将成组的产品馈送至处理单元的方法和系统
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2019年9月3日提交的意大利专利申请第102019000015419号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于将成组的产品馈送至处理单元的方法和系统，例如，馈送至用于包装或填充相同组的产品的机器。
4.具体地，产品可能是烟草领域的产品，诸如，例如，电子烟或用于电子烟的烟弹，或制药领域的产品，诸如，例如，瓶子、烧瓶、小瓶、卡普尔，或咖啡领域的产品，诸如胶囊或豆荚，以及通常旨在从一站成组地拾取以被转运至处理单元的任何类型的产品，其中，整组产品经过特定的处理。
5.本发明发现了将烟草领域的成组的产品馈送至用于将所述成组的产品封装在相应的封装中的机器的系统的有利应用，由此，在不丧失一般性的情况下，明确参考以下公开内容。
背景技术：
6.将烟草领域的成组的产品馈送至处理单元的已知系统设置有：输送机，被设计为使多个托盘沿着馈送路径移动；以及至少一个转运装置，沿着馈送路径布置以将成组的产品从输送机转运至处理单元，每组产品由至少两个并排的产品构成。
7.具体地，每个托盘设置有多个壳体，每个壳体被设计为接收一个单一的产品，并且转运装置被设计为从相应的壳体拾取成组的产品并且将成组的产品转运至处理单元，例如，转运至封装单元。
8.然而，由此制成的馈送系统具有与下列事实相关的一些缺点：由于布置在输送机的上游的托盘的生产站和/或填充站的异常和/或故障，由输送机沿着馈送路径馈送的托盘的一些壳体可能是空的或容纳缺陷产品。这导致转运装置(被配置为在紧密布置在一起以成组地拾取产品的成组壳体处操作)无论何时在空的壳体和/或容纳缺陷产品的壳体处操作时拾取不完整组的产品(即，产品比旨在构成一组的产品数量少)和/或拾取包含缺陷产品的成组产品。
9.在处理之前或之后，一旦被转运至处理单元(被配置为对成组的产品、而非对单一产品进行操作)，所述不完整组的产品和/或包含缺陷产品的成组产品将不可避免地被丢弃。这也不可避免地导致在不完整组的产品和/或包含缺陷产品的成组产品内发现的非缺陷产品被丢弃，从而造成所述非缺陷产品的浪费，并且因此具有明显的经济缺点。
10.专利申请wo2014207073a1描述了用于组织工厂材料单元的方法和设备，其中，在基于图像分析进行分类之后，通过机器人臂将工厂材料单元从馈送托盘转运至多个分类托盘。
11.专利申请cn105424405a描述了用于对种子进行自动采样的系统。
技术实现要素：
12.本发明的目的是提供将成组的产品馈送至处理单元的方法和系统，该方法和系统允许克服上面提及的缺点并且生产简单且便宜。
13.根据本发明，提供如所附权利要求中要求保护的馈送成组的产品的方法和系统。
14.权利要求描述了构成本说明书的整体部分的本发明的实施方式。
附图说明
15.现在参考所附附图描述本发明，所附附图示出了本发明的一些非限制性实施方式，其中：
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图1示意性地示出了用于将由多个托盘承载的成组的产品馈送至处理单元的系统；
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图2示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的图1的馈送系统的一部分，并且尤其是被设计为转运多个托盘的输送机和组织装置；
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图2a示出了图2的放大比例的部分，并且尤其是图2的组织装置的抓取构件；
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图3和图3a以放大的比例示出了图2的输送机和组织装置的两个连续部分，其中，托盘中的产品具有不同的布置；
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图4和图4a示出了用于使容纳在托盘中的缺陷产品或空的壳体移动的一些可能的路径的示意性表示；
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图5和图5a示出了图4和图4a中使缺陷产品或空的壳体沿着图4和图4a所示的路径移动以形成丢弃组之后的托盘；
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图6和图6a是与图4和图4a的示图相似的示图并且示出了用于使容纳在托盘中的缺陷产品或空的壳体移动的一些可能的路径的示意性表示；
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图7和图7a是与图5和图5a的示图相似的示图并且示出了图6和图6a中使缺陷产品或空的壳体沿着图6和图6a所示的路径移动以形成丢弃组之后的托盘。
具体实施方式
24.在图1中，数字1总体上表示用于将成组2的产品3馈送至处理单元4的馈送系统，例如，馈送至用于封装、或用于包装、或用于填充成组2的产品3的机器。
25.馈送系统1包括承载一系列托盘6的输送机5，每个托盘容纳多个壳体7(例如，图2中示出的)，每个壳体被配置为接收一个单一的产品3(例如，图2中示出的)。在图2、图3、图3a、图4、图4a、图5、图5a、图6、图6a、图7以及图7a示出的情况中，输送机5承载多个托盘6，具体地九个托盘6(为清晰地表示，每个托盘与对应的罗马数字i、ii、iii、iv、v、vi、vii、viii、ix相关联)，每个托盘被设计为容纳约50至约200个壳体7(每个壳体被设计为容纳相应的产品3)。
26.例如，产品3可以是烟草领域的产品3、或制药领域的产品3、或咖啡领域的产品、或旨在以合适形状的分组2从相应的壳体7拾取以使得其可以经过处理单元4的进一步处理(例如，为了进行封装)的任何其他类型的产品3。具体地，在图2、图3、图3a、图4、图4a、图5、图5a、图6、图6a、图7以及图7a中，每个成组2的产品3包括彼此对齐地布置在壳体7中的五个产品3。可替代地，成组2的产品3可以包括各种布置的任何数量(大于一)的产品3，前提是可
以从相应的壳体7中一起拾取这些产品3。
27.具体地，根据图1中示出的，输送机5被设计为使托盘6沿着馈送路径a移动(在所附图中以箭头表示)，已知类型的转运装置8沿着馈送路径a布置，转运装置8被设计为将成组2的产品3转运至处理单元4。例如，转运装置8可以是这样的机器人，即在其头部处具有多个吸力单元，每个吸力单元被设计为从相关的壳体7吸取产品3，以便能够同时拾取若干产品3。
28.此外，馈送系统1包括组织装置9，组织装置9沿着馈送路径a布置在转运装置8的上游并且被设计为组织旨在由转运装置8拾取成组2的产品3的产品3。
29.根据图2中示出的优选实施方式，组织装置9包括检测构件10，例如，相机或专用传感器，其被设计为检查由输送机5承载的每个托盘6以检测空的壳体7(在所附图中以x表示)和/或容纳缺陷产品3a的壳体7(在所附图中以灰色的壳体表示)的存在性和位置。
30.此外，如图2和图2a中示出的，组织装置9包括沿着馈送路径a布置的至少一个抓取构件11，以从至少一个托盘6的壳体7中的任何一个中拾取产品3或将产品3释放到至少一个托盘6的壳体7中的任何一个中。
31.在图2和图2a示出的实施方式中，组织装置9包括抓取构件11(具体地，抓取构件11可以是诸如抓取器或吸力单元的机械抓取构件11)。应当理解，组织装置9可以包括被设计为在托盘6沿着馈送路径a前进时、或可替代地当托盘6在沿着同一馈送路径a布置的专用工作区中静止时对托盘6或同时对若干托盘6进行操作的任何数量的抓取构件11(甚至一个以上的抓取构件11)。
