CN106572712B - 用于在面罩生产线中引入备用鼻线的方法和*** - Google Patents

用于在面罩生产线中引入备用鼻线的方法和*** Download PDF

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Abstract

提供一种方法和相关方法以在耗尽生产线中运行的鼻线之前在面罩生产线中引入备用鼻线供料。设置第一鼻线源和第一切割***以便为面罩生产线供应运行的鼻线。备用鼻线源和第二切割***以待命状态设置在第一鼻线源附近。在耗尽第一鼻线源之前，使备用鼻线源和第二切割***达到运转速度，同时使鼻线从第二切割***转向远离生产线。在备用鼻线源和第二切割***处于期望运转速度时，使来自第二切割***的鼻线转向至生产线，同时使来自第一切割***的鼻线转向远离生产线。

Description

用于在面罩生产线中引入备用鼻线的方法和***
技术领域
本发明总体涉及防护面罩领域，更具体地涉及在制造这样的面罩时供应鼻线的方法和***。
相关同族申请
本申请主题与下列同时递交的PCT申请的主题相关(所有申请均指定美国)：
a.代理人案卷号：64973915PC02(HAY-3034B-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055861；题目为“面罩制造过程中拼接鼻线的方法及***”。
b.代理人案卷号：64973915PC01(HAY-3034A-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055858；题目为“面罩制造过程中拼接鼻线的方法及***”。
c.代理人案卷号：64973906PC01(HAY-3035A-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055865；题目为“用于在面罩制造过程中切割和放置鼻线的方法和***”。
d.代理人案卷号：64973906PC02(HAY-3035B-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055867；题目为“用于在面罩制造过程中放置鼻线的方法和***”。
e.代理人案卷号：64973906PC03(HAY-3035C-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055871；题目为“用于在面罩制造过程中放置鼻线的方法和***”。
f.代理人案卷号：64973906PC04(HAY-3035D-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055872；题目为“用于在面罩制造过程中放置鼻线的方法和***”。
g.代理人案卷号：64973896PC01(HAY-3036A-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055876；题目为“用于在面罩生产线的包装过程中包裹及准备面罩的方法及***”。
h.代理人案卷号：64973896PC02(HAY-3036B-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055878；题目为“用于在面罩生产线上将包裹好的面罩自动堆叠并装到纸板箱内的方法及***”。
i.代理人案卷号：64973896PC03(HAY-3036C-PCT)；国际申请号：PCT/US2015/055882；题目为“用于在面罩生产线上将包裹好的面罩自动堆叠并装到纸板箱内的方法及***”。
上述申请内容为所有目的以引用的方式并入本文中。上述申请所描述主题的特征及方面的任意组合都可以与本申请的实施例相结合，以得出本发明的其它进一步实施例。
背景技术
目前已知多种构造的一次性过滤式面罩或呼吸器，并有多种名字，包括“面罩”、“呼吸器”、“过滤式面部呼吸器”等等。为公开本发明的目的，这样的装置在本文中通称为“面罩”。
在自然灾害或其它灾难性事件期间，为救护工作者、救援抢险人员及一般民众供应防护面罩的能力是至关重要的。例如，在流行病爆发期间，使用能够过滤呼吸空气的面罩是应对此类事件并使情况好转的关键。因此，政府和其它市政机关通常会保持一定的面罩储备量，以应对突发紧急事件。然而，面罩有规定的保存期限，面罩的储存必须处于持续监管下，以防面罩过期并及时补给。这是一项非常昂贵的工作。
