Bei automatisierten, mit sehr hoher Geschwindigkeit ablaufenden Produktionsgängen, insbesondere bei der
Herstellung von Cigaretten, werden an die Qualitätsprüfung besondere Anforderungen gestellt Jeder einzelne
Artikel muß zuverlässig geprüft und bei Feststellung eines Fehlers ausgesondert werden. Die Praxis benutzt
hierzu pneumatische Prüfverfahren, wie z. B. in der DE-OS 23 24 055 und 26 53 735 beschrieben. Ein
anderes System ist in der DE-AS 24 22 276 dargestellt.
Ein besonderes Problem bildet bei pneumatischen Prüfverfahren die Abdichtung der Cigaretten-Enden
während der Zuleitung von Priifluft für die Bildung eines
Prüfsignals. Für den Prüfvorgang muß während einer sehr kleinen Zeitspanne das Ende der Cigarette
zuverlässig abgedichtet werden, ohne dabei das Ende zu beschädigen. Dabei muß die die Prüfluft anschließende
Dichtungseinrichtung derart an die Cigarette angelegt werden, daß die Prüfluftzuleitung genau koaxial zur
Cigarette liegt.
Bekannte Prüfeinrichtungen verwenden sogenannte Tuben, irn wesentlichen zylindrische oder leicht
konische Dichtungskörper mit einer axialen Bohrung und mit einer kugelschalenähnlichen Anschluß- oder
Dichtungsfläche. Der Öffnungsradius dieser Fläche ist größer als der der zu prüfenden Cigarette, so daß eine
Dichtung hauptsächlich dadurch zustande kommt, daß das Cigaretten-Ende geringfügig an der Kugelschale
gestaucht wird, wobei die Ränder der Schale über die
Λ* Endfläche der Cigarette axial vorspringen, ohne jedoch
% an der Außenwand der Cigarette anzuliegen. Andere
4, