的卷抓取设备100(或卷抓取设备100的任何辅助部件)确定特定的幅材材料卷(例如，第一幅材材料46)具有1米的直径并且居中设置于其上的芯直径具有10cm的直径，那么任何控制软件、编程或其它PLC编码可指导机器人110从端部执行器140的存储器中获得适当大小的端部执行器140。另选地，如果机器人110具有设置于其上的特定端部执行器140并且控制软件、编程或其它PLC编码确定设置在机器人110上的端部执行器140的大小对于幅材材料卷来说不正确时，控制软件、编程或其它PLC编码可指导机器人将当前设置于其上的端部执行器140返回端部执行器140的存储器并且针对特定的幅材材料卷选择新的和/或适当的端部执行器140。据信，这种“飞机式(on-the-fly)”改变端部执行器140的能力将不可避免地增加制造过程的灵活性并且减小将制品的生产从需要一种类型的幅材材料的一种类型改变至另一种类型所需的时间量。

更具体地，如图1-图3所示，六轴工业电动机器人110例示性地说明了可根据本公开的原理操作的广泛多种机器人。适用于本公开的作为可定位的卷抓取设备100的示例性机器人110是可购自Kuka Robotics的型号KR180L。通过非限制性示例，型号KR180L具有50Kg-60Kg的有效载荷容量。型号KR210L具有80Kg-90Kg的有效载荷容量并且具有110Kg-120Kg的有效载荷容量的型号KR240L也可为适用的。此类机器人110可尤其适于精确的重复性任务。

如图5所示，在另一个优选的实施方案中，能够以不与框架12A连接地接合的构型来提供可定位的卷抓取设备100A(提供为机器人110A)或多个可定位的卷抓取设备100A。换句话讲，可定位的卷抓取设备100A(提供为机器人110A)可设置有不物理附接于框架12A的用于安装架115A的支撑组件，但是仍然能够提供与机器人退绕架10A的任何部件协同地且连接地接合的第一幅材材料46A和第二幅材材料48A。这可包括框架12A、第一拼接器42A、第一张力架和/或第二张力架(未示出)、第一计量辊和第二计量辊(未示出)、或设置在框架12A上的惰辊64A、66A中的任一个。机器人110A的每个运动轴线可由刷型DC电动马达生成，其中轴线位置反馈由增量编码器生成。仅以举例的方式，机器人110A和腕子组件(未示出)可设置有任何数量的关节运动，包括在机器人110A的基座115A上的上/下旋转、左/右旋转、第三运动、上下肘和肩旋转、以及左/右臂旋转。

本领域技术人员应当理解，控制软件可通过结合绝对位置反馈来合适地操作可定位的卷抓取设备100(提供为机器人110)。合适的机器人110控制方案可利用数字伺服控制。例如，可利用扭矩控制回路来操作每个机器人110。位置控制回路可连接至速度控制回路，所述速度控制回路继而可驱动扭矩控制回路。响应于加速命令的前馈加速控制回路以及臂和负载惯量传感器可直接联接至扭矩控制回路的输入。另外，机器人110、延伸臂135、摇臂125、腕子组件130、以及端部执行器(机械手)140可由控制回路根据机器人程序通过应用于位置控制回路的程序位置命令流进行操作。在任何方面，将这种控制回路实现为数字控制可为优选的。

优选的控制回路布置可提供位置控制回路和速度控制回路，并且该控制回路和速度控制回路将被并行馈送至扭矩控制回路的输入。速度命令可由位置命令生成。继而，可由速度命令生成前馈加速命令。计算惯量(延伸臂135、摇臂125、腕子组件130、端部执行器140、以及施加的负载)可乘以前馈加速控制回路中的加速命令。

速度命令生成器可内插速度命令，所述速度命令与速度反馈路径中的速度反馈采样速率相对应。类似地，在位置控制回路中，内插器可生成与反馈路径相对应的位置命令。速度误差可由加法器利用回路施加的增益生成。类似地，位置误差可由加法器生成。速度误差和位置误差以及前馈加速命令可在加法器中相加。可施加增益以生成扭矩命令，所述扭矩命令被施加于扭矩控制回路的输入。扭矩误差可在加法器中生成，方法如下：使扭矩命令(马达电流命令)与电流反馈相加并且将扭矩回路增益施加于扭矩误差和输出命令(马达电压命令)，所述输出命令供应马达驱动电流以用于机器人110关节操作。

机器人退绕架10和或可定位的卷抓取设备100的各种部件可由本领域已知的任何原动力提供动力，所述原动力在本文统称为“致动器”。动力源包括但不限于标准和伺服电动马达、气动马达和液压马达。动力源可通过本领域已知的任何动力传输装置耦接至机器人退绕架10的任何转动部件，诸如例如将致动器直接耦接至转动部件，通过使用链条和链轮、皮带和滑轮、以及齿轮驱动转动部件。致动器可延伸到机器人退绕架10的腔30中。各种动力和通信缆线可附接至腔30内部的致动器。

可定位的卷抓取设备100和/或机器人110还可包括以芯轴40(也称为“锭轴”)和/或惰辊形式的卷抓取装置，其能够将幅材材料诸如第一幅材材料46和第二幅材材料48提供、接合和引导成与机器人退绕架10的任何部件协同地且连接地接合。芯轴40可将其自身表现为设置在机器人11上的端部执行器140。

在一个实施方案中，第一幅材材料46的回旋卷绕的卷可安装在芯轴40上。第一幅材材料46的回旋卷绕的卷可以是沿顺时针和/或逆时针方向可旋转的。幅材材料46可从回旋卷绕的卷退绕并被进给到拼接器42中且通过所述拼接器。一旦通过拼接器42，幅材材料46就可进入第一格架62。如图所示，幅材材料46可绕在辊66上，然后延伸至辊64。幅材材料46可接着在第一格架62中的一系列互补辊之间延伸，从而形成“花彩”

如在阅读本公开后将理解，辊64和辊66之间的距离可增加，从而增加接合在第一格架62中的幅材材料46的线性量。另外，第一格架62中所用的辊64、66的数量也可确定接合在第一格架62中的幅材材料46的线性量。在通过第一格架62之后，幅材材料46可沿纵向朝第一计量辊或适用于生产一次性吸收制品诸如尿布和经期装置的任何下游操作前进。在与第一计量辊或其它下游装置接合之后，可进一步朝任何另外的期望下游设备引导幅材材料46。

第一幅材材料46的回旋卷绕的卷可安装在芯轴40上。第一幅材材料46的回旋卷绕的卷可被构造成沿顺时针和/或逆时针方向旋转。在例示的实施方案中，第二幅材材料48的回旋卷绕的卷可充当拼接器42的备用卷，因此第二幅材材料48的第二回旋卷绕的卷可以是与第一幅材材料46的回旋卷绕的卷相同的类型。在一些实施方案中，可为有利的是以与第一幅材材料46的回旋卷绕的卷不同的幅材材料的形式提供第二幅材材料48的回旋卷绕的卷，以便能够快速改变幅材材料类型，而无需在变化为不同产品构造之前实际移除给定的幅材材料。在其它实施方案中，然而，第一幅材材料46的回旋卷绕的卷可绕过拼接器42并且/或者可以是与第二幅材材料48的回旋卷绕的卷不同的幅材材料。如本文所用，拼接(和拼接装置)是指将第一幅材材料接合至第二幅材材料，诸如将第一幅材材料46的回旋卷绕的卷接合至第二幅材材料48的回旋卷绕的卷的任何过程，或者与接合相关联或接合所需的任何装置或设备。如本文所用，拼接部被视为接合在一起的第一幅材材料和第二幅材材料的合并的局部部分。

可拼接(利用拼接装置)的幅材材料46、48的第一和第二回旋卷绕的卷可包括但不限于非织造材料、纸幅(包括薄纸、纸巾和其它等级的纸)、吸收材料、塑料膜和金属膜。拼接器42可被适配成拼接任何合适宽度和厚度的幅材材料。宽度在几毫米至约几米范围内的幅材材料可通过适当大小的拼接设备加工。类似地，厚度在千分之几毫米至几毫米范围内的幅材材料可通过适当适配的拼接器42进行拼接。

应当理解，幅材材料46、48的第一和第二回旋卷绕的卷诸如热塑性材料可在任何检测到低卷量时以上文所述的方式以交替方式添加到生产线操作中，从而允许生产线连续运行。还应当理解，虽然参考第一幅材材料和第二幅材材料描述了本发明的方法和设备，但预期的是，随时间推移可将多个幅材材料卷拼接在一起以保持生产线运行。此外，预期第一幅材材料和第二幅材材料不需要由相同的幅材材料制成，只要用于第一幅材和第二幅材的幅材材料从拼接角度来说是相容的即可。由于根据本发明的教导内容连续运行生产线操作的能力，可以最少的制造停机时间制造产品。

第一格架62可在零速度拼接期间充当累积器并且还可充当张力调节辊的一部分以便有利于和/或改变幅材材料46、48的线张力。还应当认识到，机器人退绕架10可包括多种传感器，以确定例如卷直径和材料张力。可使用一个控制器或多个控制器接收来自生产线和机器人退绕架10上的传感器的各种输入并且根据需要以连续和持续方式做出调节。各种类型的控制方法和设备的另外的详细描述可见于以引用方式并入本文的美国专利6,991,144和7,028,940。

可通过本领域技术人员已知的装置向机器人退绕架10提供幅材材料46、48的第一回旋卷绕的卷和第二回旋卷绕的卷。例如，可通过使用手推车(未示出)向机器人退绕架10提供幅材材料46、48的第一回旋卷绕的卷和第二回旋卷绕的卷。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一幅材材料46和第二幅材材料48的幅材材料的一定量的回旋卷绕的卷。

在操作期间，拼接器42可执行幅材材料46的尾端至幅材材料48的前端(或起始端)的零速度拼接，同时继续将幅材材料46传送至任何下游转换设备。在拼接操作期间，第一格架62可移动，以便充当累积器并增加接合在第一格架62中的第一幅材材料46的线性量。当第一幅材材料46的回旋卷绕的卷停止旋转时，臂移动或枢转并且幅材材料46被拽出第一格架62以供应下游设备。因此，拼接器42可在第一格架62的卷停止的同时将第一幅材材料46拼接至第二幅材材料48，而第一幅材材料46可在不中断的情况下继续被从机器人退绕架10传送至下游设备。一旦已经执行了拼接，芯轴40可通过致动器旋转，以将第二幅材材料48从第二幅材材料48的回旋卷绕的卷上退绕。应当认识到，一旦第二幅材材料48从第二幅材材料48的回旋卷绕的卷上退绕并将幅材材料供应至下游设备，就可将替换卷装载到相反的芯轴40上，其中来自该替换卷的材料进给到拼接器42中并被定位以充当备用卷。

第一幅材材料46和第二幅材材料48之间的拼接可通过本领域已知的任何手段实现。拼接的性质可与正在拼接的具体幅材材料的性质相关。在一个实施方案中，两个幅材材料46、48的回旋卷绕的卷可通过使用在带的每侧具有粘合剂的双面拼接带拼接在一起。在该实施方案中，双面拼接带首先附连于第一幅材材料46，然后附连于第二幅材材料48。可向两个幅材材料46、48的施加双面拼接带之后的部分施加压力。在另一个实施方案中，可通过直接向第一幅材材料46施加粘合剂，然后使第二幅材材料48与粘合剂接触来接合两个幅材材料46、48。可向两个幅材材料46、48的粘合剂位置施加压力，以有助于幅材材料46、48的接合。

在另一个实施方案中，可使两个幅材材料46、48为面对面关系，然后使它们经受充分的压力以将两个幅材材料46、48粘结在一起。在该实施方案中，两个幅材材料46、48可经受充分的压力以将两个幅材材料46、48粘接在一起，从而形成足以承受施加于所拼接的幅材材料的过程张力的粘结。

在另一个实施方案中，可使两个幅材材料46、48成面对面关系并使它们暴露于粘结手段。粘结手段包括但不限于暴露于红外光或其它电磁辐射以加热和熔合第一幅材材料46和第二幅材材料48；由适当适配的超声变幅杆抵靠砧座施加于组合的幅材材料的超声能量，以加热并将第一幅材材料46和第二幅材材料48熔合在一起；以及溶剂的喷雾施用，以熔合第一幅材材料46和第二幅材材料48。

在一个实施方案中，如图4所示，机器人退绕架10可支撑附加卷，诸如附加卷112。在各种实施方案中，附加卷112可被构造成基本上类似于第一幅材材料46和第二幅材材料48的回旋卷绕的卷操作。例如，附加卷112可充当供应卷或备用卷。虽然示出幅材材料46、48、112的卷，但是应当认识到，在各种实施方案中可使用更多或更少的卷。例如，机器人退绕架10的一些实施方案可包括另外的竖直部分，以容纳一个或多个附加卷。此外，在各种实施方案中，机器人退绕架10可包括位于其它面上的芯轴，所述芯轴被构造成接收幅材材料卷。在一个实施方案中，第二面28可包括一组芯轴。幅材材料的回旋卷绕的卷可安装在这些芯轴上并且在操作期间，可从至少一个卷向下游设备连续进给幅材材料。应当认识到，在一些实施方案中，竖直部分20的第二面28可包括被构造成接收幅材材料卷的至少一个芯轴。此外，在一些实施方案中，竖直部分20的第二面28可包括至少两个芯轴，其中每个芯轴被构造成接收一个幅材材料卷。另外，任何竖直部分20的第二面28可包括例如与拼接器42类似的拼接器。

再次参考图6，据信，如果芯轴40提供为端部执行器(机械手)140，那么芯轴40可设置有独特的装置，该装置可在无需向卷绕的幅材材料的外部回旋结构施加压缩力的情况下提供转移幅材材料的回旋卷绕的卷的能力。

由于幅材材料的可压缩性质，母卷变得不圆是相当常见的。不仅是幅材材料的柔软性质，卷的物理大小、卷储存的时间长度、卷的储存方式(例如，在它们端部还是在它们侧面)、以及用于运输这些卷的“卷抓取器”通常围绕周长夹取卷的事实均可促成这一问题。因此，在许多卷被放置在退绕架上用于转换时，它们已经从期望的圆柱形状变成了“圆形之外”(例如，不圆)的形状。

在极端情况下，卷可变成长方形，呈现“鸡蛋状”形状，或甚至类似漏气的轮胎。但是，即使在卷仅仅略微不圆的情况下，也存在相当多的问题。在理想情况下，当材料与完整的圆形不一样时，回旋卷绕的卷、进给速率、幅材速度以及张力通常将为一致的。然而，由卷的储存和处理产生的形状变化所导致的工艺干扰因素诸如不圆的回旋卷绕的卷的进给速率变化、幅材速度变化、以及张力变化可能将使材料移除与完整圆形卷的理想幅材速度相比有所改变，这取决于在任何时间点幅材脱离(takeoff)点处的位置和/或半径。

如果卷的旋转速度保持基本上恒定，那么从不圆卷上离开的幅材材料的进给速率、幅材速度和张力在任何特定的旋转周期期间将改变。自然，这取决于卷不圆的程度。由于退绕架下游的纸转换设备通常被设计成基于离开正在旋转的卷的幅材材料的进给速率、幅材速度和张力通常与卷的驱动速度一致的假设而进行操作，退绕过程期间的幅材速度、和/或张力峰值、和/或松弛可能导致显著的问题。在不圆卷的情况下，此类工艺干扰因素使幅材材料的瞬时进给速率、幅材速度、和/或张力将取决于在任何时间点驱动点处的半径与幅材脱离点处的半径的关系。

显然，需要克服导致不圆的幅材材料的回旋卷绕的卷的这一问题。具体地讲，不圆卷产生可变的幅材进给速率和相应的幅材张力峰值以及幅材张力松弛，这需要退绕架和在其下游操作的相关联的纸转换设备以较慢速度运行。在许多情况下，这对制造效率产生不利影响。提供如本文论述的端部执行器230可消除这些前述缺点。

图6提供端部执行器140的透视图，该端部执行器140适用作用于退绕幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的芯轴40，该芯轴可联结至机器人110。以非限制性示例的方式，端部执行器140提供为芯轴40，该芯轴40具有围绕芯轴300的纵向轴线340径向设置且从芯轴的轴320延伸的多个细长芯轴臂310。每个芯轴臂310设置有至少一个扩张元件330，并且在大多数情况下，多个扩张元件330设置在其外表面上。原则上，芯轴300插入回旋卷绕材料的中空芯区域中。与每个芯轴臂310相关联的相关扩张元件330然后远离纵向轴线340径向扩张。扩张元件310的向外扩张受到回旋卷绕的幅材材料的中空芯区域的直径的限制。在扩张元件310抵靠回旋卷绕的幅材材料的中空芯适当扩张时，实现了压缩配合，这有效地使具有附接于其上的回旋卷绕的幅材材料的端部执行器140自由移动，并定位根据需要定位的回旋卷绕的材料卷。

如图所描绘，芯轴40可提供为合适的端部执行器140，其具有围绕纵向轴线340三角形地布置的三个芯轴臂310。自然，本领域技术人员可提供具有围绕纵向轴线340根据需要设置的任何数量的芯轴臂310的芯轴300。例如，本领域技术人员可提供仅两个芯轴臂310或甚至四个芯轴臂310。

将芯轴300提供为多个芯轴臂310的一个令人惊讶的方面是使一对芯轴300交错的能力。换句话讲，相反的芯轴300的芯轴臂310可设置成邻接关系，使得交错芯轴300的芯轴臂310围绕纵向轴线340径向且协同设置并且彼此协同接合。这种交错的一个令人惊讶的益处是能够有效转移所设置的幅材材料的回旋卷绕的卷并且将其锁定在第一芯轴300上，以待在第一芯轴300的芯轴臂310和第二芯轴300的芯轴臂310相互接合时转移至第二芯轴300。

据信，可通过使用适当的阀门和流体供应源使相应的扩张元件330扩张和收缩。合适的流体可提供为液压式控制系统或空气控制系统。在某些情况下，提供可控制和/或引导流体的流动，以根据使用者的需要控制一个特定扩张元件330或多个扩张元件330的阀门可为合适的。在任何方面，优选的是，扩张元件330可扩张至与对回旋卷绕的幅材材料的中空芯的外部进行限定的材料接触性接合的程度。接触性接合的量应足以允许以机器人110的端部执行器140的形式提供芯轴300，提供为芯轴40可有效地定位或退绕第一幅材材料46的回旋卷绕的卷，而不丧失对第一幅材材料46的回旋卷绕的卷的控制。

图7提供端部执行器140a的一个另选实施方案的透视图，该端部执行器适用作用于退绕幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的芯轴40，该芯轴40可联结至机器人110。以非限制性示例的方式，端部执行器140a可提供为芯轴40，所述芯轴40类似于图6的芯轴(如上所述)，具有围绕纵向轴线340三角形地布置的三个芯轴臂310。自然，本领域技术人员可提供具有围绕纵向轴线340根据需要设置的任何数量的芯轴臂310的芯轴300。例如，本领域技术人员可仅提供两个芯轴臂310或甚至四个芯轴臂310。此外，端部执行器140a可通过安装支架345以电的方式、以机械方式、以磁性方式、或者本领域技术人员已知的任何其它附接手段附接至机器人110。

端部执行器140a可耦接至旋转耦接头335。如本领域技术人员将理解的，旋转耦接头335可利用固定马达340提供旋转芯轴40的启动。以非限制性示例的方式，合适的旋转耦接头335可包括壳体，该壳体基本上是操作地设置在安装至固定马达340和机器人115的固定的外部金属板内的两个轴承。合适的轴承作为BEARING D25X52X15-SKF W 6205.2RSL购自SKF。

另外，端部执行器140可利用旋转耦接头335，以向芯轴40提供固持幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷所必需的任何期望的动力、气动力等。以非限制性示例的方式，合适的气动耦接头可提供为通孔或端帽样式。如果希望这样，使用偏移滑轮和/或驱动系统启动气动耦接头也可为适用的。这种部件可提供为购自OMPI S.R.L.,DENVER,COLORADO的ROTATING JOINT-PART NO.R.037。据发现，端帽样式气动耦接头适合用作旋转耦接头335以及提供偏移的固定马达340(以及伴随的驱动轴)。这种偏移设计可由本领域的技术人员通过皮带/滑轮系统提供。这种布置可导致需要与端部执行器140常规所需相比更小的空间。

本领域技术人员将发现，合适的马达340购自Rockwell,Incorporated并且标识为MPM Motor,MultiTurn Encoder,SpeedTec,With Brake,7.2Kw,3000RPM,Rockwell Part##MPM--B2153F-MJ74AA。本领域的技术人员将认识到还需要可有利于待连接到逻辑处理器且由逻辑处理器控制的固定马达340的连接的任何电源驱动器、缆线、转换加工器、适配器等。适合与指定马达340一起使用的此类附加部件可包括：从驱动器至插座板的电力缆线，Motor Power Cable,SpeedTec Din,w/Brake 2M,Rockwell Part#2090-CPBM7DF-08AF02；从插座板至马达的电力缆线，Motor Power Cable,SpeedTec Din,w/Brake 10M(Patch Cable),Rockwell Part#2090-CPBM7E7-08AA10；从驱动器至插座板的反馈缆线，Motor Feedback Cable,SpeedTec Din 2M,Rockwell Part#2090-CFBM7DF-CDAF02；从插座板到马达的反馈缆线，Motor Feedback Cable,SpeedTec Din 10M(Patch Cable),Rockwell Part#2090-CPBM7DF-08AF02；用于反馈缆线的防护壁适配器套件，RockwellPart#2090-KPB47-12CF；以及用于电力缆线的防护壁适配器套件，Rockwell Part#2090-KPB47-06CF。适用于马达340的驱动器购自Rockwell，作为以下并入：Kinetix 5500,Rockwell Part#2198H070ERS，具有指出为用于MPM马达的反馈转换器的辅助设备,Rockwell Part#2198H2DCK,控制器电源连接器,Rockwell Part##2198H070PT，以及DC总线连接器,Rockwell Part##2198H070DT。

据信，可通过使用适当的阀门和流体供应源350使芯轴40的相应的扩张元件330扩张和收缩。合适的流体可提供为液压式控制系统或空气控制系统。在某些情况下，提供可控制和/或引导流体的流动，以根据使用者的需要控制一个特定扩张元件330或多个扩张元件330的阀门可为合适的。在任何方面，优选的是，扩张元件330可扩张至与对回旋卷绕的幅材材料的中空芯的外部进行限定的材料接触性接合的程度。接触性接合的量应足以允许以机器人110的端部执行器140的形式提供芯轴300，提供为芯轴40可有效地定位或退绕第一幅材材料46的回旋卷绕的卷，而不丧失对第一幅材材料46的回旋卷绕的卷的控制。

