CN114450227A

CN114450227A - 包装设备

Info

Publication number: CN114450227A
Application number: CN202080068214.6A
Authority: CN
Inventors: 菲利普·杜佩里; 维姆·德柯克尔
Original assignee: Anheuser Busch InBev SA
Current assignee: Anheuser Busch InBev SA
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-05-06
Also published as: EP4003849A1; WO2021019012A1; US20220258891A1; EP4003849B1

Abstract

本发明提供一种包装设备，用于从第一输送线拾取一组物品，并同时在第二输送线释放到包装中。

Description

包装设备

技术领域

本发明通常涉及包装设备，更具体地，涉及用于包装商品、物体或物品的包装设备。

背景技术

近年来，将大量诸如包括液体食物的食品、家庭必需品、固定物品、饮料容器的商品分组装在例如(二级)包装中以用于诸如实现批量销售、易于运输、处理等各种目的的趋势呈倍数增长。

通常，将诸如饮料容器的物品装于所谓的二级包装内涉及多个步骤，包括从一个或多个进料口接收进入的饮料容器，将饮料容器拾取、释放和落下于包装内，然后封闭包装。

因此，已经进行了许多尝试来开发用于高速、高精度地从输送***拾取诸如饮料容器的物品并将它们放置在诸如瓦楞纸箱的二级包装中的改进***。

通常，将物品从物品进料输送机移动到诸如纸箱的敞开容器中的任务是通过作用器和/或操纵器来实现，作用器和/或操纵器也可以采用机器人或自动机形式。在美国专利No.5,060,455(“Robotic Case Packaging System and Method”)中公开了一种这样的机械臂，其内容通过引用并入本文。此外，还使用了美国专利No.4,976,582中公开的一些高速机械臂。

然而，由于使用了多条进料线：一条供应例如饮料容器，而另一条供应敞开包装，这种传统的机器人转移机构通常不能适应高速处理。

此外，必须调整转移机构以管理独立的物品、物品分组和/或包装之间的“间距”。间距通常定义为两个连续的物品或商品之间的中心距离，无论商品是什么。目前，该间距是通过使用能够对物品、商品或(盒形)包装进行线跟踪的多轴机器人来设置和监控的。装载遵循待包装的物品的预设分组，对应于每个包装(例如盒子)的一定数量的物品或产品。进一步地，已经开发了一些可变间距的拾取和放置装置，例如美国专利5,290,134中公开的装置，以提供同时拾取和放置的能力，即使一个进料的间距可能与另一个进料的间距不同。然而，这种在线跟踪和可变拾取机构调整需要大量的计算和分析，并且在不断变化的环境中，这是一个相当大的挑战。

此外，目前已知的***适用于在固定尺寸的包装中转移具有预设固定形状、构造、尺寸或数量的预设物品组。然而，如果需要切换到不同的构造、包装尺寸等，这些机械臂和其他当前已知的机器则需要手动调整。在此手动更改期间(可能长达30分钟或更长时间)，机器无法使用(称为“停机时间”)，这对任何工厂来说都是代价高昂的延迟。

因此，如从前述讨论中可以理解的，现有的解决方案中没有一个完全提供使用同一台包装机来处理在(二级)包装中的物品间歇或连续包装操作期间变化的构造、形状和间距的灵活性。因此，在上述情况下，需要一种改进的包装设备，该包装设备在节省成本且易于实施的同时，即使在不同的间距、形状、尺寸、布置等情况下也允许进行包装，而无需互换元件和部件。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种包装设备，该包装设备用于从第一输送线拾取一组诸如饮料容器的物品，同时在第二输送线释放物品到包装中。包装设备包括在第一端处的第一输送线和第二端处的第二输送线之间延伸的中央包装框架。中央包装框架包括一对横向隔开的大致平行的中央轨道，即第一中央轨道和第二中央轨道。每个中央轨道包括通过中央主体部分连接到底部导轨的顶部导轨。中央包装框架还包括多对外部导轨，一个外部导轨构造在该对中央轨道中的每个中央轨道的每一端。每个外部导轨适于上下移动，以便可选地连接到中央轨道的顶部导轨和/或底部导轨中的一个，并分别限定穿过其中的顶部路径和底部路径。包装设备还包括在间隔开的中央轨道之间纵向延伸的多个支撑装置。每个支撑装置包括一个或多个夹具组，夹具组具有多个夹持头，这些夹持头以预设构造布置，可移动地支撑在夹具组上。此外，包装设备包括竖直移动机构，用于使每个外部导轨能够在顶部位置和底部位置之间独立地竖直向上和/或向下移动。包装设备还包括水平移动机构，用于在第一端和第二端之间沿顶部路径和/或底部路径中的至少一个移动每个支撑装置。在操作中，每个外部导轨的向上和/或向下移动与每个支撑装置的水平移动同步，使得在至少一个支撑装置上的夹具组适于从在第一端的第一输送线处拾取一组诸如饮料容器的物品，并且在至少一个其他支撑装置上的夹具组适于同时在第二端的第二输送线处将已经拾取的饮料容器释放到二级包装中。

