本专利申请根据35u.s.c§119(e)的规定要求于2016年1月13日提交的美国临时专利申请62/278,049的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用结合在此。
本发明总体涉及容器端盖的制造。更具体地说，本发明涉及用于在通过转换压力机将端壳转换成端盖之前高速定向和对准多个金属端壳的轧制方向的方法和设备。
背景技术：
金属容器为商家和消费者提供许多益处。金属容器主体为产品提供最佳保护能力。例如，金属容器能够防止二氧化碳迁移并阻挡紫外辐射，而紫外辐射对个人护理、药品、饮料和食品、以及其它对紫外线敏感的制剂有破坏作用，对产品的成分效用、以及香味、滋味、外观或颜色等有不良影响。金属容器还提供光线、水汽、油脂、氧气和微生物无法穿透的屏障，并使容器的内容物保持新鲜、不受外界影响，从而确保较长的保存期。金属容器的表面还非常适合于使用商标、徽标、设计、产品信息和/或其它优选标记进行装饰，以标识、销售金属容器及其内容物，并将金属容器和其内容物与其它产品和竞争者区分开来。因此，金属容器为灌装厂、分销商和零售商提供了在销售点脱颖而出的能力。
另外，与由玻璃或塑料制成的容器相比，许多消费者更喜欢金属容器。金属容器因其提供的便利性而对消费者特别有吸引力。金属容器的重量轻，这使得它们比玻璃容器更易携带。金属容器特别适合于在公共场所和室外使用，因为它们比玻璃容器更耐用。此外，由于担心塑料可能导致化学品浸入消费产品中，一些消费者会避免使用塑料容器。
由于这些优点和其它优点，2014年全球金属容器的销售额大约为530亿美元。金属容器市场的很大一部分是由饮料容器推动的。根据一份报告，2012年全球大约售出2900亿个金属饮料容器。一家美国贸易集团报告称，在2014年仅美国就售出了1260亿个金属容器。
金属容器有各种形状和尺寸。典型情况下，金属容器的至少一端由端盖密封。在制造过程中，端盖独立于容器主体从端壳形成。在容器装满饮料或其它产品之后，通过互连或“双重卷边”方法将端盖连接到容器的颈部。端盖的制造需要许多加工步骤，这些加工步骤统称为转换过程。在可从http://www.ball.com/ball/media/ball/global/downloads/how_ball_makes_beverage_ends.pdf(最后访问时间为2016年11月11日)获得的文章“ball是如何制造饮料罐端盖的”以及美国专利号6,533,518中总体展示并说明了已知转换过程的一些例子，它们分别通过引用结合在此。
为满足这种需求，金属容器制造机构运营着容器行业中一些最快的(即使不是最快速的)的生产线。由于生产用于金属容器的端盖所需的速度很高，在其它行业中可行或适用于由其它材料形成的端盖的技术或工艺不一定能在金属端盖生产线所需的高速下工作。因此，为形成端盖而进行的许多操作都需要专用设备。生产设备还必须耐用且易于维修，以避免在用于形成金属端盖的高速生产线上停机。
现在请参考图1，其中总体示出了现有技术的用于将铝卷材转换为成品端盖14的转换过程2。该过程一般从金属原料卷材3开始。如本领域技术人员能理解的，该金属原料包含在生产金属板时形成的晶粒。晶粒具有在用于生产金属板的热轧和冷轧过程中形成的结晶取向。随着金属材料被沿相同的方向反复轧制，金属变为条纹状，形成具有结晶取向的晶粒。无法用可见光检测结晶取向；通常需要使用x光确定晶粒的结晶取向。但是，结晶取向一般与轧制方向相关。用于生产金属板的冷轧也经常在最后的轧制操作中将辊轧痕迹4转移到金属板上。辊轧痕迹4可利用可见光(不使用x光)来检测，并且在金属中具有平直的、大致平行的条纹的取向5和外观。辊轧痕迹也大致平行于轧制方向，因此可用于确定轧制方向。尽管辊轧痕迹4是人眼可见的，但是其对于由金属形成的容器和端盖的性能的实际影响发生在微观水平。当金属板的取向垂直于轧制方向(或垂直于晶粒的晶体取向)时，金属板更坚固并且具有更好的冶金特性，例如抗弯强度和抗应变强度中的一种或多种。类似地，当金属板的取向平行于轧制方向(或平行于晶粒的晶体取向)时，金属板具有较次的冶金特性。
在接收到金属卷材3之后，将卷材装载到用于展开金属原料的开卷机6上。然后通过壳压机7接收金属原料。壳压机包括精密工具，用于从金属材料冲出坯料，并将坯料成形为端壳8。坯料可以是大致圆形的。当端壳8离开壳压机7以及端壳8被输送通过转换过程2的后续工位9-13时，端壳8的轧制方向5是随机地定向的。
卷边机9接收端壳，并在端壳8的周缘周围形成唇缘。衬胶机10向端壳涂密封胶。可选地，可通过衬胶烘箱11对密封胶进行固化。然后，端壳可累积在均衡器12中。均衡器确保端壳的不间断流动，以由转换压力机13进行处理。
均衡器12将端壳供应至转换压力机13。进入转换压力机13的端壳8的轧制方向5的取向是随机的，因为在目前的转换过程2中没有可靠的方法来定向端壳。
转换压力机13将端壳转换成端盖14。在美国专利9,321,097和美国专利9,393,610中提供了现有技术的转换压力机的一些实例，这些专利分别通过完整引用结合在此。端盖14可适于密封任何种类或尺寸的金属容器。根据所形成的端盖14的类型，转换压力机13可对端壳8的金属进行冲压、切削、切割、弯曲和成形。例如，在制造用于饮料容器的端盖14时，转换压力机13使用多组连续冲模，这些冲模抬高在端壳的封闭端壁上大致居中的铆钉。形成可扯开的刻痕15，以限定可打开以形成倾倒口的扯板16。最后，转换压力机13将拉片17连接至铆钉。可在端盖14上执行其它操作18，例如装饰。然后将端盖14装袋、堆垛并储存，直到其被用于密封灌装好的容器主体。
在设计和制造金属端盖14时的一个重要考虑因素是在实现在运输和装卸冲击或力的影响下以及因饮料容器跌落和运输事故而引起的冲击的影响下能保持其完整性和/或形状的端盖14与最大限度地降低材料需求量(例如提供较薄的金属)之间实现理想的平衡。此外，关键是要提供一种金属端盖14，该金属端盖14即使在由端盖14密封的金属容器的内容物因充二氧化碳或其它气体和/或内部温度上升(在某些情况下包括巴氏灭菌温度)而增压时仍保持完整性和/或形状。
遗憾的是，如图1所示，在现有技术的转换过程2中，端盖14的轧制方向5的取向相对于在转换过程中形成的刻痕15和其它特征是随机的。由于当端壳8进入转换压力机13时轧制方向取向是未知的，因此必须假定金属处于最差的可能强度取向。换句话说，在设计转换压力机13时，必须假定端壳8的晶粒的结晶取向相对于转换压力机13的工具处于最弱的可能取向。由转换压力机13进行的任何冲压、切削，压纹，切割、弯曲、成形或其它操作可能落在金属的轧制方向5上，或者相对于轧制方向5处于不利的取向。因此，转换压力机13的工具必须设计为能防止在被转换成端盖14时处于最差的可能取向的端壳8的被削弱(或破坏)。因此，由于工程和设计参数基于最差的可能金属晶粒取向，因而转换压力机13的工具设计可能不是最佳化的。类似地，由于轧制方向5的随机取向，在以有利的轧制方向取向成形时在端盖14上能够形成的某些特征(例如较坚固或抗破坏强度较高的刻痕)不能形成，因为存在端盖破坏的危险。可替代地，由于假定端壳8相对于金属晶粒处于最差的可能取向，因此需要使用较厚规格的材料，这不可避免地增加了与金属端盖14相关的材料成本。
