專利名稱：復(fù)合條帶的成形設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合條帶處理設(shè)備和方法，更具體地說，涉及一種用于處理玻璃纖維條帶的系統(tǒng)和方法，所述玻璃纖維條帶是用于類似傳統(tǒng)香煙的煙草制品的生產(chǎn)。
已知煙草制品在其一端附連有一燃料元件，用以為該煙草制品的吸用提供熱量。所述燃料元件包括一碳燃料棒，該燃料棒被包裹在一玻璃纖維條帶中，并且再被一外包紙或插頭包裹件包封。這樣的煙草制品揭示在例如都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利4,714,082、4,756,318和5,065,776中，這些專利內(nèi)容援引在此以供參考。
在一種制造這樣的煙草制品的燃料元件的方法中，是在兩個(gè)相同的玻璃纖維材料的條帶之間設(shè)置一條再造的煙草紙，從而形成一復(fù)合條帶，隨后將該復(fù)合條帶包繞到一個(gè)連續(xù)擠壓而成的碳燃料棒上，并用也可以是煙草紙的紙包裹件再加以包繞，該方法可以是例如1993年9月29日公開的歐洲專利No.562,474所述。為了可以較為經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)這樣的煙草制品，必須能以生產(chǎn)率較高的連續(xù)生產(chǎn)工藝來形成該煙草制品的各個(gè)構(gòu)件。
傳統(tǒng)的香煙制造機(jī)器通常是以本發(fā)明規(guī)劃下的高生產(chǎn)率工作?？梢杂靡环N傳統(tǒng)的用于制造香煙過濾嘴的設(shè)備(已知為KDF過濾嘴制造機(jī))來生產(chǎn)前述專利所描述的煙草制品的燃料元件。然而，處在KDF過濾嘴制造機(jī)上游、用于提供燃料元件各構(gòu)件的設(shè)備與制造傳統(tǒng)香煙過濾嘴的設(shè)備大不相同。本發(fā)明涉及上述的設(shè)備，特別是涉及用于形成由玻璃纖維材料和煙草紙組成的前述復(fù)合條帶的設(shè)備的各構(gòu)件，所述設(shè)備將復(fù)合條帶供給至KDF過濾嘴制造機(jī)，以便制造煙草制品的燃料元件。
本發(fā)明涉及一種用于處理可形成一連續(xù)復(fù)合條帶的不同條帶材料的系統(tǒng)和方法，所述復(fù)合條帶是用于制造前述煙草制品的燃料元件。特別是，借助本發(fā)明的設(shè)備和方法構(gòu)造而成的燃料元件可以是如前述授予Lawson等人的美國(guó)專利No.5,065,776中所揭示的元件。
該燃料元件的構(gòu)件包括一擠壓而成的碳棒；一由歐文-康寧(Owens-Corning)C-玻璃纖維墊組成的玻璃纖維條帶，所述纖維墊的未壓縮時(shí)的厚度是大約1.0mm，寬度是大約38mm；一再造煙草紙的條帶，其厚度是大約0.13mm，寬度是大約19mm；以及一類似于插頭包裹件的紙條帶，其厚度是大約0.13mm，寬度是大約26.5mm。碳棒的成分可以是如前述美國(guó)專利5,065,776所述，它是由一螺桿型的擠壓機(jī)連續(xù)擠壓而成，并且通過一細(xì)長(zhǎng)的V形槽輸送到KDF過濾嘴制造機(jī)，在那里用如前所述的、由玻璃纖維和煙草紙條帶形成的復(fù)合條帶包繞，隨后再用紙包裹件加以包裹。
本發(fā)明的設(shè)備包括一條帶退繞裝置，它支承著兩個(gè)由C-玻璃纖維墊材料組成的卷筒，每個(gè)卷筒被縱切為寬度大約是38mm的約10個(gè)條帶。玻璃纖維條帶交替地從兩個(gè)卷筒拉出，并且自動(dòng)地拼接在一起，從而提供一個(gè)可連續(xù)供給的玻璃纖維條帶。條帶退繞裝置可使卷筒橫向移位，以便讓退繞的條帶與通過設(shè)備的條帶供給路徑對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)一個(gè)卷筒上最后的條帶退繞完時(shí)，可以在另一卷筒上的條帶進(jìn)行退繞的同時(shí)，用一個(gè)滿的卷筒來替換退繞完的卷筒，這樣就能使整個(gè)工藝過程連續(xù)進(jìn)行，即使在卷筒更換時(shí)也沒有停頓。
兩個(gè)卷筒的條帶繞過若干個(gè)輥?zhàn)雍鸵豢刂普{(diào)節(jié)裝置，以便進(jìn)給至退繞裝置下游的一拼接設(shè)備。剛好在拼接作業(yè)之前，可檢測(cè)到來自第一卷筒的退繞條帶處于放空狀態(tài)，增大條帶的退繞速度，以便在拼接裝置下游的一條帶儲(chǔ)存器內(nèi)儲(chǔ)存足夠的條帶材料，以使條帶停止退繞從而能進(jìn)行拼接作業(yè)。當(dāng)來自第一卷筒的條帶后端進(jìn)入拼接裝置時(shí)，退繞暫時(shí)停止，剛剛退繞的條帶后端與來自第二卷筒的下一退繞條帶的前端相互拼接。
拼接設(shè)備包括用于保持條帶的夾頭和用于將需拼接條帶的端部切平的切割裝置。在拼接設(shè)備中的上、下膠帶施加裝置可通過操作者來裝上較短的拼接膠帶，當(dāng)條帶的前端和后端處于略微分開的位置并被夾緊時(shí)，可自動(dòng)地將膠帶施加于條帶的上、下表面以進(jìn)行拼接，隨后，膠帶施加裝置和夾頭退回。然后，拼接裝置下游的輸帶輥將拼接后的條帶從拼接裝置拉出，并從第二卷筒送出條帶。接著，操作者可以將來自第一卷筒的下一個(gè)條帶的前端和拼接膠帶條裝入拼接設(shè)備，以備下一次拼接。
