ТОРЦЕВАЯ ПРОБКА ДЛЯ РУЛОНА БУМАГИ
END CAP FOR PAPER ROLL

Область техники
Настоящее изобретение относится к торцевой пробке для вставки по оси в центр торца рулона бумаги, которая снабжена удерживающим элементом, выполненным с возможностью удерживать и/или направлять указанный торец указанного рулона бумаги в правильное положение в раздаточном устройстве, причем указанный удерживающий элемент выполнен с возможностью перемещения между положением транспортировки, в котором удерживающий элемент полностью размещается внутри наружной гильзы торцевой пробки, и рабочим положением, в котором часть удерживающего элемента выступает наружу от внешнего конца наружной гильзы, наружная гильза включает в себя коническую стенку, основание которой образует внешний осевой конец наружной гильзы, удерживающий элемент включает в себя два противоположных скользящих элемента, направляемых в диаметрально противоположных поперечных элементах, выступающих внутрь в радиальном направлении относительно внутренней стороны конической стенки наружной гильзы.
Уровень техники
Рулоны бумаги, используемые в распределительных устройствах с автоматической заменой рулонов, обычно снабжены торцевыми пробками, имеющими удерживающие элементы для направления рулона в различные положения, которые рулон должен принять в раздаточном устройстве во время переноса рулона. Кроме того, удерживающие элементы также выполняют функцию обеспечения плавного разматывания бумаги на рулоне. Удерживающие элементы во время работы выступают наружу с противоположных торцов рулона бумаги. Торцевые пробки часто устанавливаются изготовителем рулона бумаги, в результате чего выступающие удерживающие элементы торцевых пробок затрудняют эффективное использование доступного пространства для хранения рулонов бумаги с торцевыми пробками, а также для хранения торцевых пробок отдельно от рулонов бумаги. Известно решение этой проблемы, предлагающее удерживающие элементы, выполненные с возможностью перемещения между положением транспортировки внутри торцевой пробки и рабочим положением, в котором часть удерживающего элемента выступает наружу от остальной части торцевой пробки.
Такая торцевая пробка, в соответствии со вступительной частью, известна из патентного документа WO 2007/111561 Al. В этой торцевой пробке удерживающий элемент остается в положении транспортировки до тех пор, пока он не будет перемещен из нее с помощью внешней силы. Тем самым обеспечивается торцевая пробка для рулона бумаги, которая может быть вставлена в его торцы, не влияя на доступное пространство для хранения нескольких таких рулонов бумаги, и которая облегчает формирование стабильных упаковок пачек таких рулонов. Эта торцевая пробка может использоваться для рулонов бумаги, имеющих цилиндрический сердечник, обычно изготовленный из картона, вокруг которого наматывается требуемая бумага, например туалетная бумага, или для рулонов бумаги без сердечника, имеющих центральное отверстие без бумажного сердечника. Торцевые пробки также должны быть недорогими в изготовлении, так как их обычно выбрасывают после первого использования. Однако когда такая торцевая пробка используется вместе с рулоном бумаги, имеющим цилиндрический сердечник, или с рулоном бумаги без сердечника, иногда трудно перемещать удерживающий элемент из положения транспортировки в рабочее положение из-за сил трения, возникающих между скользящими элементами и поперечными элементами.
Целью настоящего изобретения является решение этой проблемы.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения достигается торцевой пробкой для вставки по оси в центр торца рулона бумаги, которая снабжена удерживающим элементом, выполненным с возможностью удерживать и/или направлять указанный торец указанного рулона бумаги в правильное положение в раздаточном устройстве, причем указанный удерживающий элемент выполнен с возможностью перемещения между положением транспортировки, в котором удерживающий элемент полностью размещается внутри наружной гильзы торцевой пробки, и рабочим положением, в котором часть удерживающего элемента выступает наружу от внешнего конца наружной гильзы, наружная гильза включает в себя коническую стенку, основание которой образует внешний осевой конец наружной гильзы, удерживающий элемент включает в себя два противоположных скользящих элемента, направляемых в диаметрально противоположных поперечных элементах, выступающих внутрь в радиальном направлении относительно внутренней стороны конической стенки наружной гильзы, отличающейся тем, что наружная гильза имеет такую форму, что силы реакции, действующие на наружную гильзу, когда она вставлена в центр торца рулона бумаги, в ее по меньшей мере двух противоположных областях, в которых отсутствуют выступающие внутрь поперечные элементы, будут больше, чем в областях, от которых выступают внутрь поперечные элементы. Тем самым обеспечивается, что наибольшие внешние силы, действующие на коническую стенку, будут действовать на участки стенки, не содержащие поперечные элементы, так что возможная деформация наружной гильзы из-за действия внешних сил будет наименьшей на участках, содержащих поперечные элементы.
В предпочтительном варианте осуществления от внешней стороны конической стенки по ее окружности выступают в радиальном направлении несколько направленных в осевом направлении ребер, причем по меньшей мере два ребра, расположенные с противоположных сторон плоскости осевого сечения, проходящей через поперечные элементы, имеют большую протяженность в радиальном направлении, чем ребра, смежные с поперечными элементами. Наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы у ребер, имеющих большую протяженность, чем другие ребра, на 0,5-10% больше, чем наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы указанных других ребер. Если торцевая пробка выполнена с возможностью использования в рулоне бумаги, имеющем цилиндрический сердечник для бумаги, наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы у ребер, имеющих большую протяженность, чем другие ребра, на 0,5-2% больше, чем наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы указанных других ребер. Если торцевая пробка выполнена с возможностью использования в не имеющем сердечника рулоне бумаги, наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы у ребер, имеющих большую протяженность, чем другие ребра, на 2,5-10% больше, чем наибольшая протяженность в радиальном направлении от продольной оси через центр наружной гильзы указанных других ребер.
Каждый из поперечных элементов включает в себя две направленные в осевом направлении стенки, идущие внутрь от внутренней стороны конической стенки, стенку внешнего конца и осевую стенку, идущую между указанными идущими в радиальном направлении стенками от стенки внешнего конца в направлении к внутреннему концу гильзы, причем два поперечных элемента располагаются на расстоянии относительно друг друга и на одинаковом расстоянии относительно центра конической стенки, при этом ребра располагаются в качестве продолжений указанных идущих в радиальном направлении стенок, причем указанные ребра имеют меньшую протяженность в радиальном направлении, чем остальные ребра по окружности гильзы. Стенки поперечных элементов, идущие в радиальном направлении от внутренней стороны внешней стенки наружной гильзы, образуют между собой угол 20-45°, предпочтительно 30-45°.
Предпочтительно восемь ребер располагаются по окружности гильзы на равных расстояниях относительно друг друга, причем все ребра, расположенные на расстоянии относительно поперечных элементов в окружном направлении, имеют большую протяженность в радиальном направлении, чем ребра, связанные с поперечными элементами. Кроме того, ребра, имеющие большую протяженность в радиальном направлении, чем другие ребра, имеют наибольшую протяженность в позиции, соответствующей примерно одной трети длины гильзы в осевом направлении от ее внешнего конца.
Ребра, имеющие большую радиальную протяженность, чем другие ребра, могут иметь выступы, выступающие от них в радиальном направлении, и окружное ребро жесткости может идти между каждым имеющим выступ ребром и смежным ребром, образующим продолжение идущей в радиальном направлении стенки поперечного элемента.
Изобретение также относится к рулону бумаги, снабженному описанной выше торцевой пробкой, вставленной в центр по меньшей мере одного из его торцов. Рулон бумаги, снабженный описанной выше торцевой пробкой, имеющей ребра, вставленной в центр по меньшей мере одного из его торцов, причем наибольшая радиальная протяженность от продольной оси через центр наружной гильзы у ребер, имеющих большую протяженность, чем другие ребра, на 1-8% больше радиуса центрального отверстия рулона бумаги.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано с помощью прилагаемых чертежей.
Фиг.1 - вид в разрезе торцевой пробки согласно предпочтительному варианту осуществления с удерживающим элементом в положении транспортировки.
Фиг.2 - вид в разрезе по линии II-II на фиг.4 торцевой пробки на фиг.1 в рабочем положении.
Фиг.3 - вид в перспективе наружной гильзы торцевой пробки на фиг.1.
Фиг.4 - вид в перспективе торцевой пробки на фиг.2.
Фиг.5 - вид в перспективе торцевой пробки согласно второму предпочтительному варианту осуществления, до вставки удерживающего элемента в наружную гильзу.
Фиг.6 - вид сбоку торцевой пробки на фиг.5.
Фиг.7 - вид сбоку удерживающего элемента в рабочем положении.
Описание вариантов осуществления
Первый вариант осуществления торцевой пробки 1 согласно настоящему изобретению показан на фиг.1-4. Торцевая пробка 1 содержит наружную гильзу 2 и удерживающий элемент 3, который располагается концентрично относительно наружной гильзы 2. Удерживающий элемент 3 содержит головку 4, хвостовик 5 и скользящие элементы 6, 7, отходящие в боковом направлении от хвостовика 5 в его нижней половине. Скользящие элементы 6, 7 выполнены с возможностью скольжения в наружной гильзе 2 для перемещения удерживающего элемента 3 из положения транспортировки, показанного на фиг.1, в рабочее положение, показанное на фиг.2. Для полной ясности, наружная гильза 2 на фиг.3 показана без удерживающего элемента 3. Наружная гильза 2 имеет коническую стенку 8, идущую от ее внешнего конца к ее внутреннему концу, имеющему меньший диаметр. Внешний конец гильзы 2 является концом, от которого выступают в рабочем положении головка 4 и хвостовик 5 удерживающего элемента 3, как показано на фиг.2. Коническая стенка 8 прерывается в двух диаметрально противоположных позициях для обеспечения возможности прохода внешних участков скользящих элементов 6, 7 в отверстия 9, 10, образованные таким образом в стенке 8. Для направления этих участков скользящих элементов 6, 7 поперечные элементы 11, 12, включающие в себя стенки, внутренние края которых направлены в осевом направлении, т.е. направлении перемещения удерживающего элемента 3, идут внутрь в радиальном направлении от всех боковых краев, т.е. краев, идущих от одного конца до другого конца наружной гильзы 2, отверстий 9, 10 в конической стенке 8. На фиг.4 видны три такие идущие в радиальном направлении стенки 13, 14, 16, и на фиг.3 видна одна такая стенка 15. Как можно увидеть на фиг.3 и фиг.4, идущие в радиальном направлении стенки 13-16 имеют треугольную форму. Края треугольных стенок с обеих сторон соответствующего отверстия 9, 10 на внешнем конце гильзы 2 соединены друг с другом с помощью соответствующей верхней стенки 17, 18. Наружная гильза 2 также содержит ребра 19-26, идущие в радиальном направлении наружу от конической стенки 8, причем указанные ребра расположены на равных расстояниях друг от друга в окружном направлении. Кроме того, в конической стенке 8 образованы вырезы 27, 28 в двух диаметрально противоположных позициях, причем воображаемая линия между указанными позициями перпендикулярна воображаемой линии между отверстиями 9 и 10. Эти вырезы облегчают вставку пальцев руки во внутреннее пространство наружной гильзы, когда удерживающий элемент вручную перемещают из положения транспортировки в рабочее положение.
