DE102009041776A1 - Knife carrier for a cutting device in extrusion machines of the tobacco processing industry - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Messerträger (10) für eine Schneidvorrichtung in Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend mindestens einen am Messerträger (10) angeordneten und um eine Rotationsachse R des Messerträgers (10) drehbaren Messerhalter (11), der zur verschiebbaren Aufnahme eines Messers (13) ausgebildet ist, wobei das Messer (13) durch zwei drehbare Rollenelemente (14), die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Messers (13) an diesem anliegen, in dem Messerhalter (11) gehalten ist, wobei ein Rollenelement (14) als Antriebsrolle (16) zum radialen Verstellen des Messers (13) nach außen und innen ausgebildet ist, derart, dass die freie Drehbarkeit der Antriebsrolle (16) in beide Drehrichtungen blockiert ist, und das andere Rollenelement (14) als Andrückrolle (15) ausgebildet ist, der sich dadurch auszeichnet, dass die freie Drehbarkeit der Andrückrolle (15) radial nach innen zur Rotationsachse R des Messerträgers (10) hin blockiert ist.The invention relates to a knife holder (10) for a cutting device in rod machines of the tobacco processing industry, comprising at least one knife holder (11) arranged on the knife holder (10) and rotatable about an axis of rotation R of the knife holder (10), which is used for displaceably receiving a knife ( 13), the knife (13) being held in the knife holder (11) by two rotatable roller elements (14) which bear against the knife (13) on opposite sides thereof, a roller element (14) serving as the drive roller (16) is designed for radial adjustment of the knife (13) outwards and inwards such that the free rotatability of the drive roller (16) is blocked in both directions of rotation and the other roller element (14) is designed as a pressure roller (15), which is characterized in that the free rotatability of the pressure roller (15) is blocked radially inward toward the axis of rotation R of the knife carrier (10).
Description
Die Erfindung betrifft einen Messerträger für eine Schneidvorrichtung in Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend mindestens einen am Messerträger angeordneten und um eine Rotationsachse des Messerträges drehbaren Messerhalter, der zur verschiebbaren Aufnahme eines Messers ausgebildet ist, wobei das Messer durch zwei drehbare Rollenelemente, die auf einander gegenüber liegenden Seiten des Messers an diesem anliegen, in dem Messerhalter gehalten ist, wobei ein Rollenelement als Antriebsrolle zum radialen Verstellen des Messers nach außen und innen ausgebildet ist, derart, das die freie Drehbarkeit der Antriebsrolle in beide Drehrichtungen blockiert ist, und das andere Rollenelement als Andrückrolle ausgebildet ist.The invention relates to a knife carrier for a cutting device in extrusion machines of the tobacco processing industry, comprising at least one arranged on the knife carrier and rotatable about an axis of rotation of the Meßerträges knife holder which is adapted for slidably receiving a knife, the knife by two rotatable roller elements, which on each other on opposite sides of the knife abut against this, is held in the knife holder, wherein a roller element is formed as a drive roller for radially adjusting the knife outwardly and inwardly, such that the free rotation of the drive roller is blocked in both directions, and the other roller element is designed as a pressure roller.
