专利名称：开关可以重新密封的卡盒用的机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以重新密封的卡盒(或称卡盘)，更具体地说，涉及开关可以重新密封的卡盒用的机构。
相关技术的讨论可以重新密封的卡盒在输送物品的各种用途中是有用的。在许多情况下，可以重新密封的卡盒是防止被输送物品暴露于环境因素中所需要的。特别是，激光成像机广泛使用可以重新密封的卡盒来输送感光介质。激光成像机利用调制的激光束扫描感光介质来形成图象。在成像前，一个包含一份或多份感光介质的卡盒被装入激光成像机。感光介质卡盒包括一个具有介质存取开口的不透光托盘。卡盒的这个托盘包括一个载带胶粘物质的凸缘，其上粘着一个挠性盖。该挠性盖铺展在介质存取开口上，以实现卡盒的不透光密封。这种不透光密封使介质卡盒能够在光照条件下输送，否则的话包含在卡盒中的感光介质会受到曝光。授予Lemberger等人并转让给本申请的受让人明尼苏达矿业制造公司(3M公司)的美国专利No.5,132,724中公开了一个可以重新密封的感光介质卡盒的例子。
激光成像机的内部形成一个不透光的环境。为了进行成像操作，激光成像机打开托盘上的盖并从存取开口中取出一份或多份感光介质。在取出介质后，激光成像机关闭该挠性盖而使其紧靠载带在卡盒的托盘凸缘上的胶粘物质，由此重新密封该存取开口。在通常的使用过程中，该可以重新密封的介质卡盒必须打开和关闭若干次。特别是，如果介质卡盒在从激光成像机的不透光内部取出以前没有倒空，那么必须重新密封该存取开口，以避免感光介质的曝光。如果由于卡盒磨损或损伤而使密封失效，那么整个卡盒或者丢弃或者回收再生。
激光成像机现在使用一种相当复杂和昂贵的打开和关闭可以重新密封的感光介质卡盒的机构。这种类型的机构的例子公开于上述美国专利No.5,132,724中和授予Matsuda等人并转让给美能达照相机公司的美国专利No.5,149,078中，其内容引用合并于此。上述专利中公开的那种类型的机构通常包括一个底座、滚柱轴、电动机、齿轮系、电磁线圈、两个齿条和小齿轮，以及多个托架和弹簧。该底座装入并支承用于打开和关闭操作的感光介质卡盒。该滚柱轴包括啮合安置在感光介质卡盒上的挠性盖边缘用的机构。该滚柱轴可以包括(例如)沿径向伸出的凸出部，以用于啮合在盖的边缘中形成的孔。
为了打开卡盒，电动机通过齿轮系驱动该轴以使挠性盖卷绕在轴上，由此从卡盒的托盘凸缘上的胶粘物质处剥去挠性盖。当挠性盖打开时，该轴、电动机和齿轮系在一个通过两个小齿轮安装的可滑动车架上沿卡盒向前移动。小齿轮啮合相对于底座固定的齿条。为了关闭卡盒，电磁线圈受到激励以枢轴式转动齿轮系中的齿轮。该枢轴式转动的齿轮将电动机转矩传递给小齿轮但没有传递给轴。转动的小齿轮使车架沿固定的齿条向后移动。车架的移动使轴转动，由此展开该挠性盖。当盖展开时，一对弹簧向着卡盒凸缘向下偏压转动的轴，从而将该挠性盖重新外加在卡盒的托盘凸缘上的胶粘材料上。
虽然上述专利中公开的那种类型的开关机构可以在一段时间形成有效的密封，但由于某些缺点希望多处改进。例如，该机构要求的元件数量多且复杂，使制造成本不受欢迎地高而可靠性低。因为齿条安装在激光成像机本身上面，所以不可能从成像机上整件地卸下整个机构。因此，该机构修理时不可能用备用品替换。机构设计复杂也往往使修理困难，导致要有该机构的激光成像机的停机时间延长。其次，安装齿条和在齿条上方配置小齿轮、车架、齿轮系和电动机也使外形增高而在激光成像机内占据相当大的空间。最后，机构的打开和密封操作可能损害介质卡盒的挠性盖，不可避免地导致密封失效和有限的卡盒寿命。
具体地说，弹簧、齿轮系和车架产生的力导致对挠性盖的损伤。首先，在打开操作开始时，滚柱轴占据卡盒凸缘下方的位置。通过啮合卡盒盖中的孔，凸出部提供一个拉力使滚柱轴能够“爬上”卡盒凸缘。但是，弹簧施加一个向下力，该力必须由向上移动的滚柱轴克服。该弹簧力使凸出部在孔上比没有弹簧力时更难拉动，从而导致孔的撕裂。其次。在打开操作期间，齿轮系施加显著的径向力，该力向下推动轴以不均匀方式紧靠卡盒。齿轮系产生的径向力使轴上的凸出部在啮合时撕裂挠性盖中形成的孔。该径向力也使轴拉伸挠性盖超出其合适的长度。第三，在关闭操作期间，移动的车架施加一个平行于挠性盖表面延伸的力，该力进一步拉伸挠性盖。
撕裂的孔阻碍盖和轴在随后的开关周期中合适地啮合，并最终完全阻碍啮合。此外，因为挠性盖相对于卡盒的托盘精确地定尺寸以形成有效的不透光密封，所以盖的拉伸使盖在关闭时与卡盒不能精确对准，同时沿盖的边缘产生折纹，光能够通过这些折纹进入。撕裂的孔由于不能啮合盖而直接缩短可以重新密封的卡盒的寿命。盖的拉伸由于加到卡盒的托盘上的密封不够有效而较间接地缩短可以重新密封的卡盒的寿命。已经作出努力用抗拉伸材料制造盖并在孔的邻近处添加增强条带以防止撕裂。虽然这些努力已经在一定程度上提高了耐用性，但当使用现有的开关机构时，一个可以重新使用的卡盒的寿命仍然限制在约15个开关周期。
发明概述鉴于上述缺点，本发明针对一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种机构能够达到降低成本、增加可靠性、缩小体积、提高卡盒寿命、使卡盒具有极好的重新密封性能，并具有模块化的特点。
本发明的其它特点和优点部分在下述说明中提到，部分从说明中明显看出，或者可以通过本发明的实践认识到。本发明的优点将通过此处的书面说明和权利要求以及附图中特别指出的系统实现和得到。
如此处广泛体现和说明的，为了获得上述优点，本发明在第一实施例中提供一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的盖，该机构包括一个用于装入该卡盒的托盘的底座、一个包括啮合该卡盒的盖用的机构的滚柱轴和一个电动机，该电动机有一个转子轴联接在滚柱轴上，使得转子轴的中心纵向轴线与滚柱轴的中心纵向轴线基本上对准，用于沿一个第一方向转动滚柱轴而使盖卷绕在滚柱轴上，由此使盖的至少一部分从托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动滚柱轴而使盖从滚柱轴上展开，由此使盖与托盘可以重新密封地接合。
在第二实施例中，本发明提供一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的盖，该机构包括一个用于装入该卡盒的托盘的底座、一个包括啮合该卡盒的盖用的机构和具有柔顺的摩擦涂层的表面的滚柱轴，以及一个电动机，该电动机用于沿一个第一方向转动滚柱轴而使盖卷绕在滚柱轴上，由此使盖的至少一部分从托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动滚柱轴而使盖从滚柱轴上展开，由此使盖与托盘可以重新密封地接合。
在第三实施例中，本发明提供一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的盖，该机构包括一个用于装入该卡盒的托盘的底座、一个包括啮合该卡盒的盖用的机构的滚柱轴、一个电动机以及一个车架；该电动机用于沿一个第一方向转动滚柱轴而使盖卷绕在滚柱轴上，由此使盖的至少一部分从托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动滚柱轴而使盖从滚柱轴上展开，由此使盖与托盘可以重新密封地接合；该车架可以滑动地联接在底座上，该车架支承滚柱轴和电动机，并且在滚柱轴受电动机转动期间该车架可以相对于底座沿一个运动路径滑动。
在第四实施例中，本发明提供一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的盖，该机构包括一个用于装入该卡盒的托盘的底座、一个包括啮合该卡盒的盖用的机构的滚柱轴、一个电动机、一个车架、一对车架托架、一对轴托架以及一对弹簧；该电动机用于沿一个第一方向转动滚柱轴而使盖卷绕在滚柱轴上，由此使盖的至少一部分从托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动滚柱轴而使盖从滚柱轴上展开，由此使盖与托盘可以重新密封地接合；该车架在滚柱轴受电动机转动期间可以沿相对于底座的运动路径滑动；该对车架托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在车架上的第一端部；该对轴托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在该对车架托架之一的第二端部上的第一端部，其中，该对轴托架的每一个都可以转动地支承滚柱轴，而该对轴托架之一支承电动机；该对弹簧的每一个都联接在该对轴托架之一和该对车架托架之一的中间，其中，在滚柱轴受电动机转动期间该对弹簧向着底座偏压滚柱轴。
在第五实施例中，本发明提供一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的盖，该机构包括一个用于装入该卡盒的托盘的底座、一个包括啮合该卡盒的盖用的机构的滚柱轴、一个电动机和重调机构；该电动机用于沿一个第一方向转动滚柱轴而使盖卷绕在滚柱轴上，由此使盖的至少一部分从托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动滚柱轴而使盖从滚柱轴上展开，由此使盖与托盘可以重新密封接合；该重调机构用于当滚柱轴的转动角不同于所要的转动角时控制电动机沿第二方向转动滚柱轴，直到滚柱轴的转动角符合所要的转动角。
可以理解，上述一般说明和下述详细说明两者都是示范性的，仅仅解释本发明而不限制本发明，如权利要求所要求的。
包括的附图提供对本发明的进一步理解，并组合在本说明书中构成本说明书的一部分。附图例示本发明的示范性实施例并与说明一起用来阐述本发明的原理。
附图简要说明
图1例示一种示范性的激光成像机，它做成与一个可以重新密封的感光介质卡盒一起使用，并适合于包括一个根据本发所述的开关机构；图2是一个移去盖的可以重新密封的感光介质卡盒的等角视图；图3是图2中所示卡盒的移去一部分盖的顶视图；图4是图2中所示卡盒的侧视图；图5是本发明开关图2中所示卡盒的机构的等角视图；图6是形成图5所示本发明开关机构的一部分的滚柱轴的视图；图7是图6所示滚柱轴的侧视图；图8是联接滚柱轴和转子轴用的联轴器的视图，该联轴器形成图5所示本发明开关机构的一部分；图9是一种可以滑动地支承车架用的直线性导轨的等角视图，该导轨形成图5所示本发明开关机构的一部分；图10是一种托架装置的等角视图，该托架装置形成图5所示本发明开关机构的一部分；图11是图5所示本发明开关机构在卡盒打开操作期间的等角视图；图12例示本发明的重调装置，用于将滚柱轴恢复到一个合适的转动位置；图13例示图12中所示的重调装置的操作。
优选实施例的详细说明现在详细参照本发明的示范实施例。阅读了本说明的该技术专业人员将认识到本发明系统在通常包括可以重新密封的卡盒的用途在内的各种应用的实用性。但是，为了易于说明及为了例示的目的，本发明的说明主要将结合包含用于激光成像的感光介质的可以重新密封的卡盒的用途。
图1例示一台激光成像机10，它做成与一个可以重新密封的感光介质卡盒一起操作，并适合于包括一个开头该卡盒的机构。一种如上述美国专利No.5,132,724中公开的可以重新密封的感光介质卡盒的例子示于图2-4并总的用标号12表示。一个根据本发明所述的开关机构的示范实施例示于图5并总的用标号16表示。
激光成像机10包括一个铰接的装载门14，用于装入卡盒12供成像操作用。其它替换的适用的激光成像机可能使用装载抽屉，拉出来装入卡盒12。如图5中所示，开关机构16安装在装载门14内，并包括一个安放和支承卡盒12用的底座18。在卡盒12装入底座18后，使用人关闭装载门14，将卡盒密封在不透光的环境内。然后开关机构16打开卡盒12，以允许使用卡盒中存放的感光介质。激光成像机10内的成像器件从打开的卡盒12移出感光介质并进行成像操作。在成像操作完成后，开关机构16关闭卡盒12以形成不透光的密封，然后从激光成像机10中移出卡盒12。
现在参照图2-4详细说明卡盒12的结构。卡盒12包括一个不透光的介质存放托盘20和一个挠性的不透光盖22。挠性盖22利用胶粘物质24可以重新密封地安装在托盘20上。托盘20可以用不感光的聚烯烃材料模制成一件。托盘20包括底壁26、前壁28A、后壁28B、相对的侧壁28C、28D和一个凸缘(唇缘)，该凸缘具有分别从壁28A-28D的上边缘围绕托盘的周边向外伸出的区段30A-30D。胶粘物质24可以采取沿凸缘区段30A-30D间隔安置的小段胶粘剂的形式，也可以采取外加在凸缘上的整件胶粘密封垫圈的形式。侧壁28-28D和凸缘区段30A-30D形成一个存取开口。如图2中所示，对于激光成像，该存取开口可以放入一份或多份感光介质31。感光介质31可以(例如)由感光薄膜、感光纸或成像用途的其它感光基片材料组成。
如图3和4中所示，托盘20包括在壁28A-28D上形成的向内凸出的导向件32，用于合适地安置感光介质31。支脚34A-34D形成在底壁26中并从底壁26向下凸出，以便将卡盒12支承在图5所示的开关机构16的底座18中。底壁26中同时形成一个介质存在监控槽35。当所有介质已人托盘20中移出后，一个与激光成像机10联接的介质存在监控传感器伸入底壁26表面下方的槽35中，由此检测该托盘是空的。底壁26还包括模制在支脚34A和34B中的定位凹槽36，支脚从底壁外表面向上伸入盘20中。定位凹槽36容纳从图5所示的开关机构16的底座18伸入的定位销。当卡盒通过装载门14装入时，定位销将卡盒12固定和合适地定位在底座18内。
在前壁28A附近形成的支脚34A、34B包括斜面38，如图4中所示，该斜面38从前壁的下边缘向下倾斜。当卡盒12装入底座18时，斜面38将支脚34A、34B导向底座18中形成的定位销的上面。托盘20还包括一个在底壁26中形成的凹形区40，后者在底壁的外表面上形成一个平台。该由凹形区40形成的平台载带条码标记，用于识别卡盒12中包含的介质的类型。一对支脚41形成在底壁26中向下伸出的凹槽，它们保证条码相对于与开关机构16联接的条码阅读器的适当垂直定位。
参照图2和3，在前壁28A的顶部边缘上方的凸缘区段30A中形成一系列均匀间隔的切口42。切口42在凸缘区段30A上形成一系列间隔的凸出部44。盖22的前区45包括一系列长孔46，当盖22安置在托盘上时，这些长孔46与托盘20的切口42对准。切口42与长孔46配合，便于盖22受开关机构16的啮合。
盖22是一张挠性的不感光的不透明的薄片材料，其尺寸能覆盖托盘20的介质存取开口并匹配凸缘区段30A-30D。盖22用这样一种材料制成，它最好有足够的拉伸性以免当卡盒12弯曲时从托盘20上移开，但又有足够的刚度以避免开关操作期间过度拉伸。盖22也可以在前区45中包括一个增强条带(未示出)，以增强盖在托盘20的切口42上方的区域中的刚度。增强条带用来防止在与开关机构16啮合期间孔46的撕裂。盖22的抗拉伸材料和增强条带被设计成防止由开关操作期间外加到盖上的某些力造成的损坏，从而抵消这些力的影响以延长卡盒的寿命。
但是，开关机构16被设计成消除造成盖22的拉伸和孔46的撕裂的外加力，由此消除这些问题的产生根源。现在参照图5-13详细说明本发明的开关机构的示范实施例。如图5中所示，开关机构16包括用于装纳并支承可以重新密封的感光介质卡盒12的底座18、一个包括啮合盖22用的机构的滚柱轴48、一个转动滚柱轴48用的电动机50及一个可以滑动地联接在底座18上用于支承滚柱轴48和电动机50的车架(滑架)52。