На видах в разрезе на фиг.1 и фиг.2, на которых показан разрез по линии II-II на фиг.4, треугольные стенки, направляющие перемещение удерживающего элемента 3, не видны. Для облегчения понимания варианта осуществления согласно фиг.1-4, на этих чертежах граничные линии между треугольными стенками 15 и 16 и соответствующим ребром 20, 25 показаны штриховыми линиями. Как можно увидеть на этих чертежах, скользящие элементы 6, 7 имеют внешние части, выступающие в пространство между соответствующей парой треугольных стенок 13, 15 и 14, 16. Контур нижней стороны удерживающего элемента 3 также показан штриховыми линиями на фиг.3. Удерживающий элемент 3 таким образом направляется соответствующими парами треугольных стенок, когда он перемещается из положения транспортировки, показанного на фиг.1, в рабочее положение, показанное на фиг.2 и фиг.4. Упругий язычок 29 с повернутым наружу кончиком 30 идет от внешней стороны каждого скользящего элемента 6, 7 в направлении внутреннего конца торцевой пробки 1. Внешний конец соответствующего кончика 30 в положении транспортировки, показанном на фиг.1, располагается в осевом и радиальном направлениях снаружи относительно направленной в осевом направлении стенки 31, идущей между каждой парой треугольных стенок 13, 15 и 14, 16, на расстоянии от внутренних краев треугольной стенки, соответствующем расстоянию, на которое скользящие элементы 6, 7 выступают в пространство между соответствующей парой треугольных стенок 13, 15 и 14, 16. Стенки 31 также имеют идущую в осевом направлении прорезь 32, взаимодействующую с выступом 33 на внешней стороне соответствующего скользящего элемента. Кроме того, каждая стенка 31 также имеет прорезь 34, идущую поперечно осевому направлению прорези 32. Направленный наружу фланец 35 идет по окружности наружной гильзы 2 и упирается в торец рулона бумаги, когда торцевая пробка вставлена в его центр.
Торцевая пробка 1 работает следующим образом.
Когда торцевая пробка 1 изготавливается, удерживающий элемент 3 вставляется в наружную гильзу 2 от ее внутреннего конца до тех пор, пока удерживающий элемент не достигнет положения транспортировки, показанного на фиг.1. Во время вставки выступы 33 на скользящих элементах будут прижаты к стенкам 31 до тех пор, пока не будет достигнут внутренний конец осевых прорезей 32. Когда это произойдет, выступы войдут в прорези и кончики 30 упругих язычков 29 будут упираться на внутренний конец стенок 31. Выступы 33 будут при этом препятствовать осевому перемещению удерживающего элемента 3 в направлении, противоположном направлению вставки, за счет зубчатой формы выступов. Тем самым отсутствует риск того, что удерживающий элемент 3 случайно выпадет из наружной гильзы 2 после его вставки, и обеспечивается стабильное положение транспортировки.
Когда удерживающий элемент 3 требуется переместить в рабочее положение, это выполняется просто путем захвата головки 4 и вытягивания участка хвостовика 5, не имеющего скользящих элементов, из наружной гильзы 2. Сопротивление этому перемещению будет создаваться только силой, необходимой, чтобы согнуть упругие язычки 29, и силой трения, возникающей, когда кончики 30 за счет упругости язычков прижимаются к стенкам 31 во время перемещения удерживающего элемента 3. При перемещении удерживающего элемента 3 выступы 33 направляются в прорезях 32, тем самым обеспечивая правильное осевое перемещение удерживающего элемента. Когда кончики 30 язычков 29 достигают поперечные прорези 34, кончики упруго возвращаются в ненагруженное положение и располагаются в прорези 34, тем самым препятствуя перемещению упругого элемента 3 из рабочего положения обратно в положение транспортировки. При этом внешние стороны скользящих элементов 6, 7 будут упираться во внутренние стороны верхних стенок 17, 18 поперечных элементов 11, 12, и тем самым предотвращается дальнейшее перемещение удерживающего элемента 3 из наружной гильзы 2. Удерживающий элемент таким образом будет принудительно удерживаться в рабочем положении после того, как он был в него переведен.
