DE102013218833A1

DE102013218833A1 - Portionierungsvorrichtung für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: DE102013218833A1
Application number: DE102013218833.1A
Authority: DE
Inventors: Christofer OVERBECK; Jens Barkemeyer; Daniel Bauer; Sindy JESKE; Csaba KRESZL
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Also published as: EP2868211A1; EP2868211B1; US20150075671A1; PL2868211T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Portionierungsvorrichtung (2), ein Verfahren zur Portionierung, eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie und die Verwendung einer Portionierungsvorrichtung (2) zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%. Die Portionierungsvorrichtung (2) ist dazu eingerichtet, von einer Zufördervorrichtung empfangenes Tabakmaterial (36) in Vorratsbehältnisse (18) zu portionieren und umfasst eine Steuereinheit (40), eine Dosiereinheit (17) und eine Wägezelle. Die Steuereinheit (40) ist über eine erste Datenverbindung mit der Dosiereinheit (17) und über eine zweite Datenverbindung mit der Wägezelle gekoppelt. Die Dosiereinheit (17) ist dazu eingerichtet, eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial (36) in ein Vorratsbehältnis (18) zu füllen, wobei die Dosiereinheit (17) und die Wägezelle so zueinander angeordnet sind, dass, während das Vorratsbehältnis (18) mit Hilfe der Dosiereinheit (17) befüllt wird, ein Gewicht des eingefüllten Tabakmaterials (36) von der Wägezelle erfasst und Daten bezüglich des erfassten Gewichts über die erste Datenverbindung an die Steuereinheit (40) übertragen werden. Die Steuereinheit (40) ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage der empfangenen Daten bezüglich des Gewichts des eingefüllten Tabakmaterials (36), über die zweite Datenverbindung, die Dosiereinheit (17) so zu steuern, dass eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Portionierungsvorrichtung für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%. Außerdem betrifft die Erfindung eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verarbeitung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, umfassend eine Portionierungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% sowie eine Verwendung einer Portionierungsvorrichtung in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie.
Die Erfindung betrifft somit das Gebiet der Verarbeitung und Portionierung von gemahlenem oder geschnittenem feuchtem Tabakmaterial, dessen Feuchtigkeitsgehalt mehr als 35% beträgt. Die Schnittlänge des Tabakmaterials kann so kurz gewählt sein, dass das geschnittene feuchte Material eine vergleichbare Konsistenz wie gemahlenes Tabakmaterial ähnlicher Feuchte aufweist. Derartiger Tabak ist unter anderem als SNUS-Tabak oder rauchloser Tabak bekannt. Im Gegensatz zu anderen Tabakarten erfordert der Konsum des feuchten Tabakmaterials keine Verbrennung. Er wird oral, d.h. in der Mundhöhle, konsumiert. Typischer SNUS-Tabak hat eine Feuchtigkeit von in etwa 35% bis 50% oder mehr und ist eine feinkörnige bis klumpige Substanz.
Feuchtes Tabakmaterial wird in einigen Fällen zusätzlich aromatisiert. Hierzu werden Geschmacksstoffe, wie beispielsweise Menthol oder Salmiak, dem Tabakmaterial hinzugefügt. Insbesondere SNUS-Tabak wird in so genannten SNUS-Pouches oder als loser Tabak in den Handel gebracht. Während die SNUS-Pouches kleine mit feuchtem Tabak gefüllte Papiertäschchen oder Beutel aus porösem wasserdurchlässigem Material sind, wird loser SNUS-Tabak direkt in Dosen verpackt. Geeignet sind insbesondere luftdicht verschließbare Dosen, beispielsweise aus einem widerstandsfähigen Kunststoffmaterial.
Zum Abfüllen und Portionieren von losem feuchtem oder gemahlenem Tabakmaterial werden üblicherweise Vibrationsrinnen verwendet, mit denen das Tabakmaterial in die einzelnen Dosen oder Vorratsbehälter eingefüllt und abschließend abgestrichen wird. Es ist ebenso üblich, das Tabakmaterial in die Vorratsbehältnisse mittels eines Drehtellers einzustreichen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines Schneckenförderers, bei dem die für ein einzelnes Vorratsbehältnis vorgesehene Tabakmenge durch Drehung der Schnecke um einen vorbestimmten Winkel erfolgt.
Diese bekannten Portionierungsverfahren arbeiten volumengesteuert. Die so erreichbare Dosiergenauigkeit liegt je nach Verfahren im Bereich zwischen +/–5% bis 20%.
Um die vorgegebenen Mindestbefüllmengen des Vorratsbehältnisses im Rahmen der zulässigen Abweichungen einzuhalten, wird der bei der Befüllung angesetzte Sollwert mit einem Sicherheitswert beaufschlagt. Mit anderen Worten wird das mittlere Füllgewicht angehoben, so dass im Rahmen der statistisch auftretenden Schwankungen sichergestellt ist, dass nahezu alle Vorratsbehältnisse mit einer hinreichend großen Menge an Tabakmaterial befüllt sind.
Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine Menge an Tabakmaterial portioniert werden muss, die im Vergleich zu dem für das Vorratsbehältnis vorgesehenen Nenngewicht zu groß ist. Dieser Aufschlag bedeutet für den Hersteller von lose abgefülltem feuchtem Tabakmaterial einen finanziellen Verlust.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Portionierungsvorrichtung für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, eine verbesserte Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Portionierungsvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% sowie eine vorteilhafte Verwendung einer Portionierungsvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Portionierungsvorrichtung für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, die dazu eingerichtet ist, von einer Zufördervorrichtung empfangenes Tabakmaterial in Vorratsbehältnisse zu portionieren, gelöst, welche außerdem gekennzeichnet ist durch eine Steuereinheit, eine Dosiereinheit und eine Wägezelle, wobei die Steuereinheit über eine erste Datenverbindung mit der Dosiereinheit und über eine zweite Datenverbindung mit der Wägezelle gekoppelt ist, wobei die Dosiereinheit dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial in ein Vorratsbehältnis zu füllen, wobei die Dosiereinheit und die Wägezelle so zueinander angeordnet sind, dass, während das Vorratsbehältnis mit Hilfe der Dosiereinheit befüllt wird, ein Gewicht des eingefüllten Tabakmaterials von der Wägezelle erfasst und Daten bezüglich des erfassten Gewichts über die erste Datenverbindung an die Steuereinheit übertragen werden, und wobei die Steuereinheit außerdem dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der empfangenen Daten bezüglich des Gewichts des eingefüllten Tabakmaterials über die zweite Datenverbindung die Dosiereinheit so zu steuern, dass eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wird.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass eine volumengesteuerte Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% aufgrund der dem Tabakmaterial eigenen Konsistenz wenig geeignet ist, eine exakte Menge Tabakmaterial abzufüllen. Soll auf diesem Weg eine gewichtsmäßig bestimmte Menge Tabakmaterial abgefüllt werden, so ist dies stets mit erheblichen Ungenauigkeiten der Dosierung verbunden.
