DE3542473C2 - Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen Gegenständen - Google Patents
Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen GegenständenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überfüh
rung von stabförmigen Gegenständen nach dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1.
Der Erfindungsgegenstand findet in besonders vorteilhafter
Weise in der Herstellung von Rauchwaren, vor allem Zigaretten,
Anwendung, und die folgende Beschreibung ist auf diesen An
wendungsfall abgestellt, ohne dadurch jedoch die allgemeine
Anwendbarkeit des Erfindungsgegenstandes einzuschränken.
Bei der Herstellung von Zigaretten ist es manchmal notwendig,
den Zigaretten eine Bewegung quer zu ihrer
Achse und zugleich eine Drehbewegung um diese Achse für be
stimmte Bearbeitungs- und Handhabungsvorgänge zu vermitteln.
Zur Ausführung dieser Dreh- und Translationsbewegung ist es
aus DE 35 05 457 A1 (nach §3 (2) PatG dem Stand der Technik
zuzurechnen) bekannt, eine Überführungsvorrichtung zu verwen
den, in der die zu bearbeitenden stabförmigen Gegenstände (Zi
garetten) von einer Einlaufwalze auf eine Überführungswalze,
die tangential zur Einlaufwalze angeordnet sowie auf ihrem
Außenumfang mit einer Vielzahl von drehbaren Wiegen verse
hen ist, übertragen werden. Jede Wiege ist zur Aufnahme je
einer Zigarette ausgebildet, die dann bei Beendigung der Über
führung auf eine Auslaufwalze, die tangierend zur Überfüh
rungswalze angeordnet ist, übergeben wird.
Bei der genannten gattungsbildenden Vorrichtung zur Überfüh
rung von stabförmigen Gegenständen werden diese auf einem
Teil der Überführungsbahn nur translatorisch, also in einer
Richtung quer zu ihren Achsen fortschreitend ohne jede Drehung,
bewegt, sie werden dann auf einem weiteren Teil der
Überführungsbahn um ihre Achsen einmal vorwärts- sowie einmal
zurückgedreht, und anschließend erfolgt wieder auf dem rest
lichen Teil der Überführungsbahn eine reine fortschreitende
Bewegung ohne jegliche Drehung um die Zigarettenachse. Eine
derartige Überführungsbewegung setzt die Zigaretten
positiven und negativen Winkelbeschleunigungen aus, was
ihre strukturelle Festigkeit beeinträchtigen kann und zu Tabakver
lusten (und möglicherweise damit zu Ausschuß) führen kann.
Darüber hinaus ist der Bogen, der von den Zigaretten von der
Eingabe- bis zur Abgabestelle in der Überführungsbahn durch
laufen wird, klein, was auf das Beschleunigen
und Verlangsamen der die Zigaretten lagernden Wiegen zurück
zuführen ist, d. h., der für eine Bearbeitung oder Behandlung
der Zigaretten verfügbare Bogen ist klein.
Des weiteren ist bei der gattungsbildenden Vorrichtung
die Winkelgeschwindigkeit, mit der
die tragenden Wiegen um ihre Achsen drehen, zwischen Null
und einem vorgegebenen konstanten Wert während jedes voll
ständigen Umlaufs der Überführungswalze um deren Achse zu
verändern.
Durch den Erfindungsgegenstand soll insofern das Problem ge
löst werden, die gattungsbildende Vorrichtung derart weiter
zubilden, daß eine solche Vorrichtung zur Überführung von
stabförmigen Gegenständen nicht nur eine erheblich verein
fachte sowie wirtschaftlich vorteilhaftere Konstruktion er
halten, sondern auch einen Bearbeitungs- oder Behandlungsbo
gen aufweisen kann, der eine
günstige Bearbeitung der Gegenstände an axial zueinander
beabstandeten Stellen ermöglicht.
Dieses Problem wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung
mit den im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteil
hafte Weiterbildungen der Vorrichtung zum Gegenstand.
Die Überführungsvorrichtung, die Gegenstand der Erfindung
ist, ist zur Verwendung bei einer Maschine bestimmt, welche
imstande ist, 10 000 Zigaretten pro Minute im Durchschnitt
zu bearbeiten. Das heißt, wenn die Zigaretten mit Hilfe von
Überführungswalzen, die 40 drehbare Sitze oder Wiegen haben,
gefördert werden, und wenn z. B. jeder Sitz fünf vollständige
Umdrehungen für einen vollständigen Umlauf der Überführungs
walze ausführt, so dreht jeder drehbare Sitz um seine Achse
mit einer Winkelgeschwindigkeit von nur etwa 1200 U/min. Aufgrund der
mehrfachen Umdrehung der Zigaretten um ihre eigene Achse können
gleiche Arbeitsgänge an benachbarten Stellen seriell durchgeführt
werden, und zwar mit nur einem Werkzeug. So kann z. B. ein
einziger Laserstrahl an zwei verschiedenen axial zueinander
beabstandeten Stellen einer Zigarette bei deren schonender
Behandlung eine Perforation anbringen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jede Zigarette
von einem zugeordneten festen Sitz an der Einlaufwalze zu
einem zugeordneten drehenden Sitz an der Überführungswalze
überführt, und sie wird dann wieder aus diesem drehenden
Sitz in einen festen Sitz an der Auslaufwalze überführt.
Das heißt, daß bei dem genannten Beispiel in der erfindungs
gemäßen Vorrichtung jede Zigarette zweimal zwischen einem
festen Sitz und einem ununterbrochen mit einer Durchschnitts
geschwindigkeit von 1200 U/min drehenden Sitz überführt
wird.
Zum Stand der Technik ist aus der DE 31 37 223 A1 eine Vor
richtung bekannt, die der Überführung von stabförmigen Gegen
ständen dient, deren Teilung geändert werden soll, wobei
die Fördergeschwindigkeit der Gegenstände gering gehalten
werden soll und die aufnehmenden Sitze fest an einem schwenkbar angeordneten Arm
angeordnet sind sowie
selbst keine Drehung ausführen.
Aus der DE 33 13 064 C2 ist des weiteren eine Vorrichtung
zum Perforieren von stabförmigen Gegenständen (Zigaretten)
bekannt, bei welcher jede Zigarette von einer Zuführwalze
in eine Lagerstelle an einer Überführungswalze übergeben
wird, in welcher Lagerstelle die Zigarette durch Saugluft
festgehalten wird. Dasselbe gilt für die Abgabe der Zigaret
te von der Walze zur Abnahmewalze aufgrund der Wirkung der
Saugnut auf der Abgabeseite. Es kommen somit auch hier feste
und nicht drehende Sitze
zur Anwendung, in denen je eine Zigarette mit einer Drehein
richtung gedreht wird, und zwar etwas mehr als
einmal während des Überführungsbogens. Die Drehung erfolgt
mit Hilfe eines Planetengetriebes. Bei der Drehung werden
z. B. mit zwei Spiegelsystemen und danach mit zwei Laserstrahlen
Perforationen während der einen Umdrehung an benachbarten Stellen
durchgeführt.
Die bekannten Vorrichtungen sind somit solche, bei denen
eine Zigarette von einem nichtdrehenden Sitz in einen ande
ren Sitz überführt wird, dem erst später eine Drehbewegung
um seine Achse vermittelt wird.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen, in de
nen zwei beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind,
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zigaretten-
Überführungsvorrichtung;
Fig. 2 einen Axialschnitt einer Einzelheit von Fig. 1 in
einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 einen Axialschnitt einer Einzelheit von Fig. 1
in einer zweiten Ausführungsform.
Die Fig. 1 zeigt insgesamt eine Überführungsvorrichtung 1,
die es ermöglicht, stabförmige Gegenstände, z. B. Zigaretten
2, quer zu deren Achsen bei Drehung um diese in einer Ziga
retten-Bearbeitungsmaschine 3 weiterzufördern.
Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Einlaufwalze 4 und eine gleich
sinnig drehende Auslaufwalze 5, zwischen denen eine Überfüh
rungswalze 6 tangierend zu den Walzen 4, 5 - und zwar an zwei voneinander
getrennten Mantellinien 7 und 8 - angeordnet ist. Die Mantellinien 7, 8 be
stimmen längs des Umfangs der Zwischenwalze 6 zwei wechselseitig einander
zugeordnete Bogen, von denen der erste, zwischen den Mantellinien
7 und 8 in der Drehrichtung der Walze 6 sich erstrec
kende Bogen der "Überführungsbogen" und der zweite, zwi
schen den Mantellinien 8 sowie 7 sich erstreckende Bogen der
"Rücklaufbogen" ist.
Wie die Fig. 2 zeigt, umfaßt die Überführungsvorrichtung 1
des weiteren eine mittige Antriebswelle 9, die die Überführungs
walze 6 trägt, und eine Drehvorrichtung 10, die dazu dient,
die Zigaretten 2 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit
während ihrer translatorischen, durch die Drehung der Walze
6 um die Welle 9 hervorgerufenen Bewegung um ihre Achsen
zu drehen.
