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Dokumentenidentifikation DE60306407T2 05.07.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001556278
Titel VERPACKUNGSSYSTEM MIT MESSEN VOM POLSTER-FÜLLMATERIAL
Anmelder Ranpak Corp., Concord Township, Ohio, US
Erfinder HARDING, Joseph J., Mentor, OH 44060, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 60306407
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.11.2003
EP-Aktenzeichen 037817137
WO-Anmeldetag 03.11.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/34930
WO-Veröffentlichungsnummer 2004041653
WO-Veröffentlichungsdatum 21.05.2004
EP-Offenlegungsdatum 27.07.2005
EP date of grant 21.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse B65B 61/22(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die hierin beschriebene Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verpackungssystem zur Bereitstellung einer gesteuerten Menge an Packmaterial zum Füllen des oberen Teils eines Behälters, in welchen eines oder mehrere Objekte zum Versand gepackt werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Beim Versand von einem oder mehreren Artikeln, Produkten oder anderen Objekten in einem Behälter, wie beispielsweise Boxen/Kartons von einem Ort zu einem anderen, wird üblicherweise ein schützendes Verpackungsmaterial oder ein anderer Typ von Packmaterial in dem Versandbehälter platziert, um jegliche Hohlräume zu füllen und/oder den Gegenstand während des Versands zu polstern. Einige üblicher Weise verwendete Verpackungsmaterialien sind Kunststoffschaumteilchen, Luftblasenfolien aus Kunststoff, Airbags und ungeformtes Papierpackmaterial.

In manchen Fällen wird das Packmaterial verwendet, um den oberen Bereich eines Behälters zu füllen, in welchem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, um dadurch alle verbliebenen Hohlräume in dem Behälter zu füllen und um somit jegliche Verschiebungen des Objekts oder der Objekte in dem Behälter während des Versands zu verhindern oder zu minimieren. Wenn ein automatisierter Ausgeber verwendet wird, um Packmaterial bereitzustellen zum Füllen der Box, ist es heute vielleicht die gängigste Praxis, dass der Bediener des Ausgebers den Behälter beobachtet, während er mit Packmaterial befüllt wird und den Ausgeber stoppt, wenn der Behälter voll zu sein scheint. Automatisierte Ausgeber umfassen beispielsweise Kunststoffteilchenausgeber, welche oftmals verbunden sind mit einem Luftzufuhrsystem, Airbagmaschinen und Papierpackmaterialumformern.

Es ist eine allgemeine Tendenz des Bedieners, den Behälter zu überfüllen, mit dem Ergebnis, dass vielleicht mehr Packmaterial in dem Behälter platziert worden ist als es nötig war, um das Objekt oder die Objekte adäquat zu schützen, welche in dem Behälter verpackt wurden. In anderen Fällen kann es vorkommen, dass der Bediener zu wenig Packmaterial in den Behälter hineintut, mit dem Ergebnis, dass das Objekt oder die Objekte, welche in dem Behälter verpackt wurden, während des Versands beschädigt werden können. Das Überfüllen und Unterfüllen wird typischerweise immer mehr ein Problem, da die Geschwindigkeit der Ausgeber zunimmt. Heutzutage gibt es Hohlraumfüllausgeber, insbesondere Papierpackmaterialumformer, welche einen Materialstreifen bei Geschwindigkeiten oberhalb von 50 F/min. (ungefähr 0,25 m/s) liefern können.

Eine einfache Lösung für das vorgenannte Problem ist in dem US-Patent Nr. 5,871,429 offenbart. Das '429-Patent offenbart ein Verpackungssystem, welches einen Fühler zum Detektieren des Hohlraums in einem Behälter umfasst und einen Packmaterialumformer, welcher eine Steuerung aufweist zum Steuern des Zuführens und Schneidens eines Streifens von Packmaterial, so dass die Menge an Packmaterial produziert wird, welche benötigt wird, um den Hohlraum in dem Behälter zu füllen. Wie in dem '429-Patent erwähnt kann ein mechanischer Fühler verwendet werden, um einen Behälter in einer oder mehreren Positionen abzutasten, um die Menge an Packmaterial zu bestimmen, welche nötig ist, um den Hohlraum zu füllen. Der mechanische Fühler kann auch verwendet werden im Zusammenhang mit einem Barcode-Leser oder verwendet werden im Zusammenhang mit oder zusätzlich zu Sensoren, welche die Abmessungen oder den Füllungsgrad des Behälters detektieren, inklusive optischer und Ultraschall-Sensoren.

Während das oben beschriebene System des '429-Patents einen beträchtlichen Fortschritt in diesem Gebiet darstellt, besteht immer noch eine Notwendigkeit für verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Implementieren der grundlegenden Lösung, welche in dem '429-Patent gelehrt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein System bereit und zugehörige Komponenten und eine zugehörige Methodik, welche eine automatische Bestimmung und Bereitstellung einer Menge von Polstermaterial ermöglichen, welche ausreicht, um den Hohlraum, welcher in einem Behälter verblieben ist, in dem eines oder mehrer Objekte platziert wurden, zu füllen.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung umfasst solch ein System einen Packmaterialausgeber, welcher in der Lage ist, eine gesteuerte Menge an Packmaterial auszugeben, einen Behälterscanner, welcher ein Scanngebiet aufweist und eine Logikvorrichtung. Der Behälterscanner umfasst einen Höhensensor zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters, einen Breitensensor zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und einen Kontursensor zum Erfassen einer Kontureigenschaft des einen oder der mehreren Objekte in dem Behälter. Die Logikvorrichtung ist in der Lage, (1) erfasste Eigenschaftsinformationen zu verarbeiten, welche empfangen wurden von dem Höhensensor, dem Breitensensor und dem Kontursensor, (2) die Menge an Packmaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den verbliebenen Hohlraum in dem Behälter zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch das eine oder die mehreren Objekte, und (3) den Packmaterialausgeber anzuweisen, die bestimmte Menge an Packmaterial bereitzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines Hohlraumfüllsystems in Übereinstimmung mit der Erfindung befördert eine Fördervorrichtung den Behälter durch das Scanngebiet, und die Logikvorrichtung berechnet eine Längeneigenschaft des Behälters als eine Funktion der erfassten Eigenschaftsinformation, welche empfangen wurde von zumindest einem der Sensoren und die Geschwindigkeit (rate), mit der die Fördervorrichtung den Behälter durch das Scanngebiet fördert. Zusätzlich kann der Kontursensor kontinuierlich die obere Oberfläche des einen oder der mehreren Objekte in dem Behälter abtasten, wenn der Behälter von der Fördervorrichtung durch das Scanngebiet bewegt wird.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Hohlraumfüllsystem zum automatischen Bestimmen und Herstellen einer Menge von Packmaterial, welche ausreicht, um den verbliebenen Hohlraum in einem Behälter zu füllen, in welchen eines oder mehrere Objekte platziert wurden, einen Packmaterialausgeber, welcher in der Lage ist, eine gesteuerte Menge an Packmaterial auszugeben; eine Hohlraummessvorrichtung, welche die Menge des verbliebenen Hohlraums in einem Behälter misst, nachdem eines oder mehrere Objekte in dem Behälter platziert wurden, wobei die Hohlraummessvorrichtung in der Lage ist, den Packmaterialausgeber anzuweisen, eine vorgeschriebene Menge an Packmaterial bereitzustellen; und eine Eingabevorrichtung, welche verbunden ist mit der Hohlraummessvorrichtung, welche die Auswahl einer Hohlraumfülldichte aus einer Mehrzahl von Hohlraumfülldichten ermöglicht und wobei die Hohlraummessvorrichtung, in Reaktion auf eine ausgewählte Hohlraumfülldichte, die Menge an Polstermaterial variiert, welche der Packmaterialausgeber angewiesen ist, pro gemessenem Hohlraumvolumen bereitzustellen, um dadurch die ausgewählte Hohlraumfülldichte zu erhalten.

Die vorgenannten und andere Merkmal(e) der Erfindung werden nachstehend vollständig beschrieben und insbesondere hervorgehoben in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, welche im Detail eine oder mehrere illustrative Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen. Diese Ausführungsformen sind allerdings nur einige wenige der verschiedenen Wege, auf denen die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können. Andere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden offensichtlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den Zeichnungen betrachtet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Hohlraummess- und Ausgabesystems in Übereinstimmung mit der Erfindung.

2 ist eine schematische Darstellung des Behälterscanners, welcher in dem System gemäß 1 verwendet wird.

3 ist eine Endansicht des Behälterscanners gemäß 2, gesehen von der Linie 3-3 aus 2.

4 ist eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen regelmäßigen gekerbten Behälters (regular slotted container, RSC).

5 ist ein Blockdiagramm einer Logikvorrichtung, welche verwendet wird, um das Hohlraumfüllmess- und Ausgabesystem gemäß 1 zu steuern.

6 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Behälters, in dem verschiedene Objekte platziert wurden und wobei der verbliebene Hohlraum gekennzeichnet ist durch Schraffur.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun detailliert Bezug genommen auf die Zeichnungen und anfänglich auf 1, in der ein beispielhaftes Hohlraumfüllmess- und Ausgabesystem in Übereinstimmung mit der Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet wird. Das System 10 ist in der Lage, automatisch eine Menge an Packmaterial zu bestimmen und bereitzustellen, welche ausreicht, um den in einem Behälter verbliebenen Hohlraum zu füllen, in welchem eines oder mehrere Objekte platziert wurden.

Das System 10 weist im Allgemeinen einen Packmaterialausgeber 12 auf, welcher in der Lage ist, eine gesteuerte Menge an Packmaterial auszugeben, einen Behälterscanner 14, welcher ein Scanngebiet 16 aufweist und einen Behälterförderer 18 zum Fördern eines Behälters durch das Scanngebiet. Der Behälterförderer (welcher zumindest Teil eines Packlinienförderers sein kann) weist vorzugsweise einen angetriebenem Abschnitt 20 und einen nicht angetriebenen Abschnitt 22 auf. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der angetriebene Abschnitt 20 zumindest von einer Behälterhaltestation 24 durch das Scanngebiet 16 und zu dem nicht angetriebenen Abschnitt 22. Der nicht angetriebene Abschnitt 22 erstreckt sich von dem angetriebenen Abschnitt 20 durch ein Packmaterialfüllgebiet 26 in der Nähe des Packmaterialausgebers 12. Der Förderer 18 kann von jedem geeigneten Typ sein, wie beispielsweise dem dargestellten Rollenförderer.