在拼接作業(yè)的過程中，可采用積聚在條帶儲(chǔ)存器內(nèi)的玻璃纖維條帶，因而即使當(dāng)條帶暫時(shí)停頓以進(jìn)行拼接時(shí)，KDF過濾嘴制造機(jī)也可以高速地進(jìn)行生產(chǎn)。玻璃纖維條帶從條帶儲(chǔ)存器供給至一縱切機(jī)構(gòu)，在那里被縱切成兩個(gè)等寬(大約是19mm)的條帶。隨后，該兩條帶由一導(dǎo)輥系統(tǒng)引入兩個(gè)垂直分開的路徑。一寬度同樣是大約19mm的煙草紙條帶從一卷筒出發(fā)，由導(dǎo)輥系統(tǒng)引導(dǎo)至兩玻璃纖維條帶之間的一個(gè)位置。三個(gè)條帶的軸線先是橫向地相互偏離，但是由所述導(dǎo)輥系統(tǒng)引導(dǎo)成對(duì)準(zhǔn)并且相互疊置的狀態(tài)，隨后，這三個(gè)條帶相互接觸，煙草紙條帶夾設(shè)在兩個(gè)玻璃纖維條帶之間，從而形成一個(gè)復(fù)合的三層式條帶。接著，該復(fù)合條帶被引入KDF過濾嘴制造機(jī)，并在那里包裹到擠壓而成的碳燃料棒上，并再用紙包裹件加以包裹，且沿著一縱向接縫膠接，其方式類似于將一插頭包裹件圍繞一傳統(tǒng)的香煙過濾嘴進(jìn)行的包裹和膠接。
本發(fā)明還提供了一種用于制造碳燃料元件的方法，該方法是一連續(xù)的工藝，包括如下步驟連續(xù)地?cái)D壓出一碳棒構(gòu)件；向一KDF過濾嘴制造機(jī)連續(xù)地供給該碳棒構(gòu)件；連續(xù)地供給一玻璃纖維條帶和一煙草紙條帶；將玻璃纖維條帶縱切為兩個(gè)等寬的條帶；將煙草紙條帶引導(dǎo)至兩個(gè)玻璃纖維條帶之間；將三個(gè)條帶夾到一起而形成一復(fù)合條帶；將該復(fù)合條帶包裹到碳棒構(gòu)件上，構(gòu)成一組件；再將一紙條帶包裹到所述組件上；以及沿縱向密封包裹的紙條帶，從而形成碳燃料棒。本發(fā)明方法的另一方面在于，可對(duì)來自一雙卷筒退繞裝置中的一對(duì)卷筒的玻璃纖維條帶進(jìn)行自動(dòng)的拼接，從而不會(huì)因?yàn)槠唇硬ＡЮw維條帶而中斷加工過程，因而可維持KDF過濾嘴制造機(jī)的生產(chǎn)速度。
從以上所述可以清楚的看出，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能以高速、連續(xù)的生產(chǎn)工藝來制造煙草制品的碳燃料棒的方法和設(shè)備，其速度堪與現(xiàn)有的制造傳統(tǒng)香煙過濾嘴和香煙的高速度相媲美。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種制造煙草制品碳燃料棒的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，該工藝和設(shè)備是可靠的，不會(huì)像某些已有技術(shù)的工藝和設(shè)備那樣經(jīng)常發(fā)生燃料元件斷裂的問題。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種自動(dòng)化程度相當(dāng)高的工藝和設(shè)備，它可以確保兩個(gè)玻璃纖維條帶可靠地拼接。
本發(fā)明的再一目的在于，提供一種可借助膠帶將兩個(gè)玻璃纖維條帶拼接起來的拼接結(jié)構(gòu)和方法，它是以這樣一種方式來拼接的可允許拼接頭通過直徑相對(duì)較小的輥?zhàn)?，并且可以拉緊并張緊而不會(huì)使拼接頭分離或減弱。
本發(fā)明的前述和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將在下文中變得越來越明顯，通過下面說明書和附圖、以及所附權(quán)利要求對(duì)本發(fā)明所作的描述，可以更清楚地理解本發(fā)明。


圖1是用于制造一碳燃料棒的本發(fā)明設(shè)備的立體圖；圖2是本發(fā)明的雙卷筒退繞設(shè)備的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的拼接設(shè)備的側(cè)視圖；圖4-7用來描述在圖3的拼接設(shè)備中形成兩個(gè)玻璃纖維條帶的一拼接頭的連續(xù)步驟；圖8是在圖3所示的拼接設(shè)備中根據(jù)本發(fā)明制得的一拼接頭的局部俯視圖；圖9是在圖3所示的拼接設(shè)備中根據(jù)本發(fā)明制得的一拼接頭的局部側(cè)視圖；圖10A是本發(fā)明的條帶儲(chǔ)存器的側(cè)視圖；圖10B是沿圖10A中的線A-A剖取的本發(fā)明的條帶儲(chǔ)存器的剖視圖11是用于制造復(fù)合玻璃纖維/紙條帶的本發(fā)明設(shè)備的側(cè)視圖；圖12是一立體圖，示出了圖11所示的設(shè)備形成復(fù)合條帶結(jié)構(gòu)的方式；圖13是沿圖11中的線13-13剖取的復(fù)合條帶的剖視圖。
