СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОТРЕЗАНИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ НОСА В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАСОК ДЛЯ ЛИЦА
METHOD AND SYSTEM FOR CUTTING AND PLACING WIRES FOR NOSE DURING FACE MASK PRODUCTION

Ссылка на связанные заявки
Содержание данной заявки связано с содержанием следующих поданных параллельно с ней международных заявок:
a) Заявка с внутренним номером 64973915РС01 (HAY-3034A-PCT), имеющая название "Способ и система для сращивания проволоки для носа в процессе изготовления масок для лица".
b) Заявка с внутренним номером 64973915РС02 (HAY-3034B-PCT), имеющая название "Способ и система для сращивания проволоки для носа в процессе изготовления масок для лица".
c) Заявка с внутренним номером 64973915РС03 (HAY-3034C-PCT), имеющая название "Способ и система для ввода резервной проволоки для носа в линию изготовления масок для лица".
d) Заявка с внутренним номером 64973906РС01 (HAY-3035A-PCT), имеющая название "Способ и система для размещения проволок для носа в процессе изготовления масок для лица".
e) Заявка с внутренним номером 64973906РС02 (HAY-3035B-PCT), имеющая название "Способ и система для размещения проволок для носа в процессе изготовления масок для лица".
f) Заявка с внутренним номером 64973906РС04 (HAY-3035D-PCT), имеющая название "Способ и система для размещения проволок для носа в процессе изготовления масок для лица".
g) Заявка с внутренним номером 64973896РС01 (HAY-3036A-PCT), имеющая название "Способ и система для складывания и подготовки масок для лица к упаковке на линии изготовления масок для лица".
h) Заявка с внутренним номером 64973896РС02 (HAY-3036B-PCT), имеющая название "Способ и система для автоматической укладки в стопу и помещение сложенных масок для лица в коробку на линии изготовления масок для лица".
i) Заявка с внутренним номером 64973896РС03 (HAY-3036C-PCT), имеющая название "Способ и система для автоматической укладки в стопу и помещения сложенных масок для лица в коробку на линии изготовления масок для лица".
Содержание перечисленных заявок полностью включено в данное описание посредством ссылки. Любая комбинация признаков и аспектов изобретений, раскрытых в названных заявках, может быть скомбинирована с вариантами, раскрытыми в данной заявке, с получением дополнительных вариантов изобретения.
Уровень техники
Известны различные конфигурации одноразовых фильтрующих масок для лица (респираторов), для которых используются различные названия, например "маски для лица", "респираторы", "фильтрующие респираторы на лицо". В данном описании такие устройства в общем виде именуются "масками для лица".
Возможность снабжать работников сферы здравоохранения, спасателей и обычных людей защитными масками для лица в периоды природных катаклизмов или других катастрофических событий является критичной. Например, в случае пандемии использование масок для лица, способных обеспечить фильтруемое дыхание, представляет собой ключевой фактор защитной реакции на данное событие. По этой причине правительство и другие органы управления, как правило, создают и поддерживают запас масок для лица, готовый для немедленного использования. Однако маски для лица имеют определенный срок хранения, так что необходимо постоянно следить за указанным запасом с целью его обновления и пополнения. Данная активность является крайне дорогостоящей.
В последнее время были инициированы исследования возможности организации массового изготовления масок для лица по принципу "как только потребуется", например, в течение пандемий или других бедствий, вместо того чтобы полагаться на запасы. Например, в 2013 г. Управление по перспективным исследованиям и разработкам в области биомедицины Министерства здравоохранения США (Biomedical Advanced Research and Development Authority, BARDA) оценило потребность в масках для лица в случае возникновения пандемии в США как составляющую 100 миллионов и предложила провести исследование того, можно ли удовлетворить эту потребность массовым производством 1,5-2 миллионов масок для лица в день с целью избежать их хранения на складах. Требуемая для этого производительность соответствует 1500 маскам/мин. Вследствие ограничений технологий и оборудования современные поточные линии по изготовлению масок для лица способны изготавливать только около 100 масок/мин, что далеко не соответствует указанной оценке. Как следствие, чтобы сделать реальной цель производства масок для лица "как только потребуется" при пандемии, необходимы дальнейшие усовершенствования процессов изготовления.
Различные конфигурации фильтрующих масок для лица включают гибкую деформируемую металлическую деталь, известную как "проволока для носа". Она расположена вдоль края верхней фильтрующей панели и способствует, как это хорошо известно, приданию маске для лица формы, соответствующей носу конкретного пользователя, а также удерживанию маски в нужном положении в течение использования. В масках различных размеров и конфигураций проволоки для носа могут иметь различную длину и ширину, причем они обычно нарезаются из рулона в ходе непрерывного (поточного) процесса изготовления, а затем укладываются непосредственно на движущийся носитель в виде нетканого полотна (которое может иметь несколько нетканых слоев) вдоль его края, который станет верхним краем готовой маски. Этот край затем покрывается скрепляющим материалом, который также инкапсулирует и надежно удерживает проволоку для носа в требуемом положении у верхнего края маски. При этом до проведения инкапсуляции проволока для носа никак не крепится к несущему полотну. Для массового изготовления масок для лица при указанных выше производительностях несущее полотно должно перемещаться при значительно большей скорости транспортирования, чем на известных линиях изготовления. Как следствие, представляется, что проволоки для носа должны фиксироваться на несущем полотне, чтобы гарантировать правильное позиционирование этих проволок перед началом процесса их инкапсулирования.
Изобретение направлено на удовлетворение этого требования и обеспечивает создание способа и системы для нарезания и размещения, с высокой скоростью, проволок для носа на движущемся несущем полотне в поточном процессе изготовления масок для лица.
Раскрытие изобретения
Другие задачи, решаемые изобретением, и его преимущества будут раскрыты в нижеследующем описании или станут очевидными из него, или могут быть установлены при практическом использовании изобретения.
В соответствии с изобретением предлагаются варианты способа и система нарезания и размещения индивидуальных проволок для носа на линии изготовления масок для лица. Проволока непрерывно подается от источника проволоки на участок резки в составе линии изготовления масок для лица. Здесь проволоку нарезают на индивидуальные проволоки для носа, имеющие заданную длину. К вакуумному конвейеру подводят первое полотно, а индивидуальные проволоки для носа, выходящие из участка резки, подают на вакуумный конвейер так, что они прижимаются под действием вакуума к первому полотну при заданной ориентации и на заданном расстоянии одна от другой. Перед позиционированием проволок для носа на первом полотне на него может быть нанесен адгезив. От вакуумного конвейера первое полотно и зафиксированные на нем проволоки для носа переносят к участку складывания, на котором первое полотно и проволоки для носа комбинируют со вторым полотном так, чтобы проволоки для носа были инкапсулированы между полотнами.
Способ может также включать транспортирование полотен и инкапсулированных проволок для носа к соединительному участку, на котором полотна прикрепляют одно к другому.
Могут быть использованы вакуумные конвейеры различных типов. Например, в одном варианте вакуумный конвейер является конвейером на основе вращающегося шкива, который при своем вращении притягивает проволоки для носа к первому полотну в направлении радиально внутрь.
В альтернативном варианте вакуумный конвейер является линейным ленточным конвейером, обеспечивающим прижатие проволок для носа к первому полотну.
В одном конкретном варианте первое полотно является несущим полотном, из которого формируется панель верхней части масок для лица, производимых на указанной линии изготовления, а второе полотно является скрепляющим полотном, которое складывается вокруг края несущего полотна с инкапсулированием проволок для носа между несущим и скрепляющим полотнами. Таким образом, в этом варианте проволоки для носа прижимают посредством вакуума к несущему полотну и подводят скрепляющее полотно к несущему полотну и к зафиксированным на нем проволокам для носа.
В альтернативном варианте первое полотно является скрепляющим полотном, а проволоки для носа прижимают посредством вакуума к этому полотну. Второе полотно является несущим полотном, из которого формируется панель верхней части масок для лица, производимой на линии изготовления. Несущее полотно подводят к скрепляющему полотну на участке складывания, на котором скрепляющее полотно складывают вокруг края несущего полотна с инкапсулированием проволок для носа между несущим и скрепляющим полотнами.
Изобретение охватывает также различные варианты системы для нарезания и размещения индивидуальных проволок для носа на линии изготовления масок для лица, обеспечивающие осуществление описанного выше предлагаемого способа.
Другие признаки и особенности изобретения будут более подробно описаны далее.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, приводится более подробное описание изобретения, ориентированное на специалистов в соответствующей области и включающее наилучший вариант его осуществления.
На фиг. 1 представлена, в перспективном изображении, надетая на пользователя известная респираторная маска для лица, содержащая проволоку для носа, позволяющую обеспечить соответствие маски лицу пользователя.
На фиг. 2 маска для лица по фиг. 1 показана на виде сверху, в сложенном состоянии.
На фиг. 3 маска для лица по фиг. 2 показана в сечении плоскостью 3-3 (см. фиг. 2).
На фиг. 4 показано, на виде сверху, полотно, на котором размечены панели маски для лица с проволоками для носа, введенными в краевые части чередующихся панелей.
На фиг. 5 схематично проиллюстрирована линия изготовления масок для лица в соответствии с изобретением; показаны части, относящиеся к нарезанию и размещению, с применением вакуума, проволок для носа на полотне для последующего их введения в маски для лица.
На фиг. 6 схематично проиллюстрирован альтернативный вариант нарезания и размещения, с применением вакуума, проволок для носа на полотне в соответствии с изобретением.
На фиг. 7 схематично проиллюстрирован еще один вариант нарезания и размещения, с применением вакуума, проволок для носа на полотне в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
Далее на приводимых примерах подробно рассматриваются различные варианты изобретения, причем каждый из примеров приводится только для пояснения изобретения, не ограничивая его объем. При этом специалистам в соответствующей области будет очевидно, что, без выхода за рамки идеи или объема изобретения, в него могут быть внесены различные модификации. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как части одного варианта, могут быть использованы в другом варианте с получением еще одного варианта. Соответственно, предусматривается, что изобретение включает в себя все модификации, которые охватываются прилагаемой формулой, а также их эквиваленты.
Как было упомянуто, предлагаемые варианты способа и система относятся к нарезанию и размещению индивидуальных проволок для носа на линии изготовления масок для лица. Последующие операции по изготовлению масок для лица не ограничивают объема изобретения и поэтому далее подробно не рассматриваются.
В данном описании рассматривается перемещение (транспортирование) определенных компонентов масок для лица по линии изготовления. Нетрудно понять, что для этой цели могут быть применены любые подходящие образцы и/или комбинации конвейеров (например, роторных и линейных), автоматических укладчиков (например, вакуумных укладчиков) и передаточных устройств, хорошо известные специалистам в области транспортеров. В связи с этим, чтобы понять и оценить предлагаемый способ, нет необходимости в приведении подробных пояснений этих хорошо известных устройств и систем.
Хорошо известны также различные типы и конфигурации масок для лица со встроенными в них проволоками для носа, в том числе плоские плиссированные маски для лица, и предлагаемый способ может быть полезен для линий изготовления, производящих известные маски. Предлагаемый способ далее описывается, только в иллюстративных целях, со ссылками на конкретный тип респираторной маски для лица (проиллюстрированной на фиг. 1), которая часто именуется специалистами маской типа "утконос" ("duckbill").
На фиг. 1-3 типичная маска 11 для лица (например, маска для лица типа "утконос") проиллюстрирована надетой на лицо пользователя 12. Маска 11 содержит фильтрующий блок 14, который фиксируется на пользователе 12 посредством гибких и эластичных тесемок или других удерживающих элементов 16, 18. У фильтрующего блока 14 имеются верхняя часть 20 и нижняя часть 22, имеющие согласованные трапецеидальные контуры и предпочтительно соединенные одна с другой по трем сторонам герметичным образом, например, посредством нагрева и/или ультразвуковой сварки. Использование таких технологий соединения придает маске 11 значительную структурную целостность.
Четвертая сторона маски 11 является открытой; у нее имеются верхний край 24 и нижний край 38, которые стыкуются друг с другом, задавая периферию маски, которой она контактирует с лицом пользователя. В верхний край 24 может быть введен удлиненный деформируемый в холодном состоянии компонент 26 (см. фиг. 2 и 3) в форме плоской металлической ленты или проволоки (именуемой в данном описании "проволокой для носа"). Проволока 26 для носа введена для того, чтобы верхний край 24 маски 11 можно было сконфигурировать точно соответствующим контурам носа и щек пользователя 12. Обычно проволока 26 для носа изготавливается из алюминиевой проволоки прямоугольного сечения. Если не учитывать проволоки 26 для носа, расположенной вдоль верхнего края 24 верхней части 20 маски 11, верхняя и нижняя части 20 и 22 могут быть идентичными.
Как показано на фиг. 1, маска 11 при наложении ее на лицо пользователя 12 принимает в целом форму чаши или конуса и, следовательно, обеспечивает соответствие стилю конусовидных "отделенных от лица" ("off the face") масок, в то же время позволяя пользователю 12 легко помещать маску 11 перед использованием в свой карман. Маски, соответствующие данному стилю, обеспечивают больше пространства для дыхания по сравнению с мягкими плиссированными масками, которые находятся в контакте со значительной частью лица пользователя. Таким образом, подобные маски делают возможным более прохладное и легкое дыхание.
При правильном выборе размера и положения проволоки 26 для носа относительно верхнего края 24 проникновение воздуха в обход маски при нормальном дыхании пользователя 12 устраняется практически полностью. Проволоку 26 для носа желательно позиционировать у центра верхнего края 24 и выбрать ее длину в интервале 50-70% длины этого края.
Как показано на виде в сечении (см. фиг. 3), как верхняя, так и нижняя части 20, 22 маски могут состоять из нескольких слоев, включая наружный слой 30 и внутренний слой 32. Между наружным и внутренним слоями 30, 32 маски находятся один или более промежуточных фильтрующих слоев 34. Фильтрующий слой в типичном варианте выполняется из экструдированного поликарбоната, уретана или мельтблауна на основе волокон из полипропилена или полиэстера.
Как показано на фиг. 1, маска 11 при наложении ее на лицо пользователя 12 принимает в целом форму чаши или конуса и, следовательно, обеспечивает соответствие стилю конусовидных "отделенных от лица" ("off the face") масок, в то же время позволяя пользователю 12 легко помещать маску 11 перед использованием в свой карман. Маски, соответствующие данному стилю, обеспечивают больше пространства для дыхания по сравнению с мягкими плиссированными масками, которые находятся в контакте со значительной частью лица пользователя. Таким образом, подобные маски делают возможным более прохладное и легкое дыхание.
При правильном выборе размера и положения проволоки 26 для носа относительно верхнего края 24 проникновение воздуха в обход маски при нормальном дыхании пользователя 12 устраняется практически полностью. Проволоку 26 для носа желательно позиционировать у центра верхнего края 24 и выбрать ее длину в интервале 50-70% длины этого края.
Как показано на виде в сечении (см. фиг. 3), как верхняя, так и нижняя части 20, 22 маски могут состоять из нескольких слоев, включая наружный слой 30 и внутренний слой 32. Между наружным и внутренним слоями 30, 32 маски находятся один или более промежуточных фильтрующих слоев 34. Фильтрующий слой в типичном варианте выполняется из экструдированного поликарбоната, уретана или мельтблауна на основе волокон из полипропилена или полиэстера.
На фиг. 5 показаны компоненты линии 106 изготовления масок для лица, в которые встраивается проволока 26 для носа согласно вариантам предлагаемого способа. Непрерывная подача проволоки 101 на участок 108 резки осуществляется от ее источника 103, такого как приводимый во вращение рулон 104. Известны соответствующие участки 108 резки, используемые в известных поточных линиях. Участок 108 резки может содержать комплект подающих роликов 110, образующий приводной захват, один из подающих роликов которого (приводной ролик) приводится во вращение, а другой может быть направляющим (неприводным) роликом. Проволока 101 подается к отрезному диску 112, установленному напротив стационарной или приводимой во вращение опоры 114. Отрезной диск 112 приводится во вращение со скоростью, обеспечивающей разрезание непрерывно подаваемой проволоки 101 на индивидуальные проволоки 102 для носа, имеющие заданную длину.
На фиг. 5 показано, что первое полотно 120 подается на вакуумный конвейер 130, который расположен относительно участка 108 резки таким образом, что пара транспортных роликов 116, находящихся за отрезным диском 112, транспортирует индивидуальные проволоки 102 для носа от участка 108 резки на вакуумный конвейер 130. В результате проволоки 102 для носа прижимаются под действием вакуума к первому полотну 120, располагаясь в требуемых положениях на заданном расстоянии одна от другой. Посредством вакуумного конвейера 130 первое полотно 120 с зафиксированными на нем проволоками 102 для носа транспортируют к участку 122 складывания, на котором первое полотно 120 с зафиксированными на нем проволоками для носа комбинируют со вторым полотном 118, так что проволоки 102 для носа инкапсулируются между полотнами 118, 120.
Как следует из фиг. 5, может оказаться желательным нанести адгезив посредством напыления или покрывающего устройства 133 на поверхность первого полотна 120, которая будет контактировать с проволоками 102 для носа, чтобы гарантировать, что проволоки для носа при их транспортировании к участку 122 складывания будут зафиксированы в требуемых положениях относительно первого полотна 120.
Затем полотна 118, 120 и инкапсулированные проволоки для носа могут быть транспортированы к соединительному участку (соединителю) 124, на котором полотна 118, 120 прикрепляют одно к другому.
От соединительного участка 124 непрерывная комбинация несущего полотна 118, проволок 102 для носа и скрепляющего полотна 120 движется далее к операционным участкам 126, на которых производится вырезание индивидуальных масок для лица, скрепление их частей, прикрепление к ним тесьмы для закрепления на голове и т.д.
В варианте, представленном на фиг. 5, первое полотно является уже упоминавшимся скрепляющим полотном 120, а проволоки 102 для носа прижимаются, с заданными ориентацией и расстояниями между ними, к скрепляющему полотну 120 посредством вакуума для последующего инкапсулирования вдоль края второго полотна. Второе полотно представляет собой несущее полотно 118, которое образует верхнюю часть 20 масок для лица, производимых на линии 106 изготовления. Несущее полотно 118 подводится к скрепляющему полотну 120 на участке 122 складывания, на котором скрепляющее полотно 120 складывается вокруг несущего полотна 118, так что проволоки 102 для носа инкапсулируются между несущим полотном 118 и скрепляющим полотном 120.
Могут быть использованы вакуумные конвейеры 130 различных типов. Например, в варианте по фиг. 5 вакуумный конвейер 130 представляет собой конвейер на основе вращающегося шкива 132, подключенного к внутреннему источнику вакуума. В поверхности этого шкива выполнены перфорации или прорези, образующие паттерн для ориентирования/распределения проволок 102 для носа. Поскольку первое полотно 120 (скрепляющее полотно в варианте по фиг. 5) является проницаемым для потока воздуха, при вращении шкива 132 вакуумного конвейера проволоки 102 для носа притягиваются к первому полотну 120 в направлении радиально внутрь. Вакуум прикладывают изнутри по периферии вращающегося шкива 132, так что первое полотно 120 и проволоки 102 для носа освобождаются и переходят у определенного участка шкива на второе полотно 118 (несущее полотно в варианте по фиг. 5) непосредственно перед поступлением на участок 122 складывания.
На фиг. 6 представлен альтернативный вариант, в котором вакуумный конвейер 130 является линейным конвейером 134, установленным между участком 108 резки и участком 122 складывания. Скрепляющее полотно 120 транспортируется под этим конвейером, и проволоки 102 для носа после выхода за транспортные ролики 116 втягиваются вверх и прижимаются к скрепляющему полотну 120. Линейный конвейер 134 и проволоки 102 для носа опускаются на несущее полотно 118, когда эти компоненты войдут в участок 122 складывания.
В варианте, представленном на фиг. 7, первое и второе полотна меняются местами. Первое полотно является несущим полотном 118, которое образует верхние панели частей 20 масок для лица, изготавливаемые на линии 106 изготовления. Второе полотно является скрепляющим полотном 120, которое складывается вокруг несущего полотна 118 с проволоками 102 для носа, инкапсулируемыми между несущим полотном 118 и скрепляющим полотном 120. Таким образом, в этом варианте проволоки 102 для носа прижимаются посредством вакуума к несущему полотну 118, а скрепляющее полотно 120 подводится к несущему полотну 118 и к зафиксированным на нем проволокам 102 для носа. Как показано на фиг. 4, несущее полотно 118 может быть непрерывным многослойным полотном, из которого формируется верхняя часть 20 блока маски, а индивидуальные проволоки 26 для носа укладываются вдоль края несущего полотна 118, соответствующего верхнему краю 24 маски. Должно быть понятно, что на противоположной (относительно участка 108 резки) стороне полотна, показанного на фиг. 4, причем перед или за участком 108, могут иметься дополнительный участок резки и вакуумный конвейер для нарезания и размещения проволок для носа на противолежащих верхних частях 20 блока маски. Однако для облегчения понимания проиллюстрированы и описаны только один такой участок резки и один вакуумный конвейер.
Из фиг. 5 можно видеть, что для обеспечения требуемого расстояния между индивидуальными проволоками 102 для носа может оказаться желательным управлять скоростью транспортных роликов 116 относительно скорости шкива 132 вакуумного конвейера путем управления одним или обоими приводами роликов 116 и шкива 132. Например, может оказаться желательным, чтобы разность между этими скоростями была минимальной. Альтернативно, скорость вращения шкива 132 может быть задана так, чтобы расстояние между проволоками 102 для носа изменялось в зависимости от требований к дальнейшим стадиям процесса изготовления. Аналогично, в вариантах по фиг. 6 и 7 можно сходным образом и с той же целью управлять разностью скоростей транспортных роликов 116 и линейного вакуумного конвейера 134.
Как было упомянуто, изобретение охватывает различные варианты системы 100 для нарезания и размещения индивидуальных проволок для носа на линии изготовления масок для лица согласно предлагаемому способу. Компоненты системы 100 проиллюстрированы на чертежах и описаны выше.
Приведенные выше сведения должны рассматриваться не как ограничивающие, а как служащие только для иллюстрации различных вариантов изобретения. Как это следует из прилагаемой формулы, объем изобретения охватывает комбинации и субкомбинации различных признаков, приведенных в описании, а также их различные модификации, которые будут очевидны специалистам в данной области.