An der Haltestation 24 weist der Förderer 18 ein zugehöriges Stopp-Gatter 30 auf, von einem geeigneten Typ, um auf gesteuerte Weise den Durchlauf eines Behälters in das Scanngebiet 16 hinein zu gestatten. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Stopp-Gatter 30 ein zurückziehbares Stopp-Glied, welches in einer ausgestreckten Position den Durchlauf eines Behälters 32a blockieren wird und dabei den Behälter 32a an der Haltestation hält. Wenn das Stopp-Glied 30 zurückgezogen ist, wird dem Behälter 32a gestattet, sich aus der Haltestation 24 zu bewegen durch den Betrieb des angetriebenen Abschnitts 20 des Förderers 18. Kurz nachdem der Behälter 32a freigegeben ist, wird das Stopp-Glied 30 ausgefahren, um den nächsten Behälter 32b an der Haltestation 24 zu fangen und zu halten, wodurch die Behälter auf kontrollierte Weise in und durch das Scanngebiet 16 geleitet werden.

In den 2 und 3 ist der beispielhafte Behälterscanner 14 zu sehen mit einem Rahmen 38, welcher ein paar Ständer aufweist, welche den Behälterförderer 18 überspannen und einen Querbalken 40, welcher gelagert wird auf den Ständern in einer festgelegten Distanz zu dem Behälterförderer 18. Die Ständer können beispielsweise auf dem Boden gelagert sein, wie in den 2 und 3 gezeigt oder sie können befestigt werden an dem Förderer 18, wie in 1 dargestellt.

Der Behälterscanner 14 weist des Weiteren ein oder mehrere Sensoren auf, welche Infrarot, Ultraschall, Laser- oder andere Sensorentypen sein können. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren ein Höhensensor 44 zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters, ein Breitensensor 46 zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und ein Kontursensor 48 zum Erfassen einer Kontureigenschaft des einen oder der mehreren Objekte in dem Behälter.

Der Kontursensor 48, welcher an dem Querbalken 40 oberhalb des Scanngebiets 16 befestigt ist, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er kontinuierlich die obere Oberfläche des einen oder der mehreren Objekte in dem Behälter abtastet, wie beispielsweise den Behälter 32c, wenn der Behälter von dem Förderer durch das Scanngebiet 16 bewegt wird. Ein beispielhafter Kontursensor ist ein nicht-kontaktierender optischer Laserscanner, welcher dergestalt arbeitet, dass er die Flugzeit von Laserlichtimpulsen misst, wie beispielsweise der Sick Optic LMS 200-30106 Laserscanner. Ein gepulster Laserstrahl wird ausgesendet von dem Laserscanner und reflektiert, wenn er auf ein Objekt trifft. Die Reflektion wird registriert durch den Empfänger des Laserscanners. Die Zeit zwischen der Ausstrahlung und dem Empfang der reflektierten Impulse ist direkt proportional zu der Distanz zwischen dem Laserscanner und dem Objekt. Der gepulste Laserstrahl kann abgelenkt werden durch einen internen Drehspiegel, so dass ein fächerförmiges Scannen von dem umgebenden Gebiet ausgeführt wird, wodurch die Kontur des Objekts (d.h. die Distanz von einem festen Bezugspunkt/einer festen Bezugsebene) bestimmt wird von der Sequenz der empfangenen Impulse. Der Fächerstrahl wird rechtwinklig zu dem Bewegungspfad des Behälters durch das Scanngebiet 16 gerichtet, wobei die Kontur des Objekts nacheinander gemessen wird, während sich der Behälter durch das Scanngebiet 16 bewegt. Es sollte gewürdigt werden, dass die Messdaten in Echtzeit über geeignete Kommunikationsmittel bereitgestellt werden können.

Der Breitensensor 46 kann jeder geeignete Sensor zum Messen der Breite des Behälters sein, welcher durch das Scanngebiet hindurch läuft. In der dargestellten Ausführungsform ist der Breitensensor 46 ein Infrarotdistanzsensor, welcher verwendet werden kann, um die Distanz zu messen, um die die eine Seite des Behälters beanstandet ist, von dem Sensor oder einem anderen Bezugspunkt. Um damit die Breite des Behälters zu bestimmen, muss die Position der anderen Seite des Behälters ausgerichtet werden bei einem bekannten festgelegten Abstand von dem Breitensensor 46, welcher, wie gezeigt, befestigt werden kann an einem der Ständer des Scannerrahmens 38 in einer Position etwas oberhalb des Niveaus des Förderers. Dazu werden die Behälter ausgerichtet an einer Führungsschiene 52 auf der Seite des Förderers 18, welche dem Breitensensor gegenüber liegt, wobei die Führungsschiene 52 einen bekannten Abstand von dem Breitensensor aufweist, und somit als eine Null-Referenz fungiert. Demgemäß wird die Breite des Behälters die Differenz zwischen der Position der Führungsschiene 52 und der gemessenen Position der Seite des Behälters sein, welche am nächsten zu dem Breitensensor 46 liegt. Jegliche geeignete Mittel können angewandt werden, um den Behälter an der Führungsschiene 52 auszurichten.

Der Höhensensor 44 kann jeder geeignete Sensor sein zum Bestimmen einer Höheneigenschaft des Behälters in dem Scanngebiet 16. Ein beispielhafter Sensor 44 umfasst ein Array 56 von Emittern und ein Array 58 von Empfängern, welche auf gegenüber liegenden transversalen Seiten des Scanngebiets angeordnet sind. In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform sind die Emitter- und Empfänger-Arrays 56 und 58 jeweils an den Scannerrahmenständern 38 befestigt. Jedes Array umfasst eine Reihe von Emittern/Empfängern, welche rechtwinklig ausgerichtet sind zu der Ebene des Förderers 18. Demgemäß produziert das Emitter-Array 56 einen Lichtvorhang, welcher detektiert wird durch das Empfänger-Array 58. Wenn ein Behälter durch den Vorhang hindurch läuft, wird der Vorhang unterbrochen durch den Behälter bis zu der Höhe des Behälters, wodurch eine Messung der Behälterhöhe erhalten wird.

In der dargestellten Ausführungsform ist das System 10 konfiguriert für eine Verwendung mit regulär gekerbten Behältern (RSCs). Wie in 4 dargestellt, weist ein RSC 62 eine spezifizierte Beziehung zwischen der Breite des Behälters W und der Höhe der Seitenkappen 64 und der Endkappen 66 auf. D.h. die Klappen 64 und 66 weisen eine Höhe auf, welche die Hälfte der Breite W des Behälters beträgt. Demgemäß kann die Höhe H der Seitenwände 68 und der Endwände 70 des Behälters (d.h. die Höhe des geschlossenen Behälters) bestimmt werden durch eine Messung der Höhe des Behälters mit den oberen Klappen 64 und 66 aufrecht in ihrem ungefalteten Zustand. Die Höhe der Seiten- und Endwände (die Höhe des Objekt enthaltenden Teils des Behälters) wird zwei Drittel von der Höhe des Behälters betragen, wenn die oberen Klappen 64 und 66 aufrecht stehen und ungefaltet sind. Während die dargestellte Ausführungsform die Höhe des Behälters mit den oberen Klappen 64 und 66 aufrecht stehend und im ungefalteten Zustand misst, werden die Fachleute würdigen, dass die Höhe H anders gemessen werden kann, so wie beispielsweise wenn die Klappen 64 und 66 nach unten gefaltet sind, wodurch eine direkte Messung der Höhe der Seiten- und Endwände des Behälters ermöglicht wird.

Ein separater Sensor könnte bereitgestellt werden, um die Länge des Behälters zu messen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Behälterlänge allerdings indirekt bestimmt durch Messen der Zeitdauer, die der Behälter benötigt, um jeden der Sensoren zu passieren, wie beispielsweise den Breitensensor 46, und durch Kenntnis der Geschwindigkeit, bei der der Förderer 18 den Behälter an dem Sensor vorbeibewegt. Die Zeitdauer multipliziert mit der Geschwindigkeit des Förderers ergibt die Länge des Behälters. Wenn die Geschwindigkeit des Förderers eine bekannte Konstante ist, dann muss nur die Zeitdauer aufgenommen werden, um die Länge des Behälters zu erlangen. Wenn die Geschwindigkeit des Behälters aus anderen Gründen variiert, kann der Fördergeschwindigkeitssensor 96 verwendet werden, um die Förderergeschwindigkeit zu erfassen und dieselbe an die Steuerungseinheit 76 zur Verarbeitung weiterleiten. Der Geschwindigkeitssensor kann beispielsweise ein Encoder sein, welcher zusammengeschaltet ist mit dem Fördererantriebsmotor zur Bereitstellung einer Serie von Pulsen, wobei die Rate der Pulse proportional ist zu der Geschwindigkeit des Motors und somit des Förderers. Die Steuerungseinheit kann kalibriert werden, um die Pulsrate umzuwandeln in eine Behältergeschwindigkeit, welche multipliziert werden kann mit der Behälterdurchlaufzeit, welche von dem Breitensensor gemessen wird.

Die verschiedenen operativen Komponenten des Systems 10 werden gesteuert durch eine Logikvorrichtung 76, welche diagrammatisch in 5 gezeigt wird. Die verschiedenen Funktionen der Logikvorrichtung 76 können ausführt werden durch eine einzige Steuerung wie beispielsweise eine Steuerungseinheit 78 für den Behälterscanner 14. Es kann jedoch wünschenswert sein, die Funktionen der Logikvorrichtung 76 zwischen verschiedenen Steuerungen zu verteilen, von denen jede separate Prozessoren aufweist, wie beispielsweise zwischen der Steuerungseinheit 78, der Steuerung für den Packmaterialausgeber und/oder einen Mikroprozessor eines Personalcomputers 80. Wie hierin verwendet, umfasst die Logikvorrichtung 76 den Prozessor oder Prozessoren des Systems, welche den Betrieb des Systems 10 steuern. Der Prozessor kann einer aus einer Anzahl von kommerziell erhältlichen Prozessoren sein, wie beispielsweise PLCs und Prozessorchips mit allgemeinem Zweck mit verschiedenen Ausgangs- und Eingangsanschlüssen und zugehörigen Speichervorrichtungen wie ROM und RAM. Die Logikvorrichtung kann gesteuert werden durch eine geeignete Software, welche unter anderem Daten verwendet, welche empfangen wurden von den Scannersensoren, um die Behälterlänge, -breite, -höhe und das obere Hohlraumfüllvolumen zu bestimmen.

Im Allgemeinen ist die Logikvorrichtung 76 in der Lage, erfasste Eigenschaftsinformationen, welche von dem Höhensensor 44, dem Breitensensor 46 und dem Kontursensor 48 empfangen wurden, zu verarbeiten. Die Logikvorrichtung 76bestimmt anschließend die Menge an Packmaterial, welches benötigt wird, um den Hohlraum zu füllen, welcher in dem Behälter verblieben ist, über dem einen oder den mehreren Objekten, welche in dem Behälter platziert wurden (oder der Bodenwand des Behälters, wenn sie nicht von einem Objekt abgedeckt wurde). In 6 wird dieser Hohlraum dargestellt durch die Schraffur 84, während die Objekte in dem Behälter 32 bezeichnet werden mit 85 bis 90. Nachdem die Menge an Polstermaterial zum Füllen des Behälters von oben bestimmt ist, weist die Logikvorrichtung 76 den Packmaterialausgeber 12 an, automatisch die bestimmte Menge von Packmaterial auszugeben. Das Packmaterial kann direkt in den Behälter fließen und/oder durch einen Bediener in dem Behälter platziert oder geführt werden.

In dem dargestellten beispielhaften System ist der Packmaterialausgeber 12 ein Packmaterialumformer, welcher eine oder mehrere Lagen von bahnförmigem Ausgangsmaterial (typischerweise Kraftpapier) umwandelt in ein relativ weniger dichtes Packmaterial. Beispielhafte Packmaterialumformer werden gezeigt in dem US-Patent Nr. 5,123,889 und in der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung Nr. PCT/US 01/18678, welche veröffentlicht wurde unter der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 01/94107, welche hiermit unter Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden. Andere Typen von Packmaterialausgebern können verwendet werden, wie beispielsweise andere Typen von Papierpackmaterialumformern, Ausgebern von Kunststoffteilchen etc. Viele solcher Ausgeber werden heutzutage gesteuert durch Mikroprozessoren, welche sofort zusammengeschaltet werden können mit der Steuerungseinheit 78 und/oder programmiert werden, um eine oder mehrere der hierin beschriebenen Funktionen der Logikvorrichtung 76 auszuführen. Im Falle eines Packmaterialumformers kann das Packmaterial vor Ort produziert werden und in Reaktion auf die Anweisungen von der Logikvorrichtung 76.

Wie in 5 dargestellt, kann die Steuerungseinheit 78 zusammengeschaltet werden mit dem Packmaterialausgeber 12 und mit einem Personalcomputer 80durch RS-232 serielle Schnittstellen 81a und 81b. Die Steuerungseinheit 78 ist ausgestattet mit verschiedenen Anschlüssen zur Verbindung mit den Scannersensoren 44, 46 und 48, mit einem Fußschalter 94, mit einem optionalen Fördergeschwindigkeitssensor 96, mit dem Stoppgatter 30 und mit einem Bedienpaneel 98. Wie in 1 zu sehen, sind der Fußschalter 94 und das Bedienpaneel 98 vorzugsweise in der Nähe des Packmaterialausgebers 12 positioniert, um von der Bedienperson/dem Packer benutzt zu werden. Ihre Funktion wird offensichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung des Betriebs des Systems 10.

Das oben beschriebene beispielhafte System 10 wird auf die folgende Weise betrieben. Wie in 1 zu sehen, werden Behälter 32, welche eines oder mehrere Objekte enthalten, wie beispielsweise Produkte für den Versand, gefördert durch den angetriebenen Abschnitt 20 des Förderers 18 in Richtung des Hohlraumfüllscanners 14. Die Behälter werden ausgerichtet durch geeignete Mittel nach einer Seite des angetriebenen Rollenförderers und vorzugsweise gegen die Führungsschiene 52 (2 und 3). Die Behälter werden gestoppt auf dem Förderer durch das Stopp-Gatter 30, bevor sie in das Scanngebiet 16 eintreten. Wenn der Bediener auf den Fußschalter 94 tritt, weist die Steuerungseinheit 78 das Stopp-Gatter 30 an, den führenden Behälter freizugeben für eine Bewegung in und durch das Scanngebiet 16. Nachdem der Behälter freigegeben wurde wird das Stopp-Gatter angewiesen, in seine Halteposition zurückzukehren, um den nächsten Behälter daran zu hindern, sich in das Scanngebiet 16 zu bewegen, bis es später dahingehend von der Logikvorrichtung 76 angewiesen wird.

