本發(fā)明總體涉及防護面罩領(lǐng)域，并更具體地涉及在上述面罩的制造過程中切割及放置鼻線的方法及系統(tǒng)。

相關(guān)申請

本申請主題與下列同時遞交的pct申請的主題相關(guān)(所有申請均指定美國)：

a.代理人案卷號：64973915pc01(hay-3034a-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題為“用于在面罩制造過程中拼接鼻線的方法及系統(tǒng)。”

b.代理人案卷號：64973915pc02(hay-3034b-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題為“用于在面罩制造過程中拼接鼻線的方法及系統(tǒng)。”

c.代理人案卷號：64973915pc03(hay-3034c-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題為“用于在面罩生產(chǎn)線上引入備用鼻線的方法及系統(tǒng)。”

d.代理人案卷號：64973906pc02(hay-3035b-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩制造過程中放置鼻線的方法和系統(tǒng)”。

e.代理人案卷號：64973906pc03(hay-3035c-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩制造過程中放置鼻線的方法和系統(tǒng)”。

f.代理人案卷號：64973906pc04(hay-3035d-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩制造過程中放置鼻線的方法和系統(tǒng)”。

g.代理人案卷號：64973896pc01(hay-3036a-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩生產(chǎn)線的包裝過程中包裹及準備面罩的方法及系統(tǒng)”。

h.代理人案卷號：64973896pc02(hay-3036b-pct)；國際申請?zhí)枺篲__________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩生產(chǎn)線上將包裹好的面罩自動堆疊并裝到紙板箱內(nèi)的方法及系統(tǒng)”。

i.代理人案卷號：64973896pc03(hay-3036c-pct)；國際申請?zhí)枺篲_________；國際公開號：___________；題目為“用于在面罩生產(chǎn)線上將包裹好的面罩自動堆疊并裝到紙板箱內(nèi)的方法及系統(tǒng)”。

上述申請內(nèi)容為所有目的以引用的方式并入本文中。上述申請所描述主題的特征及方面的任意組合都可以與本申請的實施例相結(jié)合，以得出本發(fā)明的其它進一步實施例。

背景技術(shù)：

目前已知多種構(gòu)造的一次性過濾式面罩或呼吸器，并有多種名字，包括“面罩”、“呼吸器”、“過濾式面部呼吸器”等等。為公開本發(fā)明的目的，這樣的裝置在本文中通稱為“面罩”。

在自然災(zāi)害或其它災(zāi)難性事件期間，為救護工作者、救援搶險人員及一般民眾供應(yīng)防護面罩的能力是至關(guān)重要的。例如，在流行病爆發(fā)期間，使用能夠過濾呼吸空氣的面罩是應(yīng)對此類事件并使情況好轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。因此，政府和其它市政機關(guān)通常會保持一定的面罩儲備量，以應(yīng)對突發(fā)緊急事件。然而，面罩有規(guī)定的保存期限，面罩的儲存必須處于持續(xù)監(jiān)管下，以防面罩過期并及時補給。這是一項非常昂貴的工作。

最近發(fā)起了一項調(diào)查，研究在流行病或其它災(zāi)害期間，不依賴庫存，基于“按需”的基礎(chǔ)批量生產(chǎn)面罩是否可行。例如，在2013年，隸屬美國衛(wèi)生與人類服務(wù)部備戰(zhàn)與應(yīng)戰(zhàn)助理卿辦公室的生物醫(yī)學(xué)高級研究與開發(fā)局(barda)估計美國在流行病爆發(fā)期間，所需面罩量達1億個；并計劃研究能否通過每日批量生產(chǎn)150萬到200萬個面罩來滿足該需要，并避免面罩囤積。這意味著每分鐘生產(chǎn)約1500個面罩。由于技術(shù)和設(shè)備的限制，現(xiàn)有的面罩生產(chǎn)線每分鐘只能生產(chǎn)100個面罩，遠未達到預(yù)期目標(biāo)。因此，如果想把在流行病期間“按需”生產(chǎn)面罩的目標(biāo)變成現(xiàn)實，制造和生產(chǎn)過程的進步是必不可少的。

