ДОЗАТОР
DISPENSER

Область техники
Изобретение относится к дозатору для многократной выдачи заданной длины непрерывного полотна материала, в частности бумажных полотенец, согласно вступительным признакам п.1 формулы изобретения.
Предпосылки создания изобретения
В данной области техники известно множество дозирующих устройств. Такие дозаторы служат для дозирования и отрезания полотна материала, включая бумажные салфетки, бумажные продукты и тому подобное. С такими дозаторами процессы дозирования и отрезания полотна материала выполняются автоматически посредством вытягивания свободного или "хвостового" конца полотна материала, который простирается из дозатора. Полотно материала забирается от подающего ролика, и действие вытягивания полотна материала заставляет подающий ролик вращаться. Непрерывная лента, забираемая от подающего ролика, направляется в режущий механизм, который также приводится пользователем посредством операции вытягивания. Такой режущий механизм отрезает непрерывную ленту на заданные длины.
Во многих обычных дозаторах режущий механизм использует режущий барабан, оснащенный лезвием, которое перемещается из убранного положения внутри барабана в выдвинутое положение, когда барабан достигает заданного вращательного положения для осуществления отрезания полотна материала.
В US 1811537 описан дозатор, удерживающий непрерывный рулон бумаги и отделяющий конец ленты на листы заданной длины, которые выдаются по одному за раз. Нож расположен внутри канавки, простирающейся вдоль режущего барабана. Пружинное средство предусмотрено для поджимания ножа наружу из канавки для отделения заданной длины ленты.
Механизм для отрезания ленты гибкого листового материала известен из US 4188844. Такой механизм, используемый в дозаторе, имеет подающий ролик и прижимной ролик, между которыми проходит лента. Нож шарнирно установлен в подающем ролике для качания вокруг оси. Режущая кромка ножа выступает наружу за периферию подающего ролика для отрезания ленты по мере того, как она проходит мимо подающего ролика. Кулачковые следящие элементы прикреплены к ножу и перемещаются в кулачковом средстве, которое установлено неподвижно. Кулачковое средство имеет кулачковую поверхность, зацепленную с кулачковым следящим элементом для качания кулачкового следящего элемента вдоль дугообразного пути для выступания режущей кромки ножа при вращении подающего ролика. Вторая кулачковая поверхность, зацепленная с кулачковым следящим элементом, служит для убирания режущей кромки ножа при дальнейшем вращении ролика.
Другой пример подающего механизма с механизмом кулачкового следящего элемента для управления режущим ножом известен из US 5048386 и US 2007/0079676 A1. Такие дозаторы предшествующего уровня техники требуют относительно высокую тянущую силу, которая даже может привести к непреднамеренному обрыванию ленты в случае относительно тонкой бумаги. Это ограничивает использование обычных дозаторов конкретным типом дозируемого материала.
В ЕР 0526358 А1 описан дозатор с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Краткое изложение сущности изобретения
Целью, лежащей в основе изобретения, является разработка дозатора для многократной выдачи заданной длины непрерывного полотна материала, который может быть использован для различных типов дозируемого материала, а также для различных длин дозирования материала. Эта цель достигается дозатором с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления следуют из других пунктов формулы изобретения.
Дозатор для многократной выдачи заданной длины непрерывного полотна материала, в частности бумажных салфеток, содержит подающий ролик с непрерывным полотном материала, намотанного на него, и режущий барабан, объединяющий в себе режущее устройство, причем непрерывное полотно материала направляется в соприкосновение по меньшей мере с частью режущего барабана. Дозатор отличается тем, что режущее устройство содержит по меньшей мере два режущих ножа с режущими лезвиями, причем эти режущие лезвия выполнены с возможностью работы между активным выдвинутым положением, выступающим за наружную окружную поверхность режущего барабана, и нерабочим убранным положением; причем каждый режущий нож предусмотрен с кулачковым следящим элементом, зацепленным с неподвижной кулачковой канавкой кулачкового механизма.
Обладающий признаками изобретения дозатор имеет режущий барабан по меньшей мере с двумя отдельными режущими ножами в разных положениях окружного направления режущего барабана. Этот конкретный признак имеет несколько преимуществ. Поскольку два или более отдельных режущих ножей помещены вдоль окружного направления режущего барабана, возможна либо более короткая длина листа, либо, при сохранении такой же длины листа, как используемая с режущим барабаном только с одним режущим ножом, возможно уменьшить тянущую силу, требуемую для приведения в действие дозатора. Уменьшение тянущей силы основано на общем принципе, заключающемся в том, что момент, осуществляющий вращение режущего барабана, линейно увеличивается с увеличением диаметра режущего барабана. Следовательно, более крупный режущий барабан уменьшает необходимую тянущую силу, и в это же время большее количество режущих ножей может быть помещено вдоль окружного направления режущего барабана, чтобы обеспечить желаемую дозируемую длину листа. Иначе говоря, возможно выбирать разные длины бумаги в зависимости от количества режущих ножей, предусмотренных на режущем барабане. Дополнительным преимуществом дозатора согласно изобретению является управляемое перемещение режущего устройства, так как каждый нож предусмотрен с кулачковым следящим элементом, зацепленным с неподвижной кулачковой канавкой кулачкового механизма. Такой кулачковый механизм служит для образования очень точного перемещения каждого ножа.
К тому же обладающий признаками изобретения режущий барабан, включающий в себя режущее устройство, имеет два режущих ножа, которые расположены диаметрально напротив друг друга относительно режущего барабана. Такое положение двух режущих ножей образует одинаковую длину каждой бумажной салфетки.
Обладающий признаками изобретения дозатор, режущее устройство которого имеет два режущих ножа, дополнительно содержит упругое средство, выполненное с возможностью поворота и удерживания режущего барабана в одном из двух отдельных положений равновесия. Этот конкретный признак служит для выбрасывания хвоста бумаги для следующего пользователя. Когда бумажная лента была отрезана, тянущая сила пользователя больше не может быть использована для вращения режущего барабана и подающего ролика. Следовательно, должно быть предусмотрено средство для дальнейшего перемещения режущего барабана в такое положение, чтобы хвост бумаги дозируемой ленты мог быть схвачен следующим пользователем. Такое дальнейшее вращение может быть лучше всего выполнено посредством предусмотрения двух отдельных положений равновесия режущего барабана так, чтобы после отделения ленты режущий барабан поворачивался в следующее из двух положений равновесия.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, упругое средство содержит два пружинных элемента, оба из которых прикреплены у одного конца к неподвижной части дозатора и у другого конца к точке прикрепления, расположенной не на оси относительно продольной оси режущего барабана и перемещаемой вместе с вращением режущего барабана. Это простое средство для обеспечения упругого средства с двумя отдельными положениями равновесия. Положения равновесия образованы состоянием, в котором сумма растягивающих сил обоих пружинных элементов сведена к минимуму. Согласно закону природы, каждая система стремится прийти в состояние наименьшей энергии, так что режущий барабан после отрезания ленты будет автоматически поворачиваться в следующее положение, которое обеспечивает минимальную величину общей энергии. Такая система, использующая два пружинных элемента, может быть отрегулирована так, чтобы вращение режущего барабана происходило в правильном направлении для подачи хвоста бумаги для следующего пользователя. К тому же пружинные элементы имеют небольшое трение, так что режущий барабан не застрянет в некотором нежелательном промежуточном положении из-за невозможности преодоления высоких сил трения при вращении в состоянии равновесия. К тому же такая система, использующая два пружинных элемента, требует только небольшого количества деталей, так что такой механизм может быть выполнен с низкими затратами и является простым для сборки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, диаметр режущего барабана составляет от 120 мм до 210 мм, предпочтительно 140 мм. Преимуществом такого выбора диаметра является низкая требуемая тянущая сила из-за более высокого момента. Более крупный диаметр также обеспечивает подходящую длину листа, даже когда каждый лист составляет только половину окружности, в отличие от более ранних таких дозаторов, в которых лист составлял одну полную окружность. К тому же низкая режущая сила возможна потому, что с режущим барабаном диаметром по меньшей мере 120 мм доступно много пространства для приведения в действие режущих ножей через длинные рычаги. Если выбран диаметр режущего барабана 210 мм, три режущих ножа могут быть распределены по периметру режущего барабана.
