BR112018007324B1 - Sistemas e métodos para montagem de produto descartável - Google Patents

Abstract

SISTEMAS E MÉTODOS PARA MONTAGEM DE PRODUTO DESCARTÁVEL. Trata-se de uma máquina para produção de produtos descartáveis que antecipa quando uma seção atual de um tamanho de produto está chegando ao fim e, portanto, começa o carregamento de rolos de material destinados ao próximo tamanho de produto ou código que será executado. Um modelo de instalação de produção integrada automaticamente solicita e estoca matéria-prima com base em planos de produção e comanda uma máquina de produção para produzir produtos específicos de diferentes configurações e automaticamente carrega matérias-primas de tamanho adequado no processo.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica benefício do Pedido de Patente U.S. Provisório copendente N° de Série 62/240,622, depositado em 13 de outubro de 2015.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A invenção revelada no presente documento refere- se a um aparelho e métodos para moldagem de produtos descartáveis, tais como fraldas a velocidades muito altas, ao programar automaticamente certos aspectos da produção, incluindo carregamento de material, emenda, recarregamento. Embora a descrição fornecida se refira à fabricação de fraldas, o aparelho e o método são facilmente adaptáveis a outros pedidos.

[003] Em particular, a presente invenção refere-se a sistemas de desenrolador de material. Sistemas de desenrolador em torre, que automaticamente emendam um rolo de material prestes a acabar com um rolo de material em espera, são revelados, sendo os sistemas de desenrolador em torre providos de um sistema de recuperação para recuperar porções finais do material transportado pelo rolo prestes a acabar, separando automaticamente o núcleo de um rolo prestes a acabar do material prestes a acabar. Dois fluxos de resíduos são criados - cada um com um material diferente, simplificando e aumentando a eficiência da reciclagem e manipulação a jusante dos núcleos de rolo prestes a acabar e do material prestes a acabar.

[004] Geralmente, as fraldas compreendem uma inserção ou segmento absorvente e um chassi que, quando a fralda é usada, suporta a inserção próximo ao corpo do usuário. Além disso, permite-se que as fraldas incluam vários outros segmentos, como segmentos com aba adesiva, fechos reutilizáveis e similares. As matérias-primas usadas na moldagem de uma inserção representativa são tipicamente polpa de celulose, lenço de papel, poli, manta não tecida, tecido para captura e tecido elástico, embora às vezes sejam utilizados materiais específicos para cada aplicação. Normalmente, a maioria das matérias-primas da inserção é fornecida em forma de rolo, desenrolado e aplicado sob alimentação contínua.

[005] Na criação de uma fralda, normalmente são utilizados múltiplos processos de manta alimentada por rolo. Para criar uma inserção absorvente, a polpa de celulose é desenrolada do rolo de matéria-prima fornecido e desfibrada por uma fábrica de polpa. Diferentes núcleos de polpa são criados usando um conjunto de moldagem a vácuo e colocados em uma manta contínua de lenço de papel. Opcionalmente, permite-se que pó superabsorvente seja adicionado ao núcleo da polpa. A manta de lenço de papel é enrolada em torno do núcleo da polpa. O volume do núcleo envolvido é reduzido ao passar por uma unidade de calandragem, que comprime pelo menos parcialmente o núcleo, aumentando assim a sua densidade e integridade estrutural. Depois da redução do volume, o núcleo envolto em lenço de papel passa por uma unidade de segregação ou lâmina, onde os núcleos envolvidos são cortados de forma individual. Os núcleos cortados são transportados, em passo ou espaçamento adequado, para uma unidade de compressão de extremidade.

[006] Enquanto os núcleos da inserção estão sendo moldados, outros componentes da inserção são preparados para serem introduzidos na unidade de compressão de extremidade. Por exemplo, a folha de poli é preparada para receber um núcleo cortado. Assim como a polpa de celulose, o material da folha de poli é normalmente fornecido em forma de rolo. A folha de poli é alimentada por meio de um emendador e acumulador, revestido com um adesivo em um padrão predeterminado, e em seguida introduzida na unidade de compressão de extremidade. Além da folha de poli, a qual permite-se moldar o fundo da inserção, uma folha superior de duas camadas também pode ser moldada em paralelo à moldagem do núcleo. As camadas representativas são um material de manta com camada de captura e um material de manta não tecida, os quais são alimentados a partir de rolos de material principais, por meio de um emendador e acumulador. As camadas são revestidas com adesivo, coladas, cortadas no devido tamanho e introduzidas na unidade de compressão de extremidade. Portanto, na unidade de compressão de extremidade, três componentes são fornecidos para montagem: a folha inferior de poli, o núcleo e a folha superior de duas camadas.

[007] Uma unidade de compressão de extremidade representativa inclui um rolo de moldagem perfilado e um rolo de impressão liso. Quando todos os três componentes da inserção são fornecidos à unidade de compressão de extremidade, o mecanismo de compressão dos rolos comprime adequadamente a extremidade da inserção. Desse modo, uma sequência de inserções de fralda interconectadas é provida na saída da unidade de compressão de extremidade. As inserções da fralda são então separadas por um conjunto de lâmina para inserção e orientadas de forma apropriada, conforme revelado no Pedido U.S. No. 61/426,891, pertencente à cessionária da presente invenção e incorporado ao presente documento a título de referência. Neste ponto, a inserção completa está pronta para colocação em um chassi de fralda.

[008] Um chassi de fralda representativo compreende material de manta não tecida e estrutura de suporte. Geralmente, a estrutura de suporte da fralda é elástica e permite-se incluir elástico para pernas, elástico para cós e elástico para barriga. Geralmente, a estrutura de suporte é prensada entre camadas do material de manta não tecida, que é alimentado a partir de rolos de material, por meio de emendadores e acumuladores. Também permite-se prover o chassi com vários segmentos, além da inserção absorvente. Segmentos representativos incluem abas adesivas e fechos reutilizáveis.

[009] O processo utiliza duas mantas transportadoras principais; uma manta não tecida que forma uma manta de forro interno, e uma manta externa que forma uma camada direcionada para o exterior na fralda acabada. Em um processo de chassi representativo, a manta não tecida é cortada em uma estação de cortador por lâminas rotativas ao longo de três linhas, formando assim quatro mantas. Uma das linhas está aproximadamente na linha central da manta e as outras duas linhas estão paralelas e espaçadas a uma curta distância da linha central. O efeito de tal corte é duplo; em primeiro lugar, separar a manta não tecida em dois forros internos de fralda. Um forro será o interior da parte dianteira da fralda, e o segundo forro será o interior da parte traseira da peça. Em segundo lugar, formam-se duas tiras separadas e relativamente estreitas cujo uso subsequente para cobrir e reter porções dos elásticos nas aberturas para pernas é permitido. As tiras podem ser separadas fisicamente por um rolo distribuidor disposto angularmente e alinhadas lateralmente com as suas posições alvo a jusante nas extremidades internas dos forros moldados. Isso também é feito com barras giratórias após a entrada no processo.

[010] Após o corte da manta não tecida, é aplicado um adesivo aos forros em um padrão predeterminado em preparação para receber o elástico das aberturas para pernas. O elástico das aberturas para pernas é aplicado aos forros e depois coberto com as tiras estreitas previamente separadas da manta não tecida. Um adesivo é aplicado à manta externa, a qual é então combinada com as mantas internas montadas tendo elástico sobre elas, formando assim o chassi da fralda. Em seguida, após os membros elásticos terem sido prensados entre as mantas interna e externa, um adesivo é aplicado ao chassi. Agora o chassi está pronto para receber uma inserção.

[011] É preferível que as fraldas contenham elásticos em volta da região das pernas em uma bainha para conter os exsudados de forma segura dentro da fralda. Tipicamente, fios de elástico são presos por uma camada não tecida que é dobrada sobre si mesma e contém os elásticos dentro da sobreposição do material não tecido. O não-tecido é tipicamente dobrado usando um sistema de barreira que captura os elásticos dentro de um bolso, que é então selado para assegurar que os elásticos permaneçam na bainha.

[012] A maioria dos produtos requer uma dobra longitudinal. Ela pode ser combinada com fios elásticos para fazer uma bainha. Ela pode ser usada para envolver uma borda rígida a fim de suavizar a sensação do produto. Também pode ser usada para converter o produto final a um formato menor a fim de melhorar a embalagem.

[013] Para montar o produto final de fralda, a inserção precisa ser combinada com o chassi. A aplicação da inserção no chassi ocorre em um tambor de aplicação ou em um aplicador de segmento. As inserções são aplicadas no chassi por meio do tambor de aplicação em um passo ou espaçamento desejado. A combinação de chassi/inserção geralmente plana é então dobrada de forma que as mantas internas fiquem frente a frente e a combinação seja cortada. Uma seladora une as mantas nos pontos apropriados antes que cada fralda seja cortada das mantas dobradas e seladas.

[014] Os processos de manta alimentados por rolo normalmente usam emendadores e acumuladores para auxiliar no fornecimento de mantas contínuas durante as operações de processamento de manta. Uma primeira manta é alimentada a partir de um rolete de fornecimento (o rolo prestes a acabar) para o processo de fabricação. À medida que o material do rolo prestes a acabar é esgotado, é necessário emendar a extremidade dianteira de uma segunda manta de um rolo em espera na primeira manta do rolo prestes a acabar de forma que não cause interrupção do fornecimento de manta a um dispositivo que consuma ou utilize manta.

[015] Em um sistema de emenda, permite-se o uso de um sistema de rolo bailarino para acumulação de manta, no qual um acumulador recolhe um comprimento substancial da primeira manta. Ao usar um acumulador, o material que está sendo alimentado no processo pode continuar, mas a extremidade traseira do material pode ser interrompida ou desacelerada por um curto intervalo de tempo, de modo que possa ser emendada à extremidade dianteira do novo rolo de fornecimento. A porção dianteira do rolo prestes a acabar continua sendo fornecida continuamente ao dispositivo que utiliza manta. O acumulador continua a alimentar o processo de utilização de manta enquanto o rolo prestes a acabar é interrompido e a nova manta em um rolo em espera é emendada ao final do rolo prestes a acabar.

[016] Dessa maneira, o dispositivo recebe um fornecimento de manta constante a ser distribuído pelo acumulador, enquanto o material de manta interrompido no acumulador pode ser emendado ao rolo em espera. Exemplos de acumuladores de manta incluem os revelados no Pedido de Patente U.S. N° de Série 11/110,616, de propriedade conjunta da cessionária do presente pedido e incorporado ao presente documento a título de referência.

[017] Como em muitas operações de fabricação, a minimização de resíduos é uma meta em aplicações de processamento de manta, já que produtos com matérias-primas emendadas não podem ser vendidos aos consumidores. De fato, devido à taxa na qual as máquinas de processamento de manta funcionam, mesmo o mínimo de resíduo pode causar ineficiências de escala. Nos sistemas atuais, os materiais residuais são reciclados. No entanto, o ato de coletar materiais recicláveis de produtos defeituosos é complexo. Ou seja, os materiais recicláveis são coletados somente após a identificação de um produto rejeitado em ou próximo ao final de um processo. O resultado é que os materiais recicláveis são misturados e a coleta requer a etapa adicional de separar componentes residuais. Portanto, a técnica de processamento de manta se beneficiaria de sistemas e métodos que identificam produtos potencialmente defeituosos antes da montagem do produto, eliminando assim o esforço durante a coleta do material reciclável.

[018] Além disso, para melhorar os níveis de qualidade e produção, eliminando produtos potencialmente defeituosos, a técnica de processamento de manta se beneficiaria de sistemas e métodos que garantem maior rendimento do produto e menor tempo de inatividade da máquina.

[019] Algumas técnicas de moldagem de fralda são reveladas no Pedido U.S. copendente N° 12/925,033 incorporado ao presente documento a título de referência. Como descrito no mesmo, um processo em que uma lâmina giratória ou molde, com uma ou mais extremidades de corte, gira contra e em coordenação com um cilindro correspondente para criar alças trapezoidais, de preferência. O material da alça é cortado em duas seções, uma para o lado esquerdo de uma fralda e a outra para o lado direito de uma fralda. Fitas de fixação são aplicadas nas mantas da alça direita e da alça esquerda. O material da alça é então cortado pelo molde em um padrão encaixado em uma contra-faca a vácuo sincronizada.

[020] No entanto, as diferentes peças de alça resultantes alternam entre uma orientação correta e uma orientação incorreta (invertida) devido ao padrão trapezoidal das alças. A alça invertida deve girar 180° na orientação correta, de modo que as alças e a fita associada apresentem uma alça esquerda e uma alça direita na fralda.

[021] Para inverter o padrão da alça, diferentes peças de alça são coletadas ao passo da alça encaixada por um conjunto de inversor de alça que se expandirá para um passo grande o suficiente para desencaixar as alças e permitir folga para que todas as outras alças sejam giradas. As orelhas giradas são então desencaixadas e colocadas na orientação correta.

[022] Podem ser fornecidos dois conjuntos de inversor de alça, para girar todas as outras alças aplicadas no lado direito do produto, e todas as outras alças aplicadas no lado esquerdo do produto. Dessa maneira, para um único produto, uma das duas alças terá sido girada a 180°.

[023] A aplicação de alça a uma manta do chassi pode ser feita por método de aproximação (descrito mais adiante) com adesivo intermitente aplicado na manta do chassi, ou pode ser feita por transferência a vácuo.

[024] A presente invenção também permite que dois conjuntos de painéis laterais, incluindo mecanismos de fixação, sejam presos a duas alças, os conjuntos de painéis laterais presos em uma condição pré-dobrada. Mais duas alças podem ser acopladas a uma manta do chassi para criar um painel dianteiro a ser usado na cintura de um usuário.

[025] A presente invenção também permite que fragmentos de material sejam removidos das alças para proporcionar uma fralda com aberturas para pernas contornadas. Em uma modalidade, permite-se a remoção dos fragmentos das alças antes da fixação das alças à manta do chassi. Em uma modalidade adicional, permite-se a remoção dos fragmentos das alças após a fixação das alças à manta do chassi. Em uma modalidade adicional, permite-se a remoção dos fragmentos das alças e de uma porção da manta do chassi após a fixação das alças à manta do chassi.

[026] A invenção revelada no presente documento também se refere a aparelhos e métodos para redução de resíduos, assim como revelado no Pedido U.S. No. 61/400,318, também incorporado ao presente documento a título de referência. Geralmente, as fraldas compreendem uma inserção ou segmento absorvente e um chassi que, quando a fralda é usada, suporta a inserção próximo ao corpo do usuário. Além disso, permite- se que as fraldas incluam vários outros segmentos, como segmentos com aba adesiva, fechos reutilizáveis e similares. As matérias-primas usadas na moldagem de uma inserção representativa são tipicamente polpa de celulose, lenço de papel, poli, manta não tecida, tecido para captura e tecido elástico, embora às vezes sejam utilizados materiais específicos para cada aplicação. Normalmente, a maioria das matérias-primas da inserção é fornecida em forma de rolo, desenrolado e aplicado em forma de linha de montagem. Como em muitas operações de fabricação, a minimização de resíduos é uma meta em aplicações de processamento de manta, já que produtos com matérias-primas emendadas não podem ser vendidos aos consumidores. De fato, devido à taxa na qual as máquinas de processamento de manta funcionam, mesmo o mínimo de resíduo pode causar ineficiências de escala.

[027] Nos sistemas atuais, os materiais residuais são reciclados. No entanto, o ato de coletar materiais recicláveis de produtos defeituosos é complexo. Ou seja, os materiais recicláveis são coletados somente após a identificação de um produto rejeitado em ou próximo ao final de um processo. O resultado é que os materiais recicláveis são misturados e a coleta requer a etapa adicional de separar componentes residuais. Portanto, é benéfico usar todos os rolos de entrada, de modo que uma parte dos rolos recebidos não seja desperdiçada. Esse objetivo é alcançado com a presente invenção.

[028] Ao fabricar produtos de higiene, como fraldas para bebês, fraldas para adultos, roupas de baixo descartáveis, dispositivos para incontinência, guardanapos higiênicos e semelhantes, um método comum para aplicação de diferentes peças de uma manta a outra é por meio de um aplicador de movimentação e corte. Tipicamente, um aplicador de movimentação e corte compreende uma contra-faca a vácuo rotativa cilíndrica, um rolo de lâmina rotativo e um dispositivo de transferência. Em aplicações típicas, uma manta de entrada é alimentada a uma velocidade relativamente baixa ao longo da face de vácuo da contra-faca rotativa, a qual se movimenta a uma velocidade de superfície relativamente mais elevada e sobre a qual a manta de entrada pode “deslizar”. Uma extremidade cortante, montada sobre o rolo de lâmina rotativo, corta um segmento da manta de entrada contra a face da contra-faca. De preferência, essa extremidade cortante é movida a uma velocidade superficial semelhante à da superfície da contra-faca. Uma vez cortado, o segmento da manta é retido por vácuo por meio de aberturas na face da contra-faca à medida que é transportado na velocidade da contra-faca a jusante do ponto de transferência onde o segmento da manta é transferido para a manta em movimento.

[029] Melhorias contínuas e pressões competitivas aumentaram de forma incremental as velocidades operacionais dos conversores de fraldas descartáveis. À medida que as velocidades aumentaram, a integridade mecânica e as capacidades operacionais dos aplicadores tiveram que ser melhoradas em conformidade.

[030] Também é desejável diminuir o impacto ambiental exigido pelo equipamento de fabricação, assim como aumentar a automação, diminuir o tempo de inatividade do sistema e aumentar as velocidades de fabricação. Em técnicas típicas de fabricação de produtos descartáveis, as matérias-primas são alimentadas no sistema de fabricação ao nível do solo, geralmente a partir dos lados (e com frequência de forma perpendicular ao nível do solo) em relação à direção da máquina principal no solo.

[031] O sistema de fornecimento de matéria-prima também pode ser feito manualmente. Normalmente, um operador de empilhadeira deve monitorar de forma constante o fornecimento de matérias-primas, como materiais não tecidos, elásticos, polpa, polímeros superabsorventes (SAP), fita, poli, etc. e movimentar a empilhadeira de uma área de armazenamento contendo esses materiais, e depositar esses materiais no sistema, onde geralmente são usados sistemas de emenda para uma operação contínua. Nos sistemas da técnica anterior, um operador tipicamente usaria uma lâmina multiuso para cortar camadas de material de manta que permanecessem em um núcleo quase vazio, a fim de separar o núcleo do material de manta restante transportado pelo núcleo. O uso de um sistema de fornecimento de material automatizado, juntamente com um sistema descrito no Pedido U.S. No. 62/206,394, elimina a necessidade de separação manual das últimas camadas de material de manta do núcleo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[032] São apresentados métodos e aparelhos para minimizar resíduos e melhorar a qualidade e a produção em operações de processamento de manta em um ambiente de alta velocidade e baixo impacto ambiental.

[033] É revelado um Sistema Automático de Carregamento de Rolos (ARLS). Especificamente, a máquina da presente invenção antecipa quando uma seção atual de um tamanho de produto está chegando ao fim e, portanto, começa o carregamento de rolos de material destinados ao próximo tamanho de produto ou código que será executado.

[034] Assim que todos os desenroladores de material recebam a configuração do tamanho dos rolos de material carregados e das emendas, as emendas podem ser acionadas manual ou automaticamente para emendar os novos rolos de material e usar o processo da máquina em funcionamento para extrair todos os novos materiais por meio do processo. Isso economiza um tempo considerável em comparação ao ato de carregar manualmente cada desenrolador e, em seguida, recolocar manualmente cada processo de material em toda a máquina. O resultado é uma redução significativa nos tempos de troca e a presente técnica pode ser empregada para qualquer processo de máquina que exija entrada de múltiplos rolos de material quando materiais diferentes (tamanho, peso, cor, etc.) são necessários para códigos ou tamanhos de produtos diferentes.

[035] Ao empregar a técnica descrita neste documento, o ato de emendar materiais de larguras diferentes e extraí-los por meio de um processo de máquina em funcionamento não resultará na fabricação imediata de produtos aceitáveis. O presente método resulta em extrair intencionalmente larguras de material diferentes daquelas para as quais o código de produto atual sendo executado é configurado, portanto, certos detalhes resultarão em produto inaceitável; por exemplo, permite-se que os padrões do aplicador de cola excedam a nova largura de material e, portanto, os aplicadores de cola são desligados pela duração desta técnica de extração de material. Pelo mesmo motivo, mantas com detectores são temporariamente desativadas ou ignoradas, e as guias de manta são colocadas em um modo não responsivo para que não tentem responder a larguras de material não compatíveis com sua configuração atual. Esses recursos da máquina são restaurados antes de iniciar a próxima seção de produto bom, mas ao extrair novos materiais por meio de processos de manta usando os materiais antigos já colocados por meio de processos de manta, a troca entre um produto bom e outro produto bom é bastante acelerada.

[036] Um Programador de ARLS monitora a velocidade da máquina, o consumo de matérias-primas, os materiais restantes em cada desenrolador em torre, o progresso na contagem total da execução do código de produto atual, a programação para a próxima execução de código de produto, os materiais disponíveis na máquina, os materiais restantes em cada carrinho de carregamento de material e, opcionalmente, os materiais no armazém e a posição geral de carrinhos de robô em movimento.

[037] Em primeiro lugar, o Programador de ARLS determina qual desenrolador em torre deve ser carregado em seguida. Ele também determina quando os rolos de material específicos para o NEXT código de produto a ser executado devem ser carregados nos desenroladores em torre associados. Isso faz parte da preparação para conduzir o evento de emenda especial como parte do encerramento da execução do código de produto atual. Assim que os novos materiais são extraídos por meio do processo da máquina (colocação automática) pelos materiais que estão prestes a acabar, a máquina pode ser desligada completamente em preparação para outras atividades de troca não relacionadas ao material a fim de configurar a máquina para a próxima execução de código de produto.

[038] Também se permite que o Programador de ARLS monitore peças de troca, conjuntos e configurações necessários para cada troca específica a fim de auxiliar os operadores de máquinas e técnicos em suas preparações gerais para a troca, bem como durante as atividades de troca específicas quando em andamento.

[039] A decisão básica de carregamento de rolo é informada por consultas a informações como: material restante em cada carrinho; status de um desenrolador em torre como pronto para carregamento; e o tempo restante ou passos de produto restantes até o final do rolo no desenrolador em torre. A decisão poderia estar localizada na rotina de controle de desenrolador em torre, no PLC de ARLS ou no PLC de controle da máquina, dependendo do tamanho, da complexidade ou da configuração da máquina.

[040] Um transportador alternativo vertical ou um robô é usado para transportar novos rolos de material em espera de um nível de processamento principal para o nível de desenrolamento de material. Um conjunto robótico recolhe um rolo prestes a acabar e descarta o rolo em uma calha de resíduos. Uma vez no nível de desenrolamento de material, os novos rolos de material em espera são direcionados a um endereço de material dedicado a esse material em particular. Um conjunto robótico recolhe um rolo de material de um dos ditos endereços de material e transporta e coloca o rolo de material em seu sistema de desenrolamento de material autoalimentado apropriado.

[041] Sistemas de desenrolador em torre, que automaticamente emendam um rolo de material prestes a acabar com um rolo de material em espera, são revelados, sendo os sistemas de desenrolador em torre providos de um sistema de recuperação para recuperar porções finais do material transportado pelo rolo prestes a acabar, separando automaticamente o núcleo de um rolo prestes a acabar do material prestes a acabar. Dois fluxos de resíduos são criados - cada um com um material diferente, simplificando e aumentando a eficiência da reciclagem e manipulação a jusante dos núcleos de rolo prestes a acabar e do material prestes a acabar.

[042] As técnicas de fornecimento de material e os layouts de produto revelados podem ser usados para produzir fraldas-calça, fraldas-cueca, fraldas para bebês, fraldas para adultos ou quaisquer outros tipos de produtos descartáveis usando máquinas de processamento de manta.

[043] É divulgado um sistema para fabricação de produtos descartáveis, o sistema compreendendo uma máquina de produção para produzir uma primeira configuração de produtos descartáveis e uma segunda configuração de produtos descartáveis; um primeiro conjunto de rolos de material configurado para produzir a dita primeira configuração de produtos descartáveis; um segundo conjunto de rolos de material configurado para produzir a dita segunda configuração de produtos descartáveis; um controlador acoplado comunicativamente à dita máquina de produção, o dito controlador recebendo diversos sinais de entrada e, com base nos ditos sinais de entrada, gerando um sinal de saída controlando ou a dita primeira configuração ou a dita segunda configuração de produtos descartáveis produzidos pela dita máquina de produção; o dito controlador acoplando seletivamente pelo menos um dentre o dito primeiro conjunto de rolos de material e o dito segundo conjunto de rolos de material com a dita máquina de produção com base em pelo menos um dos ditos sinais de entrada e saída, para produzir seletivamente a dita primeira configuração e a dita segunda configuração de produtos descartáveis.

[044] Os sinais de entrada podem compreender pelo menos um dentre a entrada de programação, a entrada de vendas e publicidade, a entrada de aquisição, a entrada de recebimento, a entrada de armazenamento, a entrada de produção, a entrada de manutenção, a entrada de envio e a entrada contábil e, com base nessas entradas, chegar a uma decisão de saída. Em uma modalidade preferencial, a entrada de programação é reativa a pelo menos uma dentre a entrada de vendas e publicidade e a entrada de aquisição.

[045] O sistema é capaz de produzir diferentes produtos descartáveis, por exemplo pelo fornecimento de novos rolos de material tendo uma primeira largura de rolo, e o dito segundo conjunto de rolos de material compreendendo diversos novos rolos de material tendo uma segunda largura de rolo, a dita segunda largura de rolo maior que a dita primeira largura de rolo. Desse modo, os próprios produtos descartáveis podem ser caracterizados como tendo uma primeira largura de produto, a dita segunda configuração de produtos descartáveis compreendendo produtos descartáveis tendo uma segunda largura de produto, a dita segunda largura de produto maior que a dita primeira largura de produto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[046] A Figura 1 é uma vista superior de um modelo da planta baixa do sistema de processamento de manta da presente invenção;

[047] A Figura 2 é uma vista superior de um modelo da planta baixa do sistema de processamento de manta da presente invenção;

[048] A Figura 3 é uma vista lateral dos níveis de solo e mezanino do sistema de processamento de manta da presente invenção;

[049] A Figura 4 é uma vista lateral de uma seção de construção de painel de extensão da presente invenção;

[050] A Figura 5 é uma vista lateral de uma seção de construção final de alça traseira da presente invenção;

[051] A Figura 6 é uma vista lateral de uma seção de laminação de folha traseira macia da presente invenção.

[052] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de um nível de mezanino e piso de um sistema de processamento de manta da presente invenção utilizado para criar um produto tipo calça;

[053] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um nível de mezanino e piso de um sistema de processamento de manta da presente invenção utilizado para criar um produto tipo cueca;

[054] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de um carrinho de fornecimento de rolo de material carregado da presente invenção;

[055] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de um sistema de ponte rolante transportando um rolo de material utilizado na presente invenção, mostrado em uma posição recolhida;

[056] A Figura 11 é uma vista em perspectiva de um sistema de ponte rolante transportando um rolo de material utilizado na presente invenção, mostrado em uma posição recolhida;

[057] A Figura 12 é uma vista lateral de um sistema de desenrolador e emenda em torre para transportar rolos de material prestes a acabarem e novos rolos de material em espera.

[058] As Figuras 13 a 21 são vistas de uma sequência de recuperação de material e emenda.

[059] A Figura 22 é uma vista lateral de uma modalidade alternativa de um mecanismo de aproximação e corte para aproximar um rolo prestes a acabar a uma fita de emenda em um rolo de material em espera, e cortar o rolo prestes a acabar.

[060] A Figura 23 é uma vista esquemática de uma instalação de produção de produtos descartáveis, e um sistema de comunicação auxiliar.

[061] A Figura 24 é uma vista esquemática de uma instalação de produção de produtos descartáveis com múltiplas máquinas de produção, e um sistema de comunicação auxiliar.

[062] A Figura 25 é uma árvore de decisão para fornecimento de material.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERENCIAL

[063] Embora a revelação neste documento seja detalhada e exata para permitir que aqueles versados na técnica pratiquem a invenção, as modalidades físicas descritas neste instrumento meramente exemplificam a invenção a qual permite-se incorporar em outras estruturas específicas. Embora a modalidade preferencial tenha sido descrita, permite-se que os detalhes sejam alterados sem se afastar da invenção, que é definida pelas reivindicações.

[064] Observa-se que os presentes aparelhos e técnicas de minimização de resíduos são descritos neste instrumento em relação a produtos como fraldas, mas como mencionado anteriormente podem ser aplicados a uma grande variedade de processos nos quais diferentes componentes são aplicados sequencialmente.

[065] É revelado um processo de fabricação de produto descartável de dois níveis. Porções do produto descartável são formadas em um nível de piso, e outras porções são formadas em um nível superior ou de mezanino.

[066] No nível de piso, a operação de processamento de manta começa com a incorporação de matérias-primas, como polpa de papel e polímero superabsorvente (SAP), em uma fábrica de polpa. A mistura é enviada para um tambor de moldagem de núcleo, onde os núcleos são moldados para retenção de líquidos. Um núcleo pode ser colocado sobre um lenço de papel e processado como mostrado. Eventualmente, uma camada adicional de lenço de papel pode ser aplicada para prensar o núcleo. Na modalidade ilustrada, dois núcleos independentes podem ser moldados e unidos em conjunto em uma unidade de compressão.

[067] Simultaneamente moldadas no nível superior estão as porções de alça traseira e de alça dianteira do produto descartável, que podem ser moldadas com métodos e aparelhos como aqueles divulgados no Pedido de Patente dos Estados Unidos simultaneamente pendente, N° de Série 12/925,033, incorporado ao presente documento a título de referência, e descritos no esquema como a “unidade NOSE”.

[068] Como revelado no mesmo, diferentes peças de alça, de preferência trapezoidais, são inicialmente cortadas alternando entre uma orientação correta e uma orientação incorreta (inversa). A alça invertida deve girar 180° na orientação correta, de modo que as alças e a fita associada apresentem uma alça esquerda e uma alça direita na fralda.

[069] Para inverter o padrão da alça, diferentes peças de alça são coletadas ao passo da alça encaixada por um conjunto de inversor de alça que se expandirá para um passo grande o suficiente para desencaixar as alças e permitir folga para que todas as outras alças sejam giradas. As orelhas giradas são então desencaixadas e colocadas na orientação correta.

[070] Podem ser fornecidos dois conjuntos de inversor de alça, para girar todas as outras alças aplicadas no lado direito do produto, e todas as outras alças aplicadas no lado esquerdo do produto. Dessa maneira, para um único produto, uma das duas alças terá sido girada a 180°.

[071] A aplicação de alça a uma manta do chassi pode ser feita por método de aproximação com adesivo intermitente aplicado na manta do chassi, ou pode ser feita por transferência a vácuo.

[072] Ainda no nível superior, uma porção da bainha da fralda pode ser fornecida a partir do nível superior, a folha superior pode ser armazenada e desenrolada, uma camada de aquisição pode ser armazenada e desenrolada e uma folha traseira não tecida/um poli laminado pode ser armazenado e desenrolado. Todos os materiais armazenados no nível superior podem ser recuperados de forma automática e mecânica para reabastecimento conforme os rolos são usados. Eventualmente, os materiais de nível superior, que geralmente se sobrepõem às máquinas do nível de piso, são fornecidos até o nível de solo para uso no processo de fabricação das fraldas.

[073] Juntos no nível de piso, a alça traseira, a orelha dianteira, a bainha (agora incluindo elástico de bainha), a folha superior, a camada de aquisição e a folha traseira/o poli laminado são de preferência colocados e acoplados juntos de modo simultâneo e acoplados ao núcleo previamente formado. A manta pode sofrer dobragem, extração e corte de material excessivo, e aplicação de material para apertar a fralda em torno da cintura. Eventualmente, o produto é dobrado e embalado.

[074] Com referência às Figuras 1 e 3, uma planta baixa preferencial da presente invenção é mostrada tanto de uma vista superior (Figura 1) como de uma vista lateral (Figura 3). Como indicado, os rolos de polpa 200 alimentam polpa bruta em uma fábrica de polpa 204, onde a polpa é desfibrada. O polímero superabsorvente é adicionado pela estação 12. A mistura de SAP/polpa, ou combinação de polpa/SAP, ou polpa e SAP é alimentada ao tambor de moldagem de núcleo 14. A mistura de polpa/SAP é introduzida a um aparelho de moldagem de núcleo. Os núcleos são feitos transportando a mistura de polpa/SAP por meio de um duto a um tambor de moldagem a vácuo. Os núcleos do tambor de moldagem de núcleo 14 são transportados pelo transportador 18 e pelo acelerador de núcleo 20 em linha descendente. Um tambor de moldagem de núcleo secundário 16 é igualmente utilizado se for desejado um núcleo secundário, e o núcleo secundário passa pela unidade de redução de volume 22, e em seguida pelo acelerador de núcleo 20 e é colocado no topo do núcleo primário. Um transportador de compressão 23 mantém o controle do núcleo para passá-lo para a introdução da folha traseira de poli laminado. Um laminado de folha traseira compreende, preferencialmente, uma camada não tecida contínua (para sensação suave, semelhante a tecido), juntamente com uma camada de barreira contra umidade, geralmente feita de película de polipropileno ou polietileno. Essa camada pode ser colada, unida de forma ultrassônica ao longo do comprimento da folha traseira, ou aplicada como um segmento com cola usando um processo de movimentação/corte.

[075] Com referência à Figura 6, a formação da laminação da folha traseira macia é mostrada na vista lateral. Um rolo de folha traseira não tecida é transportado no nível superior juntamente com seu rolo reserva para serem emendados à medida que os estoques se esgotarem (consultar a Figura 2) e laminados juntos na estação 110.

[076] Com referência às Figuras 3 e 6, pode ser visto que um módulo de interface de processo 110 é transportado entre o dito nível de desenrolador e o dito nível de processamento principal, o dito nível principal contendo equipamento de preparação de emenda 110 localizado entre o nível de desenrolador e o nível do sistema de sistema de processo principal, por exemplo por meio de suspensão de um módulo de interface de processo 110 em uma viga I fornecida. O módulo de interface de processo pode realizar muitas funções, como corte, laminação e preparação de emenda. Após ser transportada verticalmente, a folha traseira laminada de poli é introduzida na alimentação a partir da parte inferior, na estação 25 (consultar as Figuras 2, 6). Um conjunto de folha superior não tecida, incluindo uma porção de Lycra e bainha e uma camada de distribuição absorvente, entra no sistema antes da unidade de compressão de extremidade. Ainda com referência à Figura 2, observa-se que as matérias-primas atuais e as localizações desses materiais podem variar em planta baixa, mas é preferível que os materiais permaneçam nos níveis verticais mostrados.

[077] Novamente com referência à Figura 3, essa combinação de laminado de poli e núcleo é passada para a unidade de compressão de extremidade 29. É na unidade 29 que outros elementos de fralda são introduzidos de maneira pré- moldada, a partir dos componentes de nível superior. Além disso, a unidade de desenrolador de Lycra 27 introduz Lycra, além dos componentes de fralda de nível superior pré- moldados, nesse ponto.

[078] Com referência à Figura 1, os componentes de nível superior compreendem a unidade de fornecimento de não tecido de alça dianteira 24 para fornecer as alças dianteiras, a camada de aquisição fornecida pela unidade de desenrolador 26, a folha superior fornecida a partir da estação de fornecimento e desenrolador 28, e os componentes de bainha fornecidos pela unidade de fornecimento de bainha 30 para fornecer o material de bainha para corte/distribuição de nível inferior e introdução de Lycra, e dobra da Lycra para moldar a bainha. Esses materiais são alimentados nas rotas mostradas, e introduzidos na unidade de compressão de extremidade 29.

[079] Ainda com referência à Figura 1, no nível superior, a alça traseira e o painel de extensão são moldados na estação 60. A seção de alça traseira é moldada como mostrado na Figura 5, usando os métodos e aparelhos moldados no Pedido U.S. N° de Série 12/925,033, revelado no presente documento a título de referência. A seção do painel de extensão é moldada como mostrado na Figura 4. Em particular, a representação e descrição mostradas na Figura 19A - 26 do Pedido U.S. No. de Série 12/925,033 resulta na moldagem da alça traseira/do painel de extensão representados nas Figuras 4 e 5. Em última instância, a construção da alça traseira/do painel de extensão é transportada conforme representado, de modo descendente em direção à unidade de rotação de alça de resíduo zero encaixada 27 como mostrado na Figura 3, também descrito em detalhes no Pedido U.S. N° de Série 12/925,033, por exemplo na Figura 8A desse pedido.

[080] Ainda com referência à Figura 3, as alças dianteiras são formadas na unidade 24 usando de preferência material não tecido, e são colocadas na manta de chassi de preferência por meio de técnica de movimentação-corte após serem transportadas por circuito e de modo descendente em direção à unidade de compressão de extremidade 29.

[081] A unidade de bainha 30 transporta, do nível superior, material de bainha para o nível inferior onde as bainhas direita e esquerda são moldadas ao passar primeiro o material de bainha através do cortador 42, distribuidor 44. A unidade de desenrolador de Lycra 27 alimenta fios de Lycra para o material de bainha e, em seguida, uma unidade de união/dobra 46 sela os fios de Lycra dentro de uma porção de dobra do material não tecido para criar a bainha.

[082] Uma unidade de união adicional 48 acopla a bainha criada anteriormente com o material de folha superior de entrada 28, alimentado a partir do nível superior de modo descendente. A combinação de bainha/folha superior é alimentada em direção à camada de aquisição de entrada 26 para colocação da aquisição na estação 50 e essa combinação é então alimentada em direção à unidade NOSE 32, onde os materiais previamente moldados serão unidos à combinação de bainha/folha superior/aquisição. Após a unidade NOSE, todos os materiais são então unidos na unidade de compressão de extremidade, incluindo o conjunto de folha superior não tecida, incluindo uma camada de distribuição absorvente, porção de Lycra e bainha, que entraram no sistema antes da unidade de compressão de extremidade.

[083] Agora, movendo-se da direita para a esquerda na Figura 3, a fralda moldada pode ser submetida a barreiras de dobragem 52 para dobrar a alça dianteira e a alça traseira/painéis de extensão, passada através de uma unidade de corte por molde 56 para cortar produtos individuais da manta anteriormente contínua, e em seguida em direção a lâminas de pregueador 54 para dobrar os produtos na região da virilha ou em outro local desejado para operações de embalagem e ensacamento.

[084] Com referência à Figura 4, a construção do painel de extensão é mostrada. A formação de conjuntos de painéis laterais começa com um material de manta não tecida 318, fornecido em forma de rolo primário e reserva, com emendador 320 e acumulador 322 utilizados para fornecer uma manta contínua, que é cortada e distribuída em diferentes porções de manta não tecida (consultar a Figura 1), cada uma das porções de manta não tecida de preferência também sendo cortada em direção transversal à máquina para o tamanho preferencial.

[085] Para cada uma das diferentes porções de manta não tecida, um ou mais mecanismos de fixação são aplicados. Mecanismos de fixação podem ser abas adesivas, abas adesivas cobertas, tiras de material de gancho e argola, material contínuo de gancho e argola, segmentos de material de gancho e argola, etc. Os mecanismos de fixação serão soltos e recolocados em volta da cintura do usuário para apertar a peça descartável em volta da cintura.

[086] Os mecanismos de fixação são fornecidos pela manta de entrada 62, cortados e distribuídos pelas unidades 64 e aplicados pela unidade de movimentação e corte 324 no não tecido 318.

[087] Em seguida, as mantas não tecidas 318 que transportam mecanismos de fixação 322 são dobradas, criando uma manta dobrada 318 e mecanismos de fixação dobrados. Isso faz com que a combinação da manta não tecida 318 e dos mecanismos de fixação seja mais estreita do que as diferentes porções de manta não tecida. Observa-se que os mecanismos de fixação dobrados das porções de manta 318a e 318b terão mecanismos de fixação opostos 322’ pois se tornarão os mecanismos de fixação direito e esquerdo no quadril/cintura, respectivamente, assim que colocados em volta da cintura de um usuário (mostrado posteriormente no processo).

[088] Com referência à Figura 5, a construção final da alça traseira é mostrada, uma vista em corte transversal da vista designada da Figura 1. Este processo é revelado, por exemplo, nas Figuras 20 a 22 do Pedido de Patente U.S. simultaneamente pendente, N° de Série 12/925,033, simultaneamente pendente, incorporado ao presente documento a título de referência.

[089] A construção final da alça traseira recebe onde indicado o conjunto de painel de extensão parcialmente completo onde indicado, que primeiro passa através de unidades de dobragem adicionais 342. Uma manta de orelha traseira 28 é fornecida sobre a qual se fixa o painel de extensão moldado anteriormente. Ela também pode ser cortada e distribuída em diferentes porções de manta laminada extensível.

[090] Em seguida, as porções de manta não tecidas, incluindo seus respectivos mecanismos de fixação, são movimentadas/cortadas e unidas para esticar porções de manta laminada em uma relação em etapas, formando os conjuntos de painel lateral em quatro faixas diferentes. As porções de manta não tecida podem ser unidas às porções de manta laminada extensível de qualquer forma, como por união ultrassônica.

[091] As porções laminadas extensíveis também podem ser dobradas, se desejado, ou as porções laminadas extensíveis em combinação com as porções de manta não tecida podem ser dobradas juntas e novamente, pelas barreiras 52. O conjunto de construção de alça traseira/painel de extensão é então transportado para a unidade NOSE do nível de piso 32, em última análise, para colocação com os outros componentes e a unidade de compressão de extremidade 29.

[092] Com referência à Figura 7, é mostrada uma vista em perspectiva de um nível de mezanino (ou desenrolamento de material) 480 e nível de piso (ou processamento principal) 482 de um sistema de processamento de manta usado para criar um produto do tipo calça da presente invenção. O nível de desenrolamento de material 480 é uma zona isenta de intervenção humana, destinada a nenhuma ocupação humana durante a operação da máquina em áreas acessíveis por uma ponte rolante 500.

[093] No nível de piso, é fornecida uma série de portas de acesso 464 a materiais no nível de solo. Essas portas de acesso 464 são, cada uma, de preferência dedicadas a um único material. Por exemplo, em uma modalidade preferencial, o endereço de porta 416 destina-se a transportar material não tecido interno desde o nível de solo até o nível de mezanino. O endereço 414 é para não tecido externo, o endereço 412 é para material de folha traseira não tecida, o endereço 410 é para material de folha superior não tecida, o endereço 408 é para material de folha traseira de poli, o endereço 406 é para material de camada de aquisição e o endereço 404 é para material de lenço de papel. Um transportador alternativo vertical (VRC) opera por trás de cada porta de acesso 464 para erguer um rack cheio de novos rolos de material em espera (Figura 9) fornecidos nos endereços em compartimentos até o nível de mezanino. Como alternativa, robôs descendentes podem ser usados no lugar dos VRCs.

[094] De preferência, quando uma porta de acesso 464 é aberta, uma porta de acesso correspondente no nível de mezanino é fechada e vice-versa.

[095] No nível de desenrolamento de material 480, sistemas de desenrolamento de material alimentados automaticamente sem intervenção humana são fornecidos de modo correspondente aos materiais fornecidos aos endereços acima. Em um modelo preferencial, o desenrolador em torre 424 é para desenrolamento de um lenço de papel, correspondente ao endereço 404 nos níveis de solo e mezanino (detalhes do desenrolador em torre são fornecidos na Figura 12). Uma estação de desenrolador de camada de aquisição 426 (correspondente à estação 406) é fornecida, assim como desenroladores em torre para desenrolador de folha traseira de poli 428 (correspondente à estação 408), camada de folha superior não tecida 430 (correspondente à estação 410), camada de folha traseira não tecida 422 (correspondente à estação 412), desenrolador de não tecido de chassi externo 434 (correspondente à estação 414) e desenrolador de não tecido de chassi interno 436 (correspondente à estação 416).

