用于制造柔性中间散装容器的系统和方法与流程

本申请要求2016年3月18日提交的美国专利申请no.62/310,210的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

本申请总体涉及运输散装物质的容器，更具体地说，涉及用于制造柔性散装容器的系统和方法。

背景技术：

使用柔性的散装容器来容纳和运输散装物质，包括但不限于废料、建筑材料、土壤、骨料、颗粒、松散或粒状固体、粉末等等。

这种柔性散装容器一般被称为柔性中间散装容器(fibc)，但也使用其它术语，诸如特大袋(jumbobag)、一吨袋、半吨袋等等。在大多数情况下，这些fibc由可具有各种旦尼尔重量和编织式样的聚合物股线或其它柔性片材材料制成。因此，形成这些容器的柔性片材材料可以在不使用时折叠并收叠起来，然后扩展成开口袋以供使用。

通常，传统的fibc是通过手工或使用最低自动化程度制成的。因此它们生产起来相对耗时，并且这种手工制成的容器的质量可能会变化到可能影响最终产品质量的程度。此外，手工劳动和/或最低自动化程度的使用限制了在给定时间段内可制造的袋的数量，由此限制了制造效率。

技术实现要素：

在一个方面，本发明提供一种用于制造柔性散装容器的系统，包括：多个工作站，其沿周向相互间隔开以形成周向工作站阵列，所述工作站中的每个工作站能够操作为对所述柔性散装容器的预制件执行至少一个操作，每个操作修改所述预制件，所述工作站顺序地将所述预制件从初始版本修改成最终版本，所述预制件的所述最终版本是制造出的柔性散装容器；以及预制件操纵装置，其包括转盘，所述转盘居中地布置在所述周向工作站阵列内并且能够围绕竖直中心轴线旋转，多个操纵臂安装至所述转盘以与所述转盘共同旋转，所述操纵臂各具有固定至所述转盘的近端以及安装有操纵工具的远端，所述操纵工具用于在所述工作站中的每个工作站处抓住并操纵所述预制件，所述操纵臂中的每个操纵臂在操作中使相应操纵工具以及由所述操纵工具抓住的所述预制件在所述周向工作站阵列中的相继的工作站之间移位。

还提供一种用于制造柔性散装容器的系统，包括：多个工作站，每个工作站能够操作为对容器的预制件执行至少一个操作，每个操作修改预制件，工作站顺序地将预制件从初始版本修改成最终版本，预制件的最终版本是制造出的容器；以及预制件操纵装置，其上安装有多个可移位的操纵臂，每个臂的远端部具有用于在每个工作站处抓住并操纵预制件的操纵工具，每个臂在操作中使操纵工具以及由其抓住的预制件在工作站之间移位。

在另一方面，提供一种用于形成柔性散装容器的方法，包括：i)在多个工作站中的每个工作站处对所述柔性散装容器的不同预制件同时执行至少一个操作，每个操作修改所述预制件；ii)同时使所述预制件在所述工作站中的相邻工作站之间移位，以对所述预制件执行所述操作中的下一顺序操作；以及iii)顺序地重复步骤i)和ii)，直到产生所述预制件的最终版本，所述预制件的所述最终版本对应于形成的柔性散装容器。

还提供一种用于形成柔性散装容器的方法，包括：对要形成的容器的预制件执行至少一个操作，每个操作在多个工作站之一中执行，每个操作修改预制件；以及使预制件在用于对预制件执行操作的工作站之间移位以生产出预制件的最终版本，预制件的最终版本是形成的容器。

