改进的芯轴的制作方法

本公开整体涉及一种用于支撑并将幅材材料诸如聚乙烯移动到幅材消耗设备诸如转换加工器中，以用于制造一次性吸收制品的设备。本公开更具体地涉及用于装载、卸载、支撑、和/或退绕回旋卷绕的幅材材料卷以用于生产尿布和经期用具的改进芯轴的使用。

背景技术：

为了由一系列幅材材料卷向幅材消耗设备连续供应幅材，每个新卷必须被拼接到之前的卷。有利地，这在不降低向幅材消耗设备推进幅材的速率的情况下进行。因此，必须向设备供应回旋卷绕的幅材材料卷的连续供应源，以便保持制造速度。

如今，在大多数制造场所，手动操作仍是材料处理和传送中最常见的。在大多数操作中，将组装产品材料在线上加工成幅材并且绝大部分的这些幅材材料作为回旋卷绕的幅材材料卷的行星式卷被运输至生产线。

还应理解，在当今的组装产品生产线上，原材料处理占操作任务的30％-50％。这包括传送、分级、卷制备和装载。另外，增大的生产线速度增加卷变化的频率并导致更高的操作劳动量。简而言之，通常发现将卷材料手动装载到组装产品生产线中是成本高昂的。

此外，当今退绕架和原材料分级所需的地面空间大致等于组装货物转换加工操作的放置所需的空间。另外，未来的创新倾向于带来更复杂的组装货物并需要显著更多的幅材材料。这困扰着当前的制造操作，因为地面空间可能已经充分利用。因此，发现附加地面空间以容纳现有的组装产品生产线和容纳这些附加生产线的扩展需求是有问题的。

这个问题的一些解决方案利用附加地面空间，以结合自动化解决方案。但是似乎地面空间是非常宝贵的。然而，当前的自动化解决方案导致了显著的安全性问题，这是由于增加的人身伤害和设备损伤风险。其它解决方案提供了附加设备形式，诸如形成花彩(festooning)、使卷绕的卷行进等，以延长卷的寿命并减少装载此类材料所需的人工劳动。然而，这些解决方案仅适用于有限范围的材料。

现在迫切需要消除将幅材材料分级、制备、装载和挑线(thread up)以进料给转换加工设备来制造组装货物诸如经期用具和尿布所需的人工劳动。迫切需要减少材料分级、制备、装载和退绕回旋卷绕材料(包括自动化)所需的地面空间。此外，迫切需要实现资本近似等于当前退绕操作的“远程管理(lights-out)”幅材材料供应方案。另外，迫切需要支持实现容易的可重构性的转换加工生产线上的灵活的制造原理。因此，同时解决占有面积、劳动强度和成本的这些挑战将为有益的。本发明解决了这些挑战。

技术实现要素：

本公开提供了一种适用于支撑和退绕回旋卷绕的幅材材料的芯轴，其中回旋卷绕的幅材材料的一部分在其中形成中空芯。芯轴包括具有纵向轴线的芯轴轴、从芯轴轴延伸的多个芯轴臂、以及设置在芯轴臂中的相应的每个芯轴臂上的至少一个伸展元件。芯轴轴能够围绕纵向轴线旋转。芯轴臂中的每个芯轴臂围绕纵向轴线设置并且可围绕纵向轴线旋转。至少一个伸展元件可相对于纵向轴线远离相应的芯轴臂径向伸展。回旋卷绕的幅材材料的芯可围绕芯轴臂中的每个芯轴臂设置。此外，至少一个伸展元件可伸展成与回旋卷绕的幅材材料的形成中空芯的部分接触且可释放地接合。回旋卷绕的幅材材料围绕芯轴臂中的每个芯轴臂可固定地和可释放地设置。

本公开还提供一种用于机器人的端部执行器。端部执行器包括具有纵向轴线的芯轴轴、从芯轴轴延伸的多个芯轴臂、以及设置在芯轴臂中的相应的每个芯轴臂上的至少一个伸展元件。芯轴轴能够围绕纵向轴线旋转。芯轴臂中的每个芯轴臂围绕纵向轴线设置并且可围绕纵向轴线旋转。至少一个伸展元件可相对于纵向轴线远离相应的芯轴臂径向伸展。

本公开还提供一种用于芯轴的芯轴臂。芯轴臂包括设置在芯轴臂表面上的至少一个伸展元件。至少一个伸展元件可远离表面径向伸展。

附图说明

图1为根据本公开示出的示例性改进的退绕架的透视图；

图2为示出可定位卷抓取设备的示例性改进的退绕架的透视图，该可定位卷抓取设备为机器人的形式，其接合待装载到退绕架的芯轴上的回旋卷绕的幅材材料卷；

图3为示出可定位卷抓取设备的示例性改进的退绕架的透视图，该可定位卷抓取设备为机器人的形式，其将回旋卷绕的幅材材料卷接合到退绕架的芯轴上；

图4为示出可定位卷抓取设备的示例性改进的退绕架的透视图，该可定位卷抓取设备为机器人的形式，其接合从设置在退绕架的芯轴上的已消耗的回旋卷绕的幅材材料卷剩余的芯；

图5为示出可定位卷抓取设备的示例性改进的退绕架的透视图，该可定位卷抓取设备为机器人的形式，其移除从设置在退绕架的芯轴上的已消耗的回旋卷绕的幅材材料卷剩余的芯；

图6为示出可定位卷抓取设备的示例性改进的退绕架的透视图，该可定位卷抓取设备为机器人的形式，其将回旋卷绕的幅材材料卷接合到退绕架的空芯轴上；

图7为图5的示例性改进的退绕架的透视剖视图；

图8为根据本公开示出的示例性改进的退绕架的一个另选实施方案的透视图，示出为机器人形式的可定位卷抓取设备，该机器人与框架和设置在回旋卷绕的幅材材料卷上方的第一格架和第二格架一体设置；

