專利名稱：用于以計量好的顆粒材料填充空腔的供料輪的制作方法
用于以計量好的顆粒材料填充空腔的供料輪
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及在填充有顆粒的產(chǎn)品的高速制造過程中，以重 復(fù)方法從供料輪精確輸送準(zhǔn)確計量的顆粒材料的方法和設(shè)備，更特別 地是涉及在插塞-空間-插塞的香煙濾嘴制造過程中，從供料輪向空間 精確和重復(fù)輸送顆粒材料的方法和設(shè)備。
特定物品的制造，例如碳濾嘴香煙，單尺寸包裹的顆粒食品或調(diào) 味品、藥丸、彈藥等等，需要在沿物品生產(chǎn)線的特定位置重復(fù)充填精 確計量的顆粒物質(zhì)裝料。在這種物品的高速大量生產(chǎn)過程中，很難實 現(xiàn)對期望的空腔進行連續(xù)精確填充顆粒。在以碳或其它顆粒過濾材料 填充香煙過濾空腔時，最好應(yīng)避免顆粒材料的過度粉末化和擴散，同
時應(yīng)盡可能實現(xiàn)接近100%的填充。
其全部內(nèi)容被并入于此而引為參考的US 5 875 824公開了 一種用 于輸送預(yù)定量材料的方法和裝置，其中單個計量輪從供應(yīng)滑槽接收不 連續(xù)量的材料，該不連續(xù)量的材料從計量輪輸送到輸送輪，并沿著過 濾桿從輸送輪傳送到空間內(nèi)。將顆粒從一個輪輸送到另一個輪的結(jié)果 是，在輸送輪中用于接收顆粒材料的袋子必需大于計量輪中的袋子。 這種配置很難實現(xiàn)100%的填充用于接收來自輸送輪的顆粒材料的物 品空腔。
根據(jù)US 5 875 824，碳顆粒從與容器連通的滑槽吸入到旋轉(zhuǎn)計量 輪上的袋子內(nèi)。計量輪的輪緣包括多個等間隔的袋子，每一個袋子由 徑向定向的錐形孔和錐形孔基座處的不連續(xù)的篩網(wǎng)所限定。錐形孔沿 徑向向內(nèi)的方向會聚。計量輪輪緣內(nèi)的徑向定向的通道與計量輪內(nèi)部 的篩網(wǎng)的后部連通。真空可通過徑向通道和篩網(wǎng)與計量輪內(nèi)部的靜止 真空增壓系統(tǒng)連通，這樣，與計量輪內(nèi)的袋子相鄰的任何碳顆粒將被 吸到袋子的錐形孔內(nèi)，直到它被充滿。
4其全部內(nèi)容被并入于此而引為參考的US 6 805 174也公開了 一種 以顆粒材料填充間隔開的空腔的方法和裝置。這些空腔在上游位置被 部分填充顆粒材料，同時在該部分填充過程中于每一個空腔的下面施 加真空。該部分填充的空腔隨后在下游被完全填充顆粒材料，同時在 該填充過程中于每一個空腔的頂側(cè)施加真空。在部分填充過程中于空 腔下面施加真空和在完全填充過程中于空腔的頂側(cè)施加真空的結(jié)合可 產(chǎn)生約100%的空腔填充率，而顆粒材料的額外擴散卻最小。在真空 鼓外部上的每一個上游和下游填充位置的顆粒材料的袋子被解除真 空，從而將顆粒材料從真空鼓上的袋子輸送到空腔。
發(fā)明概要
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種機器，它包括以計量好的顆 粒材料通過高效和及時方式來填充空腔的供料輪。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種機器，它能夠以不同的速度運轉(zhuǎn)， 同時不管機器的運轉(zhuǎn)速度怎樣，它能在不產(chǎn)生擴散的前提下排出計量 好的顆粒材料。
本發(fā)明的另 一個目的是提供了 一種向一系列空腔輸送計量好的顆 粒材料的方法，同時在不產(chǎn)生顆粒擴散的前提下實現(xiàn)空腔的完全填充。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種機器，它包括用于以計量好的顆粒材料 填充空腔的供料輪。在供料輪的圓周上等間隔分隔開的一系列的袋子， 其中每一個袋子具有穿孔的底壁。位于供料輪內(nèi)的真空歧管，它包括 真空室，用于在供料輪轉(zhuǎn)動時向每一個袋子的穿孔底壁提供真空。位 于供料輪外部的顆粒材料填充室，其中顆粒材料通過真空室被吸入到 袋子內(nèi)。該歧管包括位于真空室下游的真空釋放閥，用于在供料輪上 的預(yù)定排出位置從袋子向空腔內(nèi)排出顆粒材料。還具有連接的調(diào)節(jié)結(jié) 構(gòu)，用于可旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)供料輪內(nèi)的真空歧管的位置，以便根據(jù)機器的 速度來提前或延遲排出位置，從而在不產(chǎn)生顆粒材料顯著擴散的前提 下實現(xiàn)對空腔的預(yù)期填充。
優(yōu)選地，真空歧管具有加壓空氣孔口，用于在真空釋放后幫助顆粒材料從袋子的排出。
在本發(fā)明的另一個實施例中，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)同時調(diào)節(jié)真空室、真空釋 放閥以及加壓空氣孔口的位置，而在本發(fā)明的另一個實施例中，調(diào)節(jié) 結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)真空室的位置，并且獨立調(diào)節(jié)真空釋放閥和加壓空氣孔口的
位置。在后一實施例中，真空歧管包括位于其中的可調(diào)節(jié)片段，而真 空釋放閥和加壓空氣孔口可位于該可調(diào)節(jié)的片段上。但是，在后一實 施例中， 一個操作機構(gòu)用于調(diào)節(jié)真空歧管的位置，第二操作機構(gòu)用于 移動真空歧管內(nèi)的可調(diào)節(jié)片段。
優(yōu)選地，向填充室輸送的顆粒材料的流量是可變的，即，在較高
的機器速度下，流量增加；在較低的機器速度下，流量減小。
本發(fā)明還包括一種以計量好的顆粒材料來填充空腔的方法，包括 步驟轉(zhuǎn)動在圓周上具有多個等間隔袋子的供料輪，其中每一個袋子 具有越過顆粒材料填充室的穿孔底壁。其它步驟包括從供料輪內(nèi)向袋 子的穿孔底壁供給真空，用于將顆粒材料從填充室吸至袋子內(nèi)，在供 料輪上的預(yù)定排出位置釋放袋子上的真空，從而將顆粒材料從袋子排 放到空腔。該排出位置可根據(jù)機器速度提前或延遲。
該方法中的其它步驟還可包括將壓力空氣從供料輪內(nèi)引入到袋 子內(nèi)，以便在真空被釋放后幫助顆粒材料的排出。而且，真空供給位 置、真空釋放閥和壓力空氣可根據(jù)機器速度同時調(diào)節(jié)。可替換地，真 空供給位置可被調(diào)節(jié)，同時真空釋放閥的位置和壓力空氣可被獨立調(diào) 節(jié)。
附圖的簡短說明
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，通過結(jié)合附圖并閱讀下面的詳細(xì) 說明后，本發(fā)明的除上述提及之外的新的特征和優(yōu)點將變得更明顯， 其中相同的附圖標(biāo)記指代類似的部件，這些附圖為


圖1是根據(jù)本發(fā)明的高速供料輪的側(cè)面正視圖，它具有以計量好 的顆粒材料來填充空腔的可調(diào)節(jié)的真空歧管；和
圖2是側(cè)面正視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個替換實施例的另一
6高速供料輪。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，可用于向在物品的大量生產(chǎn)過程中以高 速生產(chǎn)的 一 個或多個物品內(nèi)的空腔輸送精確計量體積的顆粒。該系統(tǒng) 包括至少一個繞位于中心的可調(diào)節(jié)的真空歧管旋轉(zhuǎn)的供料輪，該真空 歧管包括至少 一個真空室。沿著位于供料輪的外圓周和被夾在供料輪 內(nèi)圓周上的穿孔帶或篩網(wǎng)之間的供料輪的外圓周面上限定了多個袋 子，用于向一個或多個物品的空腔內(nèi)精確計量并輸送預(yù)定量的顆?；?粒子。
附圖示出了用于生產(chǎn)間隔開的醋酸纖維素插塞的香煙濾嘴桿的流 水線，在這些插塞之間具有以顆粒材料填充并由插塞包裝材料包裹的 空腔。最初，當(dāng)濾嘴桿通過至少一個填充站時，繞濾嘴桿包裹的紙張 在濾嘴桿的頂側(cè)保持敞開。當(dāng)濾嘴桿在填充站下通過時，碳顆?；蛄?子沿著濾嘴桿并通過濾嘴桿頂側(cè)上的開口被插入到間隔開的空腔內(nèi)。 在濾嘴桿離開該填充站并繼續(xù)向下游移動時，在濾嘴桿的頂部保持敞 開的插塞包裝紙被折疊到過濾部件和填充有顆粒的空腔上，并被粘結(jié) 和密封，以完成濾嘴桿的構(gòu)造。
特別地參照附圖，附圖l是高速機器IO的側(cè)面正視圖，它包括至
少 一個供料輪，用于在香煙濾嘴桿的制造過程中以計量好的顆粒材料
填充空腔。最初，在機器10的入口處，通過以膠水敷涂器(未示出) 將膠水涂到紙張14上，間隔開的醋酸纖維素插塞12被固定至插塞包 裝紙14。紙張14部分地包裹在間隔開的插塞12的周圍，但是其頂側(cè) 保持敞開，從而在沿通過機器10的縱向路徑移動的相鄰插塞之間形成 空間或空腔16。至少一個供料輪18用于向空腔16提供不連續(xù)的顆粒 材料，例如碳20，這將在下文更詳細(xì)的描述。在空腔被填滿顆粒材料 后，紙張14被折疊并在醋酸纖維素插塞周圍的適當(dāng)位置被粘結(jié)，并在 空腔之間填充以裝飾品(未示出)。皮帶22用于牽引插塞包裝材料， 其中間隔開的醋酸纖維素插塞12沿著機器IO移動的縱向路徑固定到該皮帶。
供料輪18包括袋子24，用于接收來自碳滑槽26的碳材料20。該 碳滑槽被供以來自加料斗28的碳。當(dāng)袋子移動通過碳滑槽26時，在 供料輪上的每一個袋子的內(nèi)底表面上施加真空，并且碳因此被吸至每 一個袋子24內(nèi)。最后，當(dāng)填充有碳20的袋子24相對于空腔16達到 預(yù)定點時，施加壓力并釋放真空，以迫使碳離開袋子進入到空腔內(nèi)。
供料輪18包括驅(qū)動輪傳動輪30，用于轉(zhuǎn)動供料輪，特別是轉(zhuǎn)動 位于供料輪圓周上的袋子24。袋子定位在設(shè)置于供料輪圓周上的間隔 元件之間，并且每一個袋子的底部包括向供料輪的內(nèi)部開口的穿孔篩 網(wǎng)36，以及可移動的內(nèi)部真空歧管34。支承殼體36定位在驅(qū)動輪傳 動輪30和真空歧管34之間。這種配置允許真空歧管輕微地轉(zhuǎn)動以用 于調(diào)節(jié)目的，這將在下文更詳細(xì)的描述。
真空室38位于真空歧管34內(nèi)，并且當(dāng)供料輪轉(zhuǎn)動通過與供料輪 相鄰的填充室44時，來自真空室內(nèi)的供給口 40、 42的真空向每一個 袋子24內(nèi)的穿孔篩網(wǎng)32提供真空。填充室供以來自加料斗28的碳顆 粒20，并與碳滑槽26相連。
當(dāng)袋子24旋轉(zhuǎn)通過填充室44時，袋子通過作用在穿孔篩網(wǎng)32 上的室38內(nèi)的真空填充以碳顆粒。當(dāng)填充袋子退出填充室44時，刮 桿46從袋子24內(nèi)去除過剩的碳。最后，由于真空仍被施加到穿孔篩 網(wǎng)，填滿的袋子到達真空歧管34內(nèi)的真空釋放槽48，在那里，真空 得到再生并且來自孔口 50的加壓空氣被施加到篩網(wǎng)。該作用導(dǎo)致袋子 內(nèi)的碳顆粒20從那里輸送到過濾插塞12之間的空腔16內(nèi)。如果需要 的話，真空釋放槽可比示出的要長。
通過示例的方式，供料輪18的袋子24內(nèi)的碳顆粒在5:30的位置 時排料(如圖1所示)，這對于機器速度為每分鐘1500根過濾嘴來說 是理想的。但是，當(dāng)機器10以不同于每分鐘1500根過濾嘴的速度運 轉(zhuǎn)時，5:30時的排料位置就不是最優(yōu)的，并且容易導(dǎo)致連續(xù)濾嘴桿上 的碳顆粒20擴散，和/或產(chǎn)生可變空腔填充率。這些缺點在本發(fā)明中 通過下面的方法來解決，真空歧管34可沿順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)，以改變從供料輪18的圓周上的各自袋子24的碳顆粒的排出點。
當(dāng)機器10以大于每分鐘1500根過濾嘴的機器速度運轉(zhuǎn)時，從袋 子排出顆粒將比在5:30的位置時進行排出要處于更上游的位置或者 更早一些。更早的釋放可消除粒子擴散并提供理想的空腔填充率。為 了實現(xiàn)該較早的從袋子進行的顆粒排出，真空歧管34通過馬達52和 連接至真空歧管的操作機構(gòu)54沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從而可提前歧管。 真空歧管的這種移動隨后將真空釋放槽定位在5:30位置的上游，從而 實現(xiàn)最優(yōu)的碳顆粒排出。要不然，機器以和上迷相同的方式來運轉(zhuǎn)。
相反地，當(dāng)機器10以低于每分鐘1500根過濾嘴的速度運轉(zhuǎn)時， 真空歧管沿順時針方向略微旋轉(zhuǎn)，從而將排出點進一步延遲到上述例 子中的5:30位置的下游。
應(yīng)該指出，提前或延遲真空歧管34將同時改變真空釋放槽48、 空氣孔口 50和真空室38。由于這種組合移動未必總是理想的，圖2 示出了一種替換機器10A,其中加壓空氣孔口 50A和真空釋放槽48A 被做成獨立的可調(diào)節(jié)的片段56。片段56在真空歧管34內(nèi)可通過適當(dāng) 的操作機構(gòu)來調(diào)節(jié)。機器10A以和機器10相同的方式來運轉(zhuǎn)，除了 真空釋放槽48和空氣孔口 50可相對于真空室38調(diào)節(jié)之外。這種方案 可允許馬達52和操作機構(gòu)54控制真空室38和其它操作機構(gòu)58的位 置，以便控制真空釋放槽48A和空氣排出孔50A的最終位置。而且， 如果需要的話，真空釋放槽可以比示出的長一些。
當(dāng)機器10的速度改變時，填充室44內(nèi)的顆粒材料20的體積可影 響供料輪18內(nèi)的袋子34的填充。因此，通過供給滑槽26將顆粒從加 料斗28供給到填充室44是理想的，從而可確保袋子24的連續(xù)填充， 并使得過度供給到返回托盤60的顆粒最少，該托盤用于接收由刮桿 46去除的顆粒。在這一點上， 一滑閥62可定位在加料斗28和滑槽26 之間，并且可連接一操作機構(gòu)(未示出)，以便根據(jù)機器速度和其它參 數(shù)來打開及關(guān)閉滑閥32。由于通過滑閥62的顆粒流在某種程度上取 決于加料斗28內(nèi)的材料的量，在加料斗內(nèi)可設(shè)置傳感器64或一系列 這種傳感器，以便監(jiān)測顆粒水平面，以及向加料斗內(nèi)增加或減少顆粒供給，以保持特定水平的顆粒材料。
所有的促動器移動可通過PLC或類似的裝置來控制，以確保在所 有機器速度下都能最優(yōu)地運轉(zhuǎn)。
加壓空氣孔口 50， 50A可位于真空釋放槽之前或與其一起處于某 一位置，并且最終的構(gòu)造由供料輪的速度、介質(zhì)20的密度以及需要填 滿和將介質(zhì)保持在袋子內(nèi)的真空水平來指示。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解，本發(fā)明可通過除上述為了舉例說明 而不是限制目的的實施例之外的其它實施例來實現(xiàn)。上述實施例中的 設(shè)備和方法適合于輸送不同類型的顆?；蛄Ｗ硬牧?，并且可用于填充 香煙濾嘴部分之外的其它地方。例如，該設(shè)備能夠適于藥物給付的填 充，或?qū)⒎勰钍澄?，或其它粉末、顆?；蛄Ｗ赢a(chǎn)品重復(fù)充填到不連 續(xù)的包裝或容器內(nèi)。
而且，在填充操作中，與適當(dāng)?shù)难b飾品一起可使用多個供料輪18， 例如US 6 805 174中所示的例子。
權(quán)利要求
1、一種機器，包括用于以計量好的顆粒材料填充空腔的供料輪；用于轉(zhuǎn)動該供料輪的操縱機構(gòu)；在供料輪的圓周上等間隔分隔開的一系列袋子，其中每一個袋子具有穿孔的底壁；位于供料輪內(nèi)的真空歧管，它包括真空室，用于在供料輪轉(zhuǎn)動時向袋子的穿孔底壁提供真空；位于供料輪外部的顆粒材料填充室，顆粒材料從其中通過真空室被吸入到袋子內(nèi)；位于真空歧管上的真空釋放閥，用于在供料輪上的預(yù)定排出位置從袋子向空腔內(nèi)排出顆粒材料；以及連接的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，用于可旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)供料輪內(nèi)的真空歧管的位置，以便根據(jù)機器的速度來提前或延遲排出位置。