附图说明

现在参考附图，其中：

图1是根据本公开实施例的用于制造柔性散装容器的系统的示意性透视图；

图2a是图1的系统的支撑体和操纵臂的透视图；

图2b是图2a的操纵臂的另一透视图；

图2c是图2a的操纵臂的又一透视图，所示的操纵臂抓住并操纵柔性散装容器的预制件；

图3a是图1的系统的袋尺寸和形状形成工作站的透视图；

图3b是图3a的袋尺寸和形状形成工作站的另一透视图；

图4a是图1的系统的手柄附接工作站的透视图；

图4b是图4a的手柄附接工作站的另一透视图；

图5a是图1的系统的粗呢件(duffle)插入工作站的透视图；

图5b是图5a的粗呢件插入工作站的另一透视图；

图6a是图1的系统的底部附接工作站的透视图；

图6b是图6a的底部附接工作站的另一透视图；

图7a是图1的系统的折叠与存储工作站的透视图；

图7b是图7a的折叠与存储工作站的另一透视图，示出了处于折叠构造的柔性散装容器；

图7c是与其它折叠起来的柔性散装容器存储在一起的图7b的折叠起来的柔性散装容器的透视图；

图8是根据本公开另一实施例的用于制造柔性散装容器的系统的示意性透视图；

图9a是图8的系统的引导构件和传送构件的透视图；

图9b是图9a的引导构件和传送构件的另一透视图，示出了处于初始位置的预制件；以及

图9c是图9a的引导构件和传送构件的另一透视图，示出了处于扩展位置的预制件。

具体实施方式

图1示出了用于制造柔性散装容器11的系统，整个系统在本文中用附图标记10来指代。本文中公开的柔性散装容器11的类型是柔性中间散装容器11或者fibc11。应领会的是，本文中公开的系统10可以用于制造其它柔性袋、装载件或散装容器。这些其它容器中的一些容器被称为特大袋、特大麻袋(jumbosack)、超大麻袋、大袋、u型麻袋(u-sac)、托特包(totebag)、一吨手提袋、一吨袋以及半吨袋。fibc容器11呈袋或麻袋的形式，并且可以用于运输任何合适的散装材料，诸如粒状固体(例如，泥土、沙子、谷物、粉末、小球、碎石、骨料、粉、颗粒材料等等)，以及更笨重的物品(例如，岩石、废料、建筑材料、大件物体等等)。简而言之，fibc11可以用于存储和运输几乎任何合适的固体物品。

fibc11由柔性织物制成。例如，fibc11可以由编织的聚合物股线的片材制成，诸如被涂覆的或未被涂覆的聚乙烯或聚丙烯的股线。每个fibc11的容量可以取决于许多因素而变化，诸如聚合物股线的强度、它们的旦尼尔、它们的编织式样以及装载和/或运输方式。每个fibc11虽然能够运输非常大的负载，但其本身相对轻质，往往重量不超过几磅。虽然在本文中示出并描述为fibc，但应领会的是，柔性散装容器11可以是其它类型的柔性容器，并因此将在本文中简称为“容器11”。

仍然参见图1，系统10对预制件12执行操作，以将预制件12变换成容器11的可用或终端产品版本。如本文中所使用的术语“预制件”是指最终可用形式之前的容器11的版本或形式。最终可用形式是出售或用于运输材料的容器11的版本。更具体地说，容器11是由于对预制件12执行了若干顺序操作而形成的。因此可以领会的是，利用系统10将预制件12从初始版本(与容器10几乎没有相似之处)修改为最终版本(预制件12与容器11的最终版本基本相同)。

本发明的系统10包括多个工作站20，多个工作站20对预制件12执行操作以将其变换成容器11。系统10还包括预制件操纵装置30，预制件操纵装置30操纵一个或多个工作站20处的预制件12，并在工作站20之间传送预制件12，从而可以对预制件12执行制造操作。现在更详细地描述工作站20和预制件操纵装置30。

每个工作站20对预制件12执行一个或多个操作。对预制件12的每个操作使其更接近最终可销售和/或可用版本。因此预制件12随着从工作站20移动到工作站20而改变，并因此预制件12的形状、尺寸、特征等等在工作站20之间是不同的。因此这些操作修改了预制件12，并且至少部分导致容器11的形成。如下面将以在工作站20处执行的操作作为实例更详细地说明的，术语“修改”是指对预制件12执行的任何合适的改变。例如，对预制件12进行的修改可以包括改变其形状、向其添加部件以及将其折叠或包装。工作站20以顺序方式作用在预制件12上。换句话说，在每个工作站20处执行的一个或多个操作对在前一工作站20处对预制件12执行的一个或多个操作进行补充和/或添加，当然除了第一工作站20对预制件12执行的操作之外。

仍然参见图1，预制件操纵装置30(或简称为“装置30”)帮助预制件12在工作站20之间移位，从而可以执行操作。装置30具有支撑体31，支撑体31提供装置30的本体并为其提供结构。应领会的是，装置30可以具有不同的构造来使预制件12在工作站20之间移位。

