用于在各种定向的表面上施加标签的方法和设备

摘要

提供了一种设备和使用该设备的方法，包括使用构造成向沿传送器带运动的包裹施加标签的设备。本发明的设备包括支撑框架(20)、一对转台组件(30U，30L)、一对相应的臂组件(50U，50L)，类似相应的臂组件驱动电动机(61U，50L)、标签施加头组件(70)、标签打印机/供应器(100)、以及控制装置(120)。所述支撑框架支撑所述一对的两个转台组件。每个转台组件支撑其中一个臂组件，以使每个臂组件可绕水平轴线枢转。每个臂组件还可沿其纵向轴线相对于其相应的转台运动。臂组件的下端以铰接的方式连接在一起。在其中一个臂组件的一端连接有标签施加头组件。提供了一种设备和使用该设备的方法，包括使用构造成向沿传送器带运动的包裹施加标签的设备。本发明的设备包括支撑框架、一对转台组件、相应的一对臂组件、类似相应的臂组件驱动电动机、标签施加头组件、标签打印机/供应器以及控制装置。所述支撑框架支撑所述一对的两个转台组件。每个转台组件支撑其中一个臂组件，以使每个臂组件可绕水平轴线枢转。每个臂组件还可沿其纵向轴线相对于其相应的转台运动。臂组件的下端以铰接(P)的方式连接在一起。在其中一个臂组件的一端连接有标签施加头组件。该连接是允许标签施加到从旁经过的包裹的水平或竖直表面上的枢转连接。所述转台组件没有被提供动力，但使臂组件能相对于静止支撑框架相对自由的枢转连接。但是，臂组件相对于静止支撑框架作线性运动。但是，臂组件沿它们的纵向轴线的线性运动由相应的臂组件驱动电动机提供动力。该线性运动由控制装置单独控制，从而使标签施加头组件能定位在传送器带或在其它支撑表面上方的各种希望位置处。

说明书

技术领域

本发明大体上涉及在沿传送路径传送的包裹或其它物品上的标签、标记或其它物品的布置或读取。

背景技术

现有技术包括许多用于在包裹沿传送路径经过时将标签或其它物品施加到包裹上的不同方法和设备。然而，对该技术始终有需求并且需要对其进行改进。

发明内容

本发明通过提供用于将标签(包括条形码或其它编码标签，并包括但不限于RFID标签)或其它制品贴到包裹或其它物品上的方法和设备，从而克服了现有技术的缺陷。

总的来说，本发明的目的在于用于将标签或其它物品转移到正沿传送路径传送的包裹的外表面上的方法和设备，该路径具有一宽度并由具有位于传送平面中的部分的传送表面限定，所述包裹具有水平表面和竖直表面，所述装置包括：相对静止框架；第一转台组件，所述第一转台组件本身包括相对于所述静止框架连接的第一静止转台部分，和相对于该第一静止转台部分可旋转地连接的第一旋转转台部分，以使得该第一旋转转台部分能相对于所述第一静止转台部分和所述框架绕第一转台轴线旋转；第二转台组件，所述第二转台组件本身包括相对于所述静止框架连接的第二静止转台部分，和相对于该第二静止转台部分可旋转地连接的第二旋转转台部分，以使得该第二旋转转台部分能相对于所述第二静止转台部分和所述框架绕第二转台轴线旋转；第一细长臂，相对于所述第一旋转转台部分安装该第一细长臂，以允许该第一细长臂相对于所述第一旋转转台部分沿大致平行于该第一细长臂的纵向轴线的第一线性路径作线性运动，此外该第一细长臂还被允许与所述第一旋转转台部分一起绕所述第一转台轴线旋转；第二细长臂，相对于所述第二旋转转台部分安装该第二细长臂，以允许该第二细长臂相对于所述第二旋转转台部分沿大致平行于该第二细长臂的纵向轴线的第二线性路径作线性运动，此外该第二细长臂还被允许与所述第二旋转转台部分一起绕所述第二转台轴线旋转；枢转连接，位于所述第一和第二细长臂之间并连接这二者；第一臂驱动装置，用于提供足以使所述第一细长臂沿所述第一线性路径相对于所述第一旋转转台部分运动的力；第二臂驱动装置，用于提供足以使所述第二细长臂沿所述第二线性路径相对于所述第二旋转转台部分运动的力；以及标签施加头，相对于所述第一和第二细长臂的其中之一连接该标签施加头，以使该标签施加头可横过所述传送器路径的宽度并在相对于所述传送器表面的不同高度处运动到各种位置，且可操纵该标签施加头以将标签或其它物品分配在正沿传送表面传送的包裹的表面上。

本发明的目的还在于一种用于将标签或其它物品转移到正沿传送路径传送的包裹的外表面上的方法，所述路径具有一宽度且由具有位于传送平面内的部分的传送表面限定，所述包裹具有水平表面和竖直表面，所述方法包括下列步骤：提供相对静止框架；提供第一转台组件，所述第一转台组件本身包括相对于所述静止框架连接的第一静止转台部分，和相对于所述第一静止转台部分可旋转地连接的第一旋转转台部分，以使得所述第一旋转转台部分能相对于所述第一静止转台部分和所述框架绕第一转台轴线旋转；提供第二转台组件，所述第二转台组件本身包括相对于所述静止框架连接的第二静止转台部分，和相对于所述第二静止转台部分可旋转地连接的第二旋转转台部分，以使得所述第二旋转转台部分能相对于所述第二静止转台部分和所述框架绕第二转台轴线旋转；提供第一细长臂，相对于所述第一旋转转台部分安装该第一细长臂，以允许所述第一细长臂相对于所述第一旋转转台部分沿大致平行于所述第一细长臂的纵向轴线的第一线性路径作线性运动，此外所述第一细长臂还被允许与所述第一旋转转台部分一起绕所述第一转台轴线旋转；提供第二细长臂，相对于所述第二旋转转台部分安装该第二细长臂，以允许所述第二细长臂相对于所述第二旋转转台部分沿大致平行于所述第二细长臂的纵向轴线的第二线性路径作线性运动，此外所述第二细长臂还被允许与所述第二旋转转台部分一起绕所述第二转台轴线旋转；提供枢转连接，其位于所述第一和第二细长臂之间并连接这二者；提供第一臂驱动装置，用于提供足以使所述第一细长臂沿所述第一线性路径相对于所述第一旋转转台部分运动的力；提供第二臂驱动装置，用于提供足以使所述第二细长臂沿所述第二线性路径相对于所述第二旋转转台部分运动的力；以及提供标签施加头，相对于所述第一和第二细长臂的其中之一可枢转地连接该标签施加头，绕所述标签头轴线操作所述标签施加头，同时操作第一和第二臂驱动装置，以使所述第一和第二臂组件分别相对于所述第一和第二旋转转台部分分别沿所述第一和第二线性路径运动，横过所述传送器路径的宽度并在相对于所述传送器表面的不同高度处使所述标签施加头运动到不同位置，并将所述标签施加头操纵到合适的不同定向，以将标签或其它物品分配到正沿所述传送表面传送的包裹的水平和竖直表面上。

因此，本发明的一个目的是提供用于施加标签或其它物品以区分物品的改进的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将粘性标签施加到传送器上的物品上的改进的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将具有RFID特征的标签施加到具有水平或竖直支撑表面的物品上的改进的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将标签或其它物品施加到传送器上的包裹上的改进的方法和设备，以使得所述标签或其它物品可以位于包裹的竖直表面和水平表面上。

本发明的另一目的是提供用于将标签或其它物品提供到物品上的可靠的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将标签或其它物品提供到物品上的有效的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将标签或其它物品提供到物品上的通用的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于将标签或其它物品提供到物品上的可调节的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于贴近输送包裹的传送器定位物品的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于相对于传送时的包裹或其它物品来定位扫描器或其它读取装置的方法和设备。

当结合附图以及所附权利要求阅读本发明优选实施例的以下详细描述时，将理解本发明的其它目的、特征和优点。

附图说明

已经如此大体上描述了本发明，下面将参考附图，这些附图不必按比例绘制，且在这些附图中：

图1是表示操作中的设备10的示意图。示出了标签施加部件74(为标签施加头组件70的一部分)的多个位置，这些位置与标签打印机/供应器100(还处于替换位置100′)相关，并位于用于将标签放置在位于传送器或其它支撑表面200的顶部上的包裹300、300′上的位置。示出了上、下旋转转台组件30U、30L，它们分别支撑上、下臂组件50U、50L，以允许上、下臂组件分别绕枢转点PP1、PP2枢转，同时还能够沿它们的长度相对于转台的旋转部分线性运动。上、下臂组件50U、50L的下端在枢转位置“P”处可枢转地连接，所述枢转位置不在下臂组件50L的端部但靠近该端部，所述枢转连接沿大致水平并平行于传送器方向的轴线。

图2是标签施加头组件70的局部视图，该组件连接在下臂主框架元件51L(为上臂组件的一部分)的下端上。标签施加头组件70相对于下臂组件50L的下端刚性连接。标签施加头组件70包括下列元件：框架71，伺服电动机73，标签施加件74(具有图2中示出的风扇侧开口74-F和后面在图7A中示出的标签侧开口74-L)，施加器位置环形驱动带75，各种控制线和供气管78，以及任选的初始位置指示器(激光器)79。激光器79为“回归(homing)”目的发射可指向静止目标T的激光束79B。伺服电动机73绕轴线73A可旋转地驱动一主动带轮(后面在图7A和图7B中示出为73P)。标签施加件74相对于标签施加器组件70的框架71绕轴线74A可枢转地安装，并如本申请中稍后所述拾取而后分配标签。

图3是组件10的一部分的局部视图，即这样的部分，其包括支撑框架20(具有典型框架元件21)、脱离式(breakaway)支撑板22、上、下转台组件30U、30L、上、下臂组件50U、50L、以及上、下臂组件驱动电动机61U、61L。还分别示出了上转台组件30U的旋转外转台部分34U、下转台组件30L的旋转外转台部分34L、上、下线性轴承组件36U、36L、以及上、下变速箱组件62U、62L。应理解，所述上、下变速箱组件可以位于上、下线性轴承组件36U、36L的任一侧；图4示出了替换的布置。

图4是表示上、下转台组件30U、30L以及上、下臂组件50U、50L(每一个都包括相应的主框架元件50U、50L)的相互作用的视图。示出了典型的转台轴承32U、32L，它们是位于本申请中稍后将要描述的静止内转台部分和旋转外转台部分之间的轴承。还示意地示出了下线性轴承组件36L(以虚线表示)和下变速箱组件62L(也以虚线表示)。还示出了上电动机61U(以虚线表示)、两个上空转轮65U、以及上驱动轮齿64U。最后，示出了上三角带(cogged belt)53U的一部分，但是由于与现有技术中所公知的一样，因此未示出处于连接到上臂框架元件51U上的锚固位置的带的端部。

图5A和图5B是示意图，示出了设备10的一部分绕枢转点PP的枢转连接。示出了相对于支撑框架20绕枢转点PP可枢转地安装的脱离式支撑板22。还示意地示出了连接到脱离式支撑板22上的上、下转台组件30U、30L。示出了下臂组件50L，但是应理解上臂组件位于下臂组件后方而没有示出。还应理解示出的下臂组件为简化形式，事实上各种控制线等连接到该组件并从该组件延伸。另外，没有示出电动机。示出了轴线32UA和32LA，以表示允许上、下臂组件分别围绕旋转的轴线。如果在传送器上运动的元件(例如，盒)与标签施加头组件70接触，则所述设备从图5A示出的位置枢转到图5B示出的位置。弹簧25提供所需的复位特征。

图6是表示为上臂组件50U相对于具有典型框架元件21的框架20提供的支撑方式的侧视图。该图示出了相对于框架20在枢转点PP处可枢转地连接的脱离式支撑板22，使用提供表示脱离式支撑板22处于图6的位置或可替换地处于图5B的位置的控制指示的状态传感器(presencesensor)27。没有示出所述复位弹簧。示出了用于上转台组件30U的内、外转台部分31U、34U，同样示出了用于下转台组件30L的内、外转台部分31L、34L。还示出了为上臂组件50U与上转台组件30U的旋转外转台部分34U之间的线性运动而提供的线性轴承37U。

图7A和图7B是示意图，示出了伺服电动机73、驱动带75和标签施加件带轮74P的操作和相互作用。图7A示出了标签施加部件74，定位成使其主动侧(亦称标签侧开口74-L)处于“下”方向，例如可用于拾取标签。图7B示出旋转了90°的部件74，从而使其定位成能将标签施加到竖直表面(例如，包裹的竖直表面)上。应理解，部件74的运动范围大于90°。

图8是表示本发明的各种元件随时间的旋转速度的图表。具体地，该图表示出了电动机61U随时间的旋转速度、电动机61L随时间的旋转速度、和标签施加组件的伺服电动机73的旋转速度(示出了两个示例性情况)。

图9是示意图，表示控制装置120(在678 358 1869的一个示例中示出了包括PLC)与电动机61U、61L及它们相关的伺服放大器61U-S、61L-S、标签施加器驱动电动机73、标签打印机100、和脱离式板状态传感器27之间的操作连接和关联。还示出的是“头在巢中(Head in Nest)”传感器101，它是识别标签施加头组件70何时处于其“巢”中的传感器，“巢”用于表示该标签施加头组件准备好接收标签。还示出了“标签储备”传感器102，其构造成用于向PLC 120提供表示特定的预定数量的标签留在打印机中的信号。这可用于实现计划目的；在一个实施例中，当标签打印机100没有标签时，传感器102向PLC发送信号，而此时系统不得不停止。还示出了“标签在头部”传感器103，其使系统能知道标签施加器74已经从打印机接收到了新的标签。还示出了“打印机位置”传感器104，其为整个系统提供打印机处于其操作位置的指示。该操作位置与打印机正被维护时或被提供标签存储时可使用的维护位置不同。还示出了“巢板(Nest Plate)”传感器105，它是可操作地与一板关联的传感器，该板用作防破坏最后凭借装置，以防止标签施加头组件70与打印机或其它装置相碰撞。这是为了例如在标签施加器离开得太远的情况下处理紧急状况(不然要避免出现)。

图10是上臂主框架元件51U当相对于上线性轴承组件36U保持线性运动时的横截面示意图。上线性轴承组件36U连接到旋转外转台部分34U上。还以横截面形式示出了上三角带53U。但是，应理解上三角带53U可以位于上臂主框架元件51U的任一侧。在上臂主框架元件51U与上线性轴承组件36U的T形脊状部分之间存在有现有技术公知的轴承，但是没有示出。然而，可容易理解的是可以在这两者之间设置轴承，该轴承通常由固定到部件36U上的座圈保持，以允许轴承(未示出)在部件51U上滚动并便于部件51U相对于部件36U沿大致垂直于该图所在的那页纸的轴线作线性运动。在不背离本发明的精神和范围的情况下，也可以使用其它线性轴承结构。

具体实施方式

下面将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的一些(但不是全部)实施例。实际上，本发明可以以多种不同的形式实现而不应解释为限于这里所列出的实施例；相反，提供这些实施例为的是使本公开满足适用的法律要求。在全文中，相同的附图标记表示相同的元件。

本领域的技术人员受益于本发明以上描述以及附图的教导，将会想出这里提出的本发明的许多修改例和其它实施例。因此，应理解本发明并不限于所公开的具体实施例，且所述修改例和其它实施例也应被认为包括在所附权利要求的范围内。尽管这里采用了具体术语，但是它们仅用于一般的描述意义而不是为了限制。

大体结构和操作

根据本发明的设备10构造成将例如标签5(见图7A和图7B)施加到正沿传送带200运动的包裹300上。

基本参照所有的图，本发明的设备10包括支撑框架20、一对转台组件30U、30L、相应的一对臂组件50U、50L、同样相应的臂组件驱动电动机61U、61L、标签施加头组件70、标签打印机/供应器100、以及控制装置120。

