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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Tabak von einem
Tabakkuchen, umfassend ein rotierend antreibbares Trennmittel mit
mindestens einem Trennelement, sowie einen Antrieb zum Antreiben
des Trennmitels. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zum Trennen von Tabak von einem Tabakkuchen, umfassend ein rotierend antreibbares
Trennmittel mit mindestens einem Trennelement, sowie mehrere Antriebe,
wobei ein erster Antrieb zum Antreiben des Trennmittels und ein
zweiter Antrieb zum Bewegen des Trennelementes dient. Des weiteren
umfaßt
die Erfindung ein Verfahren zum Trennen von Tabak von einem Tabakkuchen,
umfassend die Schritte: Zuführen
des Tabakkuchens auf ein mindestens ein Trennelement aufweisendes
Trennmittel zu, und Antreiben des Trennmittels zum Trennen des Tabaks
vom Tabakkuchen durch jedes Trennelement.
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Derartige
Vorrichtungen, die Teil eines sogenannten Tabakschneiders sind,
kommen insbesondere in der tabakverarbeitenden Industrie bei der
Zigarettenherstellung zum Einsatz. Die Vorrichtung ist zum Trennen
von Tabak und/oder Rippen oder auch anderen Produkten geeignet.
Dabei wird ein zuvor aus verdichtetem Tabak gebildeter Tabakkuchen
aus einem Verdichter an die Schneidvorrichtung geführt. Die
Schneidvorrichtung portioniert dann durch Rotation des Trennmittels
mit den Trennelementen den Tabakkuchen. Dies führt auch zum Verschleiß der Trennelemente,
weswegen diese kontinuierlich oder intermittierend vorgeschoben
werden, um den Verschleiß auszugleichen.
Bei vollständiger
Abnutzung müssen
die Trennelemente ausgetauscht werden.
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Bei
den bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren wird das Trennmittel
durch einen Antrieb mittels Riemen, Zahnriemen oder anderen üblichen
Antriebselementen angetrieben. Dieser indirekte Antrieb weist jedoch
eine Vielzahl von Nachteilen auf. So ist die Konstruktion einer
Vorrichtung mit einem solchen indirekten Antrieb sehr aufwendig
und weist eine große
Teilevielfalt auf. Des weiteren besteht durch die Riemen, Zahnriemen
oder dergleichen ein Schlupf zwischen Antrieb und Trennmittel.
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Zum
Ausgleich des Verschleißes
der Trennelemente sind diese separat bei den bekannten Vorrichtungen
mit herkömmlichen
indirekten Antrieben, beispielsweise mittels Riemen, Zahnriemen
oder dergleichen bewegbar, nämlich
insbesondere in Vorschubrichtung. Dies hat jedoch den Nachteil,
daß ein sehr
komplexer Aufbau der Vorrichtung existiert, der einen großen Bauraum
benötigt.
Des weiteren sind die bekannten Vorrichtungen insbesondere wegen der
großen
Teilevielfalt wartungsintensiv. Der Austausch der Trennelemente
wird manuell durchgeführt,
was einen erheblichen Zeitaufwand, der insbesondere auch durch Justagetätigkeiten
der neuen Trennelemente anfällt,
erfordert. Die Stillstandzeiten der Vorrichtung sind daher sehr
hoch.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte und
leicht handhabbare Vorrichtung zu schaffen. Des weiteren ist es
Aufgabe der Erfindung, eine kompakte und leicht handhabbare Vorrichtung
zu schaffen, die eine stufenlose Verstellung der Trennelemente im
on-line-Betrieb sowie einen halbautomatischen Wechsel der Trennelemente gewährleistet.
Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges und
präzises
Verfahren zum Trennen von Tabak vorzuschlagen, das die Handhabung
vereinfacht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den eingangs erwähnten Merkmalen
dadurch gelöst,
daß der
Antrieb ein elektromechanischer Direktantrieb ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist
eine besonders kompakte Bauform erreicht, da auf eine Vielzahl von
Bauteilen verzichtet werden kann. Durch die dadurch erreichte kleinere
Bauform, kann der Antrieb leichter gekapselt werden, so daß die Geräuschbelästigung
durch den Antrieb reduziert ist. Die Reduzierung der Bauteile und
Komponenten führt
gleichzeitig zur einem reduzierten Wartungs- und Reinigungsaufwand.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das zu übertragende Moment ausschließlich vom
Antrieb anhängt.
Schlupf zwischen dem Antrieb und dem Trennmittel wird dadurch vermieden.
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Vorteilhafterweise
ist der Direktantrieb ein Torquemotor, der direkt und unmittelbar
an das Trennmittel gekoppelt ist, wobei der Torquemotor als lagerfreier
Hohlwellenmotor ausgebildet ist. Dadurch, daß auf eine interne Motorlagerung
verzichtet wird, ist auch der Verschleiß und damit der Wartungsaufwand
reduziert.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist ein Stator des
Antriebs stationär
auf einer Achse angeordnet, während
ein korrespondierender Rotor des Antriebs über eine Nabe mit dem Trennmittel
verbunden ist. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß die Antriebsdrehzahl
der Trennmitteldrehzahl entspricht, so daß eine Unter- bzw. Übersetzung
entfällt.
Dadurch kann insbesondere der Verschleiß an den Lagerstellen reduziert
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind der Stator und der Rotor in einer Ausnehmung
der Nabe angeordnet, wodurch eine besonders kompakte und steife
Anordnung erreicht wird.
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Des
weiteren wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens
einer der beiden Antriebe als elektromechanischer Direktantrieb
ausgebildet ist. Dadurch ist eine einfacher und kompakter Aufbau
der Vorrichtung gewährleistet.
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Vorzugsweise
sind beide Antriebe als elektromechanische Direktantriebe ausgebildet,
wobei der zweite Direktantrieb zum synchronen Vorschieben bzw. Zurückziehen
aller Trennelemente bzw. von Trennmessern, die Bestandteil der Trennelemente sind,
ausgebildet ist. Dies ermöglicht
auf besonders effektive und einfache Weise eine stufenlose Verstellung
der Trennmesser im on-line-Betrieb.
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Vorteilhafterweise
ist der zweite Direktantrieb direkt und unmittelbar an einen Zahnkranz
gekoppelt, der relativ zum Trennmittel bewegbar ist. Damit ist es
möglich,
abhängig
von Kundenwünschen oder
Produktions- oder Betriebserfordernissen, eine stufenlose und exakte
Einstellung der synchronen Bewegung sämtlicher Trennmesser zu erreichen, und
zwar online.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jedes Trennelement
neben dem Trennmesser einen Messerhalter, Laufbuchsen, einen in den
Laufbuchsen gehaltenen Steg, Spindeln, auf denen die Lautbuchsen
bewegbar sind, Führungsschienen
sowie Übertragungselemente
und ein Antriebsritzel auf, wobei der Zahnkranz jeweils im Eingriff
mit dem Antriebsritzel jedes Trennelementes ist. Dadurch ist ein
halbautomatischer Tausch/Wechsel der Trennmesser möglich, da
die Trennmesser in unterschiedliche Richtungen bewegt werden können.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den eingangs genannten
Schritten dadurch gelöst,
daß das
Trennmittel mit dem oder jedem Trennelement direkt durch einen elektromechanischen
Direktantrieb angetrieben wird. Durch dieses Verfahren ist das zu übertragende
Moment ausschließlich
vom Direktantrieb abhängig,
da auf Übertragungsstrecken verzichtet
werden kann. Auch ermöglicht
das Verfahren einen schlupffreien Antrieb des Trennmittels, wodurch
eine exakte Einstellung der Trennelemente bzw. der Trennmesser als
Bestandteil der Trennelemente gewährleistet ist.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Rotationsbewegung des
Trennmittels eine Rotationsbewegung eines Zahnkranzes zum Bewegen der
Trennelemente bzw. von Trennmessern überlagert. Dadurch ist eine
stufenlose Verstellung der Trennelemente bzw. der Trennmesser ermöglicht. Des
weiteren gewährleistet
das Verfahren einen hohen Verstellbereich der Trennelemente bzw.
der Trennmesser.
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Weitere
vorteilhafte und bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen und Details der
Erfindung sowie das Verfahren werden anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines Trennmittels mit einem Antrieb als Teil einer
Vorrichtung zum Trennen von Tabak von einem Tabakkuchen im Schnitt,
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2 eine
Seitenansicht des Trennmittels gemäß 1 mit zwei
Antrieben als Teil einer Vorrichtung zum Trennen von Tabak von einem
Tabakkuchen im Schnitt,
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3 eine
Vorderansicht des Trennmittels mit mehreren gleichmäßig konzentrisch
um die Drehachse angeordneten Trennelementen,
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4 eine
perspektivische Darstellung von Teilen eines Trennelementes,
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5 eine
Vorderansicht eines Trennelementes mit teilweise aufgebrochener
Abdeckung,
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6 eine
Seitenansicht des Trennelementes gemäß 5,
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7 eine
Seitenansicht des Trennelementes im Teilschnitt, und
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8 eine
perspektivische Darstellung eines Trennelementes mit teilweise aufgebrochener Abdeckung.
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Die
gezeigten Vorrichtungen sowie das beschriebene Verfahren zum Trennen
von Tabak vom Tabakkuchen kommen bei der Herstellung von Zigaretten
oder dergleichen zum Einsatz.
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Die 1 zeigt
eine Vorrichtung 10 zum Trennen von Tabak von einem Tabakkuchen.
Die Vorrichtung 10 ist Teil eines Tabakschneiders und weist
ein Trennmittel 11 mit mindestens einem Trennelement 12 sowie
einen Antrieb 13 auf. In den gezeigten Ausführungsformen
ist das Trennmittel 11 ein Schneidteller 14. Am
Schneidteller 14 sind mehrere, vorzugsweise acht gleichmäßig und
konzentrisch um die Drehachse 15 angeordnete Trennelemente 12 angeordnet.
Die Anzahl und Lage der Trennelemente 12 kann jedoch variieren.
Auch kann das Trennmittel 11 alternativ als Schneidtrommel
ausgebildet sein.
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Der
Antrieb 13 ist ein elektromechanischer Direktantrieb. Der
Direktantrieb ist als Torquemotor ausgebildet und direkt mit dem
Schneidteller 14 verbunden bzw. an diesem angekoppelt.
Der Torquemotor ist als Hohlwellenmotor ausgebildet, der selbst
lagerfrei ist. Der Torquemotor ist innerhalb einer konzentrisch
um die Drehachse 15 verlaufenden Ausnehmung 16 einer
Nabe 17 angeordnet, wobei die Nabe 17 mittels üblicher
Lager 18, z.B. Kugellager, auf einer stationären Achse 19 drehbar
angeordnet ist. Die Achse 19 ist hohl ausgebildet, so daß sie als Kabeldurchführung oder
dergleichen dienen kann.
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Der
Torquemotor umfaßt
einen Stator 20 sowie einen Rotor 21. Der Stator 20 ist
fest an der Achse 19 angeordnet. Hierzu ist der Stator 20 an
einem Flanschelement, das als Ringscheibe 22 ausgebildet ist,
befestigt, die ihrerseits im Bereich der Nabe 17 auf der
dem Schneidteller 14 zugewandten Seite angeordnet ist.
Die Ringscheibe 22 dient dem Stator 20 auch als
Zentrierung und ist an einem Abdeckelement 23, das als
Grundplatte ausgebildet ist, befestigt, Das Innere der Nabe 17 ist
mittels einer Labyrinthdichtung gegenüber der Grundplatte abgedichtet.
Der Rotor 21 ist fest mit der Nabe 17 verbunden, so
daß eine
Rotationsbewegung des Rotors 21 direkt und unmittelbar
auf die Nabe 17 übertragbar
ist. Der Rotor 21 ist kupplungsfrei direkt und steif über die Nabe 17 mit
dem Schneidteller 14 verbunden.
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In
einer weiteren, eigenständigen
Ausführungsform
der Erfindung gemäß 2 weist
die Vorrichtung 10 zwei Antriebe auf, nämlich den Antrieb 13 zum
Antreiben des Trennmittels 11 sowie einen Antrieb 24 zum
Bewegen von Trennmessern 35, die als Messerblätter Bestandteil
der Trennelemente 12 sind. Beide Antriebe 13, 24 sind
als Direktantriebe ausgebildet, und zwar als Torquemotoren. Als
Antrieb 24 kann auch ein herkömmlicher indirekter Antrieb
verwendet werden. Andere übliche
Direktantriebe sind jedoch ebenfalls einsetzbar. Die Antriebe 13, 24 sind
bevorzugt hintereinander auf derselben Achse 19, angeordnet.
Alternativ kann jedoch auch jeder Antrieb 13, 24 auf
einer eigenen Achse angeordnet sein. Die Antriebe 13, 24 sind
separat ansteuerbar, so daß eine
Differenzdrehzahl einstellbar ist. Allerdings können die Antriebe 13, 24 an
eine gemeinsame (nicht dargestellte) Steuerungs- und/oder Regelungseinheit
angeschlossen sein, um einerseits eine gewünschte Differenzdrehzahl einzustellen
oder andererseits die Antriebe 13, 24 zu synchronisieren.
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Der
Antrieb 13 ist entsprechend der obigen Beschreibung ausgebildet
und angeordnet, so daß auf
eine erneute Beschreibung verzichtet wird. Der Antrieb 24 dient
zum Antreiben eines Zahnkranzes 25 oder dergleichen, der
in Wirkverbindung mit den Trennelementen 12 steht. Der
Zahnkranz 25 verläuft konzentrisch
um die Drehachse 15 und ist fest mit einem zylindrischen
Element 26 verbunden, das über die Nabe 17 gestülpt ist.
Das Element 26 ist relativ zur Nabe 17 bewegbar
ausgebildet und angeordnet.
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Der
Antrieb 24 umfaßt
ebenfalls einen Stator 27 und einen Rotor 28.
Der Stator 27 ist fest an einem Stützelement 29 angeordnet.
Das Stützelement 29 ist
fest und drehsicher an der Achse 19 befestigt. Der Rotor 28 ist
fest mit dem Element 26 verbunden, derart, daß eine Rotation
des Rotors 28 zu einer Rotation des Elementes 26 und
damit des Zahnkranzes 25 führt. Das Element 26 ist
drehbar mittels üblicher
Lager 30, z.B. Kugellager, auf der Achse 19 gelagert. Vorzugsweise
im Bereich der Achse 19 sind Drehgeber 31, 32 angeordnet,
mittels der die Drehzahl bzw. die Rotationswinkellage der Antriebe 13, 24 erfaßbar sind.
Ein erster Drehgeber 31 ist einerseits an der Achse 19 angeordnet
und erfaßt über ein
Drehlageübertragungsgestell 50 die
Rotationswinkellage des Antriebs 24. Der zweite Drehgeber 32 ist
an dem Abdeckelement 23, das als Grundplatte ausgebildet
ist, angebracht und erfaßt über ein
Ritzel die Rotationswinkellage der Nabe 17 und damit die
des Antriebs 13.
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Für beide
Ausführungsformen
gemäß den 1 und 2 gelten
die nachfolgenden Ausführungen
zu den Trennelementen 12 analog. Die Trennelemente 12 sind
lösbar
an dem Schneidteller 14 angeordnet. Jedes Trennelement 12 weist
ein Gehäuse 33 auf.
Innerhalb des Gehäuses 33,
das mindestens mittels eines abnehmbaren Deckels 34 zugänglich ist,
ist das eigentliche Trennmesser 35 angeordnet. Das plattenartige
Trennmesser 35 ist mit seiner Schneidkante 36 radial
ausgerichtet und lösbar
an einem Messerhalter 37 angeordnet. Das Trennmesser 35 ist
hierzu vorzugsweise mit mindestens einer Schraube 38, einem
Schnappverschluß oder
dergleichen an einem Steg 39 befestigt. Der Steg 39 ist
an entgegengesetzten Enden fest aber lösbar in Laufbuchsen 40, 41 gehalten,
wobei die Laufbuchsen 40, 41 zum einen jeweils
auf einer Spindel 42, 43, nämlich einer sogenannten Vorschubspindel,
verfahrbar angeordnet sind. Zum anderen sind die Laufbuchsen 40, 41 an
Führungsschienen 44, 45 geführt.
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Die
Führungsschienen 44, 45 verlaufen
parallel zueinander und sind am Gehäuse 33 befestigt. In
der gezeigten Ausführungsform
ist das Trennmesser 35 schräg innerhalb des Gehäuses 33 angeordnet,
derart, daß das
Trennmesser 35 ausgehend vom Steg 39, an dem das
Trennmesser 35 befestigt ist, mit Bezug auf die Spindeln 42, 43 schräg nach oben verläuft.
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Die
Spindeln 42, 43 sind auf der der Schneidkante 36 zugewandten
Seite mit einem Übertragungselement 46, 47 versehen,
die jeweils zur Übertragung
der Rotation eines Antriebsritzels 48 auf die Spindeln 42, 43 ausgebildet
sind. Das Antriebsritzel 48 steht im Eingriff mit dem Zahnkranz 25.
Sobald eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Antrieb 13 und
dem Antrieb 24 existiert, drehen sich der Schneidteller 14 mit
den daran lösbar
angeordneten Trennelementen 12 sowie der Zahnkranz 25 mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten, was zur Bewegung der Trennmesser 35 führt. Für den Fall,
daß der Antrieb 24 für die Bewegung
des Trennmessers 35 geringfügig langsamer dreht als der
Antrieb 13 für den
Schneidteller 14, führt
dies zu einer Ausfahrbewegung der Trennmesser 35. Ausfahrbewegung
bedeutet in diesem Zusammenhang, daß sich die Trennmesser 35 in
Richtung einer (nicht dargestellten) Schleifvorrichtung bewegen.
