DE10227378B4

DE10227378B4 - Walzenpaar zum Spannen von Strängen aus Filtermaterial

Info

Publication number: DE10227378B4
Application number: DE10227378A
Authority: DE
Inventors: Firdausia Dr. Chehab; Stefan Fietkau
Original assignee: International Tobacco Machinery BV
Current assignee: International Tobacco Machinery BV
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: EP1513421B1; DE10227378A1; WO2004000046A1; AU2003238363A1; ATE335413T1; US7308735B2; ES2266824T3; DE50304585D1; EP1513421A1; US20060179615A1

Abstract

Walzenpaar zum Spannen von Strängen aus Filtermaterial bei der Herstellung von Zigarettenfiltern, mit einer ersten Walze aus Metall, die von einem Antrieb drehend angetrieben ist und einer zweiten Walze, deren Oberfläche aus elastischem Material besteht, wobei beide Walzen an einem Rahmen oder dergleichen einseitig gelagert sind und die zweite Walze um eine horizontale Achse senkrecht zu ihrer Längsachse von der ersten Walze fort und auf diese zu schwenkbar gelagert ist und einer Betätigungsvorrichtung zur Verschwenkung der zweiten Walze, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (14) von einem Antrieb (20) über eine zweite Antriebswelle (46) und eine Gelenkwelle (62) antreibbar und so gelagert ist, daß die Größe des Spalts zwischen den Walzen (12, 14) in Anpassung an die Dicke des Materials über seine Länge veränderbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Walzenpaar zum Spannen von Strängen aus Filtermaterial bei der Herstellung von Zigarettenfiltern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Filter von Filterzigaretten werden üblicherweise aus einem sogenannten Filtertow aus Zelluloseacetat hergestellt. Es wird von einem Ballen aus Zelluloseacetat abgezogen und zu einer Bahn oder einem Strang geformt, bevor es der Maschine zugeleitet wird, in welcher die Filterpfropfen hergestellt werden. Das vom Ballen abgezogene „Kabel" ist stark gekräuselt und wird daher zur Ausbreitung unter Zugspannung gesetzt. Zu diesem Zwecke sind zwei beabstandete Walzenpaare vorgesehen, von denen das in Transportrichtung vorn liegende mit größerer Geschwindigkeit angetrieben wird als das hintere, um auf diese Weise eine Spannung zu erzeugen.
Die hierzu verwendeten Walzenpaare sind am Rahmen der Maschine einendig gelagert, wobei eine Walze aus Metall besteht und die andere eine Oberflächenschicht aus elastischem Material, z. B. Gummi oder dergleichen aufweist. Derartige Vorkehrungen sind u. a. in DE 1 532 142 B oder DE 2 008 033 A beschrieben.
Bei den bekannten Walzenpaaren ist die oben liegende aus Metall bestehende Walze angetrieben, während die untere Walze mitlaufend gelagert ist. Zum Einfädeln des Filtertows ist die untere Walze um eine horizontale Achse nahe ihrer Lagerung schwenkbar gelagert. Zur Betätigung der Verschwenkung ist ein linearer pneumatischer Antrieb vorgesehen.
Damit eine gewisse Reckung des Tows schlupffrei erfolgen kann, muß die untere Walze mit relativ hoher Preßkraft angedrückt werden. Hierdurch erfährt die Gummibeschichtung der unteren Walze jedoch einen nicht unbeträchtlichen Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Walzenpaar der angegebenen Art dahingehend abzuändern, daß der Verschleiß verringert wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Erfindung ist auch die zweite Walze von einem Antrieb über eine zweite Antriebswelle und eine Gelenkwelle antreibbar. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Antriebswelle über ein Zahnradgetriebe mit der ersten Antriebswelle gekoppelt. Daher ist ein zusätzlicher Antrieb nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß ist ferner die zweite Walze so gelagert, daß die Größe des Spaltes zwischen den Walzen in Anpassung an die Dicke des Materials über seine Länge veränderbar ist.
Bei der Erfindung muß der Anpreßdruck nur noch so groß sein, daß die Acetatfasern zwischen den beabstandeten Walzenpaaren festgehalten werden können, um sie in einem bestimmten Verhältnis zu recken. Auf diese Weise wird der Verschleiß des Belags der zweiten Walze deutlich verringert.
Bei der Erfindung ist die zweite Walze nicht nur wegschwenkbar von der ersten Walze gelagert, sondern kann auch während des Betriebes in Grenzen eine Verschwenkung vornehmen bzw. eine Verstellung parallel zu sich selbst erleiden, wenn dies aufgrund der Dicke des Materials zweckmäßig ist. Der Widerstand, der bei einer derartigen Bewegung der zweiten Walze überwunden werden muß, ist der des Schwenkantriebs, der daher zweckmäßigerweise über ein Federmedium auf die zweite Walze einwirkt. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Betätigungsvorrichtung ihrerseits einen Pneu matikzylinder enthält, der automatisch eine begrenzte Verschwenkung der Walze erlaubt. Alternativ kann auch eine andere Betätigungsvorrichtung über ein Federmedium auf die Verschwenkung der zweiten Walze einwirken.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Walze über eine Kreuzgelenkwelle an die zweite Antriebswelle gekoppelt. Die zweite Antriebswelle kann, wie bereits erwähnt, die Antriebswelle eines Zahnradgetriebes sein, dessen Eingangswelle die Motorwelle darstellt.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Walze hohl. Im Inneren ist ein Antriebsflansch befestigt, der mit einem Rollenlager zusammenwirkt, dessen Innenring um eine horizontale Achse schwenkbar auf einem hülsenförmigen Lagerbauteil gelagert ist. Die Gelenkwelle ist durch das hülsenförmige Bauteil hindurchgeführt. Das hülsenförmige Bauteil ist seinerseits noch einmal um eine horizontale Achse am Rahmen schwenkbar gelagert. Somit ist zum einen das Lagerbauteil schwenkbar gelagert und kann diese Bewegung auf die Walze übertragen. Zum anderen ist die Walze ihrerseits schwenkbar auf dem Lagerbauteil gelagert, so daß sie auch parallel zu sich selbst verstellbar ist zwecks Anpassung an die Dicke des Filtertows.
Die Anordnung des Walzenpaares einschließlich der Getriebeteile kann so ausgeführt sein, daß sie an einen herkömmlichen Walzenantrieb anbringbar ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Rahmen eine vertikale Tragplatte auf, an der auf einer Seite der Antriebsmotor angeflanscht ist, wie es an sich bekannt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Platte ist ein Getriebekasten für das Zahnradgetriebe angebracht, der seinerseits die Lagerung der zweiten Walze ermöglicht. Bei einem Austausch der Walzenpaare in einer Filterherstellungsmaschine durch solche nach der Erfindung ist daher nur ein geringer Aufwand erforderlich. Die Walzen können zusammen mit dem Getriebekasten und dem darin aufgenommenen Getriebe als Einheit an die herkömmliche Tragplatte angebracht werden.
Bei Verwendung eines einzigen Antriebs für beiden Walzen sind hohe Fertigungstoleranzen erforderlich, damit beide Walzen mit gleicher Geschwindigkeit laufen. Ist dies nicht der Fall, kommt es wegen Reibung zu Verschleiß. Alternativ kann daher ein zweiter Antrieb vorgesehen werden für die zweite Walze, der vorzugsweise mit einem Drehmoment läuft, der die Lagerreibungen kompensiert. Die Drehzahl des zweiten Antriebs wird derart eingestellt, daß die Umfangsgeschwindigkeit beider Walzen gleich ist, so daß Reibungen im Walzenspalt nicht auftreten.
Durch den zweiten Antrieb, der z. B. ein Luftmotor oder ein Hydraulikmotor sein kann, kann die Anpreßkraft zwischen den Walzen reduziert werden, weil die Reibungskräfte der Lager nicht mehr überwunden werden müssen.
Bei Verwendung eines Druckluftmotors muß berücksichtigt werden, daß dieser relativ träge reagiert. Daher ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung für die schnelle Hochlaufphase der Maschine bis zur Produktionsgeschwindigkeit eine Freilaufkupplung vorgesehen. Dadurch kann die zweite Walze der ersten folgen. Es kann unter Umständen erforderlich sein, während dieser Hochfahrzeit den Anpreßdruck kurzzeitig zu erhöhen.
Das zuletzt beschriebene System stellt einen relativ elastischen Antrieb dar, der Geschwindigkeitsschwankungen sehr einfach ausgleichen kann und gewährleistet, daß obere und untere Walze im Gleichschritt fahren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch ein Walzenpaar nach der Erfindung mit geöffneter unterer Walze.
2 zeigt die Anordnung von 1 mit geschlossener unterer Walze.
3 zeigt die Anordnung nach 1 in einer ähnlichen Darstellung.
4 zeigt einen Schnitt durch die untere Walze gemäß der Darstellung nach 1, jedoch mit einem Schnitt senkrecht zum Schnitt nach 1.
5 zeigt perspektivisch eine zweite Ausführungsform eines Walzenpaars nach der Erfindung.
In den 1 bis 4 ist eine Tragplatte 10 zu erkennen, die Bestandteil eines Maschinenrahmens einer Maschine ist, welche zur Aufbereitung eines sogenannten Filtertows dient. Zu dieser Anlage gehören zwei Paare von Walzen, von denen eines in den 1 bis 3 dargestellt ist. Das zweite Paar kann einen gleichen Aufbau haben oder herkömmlich ausgeführt sein.