下面請(qǐng)參見各附圖，圖1是用于制造煙草制品的碳燃料棒的本發(fā)明設(shè)備的總的立體圖，所述設(shè)備總的由標(biāo)號(hào)10表示。設(shè)備10包括六個(gè)主要部件一擠壓機(jī)12，用于擠壓出一碳燃料棒；一雙卷筒退繞裝置14，用于退繞由玻璃纖維墊材料制成的狹條；一拼接設(shè)備16，用于半自動(dòng)地拼接來自雙卷筒退繞器的交替的玻璃纖維墊條帶；一條帶儲(chǔ)存器18，用于在拼接作業(yè)過程中儲(chǔ)存條帶；一復(fù)合條帶制造機(jī)20；和一經(jīng)過改進(jìn)的、用于形成一碳燃料棒的KDF過濾嘴制造機(jī)22。擠壓機(jī)12可生成一擠壓的碳燃料棒，該燃料棒通過設(shè)置于設(shè)備其它部件上方的傳送器24的一V形槽(未示)傳送至KDF過濾嘴制造機(jī)22，并在那里用于形成所述碳燃料元件。
雙卷筒退繞裝置14(圖2)包括一用于支承第一和第二卷筒卷軸28、30的框架26。每個(gè)卷軸上支承了相應(yīng)的卷筒B1、B2，其上卷繞了例如歐文-康寧C-玻璃纖維墊之類的玻璃纖維條帶，該條帶已被切成10條或更多的寬約38mm的細(xì)條W1和W2。卷筒卷軸28,30由安裝在第一和第二支座32,34上的相應(yīng)的伺服電機(jī)(未示)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述支座可相互獨(dú)立地、相對(duì)于條帶W1和W2的送出方向橫向地來回移動(dòng)。
條帶W1、W2都對(duì)準(zhǔn)通過設(shè)備10的一個(gè)給定的條帶行進(jìn)路徑。當(dāng)條帶W1或W2從某一卷筒B1或B2送出時(shí)，支承著該卷筒的支座32或34借助傳統(tǒng)的裝置(未示)橫向地移動(dòng)一個(gè)條帶的寬度(38mm)，以使下一鄰接的條帶W1或W2對(duì)準(zhǔn)給定的條帶路徑。卷筒卷軸28、30由伺服電機(jī)確實(shí)地帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速受到位于拼接設(shè)備16和條帶儲(chǔ)存器18之間的一輸帶輥17(圖1)的控制。輸帶輥17依次與KDF過濾嘴制造機(jī)22的速度同步。當(dāng)條帶W1或W2被送出時(shí)，卷筒卷軸28或30必須加速轉(zhuǎn)動(dòng)，以維持一與輸帶輥的速度相等的恒定的條帶送出速度。
卷筒速度受到第一和第二控制調(diào)節(jié)裝置36、38的控制，所述調(diào)節(jié)裝置與通過兩對(duì)導(dǎo)輥40和42(圖2中只示出了一個(gè)導(dǎo)輥42)之間的條帶W1或W2相接觸?？刂普{(diào)節(jié)裝置36、38包括調(diào)節(jié)臂44，調(diào)節(jié)臂44借助于施加在其樞軸46上的一個(gè)輕微的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩而支承在相應(yīng)的條帶W1或W2上。假設(shè)條帶W1和W2借助輸帶輥17以一恒定的速度供給至KDF過濾嘴制造機(jī)22，應(yīng)該理解，當(dāng)卷筒B1或B2上的條帶W1或W2在卷筒的某一回轉(zhuǎn)速度下被放出時(shí)，調(diào)節(jié)臂將開始繞樞軸46順時(shí)針地樞轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)臂44的角移動(dòng)量可由一傳感器48檢測(cè)，所述傳感器可以例如是光傳感器或其它合適的傳感器，傳感器的輸出信號(hào)可以用來控制卷筒卷軸28、30的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，從而可以在條帶W1或W2被送出的過程中(除了下文將要描述的拼接作業(yè))維持一個(gè)與輸帶輥的速度相等的條帶速度。
與從每一卷筒送出的條帶對(duì)準(zhǔn)的諸傳感器50可檢測(cè)出條帶何時(shí)已被退繞或放出至某一給定的卷筒直徑。當(dāng)達(dá)到該直徑時(shí)，一對(duì)傳感器50沿軸線D(圖2)相互作用，并給輸帶輥17傳輸一信號(hào)以使其增大條帶速度，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)節(jié)臂44順時(shí)針樞轉(zhuǎn)，于是從傳感器48傳送一信號(hào)，使伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)增大與之相連的卷筒的轉(zhuǎn)速。這將會(huì)導(dǎo)致條帶速度大于KDF速度，從而此時(shí)使條帶可以積聚在條帶儲(chǔ)存器18內(nèi)，以備進(jìn)行如下所述的拼接作業(yè)。
玻璃纖維條帶的旋轉(zhuǎn)和送出將導(dǎo)致因初始的剪切作業(yè)而產(chǎn)生的玻璃纖維和玻璃粉屑散布到卷筒周圍的大氣中。這樣的纖維和粉屑可由設(shè)置在卷筒上方的一壓力通風(fēng)室52吸入。壓力通風(fēng)室52通過管道54、56連接于一排風(fēng)機(jī)(未示)，該排風(fēng)機(jī)可抽出玻璃纖維和粉屑，以便收集并清除。
圖3示出了設(shè)置在輸帶輥17和雙卷筒退繞器14的相應(yīng)導(dǎo)軌40、42之間的拼接設(shè)備。設(shè)備10的控制面板58設(shè)在拼接設(shè)備16處，因?yàn)椴僮髡咝枰挥谄唇釉O(shè)備處，將來自兩個(gè)卷筒的條帶引至拼接設(shè)備，并給拼接設(shè)備裝上膠帶條，以便制作拼接頭。應(yīng)該可以看出，對(duì)條帶W1和W2而言，通過拼接頭16及其下游的條帶路徑P是相同的。