在所示实施例中，支撑体31居中地设置在工作站20之间。支撑体31包括可旋转的转台或转盘31a，但应领会的是，支撑体31可以采取其它形式。例如，在替代实施例中，支撑体31包括滑雪升降机型机构，该机构能够操作为使每个预制件12在其各自的工作站20之间移动，其中预制件12围绕椭圆形或长圆形轨迹行进，而不是围绕所描绘的实施例的可旋转转台或转盘31a的圆形行进路径。在任何情况下，虽然在本文中将支撑体31描述为包括转台或转盘31a，但应理解的是，支撑体31可以包括替代构造或者包括其它部件。实际上，装置30的支撑体31可以包括能够操纵预制件12和/或容器11并在工作站20之间传送预制件12的任何主体、柱、转台、塔或其它支撑结构。因此支撑体31相对于工作站20被定位成使得支撑体31能够实现上述功能。在所示实施例中，工作站20围绕装置30的居中设置的转台或转盘31a布置在圆上，并因此工作站20形成周向阵列。转台或转盘31a因此围绕竖直中心轴线31b旋转，以使预制件12在连续且周向相邻的工作站20之间移位，使得预制件沿着圆形行进路径在工作站20之间行进。因此，在该实施例中，转台或转盘31a基本同心地布置在由多个工作站20形成的圆内，更具体地说，布置在周向阵列的中心。

装置30包括安装到支撑体31的至少一个操纵臂32。在所描绘的实施例中，装置30包括多个操纵臂32。在所描绘的实施例中，操纵臂32的数量等于工作站20的数量。在替代实施例中，操纵臂32的数量大于或小于工作站20的数量。每个操纵臂32(或简称为“臂32”)在一个或多个工作站20处抓握预制件12，从而可以对预制件12执行操作，然后随后将预制件12传送到随后的工作站20。每个臂32能够相对于装置30的中心转盘31a移位(例如，朝向或远离中心转盘31a)。如下面将更详细地说明的，每个臂30可以具有多个自由度，从而允许臂32(以及由此被抓住的预制件12)分别以多个不同的自由度平移和/或旋转。臂32的这种移动有助于在每个工作站20处根据需要对预制件12进行定位和取向。

每个臂32也可以在工作站20之间移位。每个臂32可以自身在工作站20之间移动，或者可以借助装置30在工作站20之间移位。在图1的实施例中，每个臂32的近端33被附接至转盘31a。当转盘31a围绕竖直中心轴线31b沿着方向d旋转时，每个臂32的近端33以及因此臂32自身也沿着方向d朝向下一工作站20旋转。

每个预制件12在每个工作站20所花费的持续时间被称为操作周期。在所描绘的实施例中，操作周期在每个工作站20处相同，使得每个臂32在每个工作站20所花费的时间基本相同。这允许给定工作站20处的臂32以与其它工作站20处的臂32同时的方式在该工作站20处工作。因此，虽然在一些工作站20处的一些操作可能比在其它工作站20处的其它操作花费更长的时间，但预制件12在每个工作站20处花费的时间保持相同。因此，当转盘31a旋转了与工作站20的周向间距对应的角位移时，在每个工作站20处的预制件12同时地被传送到随后的工作站20。在替代实施例中，操作周期在每个工作站20处是变化的，使得每个臂32在每个工作站20花费的时间不相同。在这样的实施例中，给定的臂32和预制件12因此可能会在一些工作站20处花费更多时间，而在其它工作站花费较少时间。在这样的实施例中，在任何臂32都不与相邻臂32发生冲突或干涉的情况下，臂32相对于它们共用的中心转盘31a独立地移动，因为不需要所有臂32全部同时旋转到下一工作站20。

每个臂32的与其近端33相反的远端34具有操纵工具35。操纵工具35抓住预制件12并在对其执行操作的同时保持预制件12。操纵工具35也操纵预制件12。术语“操纵”是指对预制件12的处置。例如，对预制件12进行的操纵包括但不限于：将其移位、改变其尺寸(例如，使预制件12收叠和扩展)、改变其取向(例如，使预制件12旋转)以及改变其形状。其它操纵也是可能的。一些工作站20可能不需要操纵工具35来执行上述任何操纵。

