СПОСОБ ПОДАЧИ ШАРИКОВ И МАШИНА ДЛЯ ПОДАЧИ ШАРИКОВ
METHOD OF BALLS FEEDING AND BALLS SUPPLY MACHINE

Объектами изобретения являются способ подачи шариков, используемых в фильтрах изделий табачной промышленности, в частности в сигаретах, и машина для подачи таких шариков.
Изобретение относится к подаче сферических или овальных объектов, предназначенных для последующего размещения в фильтрующем материале. Далее для простоты изложения такие объекты называются шариками. Известные на рынке сигареты имеют фильтры, снабженные шариками, содержащими ароматические или вкусовые вещества. Вещества, содержащиеся в шариках, высвобождаются в процессе курения или еще перед зажиганием сигареты, при сдавливании фильтра, приводящем к разрушению шарика.
Трудно разрешимой, но в то же время очень важной задачей, возникающей в процессе производства сигарет, является высокоскоростная подача отдельных шариков в машину, изготавливающую фильтры так, чтобы шарики остались неповрежденными и при этом обеспечивалась бы высокая эффективность подачи, при которой каждый изготовленный фильтр будет гарантировано содержать шарик.
Известные машины подачи шариков содержат каналы для подачи шариков в зону, из которой они поступают на загрузочное колесо, предназначенное для размещения поданных шариков в фильтрующем материале.
В патенте США №7975877 B2 описана машина подачи шариков, в которой устройство подачи содержит большое количество радиально расположенных каналов, соединенных с контейнером, при этом каналы вращаются вместе с контейнером, а шарики захватывают вакуумным транспортером, с использованием колеса для транспортировки шариков, из карманов, имеющихся на выходах каналов, после чего шарики помещают на загрузочное колесо. Подача шариков в карманы, имеющихся на концах радиально расположенных каналов, основана на использовании центробежной силы и не обеспечивает высокую производительность подачи.
В документе WO 2009/071271 описана машина подачи шариков, в которой устройство подачи содержит каналы, поворачивающиеся вместе с контейнером, из которых шарики поступают на загрузочное колесо путем отделения самого нижнего шарика от находящихся выше шариков, с использованием неподвижного дугообразного элемента со скошенными концами.
В документе WO 2009/071272 описана похожая машина подачи шариков, в которой шарики подают на загрузочное колесо с помощью двух пластин, имеющих ряд отверстий и поворачивающихся относительно друг друга. Подача шариков происходит при совпадении соответствующих отверстий, когда одно находится прямо над другим.
В патенте США №7833146 B2 раскрыто устройство подачи шариков, содержащее криволинейные каналы, ведущие из контейнера прямо к загрузочному колесу, при этом каналы вращают вместе с контейнером, а шарики извлекают из контейнера с помощью вакуумного транспортера.
Задачей изобретения является разработка улучшенного устройства для подачи шариков в машину для изготовления фильтров, доставляемых по неподвижным каналам, позволяющего увеличить скорость подачи шариков по сравнению с известными устройствами.
Предметом изобретения является способ подачи шариков в системе, используемой в табачной промышленности, содержащей контейнер для шариков, устройство подачи шариков, содержащее ряд каналов для подвода потоков шариков, и средство транспортировки шариков в фильтрующий материал, причем шарики из удерживающих карманов устройства подачи шариков перемещают в приемные карманы средства транспортировки шариков; при этом способ включает этапы, на которых:
шарики из контейнера для шариков подают в каналы устройства подачи шариков, содержащего удерживающие карманы;
шарики из удерживающих карманов устройства подачи шариков подают в приемные карманы средства транспортировки шариков на загрузочное колесо посредством подвижного направляющего средства.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что шарики подают посредством подвижного подающего средства, выполненного в виде кулачковой шайбы.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что шарики извлекают посредством устройства подачи шариков, выполненного в виде направляющей пластины.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что скорость ω1 подвижного подающего средства устройства подачи шариков больше скорости ω2 подвижного направляющего средства средства транспортировки шариков.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение скорости ω1 к скорости ω2 равно отношению расстояния s1 между соседними удерживающими карманами к расстоянию s2 между соседними приемными карманами.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение скорости ω1 к скорости ω2, равное отношению расстояния s1 между удерживающими карманами к расстоянию s2 между приемными карманами, равно целому числу.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что каналы, подводящие потоки шариков к устройству подачи шариков, вращают со скоростью ω3.
