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Vorrichtung zum Durchschneiden eines fortlaufenden Tabak- oder ähnlichen
Stranges Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchsc.meiden eines fortlaufenden
Tabak- oder ähnlichen Stranges mit einem planetenartig umlaufenden Messer.
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Bei Vorrichtungen dieser Art ist die Umfangsgeschwindigkeit der Messerschneide
größer als die Umfangsgeschwindigkeit des umlaufenden Messerträgers. Dies hat sich
als vorteilhaft ei-wiesen, weil zum Durchschneiden eines fortlauiendjr Tabakstranges
eine hohe Schnittgeschwindigkeit erforderlich ist und bei vorgegebener Schnittgeschwindigkeit
der Messerträ-er dann nicht so schnell umlaufen muß. Die Messerschneide vollführt
infolge ihres planetenartigen Umlaufs auch eine Kurve mit größerer Krümmung als
die Umlaufbahn der äußeren Teile des Messerträgers. Auch dies hat sich als vorteilhaft
erwiesen, weil dadurch ein ziehender Schnitt entsteht, der erfahrungsgemäß zu einer
besseren Schnittfläche führt.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art steht das außen verzahnte
Sonnenrad eines Planetengetriebes fest, und der Messerträger, an dem ein Planetenrad
drehbar gelagert ist, läuft um. An dem Planetenrad ist ein Messerhalter mit einer
Aufnahme für ein Messer befestigt. Das übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß
die Schneide des eing setzten Messers le nur bei jedem zweiten Umlauf des Messerträgers
in Schneidstellung gerät. Auf diese Weise kann die Anordnung bei vorgegebener Schnittfrequenz
und vorgegebenen Abmessungen mit höherer Schneidgeschwindigkeit betrieben werden.
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In vielen Fällen ist es wünschenswert, die Schnittfrequenz zu verändern.
Bei Zigarettenmaschinen, bei denen die Zigaretten aus einem fortlaufenden Zigarettenstrang
geschnitten werden, werden in manchen Fällen als Schnittabschnitte einfache Zigarettenlängen
und in anderen Fällen mehrfache Zigarettenlängen benötigt. Will man die übrigen
Betriebsbedingungen der Zigarettenmaschine beibehalten, dann muß die Schnittfrequenz,
wenn man von der einen Betriebsart auf die andere übergehen will, im angegebenen
Beispiel halbiert, gedrittelt oder auf ein anderes Vielfaches verringert werden.
Zu diesem Zweck könnte man bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung
die Umlaufgeschwindigkeit des Messerträgers entsprechend reduzieren. Damit wird
aber gleichzeitig die Schnittgeschwindigkeit reduziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art so auszugestalten, daß die Schnittfrequenz unter Beibehalt der Schnittgeschwindigkeit
mit einfachen Mitteln in der angegebenen Weise verstellbar ist. Die Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Aufnahme für ein weiteres Messer vorgesehen
ist und daß bei eingesetzten Messern die Schneiden der Messer nacheinander in Schneidstellung
geraten. Sind zwei Messer vorgesehen, dann genügt es, das eine Messer aus der Aufnahme
zu entfernen, um die Schnittfrequenz zu halbieren. Der Antrieb und das Getriebe
für den Messerhalter brauchen dabei nicht verstellbar zu sein, was eine besonders
einfache Ausgestaltung der Schneidvorrichtr tung möglich macht.
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Zur Erzielung der genannten Vorteile genügt es, das zusätzlich vorgesehene
Messer lösbar in der Aufnahme anzuordnen, wie dies an sich bekannt ist. Es können
auch alle Messer lösbar sein, es ist dann möglich, die Phasenlage des Schneidvorgangs
im Falle verringerter Schneidfrequenz durch entsprechende Wahl der verbleibenden
Messer zu verstellen.
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Sind insgesamt mehr als zwei Aufnahmen für Messer vorgesehen, dann
kann - wie weiter unten im einzelnen ausgeführt wird - die Schneidfrequenz
durch entsprechende Entfernung von verschiedenen Messern in verschiedenen Verhältnissen
reduziert werden. Der größte Freiheitsgrad in bezug auf die Einstellmöglichkeit
ergibt sich dabei, wenn alle Messer in den Aufnahmen lösbar sind.
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An einem Messerhalter können nach der Erfindung Aufnahmen für zwei
Messer oder für ein Doppelmesser vorgesehen sein.