图9为根据本公开示出的示例性改进的退绕架的一个另选实施方案的透视图，示出为机器人形式的可定位卷抓取设备，该机器人与框架和设置在回旋卷绕的幅材材料卷下方的第一格架和第二格架一体设置；

图10为根据本公开示出的示例性改进的退绕架的一个另选实施方案的透视图，示出为机器人形式的可定位卷抓取设备，该机器人与框架和与回旋卷绕的幅材材料卷相邻设置的第一格架和第二格架一体设置；

图11为适合与所公开退绕架的为机器人形式的可定位卷抓取设备一起使用的示例性端部执行器的透视图；

图12为图11的示例性端部执行器的正视图；

图13为图11的示例性端部执行器的剖视图；

图14为与第二端部执行器紧密接触的另一个示例性端部执行器的透视图；

图15为处于交错且接触接合的图14的示例性端部执行器的剖视图；

图16为示例性机器人和为芯轴形式的端部执行器的透视图，该芯轴呈现为与幅材材料的中空芯部分接触接合；

图17为图16的机器人的透视图，该机器人运输幅材材料，使其与设置在示例性退绕架上的空芯轴最终接触且配合接合；

图18为图16的机器人的透视图，该机器人将幅材材料设置成与设置在退绕架上的空芯轴接触且配合接合；

图19为呈图16的机器人形式的可定位卷抓取设备的透视图，其使端部执行器与第二幅材材料脱离；并且

图20为与第二幅材材料完全脱离并且为新任务或不同任务做好准备的图16的机器人的透视图。

具体实施方式

如将详细描述的，本文所述的改进的退绕架10可将多个幅材材料同时传送至下游制造设备。应当认识到，本文所述的多个改进的退绕架10可被构造成全部同时将幅材材料供应至单个下游制造工艺和/或多个下游制造工艺。本文所述的改进的退绕架10可邻近其它制造设备定位在制造环境中。虽然未示出具体的下游设备，但是应当理解，可将由改进的退绕架10供应的幅材材料的连续幅材推进至多种幅材材料处理工艺，包括但不限于层压操作、印刷机、压花操作、切断、折叠和切割操作、转换加工操作、以及这些的组合。

改进的退绕架10的一个实施方案在图1-7中示出。图1-6为根据一个非限制性实施方案的改进的退绕架10的透视图。图7为根据一个非限制性实施方案的改进的退绕架10的剖视图。改进的退绕架10设置有框架12。框架12包括各种部件，诸如结构支撑件和板。例如，框架12可包括多个面板14。面板14可紧固至例如框架12的支撑构件16。框架12可包括至少一个横向支撑构件18。框架12可通常以部分的形式提供，具有三个部分20a,20b和20c。本领域的技术人员应当认识到，其它实施方案可包括更多或更少的部分。此外，所述部分可水平布置(如图所示)或者处于竖直布置方式，或两者的组合。改进的退绕架10可由任何合适的材料制造，诸如钢、不锈钢、铝或复合材料。改进的退绕架10还可使用任何合适的技术组装或构造，所述技术诸如焊接、铆钉、粘合剂或螺钉。

改进的退绕架10可包括邻近底侧面布置的多个支脚22。应当认识到，多个支脚22可以是可调节的，以便调节改进的退绕架10的高度。改进的退绕架10可允许改进的退绕架10的运输。此外，改进的退绕架10可包括用于容纳各种电力和通信缆线的缆线托盘。可使用其它技术来容纳缆线，诸如管道。

如图所示，改进的退绕架10为大致矩形的。在各种实施方案中，可使用其它构型，诸如立方体形状或三角形形状。改进的退绕架10可具有多个面，包括第一面26和第二面28。如图所示，第一面26和第二面28可侧向相对并且隔开距离D。在各种实施方案中，距离D可在约3英尺至8英尺或更小的范围内。腔30可限定于第一面26和第二面28中间。如图所示，虽然腔30示出为大致矩形，但是应当理解，腔30可为多种形状并且可主要取决于各种面的关系。例如，如果框架12是三角形，那么腔30也可以是大致三角形的。腔30可大致由改进的退绕架10的各种板14包围。为了提供至腔30内的部件和设备的通道，改进的退绕架10可具有至少一个腔入口。此外，可在腔入口中安装门以控制进入腔30。优选的是，任何门的尺寸被设定成允许人进入腔30。各种实施方案可包括多个门和多个腔入口。

改进的退绕架10可包括从改进的退绕架10的面诸如第一面26延伸的多个芯轴40a,40b,40c,40d,40e,40f。芯轴40a,40b,40c,40d,40e,40f可大致垂直于第一面26延伸，或者可被定位成任何其它合适的角度。在一些实施方案中，改进的退绕架10包括第一拼接器42，并且一些实施方案还可包括第二拼接器44。第一拼接器42和第二拼接器44可定位在改进的退绕架10的任何合适的位置，诸如在一对芯轴之间。如图4所示，第一拼接器42可被构造成接收幅材材料46和幅材材料48。类似地，第二拼接器44可被构造成接收幅材材料46和幅材材料48。