底座18可以通过一个或多个支承托架(未示出)安装在激光成像机10的装载门14内部。包括底座18的整个开关机构16可以通过从支承托架上简单地脱开底座而从激光成像机10上却下。开关机构16的模块化便于修理，并使该机构能够从成像位置卸下。此外，在修理期间，开关机构16可以用一个备用品替换，以减少激光成像机10的停机时间。
底座18包括底壁54、前壁56A和一对相对的侧壁56B、56C。底座18的与前壁56A相对的后区58保持敞开即没有后壁，以装入可以重新密封的卡盒12。因此，当底座18被装入激光成像机10时，敞开的后区58靠近装载门14。前壁56A、侧壁56B和侧壁56C分别包括从这些壁的上边缘伸出的凸缘60A、60B和60C。底座18的凸缘60A-60C在装载卡盒12时分别支承卡盒12的凸缘30A、30C和30D。在前壁56A上形成的凸缘60A可以由底座18上安装的橡胶垫形成，而凸缘60B和60C可以与底座18整体形成。
将卡盒12装入激光成像机10时，打开装载门14，将卡盒首先是其凸缘30A向着前壁56A滑入底座18。当卡盒12接近底座18中合适位置时，斜面38遇到底壁54中形成的定位销66。结果，支脚34A、34B滑到定位销66上面，使凸缘30A升到底座18的凸缘60A上面。继续移动，使定位凹槽36落在定位销66上以固定卡盒12。定位销66伸入定位凹槽36，保证卡盒12被装入和精确地保持在合适的位置上，以有效地打开和关闭挠性盖22。当已经到达合适的装载位置时，卡盒的托盘20的前壁28A接合一个安装在前壁56A内的传感器开关68。而后传感器开关68产生一个预备信号。在用户关闭门14后，开关机构16利用电动机50转动滚柱轴48而起动一个打开动作。
参照图5-7，滚柱轴48是一个细长构件，具有基本上圆形截面的端部区段70和72，分别沿底座18的凸缘60B和60C对准地移动。滚柱轴48可以用钢制成。如图6所示，一对安装销74、 76分别沿轴的中心纵轴线“X”从端部区段70、72伸出。一个在端部区段70、72之间延伸的切割出的卷绕区段78包括啮合盖22中孔46用的机构以打开和关闭卡盒12。如图7所示，卷绕区段78具有基本上半圆形的截面。在图5-7中所示的实施例中，滚柱轴48的盖啮合机构包括一个细长的矩形板80，板80有许多个缺口82，它们限定弯曲的齿状凸出部84。
凸出部84的曲率半径最好小于端部区段70、72的曲率半径，当滚柱轴48向下朝着底座18转动时，凸出部84的尺寸和间隔能够插入盖22的孔46和切口42中。板80和凸出部84可以通过从一块金属板上冲出而制成，并用螺钉86紧固在已经切除到约一半直径处的卷绕区段78部分上。凸出部84的曲率半径可以通过使板80围绕一个金属模型弯曲来得到。上述制造滚柱轴48的方法是有利的，因为它比现有方法费用低，现有方法使用特制的铣刀从钢轴上铣削出凸出部84来。此外，使用上述方法，可以将凸出部84做得更长而具有更精确的弯曲外形，它更适合于啮合盖22的孔46而不造成损伤。参照图8，电动机50包括一个这样联接到滚柱轴48上的转子轴77，就是转子轴的中心纵轴线基本上对准滚柱轴48的中心纵轴线。如图8中所示，电动机50的转子轴77最好用一个小的管状联轴器79联接到安装销76上。联轴器79可以分别用销钉81、83紧固在安装销76和转子轴77的端部上，在转子轴和滚柱轴48之间留下小量的空隙。但是，联轴器79应当保持一定程度的准直，以便足以避免不希望有的径向力传递到滚柱轴48上。电动机50沿第一方向转动滚柱轴48，使凸出部84与盖22的孔46啮合。继续沿第一方向转动滚柱轴48使盖22卷绕在滚柱轴上，由此从设置在卡盒的托盘20的凸缘30A、30C和30D上的胶粘材料24上剥去盖22。因此，沿第一方向转动滚柱轴48的作用是打开卡盒12。电动机50沿与第一方向相反的第二方向转动滚柱轴48以关闭卡盒12。具体地说，沿第二方向转动使盖22从滚柱轴48上展开盖22，由此使盖与设置在卡盒的托盘20的凸缘30A、30C和30D上的胶粘材料24可以重新密封地接合。
滚柱轴48沿第一方向的转动在滚柱轴和卡盒12之间产生拉力。待说明的包括一对弹簧的偏压机构产生垂直的力，该力偏压滚柱轴48向下紧靠卡盒12，产生附加的拉力。卡盒52包括支承滚柱轴48和电动机50的机构，将在下面说明。拉力产生驱动车架52沿卡盒的托盘20沿离开前壁56A的方向滑动的平移力。在关闭操作期间在滚柱轴48和盖22之间产生的拉力同样产生平移力，该平移力驱动车架52沿向着前壁56A的方向滑动。
使用管状联轴器79将电动机50的转子轴77联接在滚柱轴48上可以不需要使用复杂的齿轮系来转动滚柱轴。免去了齿轮系的许多部件可以减少开关机构16的成本、复杂性和缩小体积，并增加可靠性。而且，因为联轴器79使转子轴77的中心纵向轴线和滚柱轴48基本上对准，所以电动机50只施加转动滚柱轴所必需的转矩。因此转子轴77和滚柱轴48的对准不会产生不希望有的能够拉伸盖22和撕裂孔48的径向力，增加可以重新密封的卡盒12的寿命。
车架52可以滑动地联接在底座18上，并且可以在开关操作期间相对于底座18沿一条运动路径滑动。在车架52上在底壁54的外表面下安装了一个具有一组光学检测器90的条码阅读器88。条码阅读器88这样对准在底壁54的切口通道92中，使得光学检测器90接收由卡盒的托盘20载带的条形码标记。当卡盒12在装载期间沿底壁54受到推动时，卡盒的托盘20的底壁28A遇到底座18的底壁54中形成的导向件94。导向件94使平台40上载带的条形码标记和光学检测器90之间保持尽可能小的距离，以保证合适的焦距。
