本发明涉及在片材叠层上放置识别标记的自动标示设备，更具体地说，本发明涉及一种用计算机控制的设备，该设备具有多个设置在支撑梁上的标示滑架，能够互相配合地在裁剪之前在片材叠层顶层预定位置上放置和施加识别标记。 本领域中已有各种装置和方法用于裁剪和标示一组片材叠层的多片预定坯料。起初，片材叠层是用人手费力地裁剪。用绘制有图样的样板压在片材叠层上，以获得裁剪坯料的一致性。这种绘制样板确定了在人工裁剪过程中需要沿着裁剪的周边。此外，这种绘制的样板可以广泛地附注上识别标记，这些识别标记当坯料送到缝纫室组装成产品时，仍旧保留在裁好的坯料上。这种识别标记包括这样一些数据，如尺寸、定位线，组合顺序等，这些数据是正确和有效地完成产品的基本参数。
随着自动裁剪装置的发展，例如，发表在题为“片材加工设备”的美国专利第3，495，492号中的裁剪设备，裁剪操作已大大地简化了。但是，仍保留了在裁剪件件放置识别标记的要求。就自动裁剪装置而言，一旦这些片材层铺开在长的工业展宽台面上，该叠层就移到自动裁剪装置的台架上。这个装置被编制程序，以便从放置在装置下面的片材中裁剪出一组裁剪坯料。
为了从叠层中识别裁剪坯料，在裁剪之前，绘制有图样的成套样板件铺开在叠层的顶部。正如上面提到地手动裁剪程序，通用的绘制图样可以包括各个样板件的周边轮廓，以及设置在该周边轮廓内对每个单独件的识别标记。
一旦确定位置，绘制的图样和片材叠层二者同时被裁剪，得到一叠其上盖有相同形状绘制图样的裁剪坯料，该绘制图样上带有为该坯件而设的识别标记。然后，这些裁剪好的坯料叠按一定路线通过制造或组装地点，以生产出产品。
使用绘制图样存在许多固有的弊端和缺点。例如，一个很明显的主要缺点是多余的绘制纸造成成本太高。仅在制衣工业中就使用了大量的纸张用于每天裁剪数目庞大的坏料的绘制板板。由于自动裁剪装置不需跟随绘制的周边线，所以大量占据周边的纸张是浪废的。实际上，绘制样板的必要部分仅仅是识别标记占据的极小部分面积。除了与消耗纸张相联系的成本外，另一些有关的成本包括绘图设备，人工成本，大卷绘图纸的贮放，墨水和废纸的处理等。
使用绘制图样的另一缺点是，在制造和/或组装之前要严重关切多堆裁剪坯料的识别标记丢失的问题。由于绘制图样是简单地铺开盖在片材叠层上，所以保证裁剪图样和与其相应的裁剪坯件放在一起是困难的。对于那些易于弄错或误放的较小件而言，则更是这样。
针对这些缺点研制的一种设备表示在题为“自动控制剪切机的标签施放器”的美国专利第4，028，167号中。这种设备在片材叠层上面的裁剪台的支撑梁上安装了自动裁剪工具和标签施放器。当一个单独的坯件被该裁剪工具剪下，该标签施放器贴上一个含有识别标示的标签在这个裁剪件上。
虽然这个设备试图解决一些上述的问题，但它没有涉及所有的问题，在某些方面反而产生其它一些问题。例如，当片材叠层用自动剪切设备裁剪时，一般用一个真空装置向下吸住片材叠层，使其不能移动。这种真空装置采用了多孔台面的形式，通过这个小孔抽真空。为了加强这个向下吸的真空，在裁剪之前用一个覆盖薄膜盖在片材叠层上。这种组合用于吸住片材叠层并使其保持在便于裁剪操作的位置上。
裁剪之后，靠近裁剪工具安装的标签施放器移入适当位置施放标签。但是，由于覆盖薄膜盖在叠层上，标签施放器实际上是将标签贴在盖在裁剪坯料堆上的覆盖薄膜上。因此，人们仍面对丢失或弄错识别标记的危险，特别是对于较小的裁剪坯料尤其如此。