Aufgrund der klumpigen Konsistenz des Tabakmaterials ist es nicht auszuschließen, dass in einem kontinuierlichen Volumenstrom erhebliche Dichteschwankungen des Tabakmaterials auftreten. Mit anderen Worten weist das geförderte Tabakmaterial in Bereichen, in denen sich Verklumpungen befinden, eine im Vergleich zur mittleren Dichte des Stroms erhöhte und in anderen Bereichen, in denen sich beispielsweise Hohlräume ausbilden, wesentlich geringere Dichte auf. Eine Volumensteuerung setzt notwendigerweise eine mehr oder weniger konstante Dichte voraus. Ausgehend von einem Wert für die mittlere Dichte kann so zu dem gewünschten Gewicht ein zu dosierendes Volumen berechnet werden.
Die im Ergebnis pro Vorratsbehältnis dosierte Masse an Tabakmaterial ist wesentlich davon abhängig, an welcher Position des kontinuierlich geförderten Tabakmaterials ein Übergang von einem Vorratsbehältnis auf das nächste stattfindet. Wird beispielsweise eine Verklumpung in ein erstes und ein anschließender Bereich mit vielen Hohlräumen in ein zweites Vorratsbehältnis abgefüllt, so weisen diese beiden Behältnisse erheblich unterschiedliche Füllgewichte auf.
In Abkehr von den konventionellen Ansätzen zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 35% wird erfindungsgemäß keine volumenabhängige Portionierung, sondern eine gewichtsabhängige Portionierung des Tabakmaterials vorgenommen.
Zu diesem Zweck wird ein zu befüllendes Vorratsbehältnis auf einer Wägezelle positioniert, während Tabakmaterial eingefüllt wird. Ein Gewicht des in das Behältnis eingefüllten Tabakmaterials, welches bei einem als bekannt vorauszusetzenden Eigengewicht des Vorratsbehältnisses ohne weiteres zugänglich ist, wird insbesondere kontinuierlich erfasst. Ist ein vorgegebener Sollwert erreicht, wird mittels der Steuereinheit die Dosiereinheit so angesteuert, dass der Befüllvorgang gestoppt und kein weiteres Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass mit einer solchen Portionierungsvorrichtung eine im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren wesentlich erhöhte Dosiergenauigkeit erreicht werden kann. Die üblicherweise im Bereich der Tabak verarbeitenden Industrie bei der Portionierung von feuchtem Tabakmaterial verwendeten Sicherheitsaufschläge für das pro Vorratsverhältnis veranschlagte Nenngewicht können herabgesetzt oder sogar gänzlich gestrichen werden. Diese genauere Dosierung bietet dem Hersteller von lose abgepacktem feuchtem Tabakmaterial erhebliche wirtschaftliche Vorteile.
Die Befüllung der Vorratsbehältnisse kann beschleunigt werden, wenn die Förderung der Vorratsbehältnisse und die Abfüllung des Tabakmaterials in unterschiedlichen Ebenen erfolgt, und somit funktionell getrennt ist. Zu diesem Zweck umfasst die Portionierungsvorrichtung vorteilhafterweise eine die Wägezelle umfassende ausfahrbare Wägezellenplattform, welche zwischen einer Förderebene, in welcher Vorratsbehältnisse, insbesondere auf einem kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderband, in Richtung der Wägezellenplattform transportierbar sind, und einer Abfüllebene, in welcher sich das Vorratsbehältnis befindet, wenn Tabakmaterial eingefüllt wird, bewegbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Dosiereinheit eine Befüllhülse und ein Zugschwert, wobei die Befüllhülse dazu eingerichtet ist, Tabakmaterial von der Zufördervorrichtung zu empfangen, und das Zugschwert einen soliden Teil und einen mit einer Öffnung versehenen Teil umfasst, wobei insbesondere das Zugschwert zwischen einer ersten und einer zweiten Position mittels eines Antriebs verfahrbar ist und wobei in der ersten Position die Öffnung des Zugschwerts mit der Befüllhülse fluchtet, so dass Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis einfüllbar ist, und wobei in der zweiten Position die Befüllhülse durch den soliden Teil des Zugschwerts einseitig verschlossen ist, so dass die Befüllhülse gemeinsam mit zumindest einem Teilbereich des soliden Teils des Zugschwerts einen Zwischenspeicher zur Aufnahme von Tabakmaterial bildet.
Vorteilhaft kann in dem Zwischenspeicher feuchtes Tabakmaterial angesammelt werden, bevor sich das Zugschwert in Bezug auf die Befüllhülse soweit verschiebt, dass die Öffnung des Zugschwerts mit der Befüllhülse fluchtet und Tabakmaterial in das unterhalb angeordnete Vorratsbehältnis eingefüllt wird. Die Zuförderung von feuchtem Tabakmaterial in die Befüllhülse erfolgt regelmäßig mit geringerer Geschwindigkeit als eine Abfüllung des Tabakmaterials in das Vorratsbehältnis. Durch Einsatz eines Zwischenspeichers kann der Abfüllvorgang insgesamt beschleunigt werden.
Um eine saubere Abfüllung des an sich klumpigen feuchten Tabakmaterials und vergleichbare Füllhöhen in dem Vorratsbehältnis zu erreichen, ist es vorteilhaft, das eingefüllte Tabakmaterial zu komprimieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Portionierungsvorrichtung daher eine Kompressionseinheit, welche dazu eingerichtet ist, das in das Vorratsbehältnis eingefüllte Tabakmaterial zu komprimieren, wobei die Kompressionseinheit insbesondere einen ausfahrbaren und weiterhin insbesondere drehbaren Verdichtungsstempel umfasst, welcher in einer ausgefahrenen Position auf das in das Vorratsbehältnis eingefüllte Tabakmaterial einen Druck ausübt, und wobei die Kompressionseinheit insbesondere eine ausfahrbare Stempelplattform umfasst, welche zwischen einer Förderebene, in welcher Vorratsbehältnisse, insbesondere auf einem kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderband, transportierbar sind, und einer Abfüllebene, in welcher das Vorratsbehältnis angeordnet ist, wenn Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wird, bewegbar ist, wobei der Verdichtungsstempel insbesondere eingerichtet ist, in der ausgefahrenen Position auf das Tabakmaterial einen Druck auszuüben, wenn das Vorratsbehältnis auf der Stempelplattform angeordnet ist, und wobei die ausfahrbare Stempelplattform weiterhin insbesondere in Bezug auf das kontinuierlich bewegbare oder bewegte Förderband stromabwärts einer Wägezellenplattform angeordnet ist.
Während das Tabakmaterial mit Hilfe des Verdichtungsstempels komprimiert wird, befindet sich dieses bevorzugt auf der Stempelplattform. Das feuchte Tabakmaterial tendiert dazu, während des Verdichtungsvorgangs an dem Verdichtungsstempel anzuhaften. Um dennoch sicherzustellen, dass die zuvor mit Hilfe der Wägezelle bestimmte Menge an Tabakmaterial in dem Vorratsbehältnis vorliegt, kann der drehbare Verdichtungsstempel am Ende des Verdichtungsvorgangs gedreht werden, so dass sich gegebenenfalls anhaftendes Tabakmaterial vom Verdichtungsstempel löst. Außerdem wird auf diese Art und Weise eine glatt gestrichene und optisch ansprechende Oberfläche des verdichteten Tabakmaterials erreicht.