支撑框架20支撑所述一对的两个转台组件30U、30L。每个转台组件30U、30L支撑其中一个臂组件50U、50L，以使得每个臂组件50U、50L可绕水平轴线枢转。每个臂组件还可沿其纵向轴线相对于各自的转台运动。

臂组件50U、50L的下端以铰接方式连接在一起。在其中一个臂组件的一端处连接有标签施加头组件70。这一连接是枢转连接，以允许标签施加到正由此经过的包裹的水平或竖直表面上。

不向转台组件30U、30L提供动力，而是因它们为臂组件50U、50L提供相对于静止支撑框架的相对自由的枢转连接而使它们“空载”。但是，臂组件50U、50L沿它们的纵向轴线的线性运动由相应的臂组件驱动电动机61U、61L提供动力。这一线性运动由控制装置120独立控制，以使得标签施加头组件可以定位在传送带或其它支撑表面上方的各种希望位置处。

更详细的描述

下面进行更详细的描述。可结合本描述参考附图的以上描述。

支撑框架20

现在参照图3、图4和图5A-5B，组件10的框架20构造成基本静止并构造成定位在传送器200的近旁。

包括例如21的框架件在内，框架20是基本静止的，但是框架20包括相对于该框架20的主要部分可枢转的部分。该部分标为22，并称作“脱离式支撑板22”。如上所述，该脱离式支撑板22构造成支撑转台组件30U、30L二者。

如图5A、图5B和图6具体所示，脱离式支撑板22相对于框架的主要部分在枢转点PP附近可枢转地连接。拉簧位于25处并构造成在例如图5A所示的位置偏压脱离式支撑板22。但是，应理解脱离式支撑板22可以从图5A所示的位置枢转到图5B所示的位置。

当一物体(例如，包裹)接触标签施加头组件70时，其中力大于预定量，脱离式支撑板22将起作用。可以理解的是，脱离式支撑板22通过绕枢转点PP枢转而“脱离”图5A所示的其初始位置；当力推靠标签施加头组件70时，该力从标签施加头组件70被传递至上、下臂组件50U、50L二者。该力还被传递至上、下转台组件30U、30L。由于转台组件30U、30L可旋转地但仍是刚性地连接到脱离式支撑板22，因此可理解的是作用在标签施加头组件70上的力产生使得脱离式支撑板22向图5B所示的位置“脱离”的力矩，从而使标签施加头组件70能沿传送路径相对向下游并相对于传送器200向上运动，从而降低对其造成损坏的危险。

应理解，传感器27(见图6)设置成与脱离式支撑板22操作关联，从而当该传感器识别出脱离式支撑板22已经“脱离”时，整个设备10(包括系统控制)能控制其它相关元件。例如，电动机61U、61L以及正与标签施加器一起使用的传送器200可以停止直到障碍物被清除或者情况得以适当调整。

图6示出了状态传感器27。还可理解的是，若认为有必要，则为了提供初始脱离力，一般情况下还可以使用棘爪。在一种结构中，不采用棘爪，并将弹簧调节成使该弹簧偏转所需的全部力仅为10磅，从而使得该结构从图5A所示的位置枢转到图5B所示的位置。

上、下转台组件30U、30L

现在特别参照图1、图5A和图5B，相对于脱离式支撑板22的表面安装上、下转台组件30U、30L。转台组件均包括静止部分和旋转部分，这些部分通过诸如现有技术公知的转台轴承可操作地连接。现在还参照图3、图4和图6，上转台组件30U包括静止内转台部分31U、轴承32U、和旋转外转台部分34U。下转台组件30L包括静止内转台部分31L、轴承32L、和旋转外转台部分34L。

相对于脱离式支撑板22分别刚性地连接静止内转台部分31U、31L。使旋转外转台部分34U、34L能分别绕轴线32UA、32LA旋转，这些轴线大致平行，且在一个优选实施例中，在假定支撑整个系统的地面是大致水平的情况下，这些轴线为同样的大致水平。但是应理解的是，这只是一个优选实施例而不应解释为限制。

在转台组件中有两种轴承：线性轴承和实际上旋转的转台轴承。可以理解，在一个优选实施例中，内部分31U和外部分34U例如包括容纳转台轴承32U的相应的轴承座圈。但是，还有诸如37U、37L的线性轴承(在图6中示出了元件37U，稍后描述)，这些线性轴承允许臂组件50U、50L沿它们的纵向轴线分别相对于旋转外转台部分34U、34L线性运动。

上、下转台组件30U、30L包括诸如现有技术中公知的合适轴承，以提供适当的操作特性和磨损特性。在一个优选实施例中，转台组件可绕它们各自的旋转轴线32UA、32LA自由旋转，也就是说，相对于框架20的框架元件21支撑这些转台组件的轴承允许它们被认为“空载”，除非出现正常摩擦阻力。

如后面进一步详细描述的，上、下转台组件30U、30L通过利用旋转外转台部分34U、34L支撑相应的上、下臂组件50U、50L，旋转外转台部分34U、34L在支撑上、下臂组件的同时允许它们相对于这些部分沿线性路径运动。

为了描述，还应指出，上转台组件30U可称为“第一”转台组件。同样地，还应指出，下转台组件30L可称为“第二”转台组件。此外，上臂组件50U可称为“第一”臂组件，而下臂组件50L可称为“第二”臂组件。其它元件也可被称为“第一”或“第二”。但是，这些术语不应被解释为限制而仅用于提供本发明的准确且可理解的描述。此外，旋转转台部分相对于与其相关的静止转台部分的运动应被大致理解为“转台旋转”。

臂组件50U、50L

上、下转台组件30U、30L与它们的相应上、下臂组件50U、50L之间的相应相互作用基本上类似，因此为了说明，将描述上臂组件50U与上转台组件30U之间的相互作用。

具体参照图3和图4，上臂组件50U包括上臂主框架元件51U且还包括上三角带53U。该三角带53U不是环形带，而是具有分别相对于上臂主框架元件51U的上端和下端连接的上端和下端。如稍后将要详细描述的，三角带53U由驱动轮齿驱动，从而三角带上的张力致使上臂主框架元件51U(为上臂组件50U的一部分)沿其线性路径运动。

上臂组件50U的主框架元件51U在一个实施例中包括可以被认为是“C”形的横截面，如图10所示。

图10是上臂主框架元件51U当相对于上线性轴承组件36U保持线性运动时的横截面示意图。上线性轴承组件36U连接到旋转外转台部分34U。还以横截面方式示出了上三角带53U。但是，应理解上三角带53U可以位于上臂主框架元件51U的任一侧。在上臂主框架元件51U与上线性轴承组件36U的T形脊状部分之间的轴承未示出。然而可容易理解的是，可以在这两者之间设置轴承，该轴承通常由固定到部件36U上的座圈保持，以允许轴承(未示出)在部件51U上滚动并便于部件51U相对于部件36U沿大致垂直于该图所在的那页纸的轴线作线性运动。

换种方式说，主框架元件51U的该C形横截面提供了一纵向通道，如上所述，在该纵向通道内可以设置现有技术中公知的轴承，以便于上臂组件50U的主框架元件51U沿其线性路径相对于旋转外转台部分34U进行纵向运动。这种线性轴承结构是现有技术所公知的，并且在不背离本发明的情况下可以使用几种线性轴承结构中的任一种。

在本发明的一个实施例中，可沿任一臂框架元件设置细长外壳(未示出)。该细长外壳可以为延伸至包括标签施加头组件70(参见2)在内的设备10(参见图1)的各种元件的控制线、管等提供保护。

上、下臂组件驱动组件60U、60L

上、下臂组件驱动组件60U、60L构造成分别使上、下臂组件50U、50L分别沿它们的线性路径相对于旋转外转台部分34U、34L运动。如在本申请其它地方所述，可以设置现有技术公知的合适线性轴承以便于该线性路径运动。

由于上、下臂组件驱动组件60U、60L在结构上类似，因此以示例的方式来说明组件60U。

现在参照图3，上臂组件驱动组件60U包括上电动机61U和上变速箱组件62U。现在还参照图4，变速箱组件62U包括上驱动轮齿64U和上空转轮65U。上电动机61U通过驱动驱动轮齿64U以使得该上驱动轮齿64U驱动以上所述的上三角带53U而驱动变速箱组件62U。

上电动机61U通过合适的安装结构(在一种结构中使用未示出的角支架)安装，从而使其相对于旋转外转台部分34U刚性地安装。该电动机61U可单独使用，或者可根据需要与合适的减速箱一起使用，以提供输出轴转矩和速度。

变速箱组件62U(见图3)具有相对于旋转外转台部分34U刚性连接的框架。变速箱组件62U被上电动机61U驱动，以使得上驱动轮齿64U被旋转驱动。事实上，在变速箱组件62U中存在减速；上驱动轮齿以相对于驱动它的电动机或者电动机/减速组件1∶4的比例被驱动。变速箱组件还包括两个上空转轮65U(见图4)，这两个空转轮相对于变速箱组件62U的框架可旋转地安装，从而为三角带提供引导装置。

如参照图4可理解的，三角带53U不是连续的而是具有分离的端部，三角带53U具有穿过组件变速箱组件62U的中部。三角带53U的端部固定在上臂框架元件51U上。三角带53U沿着两个空转轮中的第一个经过，接着大致围绕上驱动轮齿64U，然后沿着两个空转轮中的第二个经过。如可理解的，当上驱动轮齿64U驱动所述带时，其沿带的长度相对运转。

因此，可以看出电动机61U驱动具有输出轴(未示出)的变速箱组件62U，该输出轴驱动驱动轮齿64U。该驱动轮齿64U驱动三角带53U。

应理解，必要时可通过现有技术中公知的合适制动器制动电动机61U，以提供停止控制特征。此外，相对于电动机连接有编码器机构，以使得可以从电动机获得反馈，从而有效地提供伺服控制的电动机。通常来说，应设有输出电动机位置的控制器。

在一个实施例中，电动机61U、61L是伺服控制的、类似且具有大致1/2马力的分数马力，且在一个实施例中构造成以1088rpm驱动直径为1英寸的轮齿链轮。

在一种构造中，为了获得需要的加速度，传递至带的力大致为50磅，但是在本发明的情况下也可以设想其它构造。

在示出的一个实施例中，电动机连接至一减速组件，该减速组件在一个实施例中的减速比为4∶1。

因此，可以看出，上、下臂组件驱动电动机61U、61L驱动相应的驱动轮齿(例如64U)，以使得驱动电动机的轴的旋转致使相应的臂组件50U、50L沿它们的纵向轴线相对于转台组件30U、30L的旋转支撑台34U、34L作线性运动。由在本申请其它地方论述的控制装置120(例如，PLC)提供对这些驱动电动机的旋转的控制。

上、下臂组件驱动电动机61U、61L分别具有相对于上、下转台组件30U、30L的旋转支撑台34U、34L分别安装的基部。但是，驱动电动机61U、61L具有相应的驱动轴，这些轴支撑并驱动相应的驱动轮齿64U、64L。因此可看出，驱动轮齿64U、64L绕相对于相应的旋转支撑台34U、34L静止的轴线可旋转地被驱动，而这些轴线相对于静止框架20转动。

还应理解，上、下转台组件30U、30L的相应旋转外转台部分34U、34L相对于支撑框架部件20基本上分别处于“空载”模式。尽管臂组件可以沿其纵向轴线相对于其相应的旋转支撑台运动，但是该纵向轴线并不是一直保持处于相同方向；如果旋转支撑台绕其旋转轴线旋转，则所述纵向轴线会发生运动。

如上所述，转台组件30U、30L在沿臂主框架元件(51U、51L)的长度的一个位置处支撑臂组件50U、50L。但是，如图1所示，上、下臂组件50U、50L的下端在枢转位置“P”处可枢转地连接，所述枢转位置不在下臂组件50L的端部但靠近该端部，所述枢转连接大致水平且沿平行于传送方向的轴线。该枢转轴线垂直于图1的纸面。

标签施加头组件70

现在还参照图2，标签施加头组件70相对于下臂组件50L的下端被刚性连接。标签施加头组件70包括下列元件：框架71、伺服电动机73、标签施加部件74、施加器位置环形驱动带75、初始位置指示器(激光器)79、以及各种控制线78。

标签施加器组件70的框架71相对于下臂主框架元件51L的下端被刚性连接。该框架71构造成支撑伺服电动机73、标签施加部件74、施加器位置环形驱动带78、初始位置指示器(激光器)79、以及各种控制线78，如下所述。

伺服电动机73的基部相对于标签施加器组件70的框架71被刚性安装。伺服电动机73绕轴线73A可旋转地驱动主动带轮73P。

标签施加部件74相对于标签施加器组件70的框架71绕轴线74A可枢转地被安装。通过该枢转关系并使用合适的伺服控制使得需要时标签施加部件74能相对于施加头组件70并相对于设备10的其余部分枢转至一已知位置，以将标签施加到竖直表面和水平表面(通常为顶面)二者上，例如大致如图1和图7A/7B所示。

环形驱动带75同时连接到伺服电动机73的主动带轮73P和标签施加器74的从动带轮74P上。如可以理解的，通过操作伺服电动机73，可以按需要调节标签施加器74的角位置。在一个实施例中，标签施加器相对于传送器表面的范围大致为155°。如现有技术中公知的那样，通过控制线78对伺服电动机73进行控制。

参照图7A和图7B，示出了标签施加部件74的枢转运动。标签施加部件74的功能是选择地将标签保持在其排放侧(在图7A中指向下而在图7B中指向右)，并选择地将标签排放到包裹上或其它靠近标签施加部件74的排放侧的合适表面上。

标签施加头大致如现有技术中所公知的那样，且提供在其上保持标签的“拾取”功能，和将标签“吹送”一段距离至接收表面(例如，包裹表面)的功能。

尽管标签施加部件74通过现有技术公知的轴承相对于框架74被可枢转地连接，但是还向该部件提供有气动控制和电动控制，这些为了简化说明而未示出。可以理解，标签施加器需要气体和电流。气体(处于由风扇提供的相对低的真空压力)用于按需要将标签保持在标签侧开口74-L上，并利用一“股”气体(来自高压源)将标签从格栅式标签侧开口74-L喷射到邻近的表面(例如，包裹)上。

所述标签施加部件包括从风扇侧开口74-F通至标签侧开口74-L的气体通路。由风扇侧开口74-F附近的风扇提供吸力，该吸力将气体吸到标签侧开口74-L内以将标签保持在其上。

由来自图7A和图7B所示的标签侧开口74-L外部的加压气体线路的正压提供所述一股气体。标签施加部件74需要电流和压缩气体。在一个优选实施例中，电风扇仅用于提供吸力。单独的正气体压力(在一个实施例中，80磅每平方英寸)构造成仅用于吹送。

如上所述的标签施加器组件70还包括初始位置指示器，该指示器在一个实施例中为由激光产生部件79提供的激光束79B。该激光束投射到诸如图2中所示的目标T的静止位置上。这允许机器操作者按照需要使标签施加头初始“归零”，并且还允许按照需要周期地校验该零位。

应理解，如现有技术所公知的，在不背离本发明的精神和范围的情况下，还可使用其它位置指示器来代替激光产生部件79。

可以理解，可以按照需要使用激光瞄准装置，如果认为对于优选功能不必要的话也可以不使用。

标签产生器上承载有几个传感器，用于告知施加头74何时返回当前位置以拾取新的标签。还告知操作员/管理员，打印机何时处于正确位置。其在更换纸张时还具有维护位置。还设置向PLC传回信号的“标签下指示器”。