Die Überführungswalze 6 ist mit einer inneren, ringförmigen
Stirnplatte 11 versehen, deren Innenumfang starr mit dem
Außenumfang einer kreisförmigen Stirnplatte 12 der Welle
9 verbunden ist, welche sich durch die Walze 6 erstreckt
und an dem von der Verbindungsstelle mit dieser Walze 6
entfernt gelegenen Ende als Antriebseinrichtung ein Zahnrad 13 trägt, das in nicht
näher gezeigter Weise an eine Antriebsquelle angeschlossen
ist.
Ein innerer Zwischenabschnitt der Welle 9 erstreckt sich
durch ein Loch 14 in einer festen Wand 15 der Bearbeitungs
maschine 3. An der äußeren Stirnfläche der Wand 15 ist starr
ein Ringbund 16 einer zur Antriebswelle 9 koaxialen Hülse
17, die durch das Loch 14 in Richtung zum Zahnrad 13 ragt,
befestigt. Durch mehrere axial verlaufende Schrauben 18,
von denen in Fig. 2 nur eine zu sehen ist, ist ein weiterer
ringförmiger Hohlkörper 19 koaxial zur Hülse 17 an der aus
wärts gerichteten Stirnfläche des Ringbundes 16 befestigt,
wobei der Hohlkörper 19 und die Hülse 17 zusammen die An
triebswelle 9 als ortsfeste Radlagerung über zwei Lager 20 abstützen. Das eine dieser
Lager ist in der Hülse 17, das andere im Hohlkörper 19
festgelegt.
Die Überführungswalze 6 ist mit einer Seitenwand 21 versehen,
die sich vom Außenumfang der ringförmigen Stirnplatte 11
zur Wand 15 hin erstreckt und von einem ersten Zylinderab
schnitt 22, der außerhalb des Hohlkörpers 19 angeordnet ist,
von einem zweiten Zylinderabschnitt 23, der einen größeren
Durchmesser hat als der erste Zylinderabschnitt 22 und außer
halb des Ringbundes 16 verläuft, sowie von einem Zwischen
ringsteg 24, der die einander zugewandten Stirnflächen der
Zylinderabschnitte 22, 23 verbindet und in einer zur Achse
der Walze 6 rechtwinkligen Ebene verläuft, gebildet wird.
Die Drehvorrichtung 10 weist eine Vielzahl von Tragelementen
in Form von drehenden Wiegen 25 auf, die gleich
förmig über den Außenumfang des ersten Zylinderabschnitts 22 ver
teilt und mit je einer längsliegenden, einen Sitz für eine
zugeordnete Zigarette 2 bildenden Kehle 26 versehen sind.
Die Zigaretten 2 werden in der Kehle 26 durch Saugwir
kung festgehalten, wozu eine mit einer nicht gezeigten
Saugvorrichtung verbundene Saugleitung 27 vorgesehen ist.
Die Wiegen 25 erstrecken sich parallel zur Achse der Überführungs
walze 6 und sind an ihrem der Wand 15 zugewandten Ende
mit einem Kopf 28 ausgestattet, von dem ein Achszapfen
29 vorragt, der in einer im Zwischenringsteg 24 der Seiten
wand 21 ausgebildeten Bohrung 30 drehbar gelagert ist.
Auf das innenseitig der Seitenwand 21, d. h. des zweiten Zy
linderabschnitts 23 dieser Wand, befindliche Ende eines
jeden Achszapfens 29 ist ein koaxiales Zahnrad 31 drehfest aufgekeilt, das
von einem Planeten- oder Umlaufgetriebe 32, dessen Sonnen
rad 33 auf die Antriebswelle 9 gekeilt ist, angetrieben wird.
Das Planetengetriebe 32 umfaßt einen Planetenradsatz 34, der
an seinen beiden Enden von der Hülse 17 und dem ringförmi
gen Hohlkörper 19, die eine feste Radlagerung bilden, dreh
bar getragen wird sowie in einem von der Hülse 17 und dem
Hohlkörper 19 abgegrenzten Hohlraum 36 aufgenommen ist.
Der Planetenradsatz 34 besteht aus einem mit dem Sonnenrad
33 kämmenden ersten Planetenrad 35 und einem zweiten Plane
tenrad 37, das über ein in dem Hohlraum 36 in nicht näher
dargestellter Weise gelagertes Zwischenzahnrad 38 mit dem
Innen-Zahnkranz 39 eines äußeren Ringrades 40 gekoppelt ist.
Das Ringrad 40 ist koaxial zur Welle 9 angeordnet und wird
über Lager 41 drehbar von der Hülse 17 sowie dem ringförmi
gen Hohlkörper 19 getragen. Ein Außen-Zahnkranz 42 des Ring
rades 40 kämmt mit den Zahnrädern 31 aller Achszapfen 29.
Im Betrieb werden das Zahnrad 13, mit diesem die Antriebs
welle 9 und somit die Überführungswalze 6 mit einer im allge
meinen konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht, und diese
Drehung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit wird über das
Planetengetriebe 32 auf die Zahnräder 31 übertragen. Als
Ergebnis der Drehung des Zahnrades 13 wird somit den Wiegen
25 eine Bewegung quer zu ihren von der Überführungs
walze 6 getragenen Achsen vermittelt, und jede Wiege
dreht sich um ihre Achse mit einer ganz bestimmten Winkel
geschwindigkeit, was auf das durch das Planetengetriebe auf jede
Wiege übertragene Drehmoment zurückzuführen ist.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist jede Wiege 25 in ihrer Winkellage
mit Bezug zur Überführungswalze 6 so eingestellt, daß, wenn
bei Drehung der Walze 6 eine Wiege 25 die Mantellinie
erreicht, die Höhlung ihrer Kehle 26 jeweils radial nach
außen gerichtet ist, so daß in dieser jeweils eine Zigaret
te 2 von der Einlaufwalze 4 weg aufgenommen werden kann.
Die Überführung der Zigaretten 2 von der Einlaufwalze 4
in die Kehle 26 einer Wiege 25 erfolgt in bekannter Weise
durch Ansaugen.
Nach Aufnahme von jeweils einer Zigarette 2 läuft jede
Wiege 25 von der Mantellinie 7 längs des Überführungsbogens
zur Mantellinie 8, wobei die Wiege quer zu ihrer Achse
durch die Drehwirkung der Walze 6 bewegt und um sich selbst
mit Bezug zur Walze 6 gedreht wird. Das Übersetzungsverhält
nis des Planetengetriebes 32 wird so gewählt, daß eine be
stimmte ganze Zahl an vollständigen Umdrehungen einer je
den Wiege 25 um ihre Achse einer vollständigen Drehung der Über
führungswalze 6 entspricht.
Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kehle 26 einer jeden
Wiege 25 nicht nur an der Mantellinie 7 radial nach außen
gerichtet sein muß, sondern auch an der Mantellinie 8, da
mit es möglich ist, die jeweilige Zigarette 2 von der Überführungs
walze 6 auf die Auslaufwalze 5 zu übertragen, worauf
eine Rückkehr in dieselbe Winkelstellung erfolgen muß, wenn
die Wiege wieder die Mantellinie 7 durchläuft.
Die Anzahl der vollständigen Umdrehungen muß mindestens
gleich zwei sein, was dann gilt, wenn gemäß einer nicht ge
zeigten Abwandlung der Überführungs- und der Rücklaufbogen
sich jeweils über 180° erstrecken.
Das Planetengetriebe 32 muß deshalb so ausgelegt sein, daß
es für jede Wiege 25 wenigstens eine vollständige Umdrehung
um ihre Achse bei Durchlauf durch den Überführungsbogen
sowie wenigstens eine vollständige Umdrehung bei Durchlauf
durch den Rücklaufbogen bewirkt, und der Überführungs- sowie
Rücklaufbogen müssen Längen haben, die gleich einem oder
ein Vielfaches von einem als "Basisbogen" zu bezeichnenden
Bogen sind, der von jeder Wiege 25 während einer vollstän
digen Umdrehung um ihre Achse durchlaufen wird.
Bei der zweiten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist
ein außerhalb des ringförmigen Hohlkörpers 19 verlaufender
Ringkragen 44 starr mit dem Außenumfang der Stirnplatte 11
verbunden und weist in Übereinstimmung mit jeder Wiege
25 eine axiale Bohrung 45 auf, in der das Ende einer Füh
rungsstange 46 für einen Schieber 47 befestigt ist, der
zwischen dem Ringkragen 44 und dem äußeren Ringrad 40 ver
schiebbar ist sowie je einen Achszapfen 29 drehbar trägt.
Das Zahnrad 31 am Achszapfen 29 ist in verschiebbarem Ein
griff mit dem Außen-Zahnkranz 42 des Ringrades 40 und hat
eine solche Breite, daß es immer mit dem Zahnkranz 42 kämmt,
gleichgültig welche axiale Stellung der Schieber 47 einnimmt.