Solche Messerträger kommen in der Tabak verarbeitenden Industrie zum Einsatz. Insbesondere sind solche Messerträger in Strangmaschinen integriert. In den Strangmaschinen werden die Stränge aus Tabak, Filtermaterial oder anderen zu Strängen geformten Materialien in Strangstücke bzw. Strangabschnitte geschnitten. Dazu ist der Messerträger um eine Rotationsachse drehbar angetrieben. Am Umfang des Messerträgers ist mindestens ein Messerhalter angeordnet, der ein radial verschiebbares bzw. verstellbares Messer oder Messerblatt trägt. Auf die Messer wirken unterschiedliche Kräfte. Durch die Rotationsgeschwindigkeit des Messerträgers wirkt eine Fliehkraft FFlieh auf das Messer, wobei die Fliehkraft mit steigender Drehzahl steigt. Diese Fliehkraft FFlieh „zieht” quasi am Messer in einer – bezogen auf den trommelartigen Körper des Messerträgers – radial nach außen, von der Rotationsachse weg gerichteten Richtung. Des Weiteren wirkt auf das Messer die Schnittkraft FSchnitt, die beim Schneidvorgang der Fliehkraft des Messers FFlieh entgegen gesetzt wirkt.Such knife carriers are used in the tobacco processing industry. In particular, such knife carrier are integrated in extrusion machines. In the stranding machines, the strands of tobacco, filter material or other stranded materials are cut into strand sections. For this purpose, the knife carrier is rotatably driven about a rotation axis. At least one knife holder, which carries a radially displaceable or adjustable knife or knife blade, is arranged on the circumference of the knife carrier. Different forces act on the knives. Due to the rotational speed of the knife carrier a centrifugal force F Flieh acts on the knife, the centrifugal force increases with increasing speed. This centrifugal force F Flieh "pulls" quasi on the knife in a - relative to the drum-like body of the knife carrier - radially outward, away from the axis of rotation direction. Furthermore acts on the knife, the cutting force F cut , which counteracts the centrifugal force of the blade F Fieh countered during the cutting process.
Aus dem Stand der Technik und insbesondere der
Das zweite Rollenelement ist als Andrückrolle ausgebildet. Die Andrückrolle ist federbelastet. Mit anderen Worten ist der Andrückrolle ein Federelement zugeordnet, so dass die Andrückrolle mit einer Federkraft FFeder gegen das Messer gedrückt wird. Das Federelement ist jedoch schräg zum Messer ausgerichtet, derart, dass eine Komponente der Federkraft FFeder, nämlich FN/Feder, senkrecht zum Messer wirkt und eine weitere Komponente, nämlich Fradial/Feder, radial nach außen der Schnittkraft FSchnitt entgegen wirkt. Die Andrückrolle ist in jedem Betriebs- bzw. Funktionszustand frei bewegbar bzw. drehbar, so dass zwischen der Andrückrolle und dem Messer eine Rollreibkraft FRoll wirkt, die sich aus dem Rollwiderstandskoeffizienten cR und der Normalkraft FN ergibt (FRoll = cR × FN). Durch die Rotation des Messerträgers wirkt des Weiteren eine Fliehkraft FFlieh/And auf die Andrückrolle. Dadurch, dass die Andrückrolle in einem schräg zum Messer verlaufenden Leitkanal geführt ist, in dem im Übrigen auch das Federelement geführt ist, teilt sich die Fliehkraft FFlieh/And der Andrückrolle in eine Komponente FN/Flieh/And, die senkrecht zum Messer wirkt und eine weitere Komponente, nämlich Fradial/Flieh/And, die radial nach außen entgegen der Schnittkraft FSchnitt wirkt. Die Normalkraft FN setzt sich somit aus den beiden Kraftkomponenten FN/Feder und FN/Flieh/And zusammen.The second roller element is designed as a pressure roller. The pressure roller is spring-loaded. In other words, the pressure roller is associated with a spring element, so that the pressure roller is pressed with a spring force F spring against the knife. However, the spring element is oriented obliquely to the knife, such that a component of the spring force F spring , namely F N / spring , acts perpendicular to the knife and another component, namely F radial / spring , radially outward of the cutting force F cut counteracts. The pressure roller is freely movable or rotatable in each operating or functional state, so that between the pressure roller and the knife a rolling friction force F roll results which results from the rolling resistance coefficient c R and the normal force F N (F Roll = c R × F N ). By the rotation of the blade carrier also acts a centrifugal force F Flieh / And on the pressure roller. Characterized in that the pressure roller is guided in an obliquely extending to the knife guide channel, in which, moreover, the spring element is guided, the centrifugal force F Flieh / And the pressure roller is divided into a component F N / Flieh / And , which acts perpendicular to the knife and another component, namely F radial / Flieh / And , which acts radially outward against the cutting force F cut . The normal force F N is thus composed of the two force components F N / spring and F N / Flieh / And .