眾所周知，過濾式面罩的不同構(gòu)造均包含一個可彎曲、可塑型的金屬件，稱為“鼻線”，其沿過濾面片上部的邊緣布置以使面罩適配使用者鼻型并在使用過程中將面罩保持在適合的位置。在不同尺寸和面罩構(gòu)型中，鼻線可以具有不同的長度和寬度，但通常都是在持續(xù)制造過程中的切割和壓褶過程中從繞線筒上切割下來，并沿邊緣直接放置到行進的載體無紡布纖網(wǎng)(可能包含多層無紡織物層)上，該邊緣成為制作完成后面罩的頂邊緣。該邊緣隨后被包邊材料密封，包邊材料還將鼻線封套起來，并永久地將鼻線固定在頂邊緣適合的位置。獨立鼻線從切割/壓褶站到載體纖網(wǎng)的運輸和放置必須精準，以確保鼻線在制作完成后面罩中的準確位置。對以上述生產(chǎn)量的大批量面罩生產(chǎn)而言，來自切割/壓褶站的獨立鼻線的生產(chǎn)率(生產(chǎn)量)以及載體纖網(wǎng)的傳輸速率必定顯著高于傳統(tǒng)生產(chǎn)線。因此，能夠確信的是來自切割/壓褶站的鼻線需要被更精準地控制并放置到載體纖網(wǎng)上，以保證鼻線在封裝過程之前被放置到合適的位置。

本發(fā)明解決了這種需求，并提供一種在面罩持續(xù)制造過程中，高速切割鼻線并將鼻線放置到行進的載體纖網(wǎng)上的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的和優(yōu)點將在下面的描述中陳述，或從描述顯見的，或可以通過本發(fā)明的實踐了解。

依照本發(fā)明的方面，提供了一種用于在面罩生產(chǎn)線中以顯著高于傳統(tǒng)生產(chǎn)線的速率從連續(xù)供應(yīng)的線切割出獨立鼻線并將鼻線放置到載體纖網(wǎng)上的方法。據(jù)信，本發(fā)明的切割和放置方法將為規(guī)模大于傳統(tǒng)生產(chǎn)線的單一生產(chǎn)線提高面罩生產(chǎn)效率。

應(yīng)當(dāng)被理解的是本發(fā)明方法并不限于任何包含鼻線的面罩的特定風(fēng)格或構(gòu)造，或者下游面罩生產(chǎn)過程。

本方法包括在面罩生產(chǎn)線中從供應(yīng)源將連續(xù)的線供應(yīng)至切割站。在切割站中，所述線被接入一組被驅(qū)動的進料輥并被進料輥以第一速度推進至切割輥。在切割輥處，所述線被切割成具有預(yù)定長度的獨立的鼻線。來自切割輥的獨立鼻線被一組輸送輥接收，輸送輥將獨立鼻線推進并放置到行進的載體纖網(wǎng)上。依照本發(fā)明的多個方面，輸送輥相對于給料輥和切割輥被獨立驅(qū)動，以便開始來自切割輥的鼻線加速并以高于第一速度的第二速度傳輸離開切割輥。獨立的鼻線之后被輸送輥減速，并以低于第一速度的第三速度移動到載體纖網(wǎng)。

在某個實施例中，進料輥相對于切割輥和輸送輥被獨立驅(qū)動。另外，切割輥可以相對于進料輥和輸送輥被獨立驅(qū)動。進料輥、切割輥和輸送輥可以具有由控制器控制的獨立的可控驅(qū)動。

在特定的實施例中，所述線由被驅(qū)動的卷源提供，被驅(qū)動的卷源具有獨立于進料輥驅(qū)動的驅(qū)動，并且由控制器控制，以便將所述線以大于第一速度的第四速度傳輸至進料輥，從而在卷源和進料輥之間形成線的積聚。這種積聚防止在進料輥中出現(xiàn)拖拽，并使線以精確的傳輸速度從進料輥傳輸至切割輥。

為控制目的以及實現(xiàn)上述提到的不同速度，本方法還進一步包括利用傳感器來感應(yīng)進料輥及傳輸輥的旋轉(zhuǎn)速度，傳感器與控制器相通訊。

如本文所描述并支持的，本發(fā)明還包括用于在根據(jù)本發(fā)明的面罩生產(chǎn)線上從連續(xù)供應(yīng)的線切割出獨立鼻線并將鼻線放置于載體纖網(wǎng)上的多個系統(tǒng)實施例。

本發(fā)明的其它特征和方面在下文中將得到更詳細的討論。

附圖說明

參照附圖，包括對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言的最佳實施方式的本發(fā)明完整且可授權(quán)的公開內(nèi)容，在本說明書的剩下部分中參考附圖得到更具體的描述，在附圖中：

圖1是使用者佩戴的傳統(tǒng)呼吸面罩的側(cè)視圖，該面罩包含鼻線，以將面罩貼合于使用者的面部；

圖2是圖1所示傳統(tǒng)面罩處于折疊狀態(tài)的俯視圖；

圖3是圖2的面罩沿著標(biāo)示在圖2中的線截取的橫截面視圖；

圖4是具有多個限定在其中的面罩片的纖網(wǎng)的俯視圖，其中鼻線位于纖網(wǎng)內(nèi)交替布置的片的邊緣；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的多個方面的與供給、切割和放置用于后續(xù)加入面罩片中的鼻線相關(guān)的部分面罩生產(chǎn)線的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的多個方面的切割和放置鼻線到運行的生產(chǎn)線的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的其它方面的切割和放置鼻線到運行的生產(chǎn)線的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)將詳細介紹本發(fā)明的各個實施例，其中的一個或多個實例將在下文闡明。每個實施例通過對本發(fā)明解釋的方式提供，并不意味著對本發(fā)明進行限定。事實上，對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說顯見的是，可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下對本發(fā)明進行各種修改和改變。例如，作為一個實施例的部分而示出或描述的特征可以被用到另一個實施例中，以產(chǎn)生又一個實施例。因此，其意圖在于本發(fā)明覆蓋權(quán)利要求及其等價物范圍內(nèi)的此類修改和改變。

如上所述，本發(fā)明的方法涉及從連續(xù)供應(yīng)的線切割出獨立鼻線并將所述獨立鼻線放置在面罩生產(chǎn)線中的載體纖網(wǎng)上。下游的面罩生產(chǎn)過程不限制本發(fā)明的各方面，因而在此不會進行十分詳細的解釋。

同時，本公開涉及或隱含生產(chǎn)線上面罩的某些部件的傳送或傳輸。應(yīng)該容易理解，物品傳送機(例如轉(zhuǎn)動傳送機和線型傳送機)、物品放置機(例如真空盤放置機)和傳輸設(shè)備的任何方式和組合都在物品傳送行業(yè)中被熟知，并且能夠為本文描述的任何目的使用。因此無需為理解和領(lǐng)會本發(fā)明方法而詳細描述這些眾所周知的裝置和系統(tǒng)。

包含鼻線的面罩的多種風(fēng)格或構(gòu)造都已被廣泛熟知，包括平折的面罩，并且本發(fā)明方法也可以適用在這些傳統(tǒng)面罩的生產(chǎn)線中。只為說明目的，本方法的方面將參照特定類型的呼吸面罩進行描述，這種呼吸面罩在本技術(shù)領(lǐng)域中通常被稱為“鴨嘴”面罩，如圖1所示。

參照圖1至圖3，示出了佩戴者12面部佩戴的代表性面罩11(例如，鴨嘴面罩)。面罩11包含過濾體14，過濾體14通過彈性松緊帶或固定部件16和18被固定到佩戴者12上。過濾體14包括上部20和下部22，兩個部分呈匹配梯形，并優(yōu)選地沿著三個側(cè)面通過例如熱密封和/或超聲密封的方式被結(jié)合在一起。以這種方式進行的結(jié)合為面罩11增加了重要的結(jié)構(gòu)完整性。

面罩11的第四個側(cè)面是開放的，并包含頂邊緣24和底邊緣38，兩個邊緣相互合作以限定出面罩11與佩戴者的面部接觸的周緣。頂邊緣24被布置為接收細長的可塑型部件26(如圖2和圖3所示)，可塑型部件26呈扁平金屬帶狀物或線狀物的形式(在此被稱為“鼻線”)。鼻線26如此設(shè)置以使面罩11的頂邊緣24可以被構(gòu)造為緊密地適配佩戴者12的鼻子和面頰的輪廓。鼻線26典型地由具有矩形截面的鋁條構(gòu)造而成。除了鼻線26沿上部20的頂邊緣24布置這一點，上部20和下部22可以完全相同。

如圖1所示，面罩11被放置在佩戴者12的面部時大致呈杯形或錐形，因此可以提供錐形面罩“不貼靠在面部”的優(yōu)點，同時仍便于佩戴者12在使用前將面罩11放在口袋中攜帶。與柔軟的折疊面罩的很大一部分會與佩戴者的面部接觸相比，“不貼靠在面部”類型的面罩可以提供更大的呼吸空間。因此，“不貼靠在面部”類型的面罩可以使呼吸更加涼爽、容易。

通過參照頂邊緣24適當(dāng)?shù)剡x擇鼻線26的尺寸和位置，可以大體上消除佩戴者12在正常呼吸時出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。鼻線26優(yōu)選地布置在頂邊緣24的中間，其長度在頂邊緣24總長度的50％到70％之間。

如圖3的橫截面視圖所示，上部20和下部22可以包含多個層，上部20和下部22都具有外面罩層30和內(nèi)面罩層32。外面罩層30和內(nèi)面罩層32之間布置有一個或多個中間過濾層34。中間層典型地由熔噴聚丙烯、擠出聚碳酸酯、熔噴聚酯或熔噴尿烷構(gòu)成。

面罩11的頂邊緣24面對著包邊36，包邊36延伸跨過面罩11的開口端并覆蓋鼻線26。相似地，底邊緣38也被包邊40包封。在沿著頂邊緣24放置鼻線26之后，包邊36和40被折疊覆蓋至并結(jié)合至相應(yīng)的邊緣24、30。包邊36、40可以由水刺聚酯材料構(gòu)成。

圖4示出切割形成上體部20的層的大致梯形的布局。相似的布局可以用于制造下體部22，隨后在面罩的生產(chǎn)線上，下體部22可以與上體部20對齊，并結(jié)合于上體部20。更準確地說，圖4的布局代表從相應(yīng)的平片材最后切割出用于上部20的層30和32的切割件的輪廓，該布局以交替模式被布置在邊緣50和52之間的平片材上，邊緣50和52代表由頂邊緣24和底邊緣38形成的面罩11的開口側(cè)。該布局以這種方式布置，從而在材料被供應(yīng)穿過用于制造面罩11的切割機(未示出)時可能形成連續(xù)的廢料件。圖4示出在沿著邊緣24、38折疊和結(jié)合包邊36、40之前將切割的鼻線26放置在對應(yīng)于頂邊緣24的連續(xù)纖網(wǎng)的各部分上。

圖5示出加入鼻線26(圖4所示)的面罩生產(chǎn)線106部分。連續(xù)的線101從源103以條狀被供應(yīng)。在特定的實施例中，所述源是線卷104，其可以被馬達115(圖6所示)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。連續(xù)的線101被傳送到切割站108，切割站被特定地構(gòu)造為依照本發(fā)明方法的各方面。

參照圖5和圖6，切割站108包括限定出被驅(qū)動的輥隙的一組進料輥110，其中一個進料輥被驅(qū)動，其它的可以為惰輥。專用馬達111被可操作地配置用于被驅(qū)動的進料輥110上并與控制器128通訊。進料輥110也可以用于給運行中的鼻線101施加壓褶圖案，如菱形圖案。線101從給料輥110被給送至切割輥112，切割輥112被構(gòu)造為與固定或被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的砧114相對。專門的馬達113可操作地配置用于切割輥112上并與控制器128通訊。切割輥112將連續(xù)的線101切割成具有預(yù)定長度的獨立的鼻線102。來自切割輥112的獨立的鼻線102被接收至一對輸送輥，輸送輥將獨立的鼻線102從切割站108傳輸至載體纖網(wǎng)118上。專門的馬達117可操作地配置用于被驅(qū)動的輸送輥116并與控制器128通訊。參照圖4，載體纖網(wǎng)118可以是連續(xù)的多層纖網(wǎng)，其限定出上體部20和下體部22，其中獨立鼻線26沿著對應(yīng)于頂邊緣24的載體纖網(wǎng)118邊緣布置。可以理解的是附加切割站可以被可操作地布置在切割站108的對面(以及上游或下游)，以便切割鼻線并將鼻線放置到圖4所示纖網(wǎng)中的相對拼疊的上體部20上。為了便于理解，這里只示出并描述了一個切割站。

在將各獨立鼻線102放置就位在載體纖網(wǎng)118之后，包邊纖網(wǎng)120沿著載體纖網(wǎng)118的兩邊緣被引入至生產(chǎn)線106(圖5僅示出一個包邊纖網(wǎng)120)。載體纖網(wǎng)118、鼻線102和包邊纖網(wǎng)120的組合通過折疊站122，其中包邊纖網(wǎng)120圍繞著載體纖網(wǎng)118相應(yīng)的行進邊緣50、52被折疊(圖4)。所述部件接著通過結(jié)合站124，其中包邊纖網(wǎng)120被熱結(jié)合至載體纖網(wǎng)118，從而產(chǎn)生出圖3所示的具有相應(yīng)包邊36、40的邊緣結(jié)構(gòu)24、38。鼻線26相對于頂邊緣24通過包邊36被固定就位。

載體纖網(wǎng)118與包邊36下面的鼻線102的連續(xù)組合從結(jié)合站124被傳送至位于下游的另外的加工站126，在其中各獨立面罩被切割、結(jié)合，施加頭帶等。

進一步參照圖5到圖7，用于切割連續(xù)的線101并將獨立的鼻線102放置到載體纖網(wǎng)118的方法100的多個方面被示出，該方法支持生產(chǎn)線106具有明顯更高的面罩生產(chǎn)率。如前所述，據(jù)信，本發(fā)明的切割及放置方法100將為規(guī)模至少大于傳統(tǒng)生產(chǎn)線的單一生產(chǎn)線提高面罩生產(chǎn)效率。

在切割站108中，連續(xù)的線101被接收并在被驅(qū)動的進料輥110的作用下以第一速度s1給送至切割輥112。專門的進料輥馬達111被控制器128控制以實現(xiàn)傳輸速度s1。如說明的，在切割輥112處，所述線被切割成具有預(yù)定長度的獨立鼻線102。專門的切割輥馬達113被以控制器138規(guī)定的轉(zhuǎn)動速率驅(qū)動，以實現(xiàn)鼻線102的期望長度。因此應(yīng)該理解的是，在控制器128的作用下，通過改變相對于行進的線101的切割輥112的速度，切割輥112能為生產(chǎn)線106的不同的運行行程切割不同長度的鼻線(例如為不同型號的面罩)。

來自切割輥112的獨立鼻線102被輸送輥116接收，輸送輥116將獨立鼻線102給送并放置到行進的載體纖網(wǎng)118上。借助于它們的馬達，輸送輥116被相對于進料輥110和切割輥112獨立驅(qū)動，以便來自切割輥112的鼻線102最初加速并以快于第一速度s1的第二速度s2被傳輸離開切割輥112。獨立的鼻線102之后被輸送輥116減速，并以低于第一速度s1的第三速度s3移動到載體纖網(wǎng)118。通過這種方式對獨立鼻線102進行加速和減速，可以保持切割輥112的產(chǎn)出量，相較于鼻線102以第一速度s1放置到載體纖網(wǎng)118上，獨立鼻線102為放置到載體纖網(wǎng)118上以更可控的方式被減速。換言之，鼻線102不是被“投放”到載體纖網(wǎng)上并希望鼻線在纖網(wǎng)118上保持期望的相對位置，而是被減速并以更加可控的方式放置到載體纖網(wǎng)118上。

特別參照圖7，也可以期望通過專門的馬達115以第四速度s4驅(qū)動卷104，第四速度s4由控制器128規(guī)定并高于第一速度s1，從而在輥源和進料輥之間形成線101的積聚138(如循環(huán)或松弛)。積聚138防止進料輥中有拖拽，并使線以精確的傳輸速度從進料輥110傳輸至切割輥112。

參照圖7，為了控制目的并實現(xiàn)上述的速度差，方法100還進一步包括利用速度傳感器132來感應(yīng)進料輥110的旋轉(zhuǎn)速度，并利用速度傳感器136感應(yīng)輸送輥116的旋轉(zhuǎn)速度，傳感器132、136也與控制器128通訊。此外，速度傳感器134可以被配置給切割輥112，從而控制獨立鼻線102的長度，如上所述。同樣，速度傳感器130可以被配置給線101的旋轉(zhuǎn)被驅(qū)動的卷104，從而形成如上所述的積聚128。

為了更好地控制將獨立鼻線102放置到載體纖網(wǎng)118上，可以期望控制載體纖網(wǎng)118的速度并令其與輸送輥116的速度s3相協(xié)調(diào)，從而使二者之間的速度差降到最低。為了這個目的，纖網(wǎng)速度傳感器133(圖7所示)可以被布置以檢測纖網(wǎng)118的行進速度，并將該速度傳送至控制器128?？刂破?28可以與載體纖網(wǎng)118關(guān)聯(lián)的驅(qū)動或供應(yīng)裝置通訊，從而控制作為速度s3的函數(shù)的載體纖網(wǎng)118的速度。

如上所述，本發(fā)明還包含用于在根據(jù)本發(fā)明方法的面罩生產(chǎn)線中切割出并放置獨立鼻線的多個系統(tǒng)實施例。這些系統(tǒng)的方面在附圖中示出，并在上文中得到描述和支持。

上面示出和描述的特定材料并不意味著僅限于此，相反地，用來示出并教導(dǎo)本發(fā)明相關(guān)的多種示例性實施。如所附的權(quán)利要求書所述，本發(fā)明的范圍包含上文描述的多種特征的組合和子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到的相關(guān)改變和修改。