在打开操作期间，车架52离开前壁565A滑动。在关闭操作期间，车架52向着前壁56A滑动。在打开操作的将近一半，一个从底壁54向下伸出的小接头片96拨动安装在车架52上的光学传感器98，起动条形码阅读器88阅读凹陷区40载带的条形码标记。当阅读完成时，条形码中解码的时间信号启动条形码阅读器88的软件。当打开操作完成时，另一个从底壁54伸出的小接头片100拨动传感器98指示打开操作应当结束。可以通过将一块载带多个小接头片的板固定在底壁54的外表面上来形成多个间隔的小接头片。除了如小接头片96和100执行的指示条形码阅读器开始和打开操作结束的动作外，这些间隔的小接头片可以用于与传感器98结合而作为检测电动机50发生故障的计时指示器。也可以固定一个载带小接头片的第二板来拨动一个同样安装在车架52上的传感器99。
车架52包括一个狭长的底板101，其延伸方向基本上横切车架52的运动方向。底板101与安装在底壁54外表面上的至少一个导向机构可以滑动地啮合。该导向机构可以由一对安装在底壁54的外表面上的直线形导轨组成，导轨的取向平行于车架52的运动路径。图9是此种直线形导轨102的一个例子，为直线形滚珠滑架的形式。通过将底板101安装在安装平台103上，底板101能够可以滑动地与导轨102啮合。如图9中所示，安装平台103包括一对滑动臂104、105，它们分别锁定在导轨102中的“C”形槽106、107内。该“C”形槽包含滚珠轴承轨道。滑动臂104、105的配合紧到足以将车架52的运动限制在平行于导轨102的单独一维方向内。一种适合用于本发明开关机构16的商售导轨的例子是AccurideTM轨道。将车架52直接安装在底座18上显著地减小了开关机构16的尺寸，并使该机构成为一个可以整件地从激光成像机10上容易地卸下的模块式组成。
虽然此处说明的车架52是可以滑动地联接而沿底壁54的外表面滑动的，但可以设想获得同样尺寸小的优点的另一些替换装置。例如，如果条形码载带在卡盒12的盖22上而不是载带在由凹形区40形成的平台上，那么车架52能够可以滑动地联接而在底座18的顶部上方滑动。具体地说，车架52可以利用一对梭子，这一对梭子可以滑动地联接在安装于相对的侧壁56B、56C的轨道中。在这种情况下，支承条形码阅读器88的底板101可以联接在梭子上并设置成在和卡盒12底座18顶部上方沿横向延伸。然后条形码阅读器88从顶上阅读条形码。
参照图5，车架52包括一对在底板101的相对两端处的带法兰的直立面108、110。直立面108、110从底板101上在分别超出底座凸缘60B、60C的外边缘以外的位置处向上伸出。一对车架托架112、114分别通过直立面108、110枢轴式地联接在车架52上。车架托架112、114分别具有第一端部部分116、118，利用一对枢轴销联接在底板101的相对两端上。具体地说，车架托架112的第一端部部分116联接在直立壁108上，而车架托架114的第一端部部分118联接在直立壁110上。一对轴托架120、122分别枢轴式地联接在车架托架112、114上。轴托架120、122的第一端部部分利用一对铰链销分别枢轴式地联接在车架托架112、114的第二端部部分124、126上。
图10是相对于车架52的直立面110的车架托架114和轴托架122的放大图。如图10中所示，车架托架114的第一端部部分118通过枢轴销128联接到直立壁110上。枢轴销128使车架托架114能够围绕垂直于车架52的直立壁110延伸的轴线作枢轴式转动。轴托架122的第一端部部分130通过铰链销132联接到车架托架114的第二端部部分126上。铰链销132同样使轴托架122能够围绕垂直于车架托架114延伸的轴线作枢轴式转动。一个偏压机构包括一对扭转弹簧。这一对扭转弹簧中的每一对联接在车架托架112、114之一和轴托架120、122之一的中间。例如，如图10中所示，一个扭转弹簧134联接在车架托架114和轴托架122之间。一个同样的扭转弹簧也联接在车架托架112和轴托架120之间，但没有示出。图7中所示的扭转弹簧134包括一个围绕铰链销132卷绕的线圈部分136、一个其取向能对轴托架122施加力的偏压部分138和一个安装在车架托架114中形成的切口142内的尾部140。扭转弹簧134的另一个尾部安装在车架托架114的靠近直立壁110的另一侧上形成的切口中，但未示出。
参照图5，轴托架120、122分别包括轴承固定件144、146，它们可以转动地支承滚柱轴48。轴承固定件144、146装入滚动轴48的固定销74、76。电动机50的联接滚柱轴48的转子轴77伸入在图10中示出的轴托架122的第二端部部分148上形成的轴承固定件146中。图8中示出的管状联轴器79可以安置在轴承固定件146中。电动机50的外壳用螺钉或其它紧固机构紧固在轴托架122上。因此，轴托架122支承滚柱轴48和电动机50两者。起初，滚柱轴48在卡盒凸缘30A下方的一对支承件中。当电动机50沿第一方向转动滚柱轴48以打开盖22时，凸出部84向着凸缘60A转动以啮合盖22的孔46。凸出部84对孔46施加拉力。当滚柱轴48继续转动时，拉力使滚柱能够上升到卡盒的托盘20的凸缘30A上。滚柱轴48在凸缘60A上的向上运动产生的力使卡盒托架112、114和轴托架120、122围绕联接在直立件108、110上的枢轴销向上转动。
