專利名稱：旋合軸控制方法
技術領域：
本發明涉及一種用于將蓋子擰到帶螺紋頸部的包裝件上的那種旋合軸控制方法。
眾所周知，旋合軸具有一線性傳動機構，該機構具有一活塞連接在一心軸上得以轉動。通常用于控制這種軸的一種方法包括使活塞受擰緊差壓作用，從而產生所需的扭矩用于擰緊包裝件頸部上的蓋子。以下事實產生了一個問題當蓋子開始被旋合時，蓋子與頸部之間的摩擦較小，因而軸的轉動幾乎沒有阻力。因此，心軸可獲得較高的轉速，由于其慣性，心軸儲存了相當多的動能。以這種方式儲存的動能使蓋子被快速地擰緊，直到觸底位置，在該位置心軸被突然停止。在停止時，所儲存的動能還原為動力矩的形式，該動力矩作用于蓋子，并大于所需要的擰緊扭矩。這種動力矩會損壞蓋子或包裝件的頸部，并且使該包裝件的使用者需要借助工具來松開蓋子。
本發明的一個目的在于提供一種控制旋合軸的方法，使得可以精確地獲得所需要的擰緊扭矩。
按照本發明，其目的是通過提供一種旋合軸的控制方法來實現的，該方法包括一個步驟，用正常壓力條件和流動速率下的流體供給該旋合軸，從而產生所需擰緊的扭矩以及一個預先步驟，用低于正常條件一個量的條件下對旋合軸進行供給，該量足以確保軸的轉速所產生的動能所形成的扭矩不會大于所需要的擰緊扭矩。
尤其是利用一具有一活塞的線性傳動機構，該活塞在預先步驟中受到的平均差壓要低于擰緊差壓。
這樣，平均差壓用于使心軸僅以低速轉動，從而使得只有很少的動能積累起來。當擰緊壓力作用于活塞時，反抗擰緊的扭矩足以防止軸轉速的增大，因而蓋子在反抗扭矩達到與擰緊壓力相當的驅動扭矩相等時就能停止下來。因此，動能不會突然還原，因而實際作用于蓋子的擰緊扭矩恰好等于所需要的擰緊扭矩。
在本發明的第一個實施方式中，在該預先步驟中，活塞的一個面在擰緊方向上受到一個小于擰緊差壓的恒定壓力的作用。
使用兩個不同的壓力。這樣，擰緊操作一旦完成，小于擰緊壓力的該恒定壓力便能用來使傳動機構返回，從而顯著地節省流體。
在第二個實施方式中，活塞在擰緊方向上受恒定壓力的作用，而且還受一反壓力的作用。
于是，平均差壓等于作用于活塞面的恒定壓力與反壓力的差。恒定壓力最好等于擰緊壓力。這樣，只需與所需擰緊扭矩相當的單一的壓力級別，這便簡化了供給到傳動機構的流體壓力的調節。
在第三個實施例中，活塞間歇地受到一恒定值的壓力的作用。
在此方式中，軸受作用于它的壓力而轉動，而當壓力不作用于它時其動能就還原，從而可以通過對施加作用有壓力的次數和無壓力次數來控制軸的轉速。
在該變型中，差壓的值保持恒定并等于擰緊壓力是較為有利的。
與前面的情況一樣，只使用一個壓力級別，它相當于所需要的擰緊扭矩，從而可簡化供給流體壓力的調節。
在閱讀了下面對本發明的具體而非限制性的變化的描述后，本發明的其它特點和優點將會體現出來。
參照附圖，附圖中
圖1是一擰緊軸的局部立體圖；以及圖2、3和4是與本發明方法的三種實施方式對應的軸控制件的圖解。
參見附圖，由本發明的方法控制的擰緊軸在結構和操作上是傳統的，它的某些構件在圖上沒有示出。在所示的實施例中，該軸包括一豎直引導管1，該管裝在一軸支承件2中并可在一固定于旋轉平臺4的軸套3中豎直滑動。引導管1可旋轉地接納一心軸5，該心軸的底端突伸到引導管1外面，并帶有一安放蓋子的夾爪卡盤裝置6。心軸5的頂端帶有一錐形齒輪7，該齒輪與參考圖1上總體表示的驅動組件相配合。