改进的退绕架10还可包括第一张力架50，并且如果需要的话，还可包括第二张力架52。第一张力架50可包括安装至框架12的臂54。第一张力架50还可包括第一格架62。第一格架62可包括安装至框架12的多个辊64和多个互补辊66。应当认识到，第一格架62中的辊64,66的数量可根据进料通过第一格架62的幅材材料的类型和幅材材料46,48的进料速度而变化。第二张力架52可具有类似的部件。与第一张力架50类似，第二张力架52可包括第二格架72，第二格架72包括安装至框架12的多个辊74和多个辊76。第一格架62中的辊的数量可不同于第二格架72中的辊的数量，因为所用辊的数量基于进料通过格架62,72的幅材材料诸如幅材材料46,48的特征。

在一些实施方案中，改进的退绕架10可包括第一计量辊和第二计量辊。第一计量辊和第二计量辊可由致动器驱动，以确立幅材材料的线速度和/或线张力。改进的退绕架10还可包括多个芯轴40(也称为“锭轴”)和/或惰辊，以接合和引导幅材材料。应当认识到，各种锭轴可相对旋转或可以是固定的。各种芯轴40、锭轴和计量辊可由本领域已知的任何原动力提供动力，该原动力在本文统称为“致动器”。动力源包括但不限于标准和伺服电动马达、气动马达和液压马达。动力源可通过本领域已知的任何动力传输装置而联接至改进的退绕架10的任何转动部件，诸如例如将致动器直接联接至转动部件，通过使用链条和链轮、皮带和滑轮以及齿轮来驱动转动部件。

在一个实施方案中，致动器可以操作性地接合至每个芯轴40a,40b,40c,40d。在其它实施方案中，然而，可使用单个致动器来驱动多个芯轴。致动器可延伸到改进的退绕架10的腔30中。各种动力和通信线缆可附接至腔30内部的致动器。

在一个实施方案中，第一幅材材料46的卷100可安装在芯轴40a上。卷100可以是能够在顺时针和/或逆时针方向上旋转的。幅材材料46可从卷100退绕并进料到拼接器42中并且通过该拼接器。一旦通过拼接器42，幅材材料46就可进入第一格架62。如图所示，幅材材料46可绕在辊66上，然后延伸至辊64。幅材材料46可接着在第一格架62中的一系列互补辊之间延伸，从而形成“花彩”。

在阅读本公开后应当理解，当臂移动(或枢转)时，辊64和辊66之间的距离增加，从而增加接合在第一格架62中的幅材材料46的线性量。另外，第一格架62中所用的辊64,66的数量也将确定接合在第一格架62中的幅材材料46的线性量。在通过第一格架62之后，幅材材料46可沿纵向朝第一计量辊前进。在与第一计量辊接合之后，可朝下游设备引导幅材材料46。

幅材材料48的卷104可安装至芯轴40b。卷104可被构造成在顺时针和/或逆时针方向上旋转。在例示的实施方案中，卷104充当拼接器42的备用卷，因此幅材材料48可以是与46相同类型的幅材材料。在一些实施方案中，可为有利的是提供幅材材料48作为与幅材材料46不同的幅材材料，以便能够快速改变幅材材料类型，而无需在变化为不同产品构造之前实际移除给定的幅材材料。在其它实施方案中，然而，卷104可绕过拼接器42并且/或者可以是与幅材材料46不同的幅材材料。如本文所用，拼接(和拼接装置)是指将第一幅材材料接合至第二幅材材料，诸如将来自卷100的幅材材料46接合至来自卷104的幅材材料48的任何过程，或者与接合相关联或接合所需的任何装置或设备。如本文所用，接头被视为接合在一起的第一幅材材料和第二幅材材料的合并的局部部分。

可拼接(利用拼接装置)的幅材材料46,48可包括但不限于非织造材料、纸幅(包括薄纸、纸巾和其它等级的纸)、吸收材料、塑料膜和金属膜。拼接器42可被适配成拼接任何合适宽度和厚度的幅材材料。宽度在几毫米至约几米范围内的幅材材料可通过适当大小的拼接设备加工。类似地，厚度在千分之几毫米至几毫米范围内的幅材材料可通过适当适配的拼接器42进行拼接。

应当理解，第一幅材材料46和第二幅材材料48诸如热塑性材料可在任何检测到低卷量时以上文所述的方式以交替方式添加到生产线操作中，从而允许生产线连续运行。还应当理解，虽然参考第一幅材材料和第二幅材材料描述了本发明的方法和设备，但预期的是，随时间推移可将多个幅材材料卷拼接在一起以保持生产线运行。此外，预期第一和第二幅材材料不需要由相同的幅材材料制成，只要用于第一幅材和第二幅材的幅材材料从拼接角度来说是相容的即可。由于根据本发明的教导内容连续运行生产线操作的能力，可以最少的制造停机时间来制造产品。

第一格架和第二格架可在零速度拼接期间充当累积器并且还可充当第一张力架50和第二张力架52的一部分以改变幅材材料46,48的线张力。应当认识到，改进的退绕架10可包括多种传感器，以确定例如卷直径和材料张力。可使用一个或多个控制器接收来自生产线和改进的退绕架10上的传感器的各种输入并且根据需要以连续和持续方式做出调节。各种类型的控制方法和设备的另外的详细描述可见于以引用方式并入本文的美国专利6,991,144和7,028,940。

可通过本领域技术人员已知的装置向改进的退绕架10提供第一幅材材料46和第二幅材材料48。例如，如图所示，可通过使用手推车110向改进的退绕架10提供第一幅材材料46和第二幅材材料48。仅以举例的方式，手推车110可具有适用作第一幅材材料46和第二幅材材料48的一定量的幅材材料120的回旋卷绕的卷。