Предпочтительно, подающий ролик расположен так, чтобы упираться в режущий барабан. Такая конструкция уменьшает пространство, требуемое внутри дозатора. Такое пространство может быть использовано для увеличения диаметра режущего барабана. К тому же не требуется отдельный тормозной механизм, так как вращение подающего ролика останавливается режущим барабаном, когда режущий барабан повернулся в одно из положений равновесия.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, режущее лезвие каждого режущего ножа имеет две основные поверхности и краевую часть, причем в неактивном убранном положении режущих лезвий одна основная поверхность каждого режущего лезвия, по существу, следует за наружной окружной поверхностью режущего барабана. Иначе говоря, в неактивном убранном положении режущих лезвий щель, образованная в режущем барабане для удерживания режущего ножа, по существу, закрыта. В результате этого в режущем барабане отсутствуют зазоры за исключением того положения, в котором режущий нож находится в его активном выдвинутом положении, выступающем за наружную окружную поверхность режущего барабана. Когда такое положение режущего ножа в неактивном убранном положении используется совместно с подающим роликом, расположенным так, чтобы упираться в режущий барабан, не происходит эффекта подскакивания. Это значит, что подающий ролик плавно идет по окружной поверхности режущего барабана, поскольку одна основная поверхность каждого режущего лезвия, по существу, закрывает зазор, образованный в режущем барабане. В результате этого может быть уменьшен шум, образуемый между подающим роликом и режущим барабаном при приведении в действие дозатора.
Предпочтительно, дозатор дополнительно отличается двумя кулачковыми механизмами, причем один кулачковый механизм расположен у каждого продольного конца режущего барабана. Конкретным преимуществом этой особенности является хорошее управляемое перемещение ножей, поскольку, в случае двух ножей, они могут быть одновременно приведены в действие с обеих продольных сторон режущего барабана. К тому же управляемое перемещение также способствует маленькой тянущей силе, требуемой для приведения в действие дозатора.
Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, каждый из режущих ножей функционально присоединен к другому (отдельному) кулачковому механизму. Если используется такая конструкция, существует увеличенная гибкость того, какой нож следует каким кулачковым канавкам. Это открывает возможность обеспечения изменяемых длин листа или выбора длинных или коротких листов в зависимости от положения и конструкции двух кулачковых механизмов.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет кратко описано в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
на фиг.1 показана часть дозатора и относительное положение подающего ролика и режущего барабана;
на фиг.2 показана часть дозатора и, в частности, его режущий барабан;
на фиг.3 показана концевая поверхность режущего барабана с двумя режущими ножами и кулачковым механизмом;
на фиг.4 схематично объяснена последовательность вращательного перемещения режущего барабана и его относительное положение двух режущих ножей; и
на фиг.5 показан механизм выбрасывания хвоста бумаги для следующего пользователя после отрезания бумажной ленты.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
Далее на всех чертежах одинаковые элементы будут обозначены одинаковыми номерами.
На фиг.1 показана часть дозатора 10 и, в частности, задняя сторона его корпуса 12, которая может быть прикреплена, например, к стене. Корпус 12 обычно выполнен из твердого пластикового материала. Корпус в основном содержит подающий ролик 14, оснащенный непрерывной лентой, например, бумаги с высокой поглощающей способностью, которая может быть использована в общественных туалетах. Подающий ролик 14 удерживается установочной скобой 16, которая прикреплена с возможностью поворота к корпусу и может быть поджата посредством пружин 18 (как показано на фиг.2), но также и посредством гравитации в такое положение, чтобы подающий ролик 14 всегда упирался в режущий барабан 20, расположенный под подающим роликом 14, и слегка поджимал его. Режущий барабан 20 имеет относительно большой диаметр от 120 мм до 150 мм и предпочтительно около 140 мм.
Во время работы непрерывное полотно удаляется из подающего ролика 14, проходит между подающим роликом 14 и режущим барабаном 20 и частично вокруг режущего барабана 20 для покидания дозатора 10 в положении под режущим барабаном 20. Когда пользователь хватает ленту и тянет хвостовой конец ленты, эта тянущая сила образует вращение режущего барабана 20 и, соответственно, подающего ролика 14. В зависимости от количества материала, намотанного на подающий ролик, скорости вращения подающего ролика 14 и режущего барабана 20 отличаются друг от друга. Тем не менее, окружные скорости вращения обоих роликов одинаковые. Во время вращения режущего барабана бумажная лента режется на подходящую длину так, чтобы пользователь получал дозированную длину материала полотна. Как будет описано позже, дозатор продолжает вращательное перемещение даже без тянущей силы пользователя, чтобы выбрасывать хвостовой конец ленты для схватывания следующим пользователем.