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Wenn diese Aufnahmen so angeordnet sind, daß die Schneide der beiden
Messer eines Halters oder die Schneiden des Doppelmessers einander gegenüberstehen,
dann kann die Anordnung durch Ausbildung des Planetengetriebes leicht so getroffen
werden, daß bei vollbesetzten Aufnahmen bei einem Umlauf des Messerträgers die eine
Schneide eines Halters in Schneidstellung gerät und beim nächsten
Umlauf
die andere Schneide. Wird bei Verwendung zweier Messer an einem Halter das eine
Messer entfernt oder wird ein vorgesehenes Doppelmesser durch ein einfaches Messer
ersetzt, dann fällt der entsprechende Schnitt beim zweiten Umlauf des Messerträgers
aus, und die Schnittfrequenz kann auf diese Weise geteilt werden.
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In diesem Fall ist die Erfindung ausführbar mit einem einzigen Mesgserhalter.
Die Schnittfrequenz kann dann halbiert werden.
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Weitere Möglichkeiten zur Veränderung der Schnittfrequenz ergeben
sich, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrere Messerhalter
auf dem Umfang des Messerträgers verteilt vorgesehen sind.
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Sind alle Aufnahmen mit Messern besetzt, dann sollen alle Messerschneiden
nacheinander in periodischer Folge in Schnittstellung geraten. Dies ist nach der
Erfindung erzielbar durch ein Planetengetriebe, über welches die Messerhalter gegenüber
dem Messerträger umlaufend angetrieben werden, wobei das übersetzungsverhältnis
der die Messerhalter tragenden Planetenräder zum Sonnenrad und die Anordnung der
Messerhalter auf dem Messerträger so benlessen ist, daß periodisch die Messerschneiden
eingesetzter Messer nacheinander in gleichmäßigen Zeitabständen in Schneidstellung
geraten.
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Um einen sauberen und trotz der hohen Stranggeschwindigkeit einen
geraden Schnitt zu ermöglichen, ist ein Kurbeltrieb vorgesehen, der das Sonnenrad
des Planetengetriebes und des Messerträgers mit den Messerhaltern in üblicher Art
in axialer Richtung hin- und herbewegt.
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Dieser Kurbeltrieb greift an das Lager des Sonnenrades an, für das
mitlaufende Leitmittel, etwa Rollen, so angeordnet sind, daß die Bewegung des Sonnenrades
und des Messerträgers mit den Messerhaltern nur axial erfolgt.
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Hierbei ist es von besonderem Vorteil, daß die Welle des Messerträgers
im nicht umlaufenden Sonnenrad des Planeten?etriebes drehbar gelagert und gegen
axiale Verschiebung relativ zum Lager des Sonnenrades gesichert ist.
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Um den ununterbrochenen Antrieb des Messerträgers auch während der
axialen Hin- und Herbewegung zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß die Messerträgerwelle
mit der Antriebswelle über ein Getriebe in Verbindung steht, in dem die Messerträgerwelle
eine axiale Bewegung ausführen kann, die mindestens so groß wie die durch den Kurbeltrieb
verursachte Bewegung ist.
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Dieses Getriebe kann nach einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung
so ausgeführt sein, daß das treibende Zahnrad für die Messerträgerwelle breiter
ist als die Länge der axialen Hin- und Herbewegung.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel
dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf die
Schneidvorrichtung, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Kurbeltrieb für die
axiale Bewegung des Sonnenrades und des Mes# serträgers mit den Messerhaltern bei
abgenommenem Gehäusedeckel, teilweise im Schnitt, F i g. 3 eine Seitenansicht
des Kurbeltriebes aus Richtung des Pfeiles 1 in F i g. 2, teilweise
im Schnitt, F i g. 4 eine Ansicht des Getriebes nach der Linie IV-IV in F
i g. 1,
F i g. 5 eine Draufsicht auf den Messerträger und Teile des
Getriebes, teilweise im Schnitt, F i g. 6 eine Seitenansicht des Messerträgers
bei geschnittener Antriebswelle aus Richtung des Pfeiles 2 in Fig. 1, die
F i g. 7 a bis 7 c eine schematische Darstellung des Schnittvorgangs
unter Ausnutzung des Planetenantriebes für die Beschleunigung des Messers, die F
i g. 8 a bis 8 g schematisch den Umlauf der Messerhalter während eines
Umlaufs des Messerträgers beim Schneiden von Einfachlängen unter Anwendung von Doppelmessern,
die F i g. 9 a bis 9 c schematisch den Umlauf der Messerhalter gemäß
F i g. 8 a bis 8 g, jedoch beim Schneiden von Zweifachlängen unter
Verwendung von Einfachmessern, und die F i g. 10 a bis 10 c
schematisch den Umlauf der Messerträger beim Schneiden von Dreifachlängen unter
Anwendung eines einzelnen Doppelmessers.