軸支承件2安裝成可在一固定于旋轉平臺4的柱子9上滑動，該支承件帶有一輪子8，該輪子設計成與用于使支承件2定位的一靜止結構的一凸輪和在豎直方向上與其相聯的零件相配合。
軸支承件2的側面上固定有一支承板10，它裝有驅動組件11。
驅動組件11包括一中間軸12，該軸安裝在支承板10所帶的一軸承13中旋轉。軸12的一端通過一單向離合器裝置45帶有一錐形偏斜齒輪14，錐形齒輪14的齒與齒輪7的齒相嚙合，其相對端帶有一入口齒輪15，該齒輪的齒與一齒條16的齒相嚙合。齒條16的底端固定于一傳動機構17的桿，該傳動機構的活塞缸固定于支承板10。
在傳統方式中，傳動機構17具有一活塞18，裝在傳動機構的活塞缸中滑動并將其內部分成兩個腔室19和20。傳動機構17連接于一總的由標號21表示的控制件。可以理解，在這種類型的裝置中，當軸被阻止轉動時作用于它的扭矩直接取決于活塞18所受到的差壓。
更具體地參見圖2，在本發明的第一個實施方式中，控制件21包括一單穩態閥22，該閥由一控制入口24控制而在一擰緊位置與一返回位置之間移動。在擰緊位置，腔室19連接于排氣口而腔室20連接于一進氣口23，在返回位置，傳動機構17的腔室19與閥22的進氣口23相通而腔室20連接于排氣口。控制入口24連接于一用于檢測旋合軸相對于固定結構的位置的第一傳感器(未圖示)。
在進氣口23與兩個壓力空氣源之間設置一單穩態閥25，一個空氣源處于與所需擰緊扭矩相應的擰緊壓力PS下，另一個空氣源處于一個低于壓力PS的壓力P下。閥25由一控制輸入口26控制而在一低壓供給位置與一擰緊壓力供給位置之間移動，在低壓供給位置，壓力源P連接于進氣入口23，同時壓力源PS切斷。在擰緊壓力供給位置，壓力源P切斷，同時壓力源PS連接于進氣入口23。控制入口26連接于一用于檢測擰緊軸相對于固定結構的位置的第二傳感器。
在操作中，平臺4由一發動機相對于固定結構轉動。具有螺紋頸部的包裝件被連續地輸送到它這里并被豎直保持于卡盤裝置6的下方，該卡盤裝置已經先裝有一蓋子。
當軸通過相對于固定結構的第一位置時，閥22的控制入口24使閥22被帶到擰緊位置，同時閥25保持在低壓供給位置。然后，在壓力P下的空氣被輸送入傳動機構17的腔室20中并作用在活塞相應的表面上。傳動機構17的桿將齒條16向上推。齒條16轉動入口齒輪15，該齒輪將其動作通過軸12、齒輪14和7、以及在引導管1中回轉的心軸5而傳遞至卡盤裝置6。應予注意的是，壓力P小于擰緊壓力PS一個合適的比率，以確保心軸5的轉速所產生的動能不會形成扭矩大于所需要的擰緊扭矩。
在旋合過程中，由于平臺4的轉動，軸繼續相對于結構而移動。隨著軸通過相對于結構的第二位置，例如相應于蓋子旋合的末尾，也就是蓋子已抵靠瓶頸的位置，閥25通過其控制入口26移位到其在擰緊壓力下供氣的位置。隨后，擰緊壓力PS下的空氣允許進入腔室20。可以注意到，確定腔室20何時開始供給擰緊壓力PS下的空氣的第二位置是這樣限定的，即與蓋子在螺紋頸部上的擰緊相反抗的扭矩足以防止受擰緊壓力驅動的心軸5的轉速增大而使產生的動能形成的扭矩大于所需要的擰緊扭矩。
一旦蓋子在頸部上的擰緊產生一個大小等于驅動扭矩的反抗扭矩，則心軸5便停止轉動，齒條16保持靜止。
