專利名稱：包裝系統和方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種用于提供一定量的插入到容器中的墊料(dunnage)材料的包裝系統，一個或多個物品有待于裝填到該容器中進行運輸。
背景在典型的應用中，包裝工人將列在物品清單上的待運輸物品抽出并將其放置在容器中。在物品運輸之前，將保護性包裝材料或其它類型的墊料放置在容器中的物品周圍。墊料材料填充了至少一部分的任何空隙，并且/或者在運輸期間提供了物品的緩沖作用，防止或最大程度地減小了物品相對容器的運動，和/或防止或最大程度地減小了物品在運輸期間的損傷。一些常用的墊料材料是泡沫塑料殼、塑性泡罩包裝、氣囊和褶皺紙材料。
當用墊料材料填充容器時，墊料分配器的操作員觀察容器，并在容器看來似乎裝滿時，停止分配器。然后閉合容器進行運輸。一些示例性的分配器包括通常和空氣輸送系統相關的塑料殼分配器；就地發泡分配器，氣囊機和紙墊料轉換器。
分配器操作員通常將容器裝得太滿，導致容器中放置太多墊料材料，超過了充分保護物品和/或填充容器中的空隙所需。在其它情況下，操作員將太少的墊料材料放置在容器中，因此物品具有更多的在容器中移動的空間，并且/或者在運輸期間可能受損。
隨著分配操作的速度增加，過度填充和填充不足通常越來越變成一個問題。現今的空隙填充分配器，尤其是紙墊料轉換器，可以超過每分鐘五十英尺(大約每秒1/4米)的速率來傳遞墊料材料帶。
概要本發明提供了一種用于使空隙填充的包裝操作自動化的系統和方法。一個實施例提供了一種包裝系統，其包括多個墊料分配工位，其各具有至少一個從中可分配墊料材料的墊料分配器，以及用于在至少兩個墊料分配工位上來回運輸容器、以便將墊料放置到容器中的運輸網絡。分配工位可沿著運輸網絡的一部分進行設置，從而可將一個或多個容器串聯和/或并列地順序地運輸到多個分配工位上。系統還可包括可在至少一個墊料分配工位上進行分配的墊料供應源。該供應源可包括墊料轉換機，其可將原材料轉換成相對較低密度的墊料材料，并將其供給一個或多個墊料分配工位。墊料供應源可包括例如氣囊、褶皺紙、泡沫條、泡沫殼和紙條的其中一種。
該系統還可包括用于控制一個或多個系統元件的控制器。這些元件可包括，例如，將一個或多個物品放置在一個或多個容器中以進行運輸的一個或多個裝載工位，位于至少一個墊料分配工位上游的一個或多個中間工位，其包括用于檢測容器中的空隙體積的特性(characteristic)的空隙傳感器，以及/或者一個或多個用于確定容器是否符合預定標準(criteria)的裝置，例如傳感器。在后一情況下，運輸網絡還可包括將未能滿足預定標準的不符合標準的容器轉移(divert)的途徑。
在這里所提供的包裝方法包括基于發送標準將容器發送給選自多個墊料分配工位中的其中一個墊料分配工位，并將墊料供給至墊料分配工位上的容器。發送標準可包括，例如，墊料分配工位的可用性、墊料材料的特性、容器的特性、容器中的空隙特性和/或容器中待運輸物品的特性。提供墊料可包括，例如，確定容器中的空隙體積。
在一個實施例中，該方法還包括，為各容器分配標識符，以及當容器移動經過包裝系統時跟蹤容器。
一個實施例提供了一種系統和方法，其特性在于，可檢測容器的空隙體積特性的一個或多個空隙檢測工位，可基于空隙檢測工位的所檢測特性來分配墊料材料的一個或多個墊料分配工位，以及用于將容器從其中一個空隙檢測工位傳送到所選的一個或多個墊料分配工位上的運輸網絡。
可選的是，包裝系統的一個實施例包括至少一個可檢測至少一個容器特性的傳感器，以及基于容器的檢測特性而確定容器是否適合放置墊料材料的控制器。包裝系統可包括分配墊料以插入到容器內的空隙中的一個或多個墊料分配工位，其中至少一個墊料分配工位能夠分配出多種類型的墊料材料。
包裝方法的另一實施例可包括以下步驟基于發送標準，將容器發送給選自多個墊料分配工位中的一個墊料分配工位，并將墊料供給至墊料分配工位上的容器。
可選的是，發送步驟可包括基于發送標準的發送，發送標準包括墊料材料的一個或多個特性、容器的特性、容器中的空隙特性以及容器中待運輸物品的特性。
本發明的一個實施例可包括一個或多個以下步驟確定所分配的墊料的類型，控制所分配的墊料數量，測量容器的特性，和查詢數據庫以確定空隙體積。
在本發明的另一實施例中，一種包裝系統包括可檢測容器的空隙體積特性的一個或多個空隙檢測工位，可基于空隙檢測工位的檢測特性而分配墊料材料的多個墊料分配工位，以及用于將容器從其中一個空隙檢測工位傳送到所選的其中一個墊料分配工位上的運輸網絡。
在本發明的一個實施例中，包裝方法包括，確定容器的空隙體積，將容器運輸到所選的多個墊料分配工位的其中一個墊料分配工位上，并基于容器的空隙體積而分配墊料材料。
在本發明的一個實施例中，包裝系統包括可檢測容器特性的傳感器，以及基于容器的檢測特性而確定容器是否適合放置墊料材料的控制器。
在本發明的另一實施例中，包裝方法包括，檢測至少一個容器特性；并基于檢測特性而確定容器中是否適合放置墊料材料。
在本發明的一個實施例中，包裝系統包括多個可分配墊料以放置在容器空隙中的墊料分配工位，其中至少一個墊料分配工位能夠分配多種類型的墊料材料。
在本發明的一個實施例中，一種用于填充容器空隙的自動化包裝系統包括用于裝載容器的多個裝載工位，多個墊料分配工位，將裝載工位連接到多個墊料分配工位上、以用于將容器從多個裝載工位運輸到一個或多個墊料分配工位上的運輸網絡，以及控制器。控制器通過運輸網絡而自動地將容器發送到所選的墊料分配工位上。
可選的是，該系統可包括下列中的一個或多個空隙體積檢測裝置，其位于至少一個分配工位上游，用于獲得表示容器中的空隙體積的信息，并將所獲得的信息提供給控制器；控制器，其根據表示空隙體積的信息來確定有待于在墊料分配工位上進行分配的墊料體積，并指示墊料分配工位自動地分配出所確定的墊料體積；包括獲得容器測量值的傳感器的空隙體積檢測裝置；以及包括獲得表示容器內容物形貌的數據的傳感器的空隙體積檢測裝置；其中表示空隙體積的數據從條形碼、RFID芯片和存儲在數據庫中的數據的其中一個中獲得。
在本發明的一個實施例中，一種用于將物品包裝在容器中的自動化系統，包括用于將一個或多個物品裝載到容器中的裝載工位；用于識別容器特性的裝置；用于確定分配到容器中的墊料體積的裝置；多個墊料分配器；以及用于將容器從裝載工位發送到所選的多個墊料分配器的其中一個墊料分配器上的裝置。所選的墊料分配器將所確定的墊料體積提供到容器中。
可選的是，該系統可包括根據所確定的特性來用于確定容器是否適合于自動填充墊料的裝置；和/或一個或多個墊料分配器，其包括一個或多個將原材料轉換成墊料產品的墊料轉換器。
根據本發明的一個實施例，這種自動包裝系統包括用于裝載容器的裝載工位；用于獲得所裝載容器的特性的傳感器；用于將墊料自動地放置在容器中的墊料分配工位；用于將容器從裝載工位移動到墊料分配工位上的運輸網絡；以及根據所獲得的特性來用于確定是否將墊料放置在所裝載的容器中的控制器。
可選的是，是否將墊料放置在所裝載的容器中是容器是否符合預定標準的函數；并且/或者運輸網絡包括使不符合標準的容器轉移的容器轉移器(diverter)；并且/或者容器轉移器包括從運輸網絡中取下容器的機構；并且/或者容器轉移器包括將容器發送到手動工位上的機構。