An seiner innenliegenden Fläche trägt jeder Schieber 47
einen radialen Kurvenrollenstößel 48, der gegen ein von einer
Kurvennut 49 in der Außenfläche des ringförmigen Hohlkör
pers 19 gebildetes Druckelement anliegt. Im Betrieb unter
liegt jede Zigarette 2 bei ihrer Vorbewegung längs des
Überführungsbogens einer bestimmten axialen Verlagerung
mit Bezug zur Zwischenwalze 6.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen Gegenstän
den (2) längs einer vorgegebenen Bahn, wobei die Gegen
stände eine fortschreitende Bewegung längs dieser Bahn
quer zu ihrer Längsachse und gleichzeitig eine Drehung
um diese Längsachse ausführen, mit einer Überführungs
walze (6) und mit einer Einlauf- (4) sowie einer Aus
laufwalze (5), die in entgegengesetzten Richtungen
zur Drehrichtung der Überführungswalze drehbar sowie
tangential zur Überführungswalze entlang einer ersten
(7) und zweiten (8) Mantellinie, welche längs des Außen
umfangs der Überführungswalze (6) einen Überführungsbo
gen sowie einen Rücklaufbogen bestimmen, die einander
zugeordnet sind, angeordnet sind, wobei sich der Überführungsbogen in
der Drehrichtung der Überführungswalze (6) von der
ersten zur zweiten Mantellinie und der Rücklaufbogen
von der zweiten Mantellinie zur ersten Mantellinie er
strecken, mit einer die Überführungswalze mit konstan
ter Winkelgeschwindigkeit drehenden Antriebseinrich
tung (13), mit einer Mehrzahl von tragenden Wiegen (25)
für je einen der Gegenstände (2), wobei die Wiegen um
die Überführungswalze (6) herum gleichförmig verteilt
sind und jede der Wiegen mit der Überführungswalze so
gekoppelt ist, daß sie mit Bezug zu dieser Überführungs
walze um ihre jeweilige, zur Überführungsbahn querlie
gende Längsachse dreht sowie imstande ist, jeweils
einen der Gegenstände (2) von der Einlaufwalze (4) an
der ersten Mantellinie (7) aufzunehmen, und mit einem
zwischen die Antriebseinrichtung (13) sowie die Wie
gen (25) eingeschalteten Getriebe (32), das den Wiegen
eine Drehung um ihre jeweiligen Längsachsen vermittelt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein von einer
mit der Antriebseinrichtung (13) drehfest verbundenen
Antriebswelle (9) angetriebenes Planetengetriebe (32)
ist und ein Übersetzungsverhältnis derart hat, daß jede
Wiege (25) auf der gesamten Länge des Überführungsbo
gens mindestens zwei vollständige Umdrehungen in glei
cher Richtung mit konstanter Geschwindigkeit um ihre
jeweilige Längsachse bei einer vollständigen Umdrehung
der Überführungswalze (6) um die Achse der Antriebswel
le (9) ausführt, und daß der Überführungs- sowie der
Rücklaufbogen eine Länge haben, die gleich dem oder je
weils ein ganzes Vielfaches von einem Basisbogen ist,
den jede Wiege (25) um die Achse der Antriebswelle (9)
herum während einer vollständigen Umdrehung um ihre
eigene Längsachse durchläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Wiege (25) eine axial verlaufende, seitwärts
offene Kehle (26) hat und das Getriebe (32) sowie jede
Wiege (25) derart gekoppelt sind, daß die Kehle (26)
von der Überführungswalze weg radial auswärts gerichtet
ist, wenn die Wiege mit jeder der tangierenden Man
tellinien (7, 8) übereinstimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Getriebe (32) ein auf die Antriebs
welle (9) gekeiltes Sonnenrad (33), eine ortsfeste
Radlagerung (17, 19) sowie ein zur Antriebswelle ko
axiales, mit Bezug zu dieser drehbares äußeres Ringrad
(40) umfaßt und daß jede Wiege (25) ein zu ihrer Längs
achse koaxiales Zahnrad (31) aufweist, das mit einem
zur Antriebswelle (9) koaxialen, drehfest mit dem äuße
ren Ringrad (40) verbundenen Außen-Zahnkranz (42)
kämmt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Wiege (25) mit einem zu ihrer
Längsachse parallelen Achszapfen (29) versehen ist, der
drehbar und axial verschiebbar an der Überführungswalze
(6) gehalten ist, und daß die Überführungswalze eine
Stößeleinrichtung (49) aufweist, die der Wiege (25)
eine axiale Hin- und Herbewegung über eine vorgegebene
Strecke vermittelt.
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