在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统与流程

本发明大体涉及保护面罩比如手术面罩领域，更具体地涉及在此种面罩的生产线中缠绕附接至每一个面罩的头部紧固系带的方法和系统。

相关申请族

本申请的主题涉及以下同时提交的pct申请(所有申请均指美国申请)：

a.代理人案卷号:64984235pct01(hay-3161-pct)；国际申请号：______________；题目为“在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统”。

b.代理人案卷号:64984283pct01(hay-3162-pct)；国际申请号：______________；题目为“在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统”。

c.代理人案卷号:64984309pct01(hay-3163-pct)；国际申请号：______________；题目为“在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统”。

d.代理人案卷号:64984289pct01(hay-3165-pct)；国际申请号：______________；题目为“在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统”。

e.代理人案卷号:64984295pct01(hay-3166-pct)；国际申请号：______________；题目为“在面罩生产过程中缠绕系带的方法和系统”。

上述引用的申请通过援引并入本文以实现所有目的。引用的申请中描述的主题的特征和方面的任何组合可以与本申请的实施方案组合以形成本发明的其它实施方案。

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”、“手术面罩”等。为本公开的目的，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，库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，已经开始调查是否可以在流行病或其它灾害期间不依赖库存而基于“按需”大批量生产面罩。例如在2013年，隶属美国卫生与公共服务部准备与响应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，则需要在制造和生产过程中取得进步。

褶皱面罩的某些构造包括结合到矩形主体的顶部边缘和底部边缘的头部紧固系带。例如，传统手术面罩可具有3.75英寸×7英寸的褶皱矩形主体，其居中地位于32英寸的系带上，该系带沿着该主体的顶部边缘和底部边缘(长边)结合至该主体上。在生产线的加工方向上，这些系带限定了前系带组和后系带组。在将单个面罩传送至包装站之前，通常期望将系带绕面罩主体缠绕。但是，目前用于缠绕系带的手工方法和自动方法相对较慢。为了按照上文所述产量大批量地生产面罩，有必要在维持生产线的高生产速度的同时将系带绕面罩主体缠绕。

本发明强调了这种需求并且提供了在面罩生产线中将头部紧固系带绕面罩主体进行高速缠绕的方法和相关系统。

技术实现要素：

本发明的目的和优点将在下文说明书中提及，或者将从说明书中显而易见，或者可从本发明的实施中了解。

根据本发明的方面，提供了一种在面罩生产线中将紧固系带绕连续生产的面罩的主体缠绕的自动方法。该方法包括在生产线中的任意形式的传统传送机上以一定取向传送面罩，使得每个面罩具有沿生产线的传送方向从主体延伸出的前系带对和后系带对。在生产线中的缠绕站处或在该缠绕站的上游位置，随着面罩沿传送方向继续传送，所述前系带对被拉到所述主体的下方，以使所述前系带对缠绕在所述主体的下方。接下来，在所述生产线的缠绕站处，利用自动夹持装置夹持所述主体并相对于穿过所述主体的旋转轴线旋转所述主体，以使所述前系带对和所述后系带对进一步绕所述主体缠绕。

在特定实施例中，前系带对通过布置在所述传送机下方的抽吸装置被拉到所述主体的下方。例如，所述抽吸装置可布置在所述传送机的第一部段与所述传送机的第二部段之间的间隙内，使得所述前系带在所述主体到达间隙之前被拉到所述传送机平面的下方。随着所述主体移动通过间隙并且移至所述传送机的第二部段上，所述前系带被拉出所述抽吸装置并且被缠绕/折叠在所述主体的下方。

该方法的旋转方面根据系带的长度和期望的缠绕数使得前系带对和后系带对绕主体部分缠绕或多次缠绕。这些缠绕可利用例如单独旋转驱动的夹持装置在缠绕站处的单个位置处实施。在替代实施例中，多个这样的夹持装置在缠绕站的间隔位置处沿传送方向按序布置，其中每个旋转驱动的夹持装置对前系带对和后系带对的缠绕总数做出部分贡献。通过这种方式，单个面罩不会沿着传送方向受阻以在单个位置处形成多次缠绕。

在一个特定的实施例中，旋转驱动的夹持装置包括对置的成对的可致动夹具，如蛤壳状或类似夹具。该夹具位于传送机的相对两侧，从而夹在面罩主体的侧边缘上。该夹具可被气动致动以在工序的正确时间夹住并释放该主体。夹具的致动和旋转可取决于来自沿传送机布置的传感器的信号，该传感器检测面罩主体相对于缠绕站内的夹持装置的相对位置。

在一个实施例中，该夹具的尺寸和构造被设计为沿着面罩主体的侧边缘夹持，其中所述前系带对和所述后系带对绕位于所述夹具内的面罩主体缠绕。

在替代实施例中，在致动时，夹具朝向彼此向内移动到进一步向内夹持在主体上的位置。该夹具在前系带对和后系带对缠绕之后撤回至其起始位置以释放该主体。在这个实施例中，该前系带对和后系带对也可绕该夹具进行缠绕。

实施例还可包括利用在限定框架结构内的夹持装置旋转所述主体，以防止所述前系带对和所述后系带对绕所述主体不受控的缠绕。该框架结构可例如为端部开启的结构，其顶部与底部间隔开的距离略大于面罩主体侧边缘的长度。

除了改进分配过程并且使得面罩的佩戴更加容易，单独缠绕的面具用于更加紧凑的分配盒。当系带不是单独缠绕时，该分配盒和箱需要明显更大以容置一堆系带。

本发明也包括根据如本文描述和支持的本方法的在自动生产线中绕面罩主体缠绕紧固系带的各个系统实施例。

本发明的其它特征和方面在下文进行更加详细的描述。

附图说明

本说明书的其余部分更具体地阐述了针对本领域普通技术人员的本发明包括其最佳模式的完整且可行的公开，其参考附图，其中：

图1是用户佩戴的传统面罩的立体图，该面罩包括上头部紧固系带和下头部紧固系带；

图2是用户佩戴的另一传统面罩的立体图，该面罩包括上头部紧固系带和下头部紧固系带；

图3a和3b是部分面罩生产线的俯视图，其包括本发明中绕面罩的主体切割和缠绕前系带和后系带的方面；

图4a至4c是随着面罩沿着传送方向继续移动通过生产线在面罩主体下方绘出的前系带的连续视图；

图5是示出了通过根据本发明的实施例将前系带和后系带绕面罩主体缠绕的视图；

图6是示出了通过根据本发明的替代实施例将前系带和后系带绕面罩主体缠绕的视图；和

图7是示出了通过根据本发明的实施例将前系带和后系带绕面罩主体缠绕的侧视图。

具体实施方式

现将详细参考本发明的各个实施例，下文示出了其一个或多个示例。所提供的每个实施例用以对本发明进行解释而非对发明进行限制。事实上，对于本领域技术人员显而易见的是在不脱离本发明的范围或精神的条件下可对本发明进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分所示出和描述的特征可用于另一个实施例以形成再一个实施例。由此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求书范围内的此种修改和变型以及它们的等同方案。

如上所述，本方法和系统涉及以支持生产线中高面罩产量的自动方法将紧固系带绕面罩主体进行缠绕。上游和下游面罩生产步骤不是本发明的限制内容，因此在本文中不做详细解释。

本发明还涉及或提及了通过生产线传送或传输面罩的某些部件。应易于理解的是，物料传送机(例如旋转传送机和线式传送机)、物料放置机(例如真空吸盘放置机)和传送装置中的任意方式和结合在物料传送行业中是众所周知的并且可用于本文描述的目的。没有必要为了理解和评价本方法而对这些众所周知的装置和系统进行详细解释。

具有成对的头部紧固系带的面罩的各种类型和构造是众所周知的，包括扁平褶皱面罩和袋形(例如“鸭嘴形”)面罩，下文对两者进行了简单描述。本发明能够应用于这些传统面罩以及任意其它类型面罩的生产线，其中为了后续包装、分配、佩戴或任意其它原因而将头部紧固系带绕面罩主体进行缠绕是有利的。仅为了说明性目的，本方法的方面在本文中参考如图1所示的特定类型的扁平褶皱面罩进行描述。

参考图1，在佩戴者12的面部上示出了代表性扁平褶皱面罩10。该面罩10包括借助于一对上系带16和一对下系带18固定至佩戴者12的过滤主体14。这些系带可由通过已知的传统工具沿着主体14的侧向边缘20附接的连续带所限定。在替代实施例中，该成对的系带16、18可沿着主体的顶部和底部边缘22附接，或者可被附接至主体14的圆角的单个构件所限定。

图2示出了鸭嘴形面罩11，其在被佩戴于佩戴者12的面部上时大致呈杯形或锥形，由此提供了制成锥形的面罩的“离开面部”的优点，同时对于佩戴者12而言仍然易于在使用前将面罩11携带于包内。“离开面部”式面罩相较于与佩戴者面部大部分接触的柔软褶皱的面罩而言，提供了更大的呼吸腔室。由此，“离开面部”式面罩允许更加凉爽和顺畅的呼吸。通过这种方式，成对的系带16、18可如上文所述参考图1的面罩10被附接。

图3a示出了一部分面罩生产线100，其中多个面罩主体116在传送机104上沿传送方向106移动。主体116通过沿所述主体116的每个相对侧边的连续系带117连接。此连续系带117在上游工序中施加至主体116的侧边。该系带117和主体116被传送通过切割站121，在切割站121中刀片或其它切割装置切割主体116之间的连续系带117。通过这种方式，每个面罩114接下来包括主体116和相对于面罩114的传送方向106的前系带118对以及后系带120对。单个系带118、120的长度是切割站121上游的主体116之间间距的函数。

图3b示出了传送机104上位于图3a的切割站121下游的面罩114。包括主体116和前系带118以及后系带120的单个面罩114沿传送方向106连续传送至自动缠绕站122，如下文更加详细描述。面罩114从缠绕站122中出来，此时前系带118对和后系带120对邻近于主体116的侧边绕主体116缠绕一次或多次。面罩114从此处可被传送至下游包装站138(图5a-5c)。

在替代的传统褶皱面罩114的实施例中，系带118、120沿着面罩主体116的上(鼻部)边缘和下(下巴)边缘被附接，由此相对于主体116的较长方向具有最初水平的取向。本发明的用于缠绕系带的方法和系统也能应用于这些类型的面罩。通过这种类型的面罩114，系带可以在面罩114到达缠绕站122之前初始转动或定向，从而系带相对于主体具有与在图3b中示出的面罩114和系带118、120相同的取向。替代地，系带118、120无需重新定向，而是可围绕主体116的较长方向缠绕。因此应当理解的是，本方法和系统不限于系带118、120相对于面罩主体116的任何特定形式或附接。

图3b还示出了位于缠绕站122下游的设置站123，其用于在缠绕系带118、120内设置褶痕，以确保该系带不会在包装过程中以及在摘下和佩戴该面罩114时过早地散开/解开。这可例如通过使具有缠绕系带的面罩114通过压缩传送机构的压辊之间或夹具之间来完成，其能够在折叠的系带118、120中形成褶痕或卷曲。

图4a至图4c示出了装置134的实施例，装置134位于缠绕站122处或位于缠绕站的上游，以随着面罩114沿传送方向106继续传送而在最初将前系带118对拉到面罩主体116的下方。该传送机104包括第一部段108和第二部段110，在部段108、110之间限定出间隙112。抽吸装置124在间隙112中设置在传送机104的传送平面的下方。抽吸装置124通过控制/抽吸管线125抽真空。如在后续图中示出，随着前系带118对趋近于间隙112，它们被向下拉入抽吸装置124内，同时主体116继续移动通过间隙112并且移至传送机104的第二部段110上。随着主体116沿着传送方向106继续移动，前系带118对被拉出抽吸装置124，并且由此被折叠(部分缠绕)在主体116之下，如图4c所示。抽吸装置124可被控制为基本连续地抽取真空，真空足以将系带118拉入，还允许系带118随着主体继续移动通过间隙112而被随之撤出。在替代实施例中，该抽吸装置可被控制为仅间歇地施加真空以在初始将前系带118拉入，其中在主体116移动通过间隙112时该真空被释放。

应理解，用于将前系带118对拉至主体116下方的装置134并不限于上文描述的实施例。替代实施例可仅依赖于重力，其中前系带118对落入间隙112中。在替代实施例中，可在间隙中设置机械装置，比如机械抓手或摩擦滚轮，以在系带118落入间隙112时与其接合。

接下来在前系带118对被折叠在其主体116下方的情况下将面罩114传送至缠绕站122处的自动夹持装置126，该自动夹持装置126夹住主体116并且相对于穿过主体116的旋转轴线133旋转该主体116，以使前系带118对和后系带129对进一步绕主体116缠绕。如上所述，取决于系带的长度和期望的缠绕数，该方法的旋转方面包括前系带118对和后系带120对绕主体116部分缠绕或多次缠绕。这些缠绕可利用例如单独旋转驱动的夹持装置126在缠绕站122处的单个位置处实施。在这样的实施例中，当主体116被夹持并且在单个位置多次旋转时，面罩114暂停传送。

在图5至图7示出的替代实施例中，多个这样的夹持装置126在缠绕站122的间隔开位置处沿传送方向106按序布置，其中每个旋转驱动的夹持装置126对前系带118对和后系带120对的缠绕总数做出部分贡献。通过这种方式，单个面罩114不会沿着传送方向受阻，以在单个位置处形成多次缠绕，并且面罩114的流不会受到明显阻碍。

在图5至图7的实施例中，每个旋转驱动的夹持装置126被电机129(图7)通过控制线路128驱动。替代地，单个电机129可启动所有夹持装置126。每个夹持装置126包括对置的成对的可致动夹具127，如蛤壳状或相似类型的夹具，其以受控方式打开和关闭以夹住和随后释放该面罩主体116。该夹具127位于传送机104的相对两侧，从而夹在面罩主体116的侧边缘20上。该夹具127可被气动致动、电力致动或机械致动以在工序的正确时间夹住并且释放该主体116。夹具127的致动和旋转可取决于来自沿传送机104布置的传感器的信号，该传感器检测面罩主体116相对于缠绕站122内的夹持装置126的相对位置。

在图5的实施例中，该夹具127的尺寸和构造被设计为沿着面罩主体116的侧向边缘20进行夹持。该夹具127不会以任何明显程度向内延伸至主体116上。通过这个构造，该夹具可相对于传送机104沿横向静止，并且前系带118对和后系带120对绕位于夹具127内的面罩主体116缠绕。

在图6所示的替代实施例中，夹具127也相对于传送机104沿横向被驱动，其中在致动时，夹具127朝向彼此向内移动到进一步向内夹持在主体116上的位置。该夹具在前系带118对和后系带120对缠绕之后撤回至其起始位置，以释放该主体116。在这个实施例中，该前系带118对和后系带120对也可绕该夹具127进行缠绕，这不会阻挡夹具127从主体116处释放和撤回。

参考图7，可能期望在其中主体116被夹具127旋转的每个夹持装置126处包括框架结构130。该框架结构130可为限定出有限空间的任意结构方式，主体116在该有限空间中旋转以防止系带118、120不受控的缠绕。例如，在示出的实施例中，该框架结构130包括顶部构件131和底部构件132，其中主体116在该顶部构件和底部构件132之间旋转，这防止了系带118、120发生卷绕或不受控缠绕。

以上特别示出和描述的材料并不意味着限制，而是用于示出和教导本发明主题的各种示例性实施方式。如所附权利要求书所述，本发明的范围包括本文所讨论的各种特征的组合和子组合以及本领域技术人员将想到的这些变化和修改。