专利名称：垫圈的单个化及插入的装置和方法
技术领域：
本发明大体上涉及从多个垫圈中单个地分离出垫圈并之后将该单个垫圈插入到形成于另一结构如塑料或金属桶盖中的接收槽内的装置。
更具体地说，本发明涉及从相连的多个垫圈中单个地分离出合成材料的垫圈，在所述多个垫圈中相邻的各个垫圈最初通过材料薄片而连接在一起。从相连的多个垫圈中分离出单个的垫圈可通过切割、撕开或以一定方式切断相连的材料连接片来实现，该连接片位于堆组中的相邻垫圈之间。一旦从相连的多个垫圈或垫圈堆组中分离出单个垫圈，就可由自动设备对其进行运送，以便定位成可插入到其它结构中的选定接收通道或槽中。
背景技术：
当接收槽为金属或塑料桶盖的一部分时，桶盖的运动也与垫圈分离(即单个化)的步骤形成自动化和定时的关系。根据本发明，所选择的桶盖是多个顺序地排列或分度的桶盖中的一个，它可运动到使其作为整个插入机构或装置的一部分的位置。垫圈运动到位，完成将垫圈插入到桶盖槽中的操作。之后，桶盖和垫圈的组件下线以进行后续加工。
虽然在桶盖和类似结构中使用合成垫圈是众所周知的，然而所用的垫圈通常以大批量包装的单个垫圈的形式提供给制造商。这意味着在进行安装步骤的应用中，这些垫圈以翻转、扭曲或缠结的质量体的形式提供给最终用户，这与大批量供应的一箱橡皮圈的情况非常类似。与本发明有关的这种特定垫圈的直径可小至1-1/2英寸，大至68英寸，并且在形式为O形圈时实际上可具有任何截面直径，或者可具有其它的整体截面形状，这取决于它的应用。用于这些垫圈的适当材料包括范围很广的弹性化合物，最终制出的垫圈在其横截面上可以是实心的或中空的(管形)。与垫圈的大小、形状或材料无关，当它们以大批量的形式供应时，一项共同特性是这种垫圈具有翻转、扭曲和缠结的排列。结果，这种大批量供应要求人工地分离垫圈，以制备出可单独地用于之后插入到桶盖中的各垫圈。无论垫圈是人工地一次一个地装载以供插入，或者是垫圈以多个单元的形式装载或分级以与自动插入设备一起使用，各垫圈都必须从大批量供应中人工地分离成未缠结、未扭曲并通常是平放着的，至少对大多数现有插入设备来说是这样。这一人工地解开各垫圈并将其制备成扁平和展开的形式以用于插入到桶盖或类似结构中的步骤是耗时的和费人工的步骤，它增加了成品桶盖的成本。这一步骤的额外工时还为桶盖和垫圈组合的整体循环时间和生产率增加了负担。
考虑到如上所述的当前的垫圈处理工艺，如果可以取消人工解开垫圈的步骤并使整个过程形成自动化，那么这将是一项提高。这样就假定可制备出无扭曲的单个垫圈，并可将其大致展开成圆形形式以供自动插入工艺使用。不管单个化的方法和机构如何，重要的是应当这样来提供垫圈，其使得垫圈插入一个个桶盖中的重复性循环将只具有最少的停机时间和很少发生的循环中断，以对将提供给桶盖的垫圈进行装载、固定，或对新提供的垫圈进行分级。
本发明提供了对现有(典型)垫圈插入工艺的一种改进，这是通过提供自动化机构和独特的步骤顺序以从多个垫圈中分离出单个垫圈并制备出无任何缠结和/或扭曲的单个垫圈以用于插入到桶盖中来实现的。
这里所述类型的垫圈通常最初模制成大致圆柱形管或线圈的形式，其具有一系列顺序堆叠的垫圈，并在相邻垫圈之间具有非常薄的材料连接片。从模具设计成本和有效性的观点来看，这是最有效的模制方法和设计，并因此最大程度地降低了任何浪费。同样重要的是应当注意到，以这种方式模制的垫圈以基本上扁平的定向排列成圆形形状，至少对O形垫圈来说是这样，在模制的垫圈堆组中的任何垫圈之间不存在扭曲、翻转或缠结。各垫圈的大致圆形形式导致了相连堆组形成大致圆柱形的结构。
目前，这种垫圈的模制人员通过切断材料的连接片并之后仅将各单独的垫圈投入到散装货箱中来将一个个垫圈从其它垫圈中分离出来。由于在分离并投入到散装货箱中时在垫圈如何定向方面未花时间和任何精力，于是便形成了缠结和扭曲。如果垫圈之后包装成小批量以便为各个定单供货，就会产生另外的扭曲和缠结。虽然垫圈的原始厂家(OEM)的模制人员可能会精心地分离并排列不存在缠结和扭曲的各垫圈，然而最终形成的单个垫圈仍将必须以一定的方式来堆放或存放，以便使各个垫圈保持不存在扭曲和缠结。在装运期间也必须类似地精心对待，这不可避免会增加各垫圈的整体单位成本。试图分离和制备出无缠结和无扭曲形式的各垫圈的一个现实之处是最终用户可能使用的自动设备的型号和类型。为了最有效率，该垫圈将以容易使用的方式来提供。如果最终用户不希望使垫圈插入工艺自动化，那么这显然全浪费了。例如，垫圈可能会以允许垫圈存在缠结或扭曲形式的其它设备或部件来提供。由于如果因一些但非全部的客户希望得到无缠结和无扭曲的垫圈而精心地分离出各个模制垫圈就会增加一些成本，因此这些订单必须被记录下来并在模制时与其它订单分开。否则，所有垫圈将必须以相同的方式分离出来和存放。现在所做的只是简单地包装单个化的垫圈，其基于单位成本越低越好的理论，因此使最终用户必须面对扭曲和缠结的问题。
本发明设计成可接收管形(卷绕)形式的多个模制垫圈，它们通过相邻垫圈之间的材料薄片仍连接在一起。垫圈的这种卷绕形式或堆组可以与OEM供应商模制的相同方式或形式而用于自动的单个化设备和本发明的方法中。模制人员不必从圆柱形堆组中分离出各个垫圈，这就真正地降低了各垫圈的单位成本。通过使本发明的设计能够以自动的方式分离出各个垫圈并在单个化之后直接插入到桶盖中，就会不因任一中间加工步骤而导致垫圈扭曲。本发明的装置和方法的结果是能够以新颖且不明显的方式使垫圈单个化步骤和垫圈插入步骤完全自动化。
发明内容
根据本发明的一个实施例，用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化装置包括用于接收垫圈的片式相连堆组的心轴，用于将垫圈的片式相连堆组相对于心轴定位在预定位置处的第一支撑装置，用于刺破轴向相邻垫圈的所选对之间的任何材料片的分离装置，用于轴向地移动分离装置以使所选对中的一个垫圈远离所选对中的另一垫圈而被拉动的驱动装置，以及用于在使所述那个垫圈从最初的片式相连堆组中分离出来时支撑作为片式相连堆组剩余部分的那些垫圈的第二支撑装置。
本发明的一部分还包括垫圈插入装置，其用于将垫圈插入到桶盖的环形接收槽中。根据本发明的一个实施例，垫圈插入装置包括形成了环形支撑凸缘的垫圈定位心轴和用于使桶盖移动到环形支撑凸缘附近的垫圈插入位置中的桶盖定位装置，其中环形接收槽朝向环形支撑凸缘和垫圈插入装置敞开，用于与将定位在环形支撑凸缘上的垫圈相接合，垫圈插入装置包括垫圈接触部分和两个驱动机构，其中一个驱动机构构造并设置成可使垫圈接触部分径向地运动，而另一驱动机构构造并设置成可使垫圈接触部分轴向地运动。
本发明的一部分还包括用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化方法，根据本发明的此特定方法采用了这里所介绍的垫圈单个化装置。
另外，本发明包括用于将垫圈插入到桶盖的大致环形的接收槽中的垫圈插入方法，其中根据本发明的此垫圈插入方法采用了这里所介绍的垫圈插入装置。
本发明的一个目的是提供一种改进的垫圈单个化装置。本发明的另一目的是提供一种改进的垫圈插入装置。本发明的另一目的是提供一种改进的垫圈单个化方法。本发明的另外一个目的是提供一种改进的垫圈插入方法。
从下述介绍中可以清楚本发明的相关目的和优点。
图1是根据本发明的一个典型实施例的垫圈单个化装置的示意性正视图。
图2是图1所示装置的一些选出部分的示意性顶视平面图。
图3是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图。
图4是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈单个化方法的第一步骤。
图5是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈单个化方法的第二步骤。
图6是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈单个化方法的第三步骤。
图7是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈插入方法的第一步骤。
图8是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈插入方法的第二步骤。
图9是图1所示装置的示意性的局部放大的正视图，显示了采用图1所示装置的垫圈插入方法的第三步骤。
图10是完整剖面的示意性的局部放大的正视图，显示了在使设备开始回到图4所示的循环起始点中的第一步骤。
图11是完整剖面的示意性的局部放大的正视图，显示了在使设备开始回到图4所示的循环起始点中的第二步骤。
图12是显示了用于图1所示装置的插入设备的示意性顶视平面图。
图13是根据本发明另一实施例的垫圈单个化和插入装置的示意性透视图。
图14是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第一步骤。
图15是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第二步骤。
图16是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第三步骤。
图17是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第四步骤。
图18是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第五步骤。
图19是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第六步骤。
图20是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第七步骤。
图21是图13所示装置的示意性侧视图，显示了在整个单个化和插入方法中的第八步骤。
图22是包括有图13所示装置的一部分的垫圈插入机构的示意性透视图。
图23是图22所示机构的示意性顶视平面图。
具体实施例方式
为了帮助理解本发明的原理，下面将参考显示于附图中的实施例，并采用特定的语言来介绍此实施例。然而应当理解，本发明的范围并未因此而受到限制，对于本发明所涉及领域的技术人员来说，可以容易地构思出对所述装置的这种变更和进一步的修改，以及本发明原理的这种进一步的应用。
参考图1，2和3，图中示意性地显示了根据本发明一个实施例的垫圈单个化和插入机构20。机构20包括组合式的垫圈单个化机构21和垫圈插入机构22。垫圈单个化机构21可与其它的垫圈插入机构一起使用，反过来，垫圈插入机构22可与其它的垫圈单个化机构一起使用。采用机构21的垫圈单个化工艺的最终步骤或阶段是从垫圈23的相连的管形或圆柱形堆组24中分离出单个垫圈23。采用机构22的垫圈插入工艺的起始或开始步骤或阶段是运送从垫圈单个化工艺中得到的单个垫圈23。
考虑到垫圈单个化机构21和相应的方法步骤，垫圈23的相连管形堆组24以最初的水平定位来提供，并由支架27支撑。如图1所示，堆组24显示为虚线。支架27也显示为虚线，其构造并设置成可在接头28处枢轴转动(铰接)，因此，堆组24的水平定向可变化成垂直定向，以便在圆柱形心轴29上滑动。还包括有圆柱形支撑套筒30以在水平方位上支撑堆组24，并使堆组24保持所需的圆柱形形状。当堆组24运动到垂直方位时，堆组24能够从套筒30滑落到心轴29上。
心轴29是中空的圆柱形件，在其内部设有等间距隔开的一组八个气压缸31。在图2中显示了所有八个气压缸31，而在图1和3中只显示了一个气压缸31，它只用于说明所有八个气压缸31的轴向位置而不会使图面过于复杂。各气压缸31相对于轴向中心线35在水平方位上固定地安装在心轴29的侧壁33上的开口32中。各开口32均为通孔，使得气压缸的柱塞或活塞34能够如图3所示地延伸穿过侧壁33。在各气压缸31的这种延伸定位中，活塞34(总共八个)能够在垂直方位上支撑垫圈23的相连管形堆组24。堆组24的下边缘简单地靠在八个活塞34的顶部上，气压缸沿其延伸方位被促动。
虽然与心轴29不相连，然而在心轴29的外部设有一组八个等距隔开的气压缸，其中的四个标为气压缸37a，而与上述四个气压缸37a成交错关系的另外四个标为气压缸37b。各气压缸37a的活塞38装有垫圈分离尖头39，其被削尖以便能容易且准确地定位在轴向堆组24的最下方的垫圈23和剩余的垫圈23之间。各气压缸37a刚性地固定在支撑臂40上，而支撑臂40又与气压缸42的活塞41相连。采用固定支撑43来布置并定位各气压缸42。对气压缸37a和42的所示组合来说，应当理解，这一相连的局部组件围绕着心轴29的外部在等距隔开的位置处还设有三个(总共四个)。
一组等距隔开的四个气压缸37b用作垫圈支撑气压缸，而气压缸37a用作垫圈分离气压缸。在图1和3中，只有一个气压缸37b的一部分被包括在如何定位和使用所有四个气压缸37b的代表性示例中。气压缸37b轴向地固定住，使得各活塞44的伸出和退回沿固定的平面在水平方向上进行，即正交于轴向中心线35。各气压缸37b的活塞44装有分离/支撑尖头44a。虽然尖头44a在许多方面类似于尖头39，但是它们的最终功能不同。
尖头39可延伸到心轴29中以刺入到相邻垫圈23之间的材料连接片中。尖头44a在处于伸出位置时也可实现相同的效果。一旦活塞34退回，这四个气压缸37a就通过活塞41的伸出而降低，因此使底部(最下方)垫圈23与仍作为堆组24的一部分而相连的剩余垫圈脱开。通过真正地撕开相邻垫圈之间的材料连接片以完全地切断此连接片，就可以将底部或最下方的垫圈23从堆组24中的剩余垫圈中拉出来。在这个底部或最下方的垫圈23从堆组24中分离出来时，就采用所述四个气压缸37b来夹持或支撑堆组24中的剩余垫圈23。
一旦最下方的垫圈被释放即单个化，它就会下落到心轴29的环形下方凸缘48上。下方凸缘48向外和向下倾斜，使得单个垫圈可靠在其上而不会因底边处的较大直径而掉下。在单个垫圈这样定位时，活塞38首先退回，然后气压缸42的活塞41退回，从而将气压缸37a抬起或提升回到它们的循环起始(静止)位置。下一步骤是促动八个气压缸31，使得相应的活塞34退回到它们的循环起始位置。一旦活塞34就位，气压缸37b的活塞44就退回。这就允许堆组24中的剩余垫圈23下落到活塞34上。这意味着新的垫圈分离(单个化)循环的开始。
各气压缸37a相对轴向中心线35来说处于大致水平的方位，而各气压缸42处于大致垂直的方位，气压缸42的轴向中心线基本上平行于轴向中心线35。各气压缸37b相对轴向中心线35来说处于大致水平的方位。虽然缸体31，37a，37b和42最好为气压缸，然而也可使用其它装置。例如，另一选择是使用液压缸或滚珠丝杠装置。其它选择还可包括使用螺线管。关于气压缸37a，37b和42的另一重要特征是它能够精确地控制行程和终止位置，尤其是尖头39和44a的行程和终止位置，以及气压缸37a的终止位置(其相对较次要)。为了精确地调节终点位置，尖头39的支架49、尖头44a的支架50和支撑臂40均设有内螺纹。活塞38，44和41设有外螺纹，以便接受其相应的支架或臂。这样，螺纹接合的程度精确地设定了尖头39和44a在心轴29上的终点位置。同样也精确地设定了气压缸37a的行程(足够的距离)，以便保证最下方垫圈23从堆组24中真正地分离出来。
在一个垫圈23从堆组24中分离出来(即“单个化”)并靠在环形下方凸缘48之上时，垫圈插入步骤或循环就可以开始了。继续参考图1和3，该优选实施例的垫圈插入循环要求垫圈插入子组件56处于心轴29之外。如果相隔180度的话(见图12)，就可认为两个这种垫圈插入子组件56就足够了。然而，也可使用更多数量的垫圈插入子组件，其最好以相等的间距隔开以便平衡单个垫圈23的圆周上的插入力。还可以理解，对于所有这些子组件来说，各子组件56的运动、定时和循环基本上相同以便大致同时进行。各垫圈插入子组件56包括使活塞58水平运动的气压缸57，以便使插入尖头59朝向心轴29运动(伸出)和远离心轴29运动(退回)。作为子组件56的一部分，还包括有固定在支撑61上的第二气压缸60。气压缸60构造并设置成用于使活塞62垂直运动，并布置成基本上平行于轴向中心线35。活塞62与固定地连接在气压缸57上的支撑杆63螺纹式相连。这种结构允许气压缸57通过气压缸60的动作而抬起和降低，这又可抬起和降低插入尖头59。插入尖头59的向内运动将垫圈接触部分64置于靠在下方凸缘48上的单个垫圈23上。在将翻转过来的桶盖65抬起到下方凸缘48附近的位置中时，尖头59借助气压缸60的动作而产生的向下运动会使部分64与单个垫圈接触。下方凸缘48的倾斜上表面66使得垫圈23径向向外运动，使得垫圈的这一部分(即与插入尖头59相邻的部分)从下方凸缘48中被推出到与桶盖65的环形接收槽67对齐。应当注意的是，环形接收槽67沿着心轴上的环形下方凸缘的方向朝上敞开，因此，单个垫圈23从心轴下方凸缘上的脱离运动使其直接进入到接收槽67中。接收槽67通常包括更窄的开口和在其下方的更宽基部。因此，一旦垫圈被推动而通过此更窄的开口，它就被接收槽的其余部分套住并固定在其中。
考虑到垫圈23的优选材料以及优选的截面大小和形状，用于将垫圈23推入到桶盖槽67中的一个插入尖头59经部分64与垫圈的单个接触点实际上可使垫圈23的较大部分被插入到接收槽中。此较大部分在尖头59的各侧上大致对称，并在理论上覆盖了垫圈的约180度的外周。这又使只采用两个垫圈插入子组件56就可实现完全或完整的垫圈插入，如图12所示。如果通过各子组件而插入的垫圈部分的周长小于180度，那么就需要第三个或更多个垫圈插入子组件。垫圈插入子组件56的数量还取决于桶盖槽内的狭窄开口而需要增加。如果此开口较紧而导致或需要较大的插入力，那么由一个垫圈插入子组件56而插入的垫圈部分就不会延伸180度，因此还需要至少一个、可能更多个的插入子组件。
虽然本发明的优选实施例针对塑料或金属桶盖来进行介绍，然而如图1到3所述的垫圈单个化装置和使用方法基本上与接收结构无关。虽然对环形接收槽来说优选使用圆形垫圈23，然而单个垫圈可以有效地插入到任何槽或通道中，只要垫圈的周长与槽的所需长度相配即可。如果槽具有环形或圆柱形以外的形状，则要求采用不同的插入方式，该方式至少应能实现转动或分度。如图1到3所述的垫圈单个化的装置和方法也可至少部分地用于形成为片式相连堆组但具有非环形形状的垫圈。
用于本发明的所述垫圈23的直径可小至1-1/2英寸，大至68英寸，并且实际上可具有任何截面直径的形状，至少是O形环的形式。这一尺寸范围内的各垫圈在横截面上可以是中空(管形)的或实心的。
各桶盖65到可供垫圈23插入的位置的运动始于在上游位置或存放点提供桶盖。在传送方式或拾取装置的设计方面，桶盖65的传送可以是自动的。也可以选择人工地一个个地装载桶盖。用于运送桶盖的传送装置可与图1，2，3和12所示的本发明的结构一起使用。与特定的运送设计无关，桶盖顺序地排放或布置在垫圈插入位置的上游，该位置实际上是与心轴29同心的位置。多个桶盖65的图示是用于示意性地显示出桶盖运动的各个位置或阶段。
所示桶盖运送装置74包括桶盖推动气压缸75，其带有与活塞77螺纹式相连的推杆76。气压缸75为处于位置78中的任何桶盖65提供了水平运动。该运动行程使桶盖从位置78运动到位置79中。还包括有第二气压缸80作为装置74的一部分，第二气压缸80设置成可将处于位置78的任何桶盖65抬起。一旦桶盖65正确地处于位置78，就促动气压缸80以将桶盖抬起到心轴29的下方凸缘48附近的位置，这样垫圈23就可如上所述地插入到桶盖的槽67中。如图5中的步骤2所示，桶盖在最下方垫圈23从堆组24中分离出来之前就被抬起到下方凸缘48附近的位置。
一旦垫圈23完全地插入到桶盖槽67中，此桶盖-垫圈组件81就通过气压缸80的活塞退回而降低回到位置78。桶盖-垫圈组件81从这一位置向下游运动到位置79，以供后续使用、存放、装运或检查等。在垫圈插入之前和之后的桶盖输送带和其它搬运装置的特定结构是可以选择的，实际上许多结构和装置均适于将桶盖顺序地定位在位置78处并从位置79上取出所完成的组件81。如所述，虽然完全自动的生产线可能包括用于运送桶盖的自动装置，然而也可选择人工地进行定位和拆卸。
参考图4-11，图中显示了与根据本发明的垫圈单个化和插入方法相关的八个步骤。虽然这些步骤是一个个按顺序的，它们覆盖了垫圈单个化和将其插入桶盖中的整个工艺，然而图4-6所示的三个步骤通常被视为垫圈单个化的步骤。图7-9所示的后三个步骤常被视为垫圈插入的步骤。图10和11所示的此八个步骤中的最后两个步骤更多地涉及使单个化和插入机构返回到它们的开始或起始位置，以便继续进行新的单个化和插入循环。虽然这样来划分这八个步骤，然而下述说明将这八个步骤考虑成整个循环中的八个连续的步骤，其始于垫圈单个化，然后是垫圈插入，最后使所有设置回到起始点以开始下一循环。与这八个步骤相对应，在图4-11中包括了本发明的硬件和部件。由于这些硬件和和部件已结合图1，2，3和12进行了介绍，因此图4-11的一个重要方面是识别各气压缸的状态或情况，以及真实地显示出各个活塞、杆等是伸出还是退回。本发明的步骤1始于图4。在这种特定状态或设置下，各气压缸存在着如下状态步骤1(图4)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤2显示于图5中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤2(图5)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤3显示于图6中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤3(图6)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤4显示于图7中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤4(图7)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤5显示于图8中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤5(图8)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤6显示于图9中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤6(图9)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤7显示于图10中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤7(图10)
本发明的垫圈单个化和插入方法的步骤8显示于图11中。在此特定条件下，本发明的硬件和部件具有下述状态步骤8(图11)
如图4-11所示的步骤1-8的气压缸的退回和伸出运动的顺序必须相互配合，使得对于关键步骤来说，一个气压缸活塞在另一活塞伸出之前不会退回，反之亦然。例如在步骤2中，气压缸37a和37b伸出以使垫圈单个化，而气压缸31退回。为了防止垫圈23的堆组24在心轴29上掉下，气压缸31的活塞34必须在这四个气压缸37b中的每一个的活塞44均已完全地伸出时才会退回，因此，在气压缸的活塞38退回时，堆组24将由活塞44的尖头44a来支撑。
根据本发明的讲授和图示，可以采用多种气动控制模块和定时电路来精确地排序并控制各气压缸的伸出及退回运动及其持续时间。通过知道和控制各气压缸何时被促动或激励以改变其状态并通过控制各状态的时间周期，就可以正确且精确地执行图4-11中的步骤1-8。对只采用气动控制模块和定时电路的设计改进或提高包括使用光学传感器。这种传感器定位成可检测特定活塞何时退回和/或何时伸出。一旦检测到特定活塞已就位，则促发顺序的活塞运动。例如，再次使用气压缸31，37a和37b作为例子，一旦四个活塞44完全地伸出，光学传感器就可产生相应的控制信号。接收到这四个控制信号意味着所有四个活塞44均已就位，并且这四个气压缸31均被激励以使活塞34退回。
还可采用光学传感器来验证堆组24何时处于心轴上，以及最下方的垫圈23何时被单个分离出来并靠在下方凸缘48上以准备插入到桶盖65中。为了防止用于垫圈插入的气压缸57(过早)动作，必须验证桶盖已经抬起到心轴底部的位置上。虽然气压缸80的伸出状态可作为桶盖就位的一种表示，然而只有在桶盖最初正确地处于位置78时才是正确的。因此，优选使用光学传感器来真正地验证桶盖在垫圈插入步骤中促动气压缸57和60之前是否被抬起到正确的位置。
现在参考图13-23，图中显示了本发明的第二实施例。此第二实施例包括了作为其一部分的垫圈单个化和插入机构120以及将单个垫圈121插入到桶盖122中的方法。
机构120包括用于堆叠和提供单独的垫圈121的第一工位123。虽然实际上可在工位123处装载一系列单独的垫圈121，然而该优选实施例将使用垫圈121的片式相连堆组124，其作为一个整体装载到双套筒式心轴座125中。心轴座125的内圆柱形壁126和同心的外圆柱形壁127间隔开一定的距离，其只比处于两个同心圆柱形壁126和127之间的作为堆组124的一部分的相应垫圈的横截面直径稍大。
虽然可采用多种支撑和提升或推动机构来支撑和抬起处于圆柱形壁126和127的同心对之间的垫圈121的堆组124，然而优选的机构采用与滚珠丝杠相连的提升杆。
通过将对接基底或固定环件130定位在内壁126和外壁127之间，就可以根据将装入到心轴座125中的垫圈121的堆组124的轴向高度来选择环形间隙空间131的轴向深度。还可构思出可调节“固定的”环件130以使其轴向深度能容纳堆组124的变化的高度，并将其作为本发明的一部分。
在心轴座125的下方设有提升台132，滚珠丝杠装置134的活塞133即作用在此提升台上。在提升台132上连接了一组四个等距隔开的提升杆135，它们排列成圆形。各提升杆135在堆组124的方向上轴向地向上延伸。固定环件130上穿有周向的间隙开口，其数量与提升杆135的数量相同且间距与之相对应。各提升杆135向上延伸并穿过固定环件130中的对应开口，使得各提升杆能够沿向上的方向在四个等距隔开的位置处推动垫圈121的堆组124的下表面，以便将整个堆组124抬起来。抬起堆组124允许使该堆组的最上方垫圈121处于内壁126和外壁127的最上边缘126a和127a的附近且正好处于其上的位置。另一种结构使用提升杆135来真正地向上推动环件130，以将垫圈堆组124抬起。在这种备选结构中，环件130不是固定的，而是实际上可动的。
在操作中，促动滚珠丝杠装置134以向上推动提升台132，提升台132又向上推动该组提升杆135。在这些提升杆135通过环件130中的开口而向上运动时，提升杆135的上端推动片式相连堆组124中的最下方垫圈121b的底面。一旦最上方的垫圈121a越过内壁126和外壁127的上边缘126a和127a，光学传感器136(即电子眼)就观测到该最上方的垫圈121a。一旦最上方的垫圈121a越过内壁126和外壁127的上边缘，就发出电信号给滚珠丝杠装置134，指示其停止动作。这就将最上方的垫圈121a固定在刚处于内壁和外壁的上边缘126a和127a之上的位置。
如图13所示，外圆柱形壁127形成为具有敞开前部127b的部分柱体。这允许能观察到垫圈121的堆组124，并在可能产生问题时进行调节和展开。这一敞开部分还允许使用垫圈夹紧装置138。如下面将介绍的那样，最上方的垫圈121a将从堆组124单个地分离出来，这样它将被运送到用于将单个垫圈插入到相应桶盖中的插入工位。在最上方的垫圈121Aa从堆组124中单个地分离出来时，重要的是堆组124中的剩余垫圈保持静止，不会被拉松或从环形间隙空间131中拉出来。
垫圈单个化工艺中的下一步骤是是使用一对抓握机构139和140，它们沿垫圈121的堆组124的一侧处于其上方。通过使用气压缸141和142，就可操纵这两个抓握机构139和140以便夹紧最上方的垫圈121a并将其从堆组124的剩余部分中向上拉出，见图15和16。在堆组124的剩余垫圈被夹紧装置138夹住时，就开始将连接最上方垫圈121a和堆组124的剩余部分的模制材料片撕开。当此单个化工艺开始且最上方的垫圈121a的分离开始时，采用分离杆145来促进单个化。在杆145水平地穿过上边缘126a和127a而运动时，抓握机构139和140继续夹住最上方的垫圈121a。促动气压缸146以实现与分离杆145相连的活塞147的运动。活塞147的伸出行程使得它可推动杆145完全地穿过两个圆柱形壁126和127，见图17。
在垫圈121a单个分离出来后，气压缸141和142就退回，这就将单个垫圈121a拉到插入工位148中的桶盖122之上的位置，见图18。在整个工艺的这一相同步骤期间，气压缸146的活塞147退回，从而将分离杆145拉回到起始位置，这样又准备好进行堆组124中的下一垫圈的单个化。
图19，20和21显示了该工艺的最终步骤。在单个垫圈121a处于桶盖122之上的位置并处于与桶盖122的接收槽151(见图22)基本上同心时，开始进行插入工艺。
在图22和23中显示了实际的插入工艺和插入机构152的使用。插入机构152固定地连接在用于使机构152轴向运动(即抬起和降低)的气压缸154的活塞153上。桶盖122被顺序地传送到插入工位148中并处于相对的桶盖夹155和156之间，桶盖夹155和156可通过气压缸157和158的运动分别朝向和远离桶盖而运动。
在工位148处定位成可用于垫圈插入的桶盖122位于桶盖旋转单元161上。旋转单元161包括提升气压缸162和轴向高度由气压缸162控制的转盘163。在操作垫圈插入机构152时，桶盖122旋转，使得未安装垫圈的不同部分被引向机构152的插入驱动辊164。在操作中，桶盖122处于插入工位148中的夹子155和156之间并与转盘163同心，即使在转盘尚未抬起到与桶盖122相接触时也是如此。在将插入到接收槽151中的垫圈121被单个地分离出来时进行桶盖的定位，或者桶盖在单个化之前移动到位。下一步骤是在桶盖上排列单个垫圈121a以使其与接收槽151大致对齐。抓握机构139和140在提升气压缸162抬起转盘163以与桶盖122的底面相接触时被释放。在进行这一动作时，插入机构152通过气压缸154下降到与桶盖的上表面接触。在操作机构152时，插入驱动辊164将垫圈121a推动到桶盖122的接收槽151中。驱动辊164的旋转有助于在桶盖上施加旋转运动。由于桶盖现在由可自由旋转的转盘163支撑，桶盖就随驱动辊的旋转而旋转，这是垫圈插入工艺的一部分。
插入机构152包括齿轮电动机168，其通过驱动带170与驱动辊轴169相连。由臂172支撑的垫圈导销171有助于将垫圈121a引导和定位到桶盖122的接收槽151上方的位置处。这一“上游”垫圈排列可使驱动辊164将垫圈121a推动到接收槽中。
一旦垫圈在整个圆周上均完全地安装到接收槽中，桶盖就被推出其位置，以便将设备重新设定以用于在下一桶盖中插入垫圈。桶盖最好通过输送带和相配合的拾取装置来送到插入工位148中和从该工位中移开。
虽然在被视为说明性的和非限制性的附图和上述介绍中详细地显示和描述了本发明，然而应当理解，在上文中只是显示和介绍了优选实施例，属于本发明精神内的所有变化和修改同样希望得到保护。
权利要求
1.一种用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化装置，所述垫圈单个化装置包括用于接收所述片式相连堆组的心轴；用于将所述片式相连堆组相对于所述心轴定位在预定位置处的第一支撑装置；用于在所选的一对轴向相邻的垫圈之间刺破任何材料片的分离装置；用于轴向地移动所述分离装置以使所述选定对中的一个垫圈远离所述选定对中的另一垫圈而被拉动的驱动装置；和用于在使所述一个垫圈从最初的片式相连堆组中分离出来时支撑作为所述片式相连堆组的剩余部分的那些垫圈的第二支撑装置。
2.一种用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化方法，所述垫圈单个化方法包括下述步骤提供接收心轴；提供垫圈的片式相连堆组；提供用于设定所述垫圈的片式相连堆组相对于所述接收心轴的轴向位置的第一支撑件；使所述垫圈的片式相连堆组在所述接收心轴上滑动，直到所述第一支撑件与所述垫圈的片式相连堆组相接触为止；将分离件插入到所述垫圈的片式相连堆组中的轴向最下方垫圈及其轴向相邻的垫圈之间；将第二支撑件插入到所述垫圈的片式相连堆组中的轴向最下方垫圈及其轴向相邻的垫圈之间；移动所述第一支撑件以使其脱离与所述垫圈的片式相连堆组相接触；和轴向地移动所述分离件以将所述轴向最下方垫圈从所述轴向相邻的垫圈中拉出来，所述轴向运动具有足够的距离以将所述轴向最下方垫圈从所述片式相连堆组的剩余部分中分离出来。
3.一种用于将垫圈插入到大致环形的桶盖接收槽中的垫圈插入装置，所述垫圈插入装置包括形成有环形支撑凸缘的垫圈定位心轴；用于使桶盖运动到所述环形支撑凸缘附近的垫圈插入位置中的桶盖定位装置，所述环形接收槽朝向所述环形支撑凸缘敞开；和用于与处于所述环形支撑凸缘上的垫圈相接合的垫圈插入装置，所述垫圈插入装置包括垫圈接触部分和两个驱动机构，其中一个驱动机构构造并设置成可使所述垫圈接触部分径向地运动，而另一驱动机构构造并设置成可使所述垫圈接触部分轴向地运动。
4.一种用于将垫圈插入到大致环形的桶盖接收槽中的垫圈插入方法，所述垫圈插入方法包括下述步骤提供垫圈接收心轴，所述垫圈接收心轴包括环形支撑凸缘；提供桶盖定位装置；提供用于与待安装到所述桶盖中的垫圈相接触的垫圈插入件；将垫圈定位在所述环形支撑凸缘上；将桶盖定位在所述桶盖定位装置上；使所述桶盖运动到所述环形支撑凸缘附近的位置，所述桶盖定位成使得所述环形接收槽朝向所述垫圈敞开；使所述垫圈插入件朝向所述心轴径向地运动到所述垫圈上方的位置；使所述垫圈插入件朝向所述垫圈轴向地运动；在继续进行轴向运动时使所述垫圈与所述垫圈插入件接触，以便将所述垫圈从所述环形支撑凸缘上拉下来；和将所述垫圈推入到所述环形接收槽中。
5.根据权利要求1所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第一支撑装置包括气压缸。
6.根据权利要求5所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述心轴形成了一个内部空间，所述气压缸处于所述内部空间中。
7.根据权利要求6所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述心轴包括形成了开口的侧壁，所述气压缸包括可动活塞，其构造并设置成可通过所述开口伸出到位于所述片式相连堆组下方的阻挡位置。
8.根据权利要求1所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述分离装置包括气压缸，所述气压缸具有构造并设置成带有削尖的尖头的可动活塞。
9.根据权利要求8所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述气压缸处于所述心轴之外，并相对于所述心轴处于能够使所述削尖尖头截断所述片式相连堆组的位置。
10.根据权利要求1所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述驱动装置包括气压缸，所述气压缸具有与所述分离装置相连的可动活塞。
11.根据权利要求1所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第二支撑装置包括气压缸。
12.根据权利要求1所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第一支撑装置包括具有可动活塞的第一气压缸，所述分离装置包括第二气压缸，所述第二气压缸具有构造并设置成带有削尖的尖头的可动活塞。
13.根据权利要求12所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述驱动装置包括第三气压缸，所述第三气压缸具有与所述分离装置相连的可动活塞。
14.根据权利要求13所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第二支撑装置包括具有可动活塞的第四气压缸。
15.根据权利要求14所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四气压缸均具有与活塞运动方向相对应的纵向轴线。
16.根据权利要求15所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四气压缸的纵向轴线基本上相互平行。
17.根据权利要求16所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述第三气压缸的纵向轴线基本上正交于所述第二气压缸的纵向轴线。
18.根据权利要求2所述的垫圈单个化方法，其特征在于，插入分离件的步骤包括操作气压缸以使相应的气压缸活塞运动的步骤。
19.根据权利要求18所述的垫圈单个化方法，其特征在于，插入第二支撑件的步骤包括操作气压缸以使相应的气压缸活塞运动的步骤。
20.根据权利要求19所述的垫圈单个化方法，其特征在于，移动所述第一支撑件的步骤包括操作气压缸以使相应的气压缸活塞运动的步骤。
21.根据权利要求2所述的垫圈单个化方法，其特征在于，轴向地移动所述分离件的步骤包括操作气压缸以使相应的气压缸活塞运动的步骤。
22.根据权利要求3所述的垫圈插入装置，其特征在于，所述桶盖定位装置包括输送带。
23.根据权利要求22所述的垫圈插入装置，其特征在于，所述第一垫圈插入装置还包括可轴向运动的可旋转的转盘。
24.根据权利要求3所述的垫圈插入装置，其特征在于，所述第一垫圈插入装置还包括可轴向地运动的可旋转的转盘。
25.一种用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化装置，所述垫圈单个化装置包括用于接收所述片式相连堆组的心轴；用于将所述片式相连堆组相对于所述心轴抬起的提升装置；用于夹在所述片式相连堆组中的最上方垫圈上的垫圈选择装置；和用于从所述片式相连堆组的剩余部分中单个地分离出所述片式相连堆组中的所述最上方垫圈的分离装置。
26.根据权利要求25所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述提升装置包括滚珠丝杠装置。
27.根据权利要求26所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述垫圈选择装置包括由气压缸控制的抓握机构。
28.根据权利要求27所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述分离装置包括由具有可动活塞的气压缸来控制的分离杆。
29.根据权利要求25所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述垫圈选择装置包括由气压缸控制的抓握机构。
30.根据权利要求25所述的垫圈单个化装置，其特征在于，所述分离装置包括由具有可动活塞的气压缸来控制的分离杆。
全文摘要
一种用于从垫圈的片式相连堆组中分离出一个垫圈的垫圈单个化装置，包括用于接收垫圈的片式相连堆组的心轴，以及一组气压缸装置，其用于支撑垫圈的片式相连堆组并将一个垫圈从片式相连堆组的剩余部分中拉出，以便将那个垫圈单个地分离出来。第一多个气压缸用于支撑片式相连堆组。第二多个气压缸用于刺入位于待分离垫圈和堆组的剩余部分之间的任何连接材料。一旦刺入材料片，就促动气压缸运动以将所选垫圈从堆组中拉出来，并切断任何相连材料以从堆组中单个地分离出来一个垫圈。一旦分离出一个垫圈，就采用所公开的各种插入机构将单个垫圈插入到桶盖的槽中。
文档编号B26F3/00GK1519180SQ200310116128
公开日2004年8月11日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月12日
发明者D·W·泰勒, D W 泰勒, J·M·希克曼, 希克曼 申请人:里克公司