Торцевая пробка 1 имеет такие размеры, чтобы обеспечить ее плотное размещение в торце сердечника рулона бумаги. Ребра наружной гильзы 2 торцевой пробки будут прижиматься к внутренней стенке сердечника, и силы реакции от сердечника будут направлены в радиальном направлении к центру торцевой пробки. Это может в некоторых случаях привести к небольшой деформации торцевой пробки таким образом, что поперечные элементы 11, 12 будут смещены в направлении друг к другу, что, в свою очередь, приведет к увеличению сил трения между поперечными элементами, т.е. их стенками 31, и скользящими элементами 6, 7 удерживающего элемента 3. Согласно изобретению эта проблема решается путем обеспечения у некоторых ребер большей протяженности в радиальном направлении, чем у других ребер, тем самым управляя возможной деформацией торцевой пробки таким образом, что наибольшие силы реакции будут действовать на другие части торцевой пробки, в которых отсутствуют поперечные элементы.
Соответственно, ребра 19, 22, 23 и 26 имеют выступы 36, идущие в радиальном направлении от позиции, в которой указанные ребра имеют наибольшую протяженность в радиальном направлении, а ребра 20, 21 и 24, 25, идущие в радиальном направлении от соответствующих поперечных элементов 11, 12, не имеют таких выступов. Когда торцевая пробка 1 с усилием вставляется в торец сердечника рулона бумаги, наибольшие силы реакции будут действовать на ребра 19, 22, 23 и 26. Эти ребра располагаются в областях торцевой пробки, находящихся с обеих сторон поперечных элементов 11, 12, и наибольшие силы реакции таким образом будут стремиться прижимать эти области ближе друг к другу, а на области, содержащие поперечные элементы, будут действовать меньшие силы реакции. Если деформация торцевой пробки происходит, поперечное сечение торцевой пробки примет немного овальную форму, причем поперечные элементы, расположенные в областях имеющей овальную форму торцевой пробки, будут располагаться дальше всего друг от друга. За счет обеспечения выступов на ребрах 19, 22, 23 и 26 возможная деформация торцевой пробки 1 таким образом может быть управляемой.
На фиг.5 и фиг.6 показан второй вариант осуществления торцевой пробки 1'. Торцевая пробка 1' соответствует торцевой пробке 1, описанной со ссылкой на фиг.1-4, за исключением одного признака, который будет описан позднее. Компоненты торцевой пробки 1', соответствующие аналогичным компонентам торцевой пробки 1, обозначены теми же номерами позиций с добавлением апострофа, и для описания конструкции и работы этих компонентов можно использовать описание первого варианта осуществления, сделанное с помощью фиг.1-4.
Единственным признаком торцевой пробки 1', отличающимся от признаков торцевой пробки 1, являются ребра 37 жесткости, идущие на уровне выступов 36' в окружном направлении между ребрами, смежными отверстиям 27' и 28' внешней части конической стенки 8', и соответствующим смежным ребром, являющимся продолжением двух треугольных стенок поперечных элементов 11' и 12'. Ребра 37 жесткости предотвращают боковое перемещение выступов 36' и имеющих выступ ребер, когда на них действуют силы реакции, и увеличивают жесткость отдельных участков конической стенки 8'. Тем самым участки торцевой пробки, содержащие отверстия 27', 28', будут деформироваться более легко, чем участки, содержащие ребра 37 жесткости, что будет способствовать деформированию кольца в требуемую овальную форму, когда на него действуют силы реакции от внутренней поверхности рулона бумаги.
Протяженность в радиальном направлении выступов 36, 36' составляет 0,05-2 мм, предпочтительно 0,1-0,2 мм, для рулонов бумаги, имеющих цилиндрический сердечник, и предпочтительно 1-1,5 мм для не имеющих рулонов бумаги. Тем самым обеспечивается, что скользящие элементы 6, 7, 6', 7' будут работать описанным образом, даже если торцевая пробка деформируется в овальную форму, как было описано выше.
В показанных вариантах осуществления ребра, и тем самым торцевая пробка, имеют наибольшую протяженность в радиальном направлении в позиции, соответствующей примерно одной трети длины торцевой пробки в осевом направлении от ее внешнего конца, когда удерживающий элемент находится в положении транспортировки.
Выступы 36, 36' предпочтительно имеют зубчатую конфигурацию, тем самым предотвращая удаление вставленной торцевой пробки.