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In F i g. 1 ist ein Messerträger 3 mit Messerhaltern
4 und einer zugeordneten Schneidtube 5 zu erkennen, der über eine Welle
6 durch ein Getriebe 7
angetrieben wird. Das Getriebe 7 steht
über eine Welle 8 und ein Getriebe 9 mit der Hauptantriebswelle
10 in Verbindung, die auch über ein weiteres Getriebe 11 und eine
Zahnradgruppe 12 einen Kurbeltrieb 13 in den Antrieb einbezieht.
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F i g. 2 läßt Einzelheiten des Kurbeltriebes B erkennen. Im
Kurbelgehäuse 14 ist eine Welle 15 gelagert, die auf ihrem aus dem Kurbelgehäuse
14 herausragenden Ende ein Zahnrad 16 der Zahnradgruppe 12 trägt. Diese Welle
15 liegt in einer Buchse 17, die in einer Durchbrechung einen Keil
18 aufnimmt, der die Welle 15, die Buchse 17 und einen auf
der Buchse 17 gelagerten Exzenterträger 19 verbindet. An beiden Enden
des Exzenterträgers 19 sind je ein Exzenter 20 und 21 mit Nadellagern
22 angeordnet, auf denen je eine Schubstange 23 bzw. 24 angreift.
Die Schubstangen 23 und 24 sind an ihrem anderen Ende an Zapfen
25 und 26 angelenkt, die in einem buchsenartig verlängerten Lager
37 des Sonnenrades 28 (s. F i g. 5) befestigt sind.
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Dieses Lager 27 ist, wie aus F i g. 3 zu ersehen, mit
drei in axialer Richtung verlaufenden flachen Laufflächen 29, 30 und
31 versehen. Diesen Laufflächen 29, 30 und 31 sind
je zwei Lagerrollen 32, 33, 34 und (s. F i g. 2)
35, 36 zugeordnet, die in Rollenträgern 37, 38, 39 und (s. F i
g. 2) 40 und 41 so gelagert sind, daß sie nur ein axiales Bewegen des Lagers
27
zulassen. Die der Lauffläche 30 zugeordnete Rolle ist mit ihrem
Rollenträger in gleicher Weise wie die Rolle 33 und der Lagerträger
39 in F i g. 3 angeordnet, wegen des Schnittes in F i g. 2
jedoch nicht zu sehen. Im Lager 27 ist die Welle 6 des Messerträgers
3 gelagert und, wie aus F i g. 2 zu erkennen, gegen axiale Verschiebung
innerhalb des Lagers 27
gesichert.
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Das andere Ende der Welle 6 ist gemäß F i g. 4 in einem
Gehäuse 42 des Getriebes 7 gelagert und trägt auf ihrem Ende ein Zahnrad
43. Dieses greift in ein über Kegelräder 44 und 45 angetriebenes Zahnrad 46 ein,
das eine mehrfache Breite, bezogen auf das Zahnrad 43, aufweist.
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Auf der Welle 6, die, wie vorstehend beschrieben, an beiden
Enden gelagert ist, befindet sich gemäß F i g. 5 zwischen diesen Lagerstellen
der Messerträ# ger 3. Dieser besteht aus einem Flansch 47, der auf der Welle
6 mittels eines Keiles 48 befestigt ist und
der mit einem
Gegenflansch 49 eine Trommel bildet, in deren Innern das nicht umlaufende, durch
die zu F i g. 3 beschriebenen Laufflächen 29 bis 31 und Lagerrollen
32 und 36 in seiner Ebene gesicherte Sonnenrad 28, in dessen
buchsenartigem Lager 27 ein Ende der Welle 6 gegen axiale Verschiebung,
relativ zu diesem Lager 27, gesichert und drehbar gelagert ist- Diese Welle
6 ist durch eine Bohrung in. Zentrum des Sonnenrades 28 hindurchgeführt
und wird innerhalb des Sonnenrades von einem Nadellager 50 getragen. Am Lager
27 ist die Schneidtube 5 (s. auch F i g. 1) mittels des Armes
51 fest- und verstellbar angebracht. Planetenzahnräder 52, von denen
im Schnitt in F i g. 5 nur eins zu sehen ist, greifen in die Zahnung des
Sonnenrades 28 ein. Wellen 53 schaffen eine starre Verbindung von
den Planetenzahnrädern 52 zu den Messerhaltern 4, von denen, wie deutlich
aus F i g. 6 zu erkennen ist, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei vorgesehen
sind. Die Messerhalter 4 bestehen aus Spannscheiben 55 und 56, zwischen
denen Sichelmesser 57 mittels Schrauben 58
festgespannt werden. Die
das Planeten.-ad 52 und die Messerhalter 4 tragenden Wellen 53 sind
im Messerträger 3 in Kugellagern 59 und 60 gelagert.
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Die Anordnung der drei Messerhalter 4 ist in F i g. 6 gut zu
erkennen. Sie sind um 120' versetzt zueinander auf dem Messerträger 3 angebracht.
Die Welle 6 ist mittels eines Keiles 48 mit dem Messerträger 3 verbunden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an den MesserhaIteni 4 jeweils zwei einander
diametral gegenüberliegende Aufnahmen für Messer vorgesehen. Gemäß F i
g. 6 ist jeweils nur ein Sichelmesser 57 an jedem Messerhalter 4 angeordnet.
In die gegenüberliegende noch freie Aufnahme kann ein zweites, gleichartig ausgebildetes
Sichelmesser eingesteckt werden, dessen Schneide, bezogen auf die Umlaufrichtung
des Messerhalters, in die gleiche Richtung weist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung wird nun an Hand der F i
g. 7 a bis 10 c beschrieben: Die F i g. 7 a, 7 b und
7 c zeigen in verschiedenen Stellungen die Arbeitsweise eines der Sichelmesser
57 während des Schnittvergangs. Dabei ist in F i g. 7 a der Eingriff
der Zähne des Planetenzahnrades in die Zähne des feststehenden Sonnenrades
28 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß sich beim Vorbeiführen des Sichelmessers
57 an der Schnittstelle die Messerhalter 4 um die Welle 53 drehen.
Diese Bewegung wirkt sich dadurch vorteilhaft aus, daß sie das Durchziehen des Sichelmessers
57 durch den zu schneidenden, mit S bezeichneten Strang um ein Mehrfaches
beschleunigt, wobei sich infolge des mitlaufenden Drehmomentes um die Welle
53 des Messerhalters 4 ein besserer ziehender Schnitt ergibt. Die Schnittgeschwindigkeit
wird somit um ein Mehrfaches erhöht, ohne die Umfangsgeschwindigkeit des Messerträgers
3 zu erhöhen.
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Das Schneiden des Stranges S in Einfachlängen ist in den F
i g. 8 a bis 8 g mittels eines Messerträgers 3
.mit zugeordneten
Messerhaltern 4 dargestellt. Der Messerträger 3 ist in den einzelnen F i
g. 8 a bis 8 g
um jeweils 20' versetzt. Die drei Messerhalter 4 tragen
je ein Doppelmesser - also ein Messer mit zwei Messerschneiden
A, A l und B, Bi sowie C, Ci -
und
sind im Abstand von 120' zueinander angeordnet. Die Stranggeschwindigkeit ist so
bemessen, daß der Durchlauf einer Einfachlänge einem Umlauf des Messerträgers
3 um 120' entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel dreht sich der Mes-I#-rhalter
geger,-über dem Messerträger 3 während eines Umlaufs des Messerträgers
3 viereinhalbmal um die Welle 53 des Messerhalters. Somit macht ein
Messerhalter 4 während des Durchlaufs von 120' seiner kreisförmigen Bewegung einen
anderthalbfachen Umlauf um sich selbst gegenüber dem Messerträger 3.
