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 устройство 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 В2 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 и с него - в фильтрующий материал.
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. После прохождения таким путем шарики поступают в карманы загрузочного колеса, которое доставляет их в фильтрующий материал.
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 с образованием соответствующих проходов к карманам загрузочного колеса.
В патенте США №7833146 В2 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.
Таким образом, для функционирования рассмотренных выше устройства необходимо обеспечить поворот каналов подачи шариков вместе с контейнером, в котором находятся шарики.
Задачей предложенного изобретения является разработка способа и машины подачи шариков, в которых поток шариков в виде нескольких потоков отдельных шариков в неподвижных подающих каналах преобразуют в единый поток отдельных шариков.
Предметом изобретения является способ подачи шариков в системе, используемой в табачной промышленности, в машине для транспортировки потока шариков, содержащей подводящие каналы, по которым проходят отдельные потоки шариков, включающий этапы, на которых:
шарики перемещают в виде потока по подводящим каналам; шарики из отдельных подводящих каналов помещают в первые удерживающие карманы; шарики из удерживающих карманов устройства подачи подают в приемные карманы средства транспортировки шариков посредством подвижного подающего средства, синхронизированного со средством транспортировки шариков, в средстве транспортировки шариков шарики помещают в направляющую камеру, образованную на пересечении направляющего паза первой направляющей пластины и направляющего паза второй направляющей пластины средства транспортировки шариков, или в паз, выполненный в одной из направляющих пластин и образующий канал; по меньшей мере одну направляющую пластину вращают относительно второй направляющей пластины, вызывая перемещение направляющей камеры с изменением расстояния от направляющей камеры до оси вращения направляющих пластин;
шарики перемещают из направляющей камеры или направляющего канала в разгрузочные карман.
Предметом изобретения является также способ, в соответствии с которым шарики подают в фильтрующий материал.
Предметом изобретения является также машина для подачи потока шариков в фильтрующий материал, используемая в табачной промышленности и содержащая подводящие каналы, по которым проходят отдельные потоки шариков. В соответствии с изобретением машина содержит удерживающие карманы для удержания шариков, находящихся на выходах подводящих каналов; подвижное подающее средство, движущееся по замкнутой траектории в зоне первых удерживающих карманов, направляя шарики в приемные карманы средства транспортировки, причем подвижное подающее средство синхронизировано со средством транспортировки; и
средство транспортировки, содержащее две направляющие пластины, размещенные одна над другой и имеющие направляющие пазы, расположенные так, что, по меньшей мере один направляющий паз первой направляющей пластины пересекает по меньшей мере один направляющий паз второй направляющей пластины с образованием по меньшей мере одного направляющего гнезда для шариков, или в одной из направляющих пластин выполнен паз, а вторая направляющая пластина имеет гладкую поверхность; причем средство транспортировки имеет разгрузочные карманы.
Предложенное устройство подачи шариков имеет неподвижные подающие каналы, благодаря чему в устройстве существенно уменьшено количество вращающихся элементов. Кроме того, устройство позволяет формировать поток отдельных шариков с более высокими скоростями по сравнению с ранее известными устройствами.
Более подробно изобретение показано на чертежах, иллюстрирующих предпочтительные варианты его осуществления.
На фиг.1 в аксонометрии показана машина подачи шариков.
На фиг.2 показан вид сверху фрагмента машины подачи шариков в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.
На фиг.3 показано сечение (по линии А-А, показанной на фиг.1) удерживающего кармана, выполненного в соответствии с первым вариантом осуществления направляющего канала, до выталкивания шарика из удерживающего кармана.
На фиг.4 показано сечение удерживающего кармана, показанного на фиг.3, после поступления шарика в приемный карман.
На фиг.5 показано сечение (по линии В-В, показанной на фиг.1) приемного кармана в соответствии с первым вариантом осуществления направляющего канала, при доставке шарика на принимающее колесо.