潜在地，支撑装置包括一个或多个支撑导轨，支撑导轨在第一中央轨道和第二中央轨道之间纵向且大致直立地延伸，并且构造成在其上承载一个或多个夹具组。

进一步潜在地，水平移动机构包括一对或多对支撑移动器，一对或多对支撑移动器在每个支撑装置的相对端接合并且可移动地构造在一对中央轨道和对应的连接的外部导轨上。

进一步潜在地，每个支撑导轨包括一个或多个平行的导轨的组合，每个导轨适于保持一个或多个夹具组的一排夹持头。

再进一步潜在地，包装设备包括夹具移动机构，夹具移动机构用于将一个或多个夹具组和/或夹持头朝向和/或远离彼此地纵向地移动到对应的支撑导轨上。

可能地，夹具移动机构包括移动地构造在支撑装置上的多个夹持移动器，每个夹持移动器适于与一个夹持头移动地接合。

通常地，竖直移动机构包括导轨移动槽，导轨移动槽位于一对中央轨道的每一端处并贯穿中央轨道的中央主体部分，使得对应的外部导轨在其顶部位置和底部位置之间可滑动地移动通过。

在一个实施例中，如图7所示，竖直移动机构可以包括竖直运输单元701，例如传送带，竖直运输单元701位于一对中央轨道的每一端，一个或优选地多个对应的外部导轨268固定在竖直运输单元701上。这些垂直运输单元的竖直移动导致一个或多个对应的外部导轨的竖直移动。优选地，垂直运输单元是闭环单元，例如旋转带，使得在一对中央轨道的每一端处的一个或多个对应的外部导轨能够连续竖直旋转运动，从而使得支撑装置212能够连续移动。

可选地，多个支撑导轨中的每一个支撑导轨可在横宽方向上移动，并且多个夹持头中的每一个夹持头可在纵长方向上移动，使得具有夹持头的期望构造的夹具组可以实现。

进一步可选地，多个夹具组中的每一个夹具组具有可变间距，可变间距基于选自但不限于输送线速度差异、包装间距差异、物品布置等的一个或多个因素可调节。

可能地，在物品是饮料容器的情况下，夹持头可以包括朝向向下突出的饮料容器头延伸的夹具主体，夹具主体适于选择性地执行选自拾取和/或释放操作的操作。在这种情况下，夹持头可以是电动“郁金香(tulip)”夹具，可选地配备有内置传感器，例如闭合传感器和/或容器存在传感器。

可选地，在物品是饮料容器(罐或瓶)的情况下，每个夹持头可以包括容器定向机构，容器定向机构适于将饮料容器定向在期望的方向并且可能能够使容器自旋>360°。

进一步可选地，在物品为饮料容器的情况下，容器定向机构可以选自但不限于任何合适的常规旋转机构中的一种或多种，例如旋转伺服电机、步进电机或永磁电机。电机还可以进一步集成到夹持移动器的主体中，从而实现紧凑、重量轻的组件。

在优选实施例中，可以通过安装在夹持移动器的主体内并与夹持移动器的主体完全集成的电机来实现物品旋转以使物品自旋或以其他方式旋转，优选地利用角位置传感编码器。此外，自旋或旋转由无线、非接触式感应电源供电和控制，并由无线机器自动化控制。***包括适当的无线反馈传感，同样通过双向无线机器自动化和控制***，由滑动电源或非接触式无线感应电源***供电，所有这些都可以实现远距离但受控的运动和操作的不受限制的自由度。电机可以是步进电机、永磁电机、伺服电机或类似的电机，功率合适且工作可控，并且足够小以适配。

在优选实施例中，夹持头是电激活的郁金香，可选地具有容器存在和容器封闭存在感测以及可选的螺线管激活感测。电动郁金香是通过无线机器控制和滑动电源或非接触式无线电源实现的，所有这些都可以实现远距离但可控的运动和操作的不受限制的自由度。

通常，第一输送线可以是物品制造单元的输出线，物品制造单元具有一个或多个用于将物品分组和/或布置成预设构造的装置。

此外，第二输送线可以是包装形成单元的输出线。

可能地，该包装是已经形成的顶部开口盒，具有一个或多个侧翼以便于其闭合。

进一步可能地，包装由选自但不限于纸箱纸板、瓦楞纸板、热塑性塑料、混合材料、层压板等中的一种或多种材料的可折叠坯件形成。

本发明的包装设备可以设置有引导单元，用于促进包装中的物品的释放，从而在释放操作期间防止包装闭合。引导单元包括架空框架，架空框架由至少两个隔开的大致平行的纵向通道和至少两个隔开的大致平行的横向通道形成。使用通道移动机构，每个纵向通道可朝向和远离彼此水平移动。引导单元还包括一对或多对大致相对的可移动引导装置，其构造在平行的纵向通道上。每个引导装置具有适于至少与包装的内侧壁或拐角相符的预设形状，使得当与侧壁接触时，防止延伸穿过其中的侧翼的闭合。在操作中，当夹具组进行释放操作时，架空框架在垂直方向上的向上和/或向下移动以及每个导向单元在水平方向上的移动被优化，使得该对引导装置中的每一个适于将夹具组中的一个接收在包装内。此外，该对引导装置与包装的内侧壁相符，从而在释放操作期间将包装保持在打开状态。