拼接設(shè)備的工作會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的玻璃纖維粉屑和脫落的玻璃纖維。有利的是，在拼接設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生所述粉屑和纖維的位置上設(shè)置一些吸氣軟管。這些吸氣軟管通過一管道55(圖2)連接于排風(fēng)機(jī)，所述管道可將粉屑和玻璃纖維帶走，以便收集并清除。吸氣軟管還可以位于設(shè)備10內(nèi)的、會(huì)產(chǎn)生玻璃纖維粉屑和纖維的任何其它地方。
現(xiàn)請(qǐng)參見圖10A和10B，條帶儲(chǔ)存器18包括一狹窄的矩形容室60，它就位于輸帶輥17的下游。一透明的塑料前面板或進(jìn)出門62借助鉸鏈64鉸接于容室的前側(cè)。如果玻璃纖維條帶在條帶儲(chǔ)存器內(nèi)發(fā)生糾纏、扭曲或纏繞，操作者可以用肉眼觀察到，并且可以很方便地通過門62觸及，用手工加以糾正或消除。容室60包括一后金屬板66、側(cè)壁68和一底壁70。在容室60的壁上安裝了一彎曲的金屬引導(dǎo)件72，其形狀是當(dāng)條帶在儲(chǔ)存器內(nèi)積聚時(shí)，可最大限度地防止條帶發(fā)生例如糾纏、扭曲、纏繞之類的紊亂。在后壁66上安裝了一引導(dǎo)臂74，條帶W1或W2受引導(dǎo)而從輸帶輥17經(jīng)過引導(dǎo)臂74上方。
下面將參照?qǐng)D2-7，特別是參照?qǐng)D4-7來描述拼接設(shè)備16的操作情況。拼接設(shè)備16包括入口條帶引導(dǎo)件76、77和出口條帶引導(dǎo)件78、79，它們分別布置在一拼接區(qū)域的上游和下游。一固定的條帶隔板80位于引導(dǎo)件76、77之間，從而形成了一對(duì)入口條帶引導(dǎo)件。設(shè)置了上、下條帶夾頭81、82，以便將條帶W1和W2分別夾持在它們各自的條帶引導(dǎo)件76、80和77、80之間，還設(shè)置了一個(gè)下游條帶夾頭83，以便在條帶被傳送至輸帶輥17乃至更下游之前，將條帶W1或W2夾持在出口條帶引導(dǎo)件78、79之間。在入口條帶引導(dǎo)件內(nèi)布置了上、下空氣噴嘴84、85，以便在上游方向上引導(dǎo)一空氣射流，將已經(jīng)完全從卷筒上退繞的條帶的殘留后端從拼接裝置推出。
一膠帶底座86可支承拼接膠帶T1的下條，該下條可由底座86內(nèi)的若干個(gè)吸氣孔(未示)保持在位。膠帶夾頭87可支承拼接膠帶T2的上條，它也通過夾頭表面內(nèi)的若干個(gè)吸氣孔保持在位，所述夾頭可以沿著離開或朝著膠帶底座86的方向垂直地移動(dòng)。在底座86和夾頭87之間有一個(gè)可伸縮的刀片88，它可以將條帶的端部切成方的，以便拼接。條帶傳感器89、90是這樣定位的，即，當(dāng)一個(gè)條帶端部定位以便拼接時(shí)，傳感器能分別檢測(cè)到條帶W1、W2的前端的存在。
膠帶底座86和膠帶夾頭87還可以借助某些機(jī)構(gòu)(未示)朝離開條帶行進(jìn)路徑的方向移動(dòng)，以便于操作者將拼接膠帶T1、T2放到底座和夾頭上。例如，膠帶底座86可以相對(duì)于條帶路徑P的橫向移動(dòng)(由圖4看的話，是沿著離開紙面的方向)，這樣就可以很方便地將膠帶條T1以粘結(jié)側(cè)朝外的方式放到底座86的上表面91上。膠帶夾頭87可以繞平行于條帶路徑P的一軸線樞轉(zhuǎn)，因而其下表面92可以是垂直的，并可以面對(duì)著操作者以便放置膠帶。對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員而言，底座86和夾頭87的便于放置拼接膠帶的其它定位方式也是很清楚的。
假設(shè)卷筒B2剛開始退繞條帶W2，條帶W2將通過拼接裝置16、輸帶輥17、條帶儲(chǔ)存器18，直至復(fù)合條帶制造機(jī)20。操作者可將膠帶底座86和膠帶夾頭87移動(dòng)到它們的膠帶裝載位置，并將膠帶條T1和T2分別放到表面91和92上，在那里膠帶條借助空氣吸附來加以保持。條帶W1的前端將從輥?zhàn)?3的下方通過，并進(jìn)入條帶引導(dǎo)件76和條帶隔板80之間的空間內(nèi)，它向下游移動(dòng)，直到條帶端部傳感器89檢測(cè)到它的出現(xiàn)。傳感器89啟動(dòng)條帶上夾頭81，將條帶W1的前端保持在進(jìn)行拼接的位置。拼接裝置此時(shí)的位置情況如圖4所示。
當(dāng)傳感器50(圖2)檢測(cè)到卷筒B2已經(jīng)退繞至一預(yù)定直徑時(shí)，它向輸帶輥17傳輸一信號(hào)以便增大條帶的速度。隨著輸帶輥17的加速，調(diào)節(jié)臂44順時(shí)針地樞轉(zhuǎn)，這將導(dǎo)致伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)卷筒B2旋轉(zhuǎn)得更快。這樣將導(dǎo)致條帶W2積聚在條帶儲(chǔ)存器內(nèi)以備拼接。在達(dá)到卷筒B2的一預(yù)定速度時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒B2，條帶夾頭82、83被啟動(dòng)而將條帶W2夾持在條帶引導(dǎo)件77、80和78、79之間，刀片88在膠帶底座86和膠帶夾頭87之間切割條帶W2并退回(圖5)。