气嘴指向一个方向，而抽吸风扇朝其它方向吹风。该抽吸风扇构造成将标签抽吸到标签施加部件头部上，而气嘴将该标签传送至其最终目的地。

在一种构造中，标签被吹送3至8英寸以到达其在盒表面上的目的地。但是也可以设想其它构造，一种构造包括使用80磅每平方英寸的压力大约30毫秒。

所述抽吸风扇在一个实施例中构造成提供足以保持大约三倍于标签重量的力，以将标签保持在施加头上，即使该施加头在大致3“G”力的作用下运动。

应理解，标签可以被吹送至竖直、水平或甚至倾斜的表面上。应理解标签施加头组件的旋转能力提供了这样的能力。

标签打印机/供应器100

标签打印机和供应器100如现有技术公知的一样，且可包括吹送特征，以将标签推到标签施加头上，恰好使其固定直到标签施加器将该标签保持在其自身上为止。

标签打印机/供应器设置在100处。该元件100如同传送器一样可以是现成的产品。应注意，当从标签打印机/供应器100接收标签时，标签施加器组件70之间的距离往往比标签施加器组件70与包裹侧之间的距离更重要。

控制装置120

应理解，与更复杂且昂贵的装置相反，根据本发明的构造可以使用PLC(可编程逻辑控制器)，这降低了成本。

图9是表示控制装置120(在一个示例中示出了包括PLC)与电动机61U、61L及它们相关的伺服放大器61U-S、61L-S、标签施加器驱动电动机73、标签打印机100、和脱离式板状态传感器27之间的操作连接和关联。伺服放大器61U-S、61L-S在控制装置与电动机之间如现有技术所公知的一样提供必要的功能。还示出的是“头在巢中”传感器101，它是识别标签施加头组件70何时处于其“巢”中的传感器，“巢”用于表示该标签施加头组件准备好接收标签。还示出了“标签储备”传感器102，其构造成向PLC 120提供表示特定的预定数量的标签留在打印机中的信号。这可用于实现计划目的；在一个实施例中，当标签打印机100没有标签时，传感器102向PLC发送信号，而此时系统不得不停止。

图9还示出了“标签在头部”传感器103，其使系统能知道标签施加器已经从打印机将标签转移到标签施加器。还示出了“打印机位置”传感器104，其为整个系统提供打印机处于操作位置的指示。该操作位置与打印机正被维护时或被提供标签存储时可使用的维护位置不同。还示出了“巢板”传感器105，它是可操作地与一板关联的传感器，该板用作防破坏最后凭借装置，以防止标签施加头组件70与打印机或其它装置相碰撞。这是为了避免例如若标签施加器离开得太远出现紧急状况。

在一个优选实施例中通过以太网连接与标签产生器连接。该连接也可以是现有技术中公知的其它连接。

标签产生器还通过PLC从摄像处理传送待打印到标签上的数据，然后将该数据输出至标签产生器。因此，如果系统中有摄像机的话，在控制机器人功能、伺服系统和打印产生器装置的PLC与该摄像机之间存在通讯链路或线路。

与其它装置的相互作用

应理解本发明可与传统摄像机和供应传送器(supply conveyor)一起使用。例如，摄像机可与所述系统联合使用，以向系统10提供信息从而足以提供关于用于接收标签的包裹位置的信息。

所述设备的操作方法

概括地描述，通过控制上、下臂组件伺服驱动电动机61U、61L以及标签施加器组件70本身的伺服电动机73来控制设备10的标签施加器组件70的位置。

根据本发明的一个实施例，以“点对点”的方式控制所述设备，即，机器被控制到足以使标签施加器组件70从一个点到另一个点的程度且不认为所使用的具体路径是首要关注的。这与沿已知路径传送标签施加器组件70的“已知路径”技术相反。

在一个实施例中，通过确定其中一个臂组件(在一个实施例中为下臂组件50L)的“R”和“θ”而得到需要的位置。这可以考虑使用极坐标方程。首先注意下臂组件的R和θ，然后通过三角学计算得到上臂组件的R和θ。计算出这些值后，为电动机61U、61L通电以使标签施加器组件70按照需要运动。标签施加器组件70本身的伺服电动机73同样通过使用三角学计算按照需要进行控制。

换言之，根据本发明的一个实施例，所述系统使用极坐标；即，注意臂的相对角位置和纵向运动。还注意标签施加头的相对角位置。

本发明的一个实施例还包括利用所谓的“等时加速”，其中两个电动机同时启动，同时结束，而且它们还加速相同的时间段。因此，运动的一半是加速(第一半部分)，而运动的第二半部分是减速。已经发现这可以提供更平滑且更少“冲击”的运动。

这可理解为依照图8所示的图表，该图表表示本发明的各个元件随时间变化的旋转速度。具体地，该图表表示电动机61U随时间变化的旋转速度，电动机61L随时间变化的旋转速度，和标签施加组件的伺服电动机73的旋转速度。在一个操作实施例中，两个电动机同时加速并加速相同的时间段，在t₁同时到达它们的峰值速度，然后开始减速至在时间t₂同时停止。标签施加器电动机可根据所需的旋转量而不同地操作。

如可看出的，“电动机”三角形在时间上重叠，但是大小不需要重叠。

为了使标签施加头74和包裹之间的干涉最小化，本发明打算在操作区域(包裹从此处经过)花费最少的时间。标签施加头74在包裹经过时不是“盘旋”在包裹的上方，而是以尽可能“单一运动”的方式移离其初始位置，且所述臂在所述头部旋转的同时移出。优选地，标签施加头在所述臂停止的时刻之前处于其所希望的位置。

在一个优选实施例中，标签施加头74的旋转与伺服电动机同步以与其同时启动。对旋转的头部进行计算，从而以可认为是“最小臂运动”的方式完成其运动，这意味着不需要在相同点处同步结束，而是定时成按时完成其最短的运动，以使标签处于其所希望的位置，标签将在该位置被分配。