In den 1 bis 3 ist eine obere Walze 12 und eine untere Walze 14 zu erkennen. Die obere hohle Walze besteht aus Metall, während die untere Walze 14 einen hohlen Metallmantel 16 und einen Gummibelag 18 aufweist.
Auf der linken Seite der vertikalen Tragplatte 10 ist ein Elektromotor 20 angeflanscht. Seine Antriebswelle 22 ist über eine Kupplung mit einer weiteren Welle 24 gekuppelt, die sich in einen hülsenförmigen Lagerkörper 26 hineinerstreckt. Der Lagerkörper 26 ist an ein Getriebegehäuse 28 angeflanscht, das zwei Stirnzahnräder 30, 32 aufnimmt. Das Stirnrad 30 sitzt auf der Welle 24 und kämmt mit dem zweiten Stirnrad 32. Das Übersetzungsverhältnis ist 1:1. Das Getriebegehäuse 28 ist fest mit der Tragplatte 10 verbunden.
Die Welle 24 ist drehfest mit einem Flansch 34 verbunden, der seinerseits innerhalb der Walze 32 eingespannt ist. Eine Drehung der Welle 24 führt damit zu einer entsprechenden Drehung der Walze 12. Die Walze 12 ist nur an einer Stelle mittig gehalten. Die Lastaufnahme erfolgt über die Welle 24, die mit Hilfe von Wälzlagern 36, 38 innerhalb des Lagerkörpers 26 gelagert ist.
Mit der Außenseite des Getriebegehäuses 30 ist ein Lagerflansch 40 durch Schraubbefestigung verbunden, der mittels zweier Wälzlager 42, 44 einen Zapfen 46 drehbar lagert, der drehfest mit dem unteren Stirnrad 32 verbunden ist.
Mit Hilfe von zwei diametral gegenüberliegenden Lagerzapfen 48, 50 ist vom Lagerflansch 32 ein hülsenförmiges Lagerbauteil 50 schwenkbar gelagert. In den 1 bis 3 erfolgt diese Lagerung um eine horizontale Achse. Wie ferner aus 4 hervorgeht, lagert das hülsenförmige Lagerbauteil 50 mit Hilfe von zwei diametral gegenüberliegenden Lagerzapfen 52, 54 die inneren Ringe von zwei Wälzlagern 56, 58. Der äußere Ring der Lager 56, 58 ist drehfest mit der Innenseite der Walze 14 verbunden.
Mit dem äußeren Ring der Wälzlager 56, 58 ist ein Flansch 60 verbunden, mit dem das rechte Ende einer Gelenkwelle 62 drehstarr gekoppelt ist. Die Gelenkwelle weist ein erstes Kreuzgelenk 64 und ein zweites Kreuzgelenk 66 auf, durch welch letzteres eine Anlenkung an den Zapfen 46 erfolgt. Wie erkennbar, erstreckt sich die Gelenk welle 62 durch das Innere des hülsenförmigen Lagerbauteils 50. Deren Inneres ist durch eine Schutzmembran 68 gegenüber Eindringen von Schmutz geschützt.
An das hülsenförmige Lagerbauteil 50 ist an der Unterseite ein winkelförmiges Bauteil 70 angeschraubt, das in 1 an einem Anschlag 72 anliegt, der mit dem Getriebegehäuse 28 verbunden ist. An dem unteren Schenkel des Bauteils 70 ist eine pneumatische Verstellzylinderanordnung 74 angelenkt. Mit Hilfe der Verstellzylinderanordnung 74 kann mithin die untere Walze nach oben geschwenkt werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Der Druck, mit dem die beiden Walzen 12, 14 gegeneinander gepreßt werden, wird durch den Druck in der Zylinderanordnung 74 vorgegeben.
Während des Betriebes, wie er in 2 dargestellt ist, wird nicht nur die obere Walze 12 angetrieben, sondern auch die untere Walze 14, und zwar synchron. Die beschriebene Lagerung der unteren Walze 14 ermöglicht jedoch im Betrieb ein Kippen der unteren Walze 14, wie dies in 3 dargestellt ist oder auch ein Kippen in die entgegengesetzte Richtung, wie dies in 3 dargestellt ist. Schließlich ist auch möglich, die Walze 14a über einen mehr oder weniger großen Spalt von der oberen Walze 12 zu entfernen. Dabei erstrecken sich die Längsachsen der Walzen 12, 14 parallel zueinander, während die Gelenkwelle 62 und auch das Lagerbauteil 50 nach unten geneigt sind. Der Antrieb der unteren Walze 14 erfolgt jedoch unverändert.
Es sei noch erwähnt, daß statt der gezeigten Gelenkwelle auch andere gelenkige Wellen zum Einsatz kommen können oder eine einteilige in sich elastische Welle.
Bei der Ausführungsform nach 5 werden wiederum zwei Walzen 12 und 14 verwendet vergleichbar den Walzen 12 und 14 nach den 1 bis 4. Die obere Walze 12 wird vom Elektromotor 20 angetrieben. Auch insoweit besteht Übereinstimmung mit der voran beschriebenen Ausführungsform. Die untere Walze 14 wird durch einen getrennten Druckluftmotor 80 angetrieben, der über eine Freilaufkupplung 82 an die untere Walze 14 gekoppelt ist. Der Druckluftmotor 80 wird mit einer Drehzahl angetrieben, die gewährleistet, daß beide Walzen 12, 14 die gleich Umfangsgeschwindigkeit haben. Das eingestellte Drehmoment des Druckluftmotors 80 kompensiert die Reibungsverluste der Lager. Die Schwenkbetätigung der unteren Walzen 14 kann auf gleiche Weise erfolgen wie zum obigen Ausführungsbeispiel beschrieben.