潜在地，引导单元包括可移动地构造在纵向轨道上的多个引导移动器，每个引导移动器适于移动地接合纵向导轨上的引导装置中的一个。

可能地，包装设备还包括控制单元，用于优化外部导轨和/或支撑装置和/或夹具组的移动以及设备的其他部件和元件的操作。

进一步可能地，控制单元包括一个或多个传感器、一个或多个输入单元、处理器单元和输出单元。

可能地，轨道移动机构包括一对或多对接合件，每对接合件适于在纵向轨道的相对端接合纵向轨道中的一个。

进一步可能地，轨道移动机构包括移动地构造在横向通道上的多个轨道移动器，每个轨道移动器适于移动地接合其上的接合件中的一个，从而使纵向导轨能够沿着横向导轨水平移动。

可能地，包装设备包括第一动力装置，用于使一个或多个外部导轨能够竖直移动，第一动力装置选自但不限于直线电机、伺服电机和同步电机和/或异步电机驱动中的一种或多种

进一步可能地，包装设备包括用于为多个移动器提供动力的第二动力装置，多个移动器包括夹持移动器、支撑移动器、引导移动器和轨道移动器，第二动力装置选自但不限于线性电机、伺服电机及同步和/或异步电机驱动中的一种或多种。

通常，第一动力装置可以与第二动力装置相同，并且可以选择为直线电机或任何其他类型的独立移动控制驱动装置。在使用滑块作为转子并且对应的轨道作为其定子的线性电动机的情况下。

在本发明的一个特定实施例中，如图7所示，关于支撑装置的水平移动机构，第二动力机构可以包括电机702，优选地是齿轮电机。这些电机可以优选地构造在支撑装置212上并且被无线供电，并且更优选地也被无线控制，以使得每个支撑装置能够由构造在其相对端的相应电机驱动的连续独立移动。

或者，支撑装置的水平移动机构可以由接合到支撑装置上的推动或拉动驱动机构提供动力，使得能够从外部导轨越过中央导轨朝向另一外部导轨水平地拉动或推动支撑装置。这种拉动或推动驱动机构可以是例如基于运动控制的集成线性推进器的机构、齿条和小齿轮机构或驱动辊和/或位置传感机构。

在本发明的实施例中，夹具组和/或夹持头可以无线供电，例如通过夹持移动器上的滑动接触供电，或者优选地非接触供电，例如通过向夹持移动器提供感应功率。进一步地，夹具组和/或夹持头可以是无线控制的，包括但不限于短距离无线，例如蓝牙、红外线、微波，或窄带宽带电信、WLAN、协议等，优选地与无线供电组合。即使是在物品运输过程中，无线自动化控制和无线供电也实现同步、高度灵活、大范围的取放操作。

在本发明的又一方面，公开了一种在第二输送线处将来自第一输送线的多个物品包装在包装中的方法。该方法包括接收连续或间歇供应的物品，例如，在第一条输送线上已装满饮料容器。该方法还包括在第一输送线以预设的构造和/或布置将物品分组。此外，该方法包括在第二输送线处接收连续供应的包装。该方法还包括优化每个外部导轨的竖直移动和每个支撑装置通过顶部和/或底部路径的水平移动，使得在至少一个支撑装置上的夹具组适于从第一输送线拾取一组物品，同时在至少一个其他支撑装置上的夹具组适于将已经拾取的饮料容器释放到第二输送线处的包装中的一个中。

进一步地，该方法包括优化引导装置的移动以便在物品释放操作期间保持包装打开的可选步骤。

可能地，外部导轨、支撑装置、夹具组和引导装置的移动的优化由控制单元基于来自用户的输入和/或来自一个或多个传感器的输入来执行。

本文公开的主题的其他方面、特征和优点将从说明书、附图和权利要求中变得明显。

附图说明

图1示出了根据本发明的优选实施例的包装设备的示意图；

图2a示出了根据本发明的一个实施例的构造在第一输送线和第二输送线之间的包装设备的正视图；

图2b示出了根据本发明的一个实施例的包装设备的示意图；

图3示出了根据本发明的优选实施例的示例夹具组的示意图；

图4a示出了根据本发明的一个实施例的示例支撑装置；

图4b示出了根据本发明的另一个实施例的示例支撑装置；

图5a、图5b、图5c、图5d示出了根据本发明的优选实施例的示例引导单元；

图6a、图6b、图6c示出了使用本发明的设备的一批饮料容器的示例包装；

图7表示根据本发明的优选实施例的包装设备。

具体实施方式

本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础和作为教导本领域技术人员以几乎任何适当详细的结构不同地应用本发明的代表性基础。应当理解，每个特定部分包括以类似方式操作以实现类似目的的所有技术等同物。

本发明公开了一种包装设备，用于包装一批物品，例如，封闭诸如冷饮、啤酒、葡萄酒、矿泉水等的液体的已经装满的饮料容器(PET、HDPE、铝玻璃：罐和瓶)，这批物品在一个或多个大致平行的第一输送线处被静态或动态接收，动态进入在第二个输送线处静态或动态接收的一批二级包装中。包装设备是高效的，并且能够适应第一输送线和第二输送线之间的速度差异，同时将第一输送线处的可变或预设构造的物品释放于第二输送线的在格式组(行和列)范围内的包装中，无需改变包装设备的功能元件。虽然本公开中的(二级)包装一般是在保持饮料瓶的背景下描述的，但应该理解的是，本发明的实施例可以与各种类型的包装物结合应用，而不管尺寸、形状和材料如何。还必须注意，如在本说明书和所附权利要求中使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，术语“开口”旨在表示单个开口或开口的组合，“侧壁”旨在表示一个或多个侧壁或其组合。

如图1所示，本发明提供了一种包装设备100，用于将在一个或多个大致平行的第一输送线中静态或动态接收的一批物品，例如饮料容器(未图示)，包装于在第二输送线上接收的一批二级包装(未图示)中。包装设备100包括在第一端E_F的一个或多个第一输送线和在第二端E_S的第二输送线之间延伸的中央包装框架110。中央包装框架110包括一对横向隔开的大致平行的中央轨道160。每个中央轨道160包括横向的顶部导轨162，顶部导轨162经由中央主体部分166竖直地远离横向的底部导轨164延伸。中央包装框架110还包括一对外部导轨168a、168b，这对外部导轨168a、168b定位于一对中央轨道160中的每一个中央轨道160的旁边。第一外部导轨168a朝向第一端E_F定位，第二外部导轨168b朝向第二端E_S定位，并且适于竖直向上和向下移动，以便可选地连接到每个中央轨道160的顶部导轨162和/或底部导轨164中的一个，并且因此分别限定顶部路径和底部路径。包装设备100还包括一个或多个支撑装置112，一个或多个支撑装置112通常垂直于中央轨道160，并在中央轨道160中纵向延伸。一个或多个支撑装置112适于在第一输送线处的第一端E_F和朝向第二输送线的第二端E_S之间水平移动到包装框架110上。包装设备100还包括移动地支撑在支撑装置112上的多个夹具组120，使得至少一个夹具组120被支撑在每个支撑装置112上。夹具组120包括多个独立的夹持头122，这些夹持头122以预设的构造布置并且可移动地支撑在支撑装置112上。包装设备100还包括用于在竖直向上和/或向下方向上移动外部导轨168的竖直移动机构(未图示)，以及用于在第一端E_F和第二端E_S之间水平移动支撑装置112的水平移动机构(未图示)。进一步地，每个夹具组120适于执行操作，该操作选自静态或动态(当物品在运输中)地从一条或多条第一输送线拾取物品的拾取操作，和/或静态或动态(当包裹在运输中时)地在第二输送线处将已经拾取的物品释放到二级包装中的一个中的释放操作。在操作中，外部导轨168的竖直移动和多个支撑装置112的水平移动，以及因此在第一端E_F和第二端E_S之间的夹具组120同步，使得至少一个支撑装置112上的夹具组120适于从一个或多个第一输送线拾取一组物品，并且同时至少一个其它支撑装置112上的另一个夹具组120适于将已经拾取的一组物品释放在第二输送线上的包装中的一个中。

图2A和图2b示出了示例性包装设备200，示例性包装设备200适于从一个或多个第一输送线202动态拾取具有给定或随机间距的饮料容器290，并以形成所需的行和列的排列方式动态地释放到在第二输送线204处的包装250中，第二输送线204承载已经形成顶部开口和/或侧部开口的包装250的进料。在另一个实施例中，第一输送线202处的多个饮料容器290包括用于将饮料容器290按预设布置分组的分组装置(未图示)。分组装置可以包括适合于在输送线的出料口处分组和布置饮料容器的任何常规分组机构。或者，饮料容器(或物品)可以通过一个或多个大致平行的进料输送机以无压单行随机供应，在被动态拾取时被重新排列并整理成所需的包装格式(行和列)，并且这样分组格式进一步重新排列并在第二输送线处动态传送到二级包装中。

如前所述并参考图2a，包装设备200包括在第一端E_F的第一输送线202和第二端E_S的第二输送线204之间延伸的中央包装框架210。中央包装框架210包括一对横向隔开的大致平行的中央轨道260，中央轨道260包括第一中央轨道260a和第二中央轨道260b。中央轨道260a、260b中的每一个包括横向的顶部导轨262a、262b，顶部导轨262a、262b分别经由中央主体部分266a、266b竖直地背离对应的横向的底部导轨264a、264b延伸。

中央包装框架210还包括多对外部导轨268，每对外部导轨268沿着一对中央轨道260a、260b中的每一个定位。该对外部导轨268包括朝向第一端E_F定位的第一外部导轨268a和朝向第二端E_S定位的第二外部导轨268b，每个都适于竖直向上和向下移动以便可选地分别连接到该对中央轨道260a、260b的顶部导轨262a、262b中的一个，和/或分别连接到中央轨道260a、260b的底部轨道264a、264b，并且限定了从中穿过的顶部路径T和底部路径B。

在优选实施例中，多个外部导轨268中的每一个外部导轨268的竖直向上和/或向下移动通过利用竖直移动机构获得。在一些情况下，竖直移动机构包括在每对中央轨道260处贯穿中央轨道260的对应的主体部分266的导轨接收槽282a和282b。接收槽282a、282b构造为接收对应的外部导轨268a、268b并且适于在顶部位置O_T和底部位置O_B之间上下移动，使得当与顶部导轨262接合时，形成顶部路径T，当与底部导轨264接合时，形成底部路径B。在本发明的其他实施例中，任何合适的和常规已知的竖直移动机构可用于在顶部位置O_T和底部位置O_B之间选择性地移动外部导轨268中的每一个外部导轨268。

包装设备200还包括一对大致纵向的外部支撑平台285，该对外部支撑平台285包括在第一端E_F处的第一支撑平台285a和在第二端E_S处的第二支撑平台285b，第一支撑平台285a和第二支撑平台285b构造成大致垂直于中央包装框架210。外部支撑平台285a、285b中的每一个是定位在距地面高度H处的支撑主体，该高度H足以执行拾取和/或释放操作。此外，外部支撑平台285a、285b中的每一个适于在其底部位置O_B支撑对应的外部导轨268，使得在执行拾取和/或释放操作时，外部导轨268不会由于向下移动的惯性而超出其底部位置O_B，并且保持在与对应的输送线202、204相距期望的距离处。

包装设备200还包括在一对中央轨道260a和260b之间纵向延伸的一个或多个支撑装置212。一个或多个支撑装置212适于由于外部导轨268的竖直向上和/或向下移动，通过形成在中央包装框架210的顶部路径T和/或底部路径B在第一输送线202处的第一端E_F和朝向第二输送线204的第二端E_S之间水平移动。

在如图4a所示的本发明的一个实施例中，支撑装置212可以是支撑导轨212的形式，包括适于在每个平行的中央轨道260a、260b处移动地连接到中央包装框架210的大致线性的导轨。

包装设备200还包括用于在第一端E_F和第二端E_S之间沿中央包装框架210水平移动每个支撑装置212的水平移动机构275(图2b)。在优选实施例中，水平移动机构275包括一对支撑移动器214(图2b)，每个支撑移动器214构造在支撑导轨212的相对端。进一步地，每个支撑移动器214可移动地连接到中央轨道260中的一个，使得该对支撑移动器214的移动允许对应的支撑导轨212水平移动穿过第一端E_F和第二端E_S之间的中央包装框架210成为可能。

进一步地，每个支撑导轨214可利用水平移动机构275沿中央包装框架210在横宽方向W_D上相互靠近和远离地移动。

包装设备200还包括多个夹具组220，多个夹具组220移动地支撑在支撑装置212上，使得至少一个夹具组220支撑在每个支撑装置212上，适于执行用于诸如饮料容器(罐、瓶)的物品290在其包装期间的拾取和/或释放操作。

夹具组220包括多个独立的夹持头222，这些夹持头222被移动地支撑并独立控制在支撑装置212上。在物品是饮料瓶的情况下，夹持头222通常是瓶子拾取器和/或释放部件。在优选实施例中，如图3所示，夹持器头222包括朝向向下突出的饮料容器头226延伸的夹持器主体224，该夹持器头222适于选择性地执行选自拾取操作和释放操作的操作。饮料容器头226的形状和/或大小和/或尺寸与饮料容器290和/或其接触部分的形状、大小和尺寸互补，以便能够执行拾取和/或释放操作。

在一些情况下，夹持头222包括构造在其内部部分上的一个或多个可膨胀膜(未图示)，并且适于气动或电激活以与饮料容器接触，使得当膜在所述激活影响下膨胀时，饮料容器290的颈部部分被锁定在饮料容器头226内，从而便于其拾取。进一步地，当膜回缩时，饮料容器头226将已经拾取的饮料容器290释放到包装250中。

进一步地，在一些情况下，夹持头222包括集成的容器定向机构223，容器定向机构223适于在将拾取的瓶子或容器放到第二输送线204上之前将它们旋转到期望的方向。在运输过程中，该机构可以可选地以受控角速度使容器自旋。容器定向机构223可选自但不限于任何合适的传统旋转机构中的一种或多种，例如旋转伺服电机、步进电机、永磁电机、直流电机或交流电机等，并结合编码器或其他角度位置传感装置。

在其他实施例中，夹持头可以选自本领域已知的任何常规机构并且适用于拾取和/或释放诸如饮料容器290的物品。

在如图4b所示的一些优选实施例中，支撑装置212包括一个或多个平行的导轨212a、212b的组合，每个导轨适于保持一个或多个夹具组220的一排夹持头222，使得使用一个或多个夹具移动机构，每个夹持头222可沿对应的支撑导轨212a、212b独立移动。在一些情况下，夹具移动机构包括多个夹持移动器274，这些夹持移动器274可移动地构造在每个支撑导轨212a、212b上，使得每个夹持移动器274适于移动地接合夹持头222中的一个，并且由动力装置提供动力，动力装置选自但不限于线性马电机、伺服电机、基于齿轮的传动装置等中的一种或多种。在优选实施例中，动力装置是线性电机。在这样的实施例中，线性电机是本领域中通常已知的一般移动磁体类型的电机。在一个这样的情况中，线性电机利用对应的支撑导轨212作为其定子并且利用每一个对应的夹持移动器274作为其转子。进一步地，在这样的实施例中，每个夹具组220内的夹持头222的预设布置可以根据夹持头220的期望布置动态地改变。此外，在这样的实施例中，导轨212可以在横宽方向上移动，并且夹持头222可以在纵长方向上移动，使得一个或多个夹具组220内的夹持头222的数量可以动态改变。