[096] À medida que o material é desenrolado dos desenroladores 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436, material é alimentado através de aberturas de fornecimento de material 462 no piso do nível de mezanino, descendo para o nível de solo 482. Nele, os materiais são alimentados para e utilizados pelo sistema, como mostrado nas Figuras 1 e 3 a 6.

[097] À medida que um rolo de material conectado alimenta material do nível de mezanino através de uma abertura 462 no piso do nível de mezanino para o nível de solo, o rolo de material eventualmente irá acabar.

[098] Durante a operação da máquina, essas porções do nível de mezanino acessíveis por um sistema de ponte rolante 500 são projetadas para operar sem ocupação humana. Isso não apenas oferece uma medida adicional de segurança, mas uma medida adicional de automação para a máquina. Um sistema de ponte rolante 500 opera roboticamente em um sistema suspenso que permite a movimentação ao longo de um plano horizontal. A presente invenção utiliza a ponte rolante 500 para movimentação horizontal, e um braço robótico 502 capaz de movimentação vertical e rotação, e equipado com um sistema de localização operado por câmera (consultar as Figuras 10 e 11) para detectar a posição do núcleo dos novos rolos de material em espera para coleta, e para depositar precisamente um núcleo de um novo rolo de material em espera substituto nos braços de desenroladores em torre para uso no sistema.

[099] Os robôs rolantes 500 são preferenciais para essas aplicações de coleta e colocação devido à precisão do posicionamento, auxiliada por sistemas de visão. A programação posicional é feita em referência a um sistema de coordenadas X, Y, Z.

[100] Embora humanos possam acessar o nível de mezanino 480 pelas escadas 460 para manutenção de equipamentos, nenhuma ocupação humana durante a operação é esperada. Humanos também podem acessar o nível de mezanino 480 por trás da porta de acesso 452, essa porção do nível de mezanino 480 é fisicamente separada da zona livre de humanos das outras porções do nível de mezanino 480. A porta de acesso 452 é usada para acessar a estação de energia e estação de controle 450 dividida fisicamente. Essa estação é para painéis de controle, controle de dispositivo de união ultrassônica e controles de acionamento.

[101] Também evidente na Figura 7 estão rolos de polpa 402 abastecendo a estação de bombeamento 400 no início do processamento no piso principal, e uma unidade de lâmina final 466, um inversor de dobragem de alça e protetor horizontal 468 e por último uma dobradeira cruzada 470 que descarrega as fraldas para embalagem de produto a jusante.

[102] Esse modelo de máquina exclusivo alcançou uma redução significativa no comprimento da máquina. Máquinas exemplares de produção de fraldas da técnica anterior para um processo de calça têm aproximadamente 44 metros, e esse novo modelo de máquina pode ser alcançado em menos de 34 metros, um comprimento total de máquina 23% menor desde o início do desenrolador de polpa até o final da dobradeira cruzada 470. É possível obter uma redução de 20 a 35% no comprimento da máquina.

[103] Com referência à Figura 8, é mostrada uma vista em perspectiva de um nível de mezanino e piso alternativo de um sistema de processamento de manta da presente invenção utilizado para criar um produto tipo cueca.

[104] Nessa modalidade, carrinhos de materiais são inicialmente colocados no plano térreo. Em uma modalidade exemplificativa, os carrinhos de carregamento são posicionados nas estações 510 (lenço de papel superior), 512 (lenço de papel inferior), 514 (folha traseira de poli), 516 (folha traseira não tecida), 518 (alça traseira), 520 (camada de aquisição), 521 (alça dianteira), 522 (folha superior não tecida), 524 (painel de extensão) e 526 (bainha). Esses materiais são transportados para e colocados atrás da porta 464 do VRC e transportados pelo VRC 550 para o nível de mezanino 480. Um sistema similar de demanda/substituição é empregado no modelo do piso de produto tipo cueca, assim como no modelo do produto tipo calça descrito na Figura 7 Nomeadamente, materiais prestes a acabar são alimentados através de aberturas no piso do nível de mezanino, uma sequência de emenda é iniciada, e uma sequência de substituição de material é iniciada, pela qual um rolo de material é obtido pela combinação ponte/robô 500/502 e transportado para e colocado nos sistemas de desenrolador em torre.

[105] Na modalidade representada, um desenrolador em torre de lenço de papel inferior 532 é fornecida assim como estações de desenrolador em torre para lenço de papel superior (530), folha traseira de poli (534), folha traseira não tecida (536), alça traseira (538), camada de aquisição (540), alça dianteira (541), painel de extensão não tecido de folha superior interna (544), bainha (546). Esses materiais são todos alimentados de modo descendente para serem usados em uma fralda do tipo cueca.

[106] Esse modelo de máquina exclusivo alcançou uma redução significativa no comprimento da máquina. Máquinas exemplares de produção de fraldas da técnica anterior para um processo de cueca têm aproximadamente 41 metros, e esse novo modelo de máquina pode ser alcançado em menos de 29 metros, um comprimento total de máquina 30% menor desde o início do desenrolador de polpa até o final da dobradeira cruzada 470. É possível obter uma redução de 20 a 35% no comprimento da máquina. Uma estação de energia e estação de controle 592 é fornecida. Além disso, certos componentes podem ser alimentados no nível de solo, por exemplo, um desenrolador de material extensível 590 fora de linha.

[107] Com referência à Figura 9, é mostrada uma vista em perspectiva de um carrinho ou compartimento de fornecimento de rolo de material 600 carregado da presente invenção. Um compartimento de preparação de material 600 é fornecido para transportar novos rolos de material em espera 602 de um nível de solo para um nível de mezanino 480, o nível de mezanino 480 transportando uma série de sistemas de desenrolador em torre para dispensar materiais do nível de mezanino de volta ao nível de solo. Os compartimentos de preparação de material 600 contêm uma série de recursos de estabilização de rolos individuais 604 que impedem que novos rolos de material em espera 604 tombem durante o transporte e descarregamento do material. O carrinho 600 é carregado ao nível de solo e direcionado aos endereços adequados 404, 406, 408, 410, 412, 414 e 416 no nível de solo para transporte para os endereços 404, 406, 408, 410, 412, 414 e 416 no nível de mezanino. Os rolos são então usados como descrito acima.

[108] Com referência à Figura 10, é mostrada, em uma posição recolhida, uma vista em perspectiva de um dispositivo de transferência de rolo 700 compreendendo um sistema de ponte rolante 500 transportando um rolo de material 602 utilizado na presente invenção. Uma câmara 612 é utilizada para detectar a posição de um núcleo de um novo rolo de material em espera durante a coleta de um novo rolo de material em espera pelo robô de um carrinho 600, e também para detectar a posição do eixo 616 nos sistemas de desenrolador em torre (Figura 12) sobre o qual empurrar o rolo de material 602 com o aproximador de rolo 610. Lasers, radar ou ultrassom também podem ser utilizados para medir a distância e a posição, seja em adição a ou em lugar da câmera 612.

[109] Em uma modalidade alternativa (não mostrada), é fornecido um carrinho automatizado. Um carrinho energizado e programado é fornecido para recuperar rolos de material de um local de armazenamento inicial e, em seguida, retornar ao endereço do material a ser acionado para fornecer novos rolos de material ao sistema. Assim que um ou mais novos rolos de material são esvaziados, o carrinho energizado e programado retorna para recuperar rolos de material do local de armazenamento inicial.

[110] A Figura 11 é uma vista em perspectiva de uma ponte rolante 500 transportando um rolo de material 602 utilizado na presente invenção, o braço robótico 502 mostrado em uma posição estendida.

[111] Com referência à Figura 12, é mostrada uma vista lateral de um sistema de desenrolador e emenda em torre para transportar rolos de material prestes a acabarem 602' e novos rolos de material em espera 602. Em uma modalidade preferencial, um rolo de material prestes a acabar 602' é posicionado em uma posição de rolo de material prestes a acabar no topo do braço da torre 622, e novos rolos de material em espera 602 são posicionados em uma posição de rolo em espera na parte inferior do braço da torre 622. É claro que configurações alternativas são possíveis para a posição de rolo de material prestes a acabar e a posição de rolo em espera.

[112] Os desenroladores em torre são descritos para propósitos exemplificativos nas Patentes U.S. N°. 6,701,992, 3,655,143, 3,306,546 e 3,460,775, incorporadas ao presente documento a título de referência.

[113] Quando o sistema detecta que um dos rolos de material prestes a acabar 602’ na posição superior nos desenroladores 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 está ajustado para o término do material 642, uma sequência de emenda é iniciada entre o rolo de material prestes a acabar 602’ e o novo rolo de material em espera 602. Em uma modalidade preferencial, um rolo em uso ou prestes a acabar 602’ está em uma posição superior do desenrolador em torre da Figura 12, com um novo rolo de material em espera 602 colocado pelo sistema de ponte rolante localizado em uma posição inferior do desenrolador em torre no eixo 616. A manta 642 do rolo prestes a acabar 602' é guiada para a estrutura do braço do emendador com arame quente 624 por um rolo guia 640.