Vielfach werden Vorratsbehältnisse aus Kunststoff verwendet, beispielsweise aus Polypropylen (PP) oder Polycarbonat (PC). Kunststoffbehältnisse weisen viele Vorteile auf, ihre Oberfläche ist jedoch kratzempfindlich. Um zu verhindern, dass das Vorratsbehältnis während des Abfüllvorgangs des Tabakmaterials beschädigt wird, ist vorzugsweise eine Zentrierhülse vorgesehen, welche das Vorratsbehältnis zumindest teilweise aufnimmt.
Insbesondere umfasst die Portionierungsvorrichtung eine Zentrierhülse, welche mittels eines Antriebs in der Abfüllebene bewegbar ist, wobei die Zentrierhülse dazu eingerichtet ist, das Vorratsbehältnis wenigstens teilweise aufzunehmen.
Insbesondere umschließt die Zentrierhülse einen Innenraum, in dem das Vorratsbehältnis zumindest teilweise aufgenommen ist. So ist das Vorratsbehältnis während des Abfüllvorgangs geschützt und kann außerdem in Bezug auf die Dosiereinheit und in Bezug auf die Kompressionseinheit ausgerichtet werden.
Die Vorratsbehältnisse werden typischerweise der Portionierungsvorrichtung in einem kontinuierlichen Strom, beispielsweise mit Hilfe eines Förderbandes, zugeführt. Um dennoch eine schrittweise erfolgende einzelne Abfüllung von Tabakmaterial in die Vorratsbehältnisse zu ermöglichen, umfasst die Portionierungsvorrichtung Arretiermittel, welche auf dem, insbesondere kontinuierlich bewegbaren oder bewegten, Förderband geförderte Vorratsbehältnisse aufhalten oder passieren lassen, wobei die Arretiermittel insbesondere als einander paarweise bezüglich einer Förderrichtung des Förderbandes gegenüberliegende Arretierstifte ausgebildet sind, wobei die Arretiermittel weiterhin insbesondere eine Vereinzelungseinheit bilden, die insbesondere stromaufwärts der oder einer Wägezellenplattform angeordnet ist und wobei diese Vereinzelungseinheit insbesondere paarweise abwechselnd arbeitende Arretierstifte umfasst.
Mit anderen Worten sind die Arretierstifte insbesondere in einem Seitenbereich des Förderbandes angeordnet. Diese seitliche Anordnung ist bei Verwendung runder Behältnisse, beispielsweise runder Dosen, als Vorratsbehältnisse für das feuchte Tabakmaterial besonders vorteilhaft. In einem endlosen Strom solcher Vorratsbehältnisse berühren sich diese bei kontinuierlicher Förderung in einem zentralen Bereich des Förderbandes. In den Seitenbereichen des Förderbandes sind jedoch aufgrund der verwendeten Geometrie der Vorratsbehältnisse Freiräume zwischen benachbarten Vorratsbehältnissen vorhanden. Zur Vereinzelung der Vorratsbehältnisse können die ausfahrbaren Arretierstifte vorteilhaft in diese Freiräume eingreifen.
Zwischen dem insbesondere kontinuierlich bewegten Förderband und den Vorratsbehältnissen ist ein gewisser Schlupf vorhanden. Die Vorratsbehältnisse werden von dem Förderband transportiert. Wenn der Strom der Vorratsbehältnisse beispielsweise von den Arretiermitteln gestoppt wird, gleiten die Vorratsbehältnisse zumindest zwischenzeitlich auf dem insbesondere kontinuierlich bewegten Förderband. Geben die Arretiermittel den Weg für die Vorratsbehältnisse anschließend erneut frei, so folgen die Vorratsbehältnisse erneut der Bewegung des Förderbandes.
Feuchtes geschnittenes oder gemahlenes Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% hat üblicherweise eine klumpige Konsistenz. Um dennoch eine möglichst homogene Abfüllung des Tabakmaterials zu ermöglichen, kann eine Zufördervorrichtung mit einem Homogenisierungsmodul von der Portionierungsvorrichtung umfasst sein, wobei das Homogenisierungsmodul insbesondere eine Kombination aus einer Nadelwalze und einer Schlägerwalze umfasst, und wobei die Nadelwalze und die Schlägerwalze so angeordnet sind, dass die Nadelwalze Tabakmaterial empfängt und zu der Schlägerwalze fördert, wobei die Schlägerwalze dazu eingerichtet ist, Tabakmaterial aus der Nadelwalze in Richtung der Dosiereinheit, insbesondere in Richtung der oder einer Befüllhülse, auszuschlagen.
Unter einem Ausschlagen von Tabakmaterial aus der Nadelwalze wird im Kontext dieser Beschreibung das Herausschlagen des Tabakmaterials aus den zwischen den einzelnen Nadeln der Nadelwalze vorhandenen Freiräumen, in welchen die Nadelwalze das Tabakmaterial aufnimmt, verstanden.
Eine Kombination aus Nadelwalze und Schlägerwalze zur Homogenisierung von feuchtem gemahlenem oder geschnittenem Tabakmaterial hat sich als vorteilhaft herausgestellt. Im Vergleich zu anderen Systemen, bei denen das Tabakmaterial beispielsweise mit Hilfe von Sieben homogenisiert wird, ist die Kombination aus Nadelwalze und Schlägerwalze in hohem Maße selbstreinigend. Aufwendige und engmaschig durchzuführende Reinigungs- und Wartungszyklen können weitgehend entfallen.
Ein geeignetes Homogenisierungsmodul ist aus der WO 2012/092937 A1 der gleichen Anmelderin bekannt. Der Offenbarungsgehalt der WO 2012/092937 A1 ist vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird außerdem durch eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verarbeitung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, welche wenigstens eine Portionierungsvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der genannten Ausführungsformen umfasst, gelöst.
Gleiche oder ähnliche Vorteile, wie sie im Hinblick auf die Portionierungsvorrichtung erwähnt wurden, ebenso Möglichkeiten zur Weiterbildung, treffen in gleicher oder ähnlicher Weise auch auf die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zu und sollen daher nicht wiederholt werden.
Außerdem wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% in einer Portionierungsvorrichtung, umfassend eine Wägezelle und eine Dosiereinheit, gelöst, wobei sich das Verfahren zumindest durch die folgenden Schritte auszeichnet: Empfangen von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% von einer Zufördervorrichtung an der Dosiereinheit, Anordnen eines Vorratsbehältnisses auf einer Wägezelle, Anordnen des Vorratsbehältnisses relativ zu der Dosiereinheit, Befüllen des Vorratsbehältnisses mit Tabakmaterial mit Hilfe der Dosiereinheit, Erfassen eines momentanen Gewichts einer in das Vorratsbehältnis eingefüllten Menge an Tabakmaterial durch die Wägezelle, Vergleichen des momentanen Gewichts der in das Vorratsbehältnis eingefüllten Menge an Tabakmaterial mit einem vorgegebenen Grenzwert und Ansteuern der Dosiereinheit, so dass bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwerts das Befüllen des Vorratsbehältnisses mit Tabakmaterial unterbrochen und eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wird.
