旋合轴控制方法

1.一种旋合轴控制方法，该旋合轴包括一供给流体的发动机，并具有一 驱动件(18)连接于一心轴(5)而使其转动，该方法包括在正常的压力和流率条 件下供给该旋合轴以产生所需拧紧扭矩的步骤，该方法的特征在于，它包括 一预先步骤，在该步骤中，在低于正常条件一个比率的条件下对旋合轴进行 供给，该比率足以确保心轴的转速所产生的动能所形成的扭矩不会大于所需 要的拧紧扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该发动机是一线性传动机构， 驱动件是一活塞，在该预先步骤中，活塞受一小于拧紧差压的平均差压的作 用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在该预先步骤中，活塞的一 个面沿旋合方向受一恒定压力的作用。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该恒定压力小于该拧紧差压。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该活塞受一反压力。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该恒定压力等于该拧紧差压。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在该预先步骤中，活塞间歇 地受压力作用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该压力是一大小等于拧紧差 压的恒定差压。

技术领域
本发明涉及一种用于将盖子拧到带螺纹颈部的包装件上的那种旋合轴控 制方法。
背景技术
众所周知，旋合轴具有一线性传动机构，该机构具有一活塞连接在一心 轴上得以转动。通常用于控制这种轴的一种方法包括使活塞受拧紧差压作用， 从而产生所需的扭矩用于拧紧包装件颈部上的盖子。以下事实产生了一个问 题：当盖子开始被旋合时，盖子与颈部之间的摩擦较小，因而轴的转动几乎 没有阻力。因此，心轴可获得较高的转速，由于其惯性，心轴储存了相当多 的动能。以这种方式储存的动能使盖子被快速地拧紧，直到触底位置，在该 位置心轴被突然停止。在停止时，所储存的动能还原为动力矩的形式，该动 力矩作用于盖子，并大于所需要的拧紧扭矩。这种动力矩会损坏盖子或包装 件的颈部，并且使该包装件的使用者需要借助工具来松开盖子。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种控制 旋合轴的方法，使得可以精确地获得所需要的拧紧扭矩。
按照本发明，其目的是通过提供一种旋合轴的控制方法来实现的，该旋 合轴包括一供给流体的发动机，并具有一驱动件连接于一心轴而使其转动， 该方法包括在正常的压力和流率条件下供给该旋合轴以产生所需拧紧扭矩的 步骤，该方法的特点在于，它包括一预先步骤，在该步骤中，在低于正常条 件一个比率的条件下对旋合轴进行供给，该比率足以确保心轴的转速所产生 的动能所形成的扭矩不会大于所需要的拧紧扭矩。
尤其是利用一具有一活塞的线性传动机构，该活塞在预先步骤中受到的 平均差压要低于拧紧差压。
这样，平均差压用于使心轴仅以低速转动，从而使得只有很少的动能积 累起来。当拧紧压力作用于活塞时，反抗拧紧的扭矩足以防止轴转速的增大， 因而盖子在反抗扭矩达到与拧紧压力相当的驱动扭矩相等时就能停止下来。 因此，动能不会突然还原，因而实际作用于盖子的拧紧扭矩恰好等于所需要 的拧紧扭矩，不会产生现有技术中损坏盖子或包装件的问题。
在本发明的第一个实施方式中，在该预先步骤中，活塞的一个面在拧紧 方向上受到一个小于拧紧差压的恒定压力的作用。
使用两个不同的压力。这样，拧紧操作一旦完成，小于拧紧压力的该恒 定压力便能用来使传动机构返回，从而显著地节省流体。
在第二个实施方式中，活塞在拧紧方向上受恒定压力的作用，而且还受 一反压力的作用。
于是，平均差压等于作用于活塞面的恒定压力与反压力的差。恒定压力 最好等于拧紧压力。这样，只需与所需拧紧扭矩相当的单一的压力级别，这 便简化了供给到传动机构的流体压力的调节。
在第三个实施例中，活塞间歇地受到一恒定值的压力的作用。
在此方式中，轴受作用于它的压力而转动，而当压力不作用于它时其动 能就还原，从而可以通过对施加作用有压力的次数和无压力次数来控制轴的 转速。