但是，卡盒托架112、114每个包括一个滚柱，当车架52在开关操作期间移动时，该滚柱接合底座18的凸缘60B、60C。例如，如图10中所示，车架托架114包括一个滚柱142，该滚柱邻近第二端部部分126安置在靠近直立面110的卡盒托架表面上。当滚柱轴48转动时，使卡盒托架114向上转动，滚柱142接合凸缘60C形成一个使卡盒托架向上滚动越过某个点时受到止动的机构。当卡盒托架114受到滚柱142的止动时，轴托架122仍然自由地围绕枢轴销132向上转动。但是，扭转弹簧134的偏压部分138阻止轴托架122相对于车架托架114向上转动超过180度。轴托架120的向上转动同样受另一扭转弹簧的限制。
一旦滚柱轴48升上凸缘30A、扭转弹簧开始施加一个垂直力向下偏压滚柱轴紧靠卡盒12的凸缘30B和30C。扭转弹簧施加的垂直力在开并操作期间增加了滚柱轴48和盖22之间的拉动并产生必需的密封压力。但是，直到滚柱轴48完全升上凸缘30A之后，扭转弹簧才施加力。因此，滚柱轴48升上凸缘30A并不需要克服弹簧的力。因为不需要克服弹簧的力，所以由凸出部84施加在孔46上的拉力显著地减小了。因此，减小了孔46的撕裂，由此延长了卡盒12的寿命。
图11例示开关机构16进行的开关操作。滚柱轴48起初安置在安装于前壁56A外表面上的支承件150、152中。电动机50通过沿第一方向转动滚柱轴48开始打开操作而使凸出部84啮合盖22中的孔46。在啮合盖22后，转动的滚柱轴48滚出支承件150、152并升上凸缘30A。滚动轴48和盖22之间的拉动产生平移力使滚柱轴沿凸缘30B和30C移动，由此剥开盖22。扭转弹簧施加的垂直力偏压端部段70、72分别紧靠凸缘30B、30，增强了拉动和形成的平移力。该平移力驱动车架52与滚柱轴48和电动机50一起沿离开前壁56A的方向沿底座18滑动。如图11中所示，滚柱轴48通过电动机50产生的沿第一方向的转动使盖22的一部分156在从凸缘30A、30C和30D上的胶粘物质24上被剥落后围绕滚柱轴卷绕。电动机50继续使滚柱轴48沿打开的第一方向转动，直到小接头片100拨动传感器98，指示车架52已经到达打开位置。车架52保持在打开位置，直到需要它关闭卡盒12。
电动机50通过使滚柱轴48沿与第一方向相反的第二方向进行反向转动而起动关闭操作。滚柱轴48的转动和扭转弹簧施加的垂直力导致拉动而产生沿第二方向的平移力。该平移力驱动车架52沿向着前壁56A的方向沿底座18滑动。由扭转弹簧施加的垂直力产生的压力可以形成使盖22紧靠凸缘30A、30C和30D的有效的不透光密封。滚柱轴48的端部区段分别在底座18的凸缘60B和60C上方与凸缘30C和30D对准。当滚柱轴48转动而在盖22和胶粘物质24之间形成有效的不透光密封时，由扭转弹簧施加的垂直力可以分别偏压端部区段70、72压靠凸缘30C和30D。因为滚柱轴48依靠拖拉而不是依靠卷绕力来在打开和关闭两种操作中驱动车架52，所以避免了盖22的拉伸。
当车架52接近关闭位置时，滚柱轴48将盖22的前区45重新密封在卡盒的托盘20的凸缘30A上。当滚柱轴48继续转动时，凸出部84脱出孔46，而轴离开凸缘30A掉入支承件150、152中。在关闭操作期间，滚柱轴48可能遇到能够使其滚出合适的角度准直的障碍。因此，当滚柱轴48在关闭操作末尾安置在支承件150、152中时，凸出部84可能在下一次打开操作时不能取正确的转动角度。因此，根据本发明，开关机构16可以包括一个重调机构，当滚柱轴48的转动角度不同于所要的转动角度时，该重调机构能够控制电动机50使滚柱轴沿第二方向转动，直到其转动角度符合所要的转动角度。
该重调机构包括一个与滚柱轴48联接并一起转动的转动位置指示器和一个检测器，后者用于以指示器的转动位置为基础确定滚柱轴的转动角何时符合所要的转动角。例如，如图12中所示，该转动位置指示器可以由一个安装在电动机50的转子轴77上的圆盘158组成，而该检测器可以由一个安装在支承件152附近的光束遮断传感器160组成。转动位置指示器和检测器可以用其它机构实现，如电磁装置或机械装置。
圆盘158与转子轴77和滚柱轴48一起转动，它基本上对准地联接在转子轴上。当滚柱轴48到达一个合适的转动准直位置时，一个在圆盘158中形成的槽162通过光学传感器160的光学耦合通道。由此，光学传感器160发射一个终止信号来控制与电动机50联接的电路，指示滚动轴48的转动应当终止。因此，在操作中，该重调机构使滚动轴48在关闭操作后恢复到正确的转动位置，方法是使滚柱轴与发动机50一起继续转动，直到收到终止信号。