Способ в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение суммы скоростей ω1 и ω3 к скорости ω2 равно отношению расстояния s1 между удерживающими карманами к расстоянию s2 между приемными карманами и является целым числом.
Предметом изобретения является также машина для подачи шариков в машину для изготовления фильтров, содержащая контейнер для шариков, устройство подачи шариков, содержащее каналы для подвода потоков шариков, средство транспортировки шариков, в которой шарики перемещают из удерживающих карманов устройства подачи шариков в приемные карманы средства транспортировки шариков. В соответствии с изобретением машина содержит подвижное подающее средство в устройстве подачи шариков для подачи шариков к средству транспортировки шариков, выполненное с возможностью работы со скоростью ω1, и подвижное направляющее средство для распределения шариков в средстве транспортировки шариков, выполненное с возможностью работы со скоростью ω2.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что подвижное подающее средство для перемещения шариков из удерживающих карманов в устройстве подачи шариков в приемные карманы средства транспортировки шариков представляет собой кулачковую шайбу.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что подвижное направляющее средство для распределения шариков в средстве транспортировки шариков представляет собой направляющую пластину.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что скорость ω1 подвижного подающего средства устройства подачи шариков больше скорости ω2 подвижного направляющего средства средства транспортировки шариков.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение скорости ω1 к скорости ω2 равно отношению расстояния s1 между соседними удерживающими карманами к расстоянию s2 между соседними приемными карманами.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение скорости ω1 к скорости ω2, равное отношению расстояния s1 между удерживающими карманами к расстоянию s2 между приемными карманами, равно целому числу.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что каналы, подводящие потоки шариков в устройстве подачи шариков, установлены с возможностью вращения со скоростью ω3.
Машина в соответствии с изобретением отличается тем, что отношение суммы скоростей ω1 и ω3 к скорости ω2 равно отношению расстояния s1 между удерживающими карманами к расстоянию s2 между приемными карманами и является целым числом.
Машина в соответствии с изобретением гарантирует полный контроль каждого положения шарика на пути к материалу фильтра после его выхода из подводящего канала.
Более подробно изобретение показано на чертежах, иллюстрирующих предпочтительные варианты его осуществления.
На фиг.1 в аксонометрии показана машина для подачи шариков.
На фиг.2 показан вид сверху фрагмента машины для подачи шариков в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.
На фиг.3 показано сечение удерживающего кармана по линии А-А, показанной на фиг.2, до выталкивания шарика из удерживающего кармана.
На фиг.4 показано сечение удерживающего кармана по линии B-B, показанной на фиг.5a, после перемещения шарика в приемный карман.
На фигурах 5a - 5d показан вид сверху фрагмента машины для подачи шариков в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения на последовательных этапах транспортировки шариков.
На фиг.6 показано сечение удерживающего кармана по линии B-B, показанной на фиг.5a, в соответствии с первым вариантом осуществления направляющего канала до выталкивания шарика из удерживающего кармана.
На фиг.7 показано сечение удерживающего кармана по линии B-B, показанной на фиг.5a, в соответствии со вторым вариантом осуществления направляющего канала после перемещения шарика на загрузочное колесо.
На фиг.8 показан вид сверху фрагмента машины для подачи шариков в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
На фиг.1 показана машина 1 для подачи шариков 2, содержащая контейнер 2A для хранения шариков 2, устройство 3 подачи потока шариков, средство 13 транспортировки шариков к загрузочному колесу 7 и загрузочное колесо 7, подающее шарики 2 в фильтрующий материал, поступающий по воронке 9. С целью упрощения чертежа элементы крепления отдельных устройств не показаны.