在该变型中，差压的值保持恒定并等于拧紧压力是较为有利的。
与前面的情况一样，只使用一个压力级别，它相当于所需要的拧紧扭矩， 从而可简化供给流体压力的调节。
在阅读了下面对本发明的具体而非限制性的变化的描述后，本发明的其 它特点和优点将会体现出来。
附图说明
参照附图，附图中：
图1是一拧紧轴的局部立体图；以及
图2、3和4是与本发明方法的三种实施方式对应的轴控制件的图解。
具体实施方式
参见附图，由本发明的方法控制的拧紧轴在结构和操作上是传统的，它 的某些构件在图上没有示出。在所示的实施例中，该轴包括一竖直引导管1， 该管装在一轴支承件2中并可在一固定于旋转平台4的轴套3中竖直滑动。 引导管1可旋转地接纳一心轴5，该心轴的底端突伸到引导管1外面，并带有 一安放盖子的夹爪卡盘装置6。心轴5的顶端带有一锥形齿轮7，该齿轮与参 考图1上总体表示的驱动组件相配合。
轴支承件2安装成可在一固定于旋转平台4的柱子9上滑动，该支承件 带有一轮子8，该轮子设计成与用于使支承件2定位的一静止结构的一凸轮和 在竖直方向上与其相联的零件相配合。
轴支承件2的侧面上固定有一支承板10，它装有驱动组件11。
驱动组件11包括一中间轴12，该轴安装在支承板10所带的一轴承13中 旋转。轴12的一端通过一单向离合器装置45带有一锥形偏斜齿轮14，锥形 齿轮14的齿与齿轮7的齿相啮合，其相对端带有一入口齿轮15，该齿轮的齿 与一齿条16的齿相啮合。齿条16的底端固定于一传动机构17的杆，该传动 机构的活塞缸固定于支承板10。
在传统方式中，传动机构17具有一活塞18，装在传动机构的活塞缸中滑 动并将其内部分成两个腔室19和20。传动机构17连接于一总的由标号21表 示的控制件。可以理解，在这种类型的装置中，当轴被阻止转动时作用于它 的扭矩直接取决于活塞18所受到的差压。
更具体地参见图2，在本发明的第一个实施方式中，控制件21包括一单 稳态阀22，该阀由一控制入口24控制而在一拧紧位置与一返回位置之间移动。 在拧紧位置，腔室19连接于排气口而腔室20连接于一进气口23，在返回位 置，传动机构17的腔室19与阀22的进气口23相通而腔室20连接于排气口。 控制入口24连接于一用于检测旋合轴相对于固定结构的位置的第一传感器(未 图示)。
在进气口23与两个压力空气源之间设置一单稳态阀25，一个空气源处于 与所需拧紧扭矩相应的拧紧压力PS下，另一个空气源处于一个低于压力PS 的压力P下。阀25由一控制输入口26控制而在一低压供给位置与一拧紧压 力供给位置之间移动，在低压供给位置，压力源P连接于进气入口23，同时 压力源PS切断。在拧紧压力供给位置，压力源P切断，同时压力源PS连接 于进气入口23。控制入口26连接于一用于检测拧紧轴相对于固定结构的位置 的第二传感器。
在操作中，平台4由一发动机相对于固定结构转动。具有螺纹颈部的包 装件被连续地输送到它这里并被竖直保持于卡盘装置6的下方，该卡盘装置 已经先装有一盖子。
当轴通过相对于固定结构的第一位置时，阀22的控制入口24使阀22被 带到拧紧位置，同时阀25保持在低压供给位置。然后，在压力P下的空气被 输送入传动机构17的腔室20中并作用在活塞相应的表面上。传动机构17的 杆将齿条16向上推。齿条16转动入口齿轮15，该齿轮将其动作通过轴12、 齿轮14和7、以及在引导管1中回转的心轴5而传递至卡盘装置6。应予注 意的是，压力P小于拧紧压力PS一个合适的比率，以确保心轴5的转速所产 生的动能不会形成扭矩大于所需要的拧紧扭矩。
在旋合过程中，由于平台4的转动，轴继续相对于结构而移动。随着轴 通过相对于结构的第二位置，例如相应于盖子旋合的末尾，也就是盖子已抵 靠瓶颈的位置，阀25通过其控制入口26移位到其在拧紧压力下供气的位置。 随后，拧紧压力PS下的空气允许进入腔室20。可以注意到，确定腔室20何 时开始供给拧紧压力PS下的空气的第二位置是这样限定的，即与盖子在螺纹 颈部上的拧紧相反抗的扭矩足以防止受拧紧压力驱动的心轴5的转速增大而 使产生的动能形成的扭矩大于所需要的拧紧扭矩。
一旦盖子在颈部上的拧紧产生一个大小等于驱动扭矩的反抗扭矩，则心 轴5便停止转动，齿条16保持静止。
当轴处于一与旋合过程的末尾对应的第三位置时，阀25返回其低压供给 位置，阀22返回其返回位置。然后，压力P下的空气允许进入传动机构17 的腔室19中而使传动机构缩回。与齿轮14相联的单向联合器装置45允许传 动机构缩回而不致旋松盖子。一旦传动机构缩回，卡盘装置6便可松开而不 会损坏盖子，这样旋合轴便准备进行新的操作。
