СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОБЕРТЫВАНИЯ БЛОКА СЕГМЕНТОВ
SEGMENTS BLOCK WRAPPING METHOD AND SYSTEM

Настоящее изобретение относится к способу и системе для обертывания блока сегментов. В частности, оно относится к способу и системе для обертывания блока сегментов для использования в производстве стержнеобразных изделий, таких как курительные изделия.
Из уровня техники известны обертывающие системы для сигарет, которые крепят табачный стержень к фильтрующему элементу путем обертывания табачного стержня и фильтрующего элемента куском оберточной бумаги. Например, европейская патентная заявка EP-A-0722672 описывает обертывающую систему, в которой табачный стержень и фильтрующий элемент выровнены в желобке роторного желобчатого барабана. Для обертывания табачный стержень и фильтрующий элемент выталкиваются из своего желобка и обкатываются по куску оберточной бумаги, на который нанесено клейкое вещество. Однако отдельные сегменты, выходящие из желобка, могут смещаться. Вероятность этого тем выше, чем больше сегментов содержится в блоке сегментов. Кроме того, иногда желательно изготовление курительных изделий, состоящих из по существу цилиндрических сегментов, которые имеют жесткость выше, чем жесткость фильтра из жгута ацетилцеллюлозных волокон или табачного стержня, например сегментов, которые представляют собой не поддающиеся резке объекты или состоят из этих объектов, таких как ограничители потока, как описано, например, в международной патентной заявке WO-A-2013/034652. Из-за более высокой жесткости указанных сегментов затруднено плотное, без образования складок, обертывание в машинах, как описано в уровне техники.
Следовательно, существует необходимость в разработке способа и системы, которые обеспечивают надежное обертывание блоков сегментов для курительных изделий.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, обеспечен способ обертывания блока сегментов для крепления сегментов блока друг к другу. При этом сегменты расположены конец к концу. Внешняя окружная поверхность блока прикреплена в продольном направлении к кромочной части куска оберточной материала. Способ содержит шаг, на котором подают блок сегментов, снабженный куском оберточного материала, в гнездо качения, расположенное во внешней кружной поверхности обертывающего конвейера, и шаг, на котором размещают удерживающую поверхность на расстоянии от окружной поверхности обертывающего конвейера напротив этой поверхности таким образом, чтобы обеспечить контакт блока, поданного в гнездо качения, с этой удерживающей поверхностью. Способ дополнительно содержит шаг, на котором обертывают блок сегментов куском оберточного материала. При этом обертывание содержит шаг, на котором перемещают обертывающий конвейер относительно удерживающей поверхности. В результате обеспечивают относительное перемещение обертывающего конвейера и удерживающей поверхности таким образом, чтобы вызвать вращение блока в гнезде качения вдоль продольной оси блока. Обертывание дополнительно содержит шаг, на котором обеспечивают трехточечный направляющий контакт в процессе перемещения блока сегментов вдоль удерживающей поверхности.
В способе согласно настоящему изобретению блок сегментов, размещенный в гнезде качения, приводят в контакт по меньшей мере с тремя местами контакта в процессе его обертывания куском оберточного материала. В то время как блок приводится во вращение в гнезде качения и в результате обертывается куском оберточного материала, этот блок приводится в контакт с гнездом качения, в котором он размещен, и с удерживающей поверхностью, размещенной напротив гнезда качения. Места контакта находятся на удалении друг от друга и расположены таким образом, что они лежат на периферии блока сегментов. Предпочтительно, расположенные периферийно места контакта находятся в одинаковой позиции в продольном направлении по длине блока, предпочтительно — по всей длине блока. Предпочтительно, гнездо качения обеспечивает два направляющих контакта, а удерживающая поверхность обеспечивает один направляющий контакт. В зависимости от расположения и конструкции гнезда качения, с его помощью могут быть также обеспечены дополнительные направляющие контакты. С помощью трехточечного направляющего контакта обеспечивается крепление, надежное направляющее воздействие и обертывание при регулируемых условиях для блока сегментов в гнезде качения. Это делает способ и устройство для обертывания согласно настоящему изобретению особенно полезными для блоков с количеством сегментов от 3 до 6 или для жестких сегментов или для сочетания обоих этих случаев. При манипулировании блоками сегментов, содержащими два или более сегментов, особе внимание должно уделяться тому, чтобы не допускать смещения отдельных сегментов блоков, особенно во время извлечения блоков из их гнезда для осуществления процесса обертывания. Кроме того, этот процесс извлечения зачастую основан на определенной сжимаемости блока, подлежащего извлечению из гнезда, что не относится или лишь в ограниченной степени относится к случаю, когда один или более сегментов узла представляют собой жесткие сегменты. Дополнительно, обертывание куска оберточного материала вокруг жесткого сегмента или качение жесткого сегмента по куску оберточной бумаги требует однородного соединения блока с куском оберточного материала с целью получения однородного обертывания без образования, например, складок и т.п. По сравнению с более легко сжимаемым сегментом, например таким, как табачный стержень, жесткий сегмент не обеспечивает возможность компенсации оберточного материала гибким материалом сегмента или блока сегментов. Обычно табачные стержни и тела фильтров из жгутов ацетилцеллюлозных волокон слегка сжимаются во время операции качения. После завершения операции качения давление снимается и сжимаемый материал стремится вернуться к своей первоначальной расширенной форме, натягивая обертку до допустимой степени, в результате чего обеспечивается аккуратная и гладкая внешняя поверхность обертки. Этот эффект не может быть достигнут с помощью по существу жестких и несжимаемых сегментов. Соответственно, особое внимание должно быть уделено достижению гладкого и плотного обертывания вокруг таких жестких сегментов. Это достигается согласно настоящему изобретению, с использованием трехточечного контакта с поверхностью сегментов, что обеспечивает возможность улучшенного регулирования положения сегментов то время, когда оберточный материал обертывается вокруг блока. В частности, оберточный материал всегда поддерживается туго натянутым вокруг внешней поверхности блока благодаря постоянному давлению, которое может быть приложено к трем точкам в одно и то же время.
Примерами жестких элементов являются керамические фильтрующие элементы или фильтрующие сегменты, выполненные из жестких пластмассовых материалов, или сегменты, содержащие металлические, углеродные или керамические структуры.
В способе согласно настоящему изобретению обертывание блока происходит в гнезде качения, в котором вращается блок. Это вращение блока в целом не зависит от скорости перемещения обертывающего конвейера. Следовательно, скорость вращения блока вокруг его продольной оси может быть гораздо меньше, чем рабочая скорость обертывающего конвейера. Таким образом может быть обеспечено медленное и надежное обертывание при высокой общей производительности. Предпочтительно, скорость вращения блока может быть адаптирована путем изменения разности скоростей барабана качения и удерживающей поверхности. Хотя удерживающая поверхность может быть стационарной, эта поверхность предпочтительно перемещается и предпочтительно — в том же направлении, что и направление перемещения обертывающего конвейера.
Используемый здесь термин «блок сегментов» обозначает два или более сегментов, предпочтительно от 2 до 6 по существу цилиндрических сегментов, которые выровнены с расположением конец к концу. В большинстве случаев расположение конец к концу означает, что сегменты упираются друг в друга, однако в некоторых вариантах сегменты могут иметь запланированные произвольные или предварительно заданные зазоры между смежными сегментами. Блок может представлять собой, например, курительное изделие, фильтр для курительного изделия, часть курительного изделия или промежуточный продукт, такой как двойная курка для курительных изделий, из которой позднее будут изготовлены два курительных изделия.
Используемый здесь термин «сегмент» относится к элементу блока с определенными границами. Примеры сегментов Отдельные сегменты блока могут иметь продольное размер больше, чем радиальный размер. Предпочтительно, сегменты имеют стержнеобразную форму. Предпочтительно, сегменты имеют по существу круглое поперечное сечение. Предпочтительно, блок или в сегменты блока имеют по меньшей мере одно из следующих различий: различие по гибкости, различие по жесткости, различие по сжимаемости и различие по форме. Сегменты блока могут быть, например, поддающимися резке или не поддающимися резке. Предпочтительно, неоднородная характеристика блока имеет место по длине блока или по длине одного или нескольких сегментов блока. Например, неоднородная твердость может иметь место в элементе фильтра, выполненном из фильтровального жгута, содержащего капсулу. Предпочтительно, сегменты блока сегментов выполнены из различных материалов или содержат различные материалы, например такие, как углеродный или керамический материал, картонный материал, металлы, фильтровальный жгут, табак или табакосодержащий материал, материал из листьев растений или их комбинации.
Предпочтительно, сегменты блока сегментов используются в производстве курительных изделий, например таких, как табакосодержащие сегменты, элементы фильтра или сегменты фильтра, используемые в элементе фильтра, источник тепла или расширительные сегменты, используемые в производстве курительных изделий, которые содержат табачные стержни, при этом твердый табак, жидкий табак или другие экстракты нагреваются для выработки аэрозолей.
В одном из аспектов способа согласно настоящему изобретению, блок поворачивают по меньшей на 1,2 оборота вокруг его продольной оси в то время, когда блок размещен в гнезде качения. В результате поворота блока по меньшей мере на величину, немного превышающую один полный оборот, оберточный материал по меньшей мере полностью обертывается вокруг блока сегментов. Предпочтительно, блок поворачивают по меньшей мере на 1,2 оборота вокруг его продольной оси в то время, когда блок находится в контакте с удерживающей поверхностью и перемещается вдоль нее. Таким образом, обертывание блока может быть завершено в то время, когда блок находится в контакте с удерживающей поверхностью. Поскольку обеспечен трехточечный направляющий контакт с блоком в то время, когда он находится в контакте с удерживающей поверхностью, обеспечивается регулирование блока и направляющее воздействие на него в течение всего процесса обертывания.
Еще в одном аспекте способа согласно настоящему изобретению, способ дополнительно содержит шаг, на котором адаптируют удерживающую поверхность и поверхность гнезда качения, контактирующую с блоком, таким образом, чтобы исключить проскальзывание между сегментами блока и гнездом качения.
Может быть исключено проскальзывание между сегментами блока и гнездом качения или между куском оберточной бумаги и гнездом качения соответственно, в зависимости от состояния обертывания блока сегментов. Если проскальзывание исключено, может быть обеспечено лучшее направляющее воздействие на блок в то время, когда блок размещен в гнезде. Таким образом обеспечивается возможность достижения улучшенного управления процессом обертывания и в результате дополнительно поддерживается равномерное и регулярное обертывание блока. Исключение проскальзывания может быть достигнуто, например, путем обеспечения поверхностей с высокой удерживающей способностью, например грубой поверхности или поверхности с большим коэффициентом трения. Примерами поверхностей с повышенной удерживающей способностью являются резиновые поверхности, слабоклейкие поверхности или рифленые поверхности. Если гнездо качения оснащается элементами качения, выполненными в виде роликов, например пары роликов, то внешним поверхностям этих роликов сообщается высокая удерживающая способность. Если средства повышения удерживающей способности или исключения проскальзывания выполнены в виде поверхностной структуры, то эта структура может иметь определенную ориентацию. Предпочтительно, такая ориентация имеет место в направлении, перпендикулярном направлению вращения роликов.
Еще в одном аспекте способа согласно настоящему изобретению, этот способ дополнительно содержит шаг, на котором поддерживают по существу постоянным давление, приложенное к блоку с помощью удерживающей поверхности. По существу постоянное усилие, приложенное к блоку, дополнительно способствует однородному обертыванию. Подлежащие обертыванию блоки могут иметь, например, переменные диаметры или нерегулярные диаметры, например в случае блоков или сегментов, имеющих овальную форму сечения. Следовательно, удерживающая поверхность может быть выполнена или размещена таким образом, чтобы выровнять давление на блок сегментов. Например, расстояние между блоком в гнезде качения и удерживающей поверхностью может изменяться в соответствии с изменяющейся толщиной или диаметром обертываемого блока. Удерживающая поверхность может быть оснащена, например, прижимным аппликатором, например таким, как гибкие консоли, нажимающие на удерживающую поверхность в области, где эта удерживающая поверхность контактирует с блоком. Если удерживающая поверхность представляет собой, например, часть конвейерной ленты, например бесконечной конвейерной ленты, прижимной аппликатор может также представлять собой, например, прижимной ролик. Воздействие давления может быть также обеспечено путем приложения переменного давления к блоку в то время, когда производится обертывание блока. Например, повышенное давление может прикладываться к определенному месту на окружной поверхности блока, предпочтительно для повышения прочности приклеивания куска оберточного материала.
Еще в одном аспекте способа согласно настоящему изобретению, этот способ дополнительно содержит шаг, на котором прекращают контакт блока с удерживающей поверхностью после завершения обертывания блока и до выгрузки обернутого блока с обертывающего конвейера. Поскольку удерживающая поверхность обеспечена для поддержки процесса обертывания, контакт с удерживающей поверхностью может быть прекращен после того, как блок будет полностью обернут. При необходимости обернутый блок может и дальше удерживаться в гнезде качения, например, с помощью других удерживающих средств. Удерживающие средства могут представлять собой, например, присасывание, прикладываемое к гнезду качения, или направляющий рельс, который направляет обернутый блок в продольном направлении этого рельса внутри гнезда качения. Удерживающие средства предпочтительно действуют до тех пор, пока блок не будет выгружен с обертывающего конвейера. Удерживающие средства особенно полезны в том случае, когда обертывающий конвейер представляет собой барабан качения, поскольку в этом случае без их помощи обернутый блок выпал бы из гнезда качения до того, как он будет готов к высвобождению из гнезда. Обернутый блок может быть, например, выгружен с обертывающего конвейера и перенесен на приемный конвейер, такой как приемный барабан, для дальнейшей подачи обернутого блока. Блок может также быть перенесен, например, в резервуар или хранилище для хранения обернутого блока перед дальнейшим использованием.
В одном из аспектов способа согласно настоящему изобретению, этот способ содержит шаг, на котором прикладывают присасывание к гнезду качения для удержания блока в гнезде качения между местом подачи, в котором блок был подан на обертывающий конвейер, и местом выгрузки, в котором обернутый блок выгружается с обертывающего конвейера.
Блок может быть введен внутрь гнезда качения и удерживаться в нем посредством присасывания. Предпочтительно, присасывание прерывается, как только удерживающая поверхность приходит в контакт с блоком ниже по потоку относительно места подачи (если смотреть в направлении перемещения блока внутри гнезда качения). В частности, благодаря прерыванию присасывания в то время, когда производится обертывание блока, вращение блока во время обертывания не подвергается влиянию присасывания. После того, как блок прекратил контактировать с удерживающей поверхностью, присасывание может быть снова приложено к гнезду до тех пор, пока блок не будет выгружен из гнезда.