所述位置是“最短的运动”，且如果所述盒相对于台(bed)的侧边处于正上方则产生所述最短的臂运动。所述头部设定为每次加速运动时以固定速度旋转，从而当其进入“动作区”时所述头部在其所希望的分配位置处准备就绪，而与所述头部是否将正好在所述动作区的边缘处或在其其它侧边上分配无关。

如果大多数臂进行运动，则它们优选是同步的，以提供平滑的运动。所述标签施加头组件的旋转并不定时成在所述电动机停止运动的同时结束(见图8)，而是在一个实施例中配置成以设定加速度运动，而与较长臂运动的长度无关。基本上，所述标签施加头组件每次均以恒定加速度加速。无论所述标签施加头组件运动5度还是105度，优选地其将具有相同的加速度。

可以理解，根据本发明可以提供其它控制配置。

根据本发明，所述装置的“点对点”特性使该装置更简单，且该装置能在设置的10毫秒内在PLC内进行计算，这在一个优选实施例中是PLC的更新率。因此，可以利用PLC而不是动作控制器来完成该计算，这大大地节省了花费。

可以理解，如果细长臂组件的其中之一(例如，第一)相对于其相应的转台组件运动一线性距离，而另一(例如，第二)细长臂组件没有相对于其相应的转台组件运动，则在该运动过程中，两个转台组件都旋转。该旋转可沿相同方向或相反方向。

各种轴线、平面、距离和方向

视情况而定，轴线32UA、32LA可以被认为是第一和第二“转台轴线”，或第二和第一“转台轴线”。

可以理解，所述两个臂在图1中P处的枢转连接可认为沿“臂枢转连接轴线”定位。还可理解，该“臂枢转连接轴线”大致平行于转台轴线。

可理解在一个实施例中支撑示例性包裹300的传送表面大致水平且面朝上，但是根据本发明也可考虑其它定向。也可以理解，该传送表面可认为定位在“传送平面”内，在一个实施例中该“传送平面”可被认为是“水平的传送平面”。

可以说转台轴线或其它轴线可以是“与传送平面的最靠近点间隔一距离”。例如，上转台轴线32UA在传送器表面上方隔开特定距离，该距离稍微高于下转台轴线与传送表面间隔的距离。可在允许的实际情况下使用类似于“第一转台轴线”和“第二转台轴线”的词以区分两个转台轴线，而不必确定上或下转台轴线中的哪一个对应于第一或第二转台轴线。

标签施加头部件74与标签打印机100之间的距离优选大约为1/4英寸，这样当标签被从打印机转移到标签施加器时运行大约1/4英寸。已经发现标签在标签施加器上的定位尽可能地近是相当关键的，且本发明人已经发现相对于该定位而言1/16英寸的公差是优选的。如果标签太靠近一侧，则标签在被吹送之后的行进会不利地包括“翻滚”。

当被从标签施加头组件70吹送时，标签行进大约3至8英寸到达包裹表面。

可替换的方案和选项

应理解，在可进行枢转动作的情况下，本发明可以在除了方形或矩形的盒之外的物品上设置标签，可在盒或其它物品的有角的表面上施加标签，例如在三角形外周截面的盒的情况下所可能遇到的。

还可理解，根据本发明的设备和方法可不仅用于施加相对较薄的粘性标签(包括但不限于包括诸如条形码或矩阵码(Maxicode)的二维码的那些标签)，而且还可用于施加较厚的标签(包括RFID标签)。本发明还可这样用作扫描器，即，将扫描器用在所述头部上，本发明根据需要操作扫描器以采集不同位置处的条形码或其它码。

结论

已经发现所得到的具有三点“固定”特征(两个在各转台处而第三个在臂枢转连接处)的设备对于其重量而言足够稳定。这从速度和成本观点来看是有利的。本领域的技术人员受益于本发明以上描述及相关附图中的教导，将会想到这里提出的本发明的许多修改例和其它实施例。因此，应理解，本发明并不限于所公开的具体实施例，且修改例和其它实施例也应包括在所附权利要求的范围内。这里虽然采用了具体术语，但是它们仅用于一般的描述意义，而不是为了限制。

附图标记说明

5标签

10设备

20支撑框架

21框架元件(典型)

22脱离式支撑板

25拉簧

27状态传感器

30U上转台组件

31U静止内转台部分

32U转台轴承

34U(上转台组件30U的)旋转外转台部分

30L下转台组件

31L静止内转台部分

32L转台轴承

34L(下转台组件30L的)旋转外转台部分

36U上臂线性轴承组件

37U线性轴承

36L下臂线性轴承组件

37L线性轴承

50U上臂组件

51U上臂主框架元件

53U上三角带

50L下臂组件

51L下臂主框架元件

53L三角带

60U上臂组件驱动组件

61U上电动机

62U上变速箱组件

64U上驱动轮齿

65U上空转轮

60L下臂组件驱动组件

61L下电动机

62L下变速箱组件

64L下驱动轮齿

65L下空转轮

70标签施加头组件

71框架

73伺服电动机

73P主动带轮

73A轴线

74标签施加部件

74-F风扇侧开口

74-L标签侧开口

74P从动带轮

74A轴线

75驱动带

78控制线(典型)

79激光器

79B激光束

100标签打印机/供应器

101“头在巢中”传感器

102“标签储备”传感器

103“标签在头部”传感器

104“打印机位置”传感器

105头部超行程传感器

120控制装置

200传送器

300包裹(或其它物品)