最近发起了一项调查，研究在流行病或其它灾害期间，不依赖库存，基于“按需”的基础批量生产面罩是否可行。例如，在2013年，隶属美国卫生与人类服务部备战与应战助理卿办公室的生物医学高级研究与开发局(BARDA)估计美国在流行病爆发期间，所需面罩量达1亿个；并计划研究能否通过每日批量生产150万到200万个面罩来满足该需要，并避免面罩囤积。这意味着每分钟生产约1500个面罩。由于技术和设备的限制，现有的面罩生产线每分钟只能生产100个面罩，远未达到预期目标。因此，如果想把在流行病期间“按需”生产面罩的目标变成现实，制造和生产过程的进步是必不可少的。
众所周知，过滤式面罩的不同构造均包含一个可弯曲、可塑型的金属件，称为“鼻线”，其沿上过滤面片的边缘布置以使面罩适合使用者鼻型并在使用过程中将面罩保持在位。在不同尺寸和面罩构型之间，鼻线可以具有不同的长度和宽度，但通常都是在持续制造过程中从绕线筒上切割下来，并被封装或密封在无纺材料层中。对于上文所述生产量的批量生产，因为绕线筒缺乏，所以提供备用绕线筒进入运行线同时维持该运行线的高生产速度是很有必要的。
本发明解决了这种需求，并提供用于高速布置备用鼻线进入面罩制造过程的方法和相关***。
发明内容
本发明的目的和优点将在下面的描述中陈述，或从说明书显见的，或可以通过本发明的实践了解。
根据本发明多个方面，提供将备用鼻线供料引入到运行的面罩生产线中而不需要停止或减速生产线的方法。应该理解，本发明的方法不限于任何特定类型或配置的包含鼻线的面罩，或者不限于下游面罩生产步骤。
所述方法在耗尽面罩生产线中的运行的鼻线之前在面罩生产线中引入备用鼻线供料。所述方法包括为生产线提供第一鼻线源和第一切割***，其中运行的鼻线通过第一鼻线源和第一切割***被供应。备用鼻线源和第二切割***以待命状态设置在第一鼻线源附近。在耗尽第一鼻线源之前，使备用鼻线源和第二切割***达到运转速度，同时通过第二切割***生产的鼻线被转向远离生产线，例如转向至丢弃位置。在备用鼻线源和第二切割***处于期望运转速度时，来自第二切割***的鼻线被转向至生产线，同时来自第一切割***的鼻线被转向远离生产线，例如被转向至相同或不同的丢弃位置。
在来自第一切割***的鼻线已经被转向远离之后，所述方法可以进一步包括停止第一鼻线源和用新鼻线源替换该第一鼻线源，并将该新鼻线源和第一切割***以待命状态放置在备用鼻线源附近。因此，在所述方法的后续运行中新鼻线源成为备用鼻线源。
在特定实施例中，第一鼻线源和备用鼻线源是鼻线卷，该鼻线卷以运转速度转被旋转驱动以向相应的切割***供应鼻线用于生产线。
所述方法可以包括感应备用鼻线源速度或第二切割***生产量中的一个或组合，以确定何时备用鼻线源和第二切割***处于运转速度。
另外，第一鼻线源的耗尽状态可以被感应以便确定何时开始使备用鼻线源和第二切割***到达运转速度。
在特定实施例中，第二切割***和备用鼻线的设置位置是不变的并且固定在生产线上。在替代实施例中，第二切割***和备用鼻线的设置位置是可移动的，并且在感应到第一鼻线源将处于耗尽状态时被移动至生产线。相似地，第一切割***和第一鼻线源的位置是可移动的并且可以在不同生产线之间移动。
本发明还涉及用于根据本发明的方法在面罩生产线中拼接备用鼻线至运行鼻线的各种***实施例，如本文所述和所支持的。
在下文将更细节地讨论本发明的其它特征和方面。
附图说明
参照附图，包括对本领域普通技术人员而言的最佳实施方式的本发明完整且可授权的公开内容，在本说明书的剩下部分中参考附图得到更具体的描述，在附图中：
图1是使用者佩戴的传统呼吸面罩的侧视图，该面罩包含鼻线，以将面罩贴合于使用者的面部；
图2是图1所示传统面罩处于折叠状态的俯视图；
图3是图2的面罩沿着标示在图2中的线截取的横截面视图；
图4是具有多个限定在其中的面罩片的纤网的俯视图，其中鼻线位于纤网内交替布置的片的边缘；
图5是根据本发明的多个方面的与供给和切割用于后续加入面罩片中的鼻线相关的部分面罩生产线的示意图；
图6是根据本发明的多个方面的从备用源将备用鼻线引入到运行的生产线的示意图；
图7是根据本发明的其它方面从备用源将备用鼻线引入到运行的生产线的示意图；
图8是根据本发明的其它方面从备用源将备用鼻线引入到运行的生产线的示意图；
图9是根据本发明的多个方面从备用源将备用鼻线引入到运行的生产线的另一个示意图；
图10是根据本发明的其它方面从备用源将备用鼻线引入到运行的生产线的示意图。
具体实施方式