Die Wägezelle erfasst insbesondere ein momentanes Gewicht einer in dem Vorratsbehältnis vorhandenen Menge an Tabakmaterial und kommuniziert entsprechende Daten kontinuierlich an die Verarbeitungseinheit. Die Frequenz, mit der eine Abfrage des Gewichts erfolgt, wird insbesondere an die Füllgeschwindigkeit angepasst. Bevorzugt wird mit steigender Füllgeschwindigkeit auch eine höhere Frequenz gewählt.
Um die Abfüllung des Tabakmaterials in die Vorratsbehältnisse zu beschleunigen, kann das Tabakmaterial, bevor es in das Vorratsbehältnis gefüllt wird, in einem Zwischenspeicher der Dosiereinheit zwischengespeichert werden. Anschließend kann das in dem Vorratsbehältnis vorhandene Tabakmaterial komprimiert werden, wodurch ein homogenes und ansprechendes Bild des Tabakmaterials in dem Vorratsbehältnis erreicht wird. Vorteilhaft lässt sich das Tabakmaterial komprimieren, während weiteres Tabakmaterial in dem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird. Dies beschleunigt den gesamten Abfüllvorgang.
Um das Vorratsbehältnis während des Abfüllvorgangs zu schützen und außerdem in Bezug auf die Dosiereinheit und auch in Bezug auf eine Kompressionseinheit zu positionieren, wird, gemäß einer weiteren Ausführungsform, nachdem das Vorratsbehältnis auf der Wägezelle angeordnet wurde, das Vorratsbehältnis zumindest teilweise in eine Zentrierhülse geschoben, insbesondere bevor Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wird, weiterhin insbesondere nachdem das Tabakmaterial in das Vorratsbehältnis eingefüllt wurde. Das Vorratsbehältnis wird anschließend gemeinsam mit der Zentrierhülse von der Dosiereinheit zu einer Kompressionseinheit bewegt, wobei weiterhin insbesondere die Zentrierhülse in einer Abfüllebene von einer unterhalb der Dosiereinheit angeordneten Wägezellenplattform zu einer unterhalb der Kompressionseinheit angeordneten Stempelplattform bewegt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Vielzahl von Vorratsbehältnissen in einer Transportebene der Portionierungsvorrichtung, insbesondere mit Hilfe eines kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderbandes, zugeführt, die Vorratsbehältnisse werden vereinzelt, durch eine die Wägezelle umfassende Wägezellenplattform in eine von der Transportebene beabstandete Abfüllebene gehoben, nach erfolgtem Abfüllen des Tabakmaterials in der Abfüllebene von der Wägezellenplattform unterhalb der Dosiereinheit zu einer Stempelplattform unterhalb der Kompressionseinheit verschoben und, nach erfolgter Kompression des Tabakmaterials durch die Stempelplattform, in die Transportebene abgesenkt.
Außerdem kann das Tabakmaterial in einem Homogenisierungsmodul homogenisiert werden, bevor es der Portionierungsvorrichtung zugefördert wird, wobei insbesondere das Homogenisierungsmodul eine Kombination aus einer Nadelwalze und einer Schlägerwalze umfasst und wobei die Nadelwalze mit ihren Nadeln das Tabakmaterial aufnimmt und bis zu der Schlägerwalze weiterfördert und die Schlägerwalze das Tabakmaterial aus der Nadelwalze in Richtung der Dosiereinheit, insbesondere in Richtung einer Befüllhülse, ausschlägt.
Weitere Vorteile des Verfahrens sind bereits im Hinblick auf die Portionierungsvorrichtung erwähnt worden und treffen in gleicher oder ähnlicher Weise auch auf das Verfahren zu, so dass sie nicht wiederholt werden sollen.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die Verwendung einer Portionierungsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% gelöst.
Die zu den vorstehend genannten einzelnen Erfindungsgegenständen, also der Portionierungsvorrichtung, dem Verfahren zur Portionierung, der Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie und der Verwendung einer Portionierungsvorrichtung beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften gelten in gleicher oder analoger Weise auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände, auch wenn diese jeweils nur im Zusammenhang mit einem Erfindungsgegenstand beschrieben worden sind.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 bis 11 jeweils, in vereinfachter schematischer Darstellung, eine Portionierungsvorrichtung für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, gemäß einem Ausführungsbeispiel, in verschiedenen Betriebszuständen gemäß einem Verfahren zur Portionierung von Tabakmaterial in einer Portionierungsvorrichtung, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
12 ein vereinfachtes Schrittdiagramm entsprechend einem Verfahren zur Portionierung von Tabakmaterial, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
13 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Portionierung von Tabakmaterial, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
1 zeigt schematisch und vereinfacht eine Portionierungsvorrichtung 2 für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Portionierungsvorrichtung 2 dient der Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%. Das Tabakmaterial wird über eine Einstreichpfanne 4 einem Homogenisierungsmodul 6, welches eine Kombination aus einer Nadelwalze 8 und einer Schlägerwalze 10 umfasst, zugeführt. Die Nadelwalze 8 und die Schlägerwalze 10 sind durch Antriebe 12 bzw. 14 angetrieben, so dass das Tabakmaterial von der Einstreichpfanne 4 über das Homogenisierungsmodul 6, welches gleichzeitig eine Zufördereinrichtung darstellt, in eine Befüllhülse 16 gefördert wird. Zu diesem Zweck empfängt die Nadelwalze 8 das Tabakmaterial, nimmt dieses auf und fördert es in Richtung der Schlägerwalze 10. Diese schlägt das Tabakmaterial aus der Nadelwalze 8 in Richtung der Befüllhülse 16 aus. Bei diesem Vorgang wird das von Natur aus inhomogene und klumpige feuchte geschnittene oder gemahlene Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% homogenisiert und vereinzelt.
Im Kontext der vorliegenden Beschreibung ist unter einem Ausschlagen des Tabakmaterials aus der Nadelwalze ein Vorgang zu verstehen, bei dem von der Nadelwalze aufgenommenes Tabakmaterial aus den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Nadeln der Nadelwalze 8 zumindest teilweise herausgeschlagen wird.
Das Homogenisierungsmodul 6 ist insbesondere so aufgebaut, wie es in WO-A-2012/092937 derselben Anmelderin beschrieben ist. Der Inhalt der WO-A-2012/092937 ist vollumfänglich in diese Beschreibung aufgenommen.
Die Portionierungsvorrichtung 2 empfängt außerdem einen Strom von Vorratsbehältnissen 18. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Zeichnungen nur einige der Vorratsbehältnisse 18 mit Bezugszeichen versehen. Die Vorratsbehältnisse 18 werden auf einem insbesondere kontinuierlich bewegten oder bewegbaren Förderband 20 bewegt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen bewegt sich das Förderband 20, angetrieben durch einen nicht dargestellten Antrieb, so, dass die Vorratsbehältnisse 18 von rechts nach links gefördert werden. Das Förderband 20 ist auf einem schematisch dargestellten Gestell 22 montiert.
Der durch das Förderband 20 geförderte Strom von Vorratsbehältnissen 18 wird an einem ersten Stoppzylinder 24 aufgehalten. Dieser arbeitet abwechselnd mit einem zweiten Stoppzylinder 26, so dass die Vorratsbehältnisse 18 vereinzelt werden. Mit anderen Worten bilden der erste Stoppzylinder 24 und der zweite Stoppzylinder 26 eine Vereinzelungseinheit. Diese ist in Bezug auf die Förderrichtung des Förderbandes 20 stromaufwärts einer Wägezellenplattform 30 angeordnet.
Der erste Stoppzylinder 24 und der zweite Stoppzylinder 26 sollen allgemein als Arretiermittel bezeichnet werden. Insbesondere sind der erste und zweite Stoppzylinder 24, 26 als paarweise bezüglich einer Förderrichtung des Förderbandes 20 einander gegenüberliegende Arretierstifte ausgebildet. Die beiden Arretierstifte, welche ein Paar bilden, sind bevorzugt in einander gegenüberliegenden Seitenbereichen des Förderbandes 20 angeordnet. Die Arretierstifte, von denen insbesondere ein erstes Paar den ersten Stoppzylinder 24 und ein zweites Paar den zweiten Stoppzylinder 26 bildet, arbeiten paarweise abwechselnd, um die Vorratsbehältnisse 18 zu vereinzeln.
Zwischen den Vorratsbehältnissen 18 und dem Förderband 20 ist ein gewisser Schlupf vorhanden. Die Vorratsbehältnisse 18 folgen der Bewegung des Förderbandes. Wird der Strom der Vorratsbehältnisse 18 durch einen Stoppzylinder 24, 26 aufgehalten, gleiten die Vorratsbehältnisse 18 auf der Oberfläche 32 des Förderbandes 20. Mit anderen Worten ist aufgrund des vorhandenen Schlupfes die Transportgeschwindigkeit der Vorratsbehältnisse 18 kleiner oder gleich einer durch die Bewegung des Förderbandes 20 vorgegebenen Transportgeschwindigkeit.
Im Folgenden werden die Portionierungsvorrichtung 2 sowie ein Verfahren zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% in dieser Portionierungsvorrichtung 2 anhand der in den 1 bis 11 gezeigten verschiedenen Betriebszustände der Portionierungsvorrichtung 2 in Verbindung mit dem in 12 gezeigten Schrittdiagramm erläutert.
In dem Schrittdiagramm der 12 sind Zustandslinien für die einzelnen ebenfalls in der Figur genannten Aktuatoren der Portionierungsvorrichtung 2 über der Zeit dargestellt. Befindet sich die Zustandslinie eines bestimmten Aktuators auf einem niedrigen Niveau, so deutet dies darauf hin, dass die entsprechende Einheit eingefahren oder nicht aktiviert ist. Ist die Zustandslinie hingegen auf einem hohen Niveau, so bedeutet dies, dass der Aktuator ausgefahren oder aktiviert ist.
Im oberen Teil der 12 sind Ziffern „1“ bis „11“ angegeben, welche mit den in den 1 bis 11 gezeigten Betriebszuständen der Portionierungsvorrichtung 2 korrespondieren. Die Portionierungsvorrichtung 2 befindet sich also beispielsweise zum Zeitpunkt „5“ in dem Betriebszustand, der in 5 dargestellt ist.
Wie bereits erwähnt, werden zunächst Vorratsbehältnisse 18 auf dem Förderband 20 bis an den ersten Stoppzylinder 24 gefördert. Anschließend (2) wird der erste Stoppzylinder 24 eingefahren, so dass ein einzelnes Vorratsbehältnis 18 bis an den zweiten Stoppzylinder 26 weitergefördert wird. In einem weiteren Schritt wird der erste Stoppzylinder 24 wieder ausgefahren, wobei gleichzeitig der zweite Stoppzylinder 26 eingefahren wird, so dass das vereinzelte Vorratsbehältnis 18 bis an einen Bypassstoppzylinder 28 gefördert wird (3). Das Vorratsbehältnis 18 befindet sich nun oberhalb einer Wägezellenplattform 30.
Die Wägezellenplattform 30 ist zwischen einer Förderebene, in welcher die Vorratsbehältnisse 18 zu der Portionierungsvorrichtung 2 gefördert werden, und einer Abfüllebene, in welcher Tabakmaterial in die Vorratsbehältnisse 18 eingefüllt wird, bewegbar. Die Förderebene ist im Wesentlichen durch eine Oberseite 32 des Förderbandes 20 definiert. Die Abfüllebene ist von der Förderebene beabstandet, insbesondere ist sie oberhalb der Förderebene angeordnet. Die Förderebene und die Abfüllebene sind bevorzugt planparallele Ebenen, wobei sich die Abfüllebene im Wesentlichen unmittelbar unterhalb der Befüllhülse 16 erstreckt.
Die Wägezellenplattform 30 umfasst eine in den Zeichnungen nicht näher dargestellte Wägezelle. Diese ist dazu eingerichtet, ein von der Wägezellenplattform 30 aufgenommenes Gewicht zu bestimmen. Das Eigengewicht des Vorratsbehältnisses 18 ist ohne weiteres zugänglich und kann daher als bekannt angenommen werden. So ist es möglich, dass die Wägezelle das Gewicht des in das Vorratsbehältnis 18 eingefüllten Tabakmaterials bestimmt.
Um Gewichtsunterschiede zwischen einzelnen Vorratsbehältnissen 18 und möglicherweise auf der Wägezelle vorhandene Verunreinigungen zu kompensieren, wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Wägezelle auf ein Gewicht identisch Null geeicht, wenn das Vorratsbehältnis 18 auf der Wägezelle angeordnet ist.
In einem weiteren Schritt wird die Wägezellenplattform 30 ausgefahren (4). Hierbei tritt das Vorratsbehältnis 18 zumindest teilweise in eine Zentrierhülse 34 ein bzw. wird in diese eingeschoben. Die Zentrierhülse 34 ist insbesondere aus einem mechanisch stabileren Material gefertigt als das Vorratsbehältnis 18. Beispielsweise ist die Zentrierhülse 34 aus Metall gefertigt, während die Vorratsbehältnisse 18 aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Polypropylen (PP) oder Polycarbonat (PC), gefertigt sind.
Während einer sich anschließenden Befüllphase wird bereits ein weiteres Vorratsbehältnis 18 bis an den zweiten Stoppzylinder 26 nachgefördert und aufgrund der gegenläufigen Arbeitsweise des ersten und zweiten Stoppzylinders 24, 26 vom Strom der angelieferten Vorratsbehältnisse 18 getrennt (5).