Подходящими материалами для торцевых пробок согласно настоящему изобретению являются полипропилен или полиэтилен, но также могут использоваться другие пластиковые материалы. Предпочтительно используются материалы, пригодные для формования путем литья под давлением.
Торцевые пробки согласно изобретению в первую очередь предназначены для использования в рулонах санитарно-гигиенической бумаги с сердечником, т.е. бумажным цилиндром, вокруг которого наматывается санитарно-гигиеническая бумага, но могут, конечно, также использоваться в рулонах бумаги, не имеющих сердечника. Торцевые пробки часто устанавливаются в таких рулонах изготовителем вручную или с помощью средств автоматизации и таким образом поставляются потребителю в собранном состоянии. Удерживающие элементы торцевой пробки, конечно, при этом остаются в положении транспортировки.
Необходимо отметить, что рулоны с торцевыми пробками, удерживающие элементы которых выступают от торцов рулонов, неудобно упаковывать в мешки, так как имеется риск повреждения удерживающих элементов или мешка во время его транспортировки или манипулирования им. Благодаря использованию торцевых пробок согласно настоящему изобретению вместо картонных коробок могут использоваться мешки, изготовленные из дешевого материала.
Удерживающие элементы торцевых пробок переводятся в рабочее положение, когда рулоны санитарно-гигиенической бумаги размещаются в раздаточных устройствах для таких рулонов, или с помощью человека, заполняющего раздаточные устройства, т.е. вручную, или во взаимодействии со средствами в боковой стенке раздаточного устройства для перемещения удерживающих элементов в рабочее положение. Такими средствами могут быть захватные элементы, например язычки или т.п., которые располагаются внутри головок торцевых пробок на рулоне и которые будут заставлять эти головки перемещаться наружу во время вставки рулона в рабочее положение.
Описанные варианты осуществления торцевых пробок, конечно, могут быть модифицированы в пределах объема изобретения. Например, большая протяженность в радиальном направлении некоторых ребер не обязательно обеспечивается с помощью выступов, но эти ребра могут иметь большую протяженность в радиальном направлении сами по себе в целом. Кроме того, не обязательно, чтобы все ребра в областях с обеих сторон поперечных элементов имели выступы, хотя это предпочтительно, но достаточно, чтобы одно ребро в каждой из этих областей имело выступ. Внешний конец удерживающего элемента в положении транспортировки не обязательно должен располагаться на одном уровне с плоскостью, соответствующей плоскости внешнего конца торцевой пробки, но может располагаться внутри относительно такой плоскости. Головка удерживающего элемента не обязательно должна иметь форму, показанную на чертежах, и может иметь любую подходящую форму, например форму в виде поперечного стержня, Х-образную форму и т.д., но при этом обязательно должна обладать осевой симметрией. Пример подходящей головки показан на фиг.7, такая головка известна из патентного документа WO 2007/065686, в котором она описана более подробно. В некоторых случаях головка может отсутствовать. Внешняя стенка наружной гильзы не обязательно должна быть конической, хотя это предпочтительно по меньшей мере для участка ее внутреннего конца, который первым вставляется в рулон бумаги. Это соображение подходит и для ребер. В некоторых случаях головка удерживающего элемента может быть заменена выемкой или т.п. в его хвостовике.
Изобретение также может использоваться для торцевых пробок, не имеющих ребер. В таком случае выступы могут быть выполнены непосредственно на наружной гильзе в областях, не содержащих поперечные элементы. Также возможно наружная гильза может иметь немного овальную форму, наименьший диаметр которой проходит через середину поперечных элементов. В этом случае выступы не нужны.
Торцевые пробки могут использоваться вместе с рулонами, для которых необходимы две торцевые пробки, чтобы удерживать и, возможно, направлять, рулон в раздаточном устройстве. В некоторых раздаточных устройствах только один торец рулона должен иметь такую пробку. Объем изобретения поэтому ограничен только прилагаемой формулой изобретения.