Während sich der Behälter durch das Scanngebiet 16 bewegt, wird er von den Sensoren 44, 46 und 48 gescannt. Nach dem Scannen tritt der Behälter in den nicht angetriebenen Abschnitt 22 des Förderers ein, wo ein Bediener den Behälter erreichen und dann positionieren kann, vor dem Auslass des Packmaterialumformers 12. Der Bediener tritt anschließend wieder auf den Fußschalter 94, um die Vorrichtung zu veranlassen, den Packmaterialausgeber 12 anzuweisen, die benötigte Menge von Packmaterial auszugeben, welche notwendig ist, um den oberen Bereich des Behälters zu füllen. Nachdem der Behälter mit Packmaterial gefüllt wurde, kann er weitergeleitet werden zur weiteren Bearbeitung, wie beispielsweise einem Behälterverschließer 102 und anschließend auf einen weiteren angetriebenen Förderer 104.

Obwohl das Vorstehende ein bevorzugter Weg ist zum Betreiben des Systems, werden andere Wege zum Betreiben des Systems durch die vorliegende Erfindung berücksichtigt. Beispielsweise kann, nachdem der Packmaterialumformer angewiesen wurde, die bestimmte Menge an Packmaterial bereitzustellen, welche benötigt wird, um den Hohlraum zu füllen, welcher in dem Behälter verblieben ist, der Packmaterialumformer oder ein anderer Packmaterialausgeber das Packmaterial auf verschiedene Weise ausgeben. Das Packmaterial kann ausgegeben werden durch das oben beschriebene Verfahren, welches vom Bediener ausgelöst wird, oder, alternativ, kann der Bediener den Packmaterialausgeber stoppen das Packmaterial auszugeben, falls notwendig, um beispielsweise gegenüber dem Packmaterialumformer aufzuholen und dann wieder den Fußschalter zu betätigen. Der Packmaterialumformer würde dann damit fortfahren, Packmaterial auszugeben, bis die bestimmte Menge an Packmaterial produziert wurde und anschließend automatisch stoppen.

Während des vorerwähnten Prozesses, kann der Betriebsstatus angezeigt werden durch geeignete Anzeiger auf dem Bedienerpaneel 98. Beispielsweise kann eine „An"-Anzeige vorgesehen sein, eine „Scannvorgang beendet"-Anzeige, „Scannfehler"-Anzeige und eine „Umformer bereit"-Anzeige. Vorzugsweise wird der Fußschalter 94 nur dann betätigbar, wenn das „Umformer bereit"-Licht an ist und das „Scannfehler"-Anzeigelicht aus ist. Der Scannfehlerindikator kann, wenn er leuchtet, einen „keine-Behälter-entdeckt"-Zustand, eine gemessene Behältergröße unterhalb des Minimums und/oder oberhalb des Maximums, und/oder ein gemessenes oberes Hohlraumvolumen, welches negativ ist (kein Objekt in dem Behälter) oder dass das Behältervolumen (Behälter überfüllt) übersteigt.

Die Logikvorrichtung 76 kann auch ausgestattet sein mit einer oder mehreren Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise einer Maus, einer Tastatur, einem Keypad, einem Touchscreen, etc. Beispielsweise kann das Bedienerpaneel 98 ausgestattet sein mit einem Touchscreen als einer Eingabevorrichtung, oder der Personalcomputer 80 kann einen Touchscreen umfassen oder andere Eingabevorrichtungen, welche damit in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird eine Scannrückstelleingabe bereitgestellt, um es dem Bediener zu ermöglichen, einen Fehlerzustand zu löschen oder das System aus einem anderen Grund zurückzustellen. Das Bedienerpaneel und/oder der Personalcomputer können einen Monitor aufweisen, zur Anzeige der verschiedenen Indikatoren und/oder anderen Informationen, wie beispielsweise den gemessenen Abmessungen des Behälters, dem Gesamtvolumen des Behälters, dem Volumen der Inhalte der Behälter, und dem Volumen des Hohlraums über den Behälterinhalten.