В случае, если сила тяжести действует на блок таким образом, чтобы он удерживался в гнезде качения, присасывание к гнезду качения может не прикладываться. Например, присасывание может не прикладываться в случае использования горизонтально расположенного обертывающего конвейера с указанным блоком, размещенным на верхней стороне обертывающего конвейера. Предпочтительно, присасывание прикладывается к гнезду в случае использования барабана качения в качестве обертывающего конвейера. При необходимости присасывание может также быть приложено в течение всего периода времени, когда блок находится в гнезде качения.
Еще в одном аспекте способа согласно настоящему изобретению, по меньшей мере один из сегментов блока сегментов представляет собой жесткий сегмент со сжимаемостью выше примерно 10 Ньютон на 1,5 мм и, предпочтительно, меньше примерно 100 Ньютон на 1,5 мм. Предпочтительно, сжимаемость указанного по меньшей мере одного из сегментов находится между примерно 20 Ньютон на 1,5 мм и примерно 100 Ньютон на 1,5 мм, более предпочтительно — между примерно 50 Ньютон на 1,5 мм и примерно 100 Ньютон на 1,5 мм.
в
на
Сжимаемость сегмента может быть измерена в испытании на сжатие, в котором этот сегмент размещают на по существу плоской опорной поверхности и прикладывают усилие, направленное вертикально вниз, к одной стороне сегмента с использованием головки, имеющей плоскую круглую поверхность диаметром 12 мм и перемещаемой со скоростью 100 мм  минуту. Подходящим устройством для проведения такого теста является силовой тестер FMT-310 от компании Alluris GmbH. Перед началом испытания на сжатие сегмент выдерживают в течение 24 часов при температуре 22°С и относительной влажности 55%. Испытание продолжают до тех пор, пока образец не будет сжат на 1,5 мм. Усилие (в Ньютонах) в этот момент времени представляет собой сжимаемость. Если невозможно продолжать испытания до достижения величины сжатия 1,5 мм, усилие может быть нормировано к 1,5 мм. Иначе говоря, если максимальное усилие сжатия составляет 28 Ньютон и величина сжатия при этом максимальном усилии сжатия составляет 1,4 мм, то отчетное значение сжимаемости составит 30 Ньютон  1,5 мм (28 Ньютон разделить на 1,4 и умножить на 1,5). В некоторых вариантах сегмент является ломким и вообще не подлежит сжатию, как например керамический или углеродный сегмент, который вместо сжатия будет разрушаться. В этом варианте сжимаемость является по существу неопределенной, поскольку сегмент будет разрушаться, а не сжиматься. В других вариантах сжимаемость сегмента не является монотонной, как, например, в сегменте фильтра, который содержит капсулу, находящуюся внутри фильтровального материала. В этом случае сегмент сначала будет легко сжиматься до тех пор, пока сжимается фильтровальный материал, например жгут ацетилцеллюлозных волокон. Затем, когда достигается капсула, сжимаемость снижается. Далее, после разрушения капсулы, сжимаемость снова повышается.
Жесткий сегмент обычно является несжимаемым или негибким после сжатия по сравнению с по меньшей мере частично гибкими сегментами, например такими, как табачные стержни или элементы фильтра, выполненные из фильтровального жгута. Такие гибкие сегменты обеспечивают возможность определенного выравнивания оберточного материала, например для разглаживания складок, оставшихся после обертывания. Поскольку жесткие элементы не предназначены для такого выравнивания, способ управляемого обертывания согласно настоящему изобретению особенно подходит для обертывания блоков, содержащих по меньшей мере один жесткий элемент или полностью состоящих из жестких элементов.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, обеспечена система для обертывания блока сегментов. Эта система содержит подающий конвейер, обертывающий конвейер и удерживающую поверхность. Подающий конвейер выполнен с возможностью подачи блока сегментов на обертывающий конвейер. Блок сегментов содержит по меньшей мере два сегмента, расположенных конец к концу, при этом окружная поверхность блока прикреплена в продольном направлении к кромочной части куска оберточного материала. Обертывающий конвейер содержит гнездо качения, расположенное в окружной поверхности обертывающего конвейера; это гнездо качения выполнен с возможностью перемещения вместе с конвейером. Гнездо качения содержит элемент качения, имеющий возможность вращения относительно обертывающего конвейера для вращения блока в гнезде. Удерживающая поверхность расположена на расстоянии от окружной поверхности обертывающего конвейера напротив этой поверхности таким образом, чтобы контактировать с блоком, размещенным в гнезде обертывающего конвейера. Обертывающий конвейер выполнен с возможностью перемещения относительно удерживающей поверхности, приспособленной для обеспечения относительного перемещения обертывающего конвейера и удерживающей поверхности таким образом, чтобы вызвать вращение блока в гнезде качения вдоль продольной оси блока. Таким образом, блок обертывается куском оберточного материала, имея в то же время возможность перемещения вдоль удерживающей поверхности. Предпочтительно, удерживающая поверхность выполнен с возможностью перемещения по существу в том же направлении, что и обертывающий конвейер.
Гнездовые ролики могут принимать и поддерживать блок сегментов, предпочтительно — по всей длине этого блока. Гнездовые ролики, в частности ведомые гнездовые ролики, обеспечивают вращение блока сегментов в гнезде качения вокруг его продольной оси. Скорость вращения блока или скорость обертывания может быть адаптирована путем изменения скорости привода гнездовых роликов. Два гнездовых ролика обеспечивают два направляющих контакта во время обертывания блока, в то время как удерживающая поверхность обеспечивает третий направляющий контакт для блока.
Другие преимущества данной системы были описаны выше со ссылками на способ согласно настоящему изобретению, и поэтому мы не будем снова к ним возвращаться.
В одном из аспектов системы согласно настоящему изобретению, эта система дополнительно содержит удерживающее устройство, расположенное в обертывающем конвейере для удержания блока в гнезде качения. Это удерживающее устройство может представлять собой, например, камеру присасывания, расположенную в обертывающем конвейере и соединенную по текучей среде с гнездом качения для приложения присасывания к гнезду качения. Это удерживающее устройство может быть расположено с возможностью обеспечения удерживающего воздействия на блок в течение всего периода времени, когда блок находится в гнезде качения обертывающего конвейера. Тем не менее, удерживающее устройство предпочтительно расположено без возможности обеспечения удерживающего действия в то время, когда блок находится в контакте с удерживающей поверхностью. Таким образом, процесс обертывания может управляться исключительно за счет взаимодействия гнезда качения и удерживающей поверхности.
В одном из аспектов системы согласно настоящему изобретению, роликовый элемент содержит пару роликов, расположенных параллельно друг другу; эти ролики имеют возможность вращения в одном и том же направлении и расположены перпендикулярно направлению перемещения обертывающего конвейера. В случае, если обертывающий конвейер представляет собой конвейерный барабан, указанная пара роликов располагается перпендикулярно направлению вращения этого конвейерного барабана.
Каждый из роликов указанной пары роликов обеспечивает направляющую контактную точку или контактную линию, предпочтительно — по всей длине блока, находящегося в гнезде качения между указанными двумя роликами. Кроме того, пара роликов может заставлять блок вращаться вокруг его собственной продольной оси, с одновременным направляющим воздействием на блок посредством двух контактных точек. В результате этого вращательного движения происходит обертывание куска оберточного материала вокруг блока. Оба ролика указанной пары роликов могут быть ведомыми роликами. Третья контактная точка или контактная линия обеспечивается посредством удерживающей поверхности, расположенной напротив гнезда качения или напротив роликов. Эти три направляющих контакта могут быть расположены по существу на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль периферии блока. Предпочтительно, контактная точка удерживающей поверхности лежит напротив двух роликов на проходящей между ними воображаемой срединной линии.
Еще в одном аспекте системы согласно настоящему изобретению, удерживающая поверхность представляет собой поверхность бесконечной ленты. Бесконечная лента является самым простым вариантом реализации подвижной удерживающей поверхности. Бесконечная лента не требует больших затрат на материалы и техобслуживание. Кроме того, бесконечная лента обычно является эластичной и обеспечивает достаточную гибкость для обеспечения возможности мягкого контакта блока с поверхность ленты, что обеспечивает возможность ограничения сжатия сегментов.
Еще в одном аспекте системы согласно настоящему изобретению, система дополнительно содержит прижимной аппликатор для приложения давления к удерживающей поверхности. Предпочтительно, прижимной аппликатор выполнен с возможностью приложения постоянного давления к блоку. Путем приложения давления, в частности постоянного давления, обеспечивается возможность выравнивания изменения поперечного сечения блока и таким образом обеспечивается возможность предотвращения слишком большого усилия контакта с блоком или потери контакта с удерживающей поверхностью. Прижимной аппликатор может также быть выполнен с возможностью приложения высокого давления для поддержки надежного приклеивания оберточного материала к блоку. Предпочтительно, это высокое давление прикладывается к блоку лишь временно, и предпочтительно — в одном месте, только в области конца удерживающей поверхности.
Система согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать средства для поддержки обертывания блока сегментов. Например, нагревательные средства могут быть обеспечены для нагрева клея на куске оберточного материала для поддержки более однородного прикрепления оберточного материала к блоку или для вулканизации клея с целью ускорения обертывания. Нагревательные средства могут представлять собой внутренние или внешние нагревательные средства. Внутренние нагревательные средства представляют собой, например, нагретую ленту или нагретый обертывающий конвейер. Внешние нагревательные средства могут представлять собой, например, тепловые ролики или лучистые нагреватели. Такие внешние нагреватели могут быть расположены, например, под удерживающей поверхностью, в частности под конвейерной лентой. Предпочтительно, конвейер выполнен с возможностью обеспечения прохождения тепла через ленту или передачи тепла, например, через материал ленты в виде сетки или цепи.
Еще в одном аспекте системы согласно настоящему изобретению, удерживающая поверхность и поверхность гнезда качения представляют собой поверхности, адаптированные для исключения проскальзывания между сегментами блока сегментов и гнездом качения.
Еще в одном аспекте системы согласно настоящему изобретению, множество гнезд качения расположено предпочтительно через одинаковые промежутки в окружной поверхности обертывающего конвейера. Благодаря обеспечению множества гнезд качения, на обертывающий конвейер может подаваться последовательность блоков сегментов. Эта последовательность блоков может затем быть подвергнута непрерывному обертыванию с одновременным перемещением вдоль удерживающей поверхности. Таким образом обеспечивается возможность увеличения объема выпуска обернутых блоков, и указанные система и способ могут быть оптимизированы для массового производства. Это особенно полезно в производстве курительных изделий или частей курительных изделий, в частности в производстве фильтров или элементов фильтров курительных изделий.
Далее изобретение описано в отношении вариантов осуществления, которые проиллюстрированы с помощью следующих чертежей, где
Фиг. 1 показывает принцип трехточечного направляющего контакта во время обертывания блока сегментов;
Фиг. 2 показывает вариант системы согласно настоящему изобретению для осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Нафиг.1 блок по существу цилиндрических сегментов 5, например сегментов курительного изделия, размещен между двумя роликовыми колесами 100 при контакте с ними таким образом, что сегменты блока расположены конец к концу, при этом смежные сегменты упираются друг в друга или располагаются в линию через предварительно заданные или произвольные промежутки между смежными сегментами. Два роликовых колеса 100 образуют часть гнезда качения (не показано), расположенного во внешней окружной поверхности, например, барабана 1 качения. Блок 5 контактирует с каждым из двух роликовых колес 100 в одном месте 50 контакта. Предпочтительно, место 50 контакта представляет собой контактную линию, проходящую вдоль внешней окружной поверхности и в продольном направлении блока 5.
Удерживающая поверхность 202, например поверхность конвейерной ленты, расположена по существу параллельно внешней окружной поверхности барабана 1 качения на расстоянии от нее. Это расстояние выбирается и адаптируется к диаметру блока 5. Эта расстояние дополнительно выбирается таким образом, чтобы удерживающая поверхность 202 контактировала с блоком 5 в третьем месте 50 контакта. Три указанных места 50 контакта удалены друг от друга и расположены на периферии блока 5. Одно место контакта, обеспеченное удерживающей поверхностью 202, расположено по существу напротив двух других мест контакта, обеспеченных двумя роликовыми колесами 100. В зависимости от расположения роликовых колес 100, три места 50 контакта могут располагаться по существу на одинаковом расстоянии друг от друга на периферии блока 5.
Барабан 1 качения и удерживающая поверхность 202 перемещаются относительно друг друга. Если удерживающая поверхность 202 также перемещается, она предпочтительно перемещается в том же направлении, что и обертывающий конвейер, но предпочтительно не с такой же скоростью. Удерживающая поверхность 202 может быть, например, полностью неподвижной, однако предпочтительно она перемещается с более низкой скоростью, чем скорость вращения барабана 1 качения. В результате относительного перемещения барабана 1 качения и удерживающей поверхности 202 блок 5 приводится во вращение между двумя роликовыми колесами 100 в гнезде качения вдоль своей продольной оси (перпендикулярно плоскости чертежа). Одновременно с этим блок 5 направляется посредством двух роликовых колес 100 и удерживающей поверхности 202. Одно или оба роликовых колеса 100 могут быть ведомыми колесами для обеспечения вращения блока в гнезде или для поддержки такого вращения. Направления вращения блока 5 и роликовых колес 100 показаны стрелками. В альтернативном варианте вращение блока 5 происходит исключительно благодаря разности скоростей барабана 1 качения и удерживающей поверхности 202. На фиг. 1 барабан 1 качения перемещается по часовой стрелке. В результате вращательного перемещения блока 5 кусок оберточной бумаги, который прикреплен в продольном направлении к внешней окружной поверхности блока (не показано на чертеже) обертывается вокруг блока 5. Клей, нанесенный на кусок оберточной бумаги, обеспечивает возможность для бумаги оставаться прикрепленной к блоку 5. Благодаря трехточечному направляющему контакту указанное обертывание направляется и регулируется в течение всего процесса обертывания. Таким образом, в блоке могут быть обеспечены различные виды сегментов, и в частности осуществляется надежное обертывание также и жестких сегментов. В дополнение, осуществление обертывания в то время, когда блок 5 остается в гнезде качения, предотвращает смещение отдельных сегментов блока 5, что могло бы произойти в случае, если качение множества сегментов происходит свободно или без плотного направляющего воздействия вдоль плоскости.
Фиг. 2 показывает вариант системы, в котором может быть реализован, например, трехточечный направляющий контакт во время обертывания блока, размещенного в гнезде качения.
На подающем барабане 3 удерживается множество блоков 5 сегментов, предпочтительно путем присасывания. Блоки 5 могут содержать, например, по меньшей мере по два сегмента, как при производстве курительных изделий. Каждый блок 5 имеет на своей внешней окружной поверхности выступающую полосу оберточного материала 50, прикрепленного к блоку. Сегменты блока 5 расположены конец к концу на подающем барабане 3 в соответствующих гнездах 30. Подающий барабан 3 вращается против часовой стрелки, как показано стрелкой на чертеже. Блоки, оснащенные куском бумаги, подаются на барабан 1 качения в месте 31 переноса.
После своего обертывания на барабане 1 качения, обернутые блоки 5 переносятся на приемный барабан 4 в месте 41 переноса, расположенном ниже по направлению потока относительно места 31 переноса. Приемный барабан 4 выполнен с возможностью последовательного приема обернутых блоков 5 из барабана 1 качения.
Барабан 1 качения закреплен с возможностью вращения по часовой стрелке, в а приемный барабан 4 закреплен с возможностью вращения против часовой стрелки. Ось вращения подающего барабана 3, барабан 1 качения и приемный барабан 4 расположены параллельно друг другу.
Барабан 1 качения имеет множество гнезд 10 качения, расположенных в его внешней окружной поверхности через одинаковые промежутки. Каждое из гнезд 10 качения выполнено с возможностью приема и удерживания соответствующего блока 5 и для выгрузки блока 5 в месте 41 переноса. Каждый блок 5 может быть приведен во вращение вокруг своей продольной оси в гнезде 10 качения. Полоса 50, снабженная или покрытая клеем, обертывается вокруг блока 5 с помощью барабана 1 качения и удерживающей поверхности 202 непрерывной ленты 20 для крепления сегментов блока друг к другу, как дополнительно описано ниже.
Гнезда 10 качения барабана 1 качения соединены с внутренней стороны через отверстия 110 с вакуумными камерами 111, 112, расположенными внутри барабана качения. Вакуумные камеры 111, 112 соединены с присасывающими средствами, которые известны из уровня техники и обеспечивают присасывание к гнездам 10 качения для удерживания блоков 5 в гнездах 10. Первая присасывающая камера 111 проходит от места 31 переноса до места 200 контакта блока 5 с удерживающей поверхностью 202. Вторая присасывающая камера 112 проходит от места 201 окончания контакта с удерживающей поверхностью 202 до места 41 переноса.
Каждое гнездо 10 качения содержит пару роликов 100, которые могут быть ведомыми. В показанном варианте гнезда качания вращаются по часовой стрелке. Ролики 100 удалены друг от друга на расстояние, приблизительно равное, но не большее диаметра блока 5. Они обеспечивают соединение соответствующего гнезда 10 качения с вакуумными камерами 111, 112 и соответствующими отверстиями 110 через открытый проем 101 между двумя роликами 100.
Каждый ролик 100 образован с внешней стороны грубой цилиндрической поверхностью 1000 (показана в увеличенном виде на фиг. 2), предпочтительно поверхностью с осевыми насечками, причем эти насечки предпочтительно расположены по существу в тангенциальном направлении к периферийной поверхности барабана 1 качения и удерживающей поверхности 202.
При использовании блоки 5 переносятся последовательно с подающего барабана 3 на барабан 1 качения в месте 31 переноса. Блоки втягиваются за счет всасывания внутрь соответствующего гнезда 10, расположенного в барабане 1 качения. Для упрощения переноса любой вакуум, который мог быть приложен к блокам 5 при их нахождении на подающем барабане 3, отключается в месте 31 переноса.
Присасывание, приложенное к гнездам 10 качения, дополнительно обеспечивает, чтобы каждый блок 5 располагался в состоянии контакта своей внешней поверхности с внешними поверхностями 1000 роликов 100, как только блок 5 расположился с возможностью закрытия проема 101 в соответствующем гнезде 10. Соответствующая бумажная полоса 50 контактирует с внешней окружной поверхностью барабана 1 качения и размещается на ней между двумя гнездами 10.
Удерживающее устройство 2 имеет удерживающую поверхность 202, которая предназначена для удерживания блоков 5 и направляющего воздействия на них в гнездах 10 во время обертывания и расположена между местами 31 и 41 переноса. Монтажная плита 211 содержит дугообразное щелевое отверстие 210, при этом ось вращения барабана 1 качения совпадает с центром кривизны дугообразного щелевого отверстия 210. Первый ролик 21 закреплен в щелевом отверстии 210. Первый ролик 21 выполнен с возможностью перемещения в любое желаемое положение вдоль дугообразного щелевого отверстия 210 и может быть закреплен в этом положении. Монтажная плита 211 обеспечивает возможность регулирования ее положения в поперечном направлении относительно барабана 1 качения. Монтажная плита 211 также поддерживает один конец закрепленного на ней держателя 250 с возможностью шарнирного поворота вокруг горизонтальной оси, а также с возможностью размещения натяжных роликов 251, 252 на свободном конце этого держателя. Пружина может смещать держатель 250 в направлении удаления от барабана 1 качения. На монтажной плите 210 может быть закреплен дополнительный нажимной ролик 24, поджатый пружиной вверх в направлении барабана 1 качения.
Над прижимным роликом 24 закреплен ведущий ролик 22. Непрерывная лента 20 проходит в виде петли вокруг первого ролика 21, сверху по натяжному ролику 252, вокруг натяжного ролика 251 и вокруг ведущего ролика 22. Натяжной ролик 251 выполнен таким образом, чтобы лента 20 опиралась на окружную поверхность барабана 1 качения при отсутствии блоков на барабане 1.
Альтернативный вариант дополнительно содержит прижимной ролик 23, с помощью которого система согласно настоящему изобретению может быть оптимизирована для обертывания блоков неоднородного поперечного сечения, таких как сигареты овального поперечного сечения. Прижимной ролик 23 закреплен с возможностью вращения под бесконечной лентой 20 для того, чтобы немного сужать зазор между лентой 20 и барабаном 1 качения. Прижимной ролик 23 расположен в продольном направлении указанного зазора таким образом, чтобы каждый блок, перемещающийся вдоль удерживающей поверхности 202, пересекал в поперечном направлении этот зазор. Предпочтительно, шов в месте наложения оберточной бумаги 50 радиально выровнен с прижимным роликом 23 в точке, в которой прижимной ролик 23 обеспечивает линейный контакт с лентой 20. Небольшое дополнительное давление, создаваемое прижимным роликом 23, является кратковременным. Давление, приложенное к блоку 5 с помощью прижимного ролика 23, действует по существу лишь вдоль шва в месте наложения оберточной бумаги и является недостаточным для того, чтобы непрерывно деформировать исходное поперечное сечение блока 5 или повреждать сегменты блока, однако оно является достаточно большим для надлежащего приклеивания края оберточной бумаги к блоку.
Лента 20 приводится в движение том же самом направлении, что и смежная с нею внешняя окружная поверхность барабана 1 качения, но с иной угловой скоростью, измеряемой вокруг оси барабана качения. Под действием этой разности скоростей блок 5 в гнезде 10 качения барабана 1 качения и удерживающая поверхность 202 ленты 20 приводятся во вращение в гнезде 10 с одновременным перемещением вперед вместе с барабаном 1 качения и располагаются между барабаном 1 качения и лентой 20 в результате вращения барабана.
Когда блок 5 перенесен из подающего барабана 3 на барабан 1 качения, полоса оберточной бумаги 50 принимается внутри гнезда 10 и начинает тянуть за собой блок. Для обертывания бумаги 50 вокруг блока 5, лента 20 приводится в движение таким образом, что ее угловая скорость меньше, чем у барабана 1 качения, что приводит к вращению блоков в гнезде 10 против часовой стрелки по фиг. 2. Как только каждый блок 5 приводится в контакт с поверхностями 1000 роликовых колес 100 и с удерживающей поверхностью 202, блок 5 начинает вращаться. В результате этого полоса 50, предпочтительно полностью, обертывается вокруг блока 5, а блок 5 перемещается вдоль удерживающей поверхности 202. Таким образом, процесс обертывания непрерывно направляется блоком 5, находящимся в контакте с тремя местами контакта (два на роликах 100 и одно — на удерживающей поверхности 201).
Натяжение ленты 20 может поддерживаться постоянным с помощью держателя 250 натяжного ролика. В результате давление, которое лента 20 прикладывает к блоку 5, остается по существу постоянным даже в том случае, если блок 5 имеет неоднородную форму поперечного сечения.
В барабане 1 качения или в удерживающем устройстве 2 могут быть выполнены нагревательные элементы (не показаны) известного типа; они могут быть расположены, например, вблизи прижимного ролика 23 для поддержки активации или вулканизации клея с целью обеспечения быстрого приклеивания.
Предпочтительно, время обертывания каждого блока 5 по существу равно времени, которое требуется соответствующему гнезду 10 для прохождения вдоль удерживающей поверхности 202. Таким образом, время обертывания остается функцией рабочей скорости по меньшей мере барабана 1 качения. Тем не менее, скорость, с которой каждый блок 5 вращается вокруг своей оси, намного меньше, чем скорость вращения барабана 1 качения, и зависит, в первую очередь, от разности скоростей барабана 1 качения и ленты 20.
Система и способ согласно настоящему изобретению обеспечивают возможность относительно медленного обертывания блока даже в то время, когда он перемещается через обертывающую систему с высокой скоростью. Это обеспечивает возможность осуществления операции обертывания достаточно медленно для того, чтобы предотвратить повреждение продуктов, при сохранении высокой производительности.