На фиг.6 показан вид сверху фрагмента машины подачи шариков в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
На фиг.7 показано сечение (по линии С-С, показанной на фиг.6) удерживающего кармана в соответствии со вторым вариантом осуществления машины подачи, до перемещения шарика.
На фиг.8 показано сечение (по линии С-С, показанной на фиг.6) удерживающего кармана в соответствии со вторым вариантом осуществления машины подачи, при перемещении шарика.
На фиг.9 показано сечение удерживающего кармана в соответствии со вторым вариантом осуществления машины подачи после перемещения шарика в приемный карман.
На фиг.10 показан вид сверху фрагмента машины подачи шариков в соответствии с третьем вариантом осуществления изобретения.
На фиг.1 показана машина 1 для подачи шариков 2, содержащая контейнер 2А для шариков 2, устройство 3 подачи потока шариков, средство 13 транспортировки шариков на загрузочное колесо 7, загружающее шарики 2 в фильтрующий материл, поступающий по воронке 9. В целях 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 2А подают шарики 2; один шарик 2 показан над входом одной из трубок. На выходах трубок 4 имеются первые удерживающие карманы 14 (как показано на фиг.3), из которых шарики поступают во вторые приемные карманы 18 (как показано на фиг.4), принимающие шарики 2; при этом вторые приемные карманы 18 расположены в зоне между первой и второй направляющими пластинами 5 и 6, при этом направляющие пластины 5 и 6 являются компонентами средства 13 транспортировки шариков на загрузочное колесо. После прохождения направляющего канала 19 между пластинами 5 и 6 шарики 2 передают дальше в разгрузочные карманы 21 и затем помещают в карманы, расположенные по окружности загрузочного колеса 7 для размещения их в фильтрующем материале, поступающем по воронке 9 (как показано 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 и средство 13 транспортировки шариков на загрузочное колесо 7. Устройство 3 подачи шариков содержит ряд трубок 4, причем все трубки 4 заполнены шариками 2 (поскольку шарики имеют относительно малый размер, на чертеже они показаны в виде затененных маленьких кружков). В целях упрощения чертежей элементы крепления трубок 4 к корпусу машины 1 подачи и приводные элементы не показаны. Устройство 3 подачи снабжено поворотным подающим средством в виде кулачковой шайбы 8 с толкающими сегментами 10 с соответствующими толкающими ребрами 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 которой размещены удерживающие карманы 14.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения направляющие каналы 19 вместе с карманами 18 размещены на пластине 6, вращающейся со скоростью ω2, меньшей ω1. При работе машины подачи шариков движение сегментов 10, расположенных на вращающейся шайбе 8, синхронизируют с движением карманов 18, чтобы обеспечить продвижение шариков 2' в карманы 18, расположенные в начале каналов 19, при этом скорости ω1 и ω2 выбраны так, что при работе устройства подачи толкающие сегменты 10 вызывают проскальзывание шариков в следующие один за другим карманы 18 в направляющих каналах 19. Это возможно, если направляющий канал 19 расположен относительно выхода трубки 4 и первого удерживающего кармана 14 таким образом, что обеспечивается возможность транспортировки шарика 2'. Так, например, приемный карман 18, принимающий шарик, может быть расположен практически радиально по отношению к удерживающему карману 14. Устройство показано в состоянии, когда несколько шариков 2 уже размещены в направляющих каналах 19 и часть шариков под действием центробежной силы перемещена в разгрузочные карманы 21.