现将详细介绍本发明的各个实施例，其中的一个或多个实例将在下文阐明。每个实施例通过对本发明解释的方式提供，并不意味着对本发明进行限定。事实上，对本领域内的技术人员来说显见的是，可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本发明进行各种修改和改变。例如，作为一个实施例的部分而示出或描述的特征可以被用到另一个实施例中，以产生又一个实施例。因此，其意图在于本发明覆盖权利要求及其等价物范围内的此类修改和改变。
如上所述，本发明的方法涉及在耗尽运行的鼻线之前将备用鼻线供料引入面罩生产线。下游的面罩生产过程不限制本发明的各方面，因而在此不会进行十分详细的解释。
同时，本公开涉及或隐含生产线上面罩的某些部件的传送或传输。应该容易理解，物品传送机(例如转动传送机和线型传送机)、物品放置机(例如真空盘放置机)和传输设备的任何方式和组合都在物品传送行业中被熟知，并且能够为本文描述的任何目的使用。因此无需为理解和领会本发明方法而详细描述这些众所周知的装置和***。
包含鼻线的面罩的多种风格或构造都已被广泛熟知，包括平折的面罩，并且本发明方法也可以适用在这些传统面罩的生产线中。只为说明目的，本方法的方面将参照特定类型的呼吸面罩进行描述，这种呼吸面罩在本技术领域中通常被称为“鸭嘴”面罩，如图1所示。
参照图1至图3，示出了佩戴者12面部佩戴的代表性面罩11(例如，鸭嘴面罩)。面罩11包含过滤体14，过滤体14通过弹性松紧带或固定部件16和18被固定到佩戴者12上。过滤体14包括上部20和下部22，两个部分呈匹配梯形，并优选地沿着三个侧面通过例如热密封和/或超声密封的方式被结合在一起。以这种方式进行的结合为面罩11增加了重要的结构完整性。
面罩11的第四个侧面是开放的，并包含顶边缘24和底边缘38，两个边缘相互合作以限定出面罩11与佩戴者的面部接触的周缘。顶边缘24被布置为接收细长的可塑型部件26(如图2和图3所示)，可塑型部件26呈扁平金属带状物或线状物的形式(在此被称为“鼻线”)。鼻线26如此设置以使面罩11的顶边缘24可以被构造为紧密地适配佩戴者12的鼻子和面颊的轮廓。鼻线26典型地由具有矩形截面的铝条构造而成。除了鼻线26沿上部20的顶边缘24布置这一点，上部20和下部22可以完全相同。
如图1所示，面罩11被放置在佩戴者12的面部时大致呈杯形或锥形，因此可以提供锥形面罩“不贴靠在面部”的优点，同时仍便于佩戴者12在使用前将面罩11放在口袋中携带。与柔软的折叠面罩的很大一部分会与佩戴者的面部接触相比，“不贴靠在面部”类型的面罩可以提供更大的呼吸空间。因此，“不贴靠在面部”类型的面罩可以使呼吸更加凉爽、容易。
通过参照顶边缘24适当地选择鼻线26的尺寸和位置，可以大体上消除佩戴者12在正常呼吸时出现漏气现象。鼻线26优选地布置在顶边缘24的中间，其长度在顶边缘24总长度的50％到70％之间。
如图3的横截面视图所示，上部20和下部22可以包含多个层，上部20和下部22都具有外面罩层30和内面罩层32。外面罩层30和内面罩层32之间布置有一个或多个中间层34，中间层34包含面罩11的过滤介质。中间层典型地由熔喷聚丙烯、挤出聚碳酸酯、熔喷聚酯或熔喷尿烷构成。
面罩11的顶边缘24面对着包边36，包边36延伸跨过面罩11的开口端并覆盖鼻线26。相似地，底边缘38也被包边40包封。在沿着顶边缘24放置鼻线26之后，包边36和40被折叠覆盖至并结合至相应的边缘24、30。包边36、40可以由水刺聚酯材料构成。
图4示出切割形成上体部20的层的大致梯形的布局。相似的布局可以用于制造下体部22，随后在面罩的生产线上，下体部22可以与上体部20对齐，并结合于上体部20。更准确地说，图4的布局代表从相应的平片材最后切割出用于上部20的层30和32的切割件的轮廓，该布局以交替模式被布置在边缘50和52之间的平片材上，边缘50和52代表由顶边缘24和底边缘38形成的面罩11的开口侧。该布局以这种方式布置，从而在材料被供应穿过用于制造面罩11的切割机(未示出)时可能形成连续的废料件。图4示出在沿着边缘24、38折叠和结合包边36、40之前将切割的鼻线26放置在对应于顶边缘24的连续纤网的各部分上。
图5示出用于加入鼻线26的面罩的生产线106部分。运行的鼻线104以连续条形式从源比如被驱动的行进卷130被供应至切割站108。合适的切割站108是已知的并且被用在传统的生产线中。所述站108可以包括限定出被驱动的辊隙的一组进料辊110，其中一个进料辊被驱动且其它的可以是惰辊。进料辊110还可以用于为运行的鼻线赋予压褶图案，比如菱形图案。运行的鼻线被供给至配置在砧114对面的切割辊112，其中，所述切割辊112以一定的速度被驱动，以便将运行的鼻线104切割成各独立鼻线26。在切割辊112的下游，一对输送辊116将各独立鼻线26从切割站108输送至载体纤网118上。参考图4，所述载体纤网118可以是限定出上体部20的连续多层纤网，其中独立鼻线26沿着载体纤网118对应于顶边缘24的边缘被安置。应该理解，额外的切割站可操作地被放置在切割站108的对面(和上游或下游)，以便切割鼻线并将鼻线放置在图4所示的纤网中相对拼叠的上体部20上。为了便于理解，本文仅示出或描述一个这样的切割站。
图5还示出了在运行的第一鼻线源103附近的备用鼻线源103。在第一鼻线源105的预定耗尽状态下，备用鼻线源103(和从其中产生的各独立鼻线)被引入至生产线，如在下文参考图6至图10将详细地描述。
在将各独立鼻线104放置就位在载体纤网118之后，包边纤网120沿着载体纤网118的两边缘被引入至生产线106(图5仅示出一个包边纤网120)。载体纤网118、鼻线26和包边纤网120的组合通过折叠站122，其中包边纤网120围绕着载体纤网118相应的行进边缘50、52被折叠(图4)。所述部件接着通过结合站124，其中包边纤网120被热结合至载体纤网118，从而产生出图3所示的具有相应包边36、40的边缘结构24、38。鼻线26相对于顶边缘24通过包边36被固定就位。
载体纤网118与包边36下面的鼻线104的连续组合从结合站124被传送至位于下游的另外的加工站126，在其中各独立面罩被切割、结合，施加头带等。
进一步参考图6至图10，示出方法100的各方面，将从备用鼻线源103生产出的各独立备用鼻线102引入至运行的生产线106。图6示出处于待命位置的卷筒状备用鼻线源103。所述方法包括为生产线106提供第一鼻线源103与专用第一切割***108，其中运行的鼻线104按照以上参考图5所描述的第一鼻线源103和第一切割系108被供应。备用鼻线103配备有专用的第二切割***128，该第二切割***128也处于待命状态且在第一鼻线源105和第一切割***108附近。第二切割***128可以与上文所述第一切割***108相同地构造，或者可以是不同的切割***。
还是参考图6，每个切割***108、128配置有相应的可控转向器130、132，所述转向器引导各独立鼻线或者至可操作方向、或者至丢弃或排出方向，在可操作方向中鼻线被运送到生产线106作为运行的鼻线104，丢弃或排出方向是远离生产线的方向。转向器130、132可以是任何类型的用于该改变物品流动方向的机械或气动装置。任何方式的(多个)传送机可以被用于从相应的转向器130、132将鼻线运送至生产线106或丢弃位置，如图6示意性示出，传送机134、136在鼻线被运送至折叠器122之前将鼻线运送至中间运送表面138，所述传送机可以是从动式传送机、辊道等。
图6示出其中第一鼻线源105和第一切割***108供应各独立鼻线104至生产线106且备用鼻线源103和第二切割***128处于待命或准备状态的***。
参考图7，在第一鼻线源105耗尽之前，使备用鼻线源103和第二切割***128达到运转速度，同时由第二切割***128产生的鼻线102被转向远离生产线106，例如通过第二转向器132被转向至排出或丢弃位置。
参考图8，在备用鼻线源103和第二切割***128的期望运转速度，鼻线通过第二转向器132从第二切割***被转向至生产线106，从而变成运行的鼻线104。同时或差不多同时，来自第一切割***108的鼻线通过第一转向器130被转向远离生产线106，例如被转向至相同或不同的排出位置。
参考图9，在来自第一切割***108的鼻线已经被转向离开生产线106之后，所述方法可以进一步包括停止第一鼻线源105和第一切割***108。
参考图10，“旧”鼻线源可以被移除且可以被新鼻线源107替换，其中新鼻线源107和第一切割***108以待命状态被放置在运行的鼻线源103附近。因此，在所述方法的后续操作中新鼻线源107成为备用鼻线源。
参考图6，所述方法100可以包括通过与控制器140通讯的速度传感器142感应备用鼻线源103的速度(如转动速度)，以在控制器140致动第二转向器132以使鼻线转向至生产线106之前确定备用鼻线源103和第二切割***128何时处于运转速度。出于同样的目的，当新备用鼻线源107被固定就位时，类似的速度传感器142可以被配置在第一鼻线源105的位置处。在替代实施例中，生产量传感器144可以被放置就位以检测和计数由相应的切割***108、128在确定的时间周期内供应的实际鼻线数，其中所述生产量的测量被用于确定何时致动转向器130、132。