在图1的实施例中，每个臂32具有相同的操纵工具35。标准或统一的操纵工具35因此被构造为支撑所有工作站20处的预制件12，而不管对预制件12执行的操作如何。操纵工具35的这种标准化降低了用于组装系统10的成本，并且便于维护。在替代实施例中，至少一个臂32的操纵工具35不同于一个或多个其它臂32的操纵工具35。

参考图2a至图2c来更详细地描述臂32及其操纵工具35。近端33示出为附接至转盘31a并且能够与转盘31a一起旋转，而臂32的远端34与转盘31a间隔开。操纵工具35的实施例示出为附接至臂32的远端34。下面更详细地描述操纵工具35的另一实施例。

操纵工具35具有基部构件36，基部构件36支撑一个或多个可平移构件37。每个可平移构件37能够远离和朝向基部构件36延伸(如图2b所示)。这允许被操纵工具35抓住的预制件12朝向和远离相应的工作站20移位。在所描绘的实施例中，操纵工具35具有两个可平移构件37，其中每个可平移构件能够独立于另一个而动作。扩展杆38从每个可平移构件37的末端延伸。扩展杆38可以包括被致动的圆柱体(诸如螺纹圆柱体)，液压、气动或电动致动器，等等。螺纹圆柱体能够在可平移构件37的相应螺纹孔内旋转，以使预制件12扩展和收缩。这允许预制件12在预制件12未扩展的紧凑位置与预制件12扩展的扩展位置之间以及其间可能的所有位置之间移动。

每个扩展杆38的自由远端38a包括抓握预制件12的抓握工具39。该实施例中的抓握工具39包括多个抽吸抓握垫39a。每个抽吸抓握垫39a在其表面产生负压，这使上面所放置的预制件12的材料被抽吸到该表面上。这将预制件12保持在抽吸抓握垫39a上。当扩展杆38向外扩展时，抽吸抓握垫39a紧贴在预制件12的材料上并且使其也扩展(如图2c所示)，由此改变其形状。

操纵工具35还具有一个或多个可旋转构件40，可旋转构件40构造为使预制件12旋转。每个可旋转构件40是能够操作为提供旋转输出以及旋转轴线42的机构，预制件12能够围绕旋转轴线42旋转。例如，在所示实施例中，一个可旋转构件40构造为使预制件12围绕第一旋转轴线42a旋转，而另一个可旋转构件40构造为使预制件12围绕第二旋转轴线42b旋转。第一旋转轴线42a和第二旋转轴线42b横向于彼此。换句话说，第一旋转轴线42a和第二旋转轴线42b垂直于不平行的平面。一个或多个可旋转构件40允许操纵工具35在工作站20处根据期望对预制件12进行取向。上述操纵工具35的部件由任何合适的机构提供动力或进行移动。

现在参考图3a至图7c来描述本公开的至少一些工作站20。应领会的是，其它工作站也在本公开的范围内。

更具体地参见图3a和图3b，示出了用于执行容器尺寸和形状形成操作的工作站20。该工作站20处的预制件12基本上由编织的聚合物股线的片材50组成，该片材被预折叠成扁平状并且将形成容器的侧面。片材50也可以是另一种材料。在所描绘的实施例中，片材50是具有管状形式的织物。其它材料和形状也是可能的。预制件片材50在其两端处是开口的。上面一组抽吸抓握垫39a从片材托盘51上抓住片材50并将其抬起远离片材托盘51。然后将下面一组抽吸抓握垫39a附接至片材50的另一表面(如图3a所示)。之后，扩展杆38将上面和下面的抓握垫39a拉开，从而使片材50通过采取容器的期望尺寸和形状而呈现出预制件12的形式(如图3b所示)。在该实施例中，容器尺寸和形状形成操作是对预制件12执行的第一操作。

参见图4a和图4b，示出了用于执行手柄附接操作的工作站20。该工作站20处的预制件12基本上由来自前一工作站(见图3a和3b)的开口盒形体构成。利用手柄形成装置61形成多个手柄60或环。手柄60用于运输和装载被填充的散装容器11。在所示实施例中，四个手柄60被附接至预制件12，并且成对地对齐。装载器可以被插入穿过对齐的手柄60以将容器11抬起。