因此，需要一种在通过容器端盖生产线上的转换压力机将端壳转换成端盖之前高速对正和对准多个金属端壳的轧制方向取向、同时不降低现有容器端盖制造过程的效率或增加成本的系统和方法。
技术实现要素：
本发明提供一种用于以经济高效、快速且可靠的方式相对于参考轴线对准端壳的金属轧制方向的方法和设备。在对准端壳的轧制方向之后，可通过转换压力机将端壳转换成端盖。
在本发明的一个方面中，提供一种定向设备，该定向设备能够在高速生产过程中快速检测并高效对准金属端壳的轧制方向。在本发明的一种实施方式中，所述定向设备可操作以用于识别金属轧制方向并旋转端壳。可选地，所述定向设备通过与端壳的一部分机械接触或通过旋转保持端壳的支撑件来旋转端壳。在一种实施方式中，为了旋转端壳，所述定向设备与端壳的外表面部分接触。
在一种实施方式中，所述定向设备包括光学或其它类型的传感器，以感测端壳上存在的辊轧痕迹。在另一种实施方式中，所述定向设备可操作以用于以至少每分钟750次循环的循环速度对准多个端壳。在本发明的另一种实施方式中，所述定向设备能够以高达每分钟大约800次循环的速度操作。
在本发明的另一个方面中，提供一种定向系统，该定向系统用于在对金属工件进行进一步的金属成形操作之前对准金属工件的轧制方向。通过这种方式，可优化用于执行金属成形操作的工具，从而通过进一步的金属成形操作提高从金属工件产生的产品的强度和抗应变能力。在一种实施方式中，通过在执行进一步的金属成形操作之前对准金属工件的轧制方向，可从较薄的金属原材料形成所述金属工件。在另一种实施方式中，所述金属工件包括金属端壳。在另一种实施方式中，所述进一步的金属成形操作由转换压力机执行，该转换压力机将金属工件成形为金属端盖。
根据本发明的另一个方面，公开了一种用于感测金属端壳的轧制方向并随后将金属端壳的轧制方向对准到优选位置的系统。该系统可操作以用于同时对准多个金属端壳。该系统一般包括但不限于：(1)均衡器，其可操作以用于接收金属端壳，并将金属端壳放置在输送系统中；(2)输送系统，其可操作以用于在系统中移动金属端壳，并有选择性地防止金属端壳的旋转；(3)定向系统，其可操作以用于接收金属端壳并旋转金属端壳，使得金属端壳的轧制方向相对于系统的参考轴线处于预定角度内；(4)转换压力机，其可操作以用于将金属端壳成形为适于密封预定尺寸和形状的容器的金属端盖。在一种实施方式中，所述金属端壳一般包括开口端、封闭的端壁部分、以及在它们之间延伸的侧壁部分。可选地，可在邻近开口端的侧壁部分上形成卷边。
在一种实施方式中，所述定向系统包括连接至伺服单元的传感器和致动器。输送系统将金属端壳移动到定向系统的第一分度位置。位于第一分度位置处的第一传感器组的传感器确定每个金属端壳的辊轧痕迹的取向。所述辊轧痕迹大致平行于轧制方向，并用于确定每个金属端壳的轧制方向取向。在经过预定的停留时间之后，输送系统将金属端壳移动到第二分度位置。在第二分度位置处，伺服单元激活致动器，所述致动器轴向旋转金属端壳，以使辊轧痕迹和轧制方向与参考轴线对准。在一种实施方式中，第二分度位置的致动器可旋转，以将金属端壳的轧制方向对准到参考轴线的大约±12°之内，更优选在大约±10°之内。在另一种实施方式中，所述传感器可关联有灯。在一种实施方式中，每个传感器可与一个灯相关联。
可选地，输送系统可将金属端壳移动到与第二传感器组的传感器相关联的第三分度位置。第二传感器可确定每个金属端壳的辊轧痕迹的第二取向。可选地，第二传感器可关联有灯。然后，输送系统可将金属端壳移动到第四分度位置。第二致动器组可选地布置在第四分度位置附近，以轴向旋转金属端壳，从而进一步使金属端壳与参考轴线对准。在一种实施方式中，第二致动器组的致动器可旋转，以将金属端壳的轧制方向对准到参考轴线的大约±3°之内，更优选在大约±1°之内。在另一种实施方式中，第一和第二致动器组的致动器可在输送系统的停留期间最多将金属端壳旋转大约45°。在一种实施方式中，所述停留时间小于大约60毫秒。
所述定向系统还可包括与最终分度位置相关联的第三传感器组的传感器。第三传感器可确定每个金属端壳的辊轧痕迹的最终取向。可选地，第三传感器可关联有灯。然后可在金属端壳到达转换压力机之前从系统中移除具有不在预定角度内的最终轧制方向取向的金属端壳。
在一种实施方式中，所述系统包括排出器。该排出器从输送系统移除相对于参考轴线的轧制方向取向不在预定角度之内的金属端壳。在一种实施方式中，所述排出器使用一股压缩气体(例如空气)从输送系统中移除金属端壳。在另一种实施方式中，所述排出器与未正确对准的金属端壳接触，并向该金属端壳施加机械力。该机械力将金属端壳从输送系统中移除。
在一种实施方式中，第一、第二和第三传感器组的传感器包括摄像头。所述摄像头可操作以用于获取金属端壳的图像，以定位和确定每个金属端壳上的辊轧痕迹的取向。换言之，所述摄像头可操作以用于捕获具有足够分辨率的金属端壳的图像，以识别金属端壳上的辊轧痕迹。然后，所述摄像头可将关于每个金属端壳的辊轧痕迹的取向的数据提供给控制系统。可替代地，所述摄像头可将每个金属端壳的图像提供给控制系统。然后，控制系统可分析图像，以确定每个金属端壳上的辊轧痕迹的取向。然后，控制系统可确定使每个金属端壳的轧制方向与参考轴线对准所需的轴向旋转量。在确定每个金属端壳的轴向旋转量之后，控制系统向致动器发送命令以旋转端壳，使得轧制方向基本上与参考轴线对准。
在一种实施方式中，控制系统通过将从传感器接收的每个图像与已知参考件的图片(或其它数据)(例如在数据库中)比较来识别辊轧痕迹(包括轧制条纹)。已知的参考件可包括与参考轴线对准的辊轧痕迹。在这个实例中，控制系统还可识别金属端壳中的轧制条纹，并通过将轧制条纹与已知参考件的轧制条纹比较来确定轧制条纹是否处于期望的方向。
在一种实施方式中，致动器与金属端壳的预定部分接触并轴向旋转，以将金属端壳的轧制方向旋转到预定角度。致动器可顺时针或逆时针旋转。在一种实施方式中，致动器与金属端壳的封闭端壁的至少一部分接触。在另一种实施方式中，致动器与金属端壳的侧壁部分接触，或者可替代地与金属端壳的封闭端壁部分接触。在另一种实施方式中，致动器可操作以用于旋转支撑元件，金属端壳置于该支撑元件上。
在另一种实施方式中，所述系统可操作以用于识别辊轧痕迹的取向，并随后基本上同时定向1至8个金属端壳。在一种更优选的实施方式中，所述系统可操作以用于基本上同时定向4个金属端壳。
在一种实施方式中，轧制方向相对于参考轴线的预定角度在大约0°和大约7°之间。在一种更优选的实施方式中，所述预定角度小于大约5°。在另一种更优选的实施方式中，所述预定角度小于大约2°。
在一种实施方式中，在金属端壳被定向系统旋转之后，金属端壳被成形为包括外围卷边和中央面板的金属端盖。在另一种实施方式中，金属端壳被成形为用于饮料容器的金属端盖。相应地，该金属端盖一般包括外围卷边、从外围卷边向下延伸的夹壁、连接至夹壁下端的凹槽、连接至凹槽的中央面板，中央面板上的扯板、以及可操作地连接至中央面板的外表面的拉片。
在另一种实施方式中，所述定向系统可移除地集成在与该系统相关的端盖生产过程中。因此，所述定向系统可移除地置于转换压力机的上游。
在一种实施方式中，所述输送系统包括适于防止每个金属端壳的无意或意外移动的系统。在一种实施方式中，所述系统包括夹具，该夹具向金属端壳施加压力，以将金属端壳保持在预定取向。在另一种实施方式中，所述系统包括真空夹具，该真空夹具向金属端壳的预定部分施加吸力。
可选地，所述系统还可包括控制系统。该控制系统从定向系统的传感器接收与金属端壳的辊轧痕迹有关的信息。然后，该控制系统使用所述辊轧痕迹信息来确定金属端壳的轧制方向与参考轴线相比是否在预定角度之内。如果轧制方向不在预定角度之内，则该控制系统确定将轧制方向移动到预定角度之内所需的轴向旋转量。然后，控制系统向与致动器相关联的伺服单元发送信号，以旋转金属端壳。该控制系统还可连接至排出器和转换压力机。该控制系统可向排出器发送信号，以从输送系统移除未正确对准的金属端壳。
在本发明的另一个方面中，提供一种可操作以用于确定和对准金属工件的轧制方向的定向系统，该定向系统能够以可移除的方式快速高效地集成到金属成形过程中。所述定向系统一般包括但不限于：(1)位于第一分度位置的第一传感器，其可操作以用于感测辊轧痕迹，该辊轧痕迹用于确定金属工件的轧制方向的初始取向；(2)位于第二分度位置的第一致动器，其可操作以用于轴向旋转工件，从而使轧制方向与参考轴线基本对准。在一种实施方式中，所述定向系统可按每分钟最多约800个循环的速度操作。在一种实施方式中，所述金属成形过程是容器端盖制造过程，并且所述工件是金属端壳。在另一种实施方式中，所述定向系统可基本上同时对准1至8个金属工件的轧制方向。
在一种实施方式中，所述第一致动器可按顺时针和逆时针中的至少一个沿轴向旋转。在另一种实施方式中，所述第一致动器适于与工件的预定部分接触，并向该预定部分施加摩擦力。在另一种实施方式中，第一致动器连接至伺服单元。伺服单元连接至系统控制器，该系统控制器确定使轧制方向与参考轴线基本对准所需的轴向旋转量。在一种实施方式中，第一致动器可将端壳的轧制方向对准到参考轴线的大约±12°之内，更优选在大约±10之内°。在另一种实施方式中，第一致动器可旋转工件，使得工件的轧制方向在参考轴线的大约3°之内。可选地，第一致动器可使工件旋转，在短于大约60毫秒的时间内使得轧制方向基本上与参考轴线对准。在另一种实施方式中，第一致动器可在短于大约60毫秒的时间内使工件旋转至少大约45°。
可选地，所述定向系统可包括位于第三分度位置的第二传感器。第二传感器可操作以用于感测用于确定金属工件的轧制方向的第二取向的辊轧痕迹。
在一种实施方式中，所述定向系统包括排出器。若第二传感器确定工件的轧制方向的第二取向相对于参考轴线不在预定角度之内，则排出器可操作以用于将工件从金属成形过程转走。在一种实施方式中，排出器可操作以用于使工件转向，而无需接触工件。例如，排出器可利用吸力或气流使工件转向，而不接触工件。附加地或可替代地，排出器可包括磁体，以吸引或排斥工件，而无需接触。在另一种实施方式中，排出器可操作以用于与工件接触并向工件施加机械力，以将工件从金属成形过程转走。
在另一种实施方式中，所述定向系统可包括位于第四分度位置的第二致动器。若第二传感器指示工件的轧制方向的第二取向相对于参考轴线不在预定角度之内，则第二致动器可操作以用于使工件沿轴向旋转。在一种实施方式中，第二致动器可将端壳的轧制方向对准到参考轴线的大约±3°之内，更优选在大约±1°之内。可选地，第二致动器具有与第一致动器相同或相似的性能特点和能力。
可选地，所述定向系统可包括控制系统。该控制系统连接至传感器、与第一和第二致动器相关联的伺服单元、以及排出器。当由传感器捕获的工件的辊轧痕迹指示轧制方向相对于参考轴线不在预定角度之内时，控制系统可向伺服单元之一发送信号。该信号可包括使轧制方向与预定角度对准所需的旋转量和旋转方向。可选地，控制单元可向排出器发送信号，以从金属成形过程移除未正确对准的工件。控制系统还可连接至下游设备。例如，在一种实施方式中，控制系统连接至转换压力机，并且可从转换压力机接收信息并向转换压力机发送信息。
在本发明的另一个方面中，提供一种在高速生产过程中基于金属轧制方向定向端壳的新方法。该方法一般包括但不限于：(1)通过定向系统接收多个未定向的端壳；(2)确定每个端壳的金属轧制方向取向；(3)如果端壳的轧制方向取向不是预定的取向，则确定适当地定向端壳所需的轴向旋转量；(4)使端壳旋转确定的轴向旋转量，使得金属轧制方向定向在预定位置。在一种实施方式中，端壳随后被转换压力机接收，并成形为适于连接至容器的颈部的端盖。在另一种实施方式中，端盖包括一个或多个外围卷边、从外围卷边向下延伸的夹壁、连接至夹壁的凹槽、连接至凹槽的中央面板、以及可操作地连接至中央面板的突片。
在一种实施方式中，所述定向系统包括连接至伺服单元的传感器和致动器。传感器可感测端壳中的辊轧痕迹，以确定每个端壳的轧制方向。在一种实施方式中，传感器包括用于获取每个端壳的图像的摄像头。由摄像头拍摄的图像具有足够的分辨率和清晰度，能够识别存在于每个端壳上的研磨痕迹，该研磨痕迹指示形成每个端壳的金属板的轧制方向。
伺服单元激活致动器，以旋转不在预定取向上的端壳。更具体地说，致动器轴向旋转，以使轧制方向与预定方向基本对准。致动器可顺时针或逆时针旋转。在一种实施方式中，致动器与端壳的封闭端壁的至少一部分接触。在另一种实施方式中，致动器与端壳的侧壁部分接触，或者可替代地与端壳的封闭端壁部分接触。在另一种实施方式中，致动器可操作以用于旋转未正确定向的端壳，而无需接触端壳。例如，致动器可旋转与端壳相关联的支撑元件。在一种实施方式中，致动器在短于大约60毫秒的时间内将未正确定向的端壳旋转确定的量。在另一种实施方式中，致动器可在短于大约60毫秒的时间内将未正确定向的端壳最多旋转大约45°。