或者，在一些实施例中，每个夹持头222相对于对应的夹具组220是固定的，而对应的夹具组220本身又可以使用一个或多个夹具移动机构沿着单个支撑导轨212移动。在这种情况下，夹具移动机构包括多个夹持移动器274，这些夹持移动器274可移动地构造在支撑导轨212上，使得每个夹持移动器274适于移动地接合夹具组220中的一个，并且由动力装置提供动力，动力装置选自但不限于线性电机、伺服电机、基于齿轮的传动装置等中的一种或多种。直线电机的工作原理与前面讨论的相同。此外，在这样的实施例中，每个夹具组220内的夹持头222的预设布置可以通过在横宽方向上移动支撑导轨212仅在横宽方向上动态改变。

在本发明的一个实施例中，如图5a、图5b、图5c所示，包装设备200还包括引导单元300，引导单元300用于在释放操作期间避免包装250闭合地促进在包装250内释放已拾取的饮料容器290。进一步地，这样的引导单元300适于以漏斗效应引导容器290在包装250内的释放操作，以避免容器290与包装250的侧壁252之间的任何接触，从而避免造成在释放操作期间对包装250和/或饮料容器290的任何损坏或刮伤。引导单元300包括由至少两个间隔开的大致平行的纵向导轨312形成的架空框架310，至少两个纵向导轨包括第一纵向导轨312a和第二纵向导轨312b，第一纵向导轨312a和第二纵向导轨312b连接并在两个或更多个间隔开的大致平行的横向导轨314之间延伸，多个横向导轨314包括第一横向导轨314a和第二横向导轨314b。使用一个或多个引导导轨移动机构320(图5b)，纵向导轨312a和312b中的每一个可在水平方向上朝向和远离彼此移动。

引导导轨移动机构320通常是允许架空框架310的纵向导轨312沿着横向导轨314移动成为可能的机构。在优选实施例中，引导导轨移动机构320包括一对或多对接合件322，接合件322包括第一接合件322a和第二接合件322b，每对接合件322适于在其两端接合纵向导轨312中的一个。

进一步地，引导导轨移动机构320包括多个接合移动器324(图5b)，多个接合移动器324移动地连接到横向导轨314。每个接合移动器324适于移动地接合一个接合件322，使得一对接合件322中的每一个沿着对应的横向导轨314的水平移动成为可能，从而使得纵向导轨312能够在朝向和远离彼此的方向上移动。

引导导轨移动机构320还包括动力装置(未图示)，动力装置用于为多个接合移动器324中的每一个的水平移动提供动力。在一个优选实施例中，动力装置是线性伺服电机，线性伺服电机利用横向导轨314作为定子，并利用每个引导移动器324作为其转子。

引导单元300还包括一对或多对平行引导装置330(图5b)，包括第一引导装置330a和第二引导装置330b，第一引导装置330a和第二引导装置330b通过多个引导移动器334可移动地连接到平行纵向导轨312a和312b。相对的一对引导装置330中的每一个都适于接收在包装350内，使得引导装置330a、330b中的每一个与包装250的内侧壁/角部中的至少一个相符，使得当引导装置330a、330b中的每一个与包装250的侧壁接触时，避免了延伸穿过其中的侧翼的闭合，包装250在纵向导轨312之间成形。引导单元300还包括一个或多个动力装置(未图示)，动力装置用于为多个引导移动器334中的每一个的移动以及因此可独立地移动的引导装置330跨过纵向导轨312的移动提供动力。

包装设备200还包括第一动力装置(未图示)，第一动力装置用于使包括中央轨道260及其各种子部件的一对或多对外部导轨268能够竖直移动。在优选实施例中，第一动力装置是线性伺服电机，适于以第一预设间距移动每个外部导轨268，以便于包装设备200的每个部件的连续操作，使得支撑装置212通过顶部路径T和/或底部路径B中的一个在第一端E_F和第二端E_S之间连续移动。然而，在其他实施例中，第一动力装置是线性伺服电机，适于以动态可调的可变间距移动每个外部导轨268，以促进包装设备200的每个部件的间歇或连续操作。

此外，包装设备200包括第二动力装置(未图示)，第二动力装置用于使包括支撑移动器214、夹持移动器274、接合移动器324、引导移动器334在内的每个移动器独立地分别沿着对应的中央包装框架210、支撑导轨212、横向导轨314和纵向导轨312移动。在优选实施例中，第一动力装置是线性伺服电机。在这样的实施例中，线性电机是本领域中通常已知的一般移动磁体类型的电机。

在其他实施例中，移动器214、274、324、334用作定子，而导轨用作转子。在这样的实施例中，移动器214、274、324、334中的每一个都包括内置线圈，并且对应的轨道中的每一个都包括多个沿纵向方向构造在其上的磁体，使得移动器214、274、324、334能够进入电磁相互作用，从而使其能够移动。