手柄60放置在预制件12的外表面上。它们可以在永久性地附接至预制件12之前被扭转或以其它方式操纵。附接机器62将每个手柄60的端部附接至预制件12。附接机器62可以将手柄60的端部缝合、粘附或焊接至预制件12。附接机器62可以将手柄60的其它部分附接至预制件12。四个手柄60可以同时形成、定位并附接至预制件12。预制件12作为附接有手柄60的开口盒形体离开该工作站20。

参见图5a和图5b，示出了用于执行粗呢件插入操作的工作站20。粗呢件70被插入预制件12的顶部，在这里示出为靠近手柄。粗呢件70也可以被插入预制件12的底部。如果需要，可以利用操纵工具35重新形成预制件12的尺寸以适应粗呢件70的尺寸。粗呢件70可以形成容器的顶部，并且一旦容器填满散装材料，就有助于封闭容器。粗呢件70顶部可能需要在其上缝合绑带，以便容器一旦填满就封闭容器。可以将绑带朝向粗呢件70的顶部附接、缝合、胶合等等，并且将绑带用作粗呢件顶部的封闭机构。

粗呢件70由粗呢件形成装置71来形成。粗呢件形成装置71由合适材料的片材形成每个粗呢件70。片材也可以是管状织物。粗呢件形成装置71从内侧将绑带附接至粗呢件70顶部，因为一旦粗呢件70顶部从容器的内侧剥离，绑带就会位于粗呢件70顶部的外侧，于是可以用于封闭粗呢件70顶部。然后粗呢件形成装置71可以从内侧抓取管状片材并使其处于准许绑带附接在粗呢件70顶部内侧上的形式。然后粗呢件形成装置71将减小粗呢件70的整体形状，以便将其插入预制件12中。

一旦这样形成了，就利用机器人臂72将粗呢件70插入预制件12中。在缝合之前，粗呢件70的边缘与预制件12的顶部的边缘对齐。然后缝合臂73围绕预制件12的外侧或内侧施加缝纫以将粗呢件70附接至其上。预制件12作为具有外部手柄和内部粗呢件70的开口盒形体离开该工作站20。如果期望，也可以在该工作站20处利用缝合臂73将适当的贴标附接至预制件12的外侧。例如，规格标签和/或文件袋可以附接至预制件12。

参见图6a和图6b，示出了用于执行底部附接操作的工作站20。一片编织的聚合物织物被附接至预制件12的底部，并因此被指定为底部80。底部80可以由与预制件12的其余部分相同的材料制成，或者由不同材料制成。底部80可以制得比预制件12的其余部分更坚固，以便支撑在填满的容器11的底部承受的较大负载。

底部80利用底部形成装置81来形成。底部形成装置81利用合适材料的片材形成每个底部80。更具体地说，底部形成装置81会将片材的四个边缘折叠九十度。折叠边缘的长度可以是变化的。在所有四个角部中，折叠织物可以向外突出并且可以具有在两个侧面相遇且朝向织物的角部继续的点处开始的褶皱或褶痕。在底部80附接至预制件12的主体之前，底部80将是四个侧面在四周具有边缘的扁平状。边缘将成90度角并且高度可以是变化的。在底部80插入预制件12之前，将底部80的突出边缘推到一个边缘侧。

利用机器人臂82沿着预制件12的底部部分将形成的底部80插入预制件12。底部80将以预制件12的边缘与底部80的边缘相遇的方式插入预制件12。然后在缝合之前将两者边缘一起折叠一次或两次。然后缝合臂83施加缝纫以将底部80附接至预制件12。预制件12作为具有外部手柄和内部粗呢件的顶部开口的盒形体离开该工作站20。

在该工作站之后，预制件12可以达到其最终版本，并且因此可以投入使用，用作容器11。也可期望对预制件12执行附加操作，以便于其存储。

例如，并且参见图7a至图7c，示出了用于执行折叠与存储操作的工作站20。起褶装置90具有与预制件12的侧面接合的起褶臂91。起褶臂91在可平移构件37朝向彼此移动的同时被拉向彼此以挤压预制件12。这在预制件12中产生褶痕92。该动作持续直到预制件12被抓握工具39压扁。

