УСТАНОВКА И СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ТОРЦЕВОГО УКУПОРОЧНОГО УСТРОЙСТВА ЕМКОСТИ ДЛЯ НАПИТКА И НАНЕСЕНИЯ МАРКИРОВКИ НА ЗАДАННЫЙ УЧАСТОК
INSTALLATION AND METHOD FOR ORIENTING END SEALING DEVICE OF DRINK TANK AND APPLYING MARKING ON SPECIFIED SECTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в целом, относится к производству торцевых укупорочных устройств для емкостей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и установке для ориентации и совмещения с высокой скоростью множества торцевых укупорочных устройств для емкостей и нанесения печатной маркировки на заданные участки каждого торцевого укупорочного устройства.
Уровень техники
Объем мирового рынка напитков в 2008 году, включая прохладительные напитки, пиво, сидр, алкогольные напитки и вино, составил 1,4 триллиона долларов США. Отрасль насчитывает около 1500 брендов прохладительных напитков и примерно 20000 сортов пива. Многие представители этих брендов упаковывают свои напитки в металлические емкости. Таким образом, ежегодно в мире используется примерно 80 миллиардов металлических емкостей для напитков.
Металлические емкости для напитков позволяют производителям, дистрибьюторам и розничным продавцам привлекать внимание покупателей в местах продаж, поскольку металлические емкости являются идеальной поверхностью для нанесения названия бренда, логотипа, дизайна, информации о продукте и/или иной предпочтительной маркировки для идентификации, маркетинга и различения емкости для напитка и его содержимого от других товаров и от продукции конкурентов. В настоящее время украшения преимущественно наносятся на поверхность корпуса емкости для напитка. Между тем, при употреблении напитка потребители часто закрывают рукой корпус емкости и нанесенное на него украшение. Кроме этого украшение на корпус емкости зачастую наносится произвольно относительно разливного отверстия в укупорочном устройстве емкости, поэтому украшение может быть не видно потребителю при употреблении напитка.
Металлические торцевые укупорочные устройства являются уникальной и эффективной поверхностью для нанесения рекламы и маркетинговой маркировки инновационным и креативным образом. В отличие от корпуса емкости потребители самопроизвольно выравнивают торцевое укупорочное устройство при открывании и употреблении напитка из емкости. Поэтому торцевое укупорочное устройство располагается таким образом, что оно видно потребителю. Кроме этого торцевые укупорочные устройства обычно не скрыты и не спрятаны при употреблении напитка. Между тем, торцевые укупорочные устройства зачастую не декорируют, поскольку известные способы нанесения на них украшения имеют ряд недостатков. Следовательно, торцевые укупорочные устройства для емкостей открывают дополнительные возможности для различения продукции в местах продаж и для привлечения внимания покупателей.
Торцевые укупорочные устройства для емкостей или крышки изготавливают отдельно от корпуса емкости. Производство торцевых укупорочных устройств осуществляется в несколько этапов, которые совместно именуются процессом преобразования и, в целом, проиллюстрированы и описаны в статье «Как фирма Болл делает торцевые части емкостей для напитков», доступной на странице:
http://www.ball.com/images/ball_com/product_options_files/How_Ball_Makes_Beverage_Ends.pdf (последний просмотр 13 июня 2014 года), которая в полном объеме включена здесь по ссылке. Во время процесса преобразования торцевые укупорочные устройства поступают на несколько обрабатывающих установок. Обычно крышечный пресс выбивает круговые заготовки из рулона или катушки металлического материала и формирует из заготовок крышки. Закаточная машина формирует окружную подвивку вдоль окружности крышек и формирует углубление в крышках. Гильзы наносят на крышки герметизирующий состав. Затем преобразующий пресс преобразует крышки в торцевые укупорочные устройства. Ориентация крышек, поступающих в преобразующий пресс, является произвольной, поскольку необходимость в ориентировании крышек на данном этапе процесса преобразования не возникает, кроме этого не существует надежного способа осуществления этого. Преобразующий пресс содержит несколько последовательных наборов штампов, которые поднимают заклепку в центре крышки, формируют несколько линий разлома, определяющих отрывную панель и разливное отверстие, и соединяют ушко с заклепкой. Затем торцевые укупорочные устройства упаковывают, укладывают на паллеты и отправляют на склад до тех пор, пока они не будут использованы для укупоривания заполненного корпуса емкости.
Существующие производственные способы ограничивают типы и местоположение украшений, которые можно наносить на торцевые укупорочные устройства. Один из известных способов декорирования торцевых укупорочных устройств предусматривает нанесение украшения на исходный металлический материал до формирования крышек. Примеры данного способа описаны в опубликованной заявке WO 2007/007102, английском патенте №2,428,659, английском патенте №2,428,668, которые в полном объеме включены здесь по ссылке. Хотя исходный металлический материал как в рулонах, так и в разрезанных листах можно декорировать до того, как в ходе процесса преобразования из него формируются крышки, расположение и печать украшений на катушках и разрезанных листах затруднены и экономически нецелесообразны. Кроме этого существует высокая вероятность повреждения украшений при формировании из исходного материала торцевых укупорочных устройств в ходе процесса преобразования. Например, если украшение недостаточно точно выровнено с крышечным прессом, то часть украшения может оказаться обрезанной. Украшения также могут пересекаться и повреждаться линиями разлома или оказываться в области, закрытой ушком. Кроме этого украшения могут повреждаться инструментом, используемым во время процесса преобразования.
Другой известный способ декорирования торцевых укупорочных устройств предусматривает декорирование крышек до того, как крышки попадают под преобразующий пресс. Однако поскольку крышки при попадании под преобразующий пресс не ориентированы, украшение может пересекаться линиями разлома, находящимися снизу ушка или частично заходящими на отрывную панель. В результате этого, украшение может оказаться скрытым за ушком при вскрытии отрывной панели.
Также известны способы декорирования преобразованных торцевых укупорочных устройств после формирования отрывной панели и крепления ушка к центральной панели. В одном из подобных способов используются средства оптического ориентирования преобразованных торцевых укупорочных устройств, до декорирования торцевых укупорочных устройств. Однако известные способы декорирования преобразованных торцевых укупорочных устройств, в целом, являются медленными и/или не позволяют наносить украшения на заданные участки торцевых укупорочных устройств, поскольку торцевые укупорочные устройства не ориентированы до нанесения украшения.
Вследствие многочисленных ограничений, связанных с существующим процессом изготовления и декорирования торцевых укупорочных устройств, существует неудовлетворенная потребность в экономичном, быстром и надежном способе и установке для ориентирования после преобразования торцевых укупорочных устройств, позволяющих наносить украшения и другую предпочтительную маркировку на заданные участки торцевых укупорочных устройств.
Раскрытие изобретения
Настоящим изобретением предлагаются способы и установка для ориентирования торцевых укупорочных устройств относительно базисной оси экономически эффективно, быстро и надежно. После ориентирования торцевых укупорочных устройств, на заданные участки торцевых укупорочных устройств, которые не закрываются и не прерываются ушком или линиями разлома, можно наносить украшение. По одному из аспектов настоящего изобретения предлагаются способы и устройства для поддержания необходимой ориентации ориентированных торцевых укупорочных устройств, на заданные участки которых наносится украшение. По другому аспекту настоящего изобретения предлагается усовершенствованный, экономичный и надежный способ нанесения украшений на ориентированные торцевые укупорочные устройства, после процесса преобразования.
По одному из аспектов настоящего изобретения предлагается инновационный способ ориентирования и декорирования внешней поверхности торцевого укупорочного устройства емкости для напитка. В целом, способ включает в себя, но не ограничен только этим: (1) обеспечение торцевого укупорочного устройства, содержащего окружную подвивку, зажимную стенку, проходящую вниз от окружной подвивки, углубленный участок, соединенный с нижним концом зажимной стенки, центральную панель, соединенную с углубленным участком, отрывную панель на центральной панели и ушко, функционально соединенное с внешней поверхностью центральной панели; (2) помещение ориентирующей головки в контакт при вращении с внешней поверхностью торцевого укупорочного устройства; (3) поворот ориентирующей головки и торцевого укупорочного устройства в заданное ориентационное положение; (4) фиксирование торцевого укупорочного устройства в заданном ориентационном положении; (5) отцепление ориентирующей головки от торцевого укупорочного устройства; и (6) нанесение изображения на заданный участок внешней поверхности торцевого укупорочного устройства.
Помимо этого, способ может дополнительно включать в себя: (7) помещение торцевого укупорочного устройства в крышку штампа, крышка штампа может выборочно предотвращать поворот и перемещение торцевого укупорочного устройства; (8) формирование выемки в одном или нескольких декелях, причем выемка выполнена с возможностью помещения в нее ушка; (9) разъемное крепление декелей к барабану устройства для нанесения покрытий; (10) нанесение грунтовочного материала на заданные участки декелей; (11) перенос грунтовочного материала с декелей на заданные участки внешней поверхности торцевого укупорочного устройства.
