具体实施方式

这里描述的实施例一般涉及用于处理薄板材料并将所述薄板材料转换成封装模板的系统、方法和装置。更具体地，所描述的实施例涉及用于将薄板材料(例如，纸板、瓦楞纸板、硬纸板)转换成用于箱子和其他封装的模板的转换机。

虽然本公开将参考具体配置描述实施例的细节，但是该描述是说明性的而不应被解释为限制本发明的范围。在不背离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对所示的配置进行各种改进。为了更好地理解，在各个附图中，相同的部件用相同的附图标记表示。

当用在本文中时，术语“捆包(bale)”是指在至少一个方向上通常是刚性的薄板材料库存，并且可用于制造箱子或封装模板。例如，捆包可以由连续的材料薄板或任何特定长度的材料薄板形成，例如由瓦楞纸板和纸板薄板材料形成。

当用在本文中时，术语“箱子模板”和“封装模板”应指能被折叠成箱状形状的基本上平坦的材料库存。箱子模板或封装模板可以具有凹口、切口部、分隔部和/或折缝，其允许箱子模板或封装模板被弯曲和/或折叠成箱子。另外，箱子模板或封装模板可以由本领域技术人员通常已知的任何合适的材料制成。例如，硬纸板或瓦楞纸板可用作模板材料。合适的材料还可具有允许其被弯曲和/或折叠成箱状形状的任何厚度和重量。

当用在本文中时，术语“折缝”是指薄板材料或箱子模板可沿其折叠的线。例如，折缝可以是薄板材料中的压痕。在扇式折叠折缝的情况下，可以通过将薄板材料折叠成捆包中的分层堆叠来形成压痕。可以在薄板材料中形成其它折缝，以帮助相对于彼此折叠薄板材料的由折缝分开的部分，从而形成箱子。

术语“凹口”、“切口部”和“切口”在本文中可互换使用，并且应指通过从模板移除材料或通过分开模板的部分而形成的形状，使得穿过模板形成分隔部。

图1示出了可用于形成封装模板的系统100的立体图。系统100包括薄板材料104的一个或多个捆包102。系统100还包括转换机106，所述转换机在薄板材料104上执行一个或多个转换功能，如下面进一步详细描述的，以便形成封装模板108。在转化过程中产生的多余的或废掉的薄板材料104可以被收集在收集箱110中。在制造出来之后，封装模板108可被形成为封装容器，例如箱子。

继续参考图1，另外也关注总体上更详细地示出了转换机106的各个方面的图2。如图1和图2所示，转换机106包括支撑结构112和安装在支撑结构112上的转换组件114。

如图1所示，捆包102可以靠近转换机106的后侧设置，并且薄板材料104可以被供给到转换组件114中。薄板材料104可以以多个堆叠层布置为捆包102。每个捆包102中的薄板材料104的层可以具有大致相等的长度和宽度，并且可以沿交替的方向一个折叠在另一个上。

如图2中最佳示出的，转换机106还可具有一个或多个进给引导件124。每个进给引导件124可包括下进给轮126和上进给轮128。在一些实施例中，可以省略下进给轮126或上进给轮128。每组下进给轮126和上进给轮128被设计和布置成引导薄板材料104进入转换组件114中，同时在薄板材料104中产生极少的弯曲、折痕或折缝(如果有的话)。例如，下进给轮126和上进给轮128可以旋转以帮助薄板材料104平滑移动到转换组件114中。另外，下进给轮126和/或上进给轮128可以至少略微地可变形，以便在薄板材料104被供给到转换组件114中时限制或阻止在薄板材料104中形成弯曲、折痕或折缝。

当薄板材料104被供给通过转换组件114时，转换组件114可以在薄板材料104上执行一个或多个转换功能(例如，折压、弯曲、折叠、穿孔、切割、刻痕)，以便形成封装模板108。转换组件114中可包括转换盒，该转换盒将薄板材料104供给通过转换组件114并在其上执行转换功能。

图3和图4示出了与转换机106和转换组件114的其余部分分离的示例性转换盒130。如图3和图4所示，转换盒130包括引导通道132。引导通道132可以被配置为用于展平薄板材料104，以便将基本平坦的薄板材料供给通过转换组件114。如图所示，例如，引导通道132包括相对的上引导板132a和下引导板132b，它们充分地间隔开以允许薄板材料104在其间通过，但也足够充分地靠近以展平薄板材料104。在一些实施例中，如图4所示，上引导板132a和下引导板132b可以在开口端处向外展开或间隔开，以便于将薄板材料104插入其间。

在所示实施例中，转换盒130包括单个引导通道132，其引导多长度的薄板材料104通过转换组件114。然而，应该理解的是，转换盒130可包括多个引导通道，用于将一种或多种长度的(例如，来自多个捆包102的)薄板材料104供给通过转换组件114。当包括多个引导通道时，引导通道可以彼此水平地和/或竖向地偏离。

还如图3和图4所示，转换盒130还包括至少一个进给辊134，所述进给辊将薄板材料104拉入转换组件114并使薄板材料104前进通过转换组件。(一个或多个)进给辊134可被构造成以有限的滑动或无滑动的方式拉动薄板材料104，并且所述进给辊可以是光滑的、有纹理的、凹入的和/或带齿的。每个进给辊134可以通过致动器或马达主动地滚动，以使薄板材料104前进通过转换组件114。

如图4中最佳示出的，转换盒130包括一个或多个转换工具(例如十字头转换工具150和长头转换工具152)，其在薄板材料104上执行转换功能(例如，折缝、弯曲、折叠、穿孔、切割、刻痕)以便形成封装模板108。可以在基本垂直于薄板材料104的移动方向和/或长度的方向在薄板材料104上进行一些转换功能。换句话说，可以横跨薄板材料104(例如，在薄板材料的侧部之间)进行一些转换功能。这种转换可以被认为是“横向转换”。

为了执行横向转换，十字头转换工具150可以在大致垂直于薄板材料104被供给通过转换组件114的方向和/或薄板材料104的长度的方向上沿着转换盒130的宽度的至少一部分移动。换句话说，十字头转换工具150可以横跨薄板材料104移动，以便在薄板材料104上执行横向转换。十字头转换工具150能够可移动地安装在轨道上，以允许十字头转换工具150沿着转换盒130的宽度的至少一部分移动。

十字头转换工具150可包括一个或多个转换器械(例如切割轮和/或压线轮)，其可在薄板材料104上执行一个或多个横向转换。更具体地，当十字头转换工具150在薄板材料104上来回移动时，切割轮和/或压线轮可在薄板材料104中形成折缝、弯曲、折痕、穿孔、切口和/或刻痕。

除了能够利用十字头转换工具150产生横向转换之外，还可以在基本平行于薄板材料104的移动方向和/或长度的方向上在薄板材料104上进行转换功能。沿着大致平行于薄板材料104的移动方向和/或薄板材料的长度进行的转换可以被认为是“纵向转换”。

长头转换工具152可用于在薄板材料104上产生纵向转换。更具体地，长头转换工具152可以沿着转换盒130的宽度选择性地重新定位(例如，在垂直于薄板材料104的长度的方向上来回地定位)，以便相对于薄板材料的侧部104适当地定位长头转换工具152。举例来说，如果需要在距薄板材料104的一个边缘两英寸处形成纵向折缝或切口(例如，为了从薄板材料104的边缘修剪掉多余材料)，则长头转换工具152中的一个可以越过薄板材料104垂直地移动，以适当地定位长头转换工具152，从而能够在所需位置形成切口或折缝。换句话说，长头转换工具152可以横跨薄板材料104横向地移动，以将长头转换工具152定位在适当的位置处，从而在薄板材料104上进行纵向转换。

长头转换工具152可包括一个或多个转换器械(例如切割轮和/或压线轮)，其可在薄板材料104上执行纵向转换。更具体地，当薄板材料104在长头转换工具152下方移动时，切割轮和/或压线轮可在薄板材料104中形成折缝、弯曲、折痕、穿孔、切口和/或刻痕。

控制系统可以控制转换机106的操作。更具体地，控制系统可以控制转换机106的各种部件的移动和/或安置。例如，控制系统可以控制进给辊134的旋转速度和/或方向，以便操控薄板材料104被供给的方向(即，向前或向后)和/或薄板材料104被供给通过转换机106的速度。控制系统还可以操控转换工具150、152的移动和/或定位，使得转换工具150、152在薄板材料104的期望位置上执行转换功能。