在操作期间，拼接器42可执行卷100上的幅材材料46的尾端至卷104上的幅材材料48的起始端的零速度拼接，同时继续将幅材材料46传送至下游设备。在拼接操作期间，臂54可移动，以便充当累积器并增加接合在第一格架62中的幅材材料46的线性量。当卷100停止旋转时，臂移动或枢转并且幅材材料46被拽出第一格架62以供应下游设备。因此，拼接器42可在卷停止时将幅材材料46拼接至幅材材料48，而幅材材料46继续被从改进的退绕架10传送至下游设备，而不中断。一旦已经执行了拼接，芯轴40b可通过致动器旋转，以将幅材材料48从卷104上退绕。应当认识到，一旦幅材材料48从卷104上退绕并将幅材材料供应至下游设备，就可将替换卷装载到芯轴40a上，其中来自该替换卷的材料进料到拼接器42中并被定位以充当备用卷。

幅材材料46和幅材材料48之间的拼接可通过本领域已知的任何手段实现。拼接的性质可与正在拼接的具体幅材材料的性质相关。在一个实施方案中，两个幅材材料46,48可通过使用在带的每侧上具有粘合剂的双面拼接带拼接在一起。在该实施方案中，双面拼接带首先附连到一个幅材材料46，然后附连到第二幅材材料48。在施加双面拼接带之后，可向两个幅材材料46,48的部分施加压力。在另一个实施方案中，可通过向一个幅材材料46直接施加粘合剂，然后使第二幅材材料48与粘合剂接触来接合两个幅材材料46,48。可在粘合剂的位置处向两个幅材材料46,48施加压力，以有助于幅材材料46,48的接合。

在另一个实施方案中，可使两个幅材材料46,48成面对面关系，然后使它们经受充分的压力以将两个幅材材料46,48粘结在一起。在该实施方案中，两个幅材材料46,48可经受充分的压力以将两个幅材材料46,48粘接在一起，从而形成足以承受施加于所拼接的幅材材料的过程张力的粘结。

在另一个实施方案中，可使两个幅材材料46,48成面对面关系并使它们暴露于粘结手段。粘结手段包括但不限于暴露于红外光或其它电磁辐射以加热和熔合幅材材料46,48；由适当适配的超声变幅杆抵靠砧座施加于组合的幅材材料的超声能量，以加热并将幅材材料46,48熔合在一起；以及溶剂的喷雾施用，以熔合幅材材料46,48。

在一个实施方案中，改进的退绕架10可支撑附加卷，诸如附加卷112。在各种实施方案中，附加卷112可被构造成基本上类似于卷100,104操作。例如，附加卷112可充当供应卷或备用卷。虽然示出卷100,104,112,120，但是应当认识到，在各种实施方案中可使用更多或更少的卷。例如，改进的退绕架10的一些实施方案可包括附加竖直部分，以容纳一个或多个附加卷。此外，在各种实施方案中，改进的退绕架10可在其它面上包括芯轴，该芯轴被构造成接收幅材材料卷。在一个实施方案中，第二面28可包括一组芯轴。幅材材料卷可安装在这些芯轴上，并且在操作期间，可由至少一个卷向下游设备连续进料幅材材料。应当认识到，在一些实施方案中，竖直部分20c的第二面28可包括被构造成接收幅材材料卷的至少一个芯轴。此外，在一些实施方案中，竖直部分20c的第二面28可包括至少两个芯轴，其中每个芯轴被构造成接收一个幅材材料卷。另外，竖直部分20c的第二面28可包括例如与拼接器42类似的拼接器。

在一个示例性但非限制性实施方案中，改进的退绕架10的独特特征是使用可定位卷抓取设备150，其可以机器人200的形式提供，以移动、重新定位和以其它方式向改进的退绕架10提供各种第一幅材材料46和第二幅材材料48。本领域技术人员应当理解，机器人200的能力通常在简单的点对点重复运动至复杂运动的范围内，所述复杂运动可为计算机控制和排序的，作为改进的退绕架10的一部分。虽然可定位卷抓取设备150在本文以示例性、非限制性形式提供为本文的机器人200，但是本领域技术人员应当认识到，可定位卷抓取设备150可以其它形式提供，诸如一系列连接的机械联动装置、自主装置等。

机器人200可设置有臂210、腕子组件220以及端部执行器230。示例性机器人200可利用笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、极坐标系、或旋转坐标系协调相对于改进的退绕架10、各种第一幅材材料46和第二幅材材料48、以及与其协同相关部件的运动。本领域技术人员应认识到，通常，采用三个运动轴线在影响范围内的任何地方传送腕子组件220，并且采用三个另外的运动轴线进行端部执行器230的通用定向。驱动系统可用于每个运动轴线并且非限制性地，驱动系统可为电动的、液压式的或气动式的。

在图中示出的机器人200由安装架205、摇臂215、延伸臂210、腕子组件220、以及端部执行器(也称为机械手)230组成并且可设置有多达六个或七个旋转轴线。另选地，机器人200可被布置于任何位置，由此，例如，将其安装至支撑件、悬浮于入口或可附接至框架12。轴线与摆动和旋转轴线不同，由此机器人200的摆动轴线横向(通常称为水平地)延伸至机器人200结构的延伸部。摆动角在很大程度上是受限制的。旋转轴线通常在纵向上延伸至相应的机器人结构或者在竖直面上。它们通常允许比摆动轴线大的旋转角。此外，摇臂215可围绕一个或若干个轴线旋转。

可相对于将幅材材料46,48的回旋卷绕的卷从第一位置移动到第二位置所需的动力学来构造机械手230。这可能需要将卷绕的幅材材料46,48从卷绕的幅材材料被储存的第一位置移动至第二位置，从而将幅材材料放置成邻近或接触接合框架12、芯轴40a-40v中的任一个，或者将构成卷绕的幅材材料46,48的幅材材料放置成邻近或接触接合第一拼接器42、第二拼接器44或第三拼接器38。就此而言，机械手230可将卷绕的幅材材料46,48移动到任何位置或地点，从而在制造所设想的制品所需的最有效的位置中提供卷绕的幅材材料46,48。