以下將全面描述，并尤其在權利要求中指出前述特性和其它特性，以下詳細描述和附圖將更詳細地闡述本發明的一個或多個說明性的實施例。然而，這些實施例只是其中可采用本發明原理的各種方式中的一些方式。
附圖簡介
圖1是根據本發明的包裝系統的簡圖。
圖2是根據本發明的包裝系統的一個實施例的平面圖。
圖3是容器可能通過包裝系統的路徑的示意性側視圖。
圖4是供圖1系統使用的帶標準規則槽口的容器(RSC)的透視圖。
圖5是圖1系統中所使用的空隙體積掃描器的側視圖。
圖6是沿著圖5的剖面線6-6看去的圖5所示空隙體積掃描器的端視圖。
圖7是里面已經放置了若干個物品的容器的橫截面圖，其中剩余的空隙由剖面線表示。
圖8是顯示了根據本發明一個實施例的包裝工藝的流程圖。
詳細描述現在參看這些附圖，并且最初參見圖1，根據本發明一個實施例的示例性包裝系統大體上用10表示。系統10包括一個或多個容器裝載工位12，例如裝載工位12a，12b，12c和12d，和多個墊料分配工位14，例如墊料分配工位14a，14b，14c，14d，14e，14f和14g。在裝載工位12上將一個或多個物品16(圖3)放置到容器20中。然后在墊料分配工位14上分配墊料材料，并將其放置到容器20的空隙中。空隙是容器20中沒有被一個或多個物品16所占據的空間。
系統10還可包括為輔助墊料分配工位14而可能需要的一個或多個中間工位22；使容器20移動通過工位的運輸網絡24；和/或系統控制器26，其控制系統10中的一個或多個動作，例如控制容器20通過系統10的流動。圖1顯示了運輸網絡24，其可以若干種不同的通過系統10的方式而將容器20，例如從多個工位發送至公共工位，以及從單個工位發送至多個后續工位。雖然圖1中顯示了多個給定類型的工位(容器裝載工位，中間工位等等)，但是對于給定的應用，只要單個給定類型的工位可能就足夠了，并且/或者可能不需要給定類型的工位。
一個或多個中間工位22可選地包括用于確定容器在接受墊料之前是否滿足預定標準的裝置。另外，一個或多個中間工位可選地包括空隙測定工位或裝置30(圖3)，用以確定容器20的空隙體積。空隙測定裝置30可用于識別空隙體積，以計算出填充空隙所需的墊料體積。空隙測定裝置30還可用作用于確定容器是否滿足預定標準的裝置。
圖1中所顯示的系統10的實施例可選地包括一個或多個用于閉合容器20的閉合工位102，并且系統10可選地包括一個或多個用于處理容器以進行運輸的運輸工位104。
可以理解，在一個實施例中，系統10可配置成最大程度地減小或消除對包裝工人或其它操作員的需求，從而減少包裝容器所需要的時間和/或增加包裝操作的可靠性。系統可使用例如一種可以比包裝工人更快的速率將墊料分配和插入到容器中的機器，從而減少了包裝時間。另外系統可配置成例如可提高可靠性，這是因為可自動地計算出正確的墊料體積，從而減少或消除了過分填充和填充不足的問題。以下將參照圖2和3更詳細地描述所示系統10中的各種工位，圖2顯示了一個具體的示例性的系統300，圖3顯示了一條可供容器20通過系統的路徑。
裝載工位如圖2和3中所示，裝載工位12可包括用于從扁平坯件34中豎立起容器20，例如紙板盒的撐盒機32。其它類型的容器可供這個系統10使用，并且不需要撐盒機。撐盒機可以是例如一個任務區域，在該區域通過包裝工人或通過可將盒子坯料自動轉換成盒子的自動裝置，而將盒子坯料轉換成盒子。撐盒機甚至可以是現場制造盒子的裝置。
示例性的容器20是帶規則槽口的容器(RSC)，并且另一容器類型是鞋盒型的容器。作為備選，在這個系統10中可使用另一類型的運輸容器。RSC通常具有四個折板，一組相對的折板通常跨越至少它們之間的距離的一半。
簡要地參見圖4，RSC在容器寬度W和側折板36及端折板38的高度之間具有規定的關系。折板36和38通常具有例如為容器寬度W一半的高度。因此，容器20的側壁40和端壁42的高度H(即，容器在閉合時的高度)可在折板36和38豎立在其未折疊狀態下，由容器20的測量高度來確定。側壁和端壁40和42的高度(容器20的包含物品部分的高度)將是容器在折板36和38豎立且未折疊時的高度的己知分數。本領域中的技術人員應該懂得，高度H可由其它方式來確定，例如當折板36和38折疊起來時，這提供了對容器20的側壁和端壁40和42的高度的直接測量。
多個裝載工位可串聯地設置成當容器20順序地通過多個裝載工位時，多個裝載工位可為容器20提供一個或多個物品16。例如如圖1中所示，在第一工位12c上可將第一物品或多個物品放置到容器中，然后可將容器運輸到第二工位12d，在第二工位12d上可將第二物品或多個物品放置到容器中。物品可以是彼此不同的或相同的。
作為備選，多個裝載工位可并列地設置。如圖1和2中所示，設置成并列關系的裝載工位12a和12b，其可同時或彼此獨立地用于包裝分開的容器，從而在如果需要時或合適時，可使一個裝載工位離線，而不需要關閉整個系統10。
物品或多個物品16可以若干種方式來提供，用于裝載到容器中。在放置到容器20中之前，一個或多個物品16可從儲存裝置中取出，并放置到臨時的容器(未顯示)中，例如手提箱中，之后從中將一個或多個物品16拉出而放置到容器20中。物品16可進行隨意供給，而沒有可預測的樣式，對于所述可預測的樣式，將需要物品放置在具體的容器20中，或者裝載工位可基于一個或多個標準而專門用于提供一個或多個物品16。一些能夠使用的標準包括容器尺寸、運輸公司、運輸模式、物品易碎性、物品重量、物品尺寸、物品關系等等。
物品16可以多種方式裝載到容器20中。例如，包裝工人可用手將物品16放置到容器20中。作為備選，包裝工人可啟動或控制或監督由一個或多個將物品或物品16放置到容器20中的裝置(例如可將物品移動到容器中、并且還可選地使物品相對容器定向的抓放型機器人(未顯示))所執行的一個或多個步驟。此外，物品16可由操作員不經任何外部控制地放置到容器20中。在該后一示例中，一個或多個受到例如控制器26控制的機器或其它裝置，其在沒有包裝工人任何援助的條件下，將物品或多個物品16放置到容器20中。
運輸網絡運輸網絡24在工位之間運輸容器20，使容器通常以下行方向通過系統10。任何可物理式地移動容器20通過系統10的方法或組合方法都可采用。例如，運輸網絡24可包括傳送帶網絡，其通常根據需要起動，停止，運輸和使容器20定向，在這種情況下，即使需要人，也是需要很少的人。在高度自動化的系統中，對于網絡中的多條生產線，可能只需要一個或幾個人來監督和解決運輸問題。
運輸網絡24可包括多個傳送帶線路68，其限定了通過系統10的路徑。在圖1中，示意性地顯示了這些線路68a-68z，并且這些線路發散和會聚在一起，用以選擇性地沿著通過系統10的路徑，例如68b，68f，68m，68t，來發送容器。在圖3中，運輸網絡24包括傳送帶60，例如無壓力累積傳送帶。在無壓力累積傳送帶中，傳送帶被分隔成多個區域，各區域尺寸適合于承載至少一個容器。當下游區域清空時，容器從上游區域移動到下一個下游區域。各區域可單獨地提供動力，可采用閘門或其它裝置來調整容器從各區域和在各區域中的流動，并且可使用傳感器來確定容器何時已離開了區域。監視控制器，例如控制器26，通常控制各區域的操作。
中間工位可選的一個或多個中間工位22定位在裝載工位12和墊料分配工位14之間。中間工位22可包括空隙測定工位或裝置70，其用于獲取代表空隙體積的數據，以幫助墊料分配工位14分配受控量的墊料。
空隙測定裝置70獲得可用于確定空隙體積，并從而確定將多少墊料放入容器20中的數據。空隙體積可通過直接測量容器20、空隙和/或內容物的特性來確定。在共同擁有的美國專利No.5,897,478中描述了一種示例性的空隙測定裝置，其通過引用而結合在本文中。圖3中的空隙測定裝置70包括具有掃描區域的空隙體積掃描器72，容器20可被傳送而通過該區域。獲得的空隙體積數據可存儲在電子存儲器中，其可以是例如控制器26的一部分。
空隙體積可選地通過手工并利用測量工具進行測量，以測量容器的一個或多個特性。這些測量值可同檢查表中的尺寸進行比較，以間接地確定空隙體積，或者可直接從測量值中計算出空隙體積。
空隙體積還可利用用于空隙體積形貌繪圖的外形檢測，利用電磁成像技術和裝置，例如高頻雷達、超聲、激光器、機器視覺等等進行測量。一個或多個成像傳感器可用于產生立體的圖像，從中可創建用于計算空隙體積的三維模型。
作為備選，在容器上方可部署一種相對可移動的測桿的二維排列，其延伸到容器中以探測深度。各測桿將通過向下延伸直到遇到物品16的頂部或容器20的表面時為止，來測量在其排列位置上的深度。利用形貌繪圖，可將墊料引導至那些最需要填充的區域。
在國際專利出版物No.WO 2004/041653中描述了一種示例性的空隙體積掃描器，該國際專利通過引用而完整地結合在本文中。
在圖5和6中可看出，示例性的空隙體積掃描器72包括框架74，其具有一對跨置于傳送帶60的立桿76，以及支撐在立桿76頂上并且位于離傳送帶60上表面固定的距離處的橫梁78。立桿76可以被支撐在例如地板上，或可安裝在傳送帶60上。
空隙體積掃描器72包括一個或多個傳感器80，例如重量標尺，光學、紅外線、超聲波、激光或其它類型的傳感器，用于獲得代表容器20中的空出的空間或空隙的體積數據，物品16已經放置在容器20中，以進行包裝。在所示的實施例中，傳感器80包括高度傳感器82、寬度傳感器84和輪廓傳感器86，高度傳感器82用于提供代表容器20的高度的輸出，寬度傳感器84用于提供代表容器20寬度的輸出，輪廓傳感器86用于提供代表容器20輪廓的輸出，尤其是其內部以及容器20中一個或多個物品16的輪廓。
輪廓傳感器86顯示為安裝在傳送帶60上面的橫梁78上，其優選但非必須是當傳送帶60移動容器20時用于持續地檢測容器20中一個或多個物品16頂面的那類傳感器。
示例性的輪廓傳感器86是通過測量激光脈沖飛行時間進行操作的非接觸式光學激光掃描器，例如Sick Optic LMS 200-30106激光掃描器。激光掃描器發射脈沖激光光束，其從容器內部和放置在容器中的任何物品上進行反射。該反射通過激光掃描器的接收器進行校準。在反射脈沖的傳輸和接收之間的時間與在激光掃描器和其進行反射的表面之間的距離成正比例。脈沖激光光束可通過旋轉掃描器內部的鏡面而發生偏轉，使得扇形掃描由環繞的區域組成，由此可從所接收到的脈沖序列中確定物品的輪廓(例如，離固定的基準點/平面的距離)。扇形光束定向成垂直于容器經過傳感器的運動路徑。因而經過輪廓傳感器86的容器20和容器中的物品16的輪廓隨著容器20移動通過傳感器86而被逐漸測量到。
寬度傳感器84可以是任何合適的傳感器，其用于確定經過傳感器的容器20的寬度。在所示的實施例中，寬度傳感器84是紅外線距離傳感器，其可用于測量容器20的第一側面40a(圖4)與傳感器或其它基準點間隔開的距離。為了使這個實施例輸出容器的寬度，將相對的容器側面40b(圖4)的位置校準在離寬度傳感器84一段己知的固定距離處，如圖所示，寬度傳感器84可安裝在掃描器框架74的其中一個立桿76上，位于剛好高于傳送帶60水平的位置。為此，容器20可與寬度傳感器84相對的傳送帶60那一側上的導軌90對齊，該導軌90位于離寬度傳感器84己知的距離處，因而用作零基準。容器的一個側面還定向成與導軌90平行。因此，容器的寬度將是導軌90的位置與最靠近寬度傳感器84的容器側面的測量位置之間的差值。可采用任何合適的裝置來校準容器相對導軌90的位置，或者將容器20放置在所需的恒定方向上，例如利用氣動操作的臂，例如朝導軌方向傾斜的由滾柱式傳送帶形成的低摩擦表面，等等。
高度傳感器82可以是用于確定容器20高度的任何合適的傳感器。示例性的傳感器82包括設置在掃描區域的相對的橫向側面上的發射器排列92和接收器排列94。在所示示例性的實施例中，發射器和接收器排列92或94安裝在相應的掃描器框架立桿76上。各排列包括一排發射器/接收器，其定向成垂直于傳送帶60的平面。因此，發射器排列92產生由接收器排列94檢測的遮光屏。當容器20移動通過遮光屏時，遮光屏將被容器打斷達容器的高度，由此可獲得容器高度的測量值。
可提供單獨的傳感器來測量容器的長度。然而，在所示的實施例中，通過測量容器通過其中任何一個傳感器、例如寬度傳感器84所花的時間長度，并且通過知道傳送帶60移動容器使之經過傳感器的速度，可間接地確定容器長度。時間長度乘以傳送帶60的速度可得出容器的長度。如果傳送帶的速度是己知的常數，那么只需要測量時間長度，就可確定容器的長度。如果傳送帶的速度變化，停止，起動，或出于其它原因，可使用傳送帶速度傳感器來測量傳送帶速度，并將其傳遞給用于處理的控制器26。速度傳感器可以是例如與傳送帶驅動電動機形成對接的用于提供系列脈沖的編碼器，其速率與電動機的速度成比例，并因而與傳送帶的速度成比例。控制器可經過校準，以便將脈沖速率轉換成容器速度，其可與容器經過寬度傳感器時的寬度傳感器所測量的時間相乘，從而確定容器的長度。
空隙體積還可在沒有輪廓傳感器86的條件下或以其它繪制空隙體積形貌的方法，利用例如重量差和體積置換進行測量。利用運輸物品的平均密度，從容器裝載前后的重量中可計算出空隙體積。重量差除以密度將得出近似的空隙體積。近似的空隙體積平均起來將是足夠精確的，以允許墊料分配設備自動地填充空隙。體積置換技術使用流體(例如氣體)的體積，以便從己知的運輸容器的空體積中確定空隙體積。
因為空隙測定工位70通常可在比提供插入到各容器20中的墊料的墊料分配器52更快的速率下自動地提供空隙體積數據，所以，可使用相同的空隙體積測定工位70來獲得空隙體積數據，其可用于確定有待于從各個墊料分配工位14e，14f，14g中分配的墊料材料的量。這可提供系統10的處理能力，還借助于發送標準而提高了系統10的適應性。
可選地作為利用測量來確定空隙體積的替代，可間接地確定空隙體積。例如，傳感器，例如條形碼傳感器，可檢測標識符，例如條形碼，其標識了一個或多個物品16和/或容器20，并且從該信息中可查詢數據集，其可給出從中可計算出空隙體積的相應體積，或者可將用于物品和容器的那種具體組合的空隙體積存儲在數據集中，并從數據集中取出。
