薄片材料压接设备

技术领域

本发明涉及一种薄片材料压接设备，具体而言，涉及一种针对加热不燃烧烟草薄片的压接设备，属于挤压持续装置设计与制造技术领域。

背景技术

在加热不燃烧烟草加工生产过程中，自动供给的原料一般为卷绕成卷的烟草薄片带，经现有的预处理设备将其加工成烟丝棒，之后再用卷烟纸包裹起来，经过下游设备分切和卷接或搓接后，即成为加热不燃烧卷烟烟支。在将成卷的烟草薄片加工成烟丝棒的过程中，需要对烟草薄片进行不同程度的预处理，即：将烟草薄片沿供料方向加工成一定宽度的连续丝束，以便于烟丝汇聚成棒。目前常用的预处理方式有压纹和切丝等。在实际生产中，均要求烟草薄片能够连续且足量供给，为此需要对即将用完的旧烟草薄片的尾部与新烟草薄片的首部进行接续，使接续段在经过预处理后仍能具备一定的抗拉强度，从而将接续处的断丝率控制在较低水平。

目前，带材接续的主流实现方式主要包括：有辅料接续和无辅料接续。有辅料接续所采用的接续辅料一般为：双面胶带、水和其它不污染带材的粘接原料等，而无辅料接续则无需任何辅料加入就能实现带材接续。在无辅料接续中，由于不能使用粘接辅料，主流方式利用了将层叠材料通过物理挤压的方式产生变形来达到材料的接续。然而，无辅料拼接在材料挤压变形过程中，往往存在挤压力分布不均导致的压接段压纹深浅不一，并最终造成压接段局部抗拉强度弱的情况，此种情况对于幅宽较大的加热不燃烧烟草薄片尤为明显。例如，中国专利CN202210493772.8公开了一种薄片材料压接机构，该机构在高辊面上设置了沿辊轴线方向贯穿的凸起带和凹槽带，此种结构在实际压接过程中由于受压面积随着辊的旋转时刻发生变化，在挤压过程中没有办法保证材料各被挤压区域的压接强度恒定，这最终就导致了压接段局部压接强度不足的情况，表现到压接材料上就出现了压接纹路深浅不一，这样的压接段在实际使用过程中存在极大断裂的风险，尤其是当材料进行了切丝处理后断丝率就无法控制在所需水平。

发明内容

本发明提供一种能使薄片材料压接强度分布均匀的薄片材料压接设备，以克服上文所述的现有技术中的缺陷。

具体而言，本发明提供一种薄片材料压接设备，包括相互对接的第一辊和第二辊，所述第一辊上设置有第一挤压模，所述第二辊上设置有第二挤压模；所述第一挤压模上设有第一凸起支撑带和/或所述第二挤压模上设有第二凸起支撑带；所述第一挤压模的圆周表面沿所述第一辊轴向的两端之间延伸有相伴的至少一条第一凸起带和至少一条第一凹槽带，以及/或者所述第二挤压模的圆周表面沿所述第二辊轴向的两端之间延伸有相伴的至少一条第二凸起带和至少一条第二凹槽带；所述第一挤压模和第二挤压模压合时，第一挤压模和第二挤压模之间形成固定空间，使进入第一挤压模和第二挤压模之间的接续薄片材料被压接形成一条在材料幅宽方向上强度分布均匀的材料带。

根据本发明一实施例，上述第一凸起支撑带沿上述第一挤压模的圆周表面方向进行排布，且排布角度大于或等于所述第一凸起带和第一凹槽带在所述第一挤压模的圆周方向上的投影角度。

根据本发明一实施例，上述第二凸起支撑带沿第二挤压模的圆周表面方向进行排布，且排布角度大于或等于所述第二凸起带和第二凹槽带在所述第二挤压模的圆周方向上的投影角度。

根据本发明一实施例，上述第一挤压模和第二挤压模压合时形成的固定空间内，所述第一挤压模与所述第二挤压模的圆周表面之间的最小垂直距离小于或等于所述薄片材料的2倍厚度。

根据本发明一实施例，上述第一挤压模与第一辊之间设置有第一弹性体，所述第一弹性体的形状与第一挤压模底部形状相适配，并且/或者上述第二挤压模与第二辊之间设置有第二弹性体，所述第二弹性体的形状与第二挤压模底部形状相适配。

根据本发明一实施例，上述第一弹性体与第一辊之间设有第一支撑限位体，以及/或者上述第二弹性体与第二辊之间设有第二支撑限位体。

根据本发明一实施例，上述第一支撑限位体和/或第二支撑限位体的径向两侧分别设有翘起的侧边。

根据本发明一实施例，上述第一弹性体的硬度低于第一挤压模的硬度，以及/或者上述第二弹性体的硬度低于第二挤压模的硬度。

根据本发明一实施例，上述第一挤压模的圆弧表面被第一凸起带和第一凹槽带分割成第一圆弧面和第二圆弧面，上述第二挤压模的圆弧表面被第二凸起带和第二凹槽带分割成第三圆弧面和第四圆弧面；

其中，所述第一挤压模和所述第二挤压模压合时，第二圆弧面与第四圆弧面彼此相对，第一圆弧面与第三圆弧面彼此相对，且所述第二圆弧面与所述第四圆弧面之间的间距，以及所述第一圆弧面与所述第三圆弧面之间的间距，均为所述薄片材料厚度的2倍以上。

根据本发明一实施例，上述第一凹槽带和第二凹槽带在上述第一挤压模和第二挤压模圆弧表面上的深度分别小于或等于薄片材料的厚度。

根据本发明一实施例，上述第一凸起带和/或第二凸起带以及第一凹槽带和/或第二凹槽带均由弧形带段和直线带段组成，所述弧形带段的长度大于直线带段的长度，且所述直线带段的长度是薄片材料宽度的0～0.5倍。

根据本发明一实施例，上述第一凸起带和/或第二凸起带上间隔设有一个或多个多边形凸齿。

根据本发明一实施例，上述第一凸起带和第二凸起带的位置被设置为，在所述第一挤压模和所述第二挤压模压合时相互错开。

根据本发明一实施例，上述第一辊和上述第二辊各自的第一辊轴和第二辊轴分别与对应的动力机相连，或者上述第一辊和上述第二辊各自的第一辊轴和第二辊轴均与传动机构相连，传动机构与动力机相连，使得在所述动力机的带动下，通过所述传动机构带动所述第一辊轴和第二辊轴，进而使所述第一辊和第二辊同步转动，使所述第一挤压模和所述第二挤压模压合。

如上所述，本发明所提供的薄片材料压接设备，通过凸起支撑带、凸起带、凹槽带、弹性体等的设置，综合考虑压接空间的配置，能够有效保证所压接的材料强度分布均匀，且能够保证在压合过程中具有足够的挤压力度。

本发明的薄片材料压接设备解决了新、旧接续薄片材料在挤压压接过程中，因受力不均导致的挤压段强度不均、应力集中、挤压模磨损严重和累计的加工、装配误差无法兼容等问题，确保了薄片材料的压接质量，使所述新、旧接续薄片材料形成一条在材料幅宽方向上强度分布均匀的材料带。

附图说明

以下将详细参考附图示出的特定示例性实施例，对本发明的上述和其他特征进行说明，所述示例性实施例在下文中仅以说明的方式给出，因此并不限制本发明，其中：

图1示出了根据本发明的薄片材料压接设备的第一和第二辊的结构示意图；

图2示出了根据本发明的薄片材料压接设备的第一挤压模的放大图；

图3示出了根据本发明的薄片材料压接设备的第二挤压模的放大图；

图4示出了根据本发明的薄片材料压接设备中弹性体与支撑限位体的装配示意图；

图5示出了根据本发明的薄片材料压接设备中凸起支撑带沿挤压模的圆周方向进行排布的角度以及凸起带和凹槽带在圆周方向上的投影角度示意图；

图6A示出了根据本发明的薄片材料压接设备中的第一和第二挤压模压合过程中，两个挤压模外圆面转动时配合位置的断面结构示意图一；

图6B示出了根据本发明的薄片材料压接设备中的第一和第二挤压模压合过程中，两个挤压模外圆面转动时配合位置的断面结构示意图二；

图6C示出了根据本发明的薄片材料压接设备中的第一和第二挤压模压合过程中，两个挤压模外圆面转动时配合位置的断面结构示意图三；

图6D示出了根据本发明的薄片材料压接设备中的第一和第二挤压模压合过程中，两个挤压模外圆面转动时配合位置的断面结构示意图四；

图7示出了根据本发明的薄片材料压接设备中的第一和第二挤压模压合过程中，第一和第二凸起带以及第一和第二凹槽带的位置截面示意图；

图8示出了根据本发明的薄片材料压接设备中第一和第二凸起带上设置的多边形凸齿的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行详细描述，以使本领域普通技术人员能够容易地根据本说明书公开的内容实施本发明。以下所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而非全部。基于本说明书所描述的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不发生冲突的情况下，本说明书中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，以便更直观地理解其实质。

图1示出了根据本发明一实施例的薄片材料压接设备的双辊(第一和第二辊)结构的示意图。如图1所示，所述薄片材料压接设备包括相互对接的第一辊1和第二辊2，第一辊1和第二辊2分别具有第一辊轴18和第二辊轴28，第一辊轴18和第二辊轴28可以分别与对应的动力机相连，以便在各自对应的动力机带动下转动，使进入第一辊1和第二辊2之间的两个接续薄片材料的首、尾受挤压而压接形成连接为一体的一条材料带。在第一辊1上设置有第一挤压模12，在第二辊2上设置有第二挤压模22，第一挤压模12两端设有两条第一凸起支撑带13，第二挤压模22两端设有两条第二凸起支撑带23，在两条第一凸起支撑带13之间延伸有相伴的一条第一凸起带15和一条第一凹槽带16，在两条第二凸起支撑带23之间延伸有相伴的一条第二凸起带25和一条第二凹槽带26。

在本发明薄片材料压接设备的其它实施例中，第一挤压模12和第二挤压模22中有一个挤压模可以不设置凸起带和凹槽带，即只要第一挤压模12和第二挤压模22中有一个挤压模上设有凸起带，同样可以实现对薄片材料的挤压接续。例如，除了图1所示实施例外，还可以实施为：第一挤压模12的圆周表面设置至少一条第一凸起带15和至少一条第一凹槽带16而第二挤压模22表面为光面，或者第一挤压模12的表面为光面而第二挤压模25的圆周表面设置至少一条第二凸起带25和至少一条第二凹槽带26。

在图1所示结构配置下，如图6A所示，在接续薄片材料4、5的压接过程中，第一挤压模12和第二挤压模22互相压合。与此同时，第一凸起支撑带13与第二凸起支撑带23相互抵接。由此，在第一凸起支撑带13与第二凸起支撑带23之间形成固定的压缩空间(图6A中标记3所示)，用以均匀挤压薄片材料4、5。

在一些实施例中，第一挤压模12和第二挤压模22压合时形成的固定空间内，第一挤压模12与第二挤压模22的圆周表面之间的最小垂直距离小于或等于所述薄片材料的2倍厚度。图6A中还示出，该压缩空间内第一挤压模12与第二挤压模22的圆周表面之间的最小垂直距离，(即图6A中第一凸起带15顶面到第二凸起带25顶面之间的垂直距离H)小于或等于2倍的薄片材料厚度。这样一来，不仅能够保证在压合过程中具有足够的挤压力度，使得压接后仅允许特定厚度的材料通过，同时保证压接材料的压接强度，使所压接的接续薄片材料4、5受到的挤压强度基本分布均匀，进而形成一条在材料幅宽方向上强度分布均匀的材料带。

在本发明薄片材料压接设备的其它实施例中，第一挤压模12和第二挤压模22上的凸起支撑带还可以有其它多种结构设置，比如可以如图6B所示，仅在第二挤压模22两端各设置一条第二凸起支撑带23，在第一挤压模12两端不设置凸起支撑带，还可以如图6C所示，仅在第一挤压模12两端各设置一条第一凸起支撑带13，在第二挤压模22两端不设置凸起支撑带，也可以如图6D所示，在第一挤压模12的一端设置一条第一凸起支撑带13，在第二挤压模22与第一挤压模12相对的一端设置一条第二凸起支撑带23。上述无论何种结构配置下，第一挤压模12和第二挤压模22压合形成的压缩空间内，第一凸起带15到第二凸起带25之间的垂直距离H均小于或等于2倍的薄片材料厚度。

可选地，本发明的第一辊1和第二辊2各自的第一辊轴18和第二辊轴28均可以与传动机构相连，传动机构与一台动力机相连，以便在该台动力机带动下，通过传动机构再带动两个辊轴18、28及两个辊1、2同步转动，使进入第一辊1和第二辊2之间的两个接续薄片材料的首、尾受挤压而压接成一条强度分布均匀的材料带。

如图1及图6A所示，第一挤压模12的圆周表面两侧各设置一条第一凸起支撑带13，第二挤压模22的圆周表面两侧各设置一条第二凸起支撑带23；还可以如图6B所示，仅在第二挤压模22两端各设置一条第二凸起支撑带23；也可以如图6C所示，仅在第一挤压模12两端各设置一条第一凸起支撑带13；也可以如图6D所示，在第一挤压模12的一端设置一条第一凸起支撑带13，在第二挤压模22的另一端设置一条第二凸起支撑带23。凸起支撑带的设置，可以保证两个接续薄片材料的首、尾压接过程中，压接段压纹深浅一致，压接强度分布均匀。

此外，如图1所示，在第一挤压模12上，在两侧的第一凸起支撑带13之间相伴设置有第一凸起带15和第一凹槽带16；在第二挤压模22上，在两侧的第二凸起支撑带23之间相伴设置有第二凸起带25和第二凹槽带26。凸起带和凹槽带的设置，可以在两个接续薄片材料上挤压出具有连接强度且纹路深浅一致的压接段。

其中，如图7所示，所述第一和第二凸起带15、25以及第一和第二凹槽带16、26在第一和第二挤压模12、22啮合挤压时位置是错开的，使进入两个挤压模12、22之间的接续薄片材料4、5压接为至少二条错开的压接带，保证每个挤压模12、22的凸起带15、25均能压接到薄片材料上。

另外，如图1所示，第一挤压模12的圆弧表面被第一凸起带15和第一凹槽带16分割成第一圆弧面(高辊面)17和第二圆弧面(低辊面)14，第二挤压模22的圆弧表面被第二凸起带25和第二凹槽带26分割成第三圆弧面(低辊面)27和第四圆弧面(高辊面)24，其中第一圆弧面17的表面高出第二圆弧面14的表面，第四圆弧面24的表面高出第三圆弧面27的表面，在第一挤压模12和第二挤压模22压合过程中，第二圆弧面14和第四圆弧面24彼此相对，第一圆弧面17和第三圆弧面27彼此相对。

优选地，第一挤压模12和第二挤压模22在啮合挤压过程中，第二圆弧面14和第四圆弧面24之间的间距，以及第一圆弧面17和第三圆弧面27之间的间距，均为薄片材料厚度的2倍以上，用于在挤压过程中为压接废料头去除创造有利的去除条件。

另外，如图1所示，在第一挤压模12与第一辊1之间还设置有弹性体11，该弹性体11在形状上与第一挤压模12底部形状相适配，由于该弹性体11在形状上与第一挤压模12底部形状相适配，可以兼容第一挤压模12的加工和装配误差，同时可极大降低第一挤压模12和第二挤压模22压合时高速旋转接触瞬间的冲击，从而减缓挤压模的磨损，提高设备的寿命。

可选地，也可以在第二挤压模22与第二辊2之间设置有弹性体11，或者同时在在第一挤压模12与第一辊1之间以及第二挤压模22与第二辊2之间设置有弹性体11。

优选地，所述弹性体11的硬度低于第一挤压模12和第二挤压模22的硬度，使弹性体11在工作过程中能够被挤压变形，之后再通过弹性体11的回弹力确保两个挤压模12、22在压合过程中能够具有足够的挤压力度。

如图4所示，根据本发明另一实施例，弹性体11与第一辊1之间设有支撑限位体19，该支撑限位体19的径向两侧分别设有翘起的侧边191，用于限制弹性体11向两侧边过度变形，防止弹性体11两侧边外延，提高弹性体11的使用寿命。

图2示出了第一挤压模12的放大图；图3示出了第二挤压模22的放大图。如图2和3所示，第一和第二凸起带15、25均分别由弧形带段151、251和直线带段152、252组成。同样地，第一和第二凹槽带16、26也均分别由弧形带段和直线带段组成。本领域技术人员很容易理解，虽然本实施例中弧形带段151、251设置为图示的螺旋形，但也可以设置为波浪形，或者连续平滑过渡的曲线形，只要能够避免拼接段面积过大即可。

优选地，弧形带段151、251(也包括第一和第二凹槽带的弧形带段)的长度大于直线带段152、252(也包括第一和第二凹槽带的直线带段)的长度，所述直线带段的长度是薄片材料宽度的0～0.5倍，用于提供足够的压紧长度，从而保证张力隔断效果稳定。可选地，如图8所示，第一和第二凸起带15、25上可间隔设有若干个多边形凸齿，用于加强挤压痕迹，提高拼接可靠性。第一和第二凹槽带16、26分别在第一和第二挤压模12、22的圆弧表面上的深度均小于或等于薄片材料厚度，用于保证在挤压过程中，凹槽带16、26具备压接时所需的让位空间，从而达到压接均匀、压接强度合理的目的。

图5为凸起支撑带沿挤压模的圆周方向进行排布的角度β以及凸起带和凹槽带在圆周方向上的投影角度θ示意图。参照图1所示，图5示出第一和第二凸起支撑带13、23各自沿第一和第二挤压模12、22的圆周方向进行排布，其排布角度β大于或等于凸起带15、25和凹槽带16、26在挤压模12、22圆周方向上的投影角度θ，以保证接续薄片材料4、5在整个挤压过程中均有第一和第二凸起支撑带13、23进行支撑。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本发明范围内的另外实施例。此外，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、尺寸、材料做出相应修改而不脱离本发明的保护范围。

在本申请中，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。

在本说明书中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被完整引用至本说明书作为参考。

此外应理解，在阅读了本发明的上述说明内容之后，本领域技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等同形式同样落入本发明的保护范围。