Insgesamt ist die Haltekraft FHalt des Messers, die das Messer in dem Messerhalter hält und einerseits gegen die Fliehkraft FFlieh des Messers und anderseits gegen die Schnittkraft FSchnitt wirkt, durch die Haftreibkraft FHaft1 und die Rollreibkraft FRoll gebildet (FHalt = FHaft1 + FRoll). Es ist bekannt, dass die Rollreibung sehr viel kleiner ist als die Haftreibung, weswegen FRoll << FHaft1. Voraussetzung für das Halten des Messers im Messerhalter ist, dass FHalt > FFlieh und FHalt > FSchnitt ist. Die bisherige Haltekraft FHalt reicht aus, um der Fliehkraft FFlieh des Messers entgegen zu wirken. Genauer ist die Haltekraft FHalt > FFlieh. Inzwischen haben sich die Anforderungen bzw. Randbedingungen beim Strangschneiden jedoch verändert. Heutzutage weisen die zu schneidenden Stränge, insbesondere die Filterstränge Partikel, wie z. B. harte Granulate oder dergleichen auf, die gegenüber dem eigentlichen Strangmaterial deutlich härter sind. Mit anderen Worten trifft das Messer im Strang auf Partikel, die einen erhöhten Widerstand darstellen, wodurch sich die Schnittkraft erhöht. Die bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass die aufzubringende Haltekraft begrenzt ist, so dass die Gefahr besteht, dass das Messer aufgrund der erhöhten Schnittkraft radial nach innen in den Messerhalter hinein geschoben wird.Overall, the holding force F hold the knife, which holds the knife in the knife holder and on the one hand against the centrifugal force F Flieh the knife and on the other hand against the cutting force F cut , formed by the Haftreibkraft F Haft1 and the rolling friction F roll (F stop = F Haft1 + F Roll ). It is known that the rolling friction is much smaller than the static friction, which is why F Roll << F Haft1 . Prerequisite for holding the knife in the knife holder is that F Hold > F Fly and F Hold > F Cut . The previous holding force F hold is sufficient to counteract the centrifugal force F Flieh of the blade. More precisely, the holding force F Hold > F Flieh . In the meantime, however, the requirements or boundary conditions for strand cutting have changed. Nowadays, the strands to be cut, in particular the filter strands particles such. As hard granules or the like, which are significantly harder compared to the actual strand material. In other words, the knife in the strand encounters particles that present increased resistance, which increases the cutting force. However, the known device has the disadvantage that the applied holding force is limited, so that the risk exists that the knife is pushed radially inwardly into the knife holder due to the increased cutting force.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine erhöhte Haltekraft des Messers insbesondere in radial nach innen gerichteter Richtung gewährleistet.The invention is thus based on the object to provide a device which ensures an increased holding force of the blade, in particular in the radially inward direction.
Diese Aufgabe wird durch den eingangs genannten Messerträger dadurch erreicht, dass die freie Drehbarkeit der Andrückrolle radial nach innen zur Rotationsachse des Messerträgers hin blockiert ist. Die freie Drehbarkeit radial nach innen gerichtet bezieht sich dabei auf die Drehrichtung im Bereich der Kontaktfläche zwischen der Andrückrolle und dem Messer. Die Blockierung bzw. Sperrung der freien Drehbarkeit der Andrückrolle in der genannten Richtung bietet auf effektive Weise ein Widerlager für die Schnittkraft FSchnitt. Anders ausgedrückt wird die Rollreibung der Andrückrolle zumindest bei der radial nach innen aufgebrachten Belastung (Messer wird nach innen in den Messerhalter geschoben bzw. Schnittkraft wirkt auf das Messer) durch Haftreibung ersetzt. Konkret wirkt bei einer radial nach innen gerichteten Belastung, beispielsweise durch die harten Granulate, zwischen der dann in dieser Drehrichtung fest stehenden Andrückrolle und dem Messer eine Reibkraft, nämlich die Haftreibkraft FHaft2. Die Haftreibkraft FHaft2 ergibt sich aus dem Reibkoeffizienten μ2 und der senkrecht zum Messer wirkenden Normalkraft FN (FHaft2 = μ2 × FN). Wie erwähnt, ist die Haftreibkraft