識別容器20和確定空隙體積的另一方式是通過檢測一個或多個容器特性，包括容器尺寸、容器大小、重量等等，并且查詢與檢測特性相對應最接近的空隙體積。對于與間接地確定空隙體積的示例性方法相關的詳細信息，可參考國際專利出版物No.WO 98/56663，其通過引用而完整地結合在本文中。
各容器20和/或物品16可包括獨有的標識符，其可被識別傳感器100檢測到，如圖2中所示。一旦已經為具體的容器20分配了獨有的標識符，那么該獨有的標識符在整個系統10中可用于與該容器20數據關聯起來，如同牌照或名稱標簽。在系統10中的一個或多個位置可使用單獨的識別傳感器100，如圖3中所示，和/或識別傳感器可以是空隙體積掃描器72的一體式部件。
標識符可采用任何形式，包括標記、內置在容器中的硬件標識符、無線電頻率標識(RFID)標簽、顏色、形狀、數字、孔、突出物、表面紋路、樣式、容器的尺寸、熱像、紫外成像、重量、電子物品防盜系統(EAS)標簽等等。EAS標簽包括，例如微波標簽、電磁(EM)標簽或聲磁標簽。
容器識別傳感器100可包括光學系統，以獲得可進行電子分析識別的容器20的圖像或其一部分。例如，可將數字攝像機放置在允許對各容器制成數字圖像的位置。然后可將該圖像與數據庫中的標準容器的圖像進行比較。可從容器的尺寸或標識符標記中來識別容器，標記例如為點、數字、形狀、顏色、熱像、紫外成像圖像等等。數據庫還可提供容器尺寸和空容器的體積信息。
作為備選，容器識別傳感器可檢測無線電頻率(RF)標簽。RF標簽通常和裝載工位12上的容器是相關的，并且在整個包裝工藝過程中是與容器相關的。當容器豎立并專用于某一順序時，將順序特有的RF標簽粘附在容器上，或放置在容器的內部。順序特有的信息(例如容器內容物、外部的容器尺寸和空的容器體積)可存儲在標簽上，并可由定位在墊料分配器上游的RF標簽閱讀器進行下載。標簽信息被發送給信息處理器，其可從數據庫中取出容器內容物信息。在包裝工藝的末端可采用標簽檢索工位，使RF標簽再循環，從而使系統更具成本效率。另一示例性的容器標識符是條形碼。條形碼標記通常連接在容器的外表面上。
在一些情形下，例如當己知體積的物品放置在特殊類型的容器中時，可從容器標識符中確定空隙體積。一旦傳感器檢測到容器標識符，其信息可傳遞給具有數據庫或連接在數據庫上的處理器，數據庫提供了例如物品體積、容器尺寸、空隙體積、空的容器體積等等。因而可預先確定并可取出空隙體積，或者可從容器的內容物體積以及空的容器體積和/或容器尺寸中計算出空隙體積。信息可自動地上傳到手動、半自動或全自動的墊料分配器上。
一個實施例還構思出，在空隙測定工位70或墊料分配工位14或系統10的任何地方，將容器20順序地發送到墊料分配工位14上，而不檢測用于容器的標識符。因為空隙測定工位70獲得順序提供的容器20的空隙體積數據，所以代表待分配的墊料材料數量的該數據或相關數據可直接傳遞給容器20被發往的墊料分配工位14。因而，如果三個容器20a、20b、20c順序地通過空隙測定工位70，那么可將數據傳遞給各容器所發往的相應墊料分配工位14，而不讀取容器上的條形碼標記。在這種情況下，空隙體積數據通過容器的順序位置和容器至特定分配工位的發送，而與該具體的容器相關聯起來。因此，通過保持跟蹤給定的容器在系統中已移動至何處，來進行容器的識別。
操作員可啟動或控制由一個或多個裝置執行的一個或多個步驟以確定所需的墊料量。作為備選，可在不受外部干預或人控制的條件下自動地確定空隙體積。然而，如從上面描述可看出，并不總是需要中間工位。在一些情形下，并不需要確定空隙體積。例如，可填充空隙體積，直到容器裝滿時為止。系統10只需要利用傳感器、回壓或機械阻力來知道何時停止填充容器20即可。在一種己知的方法中，例如，使氣囊在容器中膨脹，直到容器壁向外移動時為止，這指示容器是滿的。
在例如無需確定空隙體積的另一備選實施例中，可故意過分填充容器20，并除去過量墊料，以獲得所需的填充度。被除去的過量墊料可返回其供應源中。所分配的墊料量可基于最大可能的容器容積來預先確定，或可由一個或多個傳感器來引導。例如，容器可在可連續流動的墊料瀑布下，以足以允許最大的對預期空隙進行填充的速率進行輸送，之后可將任何過量的墊料除去，并通過再循環料斗進行再循環，并和任何溢出物一起送回到填充料斗中。
在這種情況下，并不需要確定容器中物品周圍的空隙體積。在容器的頂部可采用一種刮除或吹除裝置來除去過量墊料。在這個系統中，RSC折板必須位于下方位置，折疊在容器的外部，或者必須采用鞋盒型容器。在RSC的情況下，必須采用折板操縱設備來準備容器填充，并再次提升起折板，以密封容器，即，根據需要上下地移動折板。
另一類型的中間工位22是用于確定容器是否符合預定標準的通行/不通行工位。預定標準可包括例如使容器適合于接受墊料和/或防止容器正確地閉合的因素。通行/不通行工位的功能可選地由空隙體積掃描器70或系統10的其它部件來執行。因而通行/不通行工位可以是其自身的中間工位，或一個或多個其它工位的一部分。例如，空隙測定工位70還可包括一個或多個傳感器，用于確定容器是否適合于接受墊料，即確定是否存在不符合標準的故障狀態。
一個或多個故障狀態可能導致容器不適合于接受墊料，在這種情況下，不符合標準的容器需要進行特殊處理。特殊處理可包括將物品重新定位在容器中，手動地分配所需量的墊料，并將其放置在容器的空隙中，和/或在解決了不符合標準的故障狀態之后將容器重新引入運輸網絡24中。控制器26可提供警告操作員存在不符合標準的故障狀態的信號，為此，在容器可繼續之前需要提起操作員的注意。作為附加或作為備選，在檢測容器超出可接受的操作標準的這些或其它故障狀態的其中一種狀態時，控制器26可自動地將容器發送給單獨的傳送帶，以便由操作員進行特殊處理。
不符合標準的故障狀態包括，例如，指示沒有檢測到容器、容器的折板部分地或完全地阻塞了容器的開口，一個或多個所測量的容器尺寸低于最小閾值和/或高于最大閾值，容器重量低于最小閾值和/或高于最大閾值，空隙體積等于容器體積(這將表示容器中沒有物品)或超過容器體積(這可能表示容器太滿)，重量(空的或超重)，將阻止容器正確閉合的狀態，例如物品延伸到高于某一高度等等。不符合標準的故障狀態還可指示未滿足預定標準的情形，例如狹窄但很深的空隙體積，這可能需要操作員進行專門的處理。
控制器如上所述，控制器26用于控制系統10的一個或多個部件。例如，控制器26可將容器20沿著運輸網絡24從裝載工位12發送到墊料分配工位14上，以及當包括空隙測定工位70時將容器發送給空隙測定工位70，并且/或者可控制地分配出用于放置在空隙體積中的墊料材料。另外，控制器26還可選地跟蹤通過系統10的容器20。
控制器26的各種功能可由單個處理器單元，例如用于空隙測定工位70的控制單元來執行，或者可將功能分布到若干個處理器單元中，各處理器單元具有單獨的處理器，例如用于一個或多個空隙測定工位70的控制單元，用于墊料分配工位14的一個或多個控制單元，個人計算機的單獨的(可能是遠程定位的)微處理器，或它們的組合。
控制器26可以是許多商業上可獲取的處理器的任何其中一種或它們的組合，例如可編程邏輯控制器(PLC)和帶各種輸出和輸入端口以及相關的電子數據存儲器，包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)的通用處理芯片。控制器26還可提供無線通信能力，包括蜂窩電話、紅外線、無線調制解調器、微波、無線電頻率、衛星通信技術等等，其用于遠程控制、數據傳輸和其它通信目的。通信可以是單向的或雙向的。無線通信對于遠程控制；監測和診斷；更新軟件；以及消除或最大程度減小系統來回布線可能很有利，這些僅為一些示例。控制器26可由合適的軟件進行控制，這些軟件尤其使用從掃描傳感器接收到的數據來確定容器長度、寬度、高度和內部輪廓，并由此而確定空隙體積，以及確定有待于分配并插入到該體積中的墊料材料的量，待分配的墊料材料的類型和/或分配墊料材料的速度。
控制器26可裝備用于和系統10的各種元件連接起來的各種端口(未顯示)，包括輸入裝置，例如用于墊料轉換器52的腳踏開關110、傳送帶速度傳感器112、鼠標、鍵盤、鍵區、觸摸屏等等；以及輸出裝置，例如操作面板、用于墊料轉換器52的顯示器114，不符合標準的容器的指示器(未顯示)，容器傳感器(未顯示)，等等。
例如，用于墊料轉換器52的操作面板114(圖3)可裝備觸摸屏，以作為輸入裝置，或者個人計算機可具有觸摸屏或與之相關的其它輸入裝置。操作面板114和/或控制器26可具有監視器，其用于顯示各種指示和/或其它信息，例如所測量的容器20的尺寸，容器20的總體積，容器20的內容物的體積，容器20的標識，和容器內容物16之上的空隙的體積，等等另外，操作面板114和/或控制器26可裝備選擇器裝置，從而可從多個空隙填充密度中選擇一個空隙填充密度。選擇器裝置是輸入裝置，并可包括可標入所需密度的刻度盤，鼠標指針，帶一個或多個輸入區域的觸摸屏，用于輸入所需空隙填充密度的鍵盤或鍵區，腳踏開關，等等。根據所選的空隙填充密度，控制器可改變為每個測量的空隙體積而分配的墊料材料的量，從而提供了所選的空隙填充密度。也就是說，可對控制器編程，使其具有默認設置，在這種默認設置下，控制器將指示為每個所測量的空隙的單位體積來分配預定量的墊料。如果需要最小的保護，例如操作員可選擇較低的空隙填充密度，控制器將指示為每個給定單位的所測量的頂部-填充空隙分配例如少了10％的墊料材料。這將導致容器20的較低的填充密度，并且將消耗較少量的墊料材料。另一方面，如果需要更大的保護和/或包裝在容器20中的物品較重時，操作員可選擇較高的空隙填充密度，并且控制器26將指示為每個給定單位的所測量的頂部-填充空隙來分配例如多了10％的墊料材料。容器20不僅能夠用不同的墊料密度進行填充，而且可為空隙體積不同的部分提供不同的密度；從而可為容器不同的容積部分提供更多或更少的墊料。
作為附加或作為備選，可對控制器26編程，以便基于運輸標準來選擇密度和/或墊料填充速度。運輸標準可由標記、條形碼、容器和/或封裝在容器中的物品的其它特性來提供。運輸標準的一些示例包括空隙體積、容器尺寸、容器重量、規定的運輸公司、規定的運輸模式(例如水運、陸運或空運；或貨車或火車運輸；或本地或長途運輸等等)，物品的特性(超大尺寸、易碎性，等等)，所使用的墊料材料的類型(閉孔泡沫、發泡泡沫、氣墊、紙墊料，可流動的墊料等等)，或它們的組合。本發明并不局限于列出的運輸標準。注意，這些只是可能的運輸標準的一些一般的示例。
除了跟蹤運輸標準和其它數據之外，控制器26還可記錄由墊料分配器分配的墊料的數量和其它事件，例如當分配器的指示被操作員改寫以提供更多或更少的墊料給容器時。這個信息可用于手動地或自動地提高系統隨時間的性能，識別包裝趨勢，和識別維護需求。例如，如果在具體的運輸標準下，操作員經常手動地改寫墊料分配指示并分配額外的墊料，那么用于運輸標準的指示可被自動地更新，以指示分配器為該運輸標準分配額外的墊料。作為另一示例，如果對于具體的運輸標準使用少量可用的墊料分配器，并且經常應用該運輸標準時，那么控制器26可能產生報告，指示需要為該運輸標準分配另外的分配器。
在一個實施例中，控制器26可操作，以便處理空隙測定工位70所獲得的空隙體積數據。之后當已經將一個或多個物品16放置到容器中(或如果不被物品覆蓋時則為容器的底壁)時，控制器26確定需要放置到容器20后留下的空隙中的墊料材料的數量。在圖7中，這個空隙120由剖面線所示。在確定空隙體積之后，控制器可指示墊料分配工位14分配所確定數量的墊料。墊料可直接流到容器20中和/或由操作員放置或引導到容器20中。
墊料分配工位在墊料分配工位14，受控量的墊料被分配和放置到容器20的空隙120中(圖7)，位于一個或多個物品16的周圍，以便最大程度地減小或防止物品在運輸期間的移動，并保護物品免于受損。各墊料工位14包括墊料的供應源或連接在墊料的供應源上。在國際專利申請出版物No.WO 2003/089163中顯示了一種示例性的墊料分配工位，該國際專利通過引用而結合在本文中。本發明設想可以使用任何類型的墊料分配設備或裝置。
容器20可隨意地，或基于一個或多個發送標準而傳送到墊料分配工位14上。示例性的發送標準包括容器尺寸、容器重量、包裝優先權、運輸目的地、墊料類型、運輸模式、運輸公司、空隙幾何形狀、空隙體積密度、物品易碎性、墊料分配工位的可用性等等如同如圖1中所示的裝載部位12一樣，在一個實施例中，墊料分配工位14可串聯地設置，例如墊料分配工位14f和14g。利用這種設置，多個成一行的工位可為容器順序地提供墊料，例如同時地和/或以一種或多種墊料密度將一種或多種墊料，一種或多種量的墊料分配給一批容器。
可選的是，墊料分配工位14并列地設置，例如墊料分配工位14a-14e。利用這種設置，可基本上同時地(即在大約相同的時間)并彼此獨立地為多個容器分配墊料，從而在不影響整個系統的條件下，為了維護或為了再填充而可使例如墊料分配工位14離線。如下所述，這些墊料分配工位14中的每一個基于發送標準而可選地各自專用于具體的容器20。
墊料分配工位14可各提供單一類型或多個類型的墊料，或者相應的工位可提供具有一個或多個不同特性的墊料。例如，容器20可用不同密度的墊料填充，包括在單個容器中的不同區域填充不同的密度。如果空隙體積表面的形貌、幾何形狀或輪廓是己知的，那么根據這種己知的信息，可為不同的區域提供更多或更少的墊料。
各工位14上的墊料供應源可包括墊料分配器，例如料斗或其它存儲容器。作為附加或作為備選，墊料分配器可以是如圖3中所示的墊料轉換器52，用于將原材料轉換成相對較低密度的墊料產品。墊料可由多個墊料分配器的公共供應源來提供，或者各分配工位14可具有其自身的供應源。
在具有墊料轉換器52的情形下，可現場生產墊料，因為墊料轉換器52和原材料一起通常占據比墊料材料的等效存儲體積更少的空間。墊料分配器還可包括用于使墊料朝著容器移動或移動到容器中的任何類型的合適機構，包括機械的進給機構或運輸機構(例如傳送帶、推桿、螺釘、滾子、可移動的支架，等等)，氣動或電磁驅動的裝置，或甚至重力。
墊料合適的墊料包括任何可放置到容器20的空隙中的材料。不同類型的墊料的若干個示例包括連續的帶狀墊料、離散的墊板狀墊料、可膨脹的墊料和可流動的墊料。