把折叠工具93插入褶痕92中。折叠工具93的折叠臂94将预制件12折叠在其自身上并且制成紧凑的预制件95(如图7b所示)。该紧凑的预制件95(此时基本上是容器11)与其它紧凑的预制件95存储到一起(如图7c所示)。

用于制造柔性散装容器11的系统110的另一实施例示出在图8中。系统110包括与上述系统10的实施例的那些工作站类似的工作站20，因此这些工作站将不会在下面更详细地描述。

系统110的预制件操纵装置130包括中心可旋转转台或转盘131a，多个操纵臂132从该转台或转盘131a延伸。所描绘的实施例中的每个臂132的操纵工具135包括可扩展框架136。预制件12围绕可扩展框架136的部件安装，并且可扩展框架136构造为使预制件12扩展和收缩。在所描绘的实施例中，可扩展框架136包括与预制件12接合的多个框架构件137。可扩展框架136还包括作用在每个框架构件137上的扩展构件138。扩展构件138被致动以从臂132向外移动和朝向臂132移动。这使附接的框架构件137也相对于臂132移动，以使安装在框架构件137上的预制件12扩展和收缩。每个框架构件138可以包括抓握特征，诸如钩或抽吸垫，以更好地抓住预制件12。在所描绘的实施例中，每个可扩展框架136及其部件可围绕单个旋转轴线142旋转。这允许臂132将预制件12以期望的取向呈现给工作站20。

参见图9a至图9c，臂132不是朝向和远离工作站20平移。换句话说，可扩展框架136相对于预制件操纵装置130的可旋转转台或转盘131a保持在固定位置。为了使预制件12在可旋转转台或转盘131a与每个工作站20之间移动，一个或多个工作站20设置有位于上方的引导构件121。每个引导构件121是在可旋转转台或转盘131a与相应工作站20之间延伸且引导预制件12在可旋转转台或转盘131a与相应工作站20之间的移位的导轨、轨道或其它长形体。更具体地说，每个引导构件121的第一端122邻近每个臂132的可扩展框架136布置，并且每个引导构件121的第二端123邻近工作站20布置。具有引导构件121的工作站20还包括传送构件124，传送构件124沿着引导构件121移位并且能够操作为抓住预制件12并使预制件12在工作站20与可旋转转台或转盘131a之间移位。在所描绘的实施例中，每个传送构件124包括引导臂124a，引导臂124a与引导构件121接合以沿引导构件121移位。引导臂124a的远端具有抓住机构124b以抓握预制件12，以便在可旋转转台或转盘131a与相应工作站20之间传送预制件12。在所描绘的实施例中，可旋转转台或转盘131a使臂132旋转以使可扩展框架136与每个引导构件121对齐。

参见图1，还公开了用于形成柔性散装容器11的方法。方法包括在多个工作站20中的每个工作站处对柔性散装容器11的不同预制件12同时执行至少一个操作。每个操作修改预制件12。方法还包括同时使预制件12在工作站20中的相邻工作站之间移位，以对预制件12执行操作中的下一顺序操作。方法还包括顺序地重复前述步骤，直到产生预制件12的最终版本。预制件12的最终版本对应于形成的柔性散装容器11。

因此可以领会的是，本文中公开的系统10、110和方法允许自动地制造例如fibc容器11。与传统的手工或最少自动化技术相比，这样的自动化能够允许提高生产率、降低缺陷以及降低单位成本。

虽然上面以给定顺序呈现，但是本文中公开的工作站20可以根据不同的顺序来执行上述操作。此外，系统10、110可以包括附加工作站20，或者工作站20可以执行附加操作。这些附加工作站20和/或附加操作中的一些可括用于添加注口(spout)顶部、注口底部、平坦顶部以及开口顶部的工作站20。

单独地描述了工作站20以及由此执行的操作以便于理解其功能。应领会的是，如果期望，一个或多个工作站20或由此执行的操作可以组合到单个工作站20中。类似地，本文中描述的每个操作可以分解为不同的子操作。

以上描述仅意在仅示例性的，并且本领域技术人员将认识到，在不脱离所公开的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行改变。鉴于对本公开的回顾，本领域技术人员将清楚落入本发明范围内的其它修改，并且这些修改旨在落入所附权利要求内。