Die Erfindung betrifft eine Fördertrommel für Artikel der tabakverarbeitenden
Industrie mit einem Hubmittel für längsaxial zueinander
ausgerichtete und in wenigstens einer Reihe queraxial der Fördertrommel
zugeförderte Artikel. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung
eines elektrischen Antriebs in einer Fördertrommel sowie
eine Maschine der tabakverarbeitenden Industrie.
Unter Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie werden im vorliegenden
Zusammenhang stabförmige Gegenstände verstanden, die
in einer oder mehreren parallelen Folgen mittels Saugluft auf Förderern,
wie z.B. auf Fördertrommeln, in Filter- oder Zigarettenherstellungsmaschinen
gehalten und von diesen gefördert werden. Solche
Artikel sind Filterzigaretten, Zigarren, Zigarillos sowie Filterstäbe,
Filtersegmente usw. Wenn im Folgenden der Einfachheit halber nur
noch von Zigaretten oder Filtern gesprochen wird, so gilt das Gesagte
ganz entsprechend auch für andere zu fördernde Artikel der
vorgenannten Art, wie z.B. Filtersegmente.
In Zigarettenmaschinen werden Zigaretten quer zu ihrer längsaxialen
Ausrichtung auf Fördertrommeln, bei denen es sich in erster Linie
um Trommeln von Zigarettenherstellungsmaschinen bzw. von
Filteransetzmaschinen handelt, mit Saugluft gehalten. Auf den Fördertrommeln
können nebeneinander in zwei im Wesentlichen parallelen
Reihen Zigaretten angeordnet und auf den Fördertrommeln
rechtwinkelig mit Bezug zu den Zigarettenachsen bewegt werden.
Um z.B. einen Doppelfilter zwischen zwei axial zueinander ausgerichteten
Zigaretten einzufügen, werden geschnittene doppelt lange
Tabakstöcke auf der Fördertrommel längsaxial gespreizt und ein
doppeltlanger Filterstab eingefügt.
Während der Spreizung der Tabakstöcke auf der Fördertrommel erfahren
die Tabakstöcke einen vorbestimmten Hub, so dass die Tabakstöcke
längsaxial beabstandet werden.
Darüber hinaus sind Schiebetrommeln bekannt, bei denen in parallelen
Reihen versetzt zueinander angeordnete Filterstäbe auf den
Schiebetrommeln zu einer Reihe von hintereinander angeordneten
Filterstäben zusammengeschoben werden.
Bei den bekannten Spreiztrommeln und Schiebetrommeln erfahren
die Artikel auf diesen Fördertrommeln einen vorbestimmten längsaxialen
Hub. Hierbei ist der Hub bzw. die längsaxiale Verschiebung
auf der Fördertrommel fest vorgegeben.
Beispielsweise ist aus dem Dokument DE-A-41 34 663 eine Vorrichtung
zum axialen Versetzen einer Zigarettenreihe relativ zu einer
parallelen, durchlaufenden Zigarettenreihe beschrieben. Die Aufnahmen
für die zu versetzende Zigarettenreihe sind an den Enden
gekröpfter Kurbelarme angeordnet, die in einem Parallelscheibenantrieb
gelagert sind. Die Achsen des Parallelscheibenantriebs sind zu
den Achsen einer eine durchlaufende Zigarettenreihe fördernden
Trommel geneigt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Fördertrommel bereitzustellen, bei der zu
fördernde Artikel der tabakverarbeitenden Industrie während einer
längsaxialen Verschiebung eine geringe mechanische Beanspruchung
erfahren, wobei andere bestehende Einrichtungen einer Maschine
der tabakverarbeitenden Industrie weiterhin genutzt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Fördertrommel für Artikel der
tabakverarbeitenden Industrie mit einem Hubmittel für längsaxial
zueinander ausgerichtete und in wenigstens einer Reihe queraxial
der Fördertrommel zugeförderte Artikel dadurch, dass als Hubmittel
ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass zum längsaxialen
Verschieben der Artikel auf der Fördertrommel elektrische Antriebe
eingesetzt werden, um Zigaretten, Tabakstöcke oder Filter in ihrer
axialen Lage zu staffeln oder zu spreizen. Im Gegensatz zu den
mechanischen Hubmitteln für die geförderten Rauchartikel, die in
der Regel aus einem Steuerkörper, einer Laufrolle und einer
Schubstange für ein Hubsegment bestehend, werden die Hubsegmente,
z.B. Schlitten, direkt durch den elektrischen Antrieb auf dem
Förderorgan verschoben. Dadurch werden die Stangen, die zur mechanischen
Führung der Schlitten bzw. Segmente bislang angetrieben
werden mussten, fest in der Trommel montiert und haben daher
ausschließlich die Funktion von Führungsstangen. Darüber hinaus
hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass die Verschmutzung
durch Öl zur Schmierung der Steuerkurve und/oder der Laufrolle
vermieden wird. Außerdem wird die Lärmbelästigung durch den
elektrischen Antrieb deutlich herabgesetzt. Weiterhin ist es nicht
mehr erforderlich, bei einem Formatumbau die Steuerkurve gegen
eine andere Steuerkurve manuell auszutauschen. Dieser Austausch
von Steuerkörpern bzw. Steuerkurven war bislang mit einem hohen
Aufwand verbunden. Der Hub der Segmente bzw. des elektrischen
Antriebs wird durch eine einfache Anpassung in der Ansteuerung
und Einstellung in der, insbesondere softwareorientierten, Steuerung
verwirklicht.
Dazu ist vorgesehen, dass der elektrische Antrieb eine Steuereinrichtung,
insbesondere Steuerelektronik, aufweist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass der elektrische Antrieb als Linearantrieb oder Tauchspulenantrieb
ausgebildet ist. Linearantriebe bzw. Linearmotoren führen
unter Verwendung von Elektromagneten und rotatorischen Motoren
kontinuierlich lineare Bewegungen mit einer hohen Präzision aus.
Bei den linearen Direktantrieben sind keine mechanischen Bewegungsumformer,
z.B. Steuerkurven, vorhanden, so dass der Betrieb
eines Linearmotors geräuscharm und gering im Verschleiß ist. Darüber
hinaus haben Linearantriebe eine hohe Lebensdauer. Weiterhin
zeichnen sich lineare Direktantriebe durch geringe bewegte
Massen, geringe Elastizitäten und Reibung aus. Darüber hinaus
wird eine Bewegungsübertragung nahezu ohne Spiel ausgeführt.
Aufgrund dieser Eigenschaften sind diese Linearmotoren für eine
Anwendung in Fördertrommeln der tabakverarbeitenden Industrie
geeignet, da die Linearantriebe eine hohe Dynamik und Positioniergenauigkeit
bei der Ausführung von Hubbewegungen aufweisen.
Insbesondere ist der ausgeführte Hub des elektrischen Antriebs in
Abhängigkeit der Lage, insbesondere der Winkellage, des Antriebs
bzw. der Artikel auf der Fördertrommel steuerbar oder regelbar.
Bevorzugterweise ist hierfür eine Positionserfassungseinrichtung für
den elektrischen Antrieb vorgesehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Positionsregeleinrichtung
oder Positionssteuereinrichtung für den elektrischen
Antrieb vorgesehen.
Um den elektrischen Antrieb mit Energie zu versorgen, erfolgt vorteilhafterweise
die Energieeinkopplung für den elektrischen Antrieb
über Schleifringe oder berührungslos.
Außerdem ist vorteilhafterweise ein elektrischer Antrieb für mehrere
Artikel auf einem Schlitten vorgesehen.
Bevorzugterweise ist die Fördertrommel als Schiebetrommel oder
Spreiztrommel ausgebildet.
Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht in der Verwendung eines
elektrischen Antriebs in einer voranstehend beschriebenen Fördertrommel
der tabakverarbeitenden Industrie, bei der der elektrische
Antrieb als Hubmittel vorgesehen ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen
wird ausdrücklich auf die voranstehenden Ausführungen
verwiesen.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Maschine
der tabakverarbeitenden Industrie mit wenigstens einer erfindungsgemäßen,
voranstehend beschriebenen Fördertrommel. Die Verwendung
der Fördertrommel ist besonders in Zigarettenherstellungsmaschinen
oder Filterherstellungsmaschinen geeignet, da in
diesen Maschinen bevorzugt Spreiztrommeln und/oder Schiebetrommeln
vorhanden sind.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele exemplarisch und ohne Beschränkung des
allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben, wobei für alle im
Text nicht näher beschriebenen erfindungsgemäßen Einzelheiten
ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
- Fig. 1
- im Ausschnitt einen Querschnitt durch eine Fördertrommel
mit unterschiedlichen Antrieben und
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße
Fördertrommel.
In den nachfolgenden Zeichnungen sind gleiche oder gleichartige
Elemente bzw. Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass
von einer entsprechenden erneuten Vorstellung jeweils abgesehen
wird.
In Fig. 1 ist ein ausschnittsweiser Querschnitt durch eine Fördertrommel
10 mit zwei unterschiedlichen Antrieben 20, 30 für die
Schlitten 12, auf denen Zigaretten 15 längsaxial verschoben werden,
dargestellt. Die Fördertrommel 10 verfügt über einen Trommelkörper
14, der um eine ortsfeste Welle 13 mit einer Rotationsachse
16 rotiert. Die Schlitten 12 verfügen über Aufnahmemulden zur Aufnahme
von, vorzugsweise mehreren, Zigaretten 15. Die Zigaretten
15 werden mittels eines im Inneren der Fördertrommel 10 erzeugten
und über Saugbohrungen 17 angelegten Unterdrucks in den Aufnahmen
der Schlitten 12 gehalten.
Die Schlitten 12 sind zur Ausführung der Hubbewegungen verschiebbar
auf einer starren Führungsstange 18 angeordnet.
Im rechten Teil von Fig. 1 wird der Hub eines Schlittens 12, auf dem
Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, z.B. Zigaretten 15, während
ihrer Förderung auf der rotierenden Fördertrommel 10 längsaxial
verschoben werden, mittels eines Tauchspulenantriebs 20
ausgeführt. Im linken Teil von Fig. 1 wird der linke Schlitten 12 mittels
eines Linearantriebs 30 längsaxial während der Förderung, d.h.
während der Rotation des Trommelkörpers 14, um die Rotationsachse
16 ausgeführt. Als Linearantrieb wird ein lineares Servosystem
eingesetzt.
Da die elektrischen Antriebe 20, 30 auf dem Trommelkörper 14 während
der Förderung der Artikel mitrotieren, ist es zur Ausführung
von Hüben bzw. zur längsaxialen Bewegung der Schlitten 12 erforderlich,
die Antriebe 20, 30 jeweils mit Energie zu versorgen.
Im linken Teil der Zeichnung ist ein berührungsloser Energiekoppler
32 dargestellt, der berührungslos Energie für den Linearantrieb 30
von einem feststehenden Teil 33 in ein rotierendes Teil 34 einkoppelt.
Ein berührungsloser Energiekoppler ist beispielsweise von der
Firma EAAT GmbH Chemnitz,. bekannt.
Darüber hinaus ist für den Linearantrieb 30 eine Regeleinrichtung
35 auf der Fördertrommel 10 vorgesehen. Die Regeleinrichtung 35
ermittelt aus den Lagedaten des Schlittens 12 bzw. der Winkellage
des Rotationskörpers 14 der Fördertrommel 10 die benötigte Energie
für den Antrieb 30, so dass durch eine kontaktlose Energieeinkopplung
der Schlitten 12 längsaxial verschoben wird.
Der Linearantrieb 30 setzt sich aus zwei Teilen zusammen: dem
Stator 36 und dem Läufer 37. Hierbei besteht der Läufer 37 aus einem
oder mehreren Magneten. Im Stator 36 befinden sich Wicklungen
sowie die Lagerung für den Läufer 37. Ferner ist eine Regeleinrichtung
35 für den Linearantrieb 30 vorgesehen.
Der Linearantrieb 30 mit der Regeleinrichtung 35 ermöglicht eine
elektronische Vorgabe einer Bewegungskurve für die einzelnen
Schlitten 12 in Abhängigkeit von der Winkellage der Fördertrommel
10 bzw. des Rotationskörpers. Ein formatabhängiger Hub der Schlitten
12 lässt sich durch eine einfache Änderung, z.B. von Parametern,
in der Softwaresteuerung leicht anpassen, so dass ein Austausch
von mechanischen Teilen auf der Fördertrommel 10 entfällt.
Durch die Abstimmung und Einstellung der Hubparameter in der
Steuerung kann der längsaxiale Hub der Schlitten 12 einzeln und
unabhängig voneinander ausgeführt und außerdem an verschiedene
Formate bei einem Formatwechsel leicht angepasst werden.
Der im rechten Teil von Fig. 1 dargestellte Tauchspulenantrieb 20
verfügt ebenfalls über eine Regeleinrichtung 25, die über eine
Schleifringeinrichtung 22 mit Energie beaufschlagt wird. Beim
Tauchspulenantrieb 20 ist ein Spulenteil 26 beweglich und reibungsfrei
in einem feststehenden Magnetteil 27, z.B. mittels einer Gleitlagerung,
angeordnet. Das Spulenteil 26 ist mit den zu verschiebenden
Schlitten 12 gekoppelt.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine weitere Fördertrommel 10
gezeigt, bei der die Schlitten 12 für die Zigaretten 15 mittels einer
Ansteuerelektronik 41 für die Linearantriebe 40 längsaxial bewegt
werden. Hierbei verfügt die Ansteuerelektronik 41 über einen Speicher,
in dem hinterlegt ist, in welcher Position während ihrer Rotationsbewegung
die entsprechenden Linearantriebe 40 für die Schlitten
12 positioniert, d.h. bewegt werden sollen. Die Linearantriebe
40, die die Schlitten 12 bzw. Mulden bzw. Muldengruben in eine
entsprechende Position bewegen, können z.B. magnetisch oder
nach dem Piezoprinzip ausgeführt werden.
Die Position der Schlitten 12 kann z.B. durch einen Inkrementalgeber
erfasst werden, so dass die Position der Schlitten 12 von der
Ansteuerelektronik 41 in der Fördertrommel 10 errechnet wird. Hierbei
werden die Daten für die anzufahrenden Positionen der Schlitten
12 in Abhängigkeit der Winkelstellungen auf der Fördertrommel 10
nur einmal und bzw. oder bei Änderungen, z.B. bei einem Formatwechsel
an die Ansteuerelektronik 41, übermittelt. Die Übermittlung
der Hubsteuerungsdaten kann, insbesondere im Stillstand der Fördertrommel
10, mittels einer berührungslos arbeitenden Datenübertragungseinrichtung
42 ausgeführt werden. Die Energie für die Ansteuerelektronik
41 und die Linearantriebe 40 erfolgt über eine berührungslose
Energieeinkopplung 43.
Die übermittelten Daten für die Positionen der Linearantriebe 40
bzw. der Schlitten 12 bei den entsprechenden Winkelpositionen sind
als Kurvendaten im Speicher der Ansteuerelektronik 41 hinterlegt.
Die in der Fördertrommel 10 integrierte Ansteuerelektronik 41 ermittelt
mit Hilfe des Inkrementalgebers oder anderer Positionsgeber die
Lage der Fördertrommel 10 und errechnet mit den im Speicher liegenden
Kurvendaten die einzustellende Position der Linearantriebe
40, so dass die Ansteuerelektronik 41 die einzelnen Linearantriebe
40 für die Schlitten 12 entsprechend ansteuert.
Mittels des Gegenstandes der Erfindung können die Bewegungen
der Schlitten 12 auf Spreiz- bzw. Schiebetrommeln in beliebiger
Richtung erfolgen.
Der Vorteil der elektrischen Direktantriebe besteht darin, dass die
linearen Hubbewegungen der Schlitten bzw. der Aufnahmen für die
Artikel der tabakverarbeitenden Industrie ohne Zwischenschaltung
von mechanischen Getrieben oder Teilen verschleißfrei und variabel
mit einer genauen Präzision ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste
- 10
- Fördertrommel
- 12
- Schlitten
- 13
- Welle
- 14
- Trommelkörper
- 15
- Zigaretten
- 16
- Rotationsachse
- 17
- Saugbohrung
- 18
- Führungsstange
- 20
- Tauchspulenantrieb
- 22
- Schleifringeinrichtung
- 25
- Regeleinrichtung
- 26
- Spulenteil
- 27
- Magnetteil
- 30
- Linearantrieb
- 32
- Energiekoppler
- 33
- feststehendes Teil
- 34
- rotierendes Teil
- 35
- Regeleinrichtung
- 36
- Stator
- 37
- Läufer
- 40
- Linearantrieb
- 41
- Ansteuerelektronik
- 42
- Datenübertragungseinrichtung
- 43
- Energieeinkopplung