Способ может дополнительно включать в себя: (12) формирование выемки в одном или нескольких декелях, причем выемка выполнена с возможностью помещения в нее ушка; (13) разъемное крепление декелей к барабану принтера; (14) формирование изображения на печатной головке; (15) нанесение чернил на изображение; (16) перенос чернил с печатной головки на заданный участок декеля; (17) перенос чернил с декеля на заданный участок внешней поверхности торцевого укупорочного устройства; и (18) вулканизацию изображения при помощи ультрафиолета. По одному из вариантов осуществления печатная головка содержит шесть печатных головок, причем в каждую печатную головку заливаются чернила разного цвета или типа. По другому варианту осуществления от 1 до 10 рядов декелей разъемно закреплены по окружности барабана принтера, при этом одновременно происходит декорирование от 1 до 10 торцевых укупорочных устройств. По еще одному варианту осуществления декорирование заданных участков внешней поверхности торцевых укупорочных устройств включает в себя декорирование заданного участка по меньшей мере одной центральной панели, отрывной панели и ушка.
По одному из вариантов осуществления поворот торцевого укупорочного устройства в заданное ориентационное положение включает в себя поворот торцевого укупорочного устройства до тех пор, пока ось Y торцевого укупорочного устройства не станет по существу параллельной базисной оси. По другому варианту осуществления угол между осью Y и базисной осью составляет примерно менее 5°. По еще одному варианту осуществления ориентирующая головка содержит корпусную часть, лицевую часть, карман под ушко, образованный на лицевой части торцевого укупорочного устройства, конусную часть, проходящую от лицевой части к дну кармана, и стенку, проходящую от дна кармана, по существу, вертикально к лицевой части, причем при повороте ориентирующей головки ушко, скользя, входит в карман и удерживается в кармане стенкой.
По другому аспекту настоящего изобретения раскрывается установка для ориентирования и декорирования внешней поверхности торцевого укупорочного устройства, которое выполнено с возможностью соединения с горловиной емкости для напитка, установка функционально способна одновременно ориентировать и декорировать несколько торцевых укупорочных устройств. Установка, в целом, содержит: (1) балансировочное устройство, функционально способное принимать торцевое укупорочное устройство и помещать торцевое укупорочное устройство в держатель, держатель функционально способен перемещать торцевое укупорочное устройство через установку и выборочно препятствовать вращению торцевого укупорочного устройства; (2) устройство ориентации, устройство ориентации функционально способно принимать держатель и поворачивать торцевое укупорочное устройство в заданное ориентационное положение, причем держатель препятствует повороту торцевого укупорочного устройства из заданного ориентационного положения; (3) устройство для нанесения покрытий, функционально способное наносить грунтовочный материал на заданный участок внешней поверхности торцевого укупорочного устройства; (4) принтер, функционально способный переносить изображение на заданный участок торцевого укупорочного устройства; и (5) по меньшей мере один вулканизатор, функционально способный вулканизировать грунтовочный материал и изображение.
По одному из вариантов осуществления устройство ориентации включает в себя ориентирующую головку, геометрическая форма которой выполнена с возможностью выравнивания и зацепления с элементом внешней поверхности торцевого укупорочного устройства. По одному из вариантов осуществления элемент внешней поверхности является ушком, соединенным с внешней поверхностью центральной панели. По другому варианту осуществления элемент внешней поверхности является отрывной панелью центральной панели. Еще по одному варианту осуществления элемент внешней поверхности является центральной панелью.
По другому варианту осуществления ориентирующая головка содержит корпусную часть, лицевую часть, карман под ушко, образованный на лицевой части торцевого укупорочного устройства, конусную часть, проходящую от лицевой части к дну кармана, и стенку, проходящую от дна кармана по существу вертикально к лицевой части, причем ориентирующая головка функционально способна поворачиваться вокруг продольной оси корпусной части. По еще одному варианту осуществления держатель включает в себя зажим, который прикладывает давление к торцевому укупорочному устройству, удерживая торцевое укупорочное устройство в заданном ориентационном положении. Еще по одному варианту осуществления установка функционально способна ориентировать и декорировать от 1 до 5 торцевых укупорочных устройств одновременно.
По одному из вариантов осуществления принтер, в целом, содержит, но не ограничен только этим, (1) по меньшей мере одну печатную головку со сформированным на ней изображением; (2) красящий механизм, функционально способный переносить чернила на изображение на печатной головке; и (3) барабан, барабан имеет окружность с закрепленными на ней одним или несколькими декелями, у каждого декеля имеется выемка, выполненная с возможностью помещения в нее ушка, закрепленного к внешней поверхности торцевого укупорочного устройства, барабан функционально способен перемещать декели таким образом, чтобы они поворотно соприкасались с печатной головкой и внешней поверхностью торцевого укупорочного устройства, причем изображение переносится с печатной головки на декели, а затем на заданный участок торцевого укупорочного устройства.
По другому аспекту настоящим изобретением предлагается ориентирующая головка и устройство ориентации, используемое для позиционирования торцевого укупорочного устройства в процессе декорирования. Ориентирующая головка, в целом, содержит: (1) корпусную часть; (2) лицевую часть, лицевая часть ориентирована в плоскости, в целом, перпендикулярной относительно продольной оси корпусной части; и (3) карман, образованный на лицевой части, размер кармана позволяет помещать в него ушко торцевого укупорочного устройства, у кармана имеется донная часть, по существу параллельная лицевой части, первая сторона, наклонно проходящая вверх от донной части к лицевой части, и вторая сторона, образующая по существу вертикальную стенку, идущую от донной части к лицевой части. По одному из вариантов осуществления лицевая часть выполнена с возможностью скольжения над внешней поверхностью ушка, соединенного с торцевым укупорочным устройством. По одному из вариантов осуществления первая сторона выполнена с возможностью направления ушка, соединенного с торцевым укупорочным устройством, от лицевой части в карман. По другому варианту осуществления стенка выполнена с возможностью удержания ушка, соединенного с торцевым укупорочным устройством, в кармане, при этом стенка прикладывает усилие к боковой поверхности ушка для поворота и ориентирования торцевого укупорочного устройства в заданном ориентационном положении.
Вышеуказанные варианты осуществления, задачи и конфигурации не являются ни окончательными, ни исчерпывающими. Как станет понятно, допустимы другие варианты осуществления изобретения, в которых используются, по отдельности или в комбинации, один или несколько признаков, подробно изложенных или рассмотренных ниже.
Используемые здесь ссылки на «торцевые укупорочные устройства» или «торцевые укупорочные устройства для емкостей» не следует обязательно понимать как ограниченные настоящим изобретением заданным размером, формой или типом торцевых укупорочных устройств. Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение можно использовать для ориентации и декорирования торцевых укупорочных устройств любого вида, размера или типа, в том числе торцевых укупорочных устройств с одним или несколькими разливными или вентиляционными отверстиями, либо с другими участками или элементами.
Используемые здесь фразы «по меньшей мере один», «один или несколько», «и/или» не являются ограничительными и могут использоваться как в сослагательном, так и в разделительном смысле. Например, каждая из фраз «по меньшей мере один из А, В и С», «по меньшей мере А, В или С», «один или несколько А, В и С», «один или несколько А, В или С» и «А, В и/или С» означают только А, только В, только С, совместно А и В, совместно А и С, совместно В и С или совместно А, В и С.
Используемые здесь ссылки на «декорирование» не следует обязательно понимать как ограниченные настоящим изобретением заданным типом или способом печати, улучшением или декорированием торцевых укупорочных устройств. Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение можно использовать для различных процессов декорирования, в том числе для литографии, офсетной печати, офсетной печати без увлажнения, глубокой печати, металлографии, трафаретной печати, тампонной печати, струйной печати, флексографии и комбинаций из них. Кроме этого, используемый здесь термин «украшение» относится к любой маркировке, наносимой на торцевые укупорочные устройства с любой целью, в том числе для указания содержимого, места и даты производства, рекомендуемого срока годности, производителя емкости или компонентов емкости, нанесения товарного знака, рекламы, условий акции и т.п. Кроме этого, следует понимать, что термин украшение может включать в себя нанесение на торцевые укупорочные устройства грунтовки, покрытий и декоративных чернил любых типов.
Используемые здесь ссылки на «литографическую печать» или ее аспекты не обязательно следует понимать в качестве ограничения настоящего изобретения конкретным способом или типом печати. Специалисту в данной области будет понятно, что настоящее изобретение можно использовать с другими видами печати, такими как офсетная печать, офсетная печать без увлажнения, глубокая печать, металлография, трафаретная печать и струйная печать.
Если это не оговорено отдельно, то все цифровые значения, обозначающие количества, габаритные размеры, условия и т.п., используемые в описании и в формуле изобретения, во всех случаях могут быть видоизменены термином «примерно».
Используемые здесь неопределенные артикли «a» или «an» означают одни или несколько элементов заданной категории. Поэтому термины «a» (или «an»), «один или несколько» и «по меньшей мере один» могут использоваться здесь взаимозаменяемо.
Используемые здесь термины «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий» и их вариации охватывают наименования и их эквиваленты, перечисленные после них, а также дополнительные наименования. Поэтому термины «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий» и их вариации могут использоваться здесь взаимозаменяемо.
Следует понимать, что в соответствии со ст. 35, раздел 112(f) Свода Законов США, термин «средства», используется здесь в самом широком значении. Поэтому пункт формулы изобретения, содержащий термин «средства» охватывает все изложенные здесь конструкции, материалы или действия, а также их эквиваленты. Кроме этого, конструкции, материалы или действия и их эквиваленты должны включать в себя все те из них, которые описаны в Кратком изложении сущности изобретения, кратком описании чертежей, подробном описании изобретения, реферате и непосредственно в формуле изобретения.
Краткое изложение сущности изобретения не отражает и не должно пониматься как отражающее настоящее изобретение в полной степени и в полном объеме. Более того, используемые здесь ссыпки на «настоящее изобретение» или на его аспекты относятся лишь к отдельным вариантам настоящего изобретения и не должны обязательно пониматься как ограничивающие все варианты осуществления конкретным описанием. Настоящее изобретение изложено в Кратком описании, а также на прилагаемых чертежах и в Подробном описании с разной степенью детализации, а включение или отсутствие элементов или компонентов не означает ограничения объема настоящего изобретения. Дополнительные аспекты настоящего изобретения станут более понятны из Подробного описания, в частности совместно с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены здесь и являются частью описания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и совместно с раскрытием изобретения и осуществлением изобретения служат для объяснения принципов данных вариантов осуществления. В отдельных случаях, детали, необязательные для понимания раскрытия изобретения или делающие другие детали сложными для восприятия, могут быть опущены. Разумеется, следует понимать, что изобретение не обязательно ограничено конкретными изображенными здесь вариантами осуществления. Кроме этого, следует понимать, что чертежи не обязательно даны в масштабе.
На фиг. 1 схематически показана блок-схема по одному из вариантов осуществления изобретения, на которой изображена система для ориентирования и декорирования торцевых укупорочных устройств;
на фиг. 2 - вид в перспективе одного из вариантов выполнения крышки штампа по настоящему изобретению, которая выполнена с возможностью удержания торцевого укупорочного устройства;
на фиг. 3 - вид сбоку в вертикальной проекции системы по фиг. 1, иллюстрирующий узел ориентирования торцевого укупорочного устройства по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 - вид в перспективе ориентирующей головки по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5А-5С - способ ориентирования торцевого укупорочного устройства с ориентирующей головкой по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 6 - блок-схема этапов способа ориентирования и декорирования торцевых укупорочных устройств по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Одинаковые компоненты и/или элементы могут быть обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Компоненты одного типа могут отличаться буквой, следующей за номером ссылочной позиции. Если указан лишь номер ссылочной позиции, то описание относится ко всем одинаковым компонентам, обозначенным одинаковыми номерами ссылочных позиций.
Для упрощения понимания одного из вариантов осуществления настоящего изобретения ниже приведен перечень компонентов и соответствующей нумерации, используемой на чертежах:
Номер
Компонент
2
Система ориентирования и декорирования
4
Балансировочное устройство
6
Устройство ориентации
8
Устройство для нанесения покрытий
10
Принтер
12
Вулканизатор
14
Накопитель
16
Торцевое укупорочное устройство
18
Преобразующий пресс
19
Окружная подвивка
20
Центральная панель
22
Отрывная панель
23
Вторичная вентиляционная панель
24
Ушко
25
Боковая поверхность ушка
26
Держатель
27
Цепь
28
Ось Y
30
Базисная ось
32
Зажимной механизм
34
Барабан
35
Шестерня
36
Декели
37
Ряд декелей
38
Выемка
40
Накатной валик
42
Печатная головка
44
Красящий механизм
45
Станция технического контроля
46
Изображение
48
Крышка штампа
50
Корпус
52
Канал
54
Поверхность
56
Отверстие
58
Зажим
60
Зажимной конец
62
Ориентирующая головка
64
Цепь
66
Колеса
68
Цепь
70
Корпус ориентирующей головки
72
Продольная ось
74
Головка
76
Поверхность
78
Конусная часть
80
Карман
82
Стенка
84
Способ декорирования и ориентирования торцевых укупорочных устройств
86
Начало
88
Загрузка торцевых укупорочных устройств
90
Поворот торцевых укупорочных устройств
92
Блокирование торцевых укупорочных устройств в заданном
ориентационном положении
94
Проверка правильности ориентации
96
Предварительная обработка торцевых укупорочных устройств
98
Нанесение и вулканизация грунтовочного покрытия
100
Нанесение и вулканизация украшения
102
Нанесение и вулканизация необязательного защитного покрытия
104
Осмотр торцевых укупорочных устройств
106
Сбор отбракованных торцевых укупорочных устройств
108
Сбор декорированных торцевых укупорочных устройств
110
Конец
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает значительные преимущества в широком спектре областей. Заявитель стремился к тому, чтобы настоящее описание изобретения и прилагаемая формула изобретения понимались в самом широком смысле в соответствии с объемом и сущностью раскрываемого изобретения, вне зависимости от формулировок, которые могут показаться ограничительными из-за требований использования ссылок на конкретные раскрываемые примеры. В целях ознакомления специалистов из соответствующей области техники с настоящим изобретением был использован, со ссылкой на прилагаемые чертежи, являющиеся частью описания изобретения, один из наиболее предпочтительных на данный момент вариантов осуществления, иллюстрирующий способ практического осуществления изобретения. При подробном рассмотрении типового варианта осуществления автор не стремился описать все возможные формы и виды осуществления, допускаемые изобретением. Поэтому рассматриваемые здесь варианты осуществления являются иллюстративными и, как будет очевидно специалистам в данной области техники, допускают многочисленные модификации, не выходящие за объем и сущность изобретения.
Хотя в последующем тексте изложено подробное описание нескольких разных вариантов осуществления, следует понимать, что данное подробное описание нужно рассматривать исключительно в качестве типового, не охватывающего все возможные варианты осуществления, поскольку описание всех возможных вариантов осуществления было бы нецелесообразно, если не невозможно. Допустимы многочисленные альтернативные варианты осуществления на основе либо существующей технологии, либо технологии, разработанной после даты подачи настоящей патентной заявки, которые также должны входить в объем, определяемый формулой изобретения. Все термины, используемые в формуле изобретения, в конце настоящей патентной заявки, указаны в единственном числе исключительно для ясности, чтобы не вводить пользователя в заблуждение, между тем не следует считать, что подобные термины в формуле изобретения ограничены, по определению или иным образом, подобным единственным числом.
На фиг. 1 показана система 2 для ориентирования торцевых укупорочных устройств и нанесения украшения на заданные их участки. Система, в целом, включает в себя балансировочное устройство 4, устройство 6 ориентации, устройство 8 для нанесения покрытий, принтер 10, вулканизатор 12 и накопитель 14.
По одному из вариантов осуществления преобразованные торцевые укупорочные устройства 16 из преобразующего пресса 18 помещаются в балансировочное устройство 4. По одному из вариантов осуществления торцевые укупорочные устройства 16 перемещаются из преобразующего пресса 18 в балансировочное устройство 4 в виде цилиндрической стопки (не показана). Цилиндрическая стопка включает в себя стержень, вдоль оси которого расположены ярусом торцевые укупорочные устройства. Торцевые укупорочные устройства 16, в целом, включают в себя окружную подвивку 19, центральную панель 20, отрывную панель (лепесток) 22 и ушко 24, функционально соединенные с внешней поверхностью торцевого укупорочного устройства 16. Необязательно на торцевых укупорочных устройствах могут быть образованы другие элементы, такие как вторичная вентиляционная панель 23. Каждое торцевое укупорочное устройство 16 имеет Y-ось 28, выровненную с диаметром торцевого укупорочного устройства, которая, в целом, делит каждое ушко 24 по существу на симметричные половинки.
По одному из вариантов осуществления балансировочное устройство 4 является механической губкой, которая регулирует поток торцевых укупорочных устройств 16 между преобразующим прессом 18 и системой 2. Балансировочное устройство 4 поддерживает необходимую скорость потока торцевых укупорочных устройств 16, обеспечивая непрерывный, постоянный поток торцевых укупорочных устройств 16, поступающих в устройство 6 ориентации. Балансировочное устройство 4 накапливает торцевые укупорочные устройства 16, поступающие из преобразующего пресса 18, обеспечивая снабжение системы 2 торцевыми укупорочными устройствами 16 в случае остановки преобразующего пресса 18 или иного оборудования, находящегося по ходу ранее, например, для проведения обслуживания, в случае нештатной остановки или при загрузке новых рулонов листового металла в разматыватель (не показан).