當軸處于一與旋合過程的末尾對應的第三位置時，閥25返回其低壓供給位置，閥22返回其返回位置。然后，壓力P下的空氣允許進入傳動機構17的腔室19中而使傳動機構縮回。與齒輪14相聯的單向聯合器裝置45允許傳動機構縮回而不致旋松蓋子。一旦傳動機構縮回，卡盤裝置6便可松開而不會損壞蓋子，這樣旋合軸便準備進行新的操作。
在下面的描述中，與上述相同或類似的構件用相同的標號表示。
參見圖3，在第二個實施方式中，控制件21包括一雙穩態閥30，它設置在一處于擰緊壓力PS下的空氣源與一閥22的供給入口23之間，該閥22與第一實施方式的閥22相同。閥30由兩個控制入口31和32控制而在一供給位置與一供給切斷位置之間移動，在供給位置，處于擰緊壓力PS下的空氣源連接于供給入口23，在供給切斷位置，擰緊壓力PS下的空氣源被切斷。閥30的控制入口31連接于一計時器元件33，控制入口32連接于一計時器元件34，這兩個計時器元件連接于壓力源PS。
在開始一個旋合過程之前，控制件21處于圖3所示位置，也就是處于閑置狀態的閥22提供供給入口23與返回腔室19之間的連接，同時閥30提供壓力源PS與供給入口23之間的連接。當軸通過相對于結構的第一位置時，一凸輪同時起動對閥22的控制入口24的作用并起動計時器33和34。作用于閥22的控制使腔室20被供給以擰緊壓力PS下的流體，因而使擰緊軸轉動。
在一時間段T1的末尾，計時器元件34作用于閥30的控制入口32上而將其帶入供給切斷位置。而后，對腔室20的供給中斷，活塞18因腔室20中所含空氣的膨脹而繼續作減速運動。
以上這一時間段T2要大于T1，在時間段T2的末尾，也即被認為在預先步驟的末尾，計時器元件33作用于閥30的控制入口31上而使其返回其供給位置。然后，處于擰緊壓力PS下的空氣再次允許進入腔室20而使所需的擰緊扭矩作用于蓋子。
由于對傳動機構的供給在T1到T2的時間間隔中中斷，因而在預先步驟中活塞上的平均壓差小于擰緊壓力。T1和T2確定成可保證有足夠量的空氣進入腔室20，以確保蓋子在時間段T2的末尾基本完全擰緊，并確保此時軸的速度小到足以使相應的動能在蓋子觸底時所產生的動力矩小于擰緊壓力所產生的扭矩。而后，腔室20重新連接于擰緊壓力PS使得擰緊在低速下進行，因而當軸停止轉動時，已達到了所需的擰緊扭矩，但并沒有超出它。
當軸到達過程末尾位置時，閥22進入閑置位置，擰緊壓力PS被送入傳機構的腔室19而使其縮回。使卡盤裝置6松開蓋子，軸便準備進行新的操作。
參見圖4，在第三實施方式中，閥22的供給入口23直接連接于擰經壓力PS下的空氣源。一排氣管40延伸于一單穩態閥40和閥22的一出口43之間，與閥22處于旋合位置時從腔室19的排出相應。
閥41由一入口44控制而在一閑置位置與一調節排氣位置之間移動，在閑置位置，排氣管40連接于一本身由壓力PS控制的排氣調節件42，在調節排氣位置，排氣管40允許自由排氣。閥41的控制入口44連接于一用于檢測齒條16位置的位置傳感器50。該位置傳感器50設置在蓋子旋合過程的末尾相當的位置，但在蓋子被擰緊之前。
當軸通過相對于結構的第一位置時，閥22移入旋合位置，從而使擰緊壓力PS下的空氣進入腔室20，同時腔室19的排氣受排氣調節件42的控制。因此，活塞18朝腔室20的表面受擰緊壓力PS作用，同時，活塞18的另一個表面受由調節件42施加的、因限制排氣而產生的反壓力的作用。壓力和反壓力之間的差通過調節件42進行調節，從而確保不會有旋合軸超速的危險。
當齒條16到達傳感器50時，傳感器起動閥41的控制入口而使其占據非調節排氣位置，從而使腔室19可自由排氣。這時，活塞18受擰緊壓力PS的作用，將所需的扭矩作用于蓋子。
當然，本發明并不局限于所描述的實施例，在不脫離如權利要求書所限定的本發明范圍的情況下可以有各種不同的實施例。
特別是，雖然以上已對控制閥控制入口的具體方法進行了描述，但也可以使用任何其它方法，只要適用于能限定一預先步驟和一最終步驟的考慮中的裝置，在該預先步驟過程中活塞18受減小的平均差壓的作用，在最終步驟中，它受完全的擰緊差壓的作用。
雖然上述的第二實施方式在時間段T2中僅作用一次擰緊壓力PS，但也可以在時間段T2中多次作用擰緊壓力或其它某恒定壓力，可以用適合于本文包裝件類型或蓋子類型的持續時間的脈沖形式進行。
雖然本發明是參照由一線性傳動機構轉動旋合軸來進行描述的，從而可以獲得與供給壓力成正比的擰緊扭矩，但也可以用一供給流體的發動機來實施本發明的方法，其中發動機件通過一扭矩限制裝置、例如一裝有摩擦離合器的旋轉發動機與心軸相聯。在這種情況下，本發明的方法可以通過扭矩限制裝置相對于發動機所儲存的動能的起動慣量而避免擰緊扭矩過大。
權利要求
1．一種旋合軸控制方法，該旋合軸包括一供給流體的發動機，并具有一驅動件(18)連接于一心軸(5)而使其轉動，該方法包括在正常的壓力和流率條件下供給該旋合軸以產生所需擰緊扭矩的步驟，該方法的特征在于，它包括一預先步驟，在該步驟中，在低于正常條件一個比率的條件下對旋合軸進行供給，該比率足以確保心軸的轉速所產生的動能所形成的扭矩不會大于所需要的擰緊扭矩。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，該發動機是一線性傳動機構，驅動件是一活塞，在該預先步驟中，活塞受一小于擰緊差壓的平均差壓的作用。
3．如權利要求2所述的方法，其特征在于，在該預先步驟中，活塞的一個面沿旋合方向受一恒定壓力的作用。
4．如權利要求3所述的方法，其特征在于，該恒定壓力小于該擰緊差壓。
5．如權利要求3所述的方法，其特征在于，該活塞受一反壓力。
6．如權利要求5所述的方法，其特征在于，該恒定壓力等于該擰緊差壓。
7．如權利要求2所述的方法，其特征在于，在該預先步驟中，活塞間歇地受壓力作用。
8．如權利要求7所述的方法，其特征在于，該壓力是一大小等于擰緊差壓的恒定差壓。
全文摘要
本發明涉及一種旋合軸控制方法,該旋合軸包括一由供給流體的發動機,并具有一發動機件(18)與一心軸(5)相連而使其轉動,該方法包括在正常的壓力條件和流量下供給該旋合軸以產生所需擰緊扭矩,以及一預先步驟,在該步驟中,在低于正常條件足夠比率的條件下對旋合軸進行供給,用以使心軸的轉速所產生的動能形成的扭矩不會大于所需要的擰緊扭矩。
文檔編號B67B3/20GK1278777SQ98811168
公開日2001年1月3日 申請日期1998年11月3日 優先權日1997年11月17日
發明者B·格魯森, G·奧爾伊夫 申請人:西拉克集團公司