为了达到正确的转动位置，可能需要让滚柱轴48沿关闭的第二方向通过一个超过270度的角度。为此，底座18的凸缘60A是这样设计的，使得卡盒的凸缘30A伸出底座的凸缘60A之外。如图13中所示，底座的凸缘60A设置在底座18的前支承凸缘166上。卡盒凸缘30A的延伸部使滚柱轴48的凸出部84能够接触卡盒12而不接触底座凸缘60A或前支承凸缘166。如果底座凸缘60A不设计成比卡盒的凸缘30A短，那么卡盒12和底座18可能妨碍滚柱轴48的转动。但是，根据本发明，当电动机50使滚柱轴48转动而到达正确的转动位置时，凸出部84可以接触卡盒凸缘30A而将卡盒12推出去，以清除任何可能的障碍，如图13中所示。一旦关闭的卡盒12已经被推向底座18的后区58，而滚柱轴48已经恢复到它的合适的转动角，那么系统使用人将打开装载门14而从激光成像机10移出卡盒。然后滚动轴48安置在正确的位置中，以打开装入激光成像机10的下一个卡盒。
在关闭操作期间，滚柱轴48最好将密封力均匀地分配在盖22上，以便在盖和凸缘30A、30C、30D之间形成有效的不透光密封，并防止在盖中生成折纹。此外，在打开和关闭两种操作期间，滚柱轴48最好不存在拖拉滑动地驱动卡盒52。为了获得上述特性，根据本发明，滚柱轴48可以包括一个与盖22的摩擦系数相当高的柔顺涂层168。该柔顺摩擦涂层168示于图6、7、13中。涂层168的柔顺特点能够均匀地分配密封压力，从而在卡盒12的整个使用寿命期间产生极好的密封性能，并防止在盖22中形成折纹。涂层168的摩擦特性与扭转弹簧施加的垂直力结合，形成附加的拉力35以避免滑动。该拉力使滚柱轴48能够驱动车架52而不依靠卷绕力，由此避免盖22中的拉伸。柔顺摩擦涂层168由此保持不透光密封的有效性，延长卡盒12的使用寿命，使其明显超过以前达到的寿命。
涂层168最好由一种薄层分布的弹性体材料组成。一种可以制造成具有合适的柔顺和摩擦系数的弹性体材料的例子是聚氨基甲酸乙酯。特别是，一种铸塑聚氨基甲酸乙酯形成一个无孔表面，该表面呈现高的摩擦系数而不会积累能减小有效摩擦的灰尘。在切口部分78上形成的涂层168部分最好例如用喷砂或研磨处理过，以减小摩擦系数和与盖22的切口部分的粘性。摩擦系数减小可以防止盖22粘着在滚柱轴48的切口部分78上和在关闭操作的末尾从凸缘30A上升起，由此保证凸缘30A上的不透光密封。在端部区段70、72上形成的涂层168部分应当保持在铸塑态，以便在卡盒的凸缘30B、30C上形成与盖22的较高的摩擦系数。这个较高的摩擦系数增大了滚柱轴48与盖22的拉力，用于沿打开和关闭两个方向驱动车架52。
由滚柱轴48得到的不透光密封的有效性是涂层168的厚度、涂层168的硬度和由扭转弹簧施加在滚柱轴上的弹簧力的综合作用。较大的厚度、较软的硬度和较大的弹簧力可以单独地或综合地造成涂层168的过分的压力永久变形。过分的压力永久变形是不希望有的，因为它可能导致在打开操作期间盖22不均匀地卷绕在滚柱轴48上，并在关闭操作期间在施加的密封压力中产生不均匀性。不均匀的卷绕能够在盖22中产生折纹，而不均匀的密封压力能够阻碍盖22和胶粘物质24之间的接触。另一方面，较小的厚度、较硬的硬度和较大的弹簧力可以单独地或综合地造成胶粘物质24在关闭操作期间从滚柱轴48流走。涂层168使用硬度较大的弹性体材料与较小的弹簧力结合可能是可以接受的。相反，假定厚度相同，较大的弹簧力可能要求使用硬度较小的弹性体材料。作为一个特定的例子，使用一种硬度约为肖氏A33度的铸塑聚氨基甲酸乙酯材料而涂层168的厚度约为1.5毫米，发现当施加的每个扭转弹簧的弹簧力为约8磅时能形成盖22的有效的不透光密封。对于上述例子，一种能提供可以接受的柔顺和摩擦的商售铸塑聚氨基甲酸乙酯材料是由美国纽约州Buffalo市的Winfield工业公司制造的硬度为肖氏A33±4度的WINPHANETMW644牌号的聚氨基甲酸乙酯。
上面说明了本发明的示范性实施例，考虑此处公开的本发明的说明书和实践，该技术的专业人员将容易地发现其它优点和改型。因此，说明书和例子应当仅仅看作是示范性的，本发明的真正的范围和精神实质由下述权利要求书指明。
权利要求
1.一种开关可以重新密封的卡盒用的机构，这种卡盒有一个托盘和一个可以重新密封地与该托盘接合的挠性盖，上述机构包括一个底座，用于装入上述卡盒的上述托盘；一个滚柱轴，包括啮合上述卡盒的上述盖用的机构；一个电动机，它有一个转子轴联接在上述滚柱轴上，使得上述转子轴的中心纵向轴线与上述滚动轴的中心纵向轴线基本上对准，用于沿一个第一方向转动上述滚柱轴而使上述盖卷绕在上述滚柱轴上，由此使上述盖的至少一部分从上述托盘上移去，并用于沿一个第二方向转动上述滚柱轴而使上述盖从上述滚柱轴上展开，由此使上述盖与上述托盘可以重新密封地接合。
2.根据权利要求1所述的开关机构，还包括一个可以滑动地联接在上述底座上的车架，该车架支承上述滚柱轴和上述电动机，并且在上述滚柱轴由于上述电动机而沿上述第一方向和沿上述第二方向转动期间该车架随上述滚柱轴产生的力而可以沿相对于上述底座的运动路径滑动。
3.根据权利要求1所述的开关机构，其中上述滚柱轴包括一个具有柔顺摩擦涂层的表面。
4.根据权利要求1所述的开关机构，还包括一个车架，在上述滚柱轴受上述电动机转动期间该车架随上述滚柱轴产生的力而可以沿相对于上述底座的运动路径滑动；一对车架托架，该对车架托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在上述车架上的第一端部；一对轴托架，该对轴托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在上述一对车架托架之一的第二端部上的第一端部，其中，该对轴托架的每一个都可以转动地支承上述滚柱轴，而该对轴托架之一支承上述电动机；和一对弹簧，该对弹簧的每一个都联接在上述一对轴托架之一和上述一对车架托架之一的中间，其中，在上述滚动轴由于上述电动机而沿上述第一方向和沿上述第二方向转动期间该对弹簧向着上述底座偏压上述滚柱轴。