可选地，所述方法还可包括从过程中去除未正确定向的端壳。相应地，所述方法可包括在将未正确定向的端壳旋转确定的量之后确定端壳的研磨痕迹的第二取向。在一种实施方式中，排出器向未正确定向的端壳施加接触力，以将它们从过程移除。可选地，可在不接触的情况下移除未正确定向的端壳。因此，在另一种实施方式中，排出器使用一股空气或吸力从过程移除未正确定向的端壳。
在本发明的另一个方面中，提供一种用于将金属端壳的轧制方向对准到优选位置的系统。该系统包括但不限于：(1)用于在系统中移动金属端壳的输送系统；(2)用于感测金属端壳上的辊轧痕迹的取向的传感器，其中该辊轧痕迹与形成金属端壳的金属板的轧制方向相关；(3)用于旋转金属端壳使得金属端壳的轧制方向相对于系统的参考轴线在预定角度内的致动器。可选地，所述系统还可包括与致动器相关联的伺服单元，该伺服单元用于在短于大约60毫秒的时间内使金属端壳旋转预定量。
在一种实施方式中，所述系统包括第二传感器，该第二传感器用于在致动器使金属端壳旋转预定量之后感测辊轧痕迹的第二取向。另外，所述系统可选地包括用于使金属端壳旋转预定量的第二致动器。在另一种实施方式中，所述系统包括排出器，该排出器在金属端壳的第二取向相对于参考轴线不在预定角度内的情况下从系统移除该金属端壳。
在一种实施方式中，致动器可操作以用于旋转金属端壳，使得轧制方向在参考轴线的大约12°之内。在另一种实施方式中，第二致动器可操作以用于旋转金属端壳，使得轧制方向在参考轴线的大约3°之内。在一种实施方式中，第一和第二致动器与金属端壳的预定部分接触以旋转金属端壳。在另一种实施方式中，第一和第二致动器在短于大约60毫秒的时间内将未正确定向的金属端壳旋转预定量。在另一种实施方式中，第一和第二致动器可在短于大约60毫秒的时间内将未正确定向的金属端壳最多旋转大约45°。
可选地，所述系统可包括控制系统。所述控制系统从传感器接收与辊轧痕迹的取向有关的信息。使用这种传感器信息，控制系统确定致动器旋转金属端壳以使金属端壳的轧制方向在预定角度之内所需的轴向量。
上述的实施方式、目的和构造既不是全面的，也不是详尽的。可以理解的是，通过以单独方式或组合方式使用上文所述或下文中详述的一种或多种特征，能够实现本发明的其它实施方式。
本领域技术人员能够理解，本发明的方法和设备可用于确定和定向任何金属件(包括铝、锡、钢、以及它们的组合)的轧制方向。此外，本发明的方法和设备可在任何金属制造过程中用于以任何金属工件的轧制方向与制造过程的下游设备的工具对准，而不会损害下游设备的运转速度。
在本文中所用的“端壳”描述在端壳进入转换压力机之前的金属工件。在进入转换压力机之后，端壳被转换压力机转换成“端盖”。
在本文中对“端壳”、“端盖”或“容器端盖”的引用不应理解为将本发明限制于特定尺寸、形状或类型的端壳或端盖。本领域技术人员能认识到，本发明可用于定向任何种类、尺寸或类型的端壳的轧制方向，包括将被转换成用于饮料容器、气溶胶容器和食品容器的端盖的端壳，包括任何类型的两件式或三件式容器。类似地，本发明的方法和设备可用于定向任何类型金属的端壳的轧制方向。此外，本发明不限于在饮料容器端盖制造过程中定向端壳。因此，本发明可用于在制造过程中定向任何类型的金属工件的轧制方向。
本领域技术人员能理解，由端壳形成的端盖可包括下列的一个或多个构造，但不限于这些构造：外围卷边、从外围卷边向下延伸的夹壁、连接至夹壁的下端的凹槽、连接至凹槽的中央面板、中央面板上的扯板、以及可操作地连接至中央面板的外表面的拉片。在本发明的一种实施方式中，端盖包括外围卷边和中央面板。在另一种实施方式中，端盖包括连接至中央面板的外表面部分的拉片。
在此所用的短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作上既具有联合性又具有分离性的开放式表述。例如，“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”、以及“a、b和/或c”表述方式中的每一个指仅有a、仅有b、仅有c、有a和b、有a和c、有b和c、或有a、b和c。
除另有所示外，在说明书和权利要求书中用于表示数量、尺寸、条件等的所有数值应理解为在所有情况下都由术语“大约”修饰。
在此所用的术语“一个”实体指一个或多个实体。因而，术语“一个”、“一个或多个”和“至少一个”在此可互换使用。
“包含”、“包括”或“具有”等词和其变化形式的使用意味着涵盖其后所列的项目和同等项目、以及附加项目。因此，术语“包含”、“包括”或“具有”和其变化形式在此可互换使用。
应理解，在此所用的术语“装置”应按照35u.s.c.第112(f)节规定的尽可能宽泛的解读范围理解。因此，结合有术语“装置”的权利要求应涵盖在此阐述的所有结构、材料或措施，以及其所有等效形式。而且，所述结构、材料或措施以及其等效形式应包括在发明内容、附图说明、具体实施方式、摘要、以及权利要求本身中所述的所有此类事物。
本发明的内容不旨在也不应被视为代表本发明的整个范畴和范围。而且，在本文中对“本发明”或其方面的引用应理解为指本发明的特定实施方式，不应理解为所有实施方式都限制于本文的特定说明。在发明内容部分以及本发明的附图和详细说明中，本发明是以不同的详细程度说明的，在此发明内容部分中包含或不包含特定元件或部件不旨在限制本发明的范围。通过阅读详细说明(尤其是结合附图来阅读详细说明)，本发明的附加特征将变得更明显。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下述的附图详细说明一起用于说明这些实施方式的原理。在某些情况中，可能略去了对于理解本公开所不必要的细节或者使其它细节难以理解的细节。当然，应理解，本发明不限于在此所示的特定实施方式。另外，应理解，附图不一定是按比例绘制的。
图1是现有技术的端盖转换过程的示意性流程图；
图2是一种端盖转换系统的示意性流程图，该端盖转换系统包括本发明的一种实施方式的用于定向金属端壳的轧制方向的系统，并且图中示出了通过转换压力机从金属端壳形成的端盖；
图3是本发明的一种实施方式的定向系统的侧视立面图；
图4是图3的定向系统的俯视平面图；和
图5是本发明的一种实施方式的在高速生产过程中对准金属物体的轧制方向的方法的工艺流程图。
相似的部件和/或特征可具有相同的标号。相同类型的部件可按字母加标号的方式区分。若仅使用标号，则相应的说明适用于具有相同标号的类似部件之中的任何一个。
为了便于理解本发明的实施方式，在此提供了下面的部件表和附图中的相应标号：
标号部件
2现有技术的转换过程
3金属原料卷材
4辊轧痕迹
5轧制方向
6开卷机
7壳压机
8端壳
9卷边机
10衬胶机
11衬胶烘箱
12均衡器