另外，据设想，可相对于将芯从与设置在框架12上的芯轴40a-40v中的任一个接触接合移除所需的动力学来构造机械手230，幅材材料46,48的回旋卷绕的卷卷绕在所述芯上。还设想了可将机械手230提供为居中构造的关节运动的手。这可提供具有三个连续且交错的旋转轴线(移动轴线)的机械手230。这可能需要提供在延伸臂210的壳体内部延伸的许多驱动轴轴线。每个驱动轴可直接附接到具有万向联接件的相应马达。此类机器人200可有利于顺序机器人200被布置成以最小的距离彼此直接紧邻的放置和独立操作而不会彼此相互阻碍的能力。

另外，据设想，机器人200和/或机械手230可通过本领域技术人员可获得的计算机控制或编程来自动和/或自主地确定幅材材料卷的任何特征，诸如幅材材料卷(例如第一幅材材料46)的直径、幅材材料卷芯区域的直径、构成幅材材料卷的材料的类型、幅材材料卷的物理特征等。据信，这种确定的益处可在于允许机器人200自动和/或自主地选择由可获得的端部执行器230的选择提供的适当的端部执行器230。以非限制性示例的方式，如果提供为机器人200的卷抓取设备150(或卷抓取设备150的任何辅助部件)确定特定的幅材材料卷(例如，第一幅材材料46)具有1米的直径并且居中设置于其上的芯直径具有10cm的直径，那么任何控制软件、编程或其它PLC编码可指导机器人200从端部执行器230的存储器中获得适当大小的端部执行器230。另选地，如果机器人200具有设置于其上的特定端部执行器250，并且控制软件、编程或其它PLC编码确定设置在机器人200上的端部执行器250的大小对于幅材材料卷来说不正确时，控制软件、编程或其它PLC编码可指导机器人将当前设置于其上的端部执行器250返回端部执行器250的存储器并且针对特定的幅材材料卷选择新的和/或适当的端部执行器250。据信，这种“飞机式(on-the-fly)”改变端部执行器250的能力将不可避免地增加制造过程的灵活性并且减小将制品的生产从需要一种类型的幅材材料的一种类型改变至另一种类型所需的时间量。

更具体地，如图1所示，六轴工业电动机器人200例示性地说明了可根据本公开的原理操作的广泛多种机器人。适用于本公开作为可定位卷抓取设备150的示例性机器人200是可购自Kuka Robotics的型号KR180L。通过非限制性示例，型号KR180L具有50-60Kg的有效载荷容量。型号KR210L具有80-90Kg的有效载荷容量，并且具有110-120Kg的有效载荷容量的型号KR240L也可为适用的。此类机器人200可尤其适于精确的重复性任务。

在一个优选的实施方案中，可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)以不与框架12连接接合的构造提供。换句话讲，可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)可设置有不物理附接到框架12的用于安装架205的支撑组件，但是仍然能够提供与改进的退绕架10的任何部件协同且连接接合的第一幅材材料46和第二幅材材料48。这可包括框架12；第一拼接器42和/或第二拼接器44；芯轴40a-40v；第一张力架50和/或第二张力架52；第一计量辊和第二计量辊；或设置在框架12上的芯轴40和惰辊中的任一者。机器人200的每个运动轴线可由刷子型DC电动马达生成，其中轴线位置反馈由增量编码器生成。仅以举例的方式，机器人200和腕子组件220可设置有任何数量的关节运动，包括在机器人200的基座上的上/下旋转、左/右旋转、第三运动、上下肘和肩旋转、以及左/右臂旋转。

本领域技术人员应当理解，控制软件可通过结合绝对位置反馈来合适地操作可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)。合适的机器人200控制方案可利用数字伺服控制。例如，可利用扭矩控制回路来操作每个机器人200。位置控制回路可连接至速度控制回路，该速度控制回路继而可驱动扭矩控制回路。响应于加速命令的前馈加速控制回路以及臂和负载惯量传感器可直接联接至扭矩控制回路的输入。另外，机器人200、臂210、摇臂215、腕子组件220、以及端部执行器(手)230可由控制回路根据机器人程序通过应用于位置控制回路的程序位置命令流来进行操作。在任何方面，将这种控制回路实现为数字控制可为优选的。

优选的控制回路布置可提供位置和速度控制回路并且将并行馈送至扭矩控制回路的输入。速度命令可由位置命令生成。继而，可由速度命令生成前馈加速命令。计算惯量(臂210、摇臂215、腕子组件220、端部执行器230、以及施加的负载)可乘以前馈加速控制回路中的加速命令。

速度命令生成器可内插速度命令，该速度命令与速度反馈路径中的速度反馈采样速率相对应。类似地，在位置控制回路中，内插器可生成与反馈路径相对应的位置命令。速度误差可由加法器利用回路施加的增益生成。类似地，位置误差可由加法器生成。速度和位置误差以及前馈加速命令可在加法器中相加。可施加增益以生成扭矩命令，该扭矩命令被施加于扭矩控制回路的输入。扭矩误差可在加法器中生成，方法如下：使扭矩命令(马达电流命令)与电流反馈相加并且将扭矩回路增益施加于扭矩误差和输出命令(马达电压命令)，该输出命令供应马达驱动电流以用于机器人200关节操作。

据信，端部执行器(机械手)230可设置有独特的装置，该装置可提供在无需向卷绕的幅材材料的外部回旋结构施加压缩力的情况下转移回旋卷绕的幅材材料卷的能力。

由于幅材材料的可压缩性质，母卷变得不圆是相当常见的。不仅是幅材材料的柔软性质，卷的物理大小、卷储存的时间长度、卷的储存方式(例如，在它们端部还是在它们侧面)、以及常用于运输这些卷的“卷抓取器”通常围绕周长夹取卷的事实均可促成这一问题。因此，在许多卷被放置在退绕架上用于转换加工时，它们已经从期望的圆柱形状变成了“圆形之外”(例如，不圆)的形状。

在极端情况下，卷可变成长方形，呈现“鸡蛋状”形状，或甚至类似漏气的轮胎。但是，即使在卷仅仅略微不圆的情况下，也存在相当多的问题。在理想情况下，当材料不是完整的圆形时，回旋卷绕的卷、进料速率、幅材速度以及张力通常将为一致的。然而，由卷的储存和处理产生的形状变化导致的工艺干扰因素诸如不圆的回旋卷绕的卷的进料速率变化、幅材速度变化、以及张力变化可能将使材料移除与完整圆形卷的理想幅材速度相比有所改变，这取决于在任何时间点幅材脱离(takeoff)点的位置和/或半径。

如果卷的旋转速度保持基本上恒定，那么从不圆卷上离开的幅材材料的进料速率、幅材速度和张力在任何特定的旋转周期期间将改变。自然，这取决于卷不圆的程度。由于退绕架下游的纸转换加工设备通常被设计成基于离开正在旋转的卷的幅材材料的进料速率、幅材速度和张力通常与卷的驱动速度一致的假设进行操作，退绕过程期间的幅材速度、和/或张力峰值、和/或松弛可能导致显著的问题。在不圆卷的情况下，此类工艺干扰因素导致幅材材料的瞬时进料速率、幅材速度、和/或张力将取决于在任何时间点驱动点的半径与幅材脱离点的半径的关系。

显然，需要克服导致不圆的回旋卷绕的幅材材料卷的这一问题。具体地讲，不圆卷产生可变的幅材进料速率和相应的幅材张力峰值以及幅材张力松弛，这需要退绕架和在其下游操作的相关联的纸转换加工设备以较慢速度运行。在许多情况下，这对制造效率产生不利影响。提供如本文论述的端部执行器230可消除这些前述缺点。

图11-13提供合适的端部执行器230的不同的透视图、平面图和剖视图。以非限制性示例的方式，端部执行器230提供为芯轴300，该芯轴具有径向设置在芯轴300的纵向轴线340周围且从芯轴轴320延伸的多个细长芯轴臂310。每个芯轴臂310设置有至少一个伸展元件330，并且在大多数情况下，多个伸展元件330设置在其外表面上。原则上，芯轴300插入回旋卷绕材料的中空芯区域中。与每个芯轴臂310相关联的相关伸展元件330然后远离纵向轴线340径向延伸。伸展元件310的向外伸展受到回旋卷绕的幅材材料的中空芯区域的直径的限制。在伸展元件310抵靠回旋卷绕的幅材材料的中空芯适当伸展时，实现了压缩配合，这有效地提供使附接于其上的回旋卷绕的幅材材料自由移动并定位根据需要定位的回旋卷绕的材料卷的端部执行器230。

如图所描绘，芯轴300设置有围绕纵向轴线340三角形地布置的三个芯轴臂310。自然，本领域技术人员可提供具有围绕纵向轴线340根据需要设置的任何数量的芯轴臂310的芯轴300。例如，本领域技术人员可仅提供两个芯轴臂310或甚至四个芯轴臂310。

将芯轴300提供为多个芯轴臂310的一个令人惊讶的方面是使一对芯轴300交错的能力。换句话讲，相对芯轴300的芯轴臂310可设置成邻接关系，使得交错芯轴300的芯轴臂310围绕纵向轴线340径向且协同设置并且彼此协同接合。这种交错的一个令人惊讶的益处是能够有效转移所设置的回旋卷绕的幅材材料卷并且将其锁定在第一芯轴300上，以待在第一芯轴300的芯轴臂310和第二芯轴300的芯轴臂310相互接合时转移至第二芯轴300。

如图14-15所示，相对的芯轴300a,300b以及它们相应的芯轴臂310a,310b可定位成相互接合、相对、互锁方式。这种相互接合、相对、互锁取向可允许当芯轴300a与芯轴300b共延定位时，芯轴臂310a邻近芯轴臂310围绕纵向轴线340设置。

如图15所示，芯轴310b的芯轴臂310b中的每个芯轴臂可被定位到设置在芯轴300的相邻芯轴臂310a之间的区域中。因此，如果回旋卷绕的幅材材料卷设置在芯轴300b上，使得其围绕水平轴线340b设置并且与设置在每个芯轴臂310a内的伸展元件330b接触并锁定接合，那么芯轴300b的芯轴臂310b可与芯轴300a的芯轴臂310a交错，使得指定的芯轴臂310b设置在芯轴300a的两个相邻芯轴臂310a之间。如果设置在芯轴300a的相应芯轴臂310a上的伸展元件330a保持处于未伸展状态，那么芯轴300a和芯轴300b以及相关联的芯轴臂310a,310b可共延地设置在回旋卷绕的幅材材料的芯内。

因此，在这种共延和互锁接合状态期间可以使芯轴300a的相应伸展元件330a伸展并接触芯轴300b的相应伸展元件330b。这将明显并有效地提供回旋卷绕的幅材材料卷从芯轴300b至芯轴300a的转移。

据信，可通过使用适当的阀门和流体供应源使相应的伸展元件330伸展和收缩。合适的流体可提供为液压式控制系统或空气控制系统。在某些情况下，提供可控制和/或引导流体的流动，以根据使用者的需要控制一个特定伸展元件330或多个伸展元件330的阀门可为合适的。在任何方面，优选的是，伸展元件330可伸展至与限定回旋卷绕的幅材材料的中空芯的外部的材料接触接合的点。接触接合的量应足以允许提供为机器人200的端部执行器230或提供为设置在退绕架10的框架12上的芯轴40的芯轴300允许端部执行器230或芯轴40有效地定位或退绕回旋卷绕的幅材材料卷，而不失去对回旋卷绕的幅材材料的控制。

改进的退绕架10a的另一个实施方案在图8中示出。改进的退绕架10a设置有框架12a。框架12a包括各种部件，诸如结构支撑件和板。如图所示，改进的退绕架10a可具有多个面，包括第一面26a和第二面28a。腔30a可限定于第一面26a和第二面28a中间。

改进的退绕架10a可包括从改进的退绕架10a的面诸如第一面26a延伸的多个芯轴40g,40h,40i,40j,40k,40l。芯轴40g,40h,40i,40j,40k,40l可大致垂直于第一面26a延伸，或者可被定位成任何其它合适的角度。在一个实施方案中，改进的退绕架10a包括第一拼接器42a和第二拼接器44a。第一拼接器42a和第二拼接器44a可定位在改进的退绕架10a的任何合适的位置，诸如在给定芯轴对40g,40h,40i,40j,40k,40l上方。如图8所示，第一拼接器42a可被构造成接收幅材材料48a。类似地，第二拼接器44a可被构造成接收幅材材料46a和幅材材料48a。

改进的退绕架10还可包括设置在芯轴对40g/40h上方的第一格架62a。第一格架62a可包括安装至框架12a的多个辊64a和多个互补辊66a。第一格架62a中的辊64a,66a的数量可根据进料通过第一格架62a的幅材材料的类型和幅材材料46a,48a的进料速度变化。第二格架72a可类似地包括安装至框架12a的设置在芯轴对40i/40j上方的多个辊74a和多个辊76a。第一格架62a中辊的数量可不同于第二格架72a中辊的数量，因为所用辊的数量是基于进料通过格架62a,72a的幅材材料诸如幅材材料46a,48a的特征。

在一个实施方案中，第二幅材材料48a的卷104a可安装在芯轴40h上。幅材材料48a可从卷104a退绕并进料到拼接器42a中且通过所述拼接器。一旦通过拼接器42a，幅材材料48a就可进入第一格架62a。如图8所示，幅材材料48a可绕在辊66a上，然后延伸至辊64a。幅材材料48a可接着在第一格架62a中的一系列互补辊之间延伸，从而形成“花彩”可朝下游设备引导幅材材料48a。

可通过本领域技术人员已知的装置向改进的退绕架10a提供第一幅材材料46a和第二幅材材料48a。例如，如图所示，可通过使用手推车(未示出)向改进的退绕架10a提供第一幅材材料46a和第二幅材材料48a。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一幅材材料46a和第二幅材材料48a的一定量的回旋卷绕的幅材材料卷。

此外，改进的退绕架10a可包括在其它面上的芯轴，该芯轴被构造成接收幅材材料卷。在一个实施方案中，第二面28a可包括一组芯轴。幅材材料卷可安装在这些芯轴上并且在操作期间可由至少一个卷向下游设备连续进料幅材材料。应当认识到，在一些实施方案中，第二面28a可包括被构造成接收幅材材料卷的至少一个芯轴。此外，在一些实施方案中，第二面28a可包括至少两个芯轴，其中每个芯轴被构造成接收一个幅材材料卷。另外，第二面28a可包括例如与拼接器42a类似的拼接器。

机器人200a可将各种第一幅材材料46a和第二幅材材料48a提供至改进的退绕架10a。六轴工业电动机器人200a被发现是合适的。在一个优选的实施方案中，机器人200a以协同设置在12a上的构型提供。换句话讲，机器人200a可设置有物理附接于框架12a的支撑组件，并且仍然能够装载、卸载和/或退绕与改进的退绕架10a的任何部件协同性且连接性接合的第一幅材材料46a和第二幅材材料48a。这可包括框架12a；第一拼接器42a和/或第二拼接器44a；芯轴40g,40h,40i,40j,40k,40l；第一张力架50a和/或第二张力架52a；第一计量辊和第二计量辊；或设置在框架12a上的芯轴40a和惰辊中的任一者。

改进的退绕架10b的另一个实施方案在图9中示出。改进的退绕架10b设置有框架12b。框架12b包括各种部件，诸如结构支撑件和板。如图所示，改进的退绕架10b可具有多个面，包括第一面26b和第二面28b。

改进的退绕架10b可包括从改进的退绕架10b的面诸如第一面26b延伸的多个芯轴40m,40n,40o,40p,40q,40r。芯轴40m,40n,40o,40p,40q,40r可大致垂直于第一面26b延伸，或者可被定位成任何其它合适的角度。如图所示，改进的退绕架10b优选包括第一拼接器42b和第二拼接器44b。第一拼接器42b和第二拼接器44b可定位在改进的退绕架10b的任何合适的位置，诸如在给定芯轴对40m,40n,40o,40p,40q,40r上方。如图所示，第一拼接器42b可被构造成接收幅材材料46b,48b。类似地，第二拼接器44b可被构造成接收幅材材料46b和幅材材料48b。

改进的退绕架10b还可包括设置在芯轴对40m/40n下方的第一格架62b。第一格架62b可包括多个互补辊。第二格架72b可类似地包括安装至框架12b的设置在芯轴对40o/40p上方的多个互补辊。

幅材材料48b可被退绕、进料到拼接器42b中且通过所述拼接器。一旦通过拼接器42b，幅材材料48b就可进入第一格架62b以形成花彩。接着可朝下游设备引导幅材材料48b。

可通过使用手推车110b向改进的退绕架10b提供第一幅材材料46b和第二幅材材料48b。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一幅材材料46b和第二幅材材料48b的一定量的回旋卷绕的幅材材料卷。

用于可定位卷抓取设备150的机器人200b可将各种第一幅材材料46b和第二幅材材料48b提供至改进的退绕架10b。在图9所示的优选实施方案中，机器人200b以协同地设置在12b上的构型提供。换句话讲，可定位卷抓取设备150(提供为机器人200b)不物理附接于框架12b，但是仍然能够提供与改进的退绕架10b的任何部件协同性且连接性接合的第一幅材材料46b和第二幅材材料48b。然而，本领域技术人员应当认识到，机器人200b可物理附接于框架12b并且能够提供与改进的退绕架10b的任何部件协同性且连接性接合的第一幅材材料46b和第二幅材材料48b。

改进的退绕架10b的另一个实施方案在图10中示出。改进的退绕架10b包括从改进的退绕架10c的面延伸的多个芯轴40s,40t,40v(仅示出)。如图所示，改进的退绕架10c优选包括第一拼接器42c和第二拼接器44c。第一拼接器42c和第二拼接器44c可定位在改进的退绕架10b的任何合适的位置，诸如与给定芯轴对40s/40t相邻。如图所示，第一拼接器42b可被构造成接收幅材材料46c,48c。类似地，第二拼接器44c可被构造成接收幅材材料46c和幅材材料48c。

改进的退绕架10c还可包括与芯轴对40s/40t相邻设置的第一格架62c。第一格架62c可包括多个互补辊64c,66c。第二格架72c可类似地包括与第二芯轴对(未示出)/40v相邻设置的多个互补辊。

幅材材料48c可被退绕、进料到拼接器42c中且通过所述拼接器。一旦通过拼接器42c，幅材材料48c就可进入第一格架62c以形成花彩。接着可朝下游设备引导幅材材料48c。可通过使用手推车110c向改进的退绕架10c提供第一幅材材料46c和第二幅材材料48c。仅以举例的方式，手推车可具有适用作第一幅材材料46c和第二幅材材料48c的一定量的回旋卷绕的幅材材料卷。

机器人200c可将各种第一幅材材料46c和第二幅材材料48c提供至改进的退绕架10c。在图10所示的优选实施方案中，机器人200c和关联臂210C以与框架12c协同地分离但与设置在其上的设备成一体的构型提供。换句话讲，机器人200c不物理附接于框架12c，但仍然能够提供与改进的退绕架10c的任何部件协同性且连接性接合的第一幅材材料46c和第二幅材材料48c。

图16-20描绘了本发明的退绕架10的示例性使用，其可提供将多个幅材材料传送至下游制造设备的方法的总体论述。具体地讲，图15-19描绘了使用本文所述的部件将回旋卷绕的幅材材料卷提供至本公开的示例性退绕架10的示例性方法。如图所示，可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)不与退绕架10直接接触接合(即，机器人200定位在退绕架10外部)。

图16提供了一种示例性可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)，其具有为芯轴300形式的端部执行器230，该芯轴具有呈现出与第二幅材材料48的中空芯部分接触接合的芯轴轴320。可以看出，第一幅材材料46与设置在退绕架10上具有芯轴轴320的芯轴300接合。第一幅材材料46正在从第一幅材材料46回旋退绕并且被引导向下游制造操作。

图17提供了可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)的示例性透视图，该可定位卷抓取设备将第二幅材材料48运输成与设置在退绕架10上的空芯轴300最终接触且配合接合。当机器人200定位第二幅材材料48时，第一幅材材料46正在退绕以将幅材材料提供至下游制造操作。

图18提供了可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)的示例性透视图，该可定位卷抓取设备将第二幅材材料48设置成与设置在退绕架10上的空芯轴300接触且配合接合。此处，形成机器人200的端部执行器230的芯轴300的芯轴臂310，如本文所述，使用位置控制器对齐以提供与设置在退绕架10的框架12上的芯轴300的芯轴臂310的协同性且交错性接合，如本领域技术人员将进行且已知的。换句话讲，与第二幅材材料48止动接触的芯轴臂310与设置在芯轴300的芯轴臂310之间的空隙空间对齐，芯轴300设置在退绕架10的框架12上。当使第二幅材材料48与设置在退绕架10的框架12上的芯轴300紧邻接触时，相对于框架12和或设置在其上或旨在设置在其上的任何加工设备定位第二幅材材料。

图19-20提供了可定位卷抓取设备150(提供为机器人200)的示例性透视图，该可定位卷抓取设备使构成芯轴300的端部执行器230脱离现在正与设置在退绕架10的框架12上的芯轴300接触且配合接合的第二幅材材料48。这时，机器人200可具有相对于与退绕架10相关联的材料的生产来说新的或不同的任务。

本发明提及的所有出版物、专利申请和公布的专利均全文引入以供参考。对于任何文件的引用不应当解释为承认其是有关本发明的现有技术。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所列举的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲和/或值旨在表示所引用的量纲和/或值以及围绕该量纲和/或值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或限制，将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请，全文以引用方式并入本文。任何文献的引用均不是对其作为本文所公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术，或其单独地或与任何其它参考文献的任何组合，或者参考、提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可以作出多个其它改变和变型。因此，本文旨在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和变型。