FHaft2 deutlich größer als die Rollreibkraft FRoll, so dass die durch die Erfindung ermöglichte Haltekraft FHalt (= FHaft1 + FHaft2) ausreicht, um der Schnittkraft FSchnitt entgegen zu wirken, bzw. größer zu sein als die Schnittkraft FSchnitt. Dadurch wird wirksam verhindert, dass das Messer durch die Schnittkraft FSchnitt nach innen in den Messerhalter eingeschoben wird. Die Erfindung ermöglicht eine Erhöhung der Haltekraft FHalt, ohne die Normalkraft FN, also die senkrecht zum Messer wirkende Anpresskraft der Andrückrolle, auf das Messer zu erhöhen.This object is achieved by the knife carrier mentioned above in that the free rotation of the pressure roller radially inward is blocked towards the axis of rotation of the knife carrier out. The free rotation directed radially inward refers to the direction of rotation in the region of the contact surface between the pressure roller and the knife. The blocking or blocking of the free rotation of the pressure roller in the direction mentioned provides an effective abutment for the cutting force F section . In other words, the rolling friction of the pressure roller is at least at the radially inwardly applied load (knife is pushed inwards into the knife holder or cutting force acts on the knife) replaced by stiction. Specifically acts in a radially inwardly directed load, for example by the hard granules, between the then fixed in this direction of rotation pressure roller and the knife a frictional force, namely the Haftreibkraft F Haft2 . The Haftreibkraft F Haft2 results from the coefficient of friction μ 2 and acting perpendicular to the knife normal force F N (F Haft2 = μ 2 × F N ). As mentioned, the static friction force F Haft2 is significantly greater than the rolling friction force F Roll , so that the holding force F Halt (= F Haft1 + F Haft2 ) made possible by the invention is sufficient to counteract the cutting force F Schnitt or to be greater as the cutting force F cut . This effectively prevents the knife from being pushed inwards into the knife holder by the cutting force F cut . The invention makes it possible to increase the holding force F Halt without increasing the normal force F N , ie the contact force of the pressure roller acting perpendicular to the blade, on the blade.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückrolle mit einem Freilauf versehen ist, derart, dass die freie Drehbarkeit der Andrückrolle radial nach innen blockiert ist, während die freie Drehbarkeit radial nach außen gegeben ist. Der Freilauf ermöglicht eine konstruktiv einfache Umsetzung des erfindungsgemäßen Prinzips. Der Freilauf sperrt die freie Drehbarkeit in einer gewünschten Drehrichtung, während die freie Drehbarkeit in die andere Richtung beibehalten wird.An expedient development of the invention is characterized in that the pressure roller is provided with a freewheel, such that the free rotation of the pressure roller is blocked radially inwardly, while the free rotation is given radially outward. The freewheel allows a structurally simple implementation of the principle of the invention. The freewheel blocks the free rotation in a desired direction of rotation while maintaining the free rotation in the other direction.
Vorteilhafterweise ist die freie Drehbarkeit der Andrückrolle in beide Drehrichtungen blockiert. Durch das vollständige Sperren der Andrückrolle steht die Andrückrolle unabhängig von den auf sie wirkenden Kräften, so dass eine Reibkraft, nämlich die Haftreibkraft FHaft2 in beide Drehrichtungen wirkt. Die Haftreibkraft FHaft2 ergibt sich aus dem Reibkoeffizienten μ2 und der senkrecht zum Messer wirkenden Normalkraft FN (FHaft2 = μ2 × FN).Advantageously, the free rotation of the pressure roller is blocked in both directions of rotation. Due to the complete locking of the pressure roller, the pressure roller is independent of the forces acting on it, so that a frictional force, namely the Haftreibkraft F Haft2 acts in both directions of rotation. The Haftreibkraft F Haft2 results from the coefficient of friction μ 2 and acting perpendicular to the knife normal force F N (F Haft2 = μ 2 × F N ).