刀片88退回之后，條帶夾頭82釋放，空氣噴嘴85工作將條帶W2的條帶端部殘留物推出拼接裝置16(圖6)。隨后，膠帶夾頭87向下移動(dòng)得抵住膠帶底座86，從而使膠帶條T1、T2的粘結(jié)側(cè)抵住相互鄰接的條帶W2的后端和條帶W1的前端的上、下條帶表面，從而形成拼接頭(圖7)。
拼接頭形成之后，膠帶夾頭87和條帶夾頭81、83退回，輸帶輥17開始將拼接后的玻璃纖維條帶從拼接裝置拉出。在拼接作業(yè)過程中，來自條帶儲(chǔ)存器18的條帶被供給KDF過濾嘴制造機(jī)22和復(fù)合條帶制造機(jī)20，并且儲(chǔ)存器內(nèi)積聚的條帶W2大部分都被用光。接著，卷筒支座34移動(dòng)一個(gè)條帶的寬度，以使卷筒B2上的下一鄰接的條帶對(duì)準(zhǔn)條帶路徑P。隨后，操作者將新的膠帶條T1、T2裝到拼接裝置上，將下一條帶W2的前端引入條帶引導(dǎo)件77、80，直到傳感器90，該傳感器啟動(dòng)條帶夾頭82，定位條帶W2，以進(jìn)行下一次拼接，該過程與以上結(jié)合圖4-7所述的過程大致相同，只是被送出的條帶是W1，被夾持以便拼接的條帶是W2。
傳感器89、90處在刀片88的切割平面的略微上游的位置(圖4)，因而當(dāng)把拼接膠帶條T1、T2施加于條帶W1、W2的端部時(shí)，在條帶的端部之間形成了一大約為1/8英寸至3/8英寸的間隙G。參見圖8和9，其中示出了一個(gè)較佳的拼接結(jié)構(gòu)，在條帶W1和W2之間具有間隙G。膠帶T1、T2的寬度最好是小于條帶W1、W2的寬度。間隙G可使條帶W1和W2之間的具有非常牢固可靠的拼接接頭。如果將條帶的端部布置成相互緊靠的對(duì)接形式，則如圖9中假想線所示的接頭的撓曲將導(dǎo)致膠帶T2與條帶端部W1和W2之間的粘結(jié)脫開或松動(dòng)。
圖11和12示出了復(fù)合條帶制造機(jī)或成形機(jī)20，其中有來自條帶儲(chǔ)存器18的條帶W1或W2通過。全寬(38mm)的條帶經(jīng)過導(dǎo)輥94、95行進(jìn)至一條帶縱切機(jī)構(gòu)96，在那里，借助切割刀97將條帶縱向地切割成兩個(gè)相等的細(xì)條Wa、Wb，它們的寬度大約是19mm。條帶Wa和Wb在縱切機(jī)構(gòu)96處分離，并沿著分別經(jīng)過導(dǎo)輥98、99和100、101的行進(jìn)路徑P1和P2垂直地分開。在一卷筒卷軸102上安裝了一煙草紙條帶Wt的卷筒B3。條帶Wt由KDF過濾嘴制造機(jī)以等同于條帶Wa和Wb的速度從卷筒B3拉出。條帶Wt經(jīng)過并繞過多個(gè)傳統(tǒng)的輥?zhàn)?04、106，隨后垂直向上到位于路徑P1、P2之間的輥?zhàn)?08，在那里，橫向地對(duì)準(zhǔn)，并沿基本平行于路徑P1、P2的路徑P3由引導(dǎo)件115引導(dǎo)至輥?zhàn)?10。從輥?zhàn)?8、100、108開始，連續(xù)至輥?zhàn)?9、101、110，三個(gè)條帶Wa、Wb、Wt橫向地對(duì)準(zhǔn)，成層疊關(guān)系，隨后借助輥?zhàn)?12、113、114會(huì)聚成一個(gè)三層的復(fù)合條帶Wc，如圖13所示，該復(fù)合條帶包括夾設(shè)在玻璃纖維條帶Wa和Wb之間的煙草紙條帶Wt。
條帶Wc在下游是這樣通過的，即，從復(fù)合條帶制造機(jī)20至KDF過濾嘴制造機(jī)22，在制造機(jī)22處，該復(fù)合條帶包裹住由擠壓機(jī)12生成的碳燃料棒，并用紙?jiān)俅伟纬梢挥糜跓煵葜破返倪B續(xù)的碳燃料棒。
設(shè)備10的工作過程如下所述一碳燃料棒由擠壓機(jī)12連續(xù)擠壓而成，并通過一傳送裝置24直接傳送到KDF過濾嘴制造機(jī)22，在那里，碳燃料棒與一復(fù)合的玻璃纖維/煙草紙條帶相結(jié)合，并用一紙?jiān)俅伟纬梢贿B續(xù)的碳燃料棒，該燃料棒隨即被切割成用于制造煙草制品的單個(gè)燃料元件。復(fù)合的玻璃纖維/煙草紙條帶Wc還與碳燃料棒平行地形成，并與用來再包裹的紙一起供給至KDF過濾嘴制造機(jī)。
復(fù)合條帶Wc這樣連續(xù)地形成，即，將具有某一給定長(zhǎng)度的條帶W1、W2從一雙卷筒退繞裝置14的兩個(gè)卷筒B1、B2上退繞，并在一拼接設(shè)備16中對(duì)所述的兩個(gè)條帶進(jìn)行半自動(dòng)的拼接。在拼接作業(yè)之前，退繞裝置14加速，從而在一條帶儲(chǔ)存器18內(nèi)積聚了多余的條帶材料，因此，當(dāng)把各條帶保持不動(dòng)以便拼接時(shí)，可給KDF過濾嘴制造機(jī)供給足夠的條帶材料，這樣就可以維持恒定不變的生產(chǎn)率。
玻璃纖維條帶W1、W2的寬度是最終形成的復(fù)合條帶寬度的兩倍。因此，在條帶卷上只需要較少的切縫，條帶W1和W2可以承受較大的張力，不會(huì)斷裂或拉長(zhǎng)。此外，由于是在拼接裝置的下游將條帶縱切為兩個(gè)條帶，所以只需要一個(gè)雙卷筒退繞裝置。如果條帶是以最終的復(fù)合條帶的寬度供給的話，則需要兩個(gè)退繞裝置和四個(gè)卷筒來維持一連續(xù)的工藝。
在復(fù)合條帶制造機(jī)20中，條帶W1或W2被縱切為兩個(gè)相等的條帶Wa、Wb，并借助一導(dǎo)輥系統(tǒng)垂直地分開。將一煙草紙條帶Wt設(shè)置在條帶Wa、Wb之間，并在這些條帶借助導(dǎo)輥系統(tǒng)沿橫向和垂向會(huì)聚成一個(gè)三層的復(fù)合條帶Wc時(shí)，使所述煙草紙條帶夾設(shè)在條帶Wa和Wb之間。隨后，將復(fù)合條帶Wc供給至KDF過濾嘴制造機(jī)22，在那里，以一種傳統(tǒng)的方式將復(fù)合條帶包裹到碳燃料棒上，并用一紙?jiān)偌右园员阌糜谝粺煵葜破贰?br> 雖然上面已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的各較佳實(shí)施例，但應(yīng)該理解，本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下，對(duì)這些實(shí)施例作出種種變化和改動(dòng)。因此，本發(fā)明應(yīng)該僅限于所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍，并受到相應(yīng)法規(guī)的保護(hù)。
權(quán)利要求
1．一種用來形成用于煙草制品生產(chǎn)的復(fù)合條帶的設(shè)備，包括一雙卷筒退繞裝置，用于將具有某一給定寬度的玻璃纖維條帶交替地從第一和第二卷筒沿一行進(jìn)路徑退繞；一拼接裝置，用于將從一個(gè)卷筒退繞的第一條帶的后端拼接到從另一卷筒退繞的第二條帶的前端；以及一復(fù)合條帶制造機(jī)，用于接收來自于拼接裝置的條帶并形成復(fù)合條帶，它包括將第一或第二條帶縱切成兩個(gè)寬度基本相同的窄條帶的一縱切裝置，一用于將兩個(gè)窄條帶垂直分開的第一導(dǎo)輥系統(tǒng)，一卷繞了一紙條帶的第三卷筒，一用于將所述紙條帶引導(dǎo)至兩個(gè)窄條帶之間的一個(gè)位置上的第二導(dǎo)輥系統(tǒng)，所述第一和第二導(dǎo)輥系統(tǒng)包括若干個(gè)輥?zhàn)?，用于引?dǎo)所述兩個(gè)窄條帶和所述紙條帶形成一個(gè)三層復(fù)合條帶，并使所述紙條帶夾設(shè)在所述兩個(gè)窄條帶之間。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，它包括一位于所述拼接裝置下游的條帶儲(chǔ)存器；用于檢測(cè)從第一和第二卷筒送出的第一和第二條帶的條帶送出量的裝置；響應(yīng)于所述傳感裝置而增大條帶從第一或第二卷筒送出的速率從而在所述條帶儲(chǔ)存器內(nèi)儲(chǔ)存一定長(zhǎng)度的條帶的裝置。
3．如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感裝置包括用于檢測(cè)當(dāng)條帶從第一或第二卷筒送出后剩余條帶之直徑的裝置。
4．如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于增大條帶送出速率的裝置包括位于拼接裝置下游的各輸帶輥；位于各輸帶輥和相應(yīng)卷筒之間的調(diào)節(jié)裝置，用于產(chǎn)生一可控制相應(yīng)卷筒之轉(zhuǎn)速的輸出信號(hào)。
5．如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置包括一支承在所述條帶上并可圍繞一樞軸樞轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)臂；一傳感器，用于檢測(cè)所述調(diào)節(jié)臂繞所述樞軸旋轉(zhuǎn)的角度位置，以便產(chǎn)生用于控制使條帶從中送出的各卷筒的轉(zhuǎn)速的所述輸出信號(hào)。
6．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述拼接裝置包括一對(duì)入口條帶引導(dǎo)件和一出口條帶引導(dǎo)件；一與每一條帶引導(dǎo)件協(xié)作的夾頭，用于將來自第一和第二卷筒的各條帶夾持在每一條帶引導(dǎo)件內(nèi)；在每個(gè)入口條帶引導(dǎo)件處、用于從其推出一條帶剩余部分的裝置；一設(shè)置在所述入口和出口條帶引導(dǎo)件之間、用于切割所述條帶以便進(jìn)行拼接的切割裝置；設(shè)置在所述入口和出口條帶引導(dǎo)件之間、用于對(duì)切割后的條帶進(jìn)行拼接的裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述拼接頭施加裝置包括一膠帶底座和一布置在所述條帶通過拼接裝置的行進(jìn)路徑上的膠帶夾頭，所述膠帶底座和膠帶夾頭內(nèi)的抽吸裝置能相對(duì)于所述膠帶底座和膠帶夾頭可釋放地保持住一有關(guān)的拼接膠帶條。