По одному из вариантов осуществления балансировочное устройство 4 загружает торцевые укупорочные устройства 16 в держатель 26 ушками 24 вверх. Держатели 26 стабилизируют и перемещают торцевые укупорочные устройства 16 через систему и удерживают торцевые укупорочные устройства 16 при декорировании или вулканизации торцевых укупорочных устройств 16. При загрузке в держатели 26 в точке А, ушки 24 торцевых укупорочных устройств не ориентированы, а панели 22 каждого торцевого укупорочного устройства 16 произвольно ориентированы относительно базисной оси 30 системы 2. Кроме этого, Y-оси 28 торцевых укупорочных устройств могут быть не параллельны друг другу.
Держатели 26 соединены с ремнем или с цепью 27, которая образует замкнутую петлю, циркулирующую через систему 2 от точки А до точки С. По одному из вариантов осуществления замкнутая петля образована двумя цепями 27. Хотя показаны три держателя 26, специалисту в данной области техники будет понятно, что в системе 2 по настоящему изобретению можно использовать любое количество держателей 26. Держатели 26 в системе 2, в целом, разнесены на равные промежутки вдоль цепи 27. По одному из вариантов осуществления держатели содержат две продольные направляющие, соединенные более короткими поперечными звеньями. Направляющие и звенья образуют карманы в держателях 26, которые выполнены с возможностью вмещения в себя торцевых укупорочных устройств. Размер каждого держателя 26 можно увеличить или уменьшить таким образом, чтобы он мог удерживать торцевые укупорочные устройства 16 любого размера. Держатели 26 функционально позволяют торцевым укупорочным устройствам 16 поворачиваться вокруг вертикальной оси по мере того как держатели 26 перемещают торцевые укупорочные устройства через устройство 6 ориентирования. Вертикальная ось по существу центрирована относительно центральной панели 20 торцевых укупорочных устройств и перпендикулярна Y-оси 28. По одному из вариантов осуществления держатели 26 регулируют положение торцевых укупорочных устройств, соприкасаясь с внутренней поверхностью центральной панели или соприкасаясь с внешней поверхностью окружной подвивки торцевого укупорочного устройства.
Хотя держатели 26 по фиг. 1 показаны с четырьмя торцевыми укупорочными устройствами 16, специалисту в данной области техники будет понятно, что держатели 26 могут быть выполнены с возможностью перемещения меньшего или большего количества торцевых укупорочных устройств. Например, по одному из вариантов осуществления система 2 рассчитана на одновременное ориентирование и декорирование одного торцевого укупорочного устройства 16, а держатели 26 - на перемещение одного торцевого укупорочного устройства. По другому варианту осуществления система 2 рассчитана на одновременное ориентирование и декорирование двух торцевых укупорочных устройств 16, а держатели 26 - на перемещение двух торцевых укупорочных устройств. По еще одному варианту осуществления держатели 26 могут перемещать через систему 2 пять торцевых укупорочных устройств 16. По другому варианту осуществления каждый из держателей 26 может перемещать до 12 торцевых укупорочных устройств 16. Держатели 26 перемещают торцевые укупорочные устройства 16 через систему 2 по линии, проходящей через центр каждого из торцевых укупорочных устройств, которая, в целом, перпендикулярна базисной оси 30 системы 2.
Как показано на фиг. 2, держатели могут включать в себя крышку 48 штампа, в которую может помещаться каждое из торцевых укупорочных устройств 16. Крышка 48 штампа, в целом, имеет цилиндрический корпус 50, диаметр которого примерно равен внутреннему диаметру торцевых укупорочных устройств 16. На корпусе 50 могут быть образованы один или несколько следующих элементов: гребни, бугорки или выступы, фрикционно зацепляющиеся с внутренней поверхностью торцевых укупорочных устройств. Бугорки необязательно могут быть отклонены и могут выдвигаться из корпуса 50 или убираться в него для увеличения или уменьшения трения между крышкой 48 штампа и торцевым укупорочным устройством 16.
Крышка 48 штампа соединена с держателем 26 при помощи полуоси (не показана), удерживаемой в канале 52. При ориентации торцевого укупорочного устройства 16 крышка 48 штампа может поворачиваться вокруг канала 52. После завершения ориентации торцевого укупорочного устройства 16 крышка 48 штампа может блокировать полуось, исключая непреднамеренный или случайный поворот крышки 48 штампа для сохранения ориентационного положения торцевого укупорочного устройства 16. Крышка 48 штампа, в целом, имеет плоскую лицевую часть 54, которая, в целом, перпендикулярна продольной оси корпуса 50. На лицевой части 54 образованы одно или несколько отверстий 56. Отверстия 56 соединены с вакуумным насосом и функционально способны прикладывать присасывающее усилие к внутренней поверхности торцевого укупорочного устройства, препятствующее перемещению торцевого укупорочного устройства 16. Другое отверстие 56А соединено с баком со сжатым воздухом. Для расцепления торцевого укупорочного устройства 16 от крышки 48 штампа, из бака подается поток воздуха, проходящий через отверстие 56А для отделения торцевого укупорочного устройства 16 от крышки 48 штампа. Кроме этого, на корпусе 50 может иметься поворотный зажим 58. Зажим 58 показан в зацепленном положении, при котором торец 60 прикладывает усилие к окружной поверхности торцевого укупорочного устройства (не показано), препятствуя непроизвольному повороту торцевого укупорочного устройства 16 в крышке 48 штампа. Зажим 58 может поворотно перемещаться в расцепленное положение, таким образом, чтобы торец 60 не соприкасался с торцевым укупорочным устройством 16. По одному из вариантов осуществления зажим 58 содержит три зажима 58, разнесенных по окружности корпуса 50. По одному из вариантов осуществления каждый из зажимов 58 может переводиться в зацепленное или расцепленное положение по отдельности.
На фиг. 3 показан один из вариантов осуществления устройства 6 ориентирования. Устройство 6 ориентирования включает в себя ориентирующие головки 62, которые вращательно соприкасаются с внешней поверхностью неориентированных торцевых укупорочных устройств 16. По одному из вариантов осуществления ориентировочные головки 62 соединены с ремнем или с цепью 64, которая является гибкой. По одному из вариантов осуществления цепь 64 расположена над траекторией держателей 26, проходящей через систему 2. Ориентирующие головки 62 разнесены по цепи 64 с учетом зазоров между держателями 26. Устройство 6 ориентации включает в себя достаточное количество ориентирующих головок 62, соприкасающихся с каждым из торцевых укупорочных устройств 16, находящихся в каждом из держателей 26. Цепь 64 образует замкнутую петлю вокруг колес 66. Перемещение ориентирующих головок 62 на цепи 64 синхронизировано ремнем или цепью 68, функционально соединенной с цепью 27, к которой держатели прикреплены таким образом, чтобы ориентирующие головки 62 перемещались через систему 2 с такой же скоростью, что и держатели 26. По мере вращения цепи 64 ориентирующие головки 62 опускаются, соприкасаясь с торцевыми укупорочными устройствами 16, которые произвольно ориентированы в точке А.
По мере того как держатели 26 перемещают торцевые укупорочные устройства 16 через устройство 6 ориентации, ориентирующие головки 62 поворачивают торцевые укупорочные устройства 16 в предпочтительное ориентационное положение относительно базисной оси 30, как это будет рассмотрено со ссылкой на фиг. 5А-5С ниже. Геометрическая форма ориентирующих головок 62 позволяет выравнивать и зацепляться с элементом внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16. По одному из вариантов осуществления элемент внешней поверхности является ушком 24, соединенным с внешней поверхностью центральной панели 20. По другому варианту осуществления элемент внешней поверхности является отрывной панелью 22. По еще одному варианту осуществления элемент внешней поверхности является центральной панелью 20. По другому варианту осуществления элемент внешней поверхности является заклепкой, которая соединяет ушко 24 с центральной панелью 20. По еще одному, другому варианту осуществления, элемент внешней поверхности является выдавленной областью, образованной на центральной панели 20. По другому варианту осуществления элемент внешней поверхности является линией разлома, образованной на торцевом укупорочном устройстве 16. При выходе держателей 26 из устройства ориентации рядом с точкой В торцевые укупорочные устройства 16 выровнены в предпочтительном ориентационном положении.
Хотя на фиг. 3 показан вариант осуществления настоящего изобретения, по которому ориентирующие головки опущены и соприкасаются с неориентированными торцевыми укупорочными устройствами 16, специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение допускает использование других способов соприкосновения ориентирующих головок 62 с торцевыми укупорочными устройствами. По одному из вариантов осуществления ориентирующие головки 62 расположены на рычаге, который перемещает ориентирующие головки 62 для их соприкосновения с неориентированными торцевыми укупорочными устройствами 16. После того как торцевые укупорочные устройства ориентированы, рычаг перемещает ориентирующие головки 62 в сторону от ориентированных торцевых укупорочных устройств.