[114] Uma sequência de emenda e recuperação de material é mostrada com referência às Figuras 13 a 21. Com referência às Figuras 13 e 14, quando o sistema de visão 650 detecta que o rolo prestes a acabar 602' que se desloca à velocidade V1 está quase terminando (comparar o tamanho do rolo prestes a acabar 602' da Figura 13 com a Figura 14), o novo rolo de material em espera 602 que se desloca à velocidade V2 é impulsionado até a velocidade V1.

[115] Com referência à Figura 13A, o rolo prestes a acabar 602' transportado pelo eixo rotativo 616 tem um núcleo 602a, envolvido pelo material 642.

[116] Com referência à Figura 15, o braço do emendador com arame quente 624 se move de forma adjacente ao novo rolo de material em espera 602, trazendo a manta em uso 642 para muito perto do novo rolo de material em espera 602. O sistema de visão 650a (ou sensor fotoelétrico) identifica a localização da fita de emenda 644, e então o novo rolo de material em espera 602 é acionado pelo seu motor controlado de modo que no momento da emenda a aproximação do material do rolo prestes a acabar 642 em direção à fita de emenda 644 pelo braço 624 una o material do rolo prestes a acabar 642 ao material 644 do rolo em espera 602. Um braço de aproximação da estrutura de arame quente 624 aproxima a manta prestes a acabar 602’ ao novo rolo de material em espera, e no momento preciso de contato uma fita de emenda 644 é introduzida para emendar a manta 644 do novo rolo de material em espera 602 e o rolo prestes a acabar 602’ em conjunto. Ao mesmo tempo da aproximação, o braço de arame quente 624 corta a manta em uso com um arame quente. Dessa maneira, o material de manta prestes a acabar 642 é instantaneamente colado à extremidade dianteira do novo rolo de material 644, como representado na Figura 17A.

[117] Com referência à Figura 16, no momento em que a manta 642 é cortada, é criada uma extremidade livre 643 da manta 642. Imediatamente antes ou quando a manta 642 é cortada, um vácuo é iniciado e extraído pela estrutura de vácuo 646 que é acoplada a uma fonte de pressão negativa (não mostrada), e a estrutura de vácuo 646 está situada muito próxima da manta 642. Neste ponto, a manta 644 é distribuída e fornecida ao processo, e não há mais qualquer utilidade para o rolo prestes a acabar 602' compreendendo a manta 642 e o núcleo 602a. O sistema de recuperação de material ou estrutura de vácuo 646 recupera a extremidade livre 643 da manta 642, e o restante da manta 642 é distribuído pela rotação do eixo 616. A manta 642 é distribuída pelo eixo 616 até que toda a manta 642 seja separada do núcleo 602a, como mostrado na Figura 18. Nesse ponto, o eixo de ponta 616 não precisa mais girar até ser acionado para iniciar a rotação da próxima manta de material.

[118] Assim, o sistema de recuperação de material 646 separa automaticamente um núcleo de rolo prestes a acabar 602a do material prestes a acabar 642. Dois fluxos simples de material residual são criados, um do núcleo de rolo prestes a acabar 602a e o outro do material prestes a acabar 642, simplificando e aumentando a eficiência da reciclagem e manipulação a jusante dos núcleos de rolo prestes a acabar 602a e do material prestes a acabar 642 pois os fluxos de resíduo não precisam ser tratados manualmente.

[119] Com referência à Figura 19, o braço de torre rotativo 622 gira no sentido horário para colocar o novo rolo de material em espera 602 na posição de rolo prestes a acabar (pois o rolo de material 602 agora será um rolo prestes a acabar 602'), de preferência na posição vertical superior do braço de torre rotativo 622. A rotação no sentido horário do braço de torre 622 também coloca o eixo 616 (ainda transportando o núcleo 602a) na posição do rolo em espera para receber automaticamente um novo rolo em espera 624. Também nesse momento, o braço do emendador 624 gira. Durante a rotação do braço de torre rotativo 622, é desejável variar V2 durante a rotação do novo rolo de material 602 da posição em espera para a posição de rolo prestes a acabar, a fim de manter a continuidade da tensão e da taxa de fornecimento da manta 644 às operações de processamento a jusante.

[120] Com referência à Figura 20, o braço de torre rotativo 622 faz com que o novo rolo prestes a acabar 602 atinja a posição de rolo prestes a acabar, e eventualmente o braço do emendador 624 volte para sua posição de prontidão para a próxima sequência de aproximação.

[121] Com referência à Figura 21, um anel de ejeção 620 em seguida retira o núcleo 602a do eixo 616 para descarte,e o anel de ejeção 620 retorna então para sua posição próxima ao braço de torre rotativo 622 para permitir que o eixo 616 receba o próximo rolo em espera 602, por exemplo a partir da unidade configurada na Figura 11.

[122] Em seguida, o sistema requer que um novo rolo de material em espera substituto seja colocado no eixo 616 na posição inferior do desenrolador em torre.

[123] Nos endereços 404, 406, 408, 410, 412, 414 e 416 no nível de mezanino, os compartimentos do novo rolo de material em espera (Figura 9) são recebidos a partir do nível de solo e aguardam a demanda. A ponte rolante 500 é acionada para coletar um rolo de material de um carrinho (Figura 9) estacionado nas estações de VRC dedicadas, e transportar o rolo de material completo para um sistema de desenrolador em torre dedicado a esse material em particular. O sistema detecta qual novo rolo de material em espera requer substituição após o seu predecessor ter sido emendado e se tornado um rolo prestes a acabar e, em seguida, percorre a combinação de ponte/robô 500/502 até o endereço 404, 406, 408, 410, 412, 414 e 416 de nível de mezanino e obtém um novo rolo de material em espera substituto.

[124] O robô rolante é programado para descartar o restante do rolo prestes a acabar (o núcleo 602a agora vazio) em uma calha de resíduos (não mostrada) no nível de mezanino ou no recipiente 660 (Figura 21), e então obter um novo rolo de material em espera substituto a partir do VRC dedicado do qual o material apropriado está colocado no carrinho. Quando o sistema detecta que todos os rolos de novo rolo de material em espera de um carrinho de fornecimento são usados (Figura 9), o VRC contendo o carrinho vazio é automaticamente transportado para o nível de solo para substituição de todos os novos rolos de material em espera.

[125] Com referência à Figura 22, é mostrada uma vista lateral de uma modalidade alternativa de um mecanismo de aproximação e corte para aproximar o rolo prestes a acabar 602' à fita de emenda 644 no rolo de material em espera 602, e cortar o rolo prestes a acabar 602'. Nessa modalidade, um mecanismo deslizante de aproximação/corte 668 é encaixado quando acionado, para aproximar por meio do rolo 672 o material de manta prestes a acabar 642 e a fita de emenda 644. Em modalidades preferenciais, o mecanismo linear deslizante de aproximação/corte 668 pode ser acionado por um cilindro de ar, simplificando a configuração do braço pivotante 624 anteriormente descrito, ou o mecanismo deslizante de aproximação/corte 668 poderia ser acionado por servomotor. Quando necessário, por exemplo quando o sistema de visão 650 detecta que o material 602' está acabando, a sequência de emenda/corte é iniciada. O mecanismo de aproximação/corte 668 aproxima-se linearmente da manta 642 para aproximar a manta 642 da fita de emenda 644 e, momentaneamente em seguida, um arame quente 670 corta o material de manta prestes a acabar 642, permitindo que um novo material de rolo prestes a acabar seja usado no processo na Figura 17A.

[126] Com referência à Figura 23, é mostrada uma vista esquemática de uma instalação de produção de produtos descartáveis, e um sistema de comunicação auxiliar. Como pode ser visto, esse esquema pode ser utilizado para planejar uma instalação de produção inventiva da presente invenção.

[127] No centro conceitual da instalação há um escritório central, onde as comunicações ocorrem (recebimento e envio de informações) entre o escritório central e uma plataforma de equipamentos de máquina, uma seção de depósito e armazenamento de entrada, uma seção de pacotes de saída, e uma seção de empacotamento de caixas. A plataforma de equipamentos de máquina é onde os produtos descartáveis são produzidos, por exemplo, uma máquina para fabricar fraldas. A seção de depósito/armazenamento de entrada é onde as matérias-primas são entregues na instalação e armazenadas até serem introduzidas na plataforma de equipamentos de máquina ou na plataforma de empacotamento de caixas. A parte de pacotes de saída da instalação, se o produto moldado for embalado em pacotes e caixas, é armazenada para distribuição fora da instalação. O escritório central receberá e enviará informações dos diferentes segmentos para informar sobre exigências de material, estoque e programação.

[128] Com referência à Figura 24, é mostrada uma vista esquemática de uma instalação de produção de produtos descartáveis com múltiplas máquinas de produção, e um sistema de comunicação auxiliar. É revelado um Sistema Automático de Carregamento de Rolos (ARLS). Diversos programadores de ARLS (S1, S2 e S3), por exemplo, se comunicam entre si e com suas máquinas de produção dedicadas (Máquinas de Produção 1, 2 e 3, respectivamente). Especificamente, o programador (ou programadores) de ARLS da presente invenção antecipa quando uma seção atual de um tamanho de produto está chegando ao fim e, portanto, começa o carregamento de rolos de material destinados ao próximo tamanho de produto ou código que será executado. Essas decisões são informadas (em relação ao programador de ARLS S1, mas igualmente aplicável aos programadores S2 e S3) pela entrada/saída de vendas e publicidade A1, entrada/saída de aquisição A2 e entrada/saída de programação A3. A entrada/saída de vendas e publicidade A1 contém informações relacionadas à quantidade de saída desejada de determinados produtos descartáveis, por exemplo, SKUs (unidades de manutenção de estoque de um determinado produto que permitem que ele seja rastreado para fins de inventário). Um cronograma de exigências de material específico para cada um dos produtos descartáveis é necessário, e a entrada/saída de aquisição A2 reage com o programador S1 para assegurar que os materiais necessários estejam à mão no armazenamento do depósito de entrada da Figura 23. A entrada/saída de programação A3 reage com a entrada/saída de vendas e publicidade A1 e a entrada/saída de compras A2, bem como com o programador de ARLS S1 para controlar quando o programador de ARLS S1 comanda a máquina de produção M1 para fabricar um produto específico.

[129] O programador de ARLS S1 comanda a máquina de produção M1 para fabricar um produto específico e, quando informado pelas entradas/saídas de recebimento/aquisição/programação A1/A2/A3 para comandar a máquina M1 para fabricar um produto específico diferente, permite-se que a matéria-prima utilizada pela máquina de produção M1 seja trocada, por exemplo, para substituição de material dependente de tamanho, como uma manta de chassi de largura diferente. Assim que todos os desenroladores de material da máquina M1 (por exemplo, qualquer um dos desenroladores superiores da Figura 8) recebam a configuração do tamanho dos rolos de material carregados e das emendas, as emendas podem ser acionadas manual ou automaticamente para emendar os novos rolos de material e usar o processo da máquina em funcionamento para extrair todos os novos materiais por meio do processo. Isso economiza um tempo considerável em comparação ao ato de carregar manualmente cada desenrolador e, em seguida, recolocar manualmente cada processo de material em toda a máquina. O resultado é uma redução significativa nos tempos de troca e a presente técnica pode ser empregada para qualquer processo de máquina que exija entrada de múltiplos rolos de material quando materiais diferentes (tamanho, peso, cor, etc.) são necessários para códigos ou tamanhos de produtos diferentes.

[130] Ao empregar a técnica descrita neste documento, o ato de emendar materiais de larguras diferentes e extraí-los por meio de um processo de máquina em funcionamento não resultará na fabricação imediata de produtos aceitáveis. O presente método resulta em extrair intencionalmente larguras de material diferentes daquelas para as quais o código de produto atual sendo executado é configurado, portanto, certos detalhes resultarão em produto inaceitável; por exemplo, permite-se que os padrões do aplicador de cola excedam a nova largura de material e, portanto, os aplicadores de cola são desligados pela duração desta técnica de extração de material. Pelo mesmo motivo, mantas com detectores são temporariamente desativadas ou ignoradas, e as guias de manta são colocadas em um modo não responsivo para que não tentem responder a larguras de material não compatíveis com sua configuração atual. Esses recursos da máquina são restaurados antes de iniciar a próxima seção de produto bom, mas ao extrair novos materiais por meio de processos de manta usando os materiais antigos já colocados por meio de processos de manta, a troca entre um produto bom e outro produto bom é bastante acelerada.

[131] Um Programador de ARLS monitora a velocidade da máquina, o consumo de matérias-primas, os materiais restantes em cada desenrolador em torre, o progresso na contagem total da execução do código de produto atual, a programação para a próxima execução de código de produto, os materiais disponíveis na máquina, os materiais restantes em cada carrinho de carregamento de material e, opcionalmente, os materiais no armazém e a posição geral de carrinhos de robô em movimento.

[132] Com referência à Figura 25 é mostrada uma árvore de decisão para fornecimento de material que é ilustrado através de um fluxograma. Desse modo, ao iniciar, o Programador de ARLS determina qual desenrolador em torre deve ser carregado em seguida, repetindo sub-rotina para cada Desenrolador TU1, TU2, TU3, etc. Ele também determina quando os rolos de material específicos para o NEXT código de produto a ser executado devem ser carregados nos desenroladores em torre associados. Isso faz parte da preparação para conduzir o evento de emenda especial como parte do encerramento da execução do código de produto atual. Assim que os novos materiais são extraídos por meio do processo da máquina (colocação automática) pelos materiais que estão prestes a acabar, a máquina pode ser desligada completamente em preparação para outras atividades de troca não relacionadas ao material a fim de configurar a máquina para a próxima execução de código de produto.

[133] Também se permite que o Programador de ARLS monitore peças de troca, conjuntos e configurações necessários para cada troca específica a fim de auxiliar os operadores de máquinas e técnicos em suas preparações gerais para a troca, bem como durante as atividades de troca específicas quando em andamento.

[134] A decisão básica de carregamento de rolo é informada por consultas a informações como: material restante em cada carrinho; status de um desenrolador em torre como pronto para carregamento; e o tempo restante ou passos de produto restantes até o final do rolo no desenrolador em torre. A decisão poderia estar localizada na rotina de controle de desenrolador em torre, no PLC de ARLS ou no PLC de controle da máquina, dependendo do tamanho, da complexidade ou da configuração da máquina.

[135] Conforme descrito com referência às Figuras 1 a 22, um transportador alternativo vertical ou um robô é usado para transportar novos rolos de material em espera de um nível de processamento principal para o nível de desenrolamento de material. Um conjunto robótico recolhe um rolo prestes a acabar e descarta o rolo em uma calha de resíduos. Uma vez no nível de desenrolamento de material, os novos rolos de material em espera são direcionados a um endereço de material dedicado a esse material em particular. Um conjunto robótico recolhe um rolo de material de um dos ditos endereços de material e transporta e coloca o rolo de material em seu sistema de desenrolamento de material autoalimentado apropriado.

[136] As informações precedentes servem apenas para ilustrar os princípios da invenção. Além disso, como numerosas modificações e alterações ocorrerão prontamente para aqueles versados na técnica, não é desejável limitar a invenção à construção e operação exatas mostradas e descritas. Embora a modalidade preferencial tenha sido descrita, permite-se que os detalhes sejam alterados sem se afastar da invenção, que é definida pelas reivindicações.

Claims (5)

1. Sistema para fabricação de produtos descartáveis compreendendo: uma máquina de produção (M1) tendo um piso de produção para produzir cada um de uma primeira configuração de produtos descartáveis e uma segunda configuração de produtos descartáveis; um primeiro conjunto de rolos de material (602’) localizado em uma primeira unidade de acesso e configurado para produzir a primeira configuração de produtos descartáveis; um segundo conjunto de rolos de material (602) localizado em uma segunda unidade de acesso e configurado para produzir a segunda configuração de produtos descartáveis; um controlador (110, S1) acoplado comunicativamente à máquina de produção; o sistema, caracterizado pelo fato de o controlador receber sinais de entrada e, com base nos sinais de entrada, gerar um sinal de saída que controla se a primeira configuração ou a segunda configuração de produtos descartáveis é produzida pela máquina de produção; do controlador controlar um dispositivo de transferência de rolo da máquina de produção para acoplar seletivamente pelo menos um dentre o primeiro conjunto de rolos de material e o segundo conjunto de rolos de material à máquina de produção com base em pelo menos um dos sinais de entrada e saída, para produzir seletivamente a primeira configuração e a segunda configuração de produtos descartáveis.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de rolos de material (602’) compreende novos rolos de material que têm uma primeira largura de rolo, e o segundo conjunto de rolos de material (602) compreende novos rolos de material que têm uma segunda largura de rolo, a segunda largura de rolo é maior que a primeira largura de rolo.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira configuração de produtos descartáveis compreende produtos descartáveis que têm uma primeira largura de produto, a segunda configuração de produtos descartáveis compreende produtos descartáveis que têm uma segunda largura de produto, a segunda largura de produto é maior que a primeira largura de produto.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro sistema de desenrolador em torre (424, 426, 428, 430, 432, 434, e 436) transportando pelo menos um rolo de material do primeiro conjunto de rolos de material (602’); um segundo sistema de desenrolador em torre (424, 426, 428, 430, 432, 434, e 436) transportando pelo menos um rolo de material do primeiro conjunto de rolos de material (602); o controlador recebendo entrada de velocidade da máquina, entrada de consumo de matéria-prima, entrada de material restante em cada desenrolador em torre e, com base na entrada, acoplando pelo menos um rolo de material do segundo conjunto de rolos de material ao primeiro sistema de desenrolador em torre e acoplando pelo menos um rolo de material do segundo conjunto de rolos de material ao segundo sistema de desenrolador em torre.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma segunda máquina de produção (M2) para produzir a primeira configuração de produtos descartáveis; e a segunda configuração de produtos descartáveis, a segunda máquina de produção é comunicativamente acoplada ao controlador.

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