Hierzu sind die Laufbuchsen 40, 41 aus ihrer in 4 dargestellten Ausgangsposition
in Richtung der Übertragungselemente 46, 47 bewegbar,
so daß das
Trennmesser 35 dadurch vorschiebbar ist. Ist die Geschwindigkeit
des Antriebs 24 gegenüber
der Geschwindigkeit des Antriebs 13 höher, bewirkt dies ein Zurückziehen
der Trennmesser 35 in die entgegengesetzte Richtung. Mit
anderen Worten bestimmt die Phasenlage der Antriebe 13, 24 die
Position der Trennmesser 35. Alternativ sind jedoch auch
andere übliche
Antriebsmechanismen für
die Übertragung
der Rotation des Zahnkranzes 25 in eine Linearbewegung
des Trennmessers 35 einsetzbar.
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Im
folgenden wird das Verfahren, das für alle Ausführungsformen gilt, näher beschrieben:
Das
Trennmittel 11, das mehrere Trennelemente 12 trägt, wird
mit dem ersten Antrieb 13 direkt angetrieben. Die Nabe 17,
die das Drehmoment vom Rotor 21 auf den Schneidteller 14 überträgt ist auf
der Achse 19 gelagert und nimmt somit die Kippmomente und
axialen Kräfte
auf. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, daß die Momente,
die übertragen
werden können,
ausschließlich
vom Antrieb 13 abhängen.
Auf eine Unter- bzw. Übersetzung
kann verzichtet werden, da die Schneidtellerdrehzahl der Antriebsdrehzahl
entspricht.
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Die
Bewegung des Trennmessers 35 wird dadurch erreicht, daß der Antrieb 13 die
Rotation des Schneidtellers 14 und der Antrieb 24 die
Rotation des Zahnkranzes 25 gegenüber dem Schneidteller 14 realisiert.
Durch die Rotation des Zahnkranzes 25 gegenüber dem
Schneidteller 14 werden die Spindeln 42, 43 in
eine Drehbewegung versetzt. Mittels der Differenzdrehzahl zwischen
dem Antrieb 13 und dem Antrieb 24 wird die Bewegung,
nämlich
der Vorschub bzw. das Zurückziehen
der Trennmesser 35 bestimmt. Dieses Verfahren ermöglicht damit
eine zentrale und synchrone Bewegung der Trennmesser 35. Die
erforderliche Differenzdrehzahl ist sehr gering, so daß die Antriebe 13, 24 nahezu
synchron laufen.
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Die
Rotationsgeschwindigkeiten des Schneidtellers 14 und des
Zahnkranzes 25 werden jeweils direkt vom Rotor 21 bzw. 28 des
Antriebs 13 bzw. 24 in die entsprechende Funktionseinheit,
nämlich
einmal die Einheit zum Antrieb des Schneidtellers 14 und
zum anderen die Einheit zum Antrieb der Trennmesser 35,
eingeleitet.
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Neben
der synchronen Bewegung der Trennmesser 35 ist auch ein
halbautomatischer Wechsel der Trennmesser 35 gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Anordnung
erlaubt es, die Abnutzung der Trennmesser 35 zu erkennen.
Wenn ein Trennmesser 35 verbraucht ist, wird die Produktion eingestellt,
und die Trennmesser 35 werden motorisch mit erhöhter Geschwindigkeit
zurückgezogen. Wenn
die Trennmesser 35 in ihrer maximal zurückgezogenen Position stehen,
wird ein Signal gegeben, das einer Bedienperson anzeigt, daß ein Wechsel des
Trennmessers 35 vollzogen werden kann. Durch Lösen der
einzigen Schraube 38 – nach
dem Öffnen des
Gehäuses 33 – kann das
Trennmesser 35 gelöst und
durch ein neues Trennmesser 35 ersetzt werden. Anschleißend wird
das Trennmesser 35 motorisch in die Spindeln 41, 42 eingerastet
und im Eilgang bis zum Eingriff in eine Schleifvorrichtung vorgefahren. Nach
dem Einschleifen des Trennmessers 35 wird die Produktion
wieder aufgenommen. Dies hat u.a. auch den Vorteil, daß ungeschliffene
Trennmesser 35 verwendet werden können.