Следует понимать, что хотя на фиг. 3 показано лишь одно устройство 6 ориентации, настоящее изобретение допускает параллельное использование в системе 2 любого количества устройств 6 ориентации. Например, по одному из вариантов осуществления, показанному на фиг. 1, в системе 2 используется четыре устройства 6 ориентации. По другому варианту осуществления в системе 2 используется 6 устройств 6 ориентации.
Со ссылкой на фиг. 4 показан один из вариантов осуществления ориентирующей головки 62, предназначенной для ориентирования торцевого укупорочного устройства 16. У ориентирующей головки 62 имеется корпус 70, который соединен с цепью 64 устройства 6 ориентации. По одному из вариантов осуществления корпус имеет, в целом, цилиндрическую форму. На дистальном относительно цепи 64 торце корпуса 70 имеется головка 74. По одному из вариантов осуществления диаметр головки 74 больше диаметра корпуса 70. По другому варианту осуществления головка имеет такой же диаметр, что и корпус 70. По еще одному варианту осуществления диаметр головки 74 меньше диаметра корпуса 70. У головки имеется лицевая часть 76, которая, в целом, перпендикулярна продольной оси 72 корпуса 70. Лицевая часть 76 позволяет внешней поверхности ушка 24 торцевого укупорочного устройства 16 скользить вдоль лицевой части 76 по мере вращения ориентирующей головки 62, без приложения вращательного усилия к ушку 24. На лицевой части 76 образован элемент, который захватывает и поворачивает ушко 24, поворачивая торцевое укупорочное устройство 16 в заданное ориентационное положение. Данный элемент, в частности, имеет конусную часть 78, которая наклонно переходит в лицевую часть 76 в направлении корпуса 70 и образует первую сторону кармана 80. Конусная часть 78 позволяет ушку 24, скользя входить в карман 80. Карман 80 выполнен с возможностью помещения в него ушка 24 по мере поворота ориентирующей головки 62 вокруг продольной оси 72. Стенка 82 проходит по существу вертикально вверх от кармана 80 к лицевой части 76 и образует вторую сторону кармана 80. Стенка 82 выполнена с возможностью зацепления и приложения усилия к боковой поверхности ушка 24. По одному из вариантов осуществления, показанному на фиг. 5А и 5В, диаметр лицевой части 76 по существу равен диаметру центральной панели 20 торцевого укупорочного устройства 16. По другому варианту осуществления, который не показан, диаметр лицевой части 76 по существу равен диаметру торцевого укупорочного устройства 16.
На фиг. 5А-5С показано как в ходе нескольких последовательных операций торцевое укупорочное устройство 16 поворачивается ориентирующей головкой 62 в предпочтительное ориентационное положение. Как видно из фиг. 5А, торцевое укупорочное устройство 16 помещается в крышку 48 штампа так, чтобы ушко 24 было обращено в обратную от крышки штампа сторону. Y-ось 28 торцевого укупорочного устройства 16 расположена под произвольным углом относительно базисной оси 30. Торцевое укупорочное устройство 16 перемещается в положение, при котором вертикальная ось торцевого укупорочного устройства по существу находится на одной линии с продольной осью 72 ориентирующей головки 62.
Лицевая часть 76 ориентирующей головки 62 перемещается так, чтобы она соприкасалась с внешней поверхностью ушка, как это показано на фиг. 5B. Ориентирующая головка 62 прикладывает небольшое усилие сверху к торцевому укупорочному устройству 16. Соприкосновение между ориентирующей головкой 62 и ушком 24 используется для поворота Y-оси 28 торцевого укупорочного устройства 16 в предпочтительное ориентационное положение относительно базисной оси 30. Более конкретно, после соприкосновения с торцевым укупорочным устройством 16 ориентирующая головка 62 поворачивается вокруг продольной оси 72. Ориентирующая головка 62 поворачивается таким образом, чтобы ушко 24, соприкасающееся с лицевой частью 76, перемещалось вверх и оказывалось в кармане 80. Лицевая часть 76 ориентирующей головки 62 скользит вдоль ушка 24 до тех пор, пока ушко не достигнет конусной части 78, образованной на лицевой части 76. По мере того как ушко 24 скользит вдоль конусной части 78 и входит в карман 80, ориентирующая головка 62 продолжает поворачиваться и перемещается ближе к внешней поверхности центральной панели 20. По мере того как ориентирующая головка 62 продолжает поворачиваться, боковая поверхность 25 ушка 24 соприкасается со стенкой 82, удерживая ушко 24 в кармане 80. Ориентирующая головка 62 продолжает поворачиваться, а стенка 82 прикладывает усилие к боковой поверхности 25 ушка 24, поворачивая одновременно торцевое укупорочное устройство 16 и крышку 48 штампа. Усилие, прикладываемое ориентирующей головкой 62, достаточно для поворота торцевого укупорочного устройства 16 и крышки 48 штампа, не приводя к свободному вращению ушка 24 относительно торцевого укупорочного устройства 16. Хотя на фиг. 5B показано, что ориентирующая головка 62 и торцевое укупорочное устройство 16 поворачиваются против часовой стрелки, ориентирующая головка 62 может поворачиваться по часовой стрелке, если реверсировать положение конусной части 78 и стенки 82 на лицевой части 76 ориентирующей головки 62.
Далее со ссылкой на фиг. 5С показано, что ориентирующая головка 62, совершив примерно один оборот вокруг продольной оси 72, прекращает поворачиваться. Независимо от исходной ориентации Y-оси 28 одного оборота ориентирующей головки 62, в целом, достаточно для поворота Y-оси 28 торцевого укупорочного устройства 16 в предпочтительное выровненное положение с базисной осью 30. Между тем, по одному из вариантов осуществления ориентирующая головка 62 может поворачиваться вокруг продольной оси 72 до двух раз. По другому варианту осуществления ориентирующая головка 62 может поворачиваться вокруг продольной оси 72 до трех раз.
После совершения ориентирующей головкой 62 заданного числа оборотов, ориентирующая головка 62 перемещается в сторону от торцевого укупорочного устройства 16. Y-ось 28 торцевого укупорочного устройства 16 по существу параллельна базисной оси 30. По одному из вариантов осуществления угол между осью 28 Y и базисной осью 30 составляет примерно менее 5°. По более предпочтительному варианту осуществления угол между осью 28 Y и базисной осью 30 составляет примерно менее 2°. По еще более предпочтительному варианту осуществления угол между осью 28 Y и базисной осью 30 составляет примерно менее 1°.
По одному из вариантов осуществления, при повороте ориентирующей головки 62, торцевое укупорочное устройство 16 свободно вращается в крышке 48 штампа, в то время как крышка штампа продолжает оставаться неподвижной. По другому варианту осуществления крышка 48 штампа поворачивает торцевое укупорочное устройство 16, в то время как ориентирующая головка 62 продолжает оставаться по существу неподвижной. По данному варианту осуществления стенка 82 ориентирующей головки выровнена по существу параллельно базисной оси 30. Когда боковая поверхность 25 ушка 24 соприкасается со стенкой 82, торцевое укупорочное устройство 16 прекращает поворачиваться и начинает свободно вращаться на крышке штампа.
После того как торцевое укупорочное устройство 16 повернуто в заданное ориентационное положение, держатели 26 функционально способны препятствовать дальнейшему повороту торцевых укупорочных устройств 16 за счет любых средств, известных специалистам в данной области техники. По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32, соединенный с держателем 26 по фиг. 1, прикладывает усилие к торцевому укупорочному устройству 16, препятствуя непроизвольному повороту торцевого укупорочного устройства 16. По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 содержит единственную штангу, которая перемещается так, чтобы она соприкасалась со всеми торцевыми укупорочными устройствами 16 в держателе 26. По другому варианту осуществления держатели 26 включают в себя фрикционный зажим 32 с ответным контуром или многоточечный окружной контактный зажим 32, предотвращающий непроизвольное перемещение торцевых укупорочных устройств 16. По другому варианту осуществления держатели 26 прикладывают присасывающее усилие к поверхности торцевого укупорочного устройства, препятствующее непроизвольному повороту торцевых укупорочных устройств 16. Необязательно зажим 58 с торцом 60, прикладывающим давление, может быть соединен с крышкой 48 штампа для предотвращения поворота торцевого укупорочного устройства 16 после того как Y-ось 28 расположена по существу параллельно базисной оси 30. Торец 60 выполнен с возможностью соприкосновения и приложения достаточного усилия к торцевому укупорочному устройству 16, предотвращающего поворот торцевого укупорочного устройства 16. По одному из вариантов осуществления торец 60 перемещается так, чтобы он прикладывал усилие к торцевому укупорочному устройству 16 до того, как ориентирующая головка 62 прекращает соприкасаться с торцевым укупорочным устройством. По другому варианту осуществления присасывающее усилие прикладывается к внутренней поверхности торцевого укупорочного устройства 16 через отверстие 56 в крышке 48 штампа, предотвращая дальнейший поворот торцевого укупорочного устройства 16, после того как Y-ось 28 выровнена с базисной осью 30.