包装设备200还可以包括一个或多个控制单元(未图示)，控制单元用于管理包装设备200的操作，特别是用于管理外部导轨268、第一动力装置和/或第二动力装置中的每一者的工作以优化支撑导轨214、夹持头222、引导单元320和包装设备200的所有其他部件的移动。优化的一组移动顺序由控制单元根据一些因素确定，这些因素包括但不限于夹具组220的间距、输送线202、204之间的间距差、输送线202、204中的每一个的速度、夹持头222在夹具组220内的预设布置等。

在一些实施例中，控制单元可以包括输入单元，输入单元用于接收待成形和在二级包装250内接收的饮料容器290的预设布置。进一步地，控制单元可以包括多个传感器，这些传感器用于跟踪参数，例如饮料容器290的包装布置的位置等。控制单元还可包括处理器单元，处理器单元用于基于预设逻辑和/或规则处理由输入单元捕获的数据，以促进包装设备200的多个移动器214、274、324、334的移动。控制单元还可以包括指令单元，指令单元将指令传送给各种部件，例如各种动力装置、线性电机、电机、驱动单元等，以促进期望的平稳操作。

在一些实施例中，控制单元可以作为计算机程序产品提供，例如可以包括计算机可读存储介质或非暂时性机器可读介质，计算机可读存储介质或非暂时性机器可读介质维持由计算机或其他电子设备可读的指令，例如执行一个或多个进程。

图2示意性地示出了本发明的包装设备200的基本部件的布置。然而，在商业功能单元的构造中，诸如耦合器、连接器、支撑结构和包装设备领域的技术人员已知的其他功能部件的辅助部件可以结合在包装设备200中。因此，可以设想，包装设备200可以构造为用于在不偏离本发明的范围的情况下被认为可能的任何可能形状的任何种类的(二级)包装。

在优选实施例中，通常由数字250表示的包装可以由选自但不限于任何所需材料中的一种或多种的可回收材料形成，例如包括所有种类的纸、纤维板、瓦楞板、层压板、混合材料，或其任何组合。进一步地，包装250的形状和尺寸，包括直径和高度，可以根据其应用的设计约束和要求而变化。例如，在250适用于在一层中以3×4排列容纳十二个容器的情况下，纸箱的尺寸是相应的。进一步地，在其他情况下，纸箱的尺寸和形状可以设置为以单层、多于一层和/或以不同的行/列排列(例如，1×6、3×6、2×6、4×6、2×3×4、2×6×2、2×9、3×5、3×5×2等)来容纳容器。进一步地，在其他情况下，包装250可以成形为各种可能的对称形状以及不对称形状。

在一些实施例中，包装设备200定位在叠置的操纵器上，操纵器适于在第一输送线202和第二输送线204之间向上和/或向下移动。在又一些实施例中，包装设备200可以在第一输送线202大体平行于第二输送线204的情况下以大体垂直的任何可能方向定位，或以其他方式大体定位在包装过程的流程方向上，包装过程在饮料容器290的拾取点通常与在第二输送线204处的二级包装250内的下落点相符的情况下进行。在又一些实施例中，包装设备200可以根据输送线202、204的设计约束以任何可能的构造定位。

在如图5d所示的本发明的优选实施例中，均具有大致L形的形状的一对引导装置234适于支撑二级包装250的两个相邻的壁。然而，在其他实施例中，可以根据包装250的形状使用任何数量对的引导装置234。

虽然从上述方法可以理解，由于处于不同的排列和组合的外部导轨268的竖直移动，支撑装置212可能以许多方式通过顶部路径T和/或底部路径B转移，示例性方法流程在图6a、图6b和图6c中公开，用于使用本公开的具有第一支撑导轨212和第二支撑导轨212的包装设备200执行包装操作。如图6a所示，在初始阶段，第一支撑导轨212的夹具组220适于从第一输送线202拾取饮料容器290，第二支撑导轨212的夹具组220适于在第二输送线204释放已经拾取的饮料容器290。在这样的位置，中央轨道260a、260b中的每一个的两对外部导轨对268a和268b都处于其最底部位置O_B。在如图6b所示的下一步中，外部导轨268a移动到其顶部位置O_T，在该位置它们连接到每个中央轨道260的顶部导轨262，并从顶部路径T向第一端E_F移动，如如图6c所示。进一步地，外部导轨268b移动到其底部位置O_B，如图6b所示，在该位置它们连接到每个中央轨道260的底部导轨264，并从底部路径B朝向第二端E_S移动，如图6c所示。一旦到达相对端，第一支撑导轨212和第二支撑导轨212中的每一个重复如上所述的操作。类似地，在其他实施例中，可以改变外部导轨268的移动顺序以提供支撑导轨212、212中的每一个在第一端E_F和第二端E_S之间的不同的移动流程。外部导轨268的这种移动，以及因此，支撑装置212、212和用于执行拾取和/或释放操作的对应的夹具组220的移动，可以根据需要连续地或间歇地进行。