32.抓取构件11至少可以在输送机5的一部分的上方移动，以便能够从由输送机5承载的托盘6中的至少一个的任一个壳体7中拾取产品3或将产品3释放到由输送机5承载的托盘6中的至少一个的任一个壳体7中。
33.具体地，根据图6、图6a、图7以及图7a中示出的实施方式，抓取构件11被配置为一次对一个托盘6进行操作，即，其可以在尺寸与托盘6的尺寸相等的区域上移动。可替代地，在图2、图3、图3a、图4、图4a、图5以及图5a示出的实施方式中，抓取构件11被配置为同时对两个或多个连续并且并排的托盘6进行操作。
34.根据本发明未示出的另一实施方式，转运装置8可以与抓取构件11重合，换句话说，在对下面阐明的每个托盘6的产品3进行适当地组织之后，抓取构件11可以将成组2的产品3从相应的壳体7转运至处理单元4。例如，抓取构件11(与转运装置8重合)可以包括可以被选择性地激活的多个吸力单元或抓取器(未示出)，以便使用抓取构件11拾取整组2的产品3并且随后进行转运(由此用作转运装置8)并且从任一壳体7中拾取一个单一的产品3或将一个单一的产品3转运至任一壳体7中(由此用作抓取构件11)。
35.优选但非排他地，抓取构件11通过并联机器人(delta robot)(例如，三臂并联机器人)承载。根据进一步的实施方式，并联机器人可以承载更多的抓取构件11。
36.此外，馈送系统1包括图2中示意性地示出接收检测构件10的数据的控制单元12。具体地，根据图2中示出的非排他实施方式，检测构件10沿着馈送路径a布置在抓取构件11的上游，其被配置为分析进入馈送路径a的每个托盘6，以识别任何空的壳体7或缺陷产品3a，并且被设计为将数据(即，关于容纳在每个托盘6中的任何空的壳体7和/或容纳缺陷产品3a的信息)转运至控制单元12。
37.可替代地，根据未示出的替代方案，检测构件10布置在输送机5的上游并且被设计为在托盘6到达输送机5之前分析每个托盘6(以识别任何空的壳体7或缺陷产品3a)，以随后将数据转运至控制单元12。在这种情况下，每个托盘6设置有识别元件(例如，唯一代码或rfid标签)以便使进入输送机5的每个托盘6可识别，并且组织装置9提供读取构件(未示出)，其被设计为读取识别元件并且以这种方式跟踪每个托盘6沿着馈送路径a的位置(先前由检测构件10分析)，使得控制单元12可以使从检测构件10接收的关于每个托盘6的数据(即，关于每个托盘6中的空的壳体7或缺陷产品3a的存在性和位置)与每个被分析的托盘6沿着馈送路径a的位置唯一地相关联。
38.根据具体实施方式，检测构件10可以包括：识别每个托盘6的任何空的壳体7的相机(如上所述，其可以沿着馈送路径a布置在抓取构件11的上游或可以布置在馈送路径a的上游)；以及对每个托盘的产品3进行操作以便识别任何缺陷产品的至少又一个传感器(至少一个传感器还可以沿着馈送路径a布置在抓取构件11的上游或可以布置在馈送路径a的上游)。相机与至少一个传感器将数据转运至控制单元12。
39.控制单元12被配置为基于从检测构件10接收的数据来控制抓取构件11从相应的壳体7中移出一个或多个产品3，使得任何缺陷(在所附图中以灰色壳体表示)或缺失(在所附图中以x表示)产品3a位于与成组2的产品3具有相同组成(即，相同的相互布置和相同的数量)的相应壳体7中(可能并排)，从而在至少一个托盘6中形成至少一组2a的缺陷和/或缺失产品3a(显而易见，仅当托盘6中存在缺陷和/或缺失产品3a时)。换句话说，组织装置9被配置为组织托盘6或可替代地若干连续托盘6中的产品3和3a，以便对缺陷和/或缺失产品3a进行重新分组，使得布置在组织装置9的下游的转运装置8拾取被设计为经过处理单元4的适当处理的成组2的产品3或成组2a的缺陷和/缺失产品3a并且将其转运至废料单元(未示出)。以这种方式，可以消除转运装置8拾取具有适于被处理的产品3和缺陷产品3a两者的混合组2的(消极)事实，以及转运装置8将不完整组2(即，产品3的数量少于构成每个成组2的产品3的产品2的数量)或成组2a的缺陷产品3a转运至处理单元4的(消极)事实。
40.鉴于此，根据本发明的优选但非限制性实施方式，组织装置9包括存储器(未示出并且是已知类型的，当该存储器是计算机或平板电脑时，该存储器可以被集成到控制单元12中)，存储器包含产品3和3a跟踪数据库，并且控制单元12被配置为将抓取构件11使每个产品3和3a经历的所有的移动存储在产品3和3a跟踪数据库中。以这种方式，基于包含在产品3和3a跟踪数据库中的数据，可以获知被丢弃的成组2a的缺陷和/或缺失产品3a的存在性，而且还可以获知被丢弃的成组2a的缺陷和/或缺失产品3a的位置。
41.具体地，根据第一实施方式，控制单元12基于包含在产品3和3a跟踪数据库中的数据(即，知道被丢弃的成组2a的缺陷和/或缺失产品3a的存在性和位置)直接控制转运装置8，以便将由产品3构成的组2转运至处理单元4并且将由缺陷和/或缺失产品3a构成的组2a转运至丢弃单元。
42.可替代地，馈送系统1包括被设计为控制转运装置8并且与控制单元12进行通信的另一控制单元(未示出)；具体地，在这种情况下，控制单元12被优选地配置为将包含在产品3和3a跟踪数据库中的数据转运至另一控制单元，使得可以基于所述数据控制转运装置8，以便将由产品3构成的组2转运至处理单元4并且将由缺陷和/或缺失产品3a构成的组2a转运至丢弃单元。此外，在这种情况下，每个托盘6优选地设置有识别元件(例如唯一代码或
rfid标签)，以便使沿着馈送路径a前进并且设置有读取装置(未示出)的每个托盘6可识别，该读取装置被设计为读取识别元件并且跟踪每个托盘6沿着馈送路径a的位置，以便使关于每个托盘6的数据与托盘6自身沿着馈送路径a的位置唯一地相关联。
43.此外，为了通过使产品3和3a的组织所需的时间最小化而优化馈送系统1的操作，并且具体地优化组织装置9的操作，控制单元12被优选地配置为基于从检测构件10接收的数据来识别被设计为构成至少一组2a的缺陷或缺失产品3a的抓取构件11的所有可能的移动路径13并且使抓取构件11沿着提供产品3和3a的最少移动次数和/或抓取构件11的最少移动次数和/或抓取构件11的最短移动和/或所需的最短时间的移动路径13移动。
44.在图2示出的非限制性实施方式中，控制单元12包含在布置在输送机5外部的计算机内；然而，控制单元12可以布置在馈送系统1中的任何地方，例如，其可以与整个产品3生产线的控制单元重合。
45.根据图6、图6a、图7以及图7a中示出的本发明的可替代实施方式，组织装置9进一步包括交换元件14，交换元件14设置有多个壳体15并且在抓取构件11的工作区域中(即，在抓取构件11可以移动的区域内)布置在输送机5旁边。此外，组织装置9包括布置在输送机5旁边和交换元件14旁边、被设计为从托盘6的壳体7接收缺陷产品3a的废料区域16。在可替代的实施方式中，组织装置9包括每个托盘6的交换元件14和废料区域16，该废物区域16在相应的托盘6的区域中布置在输送机5旁边。在任何情况下，抓取构件11在交换元件14和废料区域16(或者至少一个交换元件14和至少一个废料区域16)的区域中还是可移动的(在由输送机5承载的一个或多个托盘6处也是可移动的)。事实上，在这种情况下，抓取构件11被设计为使缺陷产品3a从托盘6的壳体7移动至废料区域16并且使产品3从交换元件14的壳体15移动至托盘6的空的壳体7。
46.换句话说，废料区域16被设计为从壳体7接收缺陷产品3a；随后，通过移除缺陷产品3a所生成的空的壳体7最终将被布置在交换元件14的壳体15中的产品3所填充。
47.有利地，交换元件14可以用于容纳从壳体15转运至壳体7的产品3的库存，以便填充任何空的壳体7。
48.可替代地，交换元件14还可以用作产品3和3a的库存。具体地，通过将缺陷产品3a从壳体15转运至壳体7(例如，当仅缺失一个产品3a以构成与组2具有相同组成、被丢弃的成组2a的缺陷和/或缺失产品3a时)，交换元件14可以用于使被丢弃的成组2a的缺陷和/或缺失产品3a完整，或交换元件14可以用于通过将产品3从壳体15转运至壳体7来填充空的壳体17。在这种情况下，可以设置或可以不设置废料区域16。
49.在图6、图6a、图7以及图7a示出的非限制性实施方式中，交换元件14的壳体15数量与托盘6的壳体7的数量不同，具体地，少于托盘6的壳体7的数量。具体地，在图6、图6a、图7以及图7a示出的实施方式中，交换元件14包含与组2和2a的组成类似的壳体15的组成，即，在特定情况下，每个交换元件14包含彼此并排的五个壳体15。优选地，交换元件14的壳体15的数量等于构成组2、2a的产品的数量的至少一半。
50.此外，在图6、图6a、图7以及图7a示出的优选实施方式中，交换元件14被牢固地固定在输送机5旁边。
51.可替代地，根据未示出的实施方式，交换元件14(即，交换元件14中的每一个)由临时放置在输送机5旁边的托盘6构成，即，例如，由同一转运装置8或可替代地由另一转运装
置向输送机5外部的位置转运(显而易见，抓取构件11仍可到达)，以便用作交换元件14。因此，在这种情况下，交换元件14(即，交换元件14中的每一个)具有与托盘6的壳体7相等数量的壳体15。
52.参考图2中示出的实施方式，沿着馈送路径a移动的托盘6具有以x示出的缺失产品的壳体。替代地，参考图3和图3a示出的实施方式，沿着路径a进行馈送的托盘6具有以x示出的缺失产品的壳体和以灰色示出的缺陷产品的壳体两者。参考图2及图3至图3a，托盘i、ii、iii、iv经受抓取构件11的作用，并且形成组2、2a，而托盘v、vi、vii、viii以及ix尚未经受抓取构件11的作用。
53.应当理解，输送机5可以是固定有多个托盘6的任何类型的传送带、辊式输送机、或半刚性链。
54.此外，根据未示出的另一实施方式，每个托盘6可以与输送机5整体形成，即，输送机5可以是设置有构成上述壳体7的多个凹陷的半刚性带。
55.根据本发明的又一方面，提供一种将成组2的产品3馈送至处理单元4的馈送方法。该方法提供：输送步骤，在该输送步骤期间，使至少一个托盘6沿着馈送路径a移动；转运步骤，在该转运步骤期间，将由至少两个产品3构成的至少成组2的产品3从托盘6的相应壳体7转运至处理单元4；以及检测步骤，在该检测步骤期间，检查托盘6以检测空的壳体7和/或容纳缺陷产品3a的壳体的存在性和位置。
56.馈送方法包括产品3和3a的组织步骤，该组织步骤在检测步骤之后或与检测步骤同步并且在转运步骤之前，在该组织步骤期间，基于在检测步骤期间收集的数据，从相应的壳体7中移出一个或多个产品3和3a，使得可能的缺陷或缺失产品3a位于与成组2的产品3具有相同组成的相应壳体7中，从而在托盘6中形成被丢弃的至少一组2a的缺陷或缺失产品3a。
57.根据所附图中示出的方法的优选实施方式，在输送步骤期间输送多个托盘6，并且转运步骤和组织步骤可以与输送步骤同时进行，但是涉及布置在馈送路径a的不同点处的托盘6。换句话说，一些托盘6可能同时进行转运步骤，而进一步沿着同一馈送路径a位于上游的托盘6可能进行组织步骤。
58.通过本发明的馈送系统1使得本发明的方法是优选但非排他地可行的。
59.在不脱离本发明的范围的情况下，本文所述的实施方式可以彼此组合。
60.用于将成组2的产品3馈送至本发明的处理单元4的馈送方法和馈送系统1具有许多优点。
61.首先，上述馈送方法和馈送系统1允许使产品3的废料最小化(消除)，从而使馈送系统1更高效，因为上述馈送方法和馈送系统1防止非缺陷产品3仅因为与缺陷产品3a一起被拾取，或因为非缺陷产品3是不完整组2a的一部分而被丢弃，并且另一方面，通过在产品3被转运装置8拾取之前适当地组织产品3，上述馈送方法和馈送系统1允许加快成组2的产品3所经过的后续处理，因为在这些过程开始之前或执行这些过程之后不再需要检查无废料产品。
62.此外，上述馈送方法和馈送系统1相对便宜并且易于实施。具体地，关于馈送系统1，将位于转运装置9的上游的至少一个抓取构件11和被适当地配置为控制抓取构件11的控制单元12插入到已知的馈送系统1中就足够了。