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, двигающийся по круговой траектории в зоне первых удерживающих карманов 14 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 практически горизонтально в направляющем канале 19, выведенном в разгрузочный карман 21, и далее в карман загрузочного колеса 7, как показано на фиг.5, иллюстрирующей сечение по линии В-В, показанной на фиг.2. 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.6 показан вид сверху фрагмента машины 1' подачи шариков, соответствующей второму варианту осуществления изобретения; при этом на фигуре показано устройство 3' подачи шариков и средство 13' транспортировки шариков. Устройство 3' подачи шариков содержит ряд трубок 4, при этом все трубки заполнены шариками 2. Для упрощения чертежа элементы крепления трубок к корпусу механизма подачи и приводные элементы не показаны. Устройство 3' подачи шариков снабжено поворотным подающим средством в виде пластины 8' с направляющими каналами 20 для шариков, при этом кулачковую шайбу 8' вращают вокруг оси 12' вращения со скоростью ω1. Пластину 6, в которой размещены направляющие каналы 19, вращают со скоростью ω2, меньшей скорости ω1. Направляющие каналы 20 имеют форму криволинейных пазов с возрастающей глубиной (как показано на фиг.7) для того, чтобы в конечном счете направлять шарики в радиальном направлении к приемным карманам 18 и направляющим каналам 19.
На фиг.7 показана одна из трубок 4 с расположенными внутри нее шариками. При вращении пластины 8' направляющий канал 20 заходит под карман 14', после чего шарик 2", находящийся в кармане, начинает движение в направляющий канал 20. После того как шарик 2" полностью войдет в направляющий канал 20 (как показано на фиг.8), он будет направлен далее в карман 18 (как показано на фиг.9), подобно тому, как это происходит в первом варианте осуществления изобретения, после чего он будет доставлен дальше в разгрузочный карман 21.
На фиг.10 показан фрагмент машины подачи 1 шариков в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. На виде сверху показаны фрагмент устройства 3 подачи шариков 2 и средство 13 транспортировки шариков 2 на загрузочное колесо 7. Устройство 3 содержит ряд трубок 4 (расположенных по дуге с радиусом R1), при этом все трубки 4 заполнены шариками 2. Для упрощения чертежа элементы крепления трубок к корпусу машины подачи и приводные элементы не показаны. Устройство 3 подачи содержит поворотное подающее средство в виде кулачковой шайбы 8, содержащей толкающие сегменты 10, имеющие толкающие ребра 11, при этом кулачковую шайбу 8 вращают вокруг оси 12 со скоростью ω1. Первая пластина 5 неподвижна, в то время как вторая пластина 6 вращается вокруг оси 12 со скоростью ω2, меньшей скорости ω1 кулачковой шайбы 8. Направляющие пазы 5А и 6А обеих направляющих пластин 5 и 6 показаны пунктирными линиями. Пересечение пазов 5А и 6А образует направляющую камеру 22, которая прежде всего образует приемный карман 18 и которая, учитывая направление вращения пластины 6 и ориентацию пазов, перемещается так, что расстояние от направляющей камеры до оси вращения увеличивается. Кроме того, направляющий канал 19, в котором происходит перемещение шарика 2', следует рассматривать как расстояние, преодолеваемое шариком 2' между приемным карманом 18 и входом разгрузочного кармана 21. Возможно также техническое решение, в котором обе пластины 5 и 6 выполнены с возможностью вращения.
Шарик 2', попадающий в разгрузочный карман 21, далее перемещается в кармане 21, двигаясь по дуге и вращаясь вместе с направляющей пластиной 6 со скоростью ω2. В конечном счете шарик поступает на загрузочное колесо 7 (сечение В-В, показанное на фиг.5).
На фиг.1 жирной пунктирной линией показана траектория движения шарика во всех рассмотренных выше вариантах осуществления изобретения. Шарик 2 перемещается из контейнера 2А вниз по одному из каналов 4 до удерживающего кармана 14, на чертеже этот участок траектории обозначен Х1. Следующий участок траектории шарика на пути из удерживающего кармана 14 через приемный карман 18 до разгрузочного кармана 21 обозначен Х2. На следующем участке X3 траектории шарик перемещается по дуге в кармане 21 до места, откуда он поступает на загрузочное колесо 7. Затем на участке траектории, обозначенном Х4, он поступает в карман, имеющийся в загрузочном колесе 7. После этого его помещают в фильтрующий материал, находящийся внутри воронки 9, и далее он совершает движение по конечной части траектории, обозначенной Х5.