8．如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述膠帶底座和膠帶夾頭可以沿著彼此面對(duì)或離開的方向相對(duì)移動(dòng)，以便將拼接膠帶施加到需拼接條帶的上、下表面，所述切割裝置位于膠帶底座和膠帶夾頭之間的一切割平面內(nèi)，并且當(dāng)膠帶底座和膠帶夾頭相互面對(duì)地移動(dòng)以便將拼接膠帶施加到需拼接的條帶上時(shí)，所述切割裝置退回。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述膠帶底座和膠帶夾頭朝離開條帶行進(jìn)路徑的方向移動(dòng)，以便于將拼接膠帶放到膠帶底座和膠帶夾頭上。
10．如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，它包括設(shè)置在每一入口條帶引導(dǎo)件下游和切割平面上游的一個(gè)條帶端部傳感器，該傳感器用于檢測(cè)來自第一和第二卷筒的各條帶的前端，并產(chǎn)生一用來啟動(dòng)用于入口條帶引導(dǎo)件的夾頭的輸出信號(hào)。
11．如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述條帶剩余部分推出裝置包括一布置在每一入口條帶引導(dǎo)件內(nèi)的空氣噴嘴，用于在上游方向上對(duì)條帶剩余部分施加加壓的空氣，以迫使條帶剩余部分沿上游方向排出其所在的入口條帶引導(dǎo)件。
12．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括當(dāng)一玻璃纖維條帶已經(jīng)從所述第一和第二卷筒中的一個(gè)卷筒上退繞下來之后，用于使所述第一和第二卷筒交替地相對(duì)于行進(jìn)路徑橫向移動(dòng)一個(gè)等于玻璃纖維條帶寬度的距離的裝置，以便使下一個(gè)玻璃纖維條帶對(duì)準(zhǔn)條帶的行進(jìn)路徑。
13．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述玻璃纖維條帶的寬度大約是38mm，所述窄條帶的寬度大約是19mm，所述紙條帶包括寬度大約為19mm的煙草紙。
14．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述復(fù)合條帶制造機(jī)的導(dǎo)輥系統(tǒng)包括用于使兩個(gè)窄條帶在縱切機(jī)構(gòu)處垂直分開的若干個(gè)輥?zhàn)?、以及用于使兩個(gè)窄條帶和紙條帶垂直地并橫向地會(huì)聚進(jìn)入所述三層復(fù)合條帶內(nèi)的若干個(gè)輥?zhàn)印?br> 15．如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述條帶儲(chǔ)存器包括一狹窄的矩形容室，它具有一透明的前面板、一設(shè)置在所述儲(chǔ)存器內(nèi)的彎曲的金屬引導(dǎo)件，用以防止積聚的條帶發(fā)生紊亂。
16．一種用來拼接用于煙草制品生產(chǎn)的一玻璃纖維條帶的設(shè)備，包括一對(duì)入口條帶引導(dǎo)件，用于引導(dǎo)具有上、下表面的第一和第二玻璃纖維條帶，所述條帶從各自的第一和第二卷筒送出，并沿一行進(jìn)路徑送往一拼接區(qū)域；一出口條帶引導(dǎo)件，用于引導(dǎo)來自拼接區(qū)域的拼接后的條帶；一與每一條帶引導(dǎo)件相關(guān)的夾頭，用于將一條帶夾持在相關(guān)的條帶引導(dǎo)件內(nèi)；用于將一條帶剩余部分從每一入口條帶引導(dǎo)件推出的裝置；一設(shè)置在所述入口條帶引導(dǎo)件和所述出口條帶引導(dǎo)件之間的切割裝置，用于沿橫向于條帶行進(jìn)路徑的一個(gè)切割平面對(duì)所述條帶進(jìn)行切割；以及設(shè)置在所述入口條帶引導(dǎo)件和所述出口條帶引導(dǎo)件之間的裝置，用于在所述拼接區(qū)域?qū)λ鰲l帶施加一拼接頭。
17．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述拼接頭施加裝置包括用于對(duì)所述條帶的上、下表面施加一膠帶條的裝置。
18．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述拼接頭施加裝置包括一膠帶底座和一膠帶夾頭；位于所述膠帶底座和膠帶夾頭內(nèi)的抽吸裝置，用于將相應(yīng)的拼接膠帶條保持到所述膠帶底座和膠帶夾頭上；用于所述膠帶底座和膠帶夾頭沿著彼此面對(duì)的方向相對(duì)移動(dòng)的裝置，以便將所述接膠帶施加到條帶的上、下表面上。
19．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述推出裝置包括一布置在每一入口條帶引導(dǎo)件內(nèi)的空氣噴嘴，用于在上游方向上對(duì)條帶剩余部分施加加壓的空氣，以迫使條帶剩余部分沿上游方向排出其所在的入口條帶引導(dǎo)件。
20．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，它包括設(shè)置在每一入口條帶引導(dǎo)件下游附近和切割平面上游附近的一個(gè)條帶端部傳感器，該傳感器用于檢測(cè)來自第一和第二卷筒的各條帶的前端，并產(chǎn)生一用來啟動(dòng)用于各入口條帶引導(dǎo)件的夾頭的輸出信號(hào)。