連續的墊料帶可用于填充空隙體積。這類示例性的墊料包括通常折皺的或形成三維形狀的紙，其占據了比原材料的面積和厚度更大的體積；軟或硬的泡沫條，其具有預定的寬度和/或預定的長度或可變的長度；氣囊帶；可在某個長度范圍內形成的具有預定的橫截面積的氣囊″管″；通常由一對相互固定的塑料片形成的泡罩包裝帶，使氣″泡″夾帶在塑料片之間；隨著從出口分配出來時而現場成形的擠壓的泡沫條或管；以及連接的墊料，例如連接的墊料部分或腸形鏈。關于紙墊料，紙可選擇性地形成為條狀。
連接的墊料包括由較高密度的材料連接起來的相對較低密度部分，并且通常可比相似尺寸和數量的未連接的低密度墊料部分占據更大的體積。連接的墊料包括，例如較低密度部分由較高密度部分連接的連接氣囊等等。
連續的墊料帶可利用斜槽而直接進給到容器的空隙中，利用旋轉構件將墊料帶″射入″到容器中或中間腔室中或其它保持位置，從中可將墊料帶推擠、扔進或移動到容器中。這種墊料帶還可纏繞成線圈，之后根據需要可從線圈中抽出來。
墊料段或離散的墊料單元是墊料切片。通常，當采用離散的墊板狀墊料時，將一個或多個具有普通長度或不同長度的墊料墊板放置在空隙體積中。或者，墊板狀墊料在形狀上可與相應的上述墊料帶是相似的。示例性的墊料墊板包括例如由折皺形成的或將紙張形成三維形狀而形成的紙墊板，其占據比原材料的面積和厚度更大的體積；軟性或剛性泡沫的分散式或相連式切片；具有預定尺寸和形狀的氣囊；可形成預定長度的具有預定橫截面積的氣囊″管″；以及預定長度的泡罩包裝片，等等。紙可選地涂上涂層，以增加其質量；和/或可切去或除去部分紙，以減少其質量。
離散的墊板狀墊料可由抓放型機器人定向并放置到容器中，將其從保持位置推入到容器中，或直接從料斗或墊料轉換機器下落或進給到容器中。一種示例性的墊板狀墊料分配器，例如在美國專利No.5,123,889中所公開的墊料分配器，可將一層或多層原材料片(例如牛皮紙)轉換成相對較低密度的墊料材料。
可膨脹的墊料膨脹而填充了一定范圍的體積。一些可膨脹的墊料的示例包括將泡沫的化學成分放置在密封袋中，并通常由某種合適于活性受控的聚合物制成的袋裝泡沫；以及就地膨脹的空氣枕，如美國專利No.6,253,806中所述，其在容器內部膨脹而填充空隙體積。在袋裝泡沫墊料中，泡沫在袋中膨脹以填充閉合的體積，或者填充袋本身或閉合體積中的空隙。膨脹的泡沫固化成與空隙體積的形狀接近的形狀。袋可放置在容器中，然后閉合容器，而泡沫填充閉合容積，或者尤其當空隙體積的形狀己知時，袋裝泡沫在放置到容器中之前可在具有所需形狀的模具中固化。
可流動的墊料包括多個可流入到容器空隙中的相對較小的墊料產品。一些可流動的墊料的示例包括泡沫″殼″、紙殼、由小氣囊形成的氣囊″包″，等等。
可流動的墊料產品可在供應源中包括多個尺寸。通常，首先將可流動的墊料分配給料斗用于存儲，之后通過管道或斜槽而進入到容器中。在美國專利No.6,672,037中公開了一個示例性的可流動的墊料分配器。還可使用振動臺來確保可流動的墊料固定到容器的空隙體積中。
通常采用的墊料分配器或轉換器52的類型將是與墊料相關的。除了這里所述的示例性方法以外，對于各墊料產品可以有許多方式來傳遞墊料，并且將墊料放置容器20中。墊料分配器52還可包括自限制特征，一旦傳感器，例如電磁傳感器、機械觸發器或回壓傳感器被觸發時，這種自限制特征將停止墊料的傳送。例如，可將帶貫通通道的限制板放置在容器的開口上，并且可使用閘閥、蝶閥或其它閥門，以允許可流動的墊料通過限制板。這種板有效地閉合了容器的頂部，但允許墊料填充容器，直到觸發一個或多個傳感器來指示容器裝滿時為止。在于2004年11月2日提交的美國臨時專利申請No.60/624,348中公開了一個示例，該美國臨時專利申請通過引用而完整地結合在本文中。
在各墊料分配工位14上所提供的墊料可完全手工地放置在容器20中；或者可由包裝工人啟動或控制由一個或多個用于將墊料放置在容器20中的裝置(例如抓放型機器人)所執行的一個或多個步驟，而將墊料放置在容器中。作為另一備選，可不依賴于任何外部控制而將墊料放置在容器中。在這后一示例中，一個或多個由例如控制器26控制的裝置，在沒有任何包裝工人援助的條件下，自動地將墊料放置到容器20的空隙體積中。
容器閉合工位容器閉合工位102是使容器閉合并準備進行運輸的地方。在分配墊料之后，將容器20傳送到容器閉合工位102，以閉合容器20。用于自動閉合容器20的裝置，通常被稱為″閉盒器″，這是己知的，并可在包裝工藝的最后步驟中用來自動地閉合和密封容器，以進行運輸。在RSC容器的情況下，可利用與盒子自動密封裝置集成或輔助的折板自動折疊設備，而將容器20自動地密封起來，這些裝置包括但不局限于隨機的封箱機、膠帶機和跨接設備。如果使用鞋盒型容器20，那么利用熱膠或跨接設備將容器20密封起來，其利用例如熱膠、膠帶或帶子而將單獨的蓋子固定在容器上，從而閉合容器20，并將其固定以進行運輸。還可自動地應用運輸標記，這意味著在許多情況下，操作員對包裝工藝的干涉可以是最小的或不存在的，從而解放了操作員，使其不用處理不符合標準的故障狀態和/或將物品放置到更多的容器中。
作為備選，包裝工人可利用膠帶、帶子或粘合劑來閉合和密封容器20。作為備選，包裝工人執行一些步驟，例如向下折疊折板或將蓋子放置在容器上，而其它步驟由容器閉合機構執行。最后，將容器20發送給運輸工位104。在那里，可將容器20按目的地、運輸方式等等進行分類，并且在需要時進行進一步捆扎，以進行運輸。
示例性的操作方法圖8顯示了用于自動化包裝系統的示例性的方法。所示的步驟或框圖代表所執行的功能，動作或作用。如果以軟件來體現，那么各框圖可代表一個代碼模塊、代碼段或代碼部分，其包括一個或多個用以實現規定的邏輯功能的可執行的指令。如果以硬件來體現，那么各框圖可代表一個或多個用以執行規定的邏輯功能的電路或其它電子裝置。計算機軟件應用通常包括動態過程和柔性過程，使得由軟件和/或硬件執行的功能、動作或作用可以不同于所示順序的其它順序來執行。
參見圖3和圖8，示例性的系統可以如下方式進行操作。在一個或多個裝載工位12的其中一個工位上由容器豎立器32豎立一個或多個容器20，接下來在步驟200中，在所述工位上將一個或多個物品16放置到容器中進行運輸。如果需要空隙體積，那么在步驟202中將容器20發送給所選的多個空隙測定工位70中的其中一個工位，以用于確定空隙體積。如之前所述，這個步驟并不總是必須的，并且在一些情況下是可省略的。如果需要，還可在步驟204中檢測容器標識符。在步驟206中檢查容器20是否適合于接受墊料，即檢查故障狀態。如果存在不符合標準的故障狀態，那么可在步驟208中將容器20轉移，以便由操作員進行特殊處理。如果沒有發現不符合標準的故障狀態，那么在步驟210中確定空隙體積的墊料需求。在步驟212中將容器20發送給所選的多個墊料分配工位14中的其中一個工位，在步驟214中將墊料分配并放置在空隙體積中。
基于所確定的空隙體積，可自動地分配出規定數量的墊料。容器20可自動地定位在墊料分配器14a的出口，并可將墊料自動地直接分配到容器20中，而無須操作員的干預，或者可將墊料自動地但不直接地分配到容器20中，或者可在操作員的引導下進行分配，以便之后將其放置到容器20中。在規定量的墊料材料已經被分配、并且直接分配到容器20中或在后續步驟中放置到容器20中之后，可傳遞容器20，以進行進一步處理，例如，在步驟216中使容器20通過容器閉合工位130上的容器閉合器，并在步驟218中閉合容器20，然后在步驟220中使容器20通過運輸工位132，以便進一步運輸到遠程位置。