На фиг.2 показан более подробно режущий барабан 20 дозатора и его соответствующие части. Подающий ролик 14 не показан на фиг.2, но установочная скоба 16 и поджимающая пружина 18 показаны.
Режущий барабан имеет форму цилиндра. На его окружной поверхности может быть предусмотрено множество выступов 22, которые немного подняты над окружной поверхностью режущего барабана. Такие выступы 22 служат для уменьшения площади соприкосновения между дозируемым материалом и режущим барабаном. Эффектом такого уменьшения поверхности соприкосновения является то, что уменьшается электростатическое заряжение дозируемой ленты и дозатора.
На фиг.2 также показан режущий нож 24, который предусмотрен с лезвием 26 с режущей кромкой 28, причем режущая кромка имеет несколько зубьев 30. Тем не менее, изобретение не ограничено такой формой режущего ножа 24, и также возможна любая другая форма, таким образом отрезаемое и дозируемое полотно материала может быть правильно отделено.
Как может быть видно из фиг.2, режущий нож 24 находится в таком положении, что лезвие 26 грубо следует за окружной поверхностью режущего барабана 20. Режущий нож 24 прикреплен к рычагу 32 ножа, функция которого будет более подробно описана посредством последующих чертежей.
Бумага, дозированная из подающего ролика, идет вокруг режущего барабана 20, поворачивает рядом с самой нижней точкой режущего барабана и покидает дозатор у лотка 34, где пользователь может схватить ее и тянуть за дозируемую ленту.
На фиг.3 показан продольный конец режущего барабана 20, в котором боковая панель 36, показанная на фиг.2, была удалена. Из фиг.3 следует, что режущий барабан, показанный на ней, предусмотрен с двумя режущими ножами, оба из которых неподвижно прикреплены к рычагу 32 ножа. Из фиг.3 видно, что два режущих ножа расположены на режущем барабане диаметрально напротив друг друга. Это ведет к операции резания, в которой каждый дозируемый лист имеет одинаковую длину. Тем не менее, также возможно выбирать разное положение режущих ножей относительно друг друга или предусмотреть более двух режущих ножей, что возможно посредством предусмотрения разных кулачковых механизмов на обеих продольных сторонах режущего барабана и присоединения выбранных режущих ножей к одному из первого или второго кулачковых механизмов.
Кулачковый механизм 40 только в общем показан на фиг.3 и будет более подробно описан посредством фиг.4. Кулачковый механизм 40 содержит кулачковую пластину 42, задняя сторона которой показана на фиг.3. Противоположная сторона служит передней стороной и предусмотрена с кулачковой щелью, которая зацеплена кулачковыми элементами, прикрепленными к рычагам ножа, соответственно.
Для того чтобы показать работу кулачкового механизма, на фиг.4 показана последовательность отдельных вращательных положений режущего барабана с положением кулачковых элементов 44 у обоих рычагов 32 ножа. Кулачковый элемент 44 каждого рычага 32 ножа проходит вдоль кулачковой щели 46, которая предусмотрена в передней стороне кулачковой пластины 42 и для которой на фиг.4 показана только центральная линия. Соответственно, центральная линия кулачковой щели 46 проходит через центр круглых кулачковых элементов 44.
Кулачковая пластина 42 находится в неподвижном положении относительно корпуса дозатора, так что при вращении режущего барабана 20 рычаги ножа перемещаются заданным и управляемым образом, так как кулачковые элементы, прикрепленные к рычагам 32 ножа, проталкиваются вдоль кулачковой щели 46. В положении, показанном на фиг.4(a), оба рычага 32 ножа находятся в положении, показанном на фиг.3. В этом состоянии каждый режущий нож расположен так, чтобы накрывать ножевую щель 46. В этом положении одна основная поверхность лезвия накрывает ножевую щель 46 так, что щели, по существу, отсутствуют в наружной окружной поверхности режущего барабана 20. Когда режущий барабан поворачивается дальше в положение (b) посредством перемещения по часовой стрелке в плоскости фиг.4, режущий нож 24, неподвижно присоединенный к рычагу 32а ножа, все еще находится в нерабочем втянутом положении, тогда как режущий нож 24b, прикрепленный к рычагу 32b, находится на пути в активное выдвинутое положение. Режущий нож 24b уже проходит за наружную окружную поверхность режущего барабана 20. Когда произошло дальнейшее вращательное перемещение в направлении по часовой стрелке до положения на фиг.4(c), режущий нож 24a все еще находится в неактивном положении, тогда как режущий нож 24b теперь полностью выдвинут и находится в его положении резания, в котором полотно материала отделяется. Когда дальнейшее вращательное перемещение выполняется до положения, показанного на фиг.4(d), режущий нож 24b уже вернулся до некоторой степени в направлении стрелки A в его убранное положение. Когда выполняется дальнейшее вращение режущего барабана 20, ситуация будет снова похожа на показанную на фиг.4(a) с единственной разницей, заключающейся в том, что теперь режущий нож 24a при дальнейшем продолжении вращения начнет достигать области 50 резания кулачковой щели, в которой нож будет выпущен в его активное положение, чтобы резать полотно материала.
Когда полотно отрезано, дальнейшее вращение режущего барабана больше не может быть осуществлено в ответ на тянущую силу пользователя. Следовательно, должен быть предусмотрен механизм, чтобы режущий барабан вращался в подходящее положение, в котором конец дозируемой ленты выброшен достаточно далеко на лоток, чтобы следующий пользователь мог снова схватить и тянуть хвост ленты. Для того чтобы достичь этой функции, плечо 52 рычага прикреплено к режущему барабану 20. Это плечо 52 рычага вращается вместе с барабаном. Оно обеспечивает смещенное от центра положение 54 прикрепления, которое служит для прикрепления первого конца 56(a) пружинного элемента 56. Когда режущий барабан вращается, первые концы 56a пружинных элементов 56 изменяют свое положение. Вторые концы 56b пружинных элементов 56 прикреплены к подходящему крепежному средству 58, положение которого неподвижно относительно корпуса дозатора. Следовательно, когда режущий барабан вращается, первые концы 56a пружинного средства изменяют их положение вместе с плечом 52 рычага, тогда как вторые концы 56b пружинного элемента 56 остаются неподвижными относительно дозатора. Следовательно, посредством выбора геометрии могут быть достигнуты два отдельных состояния равновесия, которые показаны на фиг.5. В обоих этих состояниях равновесия пружинные элементы 56 имеют наименьшую энергию натяжения, так что, учитывая, что трение вращающегося барабана достаточно низкое, вращающийся барабан 20 будет перемещаться в ближайшее из двух состояний равновесия, как показано на фиг.5.
Два положения равновесия, как показано на фиг.5, следуют описанному конкретному варианту осуществления с двумя ножами, которые расположены диаметрально напротив друг друга на режущем барабане. Тем не менее, при использовании трех упругих элементов также возможно образовать три отдельных состояния равновесия. Следует заметить, что точность положений равновесия не должна быть высокой. Достаточно того, чтобы хвостовой конец ленты был дополнительно перемещен до такой степени, чтобы следующий пользователь мог удобно хватать конец ленты. Небольшие отклонения положения в несколько миллиметров при достижении состояния равновесия не имеют значения.
Обладающий признаками изобретения дозатор имеет преимущество, заключающееся в том, что из-за большого диаметра режущего барабана тянущая сила может сохраняться маленькой. Кулачковый механизм обеспечивает аккуратное и управляемое перемещение ножей и дополнительного механизма для дальнейшего вращения режущего барабана в ближайшее положение равновесия, делая возможным выбрасывание хвоста бумаги для следующего пользователя. Кулачковый механизм дополнительно позволяет обеспечить такое перемещение, что в неактивном убранном положении ножа лезвия ножа следуют за окружной поверхностью режущего барабана. Таким образом, никакие острые края не доступны для пользователя или обслуживающего персонала для сведения к минимуму риска ранений. Более крупный диаметр режущего барабана также позволяет устанавливать режущие ножи на относительно длинные рычаги ножа. Это позволяет образовывать большие режущие силы. Если, как показано в конкретном варианте осуществления, ролик дозатора находится в непосредственном соприкосновении с режущим барабаном, не нужен никакой отдельный механизм торможения, что уменьшает количество компонентов дозатора и облегчает сборку. Наличие по меньшей мере двух режущих ножей позволяет получить более короткую длину отдельных дозируемых листов. Если ножи приводятся в действие с двух разных сторон режущего барабана, соответственно, возможно сделать один нож не рабочим. В таком случае возможно легко выбирать разные длины бумаги. Из-за низкой требуемой тянущей силы в обладающем признаками изобретения дозаторе также могут быть безопасно использованы относительно тонкие бумажные полотна.