21．如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所述膠帶底座和膠帶夾頭可以朝離開條帶行進(jìn)路徑的方向移動(dòng)，以便于將拼接膠帶放到膠帶底座和膠帶夾頭上。
22．一種用來連續(xù)形成用于煙草制品生產(chǎn)的復(fù)合條帶的方法，該方法包括如下步驟使具有某一給定寬度的第一玻璃纖維條帶沿著一行進(jìn)路徑從一第一卷筒上退繞；將所述第一條帶縱切成兩個(gè)寬度大致相等的窄條帶；將所述兩個(gè)窄條帶分開成間隔關(guān)系；引導(dǎo)一紙條帶通過所述兩個(gè)窄條帶之間；以及使所述兩個(gè)窄條帶和所述紙條帶沿兩個(gè)方向會(huì)聚到一起，從而形成一個(gè)三層的復(fù)合條帶，所述紙條帶夾設(shè)在所述兩個(gè)窄條帶之間。
23．如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟提供一卷繞在一第二卷筒上的、具有所述給定寬度的第二玻璃纖維條帶，所述第二玻璃纖維條帶具有一前端；將所述第二玻璃纖維條帶的前端沿所述行進(jìn)路徑定位到一個(gè)拼接區(qū)域內(nèi)；檢測(cè)來自第一卷筒的第一玻璃纖維條帶的退繞速度；當(dāng)達(dá)到某一預(yù)定的退繞速度時(shí)，停止第一玻璃纖維條帶的退繞工作；在所述拼接區(qū)域內(nèi)，沿著一切割平面對(duì)停下來的第一玻璃纖維條帶進(jìn)行切割，從而形成第一玻璃纖維條帶的后端和第一玻璃纖維條帶的條帶殘留物；將第二玻璃纖維條帶的前端拼接于第一玻璃纖維條帶的后端；以及使所述第二玻璃纖維條帶沿所述行進(jìn)路徑從所述第二卷筒上退繞。
24．如權(quán)利要求23的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟在拼接步驟之前，切割步驟之后，將第一玻璃纖維條帶的條帶殘留物推出。
25．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟當(dāng)所述第一玻璃纖維條帶停止，并且在切割步驟的過程中，在拼接區(qū)域的上游和下游對(duì)第一玻璃纖維條帶進(jìn)行夾持。
26．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述拼接步驟包括如下步驟在拼接區(qū)域內(nèi)將拼接膠帶條施加到第一和第二玻璃纖維條帶的上、下表面。
27．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟檢測(cè)第一卷筒上已退繞的條帶的量；在檢測(cè)到卷筒上保留的第一條帶達(dá)到一預(yù)定量時(shí)，并且在使第一玻璃纖維條帶的退繞停止之前，增大第一卷筒的退繞速度；以及，在拼接區(qū)域的上游積聚一定長(zhǎng)度的第一玻璃纖維條帶。
28．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟在拼接之前，使第二玻璃纖維條帶的前端與第一玻璃纖維條帶的后端彼此隔開，從而在兩者間形成一預(yù)定尺寸的間隙。
29．如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定尺寸是大約1/8至大約3/8英寸。
30．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟從所述第一和第二卷筒交替送出一玻璃纖維條帶，并在拼接區(qū)域內(nèi)將玻璃纖維條帶拼接到一起，從而可以連續(xù)地供給一玻璃纖維條帶來形成所述復(fù)合條帶。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來形成一用于煙草制品的燃料元件生產(chǎn)的復(fù)合條帶的方法和設(shè)備,包括一讓玻璃纖維條帶交替退繞的雙卷筒退繞裝置。采用一拼接設(shè)備將來自退繞裝置的兩個(gè)卷筒的條帶拼接到一起。可進(jìn)行傳感和速度控制,用以檢測(cè)退繞速度和保留在一卷筒上的條帶的量,以便在拼接和條帶停止以進(jìn)行拼接之前控制條帶的積聚量。在拼接設(shè)備的上游,條帶被供給至復(fù)合條帶成形機(jī),并在那里被縱切成相等的兩半,且垂直地分開。一紙條帶被引導(dǎo)至兩個(gè)半條帶之間,諸條帶會(huì)聚形成一個(gè)三層式的復(fù)合條帶,其中紙條帶夾設(shè)在兩個(gè)玻璃纖維條帶之間。該復(fù)合條帶被供給至一KDF過濾嘴制造機(jī),并在那里與一碳棒相結(jié)合而制作一燃料元件。
文檔編號(hào)B32B37/16GK1208691SQ981096
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1998年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月4日
發(fā)明者D·R·威爾金森, J·L·納爾遜, J·K·羅杰, V·B·巴恩斯, B·S·法格 申請(qǐng)人:R·J·雷諾茲煙草公司