对幅材材料的卷进行移动并贴标的方法和系统与流程

1.本发明涉及对幅材(诸如纸或无纺布(nonwoven，不织布))的卷(reel)进行移动并贴标的方法和系统。


背景技术：

2.当生活用纸(薄页纸，tissue paper)、无纺布材料或其他类似缠绕的材料的卷来自于转换(converting，加工)或生产线时，卷被拾取、贴标、堆叠并送到包装站，在包装站，卷通常被包装在塑料薄膜中。在对这种卷进行移动并贴标的已知方法中，从机器人工作台(在机器人工作台上若干卷彼此相邻竖立，卷的中心轴线水平定向)拾取第一卷。工业机器人拾取第一卷，将第一卷从机器人工作台移动并使第一卷转动以使得卷(roll，卷轴)的中心轴线变成竖直的。第一卷然后被放在辊式输送机上，在此之后为卷设置内部标签和外部标签。随后，工业机器人拾取下一个卷并将该下一个卷置于第一卷上(在此该下一个卷被贴标)。以这种方式，形成卷的堆叠，使得之后可以在辊式输送机上运走该堆叠以包装在塑料薄膜中。认为有必要在每个卷的外表面和卷的内侧都贴上标签，因为卷通常会被进一步送到转换机(converting machine，加工机)(例如用于制造尿布)并且转换机的操作员通常会去除外部标签。如果转换机中出现问题(例如由于有缺陷的卷而导致)，内部标签使得可以更容易地识别卷。美国专利no.8,413,407公开了一种用于生产和管理幅材材料卷的自动化系统，其中包括对来自复卷机的每个卷进行贴标的贴标机。本发明的目的是提供对卷进行移动并贴标的改进的方法。


技术实现要素：

3.本发明涉及一种对幅材材料(诸如纸或无纺布)的卷进行移动并贴标的方法。每个卷具有中心芯件，该中心芯件是中空的，并且幅材材料缠绕在中心芯件周围。本方法包括将机器人臂(robot arm，机械臂)插入到至少一个卷的中心芯件中并且使用机器人臂将所述至少一个卷从第一位置移动到第二位置的步骤。本方法还包括将内部标签固定在中心芯件上的步骤。根据本发明，在机器人臂被插入中心芯件中之前，内部标签被置于机器人臂上，并且机器人臂用于将内部标签固定在中心芯件上并用于移动所述至少一个卷。
4.在本发明方法的实施例中，在机器人臂用于移动所述至少一个卷之前，内部标签被固定在中心芯件上。
5.本方法任选地还包括将外部标签固定在所述至少一个卷的外表面上。
6.在本发明方法的其他实施例中，内部标签可以在所述至少一个卷从第一位置被移动到第二位置的同时被固定在中心芯件上。
7.在本发明的有利实施例中，机器人臂能够用于同时移动至少两个卷，并将内部标签固定在所述至少两个卷中每一个的中心芯件上。
8.标签可以有利地通过粘合剂被固定。在有利的实施例中，粘合剂被施加在内部标签的第一侧上，同时从机器人臂对着内部标签的第二侧施加吸力(suction，抽吸)。这样，当
机器人臂被插入到中心芯件中时，机器人臂能够通过吸力保持内部标签。然后当内部标签将要被固定到中心芯件时中断吸力，并且使用压缩(pressurized，加压)空气或气体将内部标签朝向中心芯件吹离机器人臂，使得内部标签的设有粘合剂的一侧与中心芯件接触。可以想到的是，内部标签可以通过除吹气以外的其他方式附接到中心芯件。例如，可以使用能够从机器人臂伸出(project，投出，弹射)的活塞或预先加载了弹簧压力的垫板将内部标签附接到中心芯件。因此机器人臂被设计为能够通过吹气或通过其他方式将内部标签附接到中心芯件。
9.在本发明的实施例中，机器人臂能够以如下方式抓取卷。使机器人臂的被插入中心芯件中的部分扩张(expand，张开)并且压靠在所述至少一个卷的中心芯件上，以使得在所述至少一个卷仍处于第一位置中时由机器人臂保持该卷。然后机器人臂能移动现在被机器人臂保持的至少一个卷，并将所述至少一个卷释放在第二位置处。优选地，在机器人臂在将所述至少一个卷释放在第二位置处之前，机器人臂使所述至少一个卷旋转。扩张可以在内部标签已附接到中心芯件后发生，但是可以想到的是，扩张也可以在内部标签被附接到中心芯件的同时或甚至在内部标签附接在中心芯件之前发生。
10.可以想到已经移动到第二位置的卷被立即送走以进行进一步处理的实施例。然而，在优选的实施例中，机器人臂将若干卷彼此上下堆叠在第二位置处。
11.本发明还涉及对幅材材料(诸如纸或无纺布)的卷进行移动并贴标的系统。每个卷具有中心芯件，该中心芯件是中空的，并且幅材材料缠绕在中心芯件周围。本系统包括至少一个用于打印标签的机器和至少一个具有能移动的机器人臂的工业机器人，能移动的机器人臂能够被插入至少一个卷的中心芯件中并使所述至少一个卷从第一位置移动到第二位置。根据本发明，机器人臂具有内部导管，该内部导管在一个端部处与机器人臂的至少一个开口连通，并且在另一个端部处与压力控制装置连接/连通，该压力控制装置能够在机器人臂中的至少一个开口处产生负压(underpressure，抽空)，从而能够由机器人臂通过吸力来保持置于至少一个开口上的标签。
12.优选地，压力控制装置能够通过机器人臂中的导管吹出压缩空气或气体，以使得通过吸力被保持在机器人臂上的标签能够被吹离机器人臂。
13.在本发明的实施例中，机器人臂的一部分是抓取部分，该抓取部分被设计为能够径向扩张，使得机器人臂的抓取部分能够被插入到至少一个卷的中心芯件中，并且当抓取部分径向扩张时抓取所述卷。该抓取部分优选地位于机器人臂中的至少一个开口附近。
14.在本发明的系统的实施例中，工业机器人包括软件，该软件具有如下指令：使机器人臂移动到至少一个用于打印标签的机器；拾取至少一个标签并且通过吸力保持所述标签；移动到至少一个卷并进入中心芯件中，使得从至少一个用于打印标签的机器拾取的标签位于中心芯件内；以及通过导管吹出压缩空气或气体，使得从至少一个用于打印标签的机器拾取的标签被吹靠(blown against，吹抵)在中心芯件上。工业机器人的软件进一步任选地还包括如下指令：在从至少一个用于打印标签的机器拾取的标签已被吹靠在中心芯件上之后，使抓取部分径向扩张，以使得卷被机器人臂抓取；以及使所述至少一个卷从第一位置移动并释放在第二位置上。
15.在替代实施例中，工业机器人的软件可以包括如下指令：在从至少一个用于打印标签的机器拾取的标签被吹靠在中心芯件上之前，使抓取部分径向扩张。在此情况下，卷被
机器人臂抓取并从第一位置移动以被机器人臂释放在第二位置上，同时在移动的过程中，压缩空气或气体通过导管被吹出，使得从至少一个用于打印标签的机器拾取的标签被吹靠在中心芯件上。
附图说明
16.图1是幅材材料(诸如生活用纸或无纺布)的卷的侧视图。
17.图2是与图1相同的卷的正视图。
18.图3是对卷进行移动并贴标的系统的示意图，还示出了本发明方法的初始步骤。
19.图4是与图3相同系统的示意图，但示出了后续步骤。
20.图5是与图3和图4相同的系统的示意图，但示出了图4中的步骤之后的步骤。
21.图6是与图3-图5相同的系统的示意图，其中方法又进入下一步骤。
22.图7是与图3-图6类似的示意图，并且示出在图6中的情况之后会发生的情况。
23.图8是与图3-图7类似的示意图，示出下一步骤。
24.图9是与图3-图8类似的示意图，其中示出了最终步骤。
25.图10是更详细地示出图4所示的方法步骤的一部分的示意图。
26.图11是更详细地示出图5所示的方法步骤的一部分的示意图。