現在返回到圖2，該圖顯示了包裝系統300的一個示例性的實施例。系統300包括多個裝載工位12a，12b；具有多個運輸線路例如68b，68c，68f，68g，68h，68m，68n，68o和68t的運輸網絡24；容器轉移器301；轉移線路68aa，68bb，68cc；選送器閘(router gate)302a和302b；中間工位22a；以及墊料分配工位14a，14b，14c和14d。在正常操作期間，在平行的裝載工位12a和12b上將物品(未顯示)放置在容器20中。物品可手動地或借助于自動化系統而放置在容器中。容器20經過任一運輸線路68b或68c或它們的組合，而移動到中間站22a。
運輸線路68顯示為多個傳送帶，即運輸線路68b，68c，68f，68g，68h，68m，68n，68o和68t，等等。然而，運輸網絡24可包括用于在兩個或多個工位之間運輸容器20的任何裝置，例如一個或多個可通過電動機、重力、氣動、手動方式來驅動的傳送帶；一個或多個斜槽等等。另外，運輸網絡24可包括不同類型的運輸線路的任何組合。此外，各運輸線路68的長度通常與工位之間的距離相關。在一些實施例中，這里關于不同的或單獨的工位所述的傳感器或部件可集成到單個工位中。例如，已經針對中間工位描述了用于確定容器是否應該自動被墊料填充的傳感器，但該傳感器可集成到裝載工位12a和12b中，或者集成到分配工位14a，14b和14c中。在這種情況下，在傳感器和工位之間的運輸線路可以非常短，例如小于一英尺。
在中間工位22a上獲得與容器20和/或其內容物相關的數據或信息。該數據通過一個或多個傳感器(未顯示)獲得，并且該數據可包括，例如容器20內容物的形貌，容器20的尺寸，內容物的位置，等等。控制器26基于中間工位22a上所獲得的數據來確定所裝載的容器20是否適合于自動地插入墊料。如果所裝載的容器20不適合于自動插入墊料，例如如果容器20的內容物高于容器20，那么就通過容器轉移器301將容器20移動到轉移線路68aa上。在一個實施例中，容器轉移器301是氣動操作的活塞，其將容器20推動到轉移線路68aa上。容器轉移器301可包括用于將容器20轉移到轉移線路68aa上的任何裝置，例如轉轍桿、活門、抓放型機器人，等等。在另一實施例中，容器轉移器301并不物理式地從通向墊料分配工位14的運輸線路上取下容器20。相反，控制器24指示分配工位14允許容器通過分配工位14，而不將墊料插入到容器20中，從而間接地從運輸線路上取下容器20。在這種情況下，可選地在容器20通過墊料分配器14之后，從系統中取下容器20。
返回到所示實施例，轉移線路68aa是一種用于物理式地從通向自動墊料分配器14a，14b和14c的運輸線路上取下容器20的裝置。可選的是，轉移線路68aa可包括至轉移工位14d的運輸線路，在轉移工位14d上可解決不符合標準的狀態。墊料可放置在轉移工位14d上的容器中，或者之后可將容器20再引導到通向自動墊料分配工位14a、14b和14c的運輸線路68f、68g或68h上，或者可運輸到運輸網絡24之外的墊料分配工位(未顯示)上。
如果容器20適合于包裝(例如不存在不符合標準的故障狀態)，那么控制器26可控制一系列選送器閘302a和302b，其可由控制器26控制打開和關閉，以便將容器引導至所選的墊料分配工位14中。第一選送器閘302a用于將容器20發送給墊料分配工位14a或第二選送器閘302b以及墊料分配工位14b和14c。選送器閘302a和302b各包括相應的氣動操作的擺臂304a和304b。如果第一擺臂304a被啟動或放置在關閉狀態，那么就將容器20發送給第一運輸線路68f和自動墊料分配器14a。如果第一擺臂304a打開，并且第二擺臂304b被啟動或放置在關閉位置，那么就將容器20發送給運輸線路68g和自動墊料分配工位14b。否則，如果擺臂304a和304b都打開，那么將容器引導至運輸線路68h和自動墊料分配工位14c。選送器閘302a和302b可包括將容器20發送給所選的自動墊料分配工位14a，14b，或14c的任何裝置，例如單臂、機械手、推桿、旋轉臺、板，等等。
控制器26根據中間工位22a上所獲得的數據來確定待放置到容器20中的墊料體積。控制器26為所選的墊料分配工位14a，14b或814c提供信號。因此控制器26指示墊料分配器，例如墊料轉換器(未顯示)，來分配所需體積的墊料。在自動墊料分配工位14a，14b和14c上，用所確定體積的墊料自動地填充容器20。
容器20在運輸線路68m上從墊料分配工位14a移動到閉合工位102a上，容器在閉合工位102a上被閉合，之后經過運輸線路68t而移動到運輸工位104a上。相應的運輸線路68n和68o將容器從墊料分配工位14b和14c運輸到共享的閉合工位102b上。在所示的實施例中，轉移墊料分配工位14d經由運輸線路68bb將容器運輸到閉合工位102c，之后運輸線路68cc將容器運輸到與自動墊料分配工位14b和14c共享的運輸工位104b。
雖然已經結合一些優選的實施例顯示和描述了本發明，但是明顯的是，本領域中的技術人員在閱讀和理解本說明書和附圖時，將會想到等效的變型和改型。尤其是關于由上述部件執行的各種功能，除非明確指出，否則用于描述這種部件的用語(包括對″裝置″的引用)都意圖對應于可執行所述部件規定功能的(即功能上是等效的)任何部件，即使在結構上并不等效于所公開的結構時也是如此，所公開的結構執行這里所顯示的本發明的示例性實施例中的功能。另外，雖然可以只結合若干個實施例來公開本發明的具體特征，但是，根據需要并且在對任何給定應用或特殊應用有利的條件下，可將這種特征和其它實施例的一個或多個其它特征結合起來。
權利要求
1.一種包裝系統，包括多個墊料分配工位，所述墊料分配工位各具有至少一個從中可分配墊料材料的墊料分配器；以及用于在至少兩個所述墊料分配工位上來回運輸所述容器、以便將墊料放置到所述容器中的運輸網絡。
2.根據權利要求1所述的包裝系統，其特性在于，所述運輸網絡包括基于所述容器特性而將各容器發送給特定分配工位的機構。
3.根據權利要求2所述的包裝系統，其特性在于，所述機構包括用于識別所述容器特性的傳感器。
4.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，所述多個分配工位沿著所述運輸網絡的一部分串聯地設置，從而可順序地將容器傳送至多個分配工位。
5.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，所述墊料分配器包括墊料轉換機器，其可將原材料轉換成相對較低密度的墊料材料。
6.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，所述墊料分配器包括墊料供應源，其具有氣囊、褶皺紙、泡沫條、泡沫殼和紙條中的至少其中一種。
7.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，包括控制器，其用于控制所述系統的一個或多個元件。
8.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，包括用于將一個或多個物品放置在一個或多個容器中進行運輸的一個或多個裝載工位。
9.根據權利要求8所述的包裝系統，其特性在于，至少兩個所述裝載工位串聯地設置。
10.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，包括位于至少一個墊料分配工位上游的中間工位，其包括用于檢測所述容器中的空隙體積的特性的傳感器。
11.根據權利要求10所述的包裝系統，其特性在于，所述傳感器包括用于繪制所述空隙體積輪廓的輪廓傳感器。
12.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，包括位于至少一個墊料分配工位上游的中間工位，其包括至少一個用于判斷所述容器是否符合預定標準的裝置。
13.根據任一項前述權利要求所述的包裝系統，其特性在于，所述運輸網絡包括用于將未能滿足所述預定標準的不符合標準的容器進行轉移的途徑。
14.一種包裝方法，包括如下步驟基于發送標準將容器發送給選自多個墊料分配工位中的墊料分配工位；和在墊料分配工位上將墊料供給至容器。
15.根據權利要求14所述的方法，其特性在于，所述發送步驟包括基于發送標準進行發送，所述發送標準包括墊料材料的一個或多個特性、所述容器中的空隙的特性，以及所述容器中待運輸的物品的特性。
16.根據權利要求14或權利要求15所述的方法，其特性在于，所述供給步驟包括將原材料轉換成墊料產品。
17.根據權利要求16所述的方法，其特性在于，所述轉換步驟包括將一疊或多疊紙轉換成墊料產品。
18.根據權利要求14-17中任一權項所述的方法，其特性在于，所述發送步驟包括確定所分配的墊料的類型。
19.根據權利要求14-18中任一權項所述的方法，其特性在于，所述供給步驟包括控制所分配的墊料的量。
20.根據權利要求14-19中任一權項所述的方法，其特性在于，包括確定所述容器中的空隙體積的步驟。
21.根據權利要求20所述的方法，其特性在于，所述確定空隙體積的步驟包括測量所述容器特性的步驟。
22.根據權利要求20或權利要求21所述的方法，其特性在于，所述確定空隙體積的步驟包括，識別所述容器的特性、并向數據庫查詢以確定空隙體積的步驟。
23.根據權利要求14-22中任一權項所述的方法，其特性在于，包括為每個容器分配標識符、并在所述容器移動經過所述包裝系統時跟蹤所述容器的步驟。
24.根據權利要求14-23中任一權項所述的方法，其特性在于，包括使不符合預定標準的容器轉移的步驟。
25.一種包裝系統，包括檢測容器的空隙體積的特性的一個或多個空隙檢測工位；可基于所述空隙檢測工位的所檢測特性而分配墊料材料的多個墊料分配工位；以及用于將容器從其中一個空隙檢測工位傳送到所選的其中一個墊料分配工位上的運輸網絡。
26.一種包裝方法，包括如下步驟確定容器的空隙體積；將所述容器傳送給所選的多個墊料分配工位中的其中一個工位上；和基于所述容器的空隙體積來分配墊料材料。
27.一種包裝系統，包括檢測容器特性的傳感器；以及基于所檢測到的容器特性來判斷所述容器是否適合于放置墊料材料的控制器。
28.一種包裝方法，包括檢測容器的至少一個特性；和基于所檢測的特性來判斷所述容器是否適合于放置墊料材料。
29.一種包裝系統，包括多個可分配墊料以放置在容器空隙中的墊料分配工位，其中，至少一個墊料分配工位能夠分配多種類型的墊料材料。
30.一種用于填充容器空隙的自動化包裝系統，包括多個用于裝載容器的裝載工位；多個墊料分配工位；運輸網絡，其將所述裝載工位連到所述多個墊料分配工位上，用于將所述容器從所述多個裝載工位運輸到一個或多個所述墊料分配工位上；和控制器；其中，所述控制器借助于所述運輸網絡而自動地將所述容器發送到所選的墊料分配工位上。
31.根據權利要求30所述的系統，其特性在于，包括位于至少一個分配工位上游的空隙體積檢測裝置，其用于獲得表示所述容器中的空隙體積的信息，并將所獲得的信息提供給所述控制器。
32.根據權利要求30或權利要求31所述的系統，其特性在于，所述控制器根據表示所述空隙體積的信息來確定將在墊料分配工位上進行分配的墊料的體積，并指示墊料分配工位自動地分配所確定體積的墊料。
33.根據權利要求30-32中任一權項所述的系統，其特性在于，所述空隙體積檢測裝置包括獲得所述容器測量數據的傳感器。
34.根據權利要求32所述的系統，其特性在于，所述空隙體積檢測裝置包括傳感器，其獲得表示所述容器的內容物形貌的數據。
35.根據權利要求32所述的系統，其特性在于，表示所述空隙體積的數據從條形碼、RFID芯片和存儲在數據庫中的數據的其中一項中獲得。
36.一種用于將物品包裝在容器中的自動化系統，包括用于將一個或多個物品裝載到容器中的裝載工位；用于識別所述容器特性的裝置；用于確定待分配到所述容器中的墊料體積的裝置；多個墊料分配器；和用于將所述容器從所述裝載工位發送到多個墊料分配器的所選的其中一個墊料分配器上的裝置；其中，所選的墊料分配器將所確定體積的墊料提供到所述容器中。
37.根據權利要求36所述的自動化系統，其特性在于，包括根據所識別的特性來判斷容器是否不適合于自動填充墊料的裝置。
38.根據權利要求36或權利要求37所述的用于將物品包裝到容器中的自動化系統，其特性在于，所述一個或多個墊料分配器包括一個或多個將原材料轉換成墊料產品的墊料轉換器。
39.一種自動包裝系統，包括用于裝載容器的裝載工位；用于獲得所裝載容器的特性的傳感器；用于自動地將墊料放置到所述容器中的墊料分配工位；用于使所述容器從所述裝載工位移動到所述墊料分配工位上的運輸網絡；和用于根據所獲得的特性來判斷是否將墊料放置到所裝載的容器中的控制器。
40.根據權利要求39所述的自動包裝系統，其特性在于，是否將墊料放置在所裝載的容器中是容器是否符合預定標準的函數。
41.根據權利要求39或權利要求40所述的自動包裝系統，其特性在于，所述運輸網絡包括以將不符合標準的容器轉移的容器轉移器。
42.根據權利要求41所述的自動包裝系統，其特性在于，所述容器轉移器包括從所述運輸網絡中取下所述容器的機構。
43.根據權利要求41所述的自動包裝系統，其特性在于，所述容器轉移器包括將所述容器發送給手動工位的機構。
全文摘要
一種自動化包裝系統，具有多個可分配墊料的墊料分配工位，以及用于在至少兩個分配工位之間來回傳送容器，以便將墊料放置在容器中的運輸網絡。至少一個位于分配工位上游的裝載工位將物品放置在容器中進行運輸。用于空隙測定的中間工位可選地確定分配多少墊料。
文檔編號B65B65/00GK101035712SQ200580033606
公開日2007年9月12日 申請日期2005年8月4日 優先權日2004年8月4日
發明者D·M·加布里爾森, R·C·謝奇, J·J·哈丁, D·L·卡爾森 申請人:蘭帕克公司