工业适用性

包装设备200包括多个支撑导轨212，支撑导轨212包括夹持组220，并且可同时沿中央包装框架210移动，用于执行拾取和/或释放到包装250中的操作。可以通过移动夹持头222和支撑导轨214来动态改变预设布置，从而形成期望的布置，因此可以实现(二级)包装250的任何尺寸、形状、结构的包装，而无需改变任何部件，非常适合轻松高效地处理不同尺寸的包装。

特别有利地，包装设备200由于形成了两个不同的路径，顶部路径T和底部路径B，因此允许使用较少数量的支撑导轨212来转移大量夹具组220，每个夹具组采用不同的路径在第一端E_F和第二端E_S之间行进。进一步地，由于支撑导轨212数量较少，包装设备200比任何其他常规包装装置更便宜且整体尺寸更小，同时更快、具有更高的吞吐量和灵活性。

此外，包装设备200将物品290的动态拾取、整理、分组、定向、纵摇和动态下落到一个包装250中的独立操作集中在单个通用设备中，因此提高了整体性能。

如本领域技术人员可以充分认识到的，本公开的包装设备200、物品290和包装250可以在运输任何形状、大小或任何种类的构造的任何类型的产品或产品组的不限于饮料行业的诸如食品行业、运输行业、家用电器行业的各种行业中实施。

Claims

1.一种用于物品的包装设备，包括：

中央包装框架，在第一端和第二端之间延伸，所述框架包括：

一对间隔开的大致平行的横向中央轨道，每个轨道具有竖直间隔开并通过中央主体部分连接到底部导轨的顶部导轨；及

多个外部导轨，至少一个外部导轨构造在所述一对中央轨道的每一端，所述外部导轨适于上下移动，以便可选地连接到所述中央轨道的所述顶部导轨和/或所述底部导轨中的一个，并分别界定出从中穿过的顶部路径和底部路径；

一个或多个支撑装置，每个支撑装置通常在所述一对中央轨道之间纵向延伸，并适于支撑一个或多个夹具组；每个夹具组包括以预设构造布置的多个独立的夹持头；

竖直移动机构，用于使每个外部导轨能够在其顶部位置和底部位置之间独立地竖直向上和/或向下移动；

水平移动机构，用于移动所述一个或多个支撑装置通过所述顶部路径和/或所述底部路径中的至少一个；

其中

每个外部导轨在其顶部位置和底部位置之间的向上移动和/或向下移动与每个支撑装置的水平移动同步，使得在至少一个支撑装置上的所述夹具组适于从在所述第一端的第一输送线处拾取一组物品，并且在至少一个其他所述支撑装置上的所述夹具组适于同时在所述第二端的第二输送线处将已拾取的物品释放到包装中。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个支撑装置包括构造成承载所述夹具组的多个支撑导轨。

3.根据权利要求1所述的包装设备，其特征在于，所述水平移动机构包括一对或多对支撑移动器，每对支撑移动器适于在其相对端处接合所述多个支撑导轨中的一个支撑导轨并且可移动地构造在所述一对中央轨道中的一个中央轨道以及对应的连接的外部导轨上，从而使得所述支撑导轨能够在所述第一端和所述第二端之间沿着对应的所述顶部路径和/或所述底部路径水平移动。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述竖直移动机构包括导轨移动槽，所述导轨移动槽位于所述一对中央轨道的每一端处并贯穿所述中央轨道的中央主体部分，使得对应的所述外部导轨在其顶部位置和底部位置之间可滑动地移动通过所述导轨移动槽。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述框架还包括一对外部支撑平台，所述一对外部支撑平台中的每一个外部支撑平台大致直立地构造在所述中央轨道之间，并且适于支撑所述多个外部导轨中的每一个外部导轨和对应的支撑装置，以超出其底部位置，使得每个夹具组处于足以执行拾取和/或释放操作的高度。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括夹具移动机构，所述夹具移动机构用于将所述一个或多个夹具组朝向和/或远离彼此纵向地移动到对应的所述支撑装置上。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述夹具移动机构包括移动地构造在所述支撑装置上的多个夹持移动器，所述多个夹持移动器中的每一个夹持移动器适于与一个夹持头移动地接合。

8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述一个或多个支撑导轨中的每一个支撑导轨能够在横宽方向上移动，所述多个夹持头中的每一个夹持头能够在纵长方向上移动，使得具有所述夹持头的期望构造的所述夹具组可以实现。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个夹具组中的每一个夹具组之间具有变化的可调节间距。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持头包括朝向向下突出的头延伸的夹具主体，所述夹具主体适于选择性地执行饮料容器的拾取和释放操作。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一输送线包括饮料容器制造单元的输出端，所述输出端具有一个或多个用于将饮料容器分组和/布置成预设构造的装置。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二输送线包括纸箱成形单元的输出端。

13.根据权利要求1所述的设备，还包括引导单元，所述引导单元适于在将已经拾取的饮料容器释放到所述包装中期间使所述第二输送线处的所述包装保持打开。

14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述一个或多个外部导轨的竖直移动机构包括竖直闭环运输单元，所述水平移动机构包括构造在所述支撑装置上的电机。

15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述夹具组和/或所述夹持头被无线供电和/或无线控制。