13转换压力机
14端盖
15刻痕
16扯板
17拉片
18其它操作
20端盖转换系统
22参考轴线
24端壳
25轧制方向
26上游设备
27端壳的封闭端壁
28端壳侧壁
30均衡器
32输送系统
33模帽
34稳定器
35模帽轴线
36定向系统
38第一位置
40第一传感器组
41灯
42第二位置
44第一致动器组
48第三位置
50第二传感器组
51灯
52第四位置
54第二致动器组
58第五位置
60第三传感器组
61灯
62第六位置
66排出器
70控制系统
76转换压力机
80端盖
81外围卷边
82中央面板
83刻痕
84扯板
85拉片
86铆钉
88下游设备
90定向轧制方向的方法
92开始操作
94接收定时和位置信息
96接收未定向的端壳
98确定第一轧制方向取向
100确定轧制方向取向是否正确对准
102确定旋转未正确定向的端壳的旋转量
104旋转端壳
106确定第二轧制方向取向
108确定轧制方向取向是否正确对准
112端壳到达转换压力机
114终止操作
具体实施方式
本发明在许多方面有显著优点。虽然在参照所揭示的具体例子进行说明时所用的语言可能有所限制，但是本申请人的意图是使本说明书和所附权利要求书与本发明的范围和精神相符。为了便于与本发明最相关的领域中的技术人员理解本发明，在此参照构成本说明书的一部分的附图来说明本发明的一种优选实施方式，该优选实施方式示出了到目前为止所考虑过的实施本发明的最佳方式。在此详细说明一种示例性实施方式，而不是说明能够实施本发明的所有不同的形式和修改。因而，在此所述的实施方式是示例性的，并且，对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，可在本发明的精神和范围内按许多方式进行修改。
虽然下文给出了多种不同实施方式的详细说明，但是应理解，该详细说明仅是示例性的，而不是说明所有可能的实施方式，因为对所有可能的实施方式都进行说明即使是可能的，也是不切实际的。利用现有技术或在本专利的提交日期之后开发的技术可实现许多可替代的实施方式，但这些实施方式仍属于所述权利要求的范围之内。当在本专利的末尾处的权利要求书中所述的任何术语在本专利中以单数含义的形式引用时，仅是为了清晰和避免使读者混淆的目的，不意味着暗含地或以其它方式把权利要求中的这种术语限制于该单数含义。
现在请参考图2，其中示出了本发明的一种实施方式的端盖转换系统20。该系统一般包括均衡器30、输送系统32、定向系统36和转换压力机76。
在一种实施方式中，均衡器30从与系统20相关联的上游设备26接收端壳24。在一种实施方式中，均衡器30是机械海绵，它控制上游设备26(例如开卷机、壳压机、卷边机或衬胶机)与定向系统36之间的端壳24的流动。均衡器30保持端壳24的适当速度和流动，以确保端壳24一致、不间断地流入定向系统36。均衡器30累积来自于上游设备26的端壳24，以确保在上游设备离线时(例如用于进行维护、在非计划停机期间或新的金属原料卷材载入开卷机时)向定向系统36和转换压力机76供应端壳。
在一种实施方式中，均衡器30将端壳24装载到输送系统32中。输送系统32移动端壳24，使端壳24通过定向系统36并移动至转换压力机76。在一种实施方式中，当端壳被载入到输送系统32中时，端壳侧壁28(在图3中示出)的卷曲面向输送系统32。类似地，端壳24的封闭端壁27的外表面背向输送系统32。输送系统32可操作以用于允许端壳24在被定向系统36的致动器44接触时围绕基本垂直于封闭端壁27的轴线35轴向旋转。
在一种实施方式中，输送系统32可选地包括适于接收每个端壳24的模帽33。每个模帽33具有大致圆柱形的主体，其直径近似等于端壳24的内径。在模帽33的外表面部分上可形成有一个或多个脊、凸点或突起，从而与端壳24的内表面摩擦接合。可选地，所述凸点可以是偏置的，并且可从模帽33伸出或缩回，以增加或减少模帽33与端壳24之间的摩擦。
在一种实施方式中，在每个模帽33的一部分中形成有第一孔口。第一孔口连接至真空泵，以向位于模帽33上的端壳24的内表面施加吸力。该吸力用于防止端壳24的意外移动。模帽33的第二孔口可连接至气体(例如空气)源。为了从模帽33释放端壳24，可通过第二孔释放气流，以将端壳24吹离模帽33。
在另一种实施方式中，模帽33可有选择性地围绕其轴线35轴向旋转。相应地，模帽33可在端壳24的定向过程中轴向旋转。在端壳24被定向之后，模帽33可相对于输送系统32锁定端壳24的位置，以防止模帽33的无意或意外旋转。通过这种方式，模帽33相对于参考轴线22将端壳24保持在预定取向。
输送系统32还可包括稳定器34，该稳定器34用于防止端壳24在通过系统20时无意或意外的移动。在一种实施方式中，稳定器34通过与端壳的预定部分的外表面接触来防止端壳24的旋转。例如，稳定器34可包括任何类型的夹具，包括但不限于具有相配轮廓的摩擦夹具或多点周缘接触夹具。在另一种实施方式中，稳定器34包括适于防止端壳24的无意或意外移动的吸力系统。在轧制方向25被定向系统36相对于参考轴线22以预定角度对准之后，稳定器34在端壳24移动至转换压力机76时保持端壳24的对准。
任何适当的输送系统32都可与本发明的系统20结合使用。可选地，输送系统32可包括适于容纳端壳的凹窝。在一种实施方式中，输送系统32包括带。在另一种实施方式中，输送系统32包括链。在一种实施方式中，输送系统32包括保持架，该保持架包括通过较短的横档连接的两条纵向轨道。所述轨道和横档形成适于容纳端壳24的凹窝。
可改变输送系统32的尺寸以保持任何尺寸的端盖24。在一种实施方式中，输送系统32的宽度足以并排地保持两列端壳24。但是，应当理解，输送系统32的宽度可适于保持任意列端壳24。在一种实施方式中，输送系统32保持单列端壳24。在另一种实施方式中，输送系统32具有适于容纳两到六列端壳24的宽度。在一种实施方式中，如图2所示，系统20包括两个输送系统32，每个输送系统32保持两列端壳24。输送系统32使端壳24移动通过系统20，其中，穿过每排端壳的中心的线大致垂直于系统20的参考轴线22。
输送系统32适于通过系统20从邻近均衡器30的点a旋转到邻近转换压力机76的点c。在一种实施方式中，输送系统32形成通过系统20从点a旋转至点c的连续循环。端壳24一般沿着输送系统32以规则的间隔相隔。输送系统32以预定速度按分度步骤移动。输送系统32的每个循环通常包括减速、输送系统32不移动的预定时间量的停留时段、以及输送系统32的加速和移动。在一种实施方式中，输送系统32的每个循环短于大约95微秒。在一种更优选的实施方式中，每个循环短于大约83微秒。