Вновь со ссылкой на фиг. 1, Y-оси 28 всех торцевых укупорочных устройств 16 по существу параллельны друг другу в момент выхода держателя 26 из устройства 6 ориентации в точке В. По одному из вариантов осуществления устройство 6 ориентации поворачивает каждое из торцевых укупорочных устройств 16 до тех пор, пока Y-ось 28 не окажется по существу параллельной базисной оси 30 системы 2, а отрывная панель 22 не окажется справа от ушка 24, как это показано на фиг. 1. Хотя базисная ось 30 на фиг. 1, в целом, является горизонтальной, следует понимать, что базисная ось может быть выровнена под любым углом. Например, по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения базисная ось повернута на 180°, а все торцевые укупорочные устройства 16 ориентированы так, чтобы их ушки 24 выходили из устройства 6 ориентации раньше отрывных панелей 22. По другому варианту осуществления базисная ось повернута на 90° по часовой стрелке, а все торцевые укупорочные устройства 16 выходят из устройства 6 ориентации так, что их ушки 24 ориентированы в направлении вверх по фиг. 1. По еще одному варианту осуществления базисная ось повернута на 90° против часовой стрелки, а все торцевые укупорочные устройства 16 выходят из устройства 6 ориентации так, что их ушки 24 ориентированы в направлении вниз по фиг. 1. Оператор может выбирать ориентацию базисной оси 30 и может располагать ее под любым углом.
После выравнивания торцевых укупорочных устройств 16 в ориентированном положении при помощи устройства 6 ориентации, зажимной механизм 32 препятствует случайному или непреднамеренному перемещению торцевых укупорочных устройств 16 по мере их перемещения через систему 2 держателями 26. Поддержание ориентации торцевых укупорочных устройств необходимо для того, чтобы украшение наносилось на нужный участок торцевых укупорочных устройств 16. Если торцевые укупорочные устройства будут, поворачиваясь, смещаться из надлежащего ориентированного положения, то украшения могут наноситься на нежелательные участки, например, на ушко или на линии разлома. Зажимной механизм 32 может приводиться в действие кулачковым механизмом, находящимся на траектории держателей 26, проходящей через систему.
По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 соединен с держателем 26, соприкасается с боковой поверхностью ориентированного торцевого укупорочного устройства 16 и прикладывает усилие ней. Зажимной механизм 32 может включать в себя поворотный рычаг, крепеж, захватное устройство, шток, штангу, держатель, пневматическое устройство, создающее присасывающее усилие и/или комбинацию из них или любых других средств, известных специалистам в данной области техники, предотвращающих случайное или непреднамеренное перемещение или поворот торцевых укупорочных устройств 16. По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 предотвращает перемещение ориентированных торцевых укупорочных устройств 16 за счет приложения усилия к внутренней стенке панели или к внешнему диаметру подвивки. По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 физически зацеплен с участком ориентированного торцевого укупорочного устройства, удерживая его в предпочтительном ориентированном положении.
По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 аналогичен зажиму 58 по фиг. 2. Зажимной механизм может включать в себя торец, аналогичный торцу 60, который, поворачиваясь, соприкасается с поверхностью торцевых укупорочных устройств 16 и прикладывает к ней давление. По одному из вариантов осуществления зажимной механизм 32 прикладывает давление к боковой поверхности торцевых укупорочных устройств 16. По другому варианту осуществления зажимной механизм 32 прикладывает давление к верхней поверхности торцевых укупорочных устройств. По еще одному варианту осуществления зажимной механизм 32 прикладывает давление к внешней окружности торцевых укупорочных устройств 16. Точку поворота зажимного механизма 32 можно перемещать для увеличения усилия, прикладываемого к торцу. По одному из вариантов осуществления торец имеет дуговидную форму, радиус изогнутости которой примерно равен радиусу изогнутости внешней поверхности торцевого укупорочного устройства 16.
Затем держатели 26 с ориентированными торцевыми укупорочными устройствами 16 поступают в устройство для нанесения покрытий 8. Устройство для нанесения покрытий 8, необязательно, может осуществлять предварительную обработку внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16. По одному из вариантов осуществления предварительная обработка заключается в обработке поверхности коронным разрядом или воздушной плазмой, использующей низкотемпературную плазму коронного разряда для изменения свойств поверхности торцевых укупорочных устройств 16. По другому варианту осуществления для предварительной обработки внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16 используют один или несколько следующих способов обработки: обработку поверхности коронным разрядом, газоплазменную обработку, плазмохимическую обработку, гальваностегию, электростатическое напыление, химическое покрытие, анодное окисление, нанесение покрытия путем помещения в расплав или термическое напыление. Предварительная обработка, в целом, улучшает адгезию и скрепление между грунтовочным слоем, наносимым устройство для нанесения покрытий 8, и внешней поверхностью торцевых укупорочных устройств 16.
Устройство 8 для нанесения покрытий наносит грунтовочное покрытие на внешнюю поверхность торцевых укупорочных устройств 16. Грунтовочное покрытие, в целом, улучшает внешний вид цветных чернил, которые наносятся принтером 10. В качестве грунтовочного покрытия можно использовать чернила, адгезив или лак соответствующего цвета. По одному из вариантов осуществления в качестве грунтовочного покрытия используют фоточувствительный состав, который может вулканизироваться при помощи ультрафиолета. По одному из вариантов осуществления на торцевые укупорочные устройства 16 наносят белый грунтовочный материал. По другому варианту осуществления на торцевые укупорочные устройства 16 наносят прозрачный грунтовочный материал. Между тем, специалисту в данной области техники будет понятно, что устройство для нанесения покрытий 8 может наносить грунтовочное покрытие любого цвета. Более того, на торцевые укупорочные устройства можно наносить более одного слоя покрытия. Например, по одному из вариантов осуществления система 2 включает в себя два или более устройств 8 для нанесения покрытий, каждое из которых может наносить разные грунтовочные покрытия или грунтовочные покрытия разного цвета.
Устройство 8 для нанесения покрытий включает в себя барабан 34, расположенный над траекторией держателей 26, проходящей через систему 2. Барабан 34 может поворачиваться вокруг оси, которая по существу перпендикулярна базисной оси 30 системы 2. Барабан 34 имеет радиальную секцию, которая соответствует шагу или частоте, с которой держатели проходят через систему 2.
Офсетные декели 36 закреплены рядами 37, проходящими вдоль внешней окружности барабана 34. Количество рядов 37 декелей равно количеству торцевых укупорочных устройств 16 в каждом держателе 26. Можно использовать декели любого размера или толщины, изготовленные из любого материала. При необходимости декели 36 можно разрезать так, чтобы в них помещались торцевые укупорочные устройства. Количество и положение декелей 36 можно менять в зависимости от размера торцевых укупорочных устройств 16 и количества торцевых укупорочных устройств в каждом из держателей 26. По одному из вариантов осуществления декели 36 имеют адгезивную подкладку, которая используется для соединения декелей 36 с барабаном 34. Между тем, следует понимать, что для соединения декелей 36 с барабаном можно использовать любые подходящие средства.
Диаметр барабана 34 можно увеличивать или уменьшать в зависимости от шага держателей 26, а также для регулировки качества и количества покрытий, наносимых устройством 8 для нанесения покрытий. Например, при увеличении расстояния между держателями 26, диаметр барабана 34 можно увеличить для обеспечения надлежащего выравнивания между декелями и торцевыми укупорочными устройствами 16. Барабан 34 поворачивается со скоростью, выбираемой таким образом, чтобы она соответствовала частоте или шагу держателей 26, проходящих через систему. По одному из вариантов осуществления у барабана 34 имеется шестерня 35, зацепляющаяся с цепью 27 для управления скоростью вращения барабана. Барабан 34 синхронизирован таким образом, чтобы шестерня 35 зацеплялась с цепью 27, инициируя соприкосновение с торцевыми укупорочными устройствами 16 в одном и том же месте. Шестерня 35 позволяет наносить покрытия на заданные участки торцевых укупорочных устройств 16 и не допускать, чтобы эксплуатационные особенности, такие как вытягивание цепи 27, снижали качество покрытия или неточно наносили покрытие. Синхронизация устройства 8 для нанесения покрытий с держателями 26 отслеживается и может регулироваться компьютером. По одному из вариантов осуществления, при обнаружении компьютером неправильного положения торцевого укупорочного устройства в держателе 26 или отсутствии синхронизации держателя 26 с устройством 8 для нанесения покрытий, компьютер может поднять барабан 34 устройства 8 для нанесения покрытий для предотвращения соприкосновения между декелями 36 и торцевыми укупорочными устройствами 16. В этом случае торцевые укупорочные устройства проходят через систему 2 без нанесения покрытия и без декорирования и отбраковываются при попадании на станцию 45 технического контроля и отделяются от надлежащим образом декорированных торцевых укупорочных устройств.