27.图12是与图11类似的示意图，但示出了标签如何固定至内部芯。
28.图13是与图13类似的示意图，但示出了机器人臂如何抓取卷。
29.图14是机器人臂的替代实施例的示意图。
30.图15是图14的机器人臂如何与两个卷相互作用的示意图。
31.图16是标签的示意性横截面图。
具体实施方式
32.参考图1和图2，待移动并贴标的每个卷r1、r2、r3、
……rn
具有中心芯件3，该中心芯件是中空的并且具有内壁31。在图1和图2中，附图标记24表示卷r1的中心处的中空部，而卷r1的中心轴线被表示为a。卷r1由幅材材料(诸如例如无纺布材料或纸材料(诸如生活用纸))形成并且幅材材料已经缠绕在中心芯件3上，所述中心芯件可以是硬纸板或其他合适材料的。卷r1具有外表面19。卷r1、r2、r3、
…rn
的大小可以不同，但在许多情况下，卷的外径的实际值可以在800mm-2200mm的范围内。例如，卷r1、r2、r3、
……rn
的外径可以是800mm、1200mm、1500mm或2000mm。同样地，卷r1、r2、r3、
……rn
的宽度也可以取决于具体产品因情况不同而不同。在许多情况下，卷的宽度的实际值可以在50mm-500mm的范围内，但宽度也可以大于500mm，在一些情况下可达7m或甚至可以想到更大，并且尺寸可能取决于许多不同的因素。对于中心芯件3，直径的实际值通常可以在50mm-305mm范围内，但是其他大小也是可能的。应当理解，以上给出的数值仅被视为实际值的示例，并且本发明适用于任何实际大小的卷。
33.现在将首先参考图3-图9描述对卷进行移动并贴标的顺序。
34.参考图3，卷r1、r2、r3、r4、
……rn
可以来自分切复卷机，所述分切复卷机即为将母卷/大径卷(jumbo roll)展开并切割成能够被送去进行转换的较小的卷r1、r2、r3、r4、
……rn
的机器。本发明的用于对幅材材料的r1、r2、r3、r4、
……rn
进行移动并贴标的系统1包括至少一个用于打印标签的机器17和具有能移动的机器人臂/承载梁6的工业机器人4。用于打印
标签的机器17可以是标签打印机或其等效物，例如带有一卷预打印标签的机器/装置。机器人臂/承载梁6可以被插入到至少一个卷r1的中心芯件3中并且将所述至少一个卷r1从第一位置p1移动到第二位置p2。如图3所示，多个卷r1、r2、r3、r4、
……rn
以其中心轴线呈水平的方式置于平台27上，所述平台可以形成为本发明的系统1的一部分。本发明的系统1还可以包括辊式输送机25。已被移动并贴标的卷r
x
、ry的堆叠26被示出为竖立在辊式输送机25上。在图3中，堆叠26被示出为仅包括两个卷r
x
、ry，但应当理解的是，堆叠26可以包括多于两个这样的卷。附图标记12表示能够经由管道/导管30或其他通道输送压缩空气的压力控制装置。压力控制装置12还可以通过管道或导管30产生负压/吸力。机器人臂6的内部导管8与管道或导管30连接，使得压力控制装置12可以通过导管8产生吸力或者通过内部导管8输送压缩空气(或气体)，如将参考图10-图13所述。
35.在图3中，示出了具有机器人臂29的任选附加的工业机器人28。附加的工业机器人可以用于在卷r1、r2、r3、r4、
……rn
的外表面上贴标。
36.图3示出了初始情况，其中机器人臂(或承载梁)6已移动到至少一个用于打印标签的机器17，以从用于打印标签的机器拾取标签15。如果用于打印标签的机器17是标签打印机，则标签15将是已从标签打印机17打印出的标签。在图4中，标签15被保持在机器人臂6上并且机器人臂已移动到与卷r1的当前水平中空的中心芯件3对齐的位置。卷r1现在处于其第一位置p1中。
37.在图5中，机器人臂6(或其一部分)已被插入卷r1的中心芯件3中。在机器人臂6位于中心芯件3内时，机器人臂6将标签15固定到中心芯件3上并抓取卷r1，后面将参考图10-图13进行说明。
38.图6示出了机器人臂6如何将卷r1移动离开平台27，图7示出了工业机器人4如何将机器人臂6和由机器人臂6保持的卷r1移动到接近最终位置p2的位置。在优选的实施例中，机器人臂/承载梁6现在使卷r1旋转，例如由箭头t指示，使得卷r1的中心轴线a变成竖直。扩张可以在内部标签被附接到中心芯件之后发生，但是可以想到扩张也可以在内部标签被附接到中心芯件的同时发生或者甚至在内部标签被附接到中心芯件之前发生。
39.在图8中，卷r1已被转动/旋转，以使得其中心轴线a竖直并且卷r1被保持在竖立在辊式输送机25上的堆叠26的上方。在图9中，机器人臂6已将卷r1定位在堆叠26上方或上面并将其释放，使得卷r1现在形成堆叠26的一部分。
40.现在参考图10-图13描述工业机器人及其承载机器人臂6的功能。如图10所示，机器人臂6具有内部导管8。该内部导管8直接地或经由管道/导管30间接地与压力控制装置12连接。在机器人臂6的端部9处，导管8终止于开口11中。当压力控制装置12用于产生负压时，标签15可以通过吸力保持在开口11处，使得标签15被保持在机器人臂上。在图10中，仅示出了一个开口11，但是应当理解，可以存在若干这样的开口11。标签15具有作为粘合剂的第一侧20和可在其上打印的第二侧21。当机器人臂6被带到用于打印标签的机器17时，其使用吸力在没有粘合剂的第二侧21抓住并保持标签15。
41.参考图11，可以看到机器人臂6的端部如何被插入卷r1的中心芯件3中。标签15仍被保持在机器人臂6上。
42.图12示出了下一步骤。压力控制系统12目前已使其动作反转并且不再产生吸力。相反，压缩空气或气体通过导管8被供给，使得标签15被吹离机器人臂6并被抛抵在中心芯
件3上。标签15的未与机器人臂6接触的第一侧20已至少部分地覆盖有粘合剂，并且标签15目前将通过粘合剂被固定至中心芯件3。粘合剂可以通过用于打印标签的机器17或通过单独的机器(未示出)被施加至标签15。可以想到的是，工业机器人4也可以被布置成能够将粘合剂施加至标签。参考图16，可以看到标签15具有第一侧20，粘合剂41通过粘合剂施加器40被施加到该第一侧，粘合剂施加器40可以是用于打印标签的机器17的一部分或可能布置在工业机器人4或系统1的其他部分上。还应理解的是，粘合剂可以在标签被机器人臂6拾取之前早就被施加。例如若标签由机器人臂6从一卷预先打印标签中取下则可能是这种情况。标签15还具有第二侧21，该第二侧未施加有粘合剂。可以理解，来自机器人臂6的吸力将被施加在标签15的第二侧21上。
43.在图13中，标签15被固定至中心芯件3。机器人臂6的部分7是抓取部分，该抓取部分被设计成能够扩张并用作抓取部分，使得其能够抓取一个卷(或多于一个卷)。在图13中，如箭头e所示，部分7已径向扩张。抓取部分7当前压靠在中心芯件3上，使得中心芯件3和整个卷r1被机器人臂6强力地保持。机器人臂6现在可以在卷被机器人臂牢固地保持时移动卷r1并使其转动。当机器人臂6和由机器人臂保持的卷r1已达到图8所示的位置时，机器人臂6可以释放卷r1并开始新的循环。抓取部分7位于机器人臂6中的至少一个开口11附近。抓取部分7的扩张可以以本领域技术人员已知的若干不同方式实现并且将不详细描述。同样，因为工业机器人本身是众所周知的，所以将不会详细描述工业机器人4的精确设计以及机器人臂如何设计为用于移动。抓取部分7的扩张优选在内部标签15被附接在中心芯件3之后发生，但是可以想到扩张也可以在内部标签15被附接在中心芯件3的同时发生或者甚至在内部标签15被附接在中心芯件3之前发生。在优选的实施例中，至少一个开口11位于抓取部分7附近但与抓取部分7分开。然而，在本发明的实施例中，所述至少一个开口11可以位于扩张抓取部分本身中，以使得抓取部分7的扩张使内部标签15被附接至中心芯件3。
44.图14示出了替代实施例，其中机器人臂6具有至少两个开口11以及至少两个扩张的抓取部分7，所述至少两个开口用于吸力作用和压缩空气或气体。这样，机器人臂6可以用于同时对两个卷r1、r2进行抓取并贴标。可以理解的是，机器人臂6可以类似地被设计为具有附加的开口11和扩张的抓取部分7，使得机器人臂6可以同时处理三个卷、四个卷或甚至更多个卷。
45.如图3所示，系统1可以任选地具有第二工业机器人28，该第二工业机器人能够拾取置于每个卷的外表面19上的标签16。或者，工业机器人4可以用于将标签置于每个卷的中心芯件3和外表面19两者上。
46.任选地，可以具有单独的用于打印标签的机器18，用于例如通过打印外部标签16来提供外部标签16。
47.虽然上面已经描述了这样的顺序，使得在能扩张的抓取部分7抓取卷r1之前，内部标签15(即，固定在中心芯件3上的标签)被固定至中心芯件3。然而，应当理解，该顺序可以是：使得卷首先由机器人臂6抓取，此后，例如在卷r1被移动之前、或在卷r1从第一位置p1移动到其第二位置p2期间或甚至在卷r1临落在堆叠上之前，标签15被施加至中心芯件3。
48.工业机器人4可以包括软件，软件具有如下指令：使机器人臂6移动到至少一个用于打印标签的机器17、18；拾取至少一个标签15并通过吸力保持该标签；移动到至少一个卷r1并进入中心芯件3中，使得从至少一个用于打印标签的机器17、18拾取的标签15将位于中
心芯件3内部；以及通过导管8吹出压缩空气或气体，以使得从至少一个用于打印标签的机器17、18拾取的标签15被吹靠在中心芯件3上。参考图3，工业机器人4可以具有可用软件编程的中央处理单元(cpu)5。应当理解，cpu 5的确切位置不一定如仅示意性表示的图中所示的那样。
49.工业机器人4的所述软件可以包括如下指令：在从至少一个用于打印标签的机器17拾取的标签15已被吹靠在中心芯件3上之后，使抓取部分7径向扩张，以使卷r1被机器人臂6抓取；以及使至少一个卷r1从第一位置p1移动并且释放在第二位置p2上。
50.替代地，工业机器人4的软件可以包括如下指令：在从至少一个用于打印标签的机器17、18拾取的标签15被吹靠在中心芯件3上之前，使抓取部分7径向扩张，以使得卷r1被机器人臂6抓取；以及使至少一个卷r1从第一位置p1移动并释放在第二位置p2上，且同时通过导管8吹出压缩空气或气体，以使得从至少一个用于打印标签的机器17、18拾取的标签15被吹靠在中心芯件3上。
51.虽然在上文中已在方法和系统方面对本发明进行了描述，但应理解，这些类别仅反映了同一发明的不同方面。因此，该系统可以包括用于执行该方法的任何步骤的装置，并且该方法可以包括将是使用本发明系统的必然结果的所述步骤。
52.通常，将实施本发明来施加内部标签和外部标签两者。然而，应当理解，可以想到仅施加内部标签的实施例。
53.得益于本发明，中心芯件3的贴标可以由用于移动卷r1、r2、r3、r4、
……rn
的相同工业机器人来进行，因此对卷r1、r2、r3、r4、
……rn
进行移动并贴标的过程变得更快。