Устройство 3 подачи шариков 2 содержит ряд неподвижных каналов в виде трубок 4, в которые из контейнера 2A подают шарики 2, при этом один шарик 2 показан над входом одной из трубок. На выходах трубок 4 размещены первые удерживающие карманы 14 (показанные на фиг.3), из которых шарики поступают во вторые приемные карманы 18 (показанные на фиг.4), расположенные в зоне между первой направляющей пластиной 5 и второй направляющей пластиной 6, при этом направляющие пластины 5 и 6 принадлежат средству 13 транспортировки шариков 2 на загрузочное колесо 7. После прохождения через направляющий канал 19 между пластинами 5 и 6 шарики 2 передают дальше и помещают в карманы, расположенные по окружности загрузочного колеса 7, которое размещает шарики 2 в фильтрующем материале, поступающем по воронке 9 (показанной на фиг.1).
На фиг.2 показан фрагмент машины 1 подачи шариков, соответствующей первому варианту осуществления изобретения. На виде сверху показаны устройство 3 подачи шариков 2 и средство 13 транспортировки шариков на загрузочное колесо 7. Устройство 3 подачи шариков содержит ряд трубок 4, при этом трубки 4 заполнены шариками 2 (поскольку шарики имеют относительно малый размер, на чертеже они показаны в виде затененных маленьких кружков). С целью упрощения чертежей элементы крепления трубок 4 к корпусу машины 1 подачи и приводные элементы не показаны. Устройство 3 подачи шариков снабжено поворотным подающим средством в виде кулачковой шайбы 8, содержащей толкающие сегменты 10, имеющие соответствующие толкающие ребра 11, при этом кулачковую шайбу 8 вращают со скоростью ω1 вокруг оси 12 вращения и толкающие сегменты 10 движутся по круговой траектории в зоне выходов трубок 4. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения направляющие каналы 19 вместе с карманами 18 размещены на пластине 6, вращающейся со скоростью ω2, меньшей, чем скорость ω1. При работе машины подачи шариков сегменты 10, расположенные на кулачковой шайбе 8, выталкивают шарики 2 в карманы 18, находящиеся в начале направляющих каналов 19, при этом скорости ω1 и ω2 и начальное положение выбирают так, чтобы при работе устройства толкающие сегменты 10 выталкивали шарики в следующие один за другим карманы 18 в направляющих каналах 19, что достигается при соответствующем расположении направляющего канала 19 относительно выхода трубки 4 и первого удерживающего кармана 14, при котором возможен переход шарика 2. Например, карман 18, принимающий шарик, расположен по существу радиально по отношению к удерживающему карману 14. Устройство показано в положении, когда несколько шариков 2 помещены в направляющие каналы 19. Возможен, например, вариант осуществления устройства, в котором скорость ω1 вращения кулачковой шайбы 8 вдвое больше скорости ω2 вращения пластины 6. Следовательно, возможна подача шариков, находящихся в трубках 4, расположенных друг от друга на угловых расстояниях s1, в приемные карманы 18, расположенные более плотно и находящиеся на угловых расстояниях s2, при этом s1 - это угловое расстояние между соседними удерживающими карманами 14, а s2 - угловое расстояние между соседними приемными карманами 18. В варианте осуществления изобретения, в котором скорость ω1 вдвое больше скорости ω2, угловое расстояние s1 между подающими трубками 4 вдвое превышает угловое расстояние s2 между приемными карманами 18, принимающими шарики 2 из карманов 14. Возможны другие варианты осуществления изобретения, например, в которых скорость ω1 вращения кулачковой шайбы 8 в три раза превышает скорость ω2 вращения приемных карманов 18, тогда соответственно угловое расстояние s1 между соседними трубками 4 должно быть втрое больше углового расстояния s2 между соседними приемными карманами 18. Аналогичным образом, возможно исполнение устройства, в котором отношение соответствующих скоростей и расстояний будет равно последующим целым числам.
На фиг.3 показано сечение произвольной трубки 4, например, по линии А-А, показанной на фиг.2. Самый нижний шарик 2' в столбике шариков находится в удерживающем кармане 14 на выходе трубки 4, ограниченном снизу пластиной 15, с боковых сторон пластиной 5 и круговой кромкой 16 кулачковой шайбы 8.
На фиг.4 показано сечение трубки 4 в случае, когда толкающий сегмент 10 при вращении кулачковой шайбы 8 прошел очередной удерживающий карман 14 под очередной трубкой 4 и вытолкнул шарик 2' из первого кармана 14 во второй приемный карман 18 в зоне между первой и второй направляющими пластинами 5 и 6. Затем шарик 2' перемещают по существу горизонтально в направляющем канале 19, извлекают из него и передают на загрузочное колесо 7. Возможен также вариант осуществления, в котором направляющий канал 19 расположен под наклоном. Такой вариант осуществим, когда пластины 5 и 6 имеют коническую форму.
На фиг.5а показан фрагмент машины 1 для подачи шариков, соответствующей второму варианту осуществления изобретения. На виде сверху показан фрагмент устройства 3 подачи шариков 2 и средство 13 транспортировки шариков 2 на загрузочное колесо 7. Устройство 3 содержит ряд трубок 4 (размещенных вдоль дуги с радиусом R1), при этом все трубки 4 заполнены шариками 2 (в связи с относительно малыми размерами шариков на чертеже они показаны в виде затененных маленьких кружков). С целью упрощения чертежа элементы крепления трубок 4 к корпусу машины 1 подачи и приводные элементы не показаны. На выходах трубок 4 размещены первые удерживающие карманы 14 (показанные на фиг.6), из которых шарики перемещают во вторые приемные карманы 18 (показанные на фиг.4), принадлежащие устройству 13' транспортировки шариков 2 на загрузочное колесо 7 и расположенные в зоне между первой и второй направляющими пластинами 5 и 6. После прохождения по существу горизонтального направляющего канала 19 между направляющей пластиной 5 и направляющей пластиной 6 и затем вниз через канал 21 (как показано на фиг.7) шарики 2 передают дальше к карманам, расположенным по окружности загрузочного колеса 7, которое размещает их в фильтрующем материале, поступающем по воронке 9 (показанной на фиг.1). Направляющий канал 19 образован двумя частями, при этом канал 19 представляет собой путь, который проходит шарик 2' между приемным карманом 18 и по существу вертикальным каналом 21, являющимся продолжением направляющего канала 19, откуда шарик подают на загрузочное колесо 7. Верхняя часть направляющего канала 19 образована направляющим пазом 5A, выполненным на нижней стороне направляющей пластины 5, обращенной к направляющей пластине 6, а нижняя часть канала 19 образована направляющим пазом 6A, выполненным на верхней стороне направляющей пластины 6, обращенной к направляющей пластине 5, при этом пазы 5A и 6A пересекаются.
Устройство 3 подачи шариков снабжено вращающимся подающим средством в виде кулачковой шайбы 8, содержащим толкающие сегменты 10, имеющие толкающие ребра 11, при этом кулачковую шайбу 8 вращают вокруг оси 12 со скоростью ω1. Пластина 5 неподвижна, в то время как вторая пластина 6 вращается вокруг оси 12 со скоростью ω2, меньшей, чем скорость ω1 кулачковой шайбы 8. Направляющие пазы 5A и 6A обеих направляющих пластин 5 и 6 показаны пунктирными линиями. Пересечение пазов 5A и 6A образует направляющую камеру 22, при этом при вращении пластины 6 происходит перемещение камеры 22 с увеличение расстояния от нее до оси 12 вращения. Другими словами, шарики 2 распределяют так, что они все больше и больше отходят от оси 12 вращения, в конечном счете в показанном варианте осуществления изобретения шарики размещены горизонтально вдоль окружности с радиусом R2 (как показано на фиг.5d).