Поскольку центральная панель 20, в целом, заглублена и находится ниже окружной подвивки 19, как показано на фиг. 3, декели 36, в целом, выступают за пределы окружности барабана 34. Декели, в целом, соприкасаются лишь с отдельными участками торцевых укупорочных устройств 16, на которые наносится покрытие. Для предотвращения соприкосновения между декелями 36 и участками торцевых укупорочных устройств 16, на которые покрытие не наносится, в декелях 36 могут быть образованы выемки 38. По одному из вариантов осуществления размеры выемок 38 выбирают так, чтобы они были выровнены с ушками 24 и исключали соприкосновение между ушками 24 и декелями 36 при нанесении покрытий. Размеры и форму выемок 38 можно регулировать для различных элементов, например, для крупных ушек, вентиляционных отверстий и других элементов внешней поверхности торцевых укупорочных устройств. Выемки 38, необязательно, могут иметь форму, соответствующую форме отрывных панелей 22, как это показано на фиг. 1. Между тем, следует понимать, что декели могут включать в себя области, которые соприкасаются и наносят покрытия на отрывные панели 22 и ушки 24. Хотя показано, что у каждого декеля 36 имеется лишь одна выемка 38, следует понимать, что в каждом из декелей 36 может быть образовано более одной выемки. Кроме этого, специалисту в данной области техники будет понятно, что размеры и форма декелей 36 и выемок 38 могут быть настроены или скорректированы для нанесения покрытий лишь на один или несколько заданных участков каждого из торцевых укупорочных устройств.
По мере перемещения держателей 26 с ориентированными торцевыми укупорочными устройствами 16 через устройство 8 для нанесения покрытий, барабан 34 поворачивается вокруг оси, по существу перпендикулярной базисной оси 30. Грунтовочный материал наносится на каждый из декелей 36 при помощи накатного валика 40. Накатный валик 40 функционально способен переносить грунтовочное покрытие на заданные участки каждого из декелей 36. Местоположение, размер, форму и количество грунтовочного покрытия, переносимого на каждый из декелей 36, можно регулировать в целях экономии грунтовочного материала и соответствия украшению, которое наносится на торцевое укупорочное устройство принтером 10.
После приема грунтового покрытия с накатного валика 40, барабан 34 продолжает поворачиваться и приводит каждый из декелей 36 в соприкосновение с торцевым укупорочным устройством. Декели 36 заходят по меньшей мере частично в торцевые укупорочные устройства 16 и соприкасаются с заданным участком внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16. Высоту, на которую барабан 34 поднимается над держателями 26, можно увеличивать или уменьшать для увеличения или уменьшения давления, прикладываемого декелями 36 к торцевым укупорочным устройствам 16.
Затем держатель 26 перемещается в вулканизатор 12, который вулканизирует грунтовочное покрытие при помощи источника ультрафиолетового излучения. Между тем, вулканизатор 12 также может вулканизировать грунтовочное покрытие при помощи любого способа, известного специалистам в данной области техники, в том числе при помощи тепловой вулканизации или инфракрасной вулканизации. По одному из вариантов осуществления ультрафиолетовое излучение вулканизатора 12 создается светодиодами (LED). По другому варианту осуществления ультрафиолетовое излучение создается ртутными лампами.
После этого держатели 26 перемещают торцевые укупорочные устройства 16 в принтер 10. Принтер включает в себя барабан 34А, который идентичен или аналогичен барабану 34 устройства 8 для нанесения покрытий. Барабан 34А расположен над траекторией держателей 26 и поворачивается над осью по существу перпендикулярной базисной оси 30 системы 2. Диаметр барабана можно увеличивать или уменьшать таким образом, чтобы он соответствовал шагу держателей 26, перемещающихся через систему 2.
Декели 36А закреплены рядами 37 к внешней окружности барабана 34А и выступают над поверхностью барабана 34А. Декели 36А могут быть любого размера, формы или толщины и могут иметь одну или несколько выемок 38А, рассмотренных выше. Выемки 38А могут быть такого же размера и формы, что и выемки 38, прикрепленные к барабану 34 устройства 8 для нанесения покрытий. Форма декелей 36А, необязательно, может отличаться от формы декелей 36. Расстояние между держателями 26 и барабаном 34А можно регулировать для увеличения или уменьшения давления, прикладываемого декелями 36А к каждому из торцевых укупорочных устройств 16.
По мере вращения барабана 34А каждый из декелей 36А касается до шести разных печатных головок 42. Изображения формируются на заданных участках каждой из печатных головок 42. На каждой печатной головке 42 может быть сформировано разное изображение или часть изображения. Кроме этого, изображения на каждой из печатных головок 42 могут быть сформированы рядами, которые соответствуют рядам 37 барабана 34А. Таким образом, печатные головки 42 могут переносить разные изображения на каждый из рядов 37 декелей 36А, прикрепленных к барабану 34А.
Красящие механизмы 44 переносят чернила на печатные головки 42. Каждый красящий механизм 44 наносит чернила одного цвета на изображение на каждой печатной головке 42. По мере вращения барабана 34А каждая печатная головка 42 соприкасается с декелем 36А и переносит на декель свое изображение и чернила определенного цвета. В выемки 38А чернила не попадают. После того как все печатные головки 42 перенесли свои цветные чернила и изображения на декели 36А, на декелях 36А формируется заключительное литографическое изображение. Затем декели 36А продолжают вращаться до тех пор, пока они не соприкоснутся и не перенесут литографическое изображение на заданный участок внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16. Выемки 38А, образованные на декелях 36А, предотвращают соприкосновение между декелями 36А и участками торцевых укупорочных устройств 16, которые не должны декорироваться. По одному из вариантов осуществления форма выемки 38А препятствует соприкосновению между декелем 36А и ушком 24, а также другими элементами и структурами торцевых укупорочных устройств 16, которые не должны декорироваться. По другому варианту осуществления форма выемки 38А препятствует соприкосновению между декелем 36А и первым участком ушка 24, при этом декель 36А переносит литографическое изображение на второй участок ушка 24.
Способ офсетной печати может быть изменен для использования любого количества цветов. Как будет понятно специалисту в данной области техники, настоящее изобретение допускает использование чернил любого типа. По одному из вариантов осуществления чернила вулканизируются при помощи ультрафиолета. По другому варианту осуществления чернила являются порошковыми или в виде пасты.
При формировании изображений на печатных головках 42 и декелях 36А для получения литографических изображений с высоким разрешением, переносимых на торцевые укупорочные устройства, можно использовать любые способы. Необязательно, изображения, формируемые на одном или нескольких декелях 36А, соединенных с барабаном 34А принтера 10, могут быть разными, что позволяет переносить разные изображения на торцевые укупорочные устройства. Например, по одному из вариантов осуществления изображение, сформированное на декеле в ряду 37А, может отличаться от изображения, сформированного на декеле в ряду 37D. Кроме этого, выемки 38А в декелях 36А из ряда 37А могут отличаться от выемок в декелях из ряда 37D. Помимо этого, декели 36А могут содержать мягкие фотополимерные пластины со сформированными на них изображениями, как это описано в патентной заявке US 14/301,018, которая в полном объеме включена здесь по ссылке. Изображения, необязательно, также могут быть сформированы на всех декелях 36А. Например, декели 36А могут включать в себя вытравленные или выгравированные участки, в которые чернила не заливаются при формировании нескольких изображений при помощи одного набора декелей, как это описано в международной опубликованной патентной заявке WO 2014/008544, которая в полном объеме включена здесь по ссылке.
Затем держатель 26 заходит во второй вулканизатор 12А, который функционально способен вулканизировать украшения, нанесенные на торцевые укупорочные устройства 16. Второй вулканизатор 12А использует источник ультрафиолетового излучения для вулканизации чернил на украшении. Как будет понятно специалисту в данной области техники, второй вулканизатор 12А, необязательно, может использовать тепловой источник для вулканизации украшений.
Второе устройство 8А для нанесения покрытий, необязательно, может наносить защитное покрытие. Второе устройство 8А для нанесения покрытий идентичен или аналогичен устройству 8 для нанесения покрытий, рассмотренному выше. Защитное покрытие используется для улучшения внешнего вида украшений, нанесенных на торцевое укупорочное устройство 16, и для защиты украшений от воздействия окружающей среды и при взаимодействии с другими предметами. Защитное покрытие наносится вторым устройством 8А для нанесения покрытий точно также как и грунтовочное покрытие. По одному из вариантов осуществления защитное покрытие является прозрачным покрытием. Второе устройство 8А для нанесения покрытий, необязательно, может быть вторым принтером 10А. Второй принтер 10А может наносить вторые украшения на торцевые укупорочные устройства 16 или наносить другие покрытия и цвета на украшение, нанесенное первым принтером 10. При нанесении необязательного защитного покрытия или второго украшения, покрытие или украшение вулканизируется в третьем вулканизаторе 12B, использующем источник ультрафиолетового излучения или тепловой источник.