正如上面所讨论的，在裁剪操作之前，片材叠层在长的铺展台面上铺开并进行检查。大部分生产设备使用了多个这种长的铺展台面，对一个自动裁剪机提供连续的展开片材叠层。由于展开操作比裁剪操作快得多，所以当展开的片材等候传送到裁剪操作时一般有大量的耽搁时间。使用上述的综合型裁剪-标示设备，裁剪操作所需的时间量比起普通的自动裁剪操作惊人地增加。这是因为标签施放器跟着裁剪工具的顺序在已裁剪之后逐一地标记裁剪坯料。因此，在一次操作中当标记或裁剪在进行，另一个必须停止。而且，如果标记工具或裁剪工具不论哪个出现故障，整个裁剪/标记操作都要停止，直到故障被排除为止。这是一个严重的需要考虑的问题，例如，在时间和生产量是定价和利润的关键考虑的制衣工业中更是如此。
因此，非常希望有一种自动标示设备，当片材叠层在自动裁剪操作之前并与自动裁剪操作无关地放在铺展台面上时，该设备就能直接在片材叠层上的预定位置处施放识别标签。
因此，本发明的目的之一是提供一种可独立于裁剪操作对片材叠层施加识别标签的自动标示设备。
本发明的另一目的是提供一种自动标示设备，该设备能在裁剪之前可靠地直接在片材叠层顶层上施放识别标签。
本发明的又一目的是提供一种自动标示设备，该设备应用多个联合工作的标示滑架，在裁剪之前高效地在片材叠层上的预定位置上施设识别标签。
这些和其它非常有希望的和不寻常的效果可通过本发明的自动标示设备来实现，该设备具有多个在支撑梁上互相配合工作的标示滑架，沿片材叠层在预定的位置上放置和施加识别标签。
本发明的一些目的和优点部分地陈述于此，而部分内容从这些陈述中是显而易见的或可通过实施本发明而得知，借助于所附的权利要求指出的工具和组合，可实现本发明。本发明包括下面表示和说明的一些新颖部件、结构、装置、组合、步骤和改进。
根据本发明，提供了一种用于在裁剪之前沿片材叠层在预定的位置上放置和施加识别标签的自动标示设备。该设备包括安装在支撑梁上并分别在其上运动的多个标示滑架组件。至少有一个标签打印装填台安装在该设备上，以便靠近标示滑架组件提供预打印的识别标签。一个中央处理计算机控制支撑梁和标示滑架组件的移动，以及标示打印装填台的操作，以便调度标示滑架组件的操作，进行高效的工作。
该设备适合于使带有标示滑架组件的支撑梁在放有叠层的台面上，按X，Y，Z笛卡几座标系统移动，而该标示滑架组件适合于沿支撑梁在横向和垂直方向移动。
在本发明的一个实施例中，一个能够同时可拆卸地夹持六个预打印标签的可旋转鼓轮与每个标记滑架组件一起使用，以加快其生产周期。这是在标示操作过程中通过大大地减少标记滑架组件必须回到标示打印装填台的次数来实现的。
在这里作为参考并构成本发明一部分的附图用来说明本发明设备的一些较佳实施例，并与说明书合在一起来解释本发明的原理。
图1是根据本发明的一个实施例的带有传送台的自动标示设备的透视图。
图2是图1所示自动标示设备沿2-2线载取的表示驱动装置的侧视图。
图3是图1所示自动标示设备沿3-3线截取的表示标示滑架组件，打印装填台和中央处理器的端部视图。
图3a是另一种式样的控制和对准装置的局部横截面正视图。
图4是片材叠层用的表示设在裁剪坯料上的标签的绘制样板的正视图。
图5是图3所示本发明一实施例中标记滑架组件沿5-5线截取的正视图。
图6是图5所示的标记滑架组件沿6-6线截取的侧视图。
图7是图3沿7-7线截取的表示滑架组件的压力限制开关的侧视图。
图8是图7所示限制开关沿8-8线截取的正面视图。
图9是图3中沿9-9线截取的打印装填台的局部侧视图，在打印装填台上带有供背面涂有粘结剂的标签用的供给和卷收辊。
图10是图2中沿10-10线截取的表示支撑梁轮子用的皮带传动装置的正视图。
图11是图2中沿11-11线截取的本发明-实施例中标示滑架组件用的皮带驱动装置的局部正视图。
图12是图10中沿12-12线截取的表示连接强制传动皮带的结构的横截面图。
图1表示自动标示设备的一个较佳实施例，该自动标示设备总的用30表示，安置在放有展开的片材叠层34的宽展的台面32的适当位置上。设备30包括一个矩形空心支撑梁36，其上装有多个可作纵向移动的标示滑架组件38。
该支撑梁36用放置在支撑梁36两端的侧边支架40维持在宽展的台面32的上方。在支撑梁36的两个端部还设有打印装填台42，位于相应的标示滑架组件38可接近的位置上。
支撑梁36通过设在侧边支架40上的摩擦轮44可在X座标方向移动。摩擦轮44沿宽展台面32的外侧表面运动并成对对齐地并排设置。这些摩擦轮44最好用高摩擦的轮面做成，以防打滑。一种特别适用的轮子是从Wisconsin，Middleton的Meridian实验室可购到的90硬度计聚氨脂摩擦轮。
摩擦轮44在X座标方向的运动由图2所示的皮带传动装置46驱动。安装在侧边支架40上的直流伺服马达48借助于同步皮带52驱动一个转矩平移管50。转矩平移管50穿过矩形空心支撑梁36，把直流伺服马达48的转矩转换成两对摩擦轮44的均匀驱动力。
传动皮带54将每对摩擦轮44互连到转矩平移管50的对应端部，使两对摩擦轮44沿宽展台面32平稳地被驱动。传动皮带54上的张力由张紧轮56和58维持。如果要求更精确和减少打滑，同步皮带52和传动皮带54可以是配以同步皮带轮和摩擦轮的强制驱动皮带。在本实施例中，同步皮带52和传动皮带54用聚氨脂制造，但是，各种其它皮带材料也可以代替，包括橡胶、塑料和金属。
在本发明的一个较优实施例中，宽展台面32沿其纵向外侧边缘设有一个凸肩轨道60（如图1-3所示）。在侧边支架40上设有对应于凸肩轨道60的一对带槽轨道轮62，当自动标示设备30沿宽展台面32被驱动时，该凸肩轨道轮62起导向和对齐的作用。
当宽展台面上未设有凸肩轨道60时（最好见图3A），带槽轨道轮62可用在台面两侧上的弹簧加载辊轮66代替。该辊轮66与垂直于其台面宽展工作台68的垂直边缘70相接触。弹簧加载的辊轮66用来补偿宽展工作台68宽度上的不齐，当辊轮被摩擦轮44沿宽展工作台68带动时，保持自动标示设备30成一直线。
由于空心支撑梁36在其上行驶的宽展台面的平直度不均，最好仅有一个侧面支架40刚性地安装在支撑梁上。在安装直流伺服马达48的侧边支架的交叉处提供一个枢轴72是特别有益的。该枢轴72允许支撑梁36补偿台面32上的表面不规则度，而仍然保持所有的摩擦轮44与台面接触。这个枢轴72有效地把由摩擦轮44产生的四点支持系统转化成三点浮动支持系统。
在采用枢轴地安装支撑梁结构的实施例中，在传动皮带54和同步皮带52上维持适当的张力是一个重要的因素。涉及这个问题的一个设施是直接在转矩平移管50的下面相同的几何轴线上安装直流伺服马达传动皮带轮74。用这种安排方案尽管支撑梁有枢轴运动仍能保持皮带上的张力。
自动标示设备30适合于沿宽展台面32长度方向的有控制的运动。在本实施例中，该设备沿宽展台面32的直线定位由在一弹簧加载的安装板78上靠近轨道60安装在侧边支架40上的一个光学编码器76来实现。一个聚氨脂摩擦轮80安装在编码器76的轴上。当该设备沿宽展台面32移动时，该宽展台面和编码器76之间的接触导致设备的直线运动转化成编码器76的旋转运动。该设备将编码器反馈信息用于闭环伺服控制和位置反馈。
本发明的自动标示设备至少设有一个打印装填台42，以便打印和对多个标示滑架组件38交付数据标签84。在本发明的一个较佳实施例中，打印装填台42固定在支撑梁36的每一端上。打印装填台支撑一个标签供给装置，一个标签打印机和将打印的标签交付给一个标示滑架组件38的装置。在图9所示的实施例中，在辊子90上的包含带有粘结剂的空白标签的材料卷86支承在安装板82上。一个卷收辊92设置在辊子90的上面，在打印的标签已被取下之后收集材料载卷98。