5.根据权利要求1所述的开关机构，还包括在上述滚动轴受上述电动机转动期间向着上述底座偏压上述滚柱轴用的偏压机构。
6.根据权利要求1所述的开关机构，还包括重调机构，用于当上述滚柱轴的转动角度不同于所要的转动角度时控制上述电动机沿上述第二方向转动上述滚柱轴，直到上述滚柱轴的上述转动角度符合上述所要的转动角度。
7.根据权利要求3所述的开关机构，其中，上述柔顺摩擦涂层具有肖氏A约33度的硬度和约1.5毫米的厚度。
8.根据权利要求3所述的开关机构，还包括在上述滚柱轴受上述电动机转动期间向着上述底座偏压上述滚柱轴用的偏压机构，该偏压机构在上述滚柱轴的相对两端上施加约8磅的力。
9.根据权利要求3所述的开关机构，其中，上述柔顺摩擦涂层由一种铸塑聚氨基甲酸乙酸构成。
10.根据权利要求3所述的开关机构，其中，上述柔顺摩擦涂层的一部分受过处理，以减小上述柔顺摩擦涂层的上述部分相对于上述卡盒的上述盖的摩擦系数，以防止上述卡盒的上述盖粘住上述柔顺摩擦涂层的上述部分。
11.根据权利要求3所述的开关机构，还包括一个可以滑动地啮合在上述底座上的车架，该车架支承上述滚柱轴和上述电动机，并且在上述滚柱轴受上述电动机转动期间该车架随上述滚柱轴产生的力而可以沿相对于上述底座的运动路径滑动。
12.根据权利要求3所述的开关机构，还包括在上述滚动轴受上述电动机转动期间向着上述底座偏压上述滚柱轴用的偏压机构，其中上述柔顺摩擦涂层具有相对于上述卡盒的上述盖的摩擦系数，在上述滚柱轴受上述电动机转动期间上述摩擦系数和上述偏压机构产生的拉力足以沿上述运动路径驱动上述车架。
13.根据权利要求2所述的开关机构，其中，上述车架包括一个底板，该底板与安装在上述底座的底面上的至少一个导向机构可以滑动地啮合，上述至少一个导向机构包括一对直线性导轨。
14.根据权利要求13所述的开关机构，还包括一对车架托架，该对车架托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在上述车架上的第一端部；一对轴托架，该对轴托架的每一个都有一个可以枢轴式转动地联接在上述一对车架托架之一的第二端部上的第一端部，其中，该对轴托架的每一个都可以转动地支承上述滚柱轴，而该对轴托架之一支承上述电动机；和一对弹簧，该对弹簧的每一个都联接在上述一对轴托架之一和上述一对车架托架之一的中间，其中，在上述滚柱轴受上述电动机转动期间该对弹簧向着上述底座偏压上述滚柱轴。
15.根据权利要求14所述的开关机构，还包括在上述柱轴受上述电动机转动期间向着上述底座偏压上述滚柱轴用的偏压机构。
16.根据权利要求15所述的开关机构，其中，当上述滚柱轴沿上述第一方向转动时，上述车架托架和上述轴托架可以沿相对于上述底座的向上方向围绕上述车架作枢轴式转动，其中，上述底座包括一个凸缘，而上述一对车架托架的每一个都包括一个啮合上述凸缘用的止动机构，以限制上述车架托架的向上枢轴式转动。
17.根据权利要求16所述的开关机构，其中，上述一对车架托架的每一个的上述止动机构都包括一个滚柱，该滚柱取向于沿上述凸缘的底面安放。
18.根据权利要求16所述的开关机构，其中，当上述车架托架的上述向上枢轴式转动受上述止动机构的限制时，上述弹簧施加一个力阻止由上述轴托架产生的向上枢轴式转动，在上述滚柱轴受上述电动机的转动期间由上述弹簧施加的上述力向着上述底座偏压上述滚柱轴。
19.根据权利要求14所述的开关机构，其中，上述一对弹簧的每一个联接在上述一对轴托架之一和上述一对车架托架之一的中间向着上述底座以大约8磅的力偏压上述滚柱轴。
20.根据权利要求6所述的开关机构，其中，上述重调机构包括一个与上述滚柱轴联接并一起转动的转动位置指示器；一个检测器，用于根据上述转动位置指示器的转动位置确定上述滚柱轴的转动角度何时符合上述所要的转动角度。
全文摘要
一种开关可重封的卡盒(12)的机构，包括一个安放卡盒的底座、一个啮合粘于卡盒上的盖的滚柱轴(48)，一个转动滚柱轴的电动机(50)及一个支承滚柱轴和电动机的可滑动车架。电动机使滚柱轴沿第一方向转动而从卡盒上剥去盖(22)，并沿第二方向转动而将盖重封在卡盒上。电动机的转子轴基本上对准地联接滚柱轴，以施加转矩给滚柱轴而没有会损坏盖的径向力，由此延长卡盒寿命。转子轴的联接不需要复杂的齿轮系，因此缩小体积、易于修理、增加可靠性。滚柱轴包括在并闭时均匀分配密封力于盖上的柔顺摩擦涂层(168)。该涂层在开关操作时也产生帮助滚柱轴驱动车架的附加驱动拉力，由此避免盖的拉伸。车架可滑动地啮合在底座上，进一步缩小了体积。该机构设计模块化，易于修理和用备品替换，减小了停机时间。
文档编号G03B27/58GK1147863SQ95192970
公开日1997年4月16日 申请日期1995年3月29日 优先权日1994年5月9日
发明者安东尼·M·韦伯 申请人:伊美申公司