当端壳24在邻近点a的位置被载入输送系统32中时，每个端壳24的轧制方向25的取向相对于系统20的参考轴线22是随机的，如图2所示。此外，一个端壳24的轧制方向25的取向可不平行于另一个端壳的轧制方向25的取向。
现在请参考图3-4，其中示出了本发明的定向系统36的一种实施方式。定向系统36一般包括传感器40、50、60、致动器44、54、以及连接至控制系统70的排出器66。
输送系统32将端壳24移动至邻近第一传感器组40的第一位置38。第一传感器组40的传感器可操作以用于感测端壳24中的辊轧痕迹4，该辊轧痕迹4指示每个端壳24的轧制方向25。在本发明的一种实施方式中，第一组40的传感器布置为感测端壳24的封闭端壁27的外表面部分。当端壳24处于静止和移动状态之中的至少一种状态时，第一组40的传感器获得与每个端壳24的轧制方向25相关的数据。传感器将与端壳24的辊轧痕迹取向有关的数据发送至控制系统70。
在本发明的一种实施方式中，传感器40包括高速摄像头或其它类型的直观检查装置。但是，可检测金属端壳24的辊轧痕迹4的任何适当的传感器都可与本发明的系统结合使用。摄像头具有适当的放大率和分辨率，以检测与每个端壳24的轧制方向25相关的辊轧痕迹4。在一种实施方式中，第一传感器40的摄像头捕获灰度图像。在另一种实施方式中，第一传感器40的摄像头包括提供多种放大率的光学器件。在另一种实施方式中，第一传感器40的摄像头具有可调节的分辨率。在一种实施方式中，摄像头的光学器件、分辨率和快门由控制系统70控制。
可选地，灯41与第一传感器40的传感器相关联。在一种实施方式中，灯41可操作以用于提供频闪照明，使得第一传感器40可从移动端壳24获得数据。适当的灯是本领域技术人员所熟知的。在一种实施方式中，灯41包括白炽灯、led、高强度灯、激光器、荧光灯和电弧放电灯中的至少一种。可选地，灯41可提供一个或多个照明角度。在另一种实施方式中，灯41包括相对于金属端壳24以不同角度布置的两个或更多个灯。例如，在一种实施方式中，第一灯41可布置在金属端壳24上方约90°角度的位置。在另一种实施方式中，第二灯41相对于金属端壳24布置在大约10°和大约90°之间的角度或大约1°和大约10°之间的角度的位置。因此，可选择灯41相对于金属端壳24的角度，使得辊轧痕迹4(其可包括金属端壳24的表面上的划痕)与不包括辊轧痕迹4的封闭端壁27的外表面的其它部分不同地反射光。
控制系统70可操作以用于从第一传感器组40接收数据。使用辊轧痕迹取向数据，控制系统70能够确定每个端壳24的轧制方向取向是否相对于参考轴线22在预定角度之内对准。若控制系统70确定一个或多个端壳24的轧制方向取向不在预定角度之内，则控制系统70可操作地确定旋转端壳24以使轧制方向取向处于预定角度之内所需的轴向旋转量。
在一种实施方式中，控制系统70将从第一传感器组40接收的传感器数据与存储在存储器中的已知参考件进行比较。例如，控制系统70可将传感器数据与相对于参考轴线22以预定角度对准的端壳的图片进行比较。端壳的图片可存储在控制系统的存储器中。在另一种实施方式中，控制系统70将传感器数据与具有与轧制方向25相关的辊轧痕迹4和/或轧制条纹的端壳的数字模型进行比较。通过这种方式，控制系统70可通过将传感器数据与已知的与参考轴线22正确对准的参考件的特征进行比较来确定感测的金属端壳24的辊轧痕迹4相对于参考轴线的取向。
适当的控制系统70是本领域技术人员所熟知的。控制系统70可以是任何可编程逻辑控制器(plc)。适当的plc的一个例子是由rockwellautomation，inc生产的controllogixplc，当然，也可考虑采用其它plc与本发明的实施方式结合使用。
在一种实施方式中，轧制方向25的取向与参考轴线之间的预定角度小于大约5°。在一种更优选的实施方式中，轧制方向25的取向与参考轴线之间的预定角度小于大约2°。在一种更优选的实施方式中，轧制方向25的取向与参考轴线之间的预定角度小于大约1°。相应地，端壳在离开定向系统36时其轧制方向25处于基本上平行于输送系统的移动方向并且基本上平行于参考轴线22的取向。
虽然参考轴线22一般是水平的(如图2-4所示)，但是应理解，参考轴线也可处于任何所需的角度。在另一种实施方式中，参考轴线旋转90°，并且所有端壳24在离开定向系统36时其轧制方向25处于基本上垂直于输送系统32的移动方向的取向。参考轴线22的取向可由操作者选择，并且可调整至任何所需的角度。例如，操作者可调整参考轴线22的取向，以确保轧制方向25相对于由转换压力机76或另一个下游设备执行的操作处于优选取向。
控制系统70还可从均衡器30、输送系统32、转换压力机76或端盖生产线的其它设备中的一个或多个接收各种信号。来自转换压力机76的信号可指示转换压力机76正在运转、准备就绪和/或不能运转。所述信号还可包括转换压力机76的循环速度(或运转速度)以及所需的端壳24的轧制方向25相对于参考轴线22的对准。控制系统70可使用从转换压力机76接收的信号来改变在输送系统32的每个循环期间每个致动器44、54旋转端壳24的可用时间量。
控制系统70还可使用来自转换压力机76的信号来改变参考轴线22与轧制方向25的取向之间的预定角度。例如，控制系统70可从转换压力机76或操作者接收指示轧制方向25应与参考轴线22垂直对准的信号。本领域技术人员能理解，定向系统36可旋转端壳24，使轧制方向25的取向相对于参考轴线22形成在大约0°和大约90°之间的任何角度。
在预定的停留时间之后，输送系统32朝转换压力机76向前分度一个工位。控制系统70将信号发送至邻近第二位置42的第一致动器44。该信号包括指示将每个未对准在预定角度之内的端壳24旋转必要的量以使轧制方向25的取向对准在预定角度之内的指令。
在一种实施方式中，第一致动器44适于与端壳24的预定部分接触。在一种实施方式中，所述预定部分包括端壳24的封闭端壁27的外表面部分。在另一种实施方式中，所述预定部分包括端壳24的侧壁28的外表面部分。可选地，致动器可基本上同时接合每个端壳24的不止一个部分，以旋转端壳24。致动器可基于从控制系统接收的信号沿顺时针或逆时针方向旋转。此外，与每个致动器44相关联的伺服单元可操作以用于使每个致动器旋转不同的方向和不同的轴向量。在一种实施方式中，第一致动器44可旋转端壳24，使轧制方向25对准到参考轴线22的大约±12°之内，更优选在大约±10°之内。
在一种实施方式中，致动器44的直径基本上等于端壳14的封闭端壁27的直径。在另一种实施方式中，致动器44的直径小于封闭端壁27的直径。在本发明的另一种实施方式中，致动器44的直径大于封闭端壁的直径。
可替代地，在另一种实施方式中，第一致动器44旋转未正确定向的端壳24，而无需接触端壳24。在一种实施方式中，第一致动器44与每个未正确定向的端壳24相关联的模帽33的一部分接触。通过这种方式，第一致动器44可向模帽33施力，以使未正确定向的端壳24沿顺时针或逆时针方向轴向旋转预定量。
在一种实施方式中，与致动器44、54相关联的伺服单元可操作以用于在短于大约60毫秒的时间内旋转端壳24，更优选在短于大约50毫秒的时间内旋转端壳24。在另一种实施方式中，与致动器44、54相关联的伺服单元可在输送系统32的停留期间将致动器最多旋转大约45°。相应地，在一种实施方式中，伺服单元可在短于大约60毫秒的时间内将致动器最多旋转大约45°。在一种更优选的实施方式中，伺服单元可在短于大约60毫秒的时间内将致动器最多旋转大约90°。在另一种实施方式中，伺服单元可在短于60毫秒的时间内将致动器旋转大约180°。任何适当的伺服单元都可与本发明的定向系统36结合使用。适当的伺服单元是本领域技术人员所熟知的。
在预定的停留时间之后，输送系统32朝转换压力机76向前分度另一个工位。在一种实施方式中，控制系统70在输送系统移动端壳24之前从输送系统32接收信号。控制系统70可使用来自输送系统的信号来指示致动器44、54停止与端壳24的接触。
可选地，第二传感器组50邻近第三位置48布置。第二传感器组50的传感器可与第一传感器组40的传感器相同或类似。第三组50的传感器可操作以用于将关于每个端壳24的辊轧痕迹4的第二取向的数据提供给控制系统70。可选地，灯51(与灯41相同或类似)与第二传感器组50的传感器相关联。
控制系统70可使用从第二传感器组50的传感器接收的数据来确定任何端壳24的轧制方向25的取向是否未相对于参考轴线22对准在预定角度之内。若任何端壳24未以预定角度对准，则控制系统70可确定旋转端壳24的第二旋转量。
可选地，定向系统36可包括邻近第四位置52的第二致动器组54。第二致动器组54可包括与第一致动器组44的致动器和伺服单元相同或类似的致动器和伺服单元。因此，第二致动器组54的致动器可通过向未正确定向的端壳24或与每一个未正确定向的端壳相关联的模帽33之中的至少一个施加轴向力来旋转未正确定向的端壳24。致动器54可使一个或多个端壳24旋转由控制系统70确定的第二量。例如，如图4所示，端壳24b、24d由第二致动器54旋转。此外，与端壳24d相比，端壳24b沿相反方向旋转。与此相反，端壳24a、24c的轧制方向基本上与参考轴线22对准，并且不被第二致动器54旋转。在一种实施方式中，第二致动器54可旋转端壳24，使轧制方向25相对于参考轴线22对准到小于大约±3°，更优选小于大约±1°。
定向系统36还可包括邻近第五位置58的第三传感器组60。第三传感器组60包括可操作以用于确定端壳24的辊轧痕迹4的最终取向的传感器。第三传感器组60的传感器可与第一和第二传感器组40、50的传感器相同或类似。另外，灯61可选地与第三传感器组60的传感器相关联。
控制系统70可使用从第三传感器组60接收的信息来确定在第五位置58处的端壳24的轧制方向25是否定向在与参考轴线22相比的预定角度之内。若一个或多个端壳24的对应于轧制方向25的辊轧痕迹4的取向不在预定角度之内，则控制系统70可操作以用于发送信号来激活邻近第六位置62的排出器66。排出器66可操作以用于从输送系统32移除未正确对准的端壳24，如图4中的端壳24e的排出所示。
在一种实施方式中，排出器66包括适于与未正确对准的端壳24接触以将它们从输送系统32移走的系统。在另一种实施方式中，排出器66可操作以用于在不接触的情况下从定向系统36移除未正确对准的端壳24。例如，在一种实施方式中，排出器66使用一股压缩气体(例如空气)或吸力来从系统中移除未正确对准的端壳24。
虽然在图3-4中示出的定向系统36具有三个传感器组40、50、60和两个致动器组44、54，但是本领域技术人员能理解，本发明的定向系统36可包括传感器组和致动器组的任何组合。例如，在一种实施方式中，定向系统36包括一个传感器组40和一个致动器组44。
在本发明的一种实施方式中，定向系统36可每分钟定向大约2000个端壳24，更优选每分钟定向大约2100个端壳。在另一种实施方式中，定向系统36可在8小时周期内定向大约100万个端壳。在另一种实施方式中，定向系统36可按每分钟多达大约800个循环的速度运转。
应理解，虽然在图2和图4中仅示出了定向系统36正在处理成排的四个端壳24，但是本发明的定向系统36能够基本上同时并行地定向任何数量的端壳24。例如，在一种实施方式中，定向系统36可操作以用于基本上能同时定向六个端壳24。在另一种实施方式中，定向系统36基本上能同时定向一个至八个端壳24。
请再次参考图2，当端壳24在邻近点b的位置离开定向系统36时，所有端壳24的轧制方向25的取向都基本上彼此平行。可选地，在端壳24旋转到预定取向之后，输送系统32的稳定器34可操作以用于防止端壳24的无意或意外旋转。
在一种实施方式中，定向系统36使每个端壳24旋转，直到轧制方向25处于基本上平行于系统20的参考轴线22的取向，如图2所示。虽然参考轴线22一般是水平的(如图2所示)，但是应理解，参考轴线22也可处于任何所需的角度。例如，在本发明的一种实施方式中，参考轴线可旋转90°，使得所有端壳24在离开定向系统36时其轧制方向25和辊轧痕迹4处于基本上垂直于输送系统32的移动方向的取向。
可选地，定向系统36可与端盖转换系统20可移除地集成。相应地，定向系统36可包括连接至位于转换系统20中的预定位置的连接器的对准系统或止挡件(未示出)。可替代地，所述连接器可布置在转换压力机76上。所述对准系统使得定向系统36能够以最短的停机时间高效地与转换压力机76集成。当一批端盖80不需要对轧制方向25定向时，可移除定向系统36。可选地，当一批端盖80不需要轧制方向定向时，可将定向系统36保留在转换压力机76上游的位置，并关闭传感器40、50、60和致动器44、54。然后，未定向的端壳24可自由地穿过定向系统36，而无需定向或排出未定向的端壳。
在图2中还示出了由转换压力机76从由定向系统36处理的端壳24形成的端盖80的一个例子。端盖80一般包括但不限于外围卷边81、中央面板82、形成扯板84的刻痕83、以及通过铆钉86可操作地连接至端盖80的外表面的拉片85等特征。可选地，可在端盖上形成其它特征(例如辅助通气口)，并且端盖80可具有任何尺寸和几何形状。在美国专利7,100,789、7,743,635、8,567,158、8,727,169、8,950,619和9,248,936中说明了可通过本发明的端盖转换系统制造的端盖的实例，这些专利分别通过整体引用结合在此。