Zusätzlich können das Bedienerpaneel und/oder der Personalcomputer ausgestattet sein mit einer Auswahlvorrichtung, welche die Auswahl einer Hohlraumfülldichte aus einer Mehrzahl von Hohlraumfülldichten ermöglicht. In Übereinstimmung mit der ausgewählten Hohlraumfülldichte variiert die Logikvorrichtung 76 die Menge an Packmaterial, welches ausgegeben werden soll pro gemessenes Hohlraumvolumen, um dadurch die ausgewählte Hohlraumfülldichte bereitzustellen. Dass heißt, dass die Logikvorrichtung 76 programmiert werden kann, eine Vorgabeeinstellung aufzuweisen, in der sie anweist, dass eine Menge X an Packmaterial ausgegeben werden soll für jede Volumeneinheit von gemessenem Hohlraum. Falls jedoch ein minimaler Schutz benötigt wird, kann beispielsweise der Bediener eine niedrigere Hohlraumfülldichte auswählen, in der die Logikvorrichtung 76 als Reaktion anweisen wird, beispielsweise 10% weniger Packmaterial auszugeben pro gegebener Einheit an gemessenem oberem Füllhohlraum. Dies wird resultieren in einer niedrigeren Fülldichte des Behälters und wird eine geringere Menge an Packmaterial verbrauchen. Andererseits, falls ein größerer Schutz benötigt wird oder die Objekte, welche in den Behälter gepackt werden, schwerer sind, kann der Bediener eine höhere Hohlraumfülldichte auswählen, wobei als Reaktion die Logikvorrichtung 76 anweisen wird, dass beispielsweise 10% mehr Packmaterial ausgegeben werden soll pro gegebener Einheit an gemessenem oberen Füllhohlraum. Die Eingabevorrichtung kann einen Drehregler (Dial) umfassen, wobei eine gewünschte Dichte eingegeben werden kann, einen Maus-Pointer, einen Touchscreen mit einer oder mehreren Eingaberegionen, eine Tastatur oder ein Keypad zur Eingabe einer gewünschten Hohlraumfülldichte, etc.

Obwohl die Erfindung gezeigt und beschrieben wurde unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen, ist es offensichtlich, das äquivalente Änderungen und Modifikationen erkannt werden von anderen Fachleuten beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Insbesondere in Bezug auf die verschiedenen Funktionen, welche ausgeführt werden durch die oben beschriebenen Komponenten, ist es beabsichtigt, dass die Begriffe (inklusive einer Bezugnahme auf ein „Mittel"), welche verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, falls es nicht anders angezeigt ist, jeder Komponente entsprechen sollen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (d.h. welche funktional äquivalent ist), selbst wenn sie nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, welche die Funktion ausführt in den hierin dargestellten exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung. Zusätzlich kann, während ein besonderes Merkmal der Erfindung vielleicht nur bezüglich einer der verschiedenen Ausführungsformen offenbart wurde, ein solches Merkmal kombiniert werden mit einem oder mehreren anderen Merkmale(n) der anderen Ausführungsformen, wie es gewünscht und vorteilhaft sein kann für jede gegebene oder besondere Anwendung.


Anspruch[de]
Ein Hohlraumfüllsystem (10) zum automatischen Bereitstellen und Ausgeben einer Menge von Polstermaterial, welche ausreichend ist, um den Hohlraum zu füllen, welcher in einem Behälter (32) verblieben ist, in dem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, aufweisend:

einen Polsterspender (12), welcher bereit ist, eine kontrollierte Menge an Polstermaterial auszugeben;

einen Behälterscanner (14), welcher ein Scangebiet (16) aufweist, wobei der Behälterscanner einen Höhensensor (44) zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters (32) umfasst, einen Breitensensor (46) zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und einen Kontursensor (48) zum Erfassen einer Kontureigenschaft von dem einen oder den mehreren Objekten in dem Behälter; und

eine Logikvorrichtung (76), welche bereit ist,

erfasste Eigenschaftsinformationen, welche von dem Höhensensor (44), dem Breitensensor (46) und dem Kontursensor (48) empfangen wurden, zu verarbeiten;

die Menge an Polstermaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den in dem Behälter verbliebenen Hohlraum zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch das eine oder die mehreren Objekte; und

den Polsterspender (12) anzuweisen, die bestimmte Menge an Polstermaterial auszugeben.
Ein Hohlraumfüllsystem gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Förderer zum Befördern des Behälters durch das Scangebiet. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß Anspruch 2, wobei die Logikvorrichtung eine Längeneigenschaft des Behälters berechnet als eine Funktion der erfassten Eigenschaftsinformationen, welche empfangen wurden von zumindest einem der Sensoren und der Rate, bei der der Förderer den Container durch das Scangebiet fördert. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Kontursensor kontinuierlich die obere Oberfläche des einen oder der mehreren Objekte in dem Behälter erfasst, wenn der Behälter von dem Förderer durch das Scangebiet bewegt wird. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Breitensensor die Distanz misst, um die eine Seite des Containers beabstandet ist von einem Referenzpunkt. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Breitensensor ein Infrarotdistanzsensor ist. Ein Hohlraumüllsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontursensor ein optischer Laserscanner ist. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Höhensensor ein Emitter-Array von Emittern umfasst, und ein Empfänger-Array von Empfängern, welche auf gegenüberliegenden transversalen Seiten des Scangebiets angeordnet sind. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß Anspruch 8, weiterhin aufweisend einen Behälterförderer zum Befördern des Behälters durch das Scangebiet; und wobei der Behälterscanner einen Rahmen umfasst, welcher ein Paar von Pfosten aufweist, welche beiderseits des Behälterförderers angeordnet sind und einen Querbalken, welcher gelagert wird oben auf dem Pfosten bei einer festgelegten Distanz von dem Behälterförderer und wobei die Emitter und Empfänger-Arrays jeweils an den Pfosten befestigt sind und wobei der Kontursensor an dem Querbalken befestigt ist. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, weiterhin aufweisend ein Stoptor, welches dem Behälterförderer zugeordnet ist, um auf kontrollierte Weise den Durchlauf eines Behälters in das Scangebiet zu gestatten. Ein Hohlraumfüllsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Auswahlvorrichtung, welche verbunden ist mit der Logikvorrichtung zum Ermöglichen der Auswahl einer Hohlraumfülldichte aus einer Mehrzahl von Hohlraumfülldichten, und wobei die Logikvorrichtung, in Reaktion auf eine ausgewählte Hohlraumfülldichte, die Menge an Polstermaterial ändert, welche ausgegeben werden soll pro gemessenem Hohlraumvolumen, um dabei die ausgewählte Hohlraumdichte bereitzustellen. Ein Hohlraumfüllsystem (10) zum automatischen Bestimmen und Herstellen einer Menge von Polstermaterial, welche ausreicht, um den Hohlraum, welcher in einem Behälter (32) verblieben ist, zu füllen, in welchem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, aufweisend:

einen Polsterspender (12), welcher bereit ist, eine kontrollierte Menge an Polstermaterial auszugeben;

ein Hohlraummessgerät (14, 76), welches die Menge an Hohlraum misst, welche in einem Behälter (32) verblieben ist, nachdem eines oder mehrere Objekte platziert wurden in dem Behälter, wobei das Hohlraummessgerät bereit ist, den Polsterspender (12) anzuweisen, eine vorgeschriebene Menge an Polstermaterial auszugeben; und

ein Eingabegerät, welches verbunden ist mit dem Hohlraummessgerät (14, 76), welches die Auswahl einer Hohlraumfülldichte aus einer Mehrzahl von Hohlraumfülldichten ermöglicht und wobei das Hohlraummessgerät, in Reaktion auf eine ausgewählte Hohlraumfülldichte, die Menge an Polstermaterial variiert, die der Polsterspender (12) pro gemessenem Volumen von Hohlraum ausgeben soll, um dabei die ausgewählte Hohlraumfülldichte zu erhalten.
Ein Hohlraumfüllsystem gemäß Anspruch 12, wobei das Hohlraummessgerät umfasst:

einen Behälterscanner, welcher ein Scangebiet aufweist, wobei der Behälterscanner einen Höhensensor umfasst, zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters, einen Breitensensor zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und einen Kontursensor zum Erfassen einer Kontureigenschaft von dem einen oder mehreren Objekten in dem Behälter; und

eine Logikvorrichtung, welche bereit ist,

erfasste Eigenschaftsinformationen, welche von dem Höhensensor, dem Breitensensor und dem Kontursensor empfangen wurden, zu verarbeiten;

die Menge an Polstermaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den in dem Behälter verbliebenen Hohlraum zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch das eine oder die mehreren Objekte, basierend auf der ausgewählten Hohlraumfülldichte; und

den Polsterspender anzuweisen, die bestimmte Menge an Polstermaterial auszugeben.
Ein Gerät zum automatischen Bestimmen einer Menge von Polstermaterial, welche ausreicht, um den Hohlraum zu füllen, welcher in einem Behälter (32) verblieben ist, in welchem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, aufweisend:

eine Logikvorrichtung (76); und

eine Eingabevorrichtung, welche verbunden ist mit der Logikvorrichtung, welche die Auswahl einer Hohlraumfülldichte aus einer Mehrzahl von Hohlraumfülldichten ermöglicht; und

wobei die Logikvorrichtung bereit ist,

erfasste Eigenschaftsinformationen von einem Behälter, in welchem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, zu verarbeiten;

die Menge von Polstermaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den in dem Behälter verbliebenen Hohlraum zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch eines oder mehrere Objekte, basierend auf der ausgewählten Hohlraumfülldichte; und

den Polsterspender (12) anzuweisen, die bestimmte Menge von Polstermaterial auszugeben.
Ein Gerät zum automatischen Bestimmen einer Menge von Polstermaterial, welche ausreicht, um den Hohlraum zu füllen, welcher in einem Behälter (32) verblieben ist, in dem eines oder mehrere Objekte platziert wurden, aufweisend:

einen Behälterscanner (14) mit einem Scangebiet (16), wobei der Behälterscanner einen Höhensensor (44) umfasst zum Erfassen einer Höheneigenschaft eines Behälters; einen Breitensensor (46) zum Erfassen einer Breiteneigenschaft des Behälters, und einen Kontursensor (48) zum Erfassen einer Kontureigenschaft von dem einen oder den mehreren Objekten in dem Behälter; und

eine Logikvorrichtung (76), welche bereit ist,

erfasste Eigenschaftsinformationen, welche empfangen wurden von dem Höhensensor (44), dem Breitensensor (46) und dem Kontursensor (48) zu verarbeiten;

die Menge an Polstermaterial zu bestimmen, welche benötigt wird, um den Hohlraum, welcher in dem Behälter (32) verblieben ist, zu füllen, welcher nicht eingenommen wird durch das eine oder die mehreren Objekte; und

den Polsterspender (12) anzuweisen, die bestimmte Menge von Polstermaterial auszugeben.






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