Claims

Walzenpaar zum Spannen von Strängen aus Filtermaterial bei der Herstellung von Zigarettenfiltern, mit einer ersten Walze aus Metall, die von einem Antrieb drehend angetrieben ist und einer zweiten Walze, deren Oberfläche aus elastischem Material besteht, wobei beide Walzen an einem Rahmen oder dergleichen einseitig gelagert sind und die zweite Walze um eine horizontale Achse senkrecht zu ihrer Längsachse von der ersten Walze fort und auf diese zu schwenkbar gelagert ist und einer Betätigungsvorrichtung zur Verschwenkung der zweiten Walze, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (14) von einem Antrieb (20) über eine zweite Antriebswelle (46) und eine Gelenkwelle (62) antreibbar und so gelagert ist, daß die Größe des Spalts zwischen den Walzen (12, 14) in Anpassung an die Dicke des Materials über seine Länge veränderbar ist.
Walzenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (14) über eine Kreuzgelenkwelle (62) an die zweite Antriebswelle (46) angekoppelt ist.
Walzenpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebswelle (46) über ein Zahnradgetriebe (30, 32) an die erste Antriebswelle (22) gekoppelt ist.
Walzenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (14) hohl ist und innen einen Antriebsflansch (60) aufweist, der mittels eines Rollenlagers (56, 58) um eine horizontale Achse schwenkbar an einem hülsenförmigen Lagerbauteil (50) gelagert ist, durch den die Gelenkwelle (62) geführt ist und das seinerseits über eine horizontale Achse schwenkbar am Rahmen gelagert ist.
Walzenpaar nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen eine vertikale Tragplatte (10) aufweist, an der auf einer Seite ein Antriebsmotor (20) angeflanscht ist, auf der anderen Seite der Tragplatte (10) ein Getriebegehäuse (28) für das Zahnradgetriebe angebracht ist und die zweite Walze (14) an der Außenseite des Getriebegehäuses (28) schwenkbar gelagert ist.
Walzenpaar nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe zwei Stirnräder (30, 32) aufweist.
Walzenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze (14) über einen getrennten zweiten Antrieb (80) angetrieben ist.
Walzenpaar nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydro- oder Pneumomotor (80) als zweiter Antrieb vorgesehen ist.
Walzenpaar nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (80) über eine Freilaufkupplung (82) an die zweite Walze (14) gekoppelt ist.
Walzenpaar nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (80) mit einem Drehmoment angetrieben ist, der die Reibungsverluste der Lager kompensiert.