由于用于形成端盖80的端壳24的轧制方向25通过定向系统36与参考轴线22对准，因此端盖80的特征81-86形成为相对于轧制方向25具有最佳取向。附加地或可替代地，与用于形成在通过转换压力机76转换成端盖之前未定向的端壳的金属原料相比，制造端壳24的金属原料3可以更薄。相应地，通过在将端壳24转换成端盖80之前如本文所述定向端壳24，能够减少每个端盖80的重量和材料成本。与在轧制方向相对于转换压力机76的工具未对准的端盖上形成的类似特征相比，端盖80的特征81-86还可具有改进的性能特点。例如，与以不利的轧制方向取向形成的端盖相比，端盖的特征81-86可具有改善的抗弯强度、改善的抗应变强度、以及改善的抗破坏强度之中的一种或多种。
应理解，端盖80的特征81-86可相对于轧制方向25以任何角度形成。例如，轧制方向25可处于大致平行于穿过突片85、铆钉86和扯板84的线的取向，如图2所示。可替代地，轧制方向25可垂直于或横贯穿过拉片、铆钉和扯板的线。
随后可通过下游设备88处理端盖80。在一种实施方式中，下游设备88包括装袋系统和码垛机。可选地，下游设备可包括端盖定向系统和/或端盖装饰系统。在美国专利9,259,913和9,340,368中说明了端盖定向系统和装饰系统的例子，这些专利分别通过整体引用结合在此。
现在请参考图5，其中示出了用于定向端壳24的轧制方向25的方法90的一种实施方式。虽然在图5中示出了方法90的一般操作顺序，但是方法90可包括更多或更少的操作，或者可采用与图5中所示的操作顺序不同的操作顺序。此外，虽然可按顺序地说明方法90的操作，但是实际上许多操作可并行或同时执行。通常，方法90以开始操作92开始并且以结束操作114结束。在下文中，将参照结合图1-4说明的系统和设备来说明方法90。
可选地，定向系统36的控制系统70可从转换压力机76接收定时和位置信息94。定时信息可包括转换压力机76的循环速度。位置信息可包括将端壳24移动到转换压力机76的输送系统32的位置。
控制系统70可使用定时信息来确定在输送系统32的停留时段内未正确对准的端壳24可旋转的最大径向量。更具体地说，控制系统70可使用定时信息来确定输送系统32的移动之间的停留时段。较长的停留时间可为轴向旋转端壳24提供更多的时间。因此，与较短的停留时间相比，端壳24可在较长停留时间内旋转更大的量。
定向系统36从上游设备26接收(96)未定向的各个端壳24。在一种实施方式中，端壳24是从均衡器30接收的。定向系统36的第一传感器组的传感器40获取端壳24的图像，以感测每个端壳24的辊轧痕迹4的第一取向。传感器40向控制系统70提供关于辊轧痕迹4的取向的信息。控制系统70使用来自传感器40的信息确定(98)大致平行于辊轧痕迹4的轧制方向25的取向。在一种实施方式中，传感器40包括具有足够分辨率和放大率的摄像头，以识别每个端壳24上的辊轧痕迹4。
控制系统70使用从传感器40接收的信息确定(100)端壳24的轧制方向25与参考轴线22相比是否定向在预定角度内。在一种实施方式中，控制系统70将从传感器40接收的信息与存储在存储器中的参考数据进行比较。所述参考数据涉及具有较好地与参考轴线22对准的辊轧痕迹4的端壳。在一种实施方式中，所述参考数据包括与参考轴线22对准的端壳的图像。在另一种实施方式中，所述参考数据包括与参考轴线22对准的端壳的模型。若端壳24的轧制方向25在预定角度内，则方法90转到“是”，并且端壳继续移动(112)至转换压力机76，而无需由定向系统36旋转。
可替代地，若任何端壳24的轧制方向25与参考轴线22相比未对准在预定角度内，则方法90转到“否”，并且控制系统70在操作102处确定(102)旋转未正确对准的端壳24的旋转量。然后，控制系统70将信号发送到与致动器44、54相关联的伺服单元。伺服单元响应接收到的信号，在操作104处使与未正确对准的端壳24相关联的致动器44、54旋转所确定的量。致动器44、54可按由控制系统70确定的顺时针或逆时针方向轴向旋转。在一种实施方式中，致动器44、54与端壳24的预定部分接触并向端壳施加摩擦力，导致端壳旋转。附加地或可替代地，致动器44、55可通过向与端壳24相关联的模帽33施加摩擦力来旋转端壳24。
在一种实施方式中，控制系统70可能在操作102中确定停留时间不足以完成端壳24的轴向旋转以使轧制方向25与参考轴线22较好地对准。相应地，控制系统70可发送信号，以通过第一致动器44使端壳24旋转第一量，并通过串联的第二致动器54使端壳24旋转第二量。
在致动器44、54旋转端壳24之后，第二传感器50感测端壳24的辊轧痕迹4的第二取向。控制系统70从第二传感器50接收关于辊轧痕迹4的第二取向的信息，并确定(106)轧制方向25的第二方向。然后，控制系统70确定(108)端盖24的轧制方向25是否处于正确的取向。若端壳的轧制方向25处于正确的取向，则方法90转到“是”，进行到操作112。若轧制方向25未正确定向，则方法90可返回至“否”，进行到操作102。相应地，端壳24可通过第二致动器54旋转由控制系统70确定的量。
可选地，在一种实施方式中，若端壳轧制方向25在被第三传感器60感测时未正确定向，则方法90转到“否”，以从系统36移除(110)未正确定向的端壳24。控制系统70向排出器66发送信号，排出器66从定向系统36排出(110)未正确定向的端壳24。然后方法90结束(114)。
当控制系统70确定(100、108)端壳24具有与参考轴线22正确定向的轧制方向25时，在操作112中，端壳24被输送系统32输送至转换压力机76或其它下游设备88。然后方法90结束(114)。本领域技术人员能理解，方法90可使用任何数量的传感器和致动器来确保轧制方向25相对于定向系统36的参考轴线22对准在预定角度内。
上文中的本发明的说明仅是示例性和描述性的，而不是详尽的，也不旨在把本发明限制于所公开的形式。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。在本文中所述和在附图中所示的实施方式是为了最佳地说明本发明的原理和实际应用并使本领域普通技术人员能够理解本发明而选择和描述的。
虽然在上文中详细说明了本发明的多种实施方式，但是显而易见的是，本领域技术人员能够对这些实施方式做出各种修改和变化。而且，在本文中对“本发明”或其方面的引用应理解为指本发明的特定实施方式，不应理解为所有实施方式都限制于本文的特定说明。应明确理解的是，这种修改和变化在下文的权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。