本领域技术人员应理解，使用端部执行器140a消除了对“切换(hand-off)”幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的需要。例如，机器人110可在定位以设置至任何下游转换操作之前直接获得新的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷。此外，当幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷用完时，机器人110可直接处置旧的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷并且将不需要在设备之间转移幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷。本领域技术人员将认识到，这种“切换”的消除可导致通常可促成的手动操作的消除，从而导致生产力和成本节约。表面上，这是因为结合了所谓的“多合1(all-in-1)”退绕操作的机器人退绕架的使用将自然地包括这种卷“切换”的消除，从而导致前述效率和生产力。另外，据设想，由于机器人110是任何退绕操作的整体部分，具有协同地接合到其上的端部执行器140a的退绕结合机器人110的使用可导致任何工艺空间效率的更好管理。此外，本领域技术人员将易于认识到相对于机器人110退绕操作下游的任何转换操作定位幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的增加的灵活性、可重复性和可靠性。

结合如上所述的芯轴140a可为机器人110提供可定位的能力，以定位新的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷或者类似地定位新的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的芯。以此方式，具有带芯轴40的端部执行器140a的机器人110可接合幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的芯并且利用合适的气动力(上文论述)接合并固定幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的新卷。

机器人110可接着将固定到其上的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷移动到相对于适用于转换操作诸如拼接器42、第一格架62等的期望位置来说的装载位置。相对于装载位置恰当定位设置在机器人110/端部执行器140a上的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷时，固定马达340可接合旋转耦接头335，以使芯轴40相对于期望的转换加工操作旋转，从而使构成幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的材料从幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷退绕并被朝着期望的转换操作引导。

在需要时，自动或非自动系统可将构成幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的材料的前缘呈现给拼接器42或其它期望的转换操作。在需要时，本领域技术人员可使机器人110和/或芯轴40相对于转换操作进一步定位幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷并且向构成幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的材料提供需要的张力。在典型的转换操作中，来自幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的材料可通过拼接器42与先前所用的或当前所用的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的尾端拼接在一起，然后根据转换加工操作的需要利用。

在退绕过程期间，据信可根据需要调节机器人110的位置。幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷在退绕过程中的移动可有利于产生第二机器人110邻近例如拼接器42定位另一个幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷所需的空间。在当前正在退绕的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷由于退绕接近设置在其上的材料端部时，可将新的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷接合至当前正在退绕的幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷，其方式与如上所述的方式一致。在此拼接事件之后，具有协同地附接到其上的芯轴40的机器人110可接着根据制造操作(诸如处置容器)的需要处置幅材材料46、48、112的回旋卷绕的卷的先前卷的剩余部分。

再次参考图4，示出了机器人退绕架10a的另一个实施方案。机器人退绕架10a设置有框架12a。框架12a包括各种部件，诸如结构支撑件和板。如图所示，机器人退绕架10a可具有多个面，包括第一面26a和第二面28a。腔30a可限定于第一面26a和第二面28a中间。

机器人退绕架10a可包括各自从安装至框架12a的相应的可定位的卷抓取设备100a(提供为机器人110a)延伸的多个芯轴40a。芯轴40a可各自大体垂直于第一面26a延伸，或者可根据提供于可定位的卷抓取设备100(提供为机器人110)的定位数据以任何其它合适的角度定位。在一个实施方案中，机器人退绕架10a包括多个第一拼接器42a。第一拼接器42a中的每一个第一拼接器可定位在机器人退绕架10a上的任何合适的位置或者相对于机器人退绕架10a定位，所述位置诸如在给定的一对可定位的卷抓取设备100a的上方。如图4所示，第一拼接器42a可被构造成接收幅材材料48a。类似地，任何其它第一拼接器42a可被构造成接收幅材材料46a、48a、112a。

图4的示例性机器人退绕架10a还可包括设置在第一芯轴对40a上方的第一格架62a。第一格架62a可包括安装至框架12a的多个辊64a和多个互补辊66a。第一格架62a中辊64a、66a的数量可根据通过第一格架62a进给的幅材材料的类型和幅材材料46a、48a、112a的进给速度变化。第二格架72a可类似地包括安装至框架12a的设置在各自具有相应的芯轴40a的第二对可定位的卷抓取设备100a上方的多个辊74a和多个辊76a。第一格架62a中辊的数量可不同于第二格架72a中辊的数量，因为所用辊的数量是基于通过格架62a、72a进给的幅材材料诸如幅材材料46a、48a的特征。

在一个实施方案中，第二幅材材料48a的回旋卷绕的卷可安装在对应的相应可定位的卷抓取设备100a的相应的芯轴40a上。第二幅材材料48a可从第二幅材材料48a的回旋卷绕的卷退绕并进给到第一拼接器42a中且通过所述拼接器。一旦通过第一拼接器42a，幅材材料48a就可进入第一格架62a。如图4所示，幅材材料48a可绕在辊66a上，然后延伸至辊64a。幅材材料48a可接着在第一格架62a中的一系列互补辊之间延伸，从而形成“花彩”可朝下游设备引导幅材材料48a。

可通过本领域技术人员已知的装置向机器人退绕架10a提供第一幅材材料46a和第二幅材材料48a。例如，如图所示，可通过使用手推车(未示出)向机器人退绕架10a提供第一幅材材料46a和第二幅材材料48a。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一和第二幅材材料46a、48a、112a的幅材材料的一定量的(即多个)回旋卷绕的卷。

此外，机器人退绕架10a可包括被构造成接收幅材材料的回旋卷绕的卷的芯轴40a，其从机器人退绕架10a的其它面诸如第二面28a上的相应的可定位的卷抓取设备100a延伸。在一个实施方案中，第二面28a可包括操作地连接至相应的机器人110a的一组芯轴(未示出)。回旋卷绕的幅材材料卷可安装在这些另外的芯轴上并且在操作期间，可由至少一个回旋卷绕的幅材材料卷向下游设备连续进给幅材材料。应当认识到，在一些实施方案中，第二面28a可包括被构造成接收一卷回旋卷绕的幅材材料卷的至少一个可定位的卷抓取设备100/芯轴40a对。此外，在一些实施方案中，第二面28a可包括至少两个相应的可定位的卷抓取设备100a/芯轴40a对，每个芯轴被构造成接收相应的回旋卷绕的幅材材料卷。另外，第二面28a可包括例如与拼接器42a类似的拼接器。

相应的机器人110a可将各种第一幅材材料46a和第二幅材材料48a提供至机器人退绕架10a。在一个非限制性示例中，六轴工业电动机器人110a被发现是合适的。在一个优选的实施方案中，机器人110a是以协同设置在框架12a上的构型提供的。换句话讲，机器人110a可设置有物理附接于框架12a的支撑组件，并且仍然能够装载、卸载和/或退绕与机器人退绕架10a的任何部件协同地且连接地接合的第一回旋卷绕的幅材材料46a和第二回旋卷绕的幅材材料48a。这可包括框架12a、第一拼接器42a、任何另外的拼接器、任何相关张力架、第一和第二计量辊、或设置在框架12a上的惰辊中的任一个(例如，辊64a和/或辊66a)。

可通过使用手推车(未示出)向机器人退绕架10b提供第一回旋卷绕的幅材材料46a和第二回旋卷绕的幅材材料48ab。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一幅材材料46b和第二幅材材料48b的幅材材料的一定量的回旋卷绕的卷。

在另一个优选的实施方案中，以协同地邻近12b设置的构型来提供每个相应的可定位的卷抓取设备100a。换句话讲，可定位的卷抓取设备100a(提供为机器人110a)不物理附接于框架12a，但是仍然能够提供与机器人退绕架10a的任何部件协同地且连接地接合的第一回旋卷绕的幅材材料46a和第二回旋卷绕的幅材材料48a。然而，本领域技术人员应当认识到，提供为机器人110a的任何相应的可定位的卷抓取设备100a可物理附接于框架12a并且能够提供与机器人退绕架10a的任何部件协同性且连接性接合的第一回旋卷绕的幅材材料46a和第二回旋卷绕的幅材材料48a。

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虽然已经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，在不脱离本发明实质和范围的情况下可以做出多个其它改变和变型。因此，本文旨在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和变型。