Das auf der Wägezellenplattform 30 befindliche Vorratsbehältnis 18 wird mit feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial 36 befüllt. Das Tabakmaterial 36 tritt ausgehend von der Befüllhülse 16 durch eine Öffnung in einem Zugschwert 38 in das Vorratsbehältnis 18 ein. Die Öffnung ist in den Figuren nicht dargestellt. Während des Befüllvorgangs fluchtet diese in dem Zugschwert 38 vorhandene Öffnung mit der Befüllhülse 16. Das Zugschwert 38 und die Befüllhülse 16 bilden gemeinsam eine Dosiereinheit 17.
Das Vorratsbehältnis 18 wird mit Hilfe der Zentrierhülse 35 in Bezug auf die Dosiereinheit 17 positioniert. Außerdem dient die Zentrierhülse 34 zum Schutz des Vorratsbehältnisses 18 vor Beschädigungen während des Befüllvorgangs.
Der Strom des in das Vorratsbehältnis 18 eingefüllten Tabakmaterials 36 ist ausgehend von der Einstreichpfanne 4 über die Nadelwalze 8 und Schlägerwalze 10 bis in die Befüllhülse 18 mit Pfeilen angedeutet. Im gezeigten Beispiel rotiert die Nadelwalze 8, angetrieben durch den Antrieb 12, entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Schlägerwalze 10 rotiert gegenläufig zu der Nadelwalze 8, entsprechend dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel also im Uhrzeigersinn.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Ausgestaltung des Homogenisierungsmoduls 6 sind WO-A-2012/092937 der gleichen Anmelderin zu entnehmen. Der Offenbarungsgehalt von WO-A-2012/092937 ist vollinhaltlich in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Während des Befüllvorgangs erfasst die in die Wägezellenplattform 30 integrierte Wägezelle ein Gewicht des in das Vorratsbehältnis 18 abgefüllten Tabakmaterials 36. Ein von der Wägezelle erfasster Wert für das Gewicht des eingefüllten Tabakmaterials 36 wird über eine zweite Datenverbindung an eine Steuereinheit 40 übertragen. Die Steuereinheit 40 ist dazu eingerichtet, die Dosiereinheit 17, insbesondere das Zugschwert 38, so zu steuern, dass bei Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes für das in das Vorratsbehältnis 18 eingefüllte Tabakmaterial 36 die Zufuhr von Tabakmaterial 36 in das Vorratsbehältnis unterbrochen wird. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 40 über eine erste Datenverbindung mit der Dosiereinheit 17 bzw. mit einem nicht dargestellten Antrieb des Zugschwerts 38 verbunden.
Wenn das vorgegebene Gewicht des in das Vorratsbehältnis 18 abgefüllten Tabakmaterials 36 erreicht ist, wird das Zugschwert 38 von einer ersten Position, in der die in dem Zugschwert 38 vorhandene Öffnung mit der Befüllhülse 16 fluchtet, in eine zweite Position verfahren (6).
Das Zugschwert 38 umfasst einen soliden Teil und einen mit der Öffnung versehenen Teil. Befindet sich das Zugschwert 38, so wie in 6 gezeigt, in der zweiten Position, befindet sich der solide Teil des Zugschwerts 38 direkt unterhalb der Befüllhülse 16 und verschließt diese einseitig. Die Befüllhülse 16 bildet in dieser Position des Zugschwerts 38 gemeinsam mit zumindest einem Teilbereich des soliden Teils des Zugschwerts 38 einen Zwischenspeicher zur Aufnahme von Tabakmaterial 36.
Die Zwischenspeicherung von Tabakmaterial 36 ist vorteilhaft, da die Fördermenge des Homogenisierungsmoduls 6 geringer ist als die Abfüllgeschwindigkeit des Tabakmaterials 36 in das Vorratsbehältnis 18. Das Tabakmaterial 36 wird mit anderen Worten in dem Zwischenspeicher kontinuierlich angesammelt, so dass der eigentliche Befüllvorgang des Vorratsbehältnisses 18 sehr schnell erfolgen kann, ohne dass ein überdimensioniertes Homogenisierungsmodul 6 eingesetzt werden muss. Damit wird in einem Zug ein Großteil des zu befüllenden Tabakmaterials eingefüllt und nur ein kleiner Teil wird bei offenem Zugang nachdosiert, um das angestrebte Gesamtfüllgewicht zu erreichen.
Gemeinsam mit dem Zugschwert 36 ist auch die Zentrierhülse 16 verfahren worden (vgl. 5 und 6). Bei dieser Bewegung schiebt die Zentrierhülse 16 das Vorratsbehältnis 18 von der Wägezellenplattform 30 auf eine Stempelplattform 42. Eine Höhe des Bypassstoppzylinders 26 ist so gewählt, dass er diese Bewegung nicht behindert. Während sich Tabakmaterial 36 in der Befüllhülse 16 ansammelt, befindet sich das Vorratsbehältnis 18 auf der Stempelplattform 42. Die Wägezellenplattform 30 wird nun zurück in bzw. unter die Förderebene bewegt. Das nächste Vorratsbehältnis 18 wird bereits durch gegenläufige Bewegung des ersten und zweiten Stoppzylinders 24, 26 vereinzelt und läuft in Richtung der Wägezellenplattform 30 in die Portionierungsvorrichtung 2 ein (7).
In einem sich anschließenden Schritt wird ein Verdichtungsstempel 44, welcher gemeinsam mit der Stempelplattform 42 eine Kompressionseinheit bildet, auf das in das Vorratsbehältnis 18 eingefüllte Tabakmaterial 36 herabgefahren. Der Verdichtungsstempel 44 durchfährt zumindest teilweise die im Zugschwert 38 vorhandene Öffnung und tritt in einen Innenraum der Zentrierhülse 34 ein bzw. durch diese hindurch. Auf die Oberfläche des in das Vorratsbehältnis 18 abgefüllten Tabakmaterials 36 wird anschließend von dem Verdichtungsstempel 44 ein Druck ausgeübt. So wird das Tabakmaterial 36 in dem Vorratsbehältnis 18 verdichtet.
Geschnittenes oder gemahlenes Tabakmaterial 36 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindesten 35% ist typischerweise ein klumpiges Material. Es besteht daher die Möglichkeit, dass dieses an dem Verdichtungsstempel 44 anhaftet. Um anhaftendes Tabakmaterial 36 von dem Verdichtungsstempel 44 abzuscheren, wird dieser mit Hilfe eines Drehzylinders 46 in Rotation versetzt (9).
Die Verdichtung des Tabakmaterials 36 erfolgt, während sich bereits neues Tabakmaterial 36 in der Befüllhülse 16 ansammelt. Vorteilhaft wird der gesamte Abfüllprozess durch diese Form der parallelen Verarbeitung des Tabakmaterials 36 beschleunigt.
Die Stempelplattform 42 wird nach Verdichtung des Tabakmaterials 36 von der Abfüllebene in die Förderebene abgesenkt. Das befüllte Vorratsbehältnis 18 wird weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt (10). Während das Vorratsbehältnis 18 wieder in die Förderebene abgesenkt wird, wird die Zentrierhülse 34 wieder in ihre erste Position zurückgefahren. Die Wägezellenplattform 30 schiebt ein weiteres Vorratsbehältnis 18 in die Zentrierhülse 34 ein.
Während das zuerst abgefüllte Vorratsbehältnis 18 die Portionierungsvorrichtung 2 auf dem Förderband 20 verlässt, wird bereits ein weiteres Vorratsbehältnis 18 mit feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial 36 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, welches sich zwischenzeitlich in der Befüllhülse 16 angesammelt hat, befüllt (11).
Die Aktuatoren der Portionierungsvorrichtung 2, beispielweise das Zugschwert 38, die Zentrierhülse 34, die Stoppzylinder 24, 26, 28, die Wägezellenplattform 30 und die Stempelplattform 42 sowie der Verdichtungsstempel 44 sind insbesondere hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch angetriebene Aktuatoren.
Der Bypassstoppzylinder 28 bleibt im Normalbetrieb der Portionierungsvorrichtung 2 stets ausgefahren. Muss die Dosiereinheit 17 oder das Homogenisierungsmodul 6 gereinigt werden, so wird der Bypassstoppzylinder 28 eingefahren und auf dem Förderband 20 vorhandene Vorratsbehältnisse 18 passieren die Portionierungsvorrichtung 2. Beispielsweise wird die Befüllung der Vorratsbehältnisse 18 nun temporär mit einer weiteren, stromabwärts vorhandenen Portionierungsvorrichtung 2, welche analog zu einem oder mehreren der genannten Ausführungsbeispiele aufgebaut ist, fortgesetzt.
Mit einer Einstreichpfanne 4 können mehrere, beispielsweise bis zu acht, entsprechende Portionierungsvorrichtungen 2 beschickt werden, so dass eine große Abfüllgeschwindigkeit erreichbar ist.
13 zeigt in einem vereinfachten Ablaufdiagramm Schritte eines Verfahrens zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial 36 mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In einer Portionierungsvorrichtung 2 gemäß einem der genannten Ausführungsbeispiele beginnt das Verfahren mit der Vereinzelung der Vorratsbehältnisse 18 (Schritte S1 und S2). Diese werden anschließend auf einer Wägezellenplattform 30 angeordnet (Schritt S3), welche von der Förderebene in die Befüllebene angehoben wird. Die Wägezellenplattform 30 schiebt das Vorratsbehältnis 18 in die Zentrierhülse 34 (Schritt S4). Das Vorratsbehältnis 18 wird anschließend mit Tabakmaterial 36 befüllt (Schritt S5), wobei permanent ein Gewicht des in dem Vorratsbehältnis 18 vorhandenen Tabakmaterials 36 mit Hilfe einer Wägezelle (Schritt S6) erfasst wird. Der Befüllvorgang wird solange fortgesetzt, bis ein vorgegebenes Sollgewicht (Schritt S7) erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird das Vorratsbehältnis 18 von der Wägezellenplattform 30 zu der Stempelplattform 42 verschoben (Schritt S8). Der Kompressionsstempel 44 wird zum Komprimieren des Tabakmaterials 36 abgesenkt (Schritt S9). Nach erfolgter Kompression des Tabakmaterials 36 wird die Stempelplattform 42 von der Befüllebene in die Förderebene abgesenkt, wobei sich das Vorratsbehältnis 18 aus der Zentrierhülse 34 löst (Schritt S10). Das Verfahren zur Befüllung eines einzelnen Vorratsbehältnisses 18 endet (Schritt S11) oder wird beginnend mit Schritt S1 für ein weiteres Vorratsbehältnis 18 erneut durchgeführt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezugszeichenliste

2: Portionierungsvorrichtung
4: Einstreichpfanne
6: Homogenisierungsmodul
8: Nadelwalze
10: Schlägerwalze
12: Antrieb
14: Antrieb
16: Befüllhülse
17: Dosiereinheit
18: Vorratsbehältnis
20: Förderband
22: Gestell
24: erster Stoppzylinder
26: zweiter Stoppzylinder
28: Bypassstoppzylinder
30: Wägezellenplattform
32: Oberfläche
34: Zentrierhülse
36: Tabakmaterial
38: Zugschwert
40: Steuereinheit
42: Stempelplattform
44: Verdichtungsstempel
46: Drehzylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/092937 A1 [0030, 0030]
WO 2012/092937 A [0050, 0050, 0067, 0067]

Claims

Portionierungsvorrichtung (2) für eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, die dazu eingerichtet ist, von einer Zufördervorrichtung empfangenes Tabakmaterial (36) in Vorratsbehältnisse (18) zu portionieren, umfassend eine Steuereinheit (40), eine Dosiereinheit (17) und eine Wägezelle, wobei a) die Steuereinheit (40) über eine erste Datenverbindung mit der Dosiereinheit (17) und über eine zweite Datenverbindung mit der Wägezelle gekoppelt ist, b) die Dosiereinheit (17) dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial (36) in ein Vorratsbehältnis (18) zu füllen, wobei die Dosiereinheit (17) und die Wägezelle so zueinander angeordnet sind, dass, während das Vorratsbehältnis (18) mit Hilfe der Dosiereinheit (17) befüllt wird, ein Gewicht des eingefüllten Tabakmaterials (36) von der Wägezelle erfasst wird und Daten bezüglich des erfassten Gewichts über die erste Datenverbindung an die Steuereinheit (40) übertragen werden, c) die Steuereinheit (40) dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der empfangenen Daten bezüglich des Gewichts des eingefüllten Tabakmaterials (36), über die zweite Datenverbindung die Dosiereinheit (17) so zu steuern, dass eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wird.
Portionierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Wägezelle umfassende ausfahrbare Wägezellenplattform (30) umfasst ist, welche zwischen einer Förderebene, in welcher Vorratsbehältnisse (18), insbesondere auf einem kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderband (20), in Richtung der Wägezellenplattform (30) transportierbar sind, und einer Abfüllebene, in welcher sich das Vorratsbehältnis (18) befindet, wenn Tabakmaterial (36) eingefüllt wird, bewegbar ist.
Portionierungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (17) eine Befüllhülse (16) und ein Zugschwert (38) umfasst, wobei die Befüllhülse (16) dazu eingerichtet ist, Tabakmaterial (36) von der Zufördervorrichtung zu empfangen, und das Zugschwert (38) einen soliden Teil und einen mit einer Öffnung versehenen Teil umfasst, wobei insbesondere das Zugschwert (38) zwischen einer ersten und einer zweiten Position mittels eines Antriebs verfahrbar ist und wobei in der ersten Position die Öffnung des Zugschwerts (38) mit der Befüllhülse (16) fluchtet, so dass Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) einfüllbar ist, und wobei in der zweiten Position die Befüllhülse (16) durch den soliden Teil des Zugschwerts (38) einseitig verschlossen ist, so dass die Befüllhülse (16) gemeinsam mit zumindest einem Teilbereich des soliden Teils des Zugschwerts (38) einen Zwischenspeicher zur Aufnahme von Tabakmaterial (36) bildet.
Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompressionseinheit umfasst ist, welche dazu eingerichtet ist, das in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllte Tabakmaterial (36) zu komprimieren, wobei die Kompressionseinheit insbesondere einen ausfahrbaren und weiterhin insbesondere drehbaren Verdichtungsstempel (44) umfasst, welcher in einer ausgefahrenen Position auf das in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllte Tabakmaterial (36) einen Druck ausübt, und wobei die Kompressionseinheit insbesondere eine ausfahrbare Stempelplattform (42) umfasst, welche zwischen einer Förderebene, in welcher Vorratsbehältnisse (18), insbesondere auf einem kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderband (20), transportierbar sind, und einer Abfüllebene, in welcher das Vorratsbehältnis (18) angeordnet ist, wenn Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wird, bewegbar ist, wobei der Verdichtungsstempel (44) insbesondere eingerichtet ist, in der ausgefahrenen Position auf das Tabakmaterial (36) einen Druck auszuüben, wenn das Vorratsbehältnis (18) auf der Stempelplattform (42) angeordnet ist, und wobei die ausfahrbare Stempelplattform (42) insbesondere in Bezug auf das kontinuierlich bewegbare oder bewegte Förderband (20) stromabwärts einer Wägezellenplattform (30) angeordnet ist.
Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrierhülse (34) umfasst ist, welche mittels eines Antriebs in der Abfüllebene bewegbar ist, wobei die Zentrierhülse (34) dazu eingerichtet ist, das Vorratsbehältnis (18) wenigstens teilweise aufzunehmen, wobei insbesondere der Antrieb der Zentrierhülse (34) dazu eingerichtet ist, das zumindest teilweise von der Zentrierhülse (34) aufgenommene Vorratsbehältnis (18) in der Abfüllebene zwischen der oder einer Wägezellenplattform (30) und der oder einer Stempelplattform (42) zu bewegen.
Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Arretiermittel umfasst sind, welche auf dem, insbesondere kontinuierlich bewegbaren oder bewegten, Förderband (20) geförderte Vorratsbehältnisse (18) aufhalten oder passieren lassen, wobei die Arretiermittel insbesondere als paarweise bezüglich einer Förderrichtung des Förderbandes (20) im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnete ausfahrbare Arretierstifte ausgebildet sind, wobei die Arretiermittel weiterhin insbesondere eine Vereinzelungseinheit bilden, die insbesondere stromaufwärts der oder einer Wägezellenplattform (30) angeordnet ist und wobei diese Vereinzelungseinheit insbesondere paarweise abwechselnd arbeitende Arretierstifte umfasst.
Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zufördervorrichtung mit einem Homogenisierungsmodul (6) umfasst ist, wobei das Homogenisierungsmodul (6) insbesondere eine Kombination aus einer Nadelwalze (8) und einer Schlägerwalze (10) umfasst und wobei die Nadelwalze (8) und die Schlägerwalze (10) so angeordnet sind, dass die Nadelwalze (8) Tabakmaterial (36) empfängt und zu der Schlägerwalze (10) fördert, wobei die Schlägerwalze (10) dazu eingerichtet ist, Tabakmaterial (36) aus der Nadelwalze (8) in Richtung der Dosiereinheit (17), insbesondere in Richtung der oder einer Befüllhülse (16), auszuschlagen.
Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verarbeitung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%, umfassend wenigstens eine Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% in einer Portionierungsvorrichtung (2), umfassend eine Wägezelle und eine Dosiereinheit (17), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Empfangen von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35% von einer Zufördervorrichtung an der Dosiereinheit (17), b) Anordnen eines Vorratsbehältnisses (18) auf einer Wägezelle, c) Anordnen des Vorratsbehältnisses (18) relativ zu der Dosiereinheit (17), d) Befüllen des Vorratsbehältnisses (18) mit Tabakmaterial (36) mit Hilfe der Dosiereinheit (17), e) Erfassen eines momentanen Gewichts einer in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllten Menge an Tabakmaterial (36) durch die Wägezelle, f) Vergleichen des momentanen Gewichts der in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllten Menge an Tabakmaterial (36) mit einem vorgegebenen Grenzwert und g) Ansteuern der Dosiereinheit (17), so dass bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwerts das Befüllen des Vorratsbehältnisses (18) mit Tabakmaterial (36) unterbrochen wird, so dass eine vorbestimmte Portion Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tabakmaterial (36), bevor es in das Vorratsbehältnis (18) gefüllt wird, in einem Zwischenspeicher der Dosiereinheit (17) zwischengespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllte Tabakmaterial (36) komprimiert wird, wobei das Tabakmaterial (36) insbesondere komprimiert wird, während weiteres Tabakmaterial (36) in dem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem das Vorratsbehältnis (18) auf der Wägezelle angeordnet wurde, das Vorratsbehältnis (18) zumindest teilweise in eine Zentrierhülse (34) eingeschoben wird, insbesondere bevor Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wird, und wobei, insbesondere nachdem das Tabakmaterial (36) in das Vorratsbehältnis (18) eingefüllt wurde, das Vorratsbehältnis (18) gemeinsam mit der Zentrierhülse (34) von der Dosiereinheit (17) zu einer Kompressionseinheit bewegt wird, wobei weiterhin insbesondere die Zentrierhülse (34) in einer Abfüllebene von einer unterhalb der Dosiereinheit (17) angeordneten Wägezellenplattform (30) zu einer unterhalb der Kompressionseinheit angeordneten Stempelplattform (42) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Vorratsbehältnissen (18) in einer Transportebene der Portionierungsvorrichtung (2), insbesondere mit Hilfe eines kontinuierlich bewegbaren oder bewegten Förderbandes (20), zugeführt werden, die Vorratsbehältnisse (18) vereinzelt werden, durch eine die Wägezelle umfassende Wägezellenplattform (30) in eine von der Transportebene beabstandete Abfüllebene gehoben werden, nach erfolgtem Abfüllen des Tabakmaterials (36) in der Abfüllebene von der Wägezellenplattform (30) unterhalb der Dosiereinheit (17) zu einer Stempelplattform (42) unterhalb der Kompressionseinheit verschoben werden und, nach erfolgter Kompression des Tabakmaterials (36), durch die Stempelplattform in die Transportebene abgesenkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tabakmaterial (36) in einem Homogenisierungsmodul homogenisiert wird, bevor es der Portionierungsvorrichtung (2) zugefördert wird, wobei insbesondere das Homogenisierungsmodul (6) eine Kombination aus einer Nadelwalze (8) und einer Schlägerwalze (10) umfasst und wobei die Nadelwalze (8) mit ihren Nadeln das Tabakmaterial (36) aufnimmt und bis zu der Schlägerwalze (10) weiterfördert und die Schlägerwalze (10) das Tabakmaterial (36) aus der Nadelwalze (8) in Richtung der Dosiereinheit (17), insbesondere in Richtung einer Befüllhülse (16), ausschlägt.
Verwendung einer Portionierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zur Portionierung von feuchtem geschnittenem oder gemahlenem Tabakmaterial (36) mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 35%.