控制系统可以结合到转换机106中。在其他实施例中，转换机106可以连接到单独的控制系统(例如计算机)并与之通信，所述控制系统控制转换机106的操作。在其他实施例中，控制系统的一些部分可以结合到转换机106中，而控制系统的其他部分与转换机106分开。无论控制系统的具体构造如何，控制系统都可以控制用薄板材料104形成箱子模板108的转换机106的操作。

如图3和图4所示并且在下面更详细地讨论的，转换机106可以包括扇式折叠折缝传感机构200(也称为传感机构200)，其被配置为当薄板材料104被供给到转换机106中时检测薄板材料104中的扇式折叠折缝。在传感机构200检测到薄板材料104中的扇式折叠折缝之后，控制系统可以使转换机106改变薄板材料104的用于形成箱子模板108的部分。例如，在一些实施例中，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的包括扇式折叠折缝的部分，所以扇式折叠折缝不会终止于箱子模板108的特定部分。在其他实施例中，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的前缘，以便改变扇式折叠折缝在箱子模板108内的位置。

继续关注图3和图4，现在还关注示出了扇式折叠折缝传感机构200的示例实施例的图5和图6。在所示实施例中，传感机构200安装在引导通道132附近，并且被配置成当薄板材料104通过引导通道132被供给到转换机106中时监控薄板材料104。为了使传感机构200能够在薄板材料104穿过引导通道132时监控薄板材料，引导板132a和/或132b可包括从中穿过的一个或多个开口202。传感机构200可以通过开口202与薄板材料104相互作用，以检测薄板材料104中的扇式折叠折缝。

在所示实施例中，传感机构200包括第一传感器204和第二传感器206。如图5中最佳所示，传感器204、206安装在转换机106内，使得第一传感器204和第二传感器206在薄板材料104被供给通过转换机106的方向(图5中由箭头A表示)上彼此偏离。传感器204、206的这种偏离可以被称为纵向偏离或进给方向偏离。传感器204、206可以彼此纵向偏离，使得在给定时间下，传感器204、206中的仅一个设置在扇式折叠折缝上方。在一些实施例中，可能希望将传感器204、206定位成尽可能靠近，同时传感器204、206中的仅一个被设置在扇式折叠折缝上方。在一些实施例中，传感器204、206彼此越接近(例如，纵向偏离越短)，传感器204、206变得越宽容(more tolerant)。换句话说，通过将传感器204、206定位得越靠近(同时仍然具有足够的间隔以使得每次传感器204、206中的仅一个在扇式折叠折缝上方)，则薄板材料104的移动(例如，向上和向下；更靠近或更远离传感器204、206)能够妨碍准确检测扇式折叠折缝的机会越小。在一些实施例中，传感器204、206具有约5mm、约7mm、约10mm或更大值或其间的任何值的纵向偏离。

传感器204、206可以与控制系统通信。例如，传感器204、206中的每一个可以向控制系统传送信号，该信号指示传感器204、206是否检测到可能存在扇式折叠折缝。控制系统可以包括过滤器或算法，其比较来自传感器204、206的信号，以及可选的其他系统数据(例如，进给辊134的旋转速度和/或方向、薄板材料104被供给通过转换机106的速度等)来确定是否存在或是否已经检测到扇式折叠折缝。

举例来说，控制系统的过滤器或算法可以确定是否两个传感器204、206都已经检测到可能存在扇式折叠折缝。如果两个传感器204、206都检测到可能存在扇式折叠折缝，则过滤器或算法可以确定是否每个传感器204、206均已经检测到相同的潜在扇式折叠折缝的存在。例如，滤波器或算法可以确定来自每个传感器204、206的指示可能存在扇式折叠折缝的信号之间的时间位移(例如，时间差)。