空白标签卷86穿过安装在与辊子90相同垂直平面内的热敏式打印机94。热敏式打印机在本技术领域中是公知的，并且可由各种商业来源中得到，包括Seiko Instruments USA Inc. of Torrance，California。虽然在本发明的这个实施例中使用了热敏式打印机，但任何一种可接受的打印机都可以使用，包括静电式，墨水喷射式或其它形式的打印机。该热敏式打印机94能作字母数字和条型码打印，当空白标签卷通过打印机94时，预定的数据以要求的式样打印在标签上。
一个有尖锐角的剥皮杆96设在打印机94外面，其作用是当标签片通过剥皮杆96的边缘时将打印过的贴有粘结剂的标签84从载卷98上取下。然后，该载卷98被缠绕在卷收辊92上。
马达100通过一个离合器机构与卷收辊92连接，以保证在前进的过程中使用在标签卷上张力均匀。此外，设置了几个固定的张紧轮102以引导标签卷沿环路从辊子90到卷收辊92。
所用的标签材料的种类和特性由具体的用途来决定。例如，在制衣工业中，标签施加在其上的材料一般是纺织品类，标签应当牢固地粘结，该标签也应当易取下，并不会损坏该材料或留下一些粘结残余物。在本发明的一个较优实施例中，使用了由Ever Ready Label，Belleville，N.J.提供的热敏纸No.Ricoh-130 LAM做的空白标签。已发现这种标签具有良好的粘结性并易于完全取下不留存粘结残余物。
多个标示滑架组件38安装在空心支撑梁36上，以便在其上作受控制的纵向移动。在本实施例中，两个标示滑架组件38安装在支撑梁36的相对垂直面上。该实施例的这两个标示滑架组件38安装在支承架上，该支承架可纵向移动地支撑在环形轨道104上，而环形轨道104沿着支撑梁36的前后垂直而安装。也准备将更多的标字滑架组件装在支撑梁上，以增加标示速度和能力。例如，该滑架可以有各种结构布置，包括使用三个滑架组件，每一个担负所覆盖叠层的区域，或使用四个或更多的滑架组件以互相配合地标示叠层的预定的部分。
使用一对相对的凸轮和辊子将标示滑架组件38的下端固定在U形纵向槽106中，该槽形成在支撑梁36的垂直面下部。这样对标示滑架组件提供了一个牢固的和稳定的连接，并且防止了绕环形轨道104的转动。
标示滑架组件104能沿Y座标方向自由地移动，并且可以相互独立地移动。一种特别适用的支承组件是Round Way支承，可从Thomson Industries，Inc. of Port Washington N.Y.买到。
参考图10-12，每个标示滑架组件38由一直流伺服马达108沿Y座标方向驱动，马达108与聚氨脂Gilmer或强制传动皮带110连接。传动皮带轮组件112安装在空心支撑梁36的一端，而张紧皮带轮114安装在同一纵向平面内的相对端。强制使动皮带110在传动皮带轮组件112和张紧皮带轮114之间张紧，使皮带110的一半长度位于空心支撑梁36以外。另一半长度位于支撑梁36内。一个单独的直流伺服马达传动皮带116与直流伺服马达108的轴互连并驱动皮带轮组件112。
在一特别优越的实施例中。强制传动皮带110由一条传动皮带材料的两个末端118和120连接形成，如图12所示。该皮带材料形成环路并按图示方法将端部118、120对接在一起。一个小的相同强制传动皮带材料的连接件122用来帮助连接这两个端部。通过皮带材料的连接件122的齿与皮带材料的对接端部118、120的齿的互锁，端部118，120设定在精确地成一直线位置。外板和内板124和126分别设定在连接端部，并用螺栓联接在一起，形成牢固的连接。标示滑架组件38用螺栓穿过外板124，对接皮带端118、120和内板126，在标示滑架组件38和强制传动皮带110之间形成一个结实和坚固的连接。
在图5-8中说明的本发明的一个较佳实施例中，每个标示滑架组件38包括三个主要的部件。第一个部件是用于夹住许多打印标签84的可转动的鼓轮128。这个可转动的鼓轮128的形状是圆柱体，并通过它的中心轴线横向转动。
鼓轮128沿其周边带有许多平面130，这些平面与鼓轮的表面的周边相切，用于接受打印过的面朝下的标签84。由沿鼓轮128的周边设置并定位以连接打印标签84的外侧边的弹簧加载销钉132将标签84夹住在平面130的适当位置上。在图5-8所示的实施例中，鼓轮128的表面上的每个平面有两个销钉132。步进马达134通过传动皮带136提供鼓轮128受控制的旋转运动。
由于要标示的各种裁剪坯料138形状的多样性，有时需要从一倾斜方位（见图4）施放打印标签84。为了便于从任何要求的倾斜方位放置标签，提供了一个角度控制机构作为标示滑架组件的第二个主要部件。鼓轮128安装在一垂直弹簧加载轴140上的标示滑架组件上，该弹簧加载轴140垂直于鼓轮的旋转轴线。一步进马达142通过传动皮带146驱动皮带轮144。皮带轮144固定在垂直弹簧加载轴140的上端，以绕一水平面转动。前进马达142的开动在施放打印标签84之前控制鼓轮128的角度转动程度。
标示滑架组件的第三个主要部件是控制鼓轮128在Z座标方向上的高度控制机构。只要标示滑架38实际上没有施放标签84，鼓轮128和片材叠层34表面之间就维持一个间隙，这样就使得设备30可在宽展台面32的整个表面按X和Y座标方向移动，而不会碰到铺开在台面上的片材34。当标示滑架组件38进入施放印示检签84位置的上部位置时，鼓轮128即向下移动与片材34的顶层接触。标示滑动组件的垂直运动借助于垂直安装的导杆148来实现，该导杆由一螺旋线连接件150直接连接在步进马达152上。两个附加的Round Way支承件149平行于丝杠148设置，用于对准和在Z座标方向支持滑架。步进马达152的开动提供了将鼓轮128降至片材表面和使它回到一升高的位置所要求的垂直运动。
本发明的一个特别有利的实施例中，标示滑架组件38还包括一个接触传感机构，用于感测和调节鼓轮的垂直运动。该接触传感机构包括一个钢丝尘笼加压触脚154（最好看图7-8），当它进入与片材34的顶层相接触的位置时（如图7中的假想线所示），触发一个微动开关156。来自这个接触传感机构的反馈信号使自动标示设备自动地适应片材34的叠层的高度变化，而不需要手动设定和调节。加压能脚的动作还保证了片材在标示过程中不受扰动。此外，用垂直弹簧加载轴140作为一个吸收碰撞力的冲击吸收器，标示滑架组件38免受由鼓轮128在片材34的叠层上的碰撞引起的冲击或损坏。
一台中央处理器158控制协调标示设备30的所有功能，尤其包括，在X、Y、Z座标方向上的移动，用预定数据打印标签，将预打印标签加在鼓轮128上，以及自动系统自身情况的检查。
在本发明的一个特别有利的实施例中，一台标准的IBM小型计算机编有随后从片材叠层34剪开裁剪坯料138的周边或外形内的预定标示位置的座标的程序（见图4）。中央处理器158也酎备有预备打印在各个标签上的合适的识别标记。这些数据被编码并且按给定片材叠层最高效的生产来决定标记顺序。
对多轴的机器用已知的数字控制技术控制，中央处理器158把由该标示设备30完成的打印、装填、对准，施放和标签的重新装填按顺序预先编排好。由于数字控制技术和位置程序设计对熟悉本技术的人来说是已知的，所以，不再提供这个技术的详尽说明。
本发明提出的自动标示设备30的操作大致按下列顺序进行。首先，至少一层片材34在宽展的台面32上铺开关检查。在大部分情况下，许多个宽展台面同时使用，以便对裁剪工具的操作（未表示）连续提供材料。
自动标示设备被带到宽展台面32上，最好放在一个传送台160上。再移入要标示的叠层上部位置。交流动力通过一个滑动插头164从动力槽162上得到。当该设备移动时该滑动插头沿动力槽162按X座标方向移动。