В ходе работы машины подачи шариков сегменты 10, имеющиеся на вращающейся кулачковой муфте 8, проталкивают очередные шарики 2 в приемные карманы 18, расположенные в начале направляющих каналов 19 из следующих один за другим удерживающих карманов, при этом в момент выталкивания шарика 2' из удерживающего кармана 14 приемный карман 18 совпадает с камерой 22, образованной на пересечении пазов 5A и 6A. Устройство показано в состоянии, когда некоторое количество шариков 2 размещено в каналах 21. В показанном варианте осуществления изобретения скорость вращения ω1 кулачковой шайбы 8 вдвое больше скорости вращения ω2 пластины 6. Таким образом, возможна подача шариков из трубок 4, находящихся на угловых расстояниях s1, в более плотно расположенные приемные карманы 18, находящиеся на угловом расстоянии s2. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения при скорости ω1, вдвое большей скорости ω2, угловое расстояние s1 между подводящими трубками 4 в два раза больше углового расстояния s2 между карманами 18 для приема шариков 2 из карманов 14. Возможны другие варианты осуществления изобретения, например, когда скорость вращения ω1 кулачковой муфты 8 втрое больше скорости вращения ω2 приемных карманов 18, тогда пропорционально угловое расстояние s1 между соседними трубками 4 должно быть в три раза больше углового расстояния s2 между приемными карманами 18. Подобным образом возможно исполнение устройства, в котором отношение соответствующих скоростей и расстояний равно последующим целым числам.
На фиг.6 показано сечение произвольной трубки 4 по линии A-A, показанной на фиг.5а. Самый нижний шарик 2' в столбике шариков находится в удерживающем кармане 14, расположенном на выходе трубки 4, ограниченном снизу платой 15, с боковых сторон пластиной 5 и круглым краем 16 кулачковой шайбы 8.
На фиг.7 показана ситуация, когда рабочий сегмент 10 при вращении кулачковой шайбы 9 прошел очередной карман 14 под очередной трубкой 4 и вытолкнул шарик 2' из кармана, после чего указанный шарик прошел через карман 18 и был перемещен по существу горизонтально в направляющем канале 19, совпадающем с траекторией движения направляющей камеры 22, и затем вниз и на загрузочное колесо 7, на котором его удерживают, например, посредством вакуума.
На фигурах 5a, 5b, 5c и 5d показаны последовательные этапы движения шарика 2' в направляющей камере по направляющему каналу 19 (траектория движения шарика) в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. На фиг.5а толкающий сегмент 10 находится в положении справа перед шариком 2', при этом на пересечении пазов 5A и 6A начинается формирование направляющей камеры 22. На фиг.5b сегмент 10 прошел шарик 2' и в результате шарик был вытолкнут в камеру 22, которая при вращении пластины 6 и паза 6A начинает движение от оси 12 вращения. На фиг.5с шарик 2' еще остается в направляющей камере 22 непосредственно перед подачей его в канал 21. На фиг.5d шарик 2' помещен в канал 21, далее он будет двигаться в канале 21 вдоль окружности с радиусом R2, вращаясь вместе с направляющей пластиной 6, и будет передан на загрузочное колесо 7.
В другом варианте осуществления изобретения возможно выполнение направляющих пазов 5A и 5B в виде каналов, в которых создано разрежение. Такое решение гарантирует, что шарики не испытывают трения о боковые кромки канала, а как бы скатываются по каналу.
На фиг.8 показан вид сверху фрагмента машины подачи в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. В этом варианте в устройстве подачи потоков шариков каналы перемещения потоков шариков в виде трубок 4 выполнены с возможностью поворота вокруг оси 12 вращения. Трубки 4 вращают со скоростью вращения ω3, чтобы придать начальную скорость шарику 2 перед началом перехода шариков из удерживающих карманов 14 в приемные карманы 18. В соответствии с изобретением, при скорости вращения ω1 устройства 3 подачи шариков 2 и скорости ω2 направляющего средства 6 средства транспортировки шариков 2 отношение суммы скоростей ω1 и ω3 к скорости ω2 равно отношению расстояния s1 между удерживающими карманами 14 к расстоянию s2 между приемными карманами 18 и является целым числом.