滤波器或算法可以使用时间位移和其他系统数据来确定传感器204、206是否已经检测到相同的潜在扇式折叠折缝。例如，过滤器或算法可以使用时间位移和薄板材料104被供给通过转换机106的速度来确定传感器204、206是否已经检测到相同的潜在扇式折叠折缝。如果过滤器或算法确定传感器204、206已经在预定距离内检测到相同的潜在扇式折叠折缝，则过滤器或算法将确定传感器204、206已经检测到实际的扇式折叠折缝。不同实施例之间预定距离可以变化。例如，预定距离可以是约5mm、约7mm、约10mm、约12mm、约15mm或更大值，或其间的任何值。在一些实施例中，预定距离可以是(例如，由用户基于薄板材料的厚度等)可调节的。

如图5和图6所示，传感器204、206可以可选地在大致垂直于或横向于进给方向的方向上彼此偏离。在其他实施例中，在垂直于或横向于进给方向的方向上传感器204、206可以不彼此偏离。例如，传感器206可以(沿进给方向)定位在传感器204正后方。

传感器204、206可以检测在转换机106内且更具体地在引导通道132内是否存在薄板材料104。传感器204、206可以向控制系统传达是否存在薄板材料104。如果传感器204、206没有检测到薄板材料104的存在，则控制系统可以提供薄板材料104需要被装载到转换机106中的警报。在一些实施例中，该系统可包括进料更换器，其选择性地将不同的薄板材料供给到转换机106中。传感器204、206还可以检测来自进料更换器的薄板材料是否被正确地装载或卸载，并且控制系统可以提供关于其的警报。

传感器204、206还可以检测薄板材料104中的扇式折叠折缝的存在和/或位置。当薄板材料104从捆包102展开时，展开的扇式折叠折缝可以在薄板材料104的表面上或表面中呈现凹陷或凸起的形式。当薄板材料104被供给到转换机106中且特别是通过引导通道132时，传感器204、206可以检测薄板材料104的表面上或表面中的凹陷或凸起。检测到这种凹陷或凸起提供了薄板材料104中的扇式折叠折缝的存在和位置的指示。

控制系统可以使用检测到的扇式折叠折缝的位置来预测即将到来的扇式折叠折缝的位置。典型的薄板材料捆包102具有相对一致的层尺寸(例如，层的相对两端上的扇式折叠折缝之间的距离)。因此，扇式折叠折缝相对均匀地间隔开。例如，一些捆包102具有间隔约47英寸的扇式折叠折缝。

使用扇式折叠折缝的检测和/或预测位置，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的部分和/或调整薄板材料104的哪些部分用来形成箱子模板108。例如，如果传感器204、206检测到扇式折叠折缝靠近薄板材料104的前端，则控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的包括该扇式折叠折缝的前部。通过切掉薄板材料104的包括扇式折叠折缝的前部，大大降低了薄板材料104的前缘卷曲或折叠并堵塞转换机106的风险。

在一些情况下，薄板材料104的前端用于形成箱子模板108的胶粘片(glue tab)部分。如果扇式折叠折缝延伸穿过胶粘片，则胶粘片可能卷曲或折叠或强度降低，使得难以将胶粘片牢固地附着到箱子模板108的面板。例如，具有扇式折叠折缝的胶粘片可能无法放平，这可能使得难以将胶粘片牢固地附着到箱子模板108的另一部分，因为胶粘片将试图卷曲或折叠远离箱子模板的该另一部分。因此，由具有扇式折叠折缝的胶粘片形成的胶接接合部可能过早地失效。类似地，薄板材料104的前端可用于形成箱子模板的面板，胶粘片将附着到该面板。如果扇式折叠折缝位于胶粘片将要固定于其上的面板的边缘附近，则面板的边缘可能卷曲或折叠或强度降低，使得难以将胶粘片牢固地附着到面板。为了避免这样的问题，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的由传感器204、206检测到扇式折叠折缝的前部。

在一些实施例中，如果传感器204、206在薄板材料104的前缘的预定范围或用户自定义范围内检测到扇式折叠折缝的存在，则控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的其中包括扇式折叠折缝的前缘的预定量或用户自定义量。例如，在一些实施例中，预定范围可以是薄板材料104的最初的25mm、50mm、75mm、100mm或150mm。在这种情况下，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料104的前缘的其中包括扇式折叠折缝的最初的25mm、50mm、75mm、100mm或150mm。然后可以使用接下来的薄板材料104形成箱子模板108，在该接下来的薄板材料104的前缘的预定范围或用户自定义范围内不包括扇式折叠折缝。

如上所述，扇式折叠折缝通常相对均匀地彼此间隔开。因此，一旦传感器204、206检测到薄板材料104中的扇式折叠折缝的位置，控制系统就能预测即将到来的扇式折叠折缝的位置。(通过传感器204、206)连续检测扇式折叠折缝的位置并预测即将到来的扇式折叠折缝的位置可以允许在箱子模板108的除仅靠近其前端以外的区域中避免扇式折叠折缝。

例如，(通过传感器204、206)检测扇式折叠折缝和预测将来的扇式折叠折缝位置可以允许控制系统确定扇式折叠折缝是否会位于箱子模板108的端部的预定范围内(例如，25mm、50mm、75mm、100mm或150mm)或用户自定义范围内。在箱子模板108的尾缘附近(例如，在最后的25mm、50mm、75mm、100mm或150mm内)具有扇式折叠折缝可能导致与上面讨论的扇式折叠折缝位于箱子模板108的前端附近时类似的问题。如果控制系统确定扇式折叠折缝将位于箱子模板108的最后或尾缘的预定范围(25mm、50mm、75mm、100mm或150mm)或用户自定义范围内，控制系统可以使转换机106切掉薄板材料108的前端的预定范围(例如，25mm、50mm、75mm、100mm或150mm)或用户自定义范围，并使用接下来的薄板材料104形成箱子模板108。从薄板材料108的前端切掉预定范围(例如，最初的25mm、50mm、75mm、100mm或150mm)或用户自定义范围会改变扇式折叠折缝在箱子模板108中所处的位置。

举例来说，如果控制系统确定即将到来的扇式折叠折缝将位于箱子模板108的尾端的50mm内，则控制系统可以使转换机106从薄板材料104的前端切掉50mm。通过从薄板材料104的前端切掉50mm并使用随后的薄板材料104形成箱子模板108，即将到来的扇式折叠折缝的位置进一步移动到箱子模板中(例如，距离其尾端超过50mm)。当扇式折叠折缝移动离开尾端时，扇式折叠折缝会造成问题的可能性降低。这可能是由于扇式折叠折缝不位于待形成或附着胶接接合部的位置。此外，当扇式折叠折缝定位成更远离边缘时，薄板材料104不太可能以不希望的方式卷曲或折叠。

检测和预测扇式折叠折缝的位置还能使系统100能够避免扇式折叠折缝位于箱子模板中其他有可能出问题的区域处。例如，控制系统可以使转换组件106从其前端切掉一段长度的薄板材料104，以便将即将到来的扇式折叠折缝的位置移离箱子模板面板、翼片等之间的折缝。

检测和预测扇式折叠折缝的位置还可以使系统100能够以不同的顺序形成箱子模板108，以避免扇式折叠折缝位于箱子模板108中的不期望位置中。例如，如果控制系统确定即将到来的扇式折叠折缝将位于第一箱子模板中的不期望位置中但不会位于第二箱子模板中的不期望位置中(例如，因为第二箱子模板具有不同的尺寸)，控制系统可以使转换机106在第一个箱子模板之前形成第二个箱子模板。

如上所述，传感机构200包括两个传感器(即，第一传感器204和第二传感器206)，它们在进给或纵向方向上彼此偏离。传感器204、206之间的纵向偏离允许传感器204、206的读数相互比较以确定扇式折叠折缝的存在和位置。

更具体地，当薄板材料104前进通过传感机构200时，传感器204、206中的每一个都将获得关于薄板材料104的表面的读数。例如，读数可以指示传感器204、206与薄板材料104的表面之间的距离。当薄板材料104的基本平坦的部分(例如，没有扇式折叠折缝的部分)前进通过传感器204、206时，如图7所示，传感器204、206提供相同的或在预定公差内的读数。

相反，当扇式折叠折缝前进通过传感器204、206时，传感器204、206将检测薄板材料104的表面的变化。例如，如图8所示，当扇式折叠折缝在传感器204下方前进时，传感器204将提供第一读数，而传感器206将提供与第一读数不同的第二读数。不同的读数表明存在扇式折叠折缝。

当薄板材料104继续前进时，如图9所示，传感器206将提供与第一传感器的读数不同的读数。在一些实施例中，这可以提供扇式折叠折缝的位置的验证。在其他实施例中，来自两个传感器的读数可以允许薄板材料104的竖向移动。当薄板材料104前进通过引导通道132时，薄板材料104可以稍微上下移动，因为上引导板132a和下引导板132b间隔开的距离大于薄板材料104的厚度。使用两个偏离的传感器204、206允许即使薄板材料104竖向移动也能检测扇式折叠折缝。

更具体地，不是将薄板材料104保持在竖向位置并且使用该位置作为获取读数的基线，而是使得传感器204、206中的一个将提供反映薄板材料104的平坦表面的基线读数而传感器204、206中的另一个将提供与扇式折叠折缝相关的读数。例如，如图8所示，不管薄板材料104的竖向位置如何，传感器206提供用于薄板材料104的平坦表面的读数。如图8所示，传感器204提供用于扇式折叠折缝的读数。两个读数的差异表明扇式折叠折缝的存在。

另外，可以使用编码器或类似装置以跟踪薄板材料108的进给位置来确定扇式折叠折缝的位置。当传感器204、206检测到扇式折叠折缝的存在时，控制系统可以使用(由编码器确定的)当前进给位置来确定扇式折叠折缝的位置。

当薄板材料104继续前进到图9中所示的位置时，传感器204将基于薄板材料的平坦表面提供基线读数(再次不管薄板材料104的竖向位置如何)。传感器206现在将提供用于扇式折叠折缝的读数。同样，两个读数的差异表明扇式折叠折缝的存在和位置。

传感器204、206可以采用各种形式。例如，在一些实施例中，传感器204、206采用能够检测距薄板材料104的表面的距离的激光器(lasers)的形式。在其他实施例中，传感器204、206可以采用能够检测薄板材料104的表面中的变化的机械装置的形式。例如，机械传感器可以接触薄板材料104的表面并通过机械传感器的位置的增加或减少来检测薄板材料104的表面中的变化(例如，扇式折叠折缝的凹陷/凸起)。在另一些其他实施例中，传感器204、206可以采用光学传感器或视觉(相机)系统的形式。

尽管所示实施例已经示出了传感器204、206都位于薄板材料104的上方，但这仅仅是示例性的。在其他实施例中，传感机构可包括位于薄板材料104下方的两个传感器。在又一些其他实施例中，传感机构可包括位于薄板材料104上方的一个传感器和位于薄板材料104下方的第二传感器。

无论所使用的传感器的具体类型或传感器的位置如何，传感器都能够以预定的精度提供读数。例如，扇式折叠折缝通常具有约0.5mm至约4mm之间的深度。为了准确地检测扇式折叠折缝，传感器的精确程度可以比扇式折叠折缝的深度减小约两倍或三倍。因此，例如，传感器可以提供具有约0.2mm、0.5mm、1mm、1.25mm、1.5mm或2mm的精度的读数。换句话说，传感器能够检测薄板材料104的表面上的0.5mm、1mm、1.25mm、1.5mm、2mm或4mm深或高的凹陷或凸起。

另外，即使当薄板材料104以相对快的速率被推进到转换机106中并且经过传感器时，传感器也能够检测扇式折叠折缝。例如，当薄板材料104以0.25m/s、0.5m/s、0.75m/s、1m/s、1.25m/s、或1.5m/s的速率前进时，传感器能够检测扇式折叠折缝。

虽然已经结合了特定的转换机(即转换机106)示出和描述了传感机构200，但是应当理解，传感机构200可以结合到各种不同的转换机或其他薄板材料处理设备中。

应当理解，诸如“水平”、“竖向”、“上”、“下”、“上升”、“下降”、“上方”，“下方”等相对术语在本文中仅以方便的方式使用。这些相对术语不旨在限制本发明的范围。相反，应当理解，转换组件114可以被配置和布置为使得这些相对术语需要调整。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以采取其他特定形式实施。因此，所描述的实施例在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述表示。落在权利要求等价物的含义和范围内的所有变化都包含在权利要求的范围内。