按着，在片材34的叠层上的预定位置处对动标示设备30进行标定。这个标定提供一个参考点，中央处理器158由此参考点控制标示设备的移动和操作。在本发明的一个较佳实施例中，一个发二极管（LED）指针166安装在标示滑架组件上（见图7）。这个指针帮助设备和操作者使自动标示设备准确地定位以便加以标定。
在这个阶段，可以进行诊断检查，以保证所有的组件都在正常地操作。一旦确定操作正常，操作者开始标示程序。标示滑架组件38移动到它们各自的装填位置42，将鼓轮128置于打印装填台的剥皮杆96前面的位置，如图9所示。剥皮杆96的底部边缘位于鼓轮128上平面130的上面。通过选取中央处理器158内的含有标示数据的数据文件，打印机被指挥按照标签施放的顺序打印标签。
当打印好的标签84通过剥皮杆96的边缘时。打印标签从其载卷98上被分离。打印标签84涂有粘结剂的一面朝上地被放在圆柱形鼓轮128上的平面130上。当标签84移到平面130时，弹簧加载的销钉132受电磁作用上升，以便在两销之间容纳该检签。当该标签位于其应有的位置时，销钉132缩回到它们原来的位置。标签84被销钉132的头部施加的力保持在鼓轮128的平面130的适当位置处。
接着，鼓轮128转至下一个平面130，接受另一标签。这个过程对鼓轮上的各个平面重复进行。在本发明的一个较佳实施例中，设置了一个光学传感器168，以核实所有的平面130已被适当地装填。
一旦鼓轮128已装填打印标签84，标示滑架组件38移出打印装填位置42，并开始标签放置程序。含有标签在X和Y座标方向的数字放置数据和角度放置数据的数据文件被选取，中央处理器158将标示设备引向第一个放置位置。当到达所要求的标示地点上面的适当位置时，设定适当的角度并且鼓轮128被定位使待放置的标签水平地位于片材34的表面上面。
第二个光学传感器170可以任选地设在靠近鼓轮128的设置位置外（见图6），以保证该标签在施放之前合适地位于平面130上的适当位置。
随着标示滑架组件38位于适当位置，鼓轮128下降与片材34的叠层表面接触，然后上升到施放的标签84之上的一个升高了的位置。标签84的粘结力克服销钉132的向下压紧力，标签84牢固地保留在片材叠层顶部的适当位置。
第三个光学传感器172也可设在靠近鼓轮128的放置位置处（见图6），用作位置反馈传感器。当这个传感器被利用，鼓轮128在该传感器前面定位并被检查，以保证该标签不是仍固定在平面130上。
这个过程连续地进行，直到夹持在鼓轮128上的所有打印标签都放在叠层顶片上的预定位置时为止。当第二个标示滑动组件重新装填它的鼓轮128时，就有一个标示滑动组件施放标签，这样实现了叠层的高效操作和快速生产。用这种方式，标签装填和施放同时进行。这就保证了设备30总是有一个已装填好的滑架随时可以施放标签。
如果出现故障，中央处理器158将停止标示操作，并将出故障的标示滑架组件返回到操作者站进行修理。例如，如果一个标桧被鼓轮128卡住，则该滑架将返回让操作者取下有问题的标签。然后，该设备被重新动作并且漏施加标签数据被加回到系统内，以便重新打印和重新施放。
一旦整个片材叠层已被标示，自动标示设备的滑动插头164脱开与动力槽162的连接，该设备行驶到传送台160上，以便移到一个相邻的宽展台面上，然后继续进行上述程序。
对于上述未指示的范围，熟悉本技术领域的人员应当理解到，就这里说明和例举的各种具体实施例中的任何一个都可以进一步的变化以便与表示在另一具体实施例的特征相配合。
因此本发明在它的更宽方面不限于这里表示和说明的具体实施例，在所附的权利要求书的范围内，没有偏离本发明的原理和损坏它的主要优点的情况下可以做出各种不限于实施例的变更。