Держатели 26 могут, необязательно, перемещать декорированные торцевые укупорочные устройства 16 на станцию 45 технического контроля для проверки точности нанесения украшения на торцевые укупорочные устройства 16. Станция 45 технического контроля также может проверять соответствие качества украшения определенным стандартам. По одному из вариантов осуществления станция 45 технического контроля включает в себя видеокамеру для каждого торцевого укупорочного устройства 16, находящегося в держателе 26. Между тем, специалисту в данной области техники будет понятно, что станция технического контроля может включать в себя любые средства, известные специалистам в данной области техники, обеспечивающие соответствие украшения определенным стандартам качества или превышение их. Торцевые укупорочные устройства, успешно прошедшие контроль качества отделяются от торцевых укупорочных устройств, которые не прошли контроль качества и которые помещаются отдельно.
После выхода держателей 26 из вулканизатора 12А или 12B в точке C торцевые укупорочные устройства 16 перемещаются в накопитель 14, где каждое из декорированных торцевых укупорочных устройств упаковывается и подготавливается к отгрузке производителю или на склад. Для перемещения торцевых укупорочных устройств 16 в накопитель 14, через отверстие 56 в крышке 48 штампа может подаваться струя воздуха. По одному из вариантов осуществления после того как цепь 27 достигает точки C, цепь 27 поворачивается вокруг ролика. Держатели 26 поворотно перемещаются, в целом, из горизонтального положения, а торцевые укупорочные устройства выпадают из держателей.
При извлечении торцевых укупорочных устройств 16 из держателей 26 в точке C, держатели 26 возвращаются назад за очередной партией неориентированных торцевых укупорочных устройств 16, передаваемых с балансировочного устройства 4 в точке A. Торцевые укупорочные устройства 16 остаются в держателях 26 при перемещении держателей от балансировочного устройства 4 до того момента, пока торцевые укупорочные устройства не будут удалены в накопитель 14.
Система, необязательно, может включать в себя оправку и инструмент для выдавливания, вдавливания и/или гравировки внешней поверхности торцевых укупорочных устройств 16. По одному из вариантов осуществления инструмент содержит валики с контактными поверхностями, определенная форма которых позволяет создавать приподнятый или выдавленный профиль или маркировку на одном или нескольких участках торцевых укупорочных устройств 16. Система 2 дополнительно может содержать такой инструмент как абразивный инструмент, полировальное или шлифовальное устройство, для выборочного снятия покрытия и/или чернил с заданного участка внешней поверхности выдавленного профиля, сформированного на торцевом укупорочном устройстве 16 с целью создания на торцевом укупорочном устройстве 16 выдавленного украшения из голого металла. Выдавленные украшения из голого металла, необязательно, могут быть выполнены в виде покрытия при помощи устройства 8 для нанесения покрытий, принтера 10 и/или второго устройства 8А для нанесения покрытий. По одному из вариантов осуществления инструмент для выдавливания, имеющийся в системы 2, формирует профиль или маркировку на торцевых укупорочных устройствах 16 до нанесения на торцевые укупорочные устройства 16 покрытий или украшений.
Пример декорированного торцевого укупорочного устройства 16B также показан на фиг. 1. Торцевое укупорочное устройство 16B включает в себя первое изображение 46А, расположенное на заданном участке центральной панели 20. Второе изображение 46B в виде стрелки указывает в направлении вторичного вентиляционного отверстия 23, образованного на центральной панели 20. Третье изображение 46С в виде символа вторичной переработки, образовано на отрывной панели 22. Поскольку торцевое укупорочное устройство 16B уже было ориентировано устройством 6 ориентации до декорирования, изображения 46 находятся на заданных участках торцевого укупорочного устройства 16B, которые не закрыты ушком 24, вторым вентиляционным отверстием 23 или другими элементами торцевого укупорочного устройства. Следует понимать, что изображения 46 могут быть сформированы на любых участках торцевого укупорочного устройства, в том числе на отрывной панели 22 и на ушке 24. Кроме этого, изображения 46 могут включать в себя текст, информацию для потребителя, информацию о бренде, инструкции по использованию (например, стрелка 46B) или любые иные украшения или маркировку.
Система 2 может ориентировать и декорировать примерно 2000 торцевых укупорочных устройств 16 в минуту. По одному из вариантов осуществления за 8 часов система может ориентировать и декорировать примерно 1,000,000 торцевых укупорочных устройств 16. Принтер 10, при формировании изображений 46, может использовать до шести чернил разных цветов с разрешением 133 строк на дюйм.
На фиг. 6 показан один из вариантов осуществления способа 84 ориентирования и декорирования торцевых укупорочных устройств 16. Хотя на фиг. 6 показана общая последовательность выполнения способа 84, способ 84 может включать в себя большее или меньшее количество этапов, либо может иметь иную последовательность выполнения этапов по сравнению с той, что показана на фиг. 6. В целом, способ 84 начинается с начальной операции 86 и завершается конечной операцией 110. Далее способ 84 будет рассмотрен со ссылкой на установку 2 по фиг. 1-5.
Балансировочное устройство 4 загружает преобразованные торцевые укупорочные устройства 16 в держатель 26. Торцевые укупорочные устройства 16, необязательно, могут помещаться в крышку 48 штампа. Держатель 26 перемещает торцевые укупорочные устройства 16 в устройство 6 ориентации. Устройство 6 ориентации, на этапе 90, поворачивает торцевые укупорочные устройства 16 в заданное ориентационное положение. Торцевые укупорочные устройства 16 блокируются в заданном ориентационном положении на этапе 92 при помощи зажимного механизма 32. Торцевые укупорочные устройства 16, необязательно, могут блокироваться в заданном ориентационном положении при помощи зажима 58, соединенного с крышкой 48 штампа. Помимо этого торцевые укупорочные устройства 16 могут блокироваться в заданном ориентационном положении при помощи присасывающего усилия, прикладываемого через отверстие 58 в крышке 48 штампа.
Торцевые укупорочные устройства 16 осматриваются на этапе 94 для определения того, находятся ли торцевые укупорочные устройства 16 в заданном ориентационном положении. Если торцевые укупорочные устройства 16 не находятся в заданном ориентационном положении, способ на этапе 84 переходит к НЕТ, а отбракованные торцевые укупорочные устройства 16 собираются на этапе 106. Если укупорочные устройства 16 находятся в заданном ориентационном положении, то способ на этапе 84 переходит к ДА и торцевые укупорочные устройства 16, необязательно, подвергаются предварительной обработке на этапе 96.
Держатель 26 перемещает торцевые укупорочные устройства 16 в устройство для нанесения покрытий 8 и вулканизатор 12, которые функционально способны, на этапе 98, наносить и вулканизировать грунтовочные покрытия на заданных участках торцевых укупорочных устройств 16. Затем, на этапе 100, держатель 26 перемещает торцевые укупорочные устройства 16 в принтер 10 и второй вулканизатор 12А. Принтер 10 функционально способен наносить украшение на один или несколько заданных участков торцевых укупорочных устройств 16. Устройство декорирования, необязательно, может наносить другие украшения на каждое из торцевых укупорочных устройств, помещенных в держатель 26. Второй вулканизатор 12А функционально способен вулканизировать украшения, нанесенные на торцевые укупорочные устройства 16 принтером 10. Второе устройство 8А для нанесения покрытий, необязательно, может наносить на торцевые укупорочные устройства 16 защитное покрытие, которое вулканизируется третьим вулканизатором 12B.
Затем торцевые укупорочные устройства 16 осматриваются на этапе 104 для проверки точности нанесения и качества украшений. Если торцевые укупорочные устройства 16 не проходят проверку на этапе 104, способ 84 переходит к НЕТ, а отбракованные торцевые укупорочные устройства 16 собираются на этапе 106. Если торцевые укупорочные устройства 16 проходят проверку на этапе 104, способ 84 переходит к ДА, а торцевые укупорочные устройства 16 собираются на этапе 108 в накопитель 14. После этого способ 84 завершается на этапе 110.
Описание настоящего изобретения, которое представлено исключительно в качестве иллюстрации и пояснения, не следует рассматривать как исчерпывающее или ограничивающее изобретение раскрытой формой. Специалистам в данной области техники будут очевидны многочисленные изменения и модификации. Варианты осуществления, описанные и показанные на фигурах, представлены и рассмотрены в такой последовательности, которая наилучшим образом объясняет принципы изобретения, его практическое применение и позволяет специалистам в данной области техники понять изобретение.
Хотя были подробно рассмотрены различные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что указанные варианты осуществления допускают изменения и модификации. Кроме этого, следует понимать, что используемые здесь ссылки на «настоящее изобретение» или на его аспекты означают отдельные варианты осуществления настоящего изобретения и не должны пониматься как ограничивающие все варианты осуществления конкретным описанием. Следует отчетливо понимать, что подобные изменения и модификации входят в объем и сущность настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.