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Die in F i g. 8 a mit einem A markierte Messerschneide
durchschneidet gemäß der Darstellung den Strang S. Der Planetenantrieb verdreht
nun diese MesserschneideA während der Weiterbewegung des Messerträgers
3 aus der Schneidstellung heraus, wobe; diese Bewegung von allen übrigen
Messerhaltern 4 in gleicher Weise ausgeführt wird. Die sich daraus ergebende Veränderung
der Stellung der Messerschneiden ist durch Vergleich der F i g. 8 a bis
8 g
ersichtlich. Aus der Darstellung ergibt sich, daß die zu Beginn des Umlaufzyklus
in F i g. 8 a gezeigte, und die Schnittstelle bezogene Anordnung der Messerschneide
A in F i g. 8 g - also nach Umlauf des Messerträgers 3 um 120'
- durch die Messerschneide B eingenommen wird. In F i g#
8 a stand die MesserschneideB in einer dem Strang S abgekehrten Stellung
und hat sich nach anderthalbfacher Umdrehung um die Welle 53 über eine Strecke
von 120' in Schnittstellung gebracht. In F i g. 8 g nimmt nunmehr die Messerschneide
C die in F i g. 8 a gezeigte Anordnung der MesserschneideB ein, so
daß die MesserschneidenA, B, C während eines ersten Umlaufs und die
MesserschneidenA" Bi und C, während eines zweiten Umlaufs in dieser Folge
den Strang S in Einzellängen durchschneiden. Die Messerschneide
A, gelangt, nachdem sich der Messerträger 3
um 120' gedreht hat, aus
der in F i g. 8 g gezeigten Stellung in die Schnittstellung, Die Messerschneiden
schneiden also bei zwei vollen Umläufen des Messerträgers 3 in nachstehender
Reihenfolge: A, B, C, A"
Bl' Cl' also bei insgesamt zwei
Umläufen des Messerträgers 3 insgesamt sechsmal. Die Anordnung ist so synchronisiert
und bemessen, daß bei der in den F i g. 8 a bis 8 g dargestellten
Besetzung der Messerhalter mit Messern der an der Schneldstelle vorbeigeführte ZigarettenstrangS
in einfache Zigarettenlängen zerschnitten wird.
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Fallen die Messerschneiden B, A 1 und Ci aus,
dann fällt jeder zweite Schnitt aus. Bei sonst gleichen Betriebsbedingungen ist
dann die Schneldfrequenz halb so groß wie bei voller Besetzung der Messerhalter
mit Messern, wie in F i g. 8 a bis 8 g dargestellt.
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Da die Schneidfrequenz nur halb so groß ist, haben die Zigarettenabschnitte
bei sonst gleichen Bedingungen doppelte Länge, wie sie etwa für die Herstellun-
von Filterzigaretten benötigt werden. Zu diesem Zweck werden also, ausgehend von
der Anordnung, die in F i g. 8 a bis 8 g dargestellt ist, die Messer
mit den Schneiden B, A , und Ci entfernt. Die sich dann ergebende
Anordnung ist in den F i g. 9 a bis 9 c in verschiedenen, um jeweils
120-, bezogen auf den Umlauf des Messerträgers, versetzten Betriebsstellungen dargestellt.
Bemerkenswert ist, daß bei der Betriebsweise nach F i g. 9 a bis
9 c die Schnittgeschwindigkeit und die Führung der Messerschneide durch den
Strang die gleiche ist wie bei der Betriebsweise nach F i g. 8 a bis
8 g.
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Werden nur die Messer eines Messerhalters, wie in F i g.
10 a bis 10 c dargestellt, beibehalten, dann gerät bei jedem Umlauf
des Messerträgers 3 nur eine
SchneideA oder A,
in Schneidstellung. Gegenüber der Betriebsweise nach Fig. 8a bis 8g fallen
dann nach jedem Schnitt zwei Schnitte aus. Die Schneidfrequenz wird um den Faktor-i
verringert, und es entstehen Strangabschnitte, die dreimal so lang sind wie eine
Zigarettenlänge. Diese Anordnung ist in den F i g. 10 a bis 10 c in
drei verschiedenen Betriebsstellungen, die jeweils um 120', bezogen auf den Umlauf
des Messerträgers 3, gegeneinander versetzt sind, dargestellt. Wird bei dieser
Betriebsart beispielsweise das Messer mit der MesserschneideA1 außerdem entfernt,
dann erfolgt nur bei jedem zweiten Umlauf des Messerträgers 3 ein Schnitt
durch die MesserschneideA, und die entstehenden Strangstücke haben die sechsfache
Länge einer Zigarette. Auch bei den beiden zuletzt geschilderten Betriebsweisen
bleiben die übrigen Betriebsbedingungen, insbesondere die Schneidgeschwindigkeit
und die Durchführung der Messerschneide durch den Strang, die gleichen wie bei der
Betriebsweise nach Fig. 8a bis 8g. Soll von einer Betriebsweise auf die andere
übergegangen werden, ist es nur nötig, die entsprechenden Messer zu entfernen bzw.
wieder auf die Messerhalter zu stecken. Weitere Veränderungen sind nicht erforderlich.