2、 如權(quán)利要求l所述的機器，包括位于真空歧管上的加壓空氣孔 口，用于在發(fā)生真空釋放時幫助從袋子中排出顆粒材料。
3、 如權(quán)利要求3所述的機器，其中加壓空氣孔口位于真空釋放閥 之前的位置，或與其一共處于某一位置。
4、 如權(quán)利要求2所述的機器，其中調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)同時調(diào)節(jié)真空室、真 空釋放閥以及加壓空氣孔口的位置。
5、 如權(quán)利要求2所述的機器，其中調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)真空室的位置， 并且獨立調(diào)節(jié)真空釋放閥和加壓空氣孔口的位置。
6、 如權(quán)利要求5所述的機器，其中真空歧管包括可調(diào)節(jié)的片段， 真空釋放閥和加壓空氣孔口位于可調(diào)節(jié)的片段上。
7、 如權(quán)利要求6所迷的機器，包括用于調(diào)節(jié)真空歧管的操作機構(gòu)， 和用于移動真空歧管內(nèi)的可調(diào)節(jié)片段的單獨操作機構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求1所述的機器，包括用于供給填充室顆粒材料的加 料斗；和位于加料斗上的閥，用于控制從加料斗至填充室的顆粒材料 的流量。
9、 如權(quán)利要求8所述的機器，包括連接至加料斗上的閥門的操作 機構(gòu)，該操作機構(gòu)用于以較高的機器速度進一步打開閥門，并以較低 的機器速度稍微關(guān)閉該閥門。
10、 一種以計量好的顆粒材料來填充空腔的方法，包括步驟 轉(zhuǎn)動在圓周上具有多個等間隔袋子的供料輪，其中每一個袋子具有越過顆粒材料填充室的穿孔底壁；從供料輪內(nèi)向袋子的穿孔底壁供給真空，用于將顆粒材料從填充 室吸至袋子內(nèi)；在供料輪上的預(yù)定排出位置釋放袋子上的真空，從而將顆粒材料 從袋子排放到空腔；以及根據(jù)機器速度提前或延遲預(yù)定的排出位置。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，包括將壓力空氣從供料輪內(nèi)引入 到袋子內(nèi)的步驟，以便幫助顆粒材料的排出。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，包括根據(jù)機器速度同時調(diào)節(jié)真空 供給、真空釋放閥和壓力空氣位置的步驟。
13、 如權(quán)利要求ll所述的方法，包括調(diào)節(jié)真空供給位置以及獨立 調(diào)節(jié)真空釋放閥和壓力空氣的位置的步驟。
全文摘要
公開了一種以計量好的顆粒材料填充空腔(16)的機器(10)和方法。供料輪(18)包括一系列在其圓周上等間隔分隔開的袋子(24)，其中每一個袋子具有穿孔底壁(32)，和位于供料輪內(nèi)的真空歧管(34)，它包括真空室(38)，用于在供料輪轉(zhuǎn)動時向袋子的穿孔底壁提供真空。來自供料輪外部的填充室(26)的顆粒材料(20)通過該真空室被吸入到袋子內(nèi)。位于真空歧管下游的真空釋放閥(48)，用于在供料輪上的預(yù)定排出位置從袋子向空腔內(nèi)排出顆粒材料。還包括連接的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(52，54)，用于可旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)供料輪內(nèi)的真空歧管的位置，以便根據(jù)機器的速度來提前或延遲排出位置。
文檔編號B65B1/36GK101454206SQ200780019977
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者A·埃塞勒比, B·S·史密斯, J·J·斯特雷特, M·T·加薩夫納, S·F·施皮爾斯 申請人:菲利普莫里斯生產(chǎn)公司