控制器140可以是任何的控制硬件和软件配置以执行本文所述功能。
另外，第一鼻线源105的耗尽状态可以被传感器145感应，例如通过检测卷尺寸方面的变化，以便确定何时开始使备用鼻线源103和第二切割***128达到运转速度。为了相同的目的，用于第一鼻线源105和备用鼻线源103中每一个的各自耗尽状态传感器145可以被放置就位。
在特定实施例中，第二切割***128和备用鼻线103的设置位置是不变的且被固定在生产线106上。在替代实施例中，第二切割***128和备用鼻线103的设置位置是可移动的(如被安装在载具上)，并且在感应到第一鼻线源105处于耗尽状态时被移动至生产线106。相似地，第一切割***108和第一鼻线源105的位置是可移动的并且可以在不同生产线106之间移动。
如上所述，本发明还包括根据本发明的方法用于在生产线中的运行鼻线耗尽之前在面罩生产线中引入备用鼻线供料的各种***实施例。所述***的各方面在附图中示出，且在上文所描述和支持。
上面示出和描述的特定材料并不意味着仅限于此，相反地，用来示出并教导本发明相关的多种示例性实施。如所附的权利要求书所述，本发明的范围包含上文描述的多种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员能想到的相关改变和修改。

Claims (11)

1.一种在面罩生产线中的运行的鼻线耗尽之前向面罩生产线引入备用鼻线供料的方法，包括：
为面罩生产线提供第一鼻线源和第一切割***，运行的鼻线由第一鼻线源和第一切割***供应；
备用鼻线源和第二切割***以待命状态设置在第一鼻线源附近；
在耗尽第一鼻线源之前，使备用鼻线源和第二切割***升高至运转速度，同时使来自第二切割***的鼻线转向远离生产线；和
在备用鼻线源和第二切割***处于运转速度时，使来自第二切割***的鼻线转向至生产线，同时使来自第一切割***的鼻线转向远离生产线。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括停止所述第一鼻线源和用新鼻线源替换所述第一鼻线源，并以待命状态放置所述新鼻线源和所述第一切割***，其中，所述新鼻线源在所述方法的后续运转中作为备用鼻线源。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一鼻线源和所述备用鼻线源是鼻线卷，所述鼻线卷以运转速度被旋转驱动以供应鼻线至相应的切割***以用于生产线。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述备用鼻线源和所述第二切割***达到所述运转速度之前，所述鼻线从所述第二切割***被转向至丢弃位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，一旦来自所述第二切割***的鼻线被转向至生产线时，来自所述第一切割鼻线的鼻线被转向至丢弃位置。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括感应所述备用鼻线源速度或所述第二切割***生产量中的一个或组合，以确定所述备用鼻线源和所述第二切割***何时处于所述运转速度。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括感应所述第一鼻线源的耗尽状态，以便确定何时开始使所述备用鼻线源和所述第二切割***到达所述运转速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二切割***和所述备用鼻线的设置位置是不变的并且固定在生产线中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二切割***和所述备用鼻线的设置位置是可移动的，并且在感应到所述第一鼻线源将处于耗尽状态时被移动至生产线。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一切割***和所述第一鼻线源的位置是可移动的并且被移动至生产线。
11.一种用于在面罩生产线中的运行鼻线耗尽之前在该面罩生产线中引入备用鼻线供料的***，其中，所述***具体地被配置用于实施权利要求1至10中的任一项所述的方法。
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