在下面的描述中，与上述相同或类似的构件用相同的标号表示。
参见图3，在第二个实施方式中，控制件21包括一双稳态阀30，它设置 在一处于拧紧压力PS下的空气源与一阀22的供给入口23之间，该阀22与 第一实施方式的阀22相同。阀30由两个控制入口31和32控制而在一供给 位置与一供给切断位置之间移动，在供给位置，处于拧紧压力PS下的空气源 连接于供给入口23，在供给切断位置，拧紧压力PS下的空气源被切断。阀30 的控制入口31连接于一计时器元件33，控制入口32连接于一计时器元件34， 这两个计时器元件连接于压力源PS。
在开始一个旋合过程之前，控制件21处于图3所示位置，也就是处于闲 置状态的阀22提供供给入口23与返回腔室19之间的连接，同时阀30提供 压力源PS与供给入口23之间的连接。当轴通过相对于结构的第一位置时， 一凸轮同时起动对阀22的控制入口24的作用并起动计时器33和34。作用于 阀22的控制使腔室20被供给以拧紧压力PS下的流体，因而使拧紧轴转动。
在一时间段T1的末尾，计时器元件34作用于阀30的控制入口32上而 将其带入供给切断位置。而后，对腔室20的供给中断，活塞18因腔室20中 所含空气的膨胀而继续作减速运动。
以上这一时间段T2要大于T1，在时间段T2的末尾，也即被认为在预先 步骤的末尾，计时器元件33作用于阀30的控制入口31上而使其返回其供给 位置。然后，处于拧紧压力PS下的空气再次允许进入腔室20而使所需的拧 紧扭矩作用于盖子。
由于对传动机构的供给在T1到T2的时间间隔中中断，因而在预先步骤 中活塞上的平均压差小于拧紧压力。T1和T2确定成可保证有足够量的空气进 入腔室20，以确保盖子在时间段T2的末尾基本完全拧紧，并确保此时轴的速 度小到足以使相应的动能在盖子触底时所产生的动力矩小于拧紧压力所产生 的扭矩。而后，腔室20重新连接于拧紧压力PS使得拧紧在低速下进行，因 而当轴停止转动时，已达到了所需的拧紧扭矩，但并没有超出它。
当轴到达过程末尾位置时，阀22进入闲置位置，拧紧压力PS被送入传 机构的腔室19而使其缩回。使卡盘装置6松开盖子，轴便准备进行新的操作。
参见图4，在第三实施方式中，阀22的供给入口23直接连接于拧经压力 PS下的空气源。一排气管40延伸于一单稳态阀40和阀22的一出口43之间， 与阀22处于旋合位置时从腔室19的排出相应。
阀41由一入口44控制而在一闲置位置与一调节排气位置之间移动，在 闲置位置，排气管40连接于一本身由压力PS控制的排气调节件42，在调节 排气位置，排气管40允许自由排气。阀41的控制入口44连接于一用于检测 齿条16位置的位置传感器50。该位置传感器50设置在盖子旋合过程的末尾 相当的位置，但在盖子被拧紧之前。
当轴通过相对于结构的第一位置时，阀22移入旋合位置，从而使拧紧压 力PS下的空气进入腔室20，同时腔室19的排气受排气调节件42的控制。因 此，活塞18朝腔室20的表面受拧紧压力PS作用，同时，活塞18的另一个 表面受由调节件42施加的、因限制排气而产生的反压力的作用。压力和反压 力之间的差通过调节件42进行调节，从而确保不会有旋合轴超速的危险。
当齿条16到达传感器50时，传感器起动阀41的控制入口而使其占据非 调节排气位置，从而使腔室19可自由排气。这时，活塞18受拧紧压力PS的 作用，将所需的扭矩作用于盖子。
当然，本发明并不局限于所描述的实施例，在不脱离如权利要求书所限 定的本发明范围的情况下可以有各种不同的实施例。
特别是，虽然以上已对控制阀控制入口的具体方法进行了描述，但也可 以使用任何其它方法，只要适用于能限定一预先步骤和一最终步骤的考虑中 的装置，在该预先步骤过程中活塞18受减小的平均差压的作用，在最终步骤 中，它受完全的拧紧差压的作用。
虽然上述的第二实施方式在时间段T2中仅作用一次拧紧压力PS，但也可 以在时间段T2中多次作用拧紧压力或其它某恒定压力，可以用适合于本文包 装件类型或盖子类型的持续时间的脉冲形式进行。
虽然本发明是参照由一线性传动机构转动旋合轴来进行描述的，从而可 以获得与供给压力成正比的拧紧扭矩，但也可以用一供给流体的发动机来实 施本发明的方法，其中发动机件通过一扭矩限制装置、例如一装有摩擦离合 器的旋转发动机与心轴相联。在这种情况下，本发明的方法可以通过扭矩限 制装置相对于发动机所储存的动能的起动惯量而避免拧紧扭矩过大。