Eine weitere bevorzugte Ausbildung des erfindungsgemäßen Messerträgers zeichnet sich dadurch aus, dass die Andrückrolle als Antriebsrolle zum radialen Verstellen des Messers nach außen und innen ausgebildet ist. Die Ausbildung der Andrückrolle als Antriebsrolle ist die besonders einfache und effektive Umsetzung der vollständigen Sperrung/Blockierung der Andrückrolle. Des Weiteren vereinfacht die baugleiche Ausbildung der Andrückrolle gegenüber der Antriebsrolle die Konstruktion des Messerträgers.A further preferred embodiment of the knife carrier according to the invention is characterized in that the pressure roller is designed as a drive roller for radially adjusting the blade outwards and inwards. The formation of the pressure roller as a drive roller is the particularly simple and effective implementation of the complete blocking / blocking of the pressure roller. Furthermore, the identical construction of the pressure roller relative to the drive roller simplifies the construction of the blade carrier.
Vorzugsweise ist mindestens einem Rollenelement, vorzugsweise der Andrückrolle, ein Federelement zur Ausübung einer auf das Messer wirkenden Kraft zugeordnet. Das Federelement verstärkt die Haltekraft (durch Erhöhung der Normalkraft) für das Messer, so dass höhere Belastungen auf das Messer, also erhöhte Fliehkräfte und erhöhte Schnittkräfte, realisierbar sind, ohne das Messer unerwünscht zu verschieben.Preferably, at least one roller element, preferably the pressure roller, associated with a spring element for exerting a force acting on the knife. The spring element reinforces the holding force (by increasing the normal force) for the knife, so that higher loads on the knife, so increased centrifugal forces and increased cutting forces can be realized without moving the knife undesirable.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement im Wesentlichen senkrecht zum Messer ausgerichtet ist, derart, dass die durch das Federelement aufgebrachte Kraft im Wesentlichen senkrecht auf das Messer wirkt. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass konstruktionsbedingte und/oder montagebedingte Abweichungen von der senkrechten Ausrichtung des Federelementes zum Messer ebenfalls durch den Anspruch gedeckt sind. Durch diese Anordnung kann die komplette Federkraft genutzt werden. Eine solche Federkraft wirkt dann unabhängig von der Schnittkraft auf das Messer.An advantageous development of the invention is characterized in that the spring element is aligned substantially perpendicular to the knife, such that the force applied by the spring element acts substantially perpendicular to the knife. Essentially in this context means that design-related and / or assembly-related deviations from the vertical orientation of the spring element to the knife are also covered by the claim. By this arrangement, the full spring force can be used. Such a spring force then acts independently of the cutting force on the knife.
Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:Further expedient and / or advantageous features and developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description. Particularly preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:
Die in der Zeichnung dargestellten Messerträger bzw. Messerhalter dienen zum Aufnehmen und Halten eines Messers oder Messerblattes für Schneideinrichtungen in Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung wird anhand eines einzelnen Messerhalters beschrieben. Üblicherweise sind einem Messerträger jedoch mehrere gleichmäßig über den Umfang des Messerträgers verteilte Messerhalter zugeordnet.The knife carrier or knife holder shown in the drawing are used for receiving and holding a knife or knife blade for Cutting devices in extrusion machines of the tobacco processing industry. The invention will be described with reference to a single knife holder. Usually, however, a knife carrier is assigned a plurality of knife holders distributed uniformly over the circumference of the knife carrier.
Der in der
Jeder Messerhalter
Die Rollenelemente
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der
Die Ausführungsform gemäß
In der
Mindestens einem Rollenelement
In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung kann der Messerhalter
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Messer
Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der Erfindung anhand der beiden beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen näher beschrieben:
Bei der Ausführungsform gemäß
In the embodiment according to
Bei der Ausführungsform gemäß
Bei der Ausführungsform der
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HAUNI MASCHINENBAU GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: HAUNI MASCHINENBAU AG, 21033 HAMBURG, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: STORK BAMBERGER PATENTANWAELTE, DE Representative=s name: STORK BAMBERGER PATENTANWAELTE PARTMBB, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |