CN102481018B - 用于在烟草加工行业的成条机中的切割装置的刀架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在烟草加工行业的成条机中的切割装置的刀架（10）,所述刀架包括设置在所述刀架（10）上的且能围绕所述刀架（10）的旋转轴线R转动的至少一个刀夹（11），所述刀夹被设计用于能移位地接纳刀具（13），其中所述刀具（13）通过两个能转动的辊件（14）保持在所述刀夹（11）中，所述辊件在所述刀具（13）的彼此对置的侧面上抵靠在所述刀具上，其中一辊件（14）设计成用于径向向内和向外调节所述刀具（13）的驱动辊（16），如此使得所述驱动辊（16）的自由转动沿两个旋转方向被锁止，并且所述另一辊件（14）设计成压紧辊（15），其特征在于，所述压紧辊（15）的自由旋转径向向内朝向所述刀架（10）的旋转轴线R被卡锁。

Description

用于在烟草加工行业的成条机中的切割装置的刀架

本发明涉及一种用于在烟草加工行业的成条机（Strangmaschinen）中的切割装置的刀架, 所述刀架包括设置在所述刀架上的且能围绕所述刀架的旋转轴线转动的至少一个刀夹，所述刀夹被设计用于能移位地接纳刀具，其中所述刀具通过两个能转动的辊件保持在所述刀夹中，所述辊件在所述刀具的彼此对置的侧面上抵靠在所述刀具上，其中一辊件设计成用于径向向内和向外调节所述刀具的驱动辊，如此使得所述驱动辊的自由转动沿两个旋转方向被锁止，并且所述另一辊件设计成压紧辊。

这种刀架应用于烟草加工行业中。特别是，这种刀架内置在成条机中。在所述成条机中，由烟草、过滤嘴材料、或其它要形成条的材料制成的条被切割成条块或条段。为此，所述刀架被驱动可围绕旋转轴线驱动。在所述刀架外周上设置至少一个刀夹，所述刀夹承载径向可移动或可调节的刀具或刀片。不同的力作用到所述刀具上。由于所述刀架的旋转速度，离心力F_Flieh作用到所述刀具上，其中所述离心力随转速升高而升高。离心力F_Flieh沿关于刀架的筒状体径向向外的、离开所述旋转轴线地取向的方向在一定程度上在刀具上起“拉作用”。此外，切割力F_Schnitt作用到所述刀具上，所述切割力在切割过程中反作用于刀具的离心力F_Flieh。

在现有技术中且特别是在DE 1 157 524中已知在成条机中的切割装置上的刀夹，其中所述刀具通过两个辊件保持在刀夹中。一个辊件设计成驱动辊。所述驱动辊用作进给元件，用来径向向外和向内调节所述刀具。然而原则上，驱动辊在两个旋转方向上卡锁所述辊件的自由旋转。因此一摩擦力在固定的驱动辊与刀具之间起作用、即静摩擦力F_{Haft 1}。静摩擦力F_{Haft 1}由摩擦系数μ₁和垂直作用到刀具上的法向力F_N得出（F_{Haft 1} =μ₁ × F_N）。

第二辊件设计成压紧辊。所述压紧辊被弹性加载。换言之，所述压紧辊配备有弹簧元件，从而压紧辊以弹簧力F_Feder压靠到所述刀具上。然而，所述弹簧元件倾斜于所述刀具取向，如此使得所述弹簧力F_Feder的一个分量、即F_N/Feder垂直地作用到所述刀具上，并且另一分量、即F_radial/Feder径向向外反作用于所述切割力F_Schnitt。所述压紧辊在每种运行状态或工作状态中可自由运动或自由转动，从而滚动摩擦力F_Roll在压紧辊和刀具之间起作用，所述滚动摩擦力由滚动阻力系数c_R和法向力F_N得出（F_Roll = c_R × F_N）。此外，由于所述刀架的旋转，离心力F_flieh/And作用到所述压紧辊上。由于压紧辊在倾斜于所述刀具延伸的导槽中引导，此外所述弹簧元件也在所述导槽中引导，所述压紧辊的离心力F_Flieh/And被分成一垂直地作用到所述刀具上的分量F_N/Flieh/And和另一个其径向向外反作用于切割力F_Schnitt的分量、即F_{radial/Flieh/And}。因此，法向力F_N由所述两个分量F_N/Feder和F_N/Flieh/And组成。

总之，所述刀具的保持力F_Halt由静摩擦力F_{Haft 1}和滚动摩擦力F_Roll形成（F_Halt = F_{Haft 1} + F_Roll），所述保持力将刀具保持在刀夹中，并且一方面克服刀具的离心力F_Flieh且另一方面克服所述切割力F_Schnitt。公知的是，滚动摩擦要远小于静摩擦，F_Roll << F_{Haft 1}。将所述刀具保持在刀夹中的前提条件是，F_Halt> F_Flieh 且 F_Halt > F_Schnitt。至此为止的保持力F_Halt足以克服刀具的离心力F_Flieh。更准确地说，保持力F_Halt> F_Flieh。然而，此期间所述要求或边界条件在条切割中已发生改变。目前，要切割的条、特别是过滤嘴条具有料粒、例如硬颗粒或类似物，所述硬颗粒相比于原本的条材料明显更硬。换言之，所述刀具在所述条中碰上料粒，其表现为升高的阻力，由此切割力增加。但是，已知的装置具有这样的缺点：要施加的保持力受到限制，从而存在这样的危险：所述刀具由于升高的切割力而径向向内插入到所述刀夹中。

因此本发明的目的在于实现一种装置，所述装置特别是在径向向内的方向上确保刀具的升高的保持力。

所述目的通过上述刀架以下述方式来实现：所述压紧辊的自由旋转径向向内朝向所述刀架的旋转轴线被卡锁。在此，径向向内的自由旋转涉及在压紧辊和刀具之间的接触面的范围中的旋转方向。压紧辊在所述方向上的自由旋转的卡锁或锁止以有效的方式提供用于切割力F_Schnitt的支承（Widerlager）。换句话说，压紧辊的滚动摩擦至少在径向向内施加负载（刀具向内移入到刀架中，或者切割力作用到所述刀具上）的情况下由静摩擦替代。具体地，在径向向内负载的情况下－例如由于硬颗粒，摩擦力、即静摩擦力F_{Haft 2}在沿该旋转方向固定的压紧辊和刀具之间起作用。静摩擦力F_{Haft 2}由摩擦系数μ₂和垂直作用到刀具的法向力F_N得出（F_{Haft 2} =μ₂× F_N）。如所述，静摩擦力F_{Haft 2}明显大于滚动摩擦力F_Roll，从而通过本发明实现的保持力F_Halt（= F_{Haft 1}+ F_{Haft 2}）足够使得克服切割力F_Schnitt，或者大于切割力F_Schnitt。由此有效地防止了：刀具由于切割力F_Schnitt向内插入到刀夹中。本发明能提高保持力F_Halt，而不会提高法向力F_N，即垂直于刀具作用到刀具上的压紧力。

本发明的适合的改进方案在于：所述压紧辊设有空程（Freilauf），由此使得所述压紧辊的自由旋转径向向内被卡锁，而所述自由旋转自由旋转径向向外得以实现。所述空程实现了按照本发明原理的结构性的简单的转换。所述空程锁止在希望的旋转方向上的自由旋转，而在另一方向上的自由旋转被保持。

有利地，所述压紧辊的自由旋转沿两个旋转方向被卡锁。由于所述压紧辊的完全锁止，所述压紧辊与作用到其上的力无关，从而摩擦力、即静摩擦力F_{Haft 2}在两个旋转方向上起作用。所述静摩擦力F_{Haft 2}由摩擦系数μ₂和垂直于所述刀具起作用的法向力F_N得出（F_{Haft 2} =μ₂× F_N）。

按照本发明的刀架的另一种优选设计方案的特征在于：所述压紧辊设计成驱动辊，以用于径向向外和向内调节所述刀具。将压紧辊设计成驱动辊是所述压紧辊的完全锁止/卡锁的特别简单且有效的转换方案。此外，压紧辊相对于驱动辊的结构相同的设计方案简化了刀夹的结构。

优选地，至少一个辊件、优选压紧辊配设有用于施加作用到所述刀具上的力的弹簧元件。所述弹簧元件（通过提高法向力）增强用于刀具的保持力，从而可以实现对所述刀具的更高的负载，即提高离心力和提高切割力，而所述刀具没有不希望地移动。

本发明的一种有利的改进方案的特征在于：所述弹簧元件取向为基本上垂直于所述刀具，如此使得由所述弹簧元件施加的力基本上垂直地作用到所述刀具上。基本上在这方面意味着：所述弹簧元件相对刀具的垂直取向的由结构引起的和/或由安装引起的偏差同样通过该权利要求覆盖。通过该布置可以使用完全的弹簧力。这种弹性力因而与截切力无关地作用到所述刀具上。

本发明的其它适合的和/或有利的特征和改进方案由从属权利要求和说明书给出。借助附图详细阐述本发明特别优选的实施方式。 在附图中显示：

图1：具有多个刀夹的刀架的示意图，

图2：根据本发明的第一实施方式的示意图，其中为所述刀具配置驱动辊和压紧辊，以用于将所述刀具保持在所述刀夹中，其中，所述压紧辊具有空程，

图3：根据本发明的另一实施方式的示意图，其中为所述刀具配置两个驱动辊，用于将所述刀具保持在所述刀夹中，和

图4：根据图2的实施方式的改进方案的示意图，其具有附加的压紧元件。

在附图中示出的刀架或者说刀夹用于接纳且保持刀具或刀片，所述刀具或刀片用于在烟草加工行业的成条机中的切割装置。本发明借助单个的刀夹来描述。然而通常，为一个刀架配备多个均匀地分布在所述刀架的外周上的刀夹。

在图1中示意性示出的刀架10是优选的滚筒形式的元件。刀架10借助于（未示出的）驱动装置可围绕旋转轴线R旋转驱动。刀架10通常是在烟草加工行业的成条机中的、用来切割过滤嘴条、烟草条或类似物的切割装置的组成部分。但是，刀架10也能被安装在用来切割条形产品的其它装置中。刀架10包括至少一个刀夹11。然而优选地且如图1所示，为刀架10配备多个刀夹11。优选地，刀夹11在刀架10的外周外部均匀地分布在所述外周上。通过刀架10的旋转，刀夹11同样环绕地旋转，其中，刀夹在至少一点碰到要切割的条12并切割所述条。刀架10用于条12的布置和构造仅是示例性的并且不限于所示出的实施方式。因此，刀架10和/或每个刀夹11例如能够相对于条12以一角度倾斜和/或转动。在其它实施方式中，每个刀夹11被固定地或可调节地安置在刀架10上。特别是，所述的或每个刀夹11也能够被构造和布置用于相对于刀架10进行相对运动。

每个刀夹11被构造和布置用于可移位地接纳一刀具13，所述刀具可以设计成刀片或类似物。换言之，刀具13能以下述方式布置在所述刀夹11中：确保刀具13沿刀架10的径向方向进行调节。所述可调节性特别用于再校整刀具13。刀具13经受（使用）磨损。然后刀具13被再修磨并因而变短，由此特别是刀具13需要进给。所述调节能沿径向向内和径向向外的方向实现。为此，刀具13通过可旋转的辊件14在刀夹11中保持和/或引导。辊件14不仅可以是单辊，而且可以由多个辊构成。

辊件14设置在刀具13的彼此相对的侧面上，从而刀具13保持在至少两个辊件14之间。辊件14设计成压紧辊15和/或驱动辊16。至少一个辊件14设计成驱动辊16。与驱动辊16对置的辊件14可选择地设计成压紧辊15和/或驱动辊16。所述或每个驱动辊16用于径向向内和径向向外地径向调节刀具13。径向向内是指刀具13的朝向旋转轴线R的调节方向，从而刀具13移动或拉入到刀夹11中。径向向外是指从旋转轴线R远离的相反方向，从而刀具13从所述刀夹11移出或压出。驱动辊16的自由旋转沿两个旋转方向被卡锁或锁止。压紧辊15的自由旋转沿至少一个旋转方向、即至少径向向内朝向刀架10的旋转轴线R被卡锁或锁止。

下面借助图2至图4详细说明本发明的优选实施方式。在图2中示意性地示出刀夹11，其中刀具13在一侧由驱动辊16且在对置侧由压紧辊15保持。驱动辊16在两个旋转方向上的自由运动中通过传动机构17、例如齿条或类似物来锁止。换句话说，所述驱动辊16停顿，从而静摩擦力 F_{Haft 1}在驱动辊16和与驱动辊16接触的刀具13之间起作用。对传动机构17的操作仅导致驱动辊16的转动运动，以便径向向内或向外来调节刀具13。按照本发明，压紧辊15设有空程（按箭头F_Frei指引的空程方向），从而压紧辊15的自由旋转沿一旋转方向被锁止。在所描述的实施方式中，压紧辊15的自由旋转在径向向外调节刀具13时实现，而压紧辊的自由旋转在径向向内调节刀具13时被锁止。在径向向外（朝向刀尖方向）调节刀具13时，压紧辊15在一定程度上在所述刀具13上滚动，从而滚动摩擦力F_Roll在刀具13和压紧辊15之间起作用。在径向向内调节刀具13时—例如通过操作驱动辊16以用于径向向内调节刀具13或通过处于条12中的抵抗体（例如硬颗粒），所述空程锁止压紧辊15的自由旋转，从而静摩擦力F_{Haft 2}在压紧辊15和刀具13之间起作用。此外，静摩擦力F_{Haft 2}大于滚动摩擦力F_Roll。

根据图4的实施方式基本上与根据图2的实施方式相应地构造，即具有驱动辊16和压紧辊15。然而附加地，压紧辊15配备有压紧元件22。压紧元件22能够以不同的已知方式来构造。示例性地，设有曲柄装置。在此，压紧辊15与第一杆件23相连接，所述第一杆件例如固定地设置在刀架10上。第二杆件24将压紧辊15和另一辊25连接，所述辊设计成用于在滚动平面26、墙壁或类似物上滚动。辊25配备有操作元件，所述操作元件在所描述的实例中由配重体（Masse）27和弹簧28形成。可借助于弹簧28施加保持力，所述保持力能通过配重体27来增强，特别是对于刀架10旋转的情况，在这种情况下通过离心力向外挤压所述配重体，并且提高对所述压紧辊15的保持力。

在图3中示意性地示出刀夹11，其中所有辊件14的可转动性在每个旋转方向上被卡锁。刀具13在两侧通过辊件14来保持，所述辊件分别在两个旋转方向被卡锁或锁止。一个辊件14是驱动辊16，所述驱动辊通过传动机构17、例如通过齿条或类似物在自由转动运动方面被锁止。换句话说，所述驱动辊16停顿，从而静摩擦力F_{Haft 1}在驱动辊16和与驱动辊16接触的刀具13之间起作用。对传动机构17的操作导致驱动辊16的转动运动，以便径向向内或向外调节刀具13。对置的另一个辊件14的可转动性同样在两个旋转方向上被卡锁或锁止。为此，压紧辊15同样作为驱动辊18被构造成用于径向向内和向外调节刀具。然而，压紧辊15还能以其它方式在两个旋转方向上被卡锁或锁止。优选地，压紧辊15、亦即驱动辊18通过传动机构19在所述自由转动运动方面被锁止。例如齿条或类似物能够用作传动机构19。对传动机构19的操作仅导致驱动辊18的转动运动，以用于径向向内或向外调节刀具13。换句话说，驱动辊18停顿，从而静摩擦力F_{Haft 2}在驱动辊18和与驱动辊18接触的刀具13之间起作用。替代地同样可以使用其它传动机构。优选地，使传动机构17、19同步，从而优化地实现对刀具13径向向外或向内进行调节。

至少一个辊件14可以配备有弹簧元件20。在根据图2的实施方式中，压紧辊15被弹性加载，其中弹簧元件20将压紧辊15压靠到刀具13上。在所示的实施方式中，弹簧元件20以下述方式布置：弹簧力F_Feder垂直于刀具13起作用。但是，弹簧元件20也可相对于刀具13倾斜地布置。例如，弹簧元件20能够布置在导槽21中，所述导槽倾斜于刀具13，并且在所述导槽中引导压紧辊15。导槽21向前且向外倾斜，即优选相对于刀具13以角度β取向，其中β< 90°（参见图2）。

在其它的未示出的本发明实施方式中，刀夹11也能够在刀具13的每侧具有两个或多个辊件14。

还存在这样的可能性：刀具13通过两个弹性加载的压紧辊保持在刀夹11中，并且通过单独的或者说分离的（separat）传动机构来径向向外和向内调节刀具13。此外，驱动辊16、18也能以弹性加载的方式构造。例如，每个驱动辊16、18还能通过弹性操作的曲柄装置或类似物与刀具13接触。

下面借助两个所描述和示出的实施方式详细描述本发明的工作原理：在根据图2的实施方式中，刀具13通过保持力F_Halt保持在刀夹11中，所述保持力在刀具13的一侧由F_{Haft 1}和在其另一侧根据功能状态由F_Roll或F_{Haft 2}形成。离心力F_Flieh通过刀架10的旋转作用到刀具13上,其中保持力F_Halt在每种情况下大于F_Flieh ,从而刀具13不能径向向外从刀夹11中“滑出”。在通过切割力F_Schnitt径向向内负载时，所述切割力的大小还可以通过所谓的硬颗粒来提高，所述保持力F_Halt防止刀具13径向向内插入。在负载径向向内作用到刀具13上时，摩擦力、即静摩擦力F_{Haft 2}在沿旋转方向固定的压紧辊15和刀具13之间起作用。静摩擦力F_Haft 2由摩擦系数μ₂和垂直于刀具起作用的法向力F_N得出，所述法向力由压紧辊15的离心力分量与弹簧力F_Feder组成（F_{Haft 2} =μ₂ × F_N）。静摩擦力F_Haft 2仅克服切割力F_Schnitt。如所述，静摩擦力F_{Haft 2}明显大于滚动摩擦力F_Roll，从而通过本发明实现的保持力F_Halt（= F_{Haft 1}+ F_{Haft 2}）足够使得克服切割力F_Schnitt，或者大于切割力F_Schnitt。由此有效地防止了：刀具13由于切割力F_Schnitt向内插入到刀夹11中。本发明能提高保持力F_Halt，而不会提高法向力F_N，即垂直于刀具13作用到刀具13上的压紧力。

在根据图3的实施方式中，静摩擦力、一方面静摩擦力F_{Haft 1}且另一方面静摩擦力F_{Haft 2}沿两个旋转方向或刀具13的调节方向分别起作用。换句话说，通过将两个辊件14设计成驱动辊16、18产生保持力F_Halt，所述保持力由两个静摩擦力（F_{Haft 1} 和 F_{Haft 2}）组成，并且一方面克服离心力F_Flieh，且另一方面克服切割力F_Schnitt。

在图4的实施方式中，从压紧辊15的一侧作用到刀具13上的法向力由弹簧力和力F组成，所述力由函数F = m（质量）×a（加速度）得出，其中所述法向力以一种传动比（Übersetzungsverhältnis）作用到刀具13上。此外，压紧辊15基本上处于如在根据图2的实施方式中一样的情况。

Claims (9)

1.用于烟草加工行业的成条机中的切割装置的刀架（10）, 所述刀架包括设置在所述刀架（10）上的且能围绕所述刀架（10）的旋转轴线R转动的至少一个刀夹（11），所述刀夹被设计用于能移位地接纳刀具（13），其中所述刀具（13）通过两个能转动的辊件（14）保持在所述刀夹（11）中，所述辊件在所述刀具（13）的彼此对置的侧面上抵靠在所述刀具上，其中一辊件（14）设计成用于沿着所述旋转轴线R的径向向内和向外调节所述刀具（13）的驱动辊（16），如此使得所述驱动辊（16）的自由转动沿两个旋转方向被锁止，并且另一辊件（14）设计成压紧辊（15），其特征在于，所述压紧辊（15）的自由旋转径向向内朝向所述刀架（10）的旋转轴线R被卡锁。

2.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，所述压紧辊设有空程，如此使得所述压紧辊的自由旋转径向向内被卡锁，而所述自由旋转径向向外被允许。

3.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，所述压紧辊的自由旋转沿两个旋转方向被卡锁。

4.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，所述压紧辊设计成驱动辊，以用于径向向外和向内调节所述刀具。

5.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，至少一个辊件配设有用于施加作用到所述刀具上的力的弹簧元件。

6.按照权利要求5所述的刀架，其特征在于，所述弹簧元件取向为垂直于所述刀具，如此使得由所述弹簧元件施加的力垂直地作用到所述刀具上。

7.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，至少所述压紧辊在导槽中引导，其中所述导槽相对于所述刀具倾斜地取向。

8.按照权利要求1所述的刀架，其特征在于，所述压紧辊（15）配备有附加的压紧元件（22）。

9.按照权利要求8所述的刀架，其特征在于，所述压紧元件（22）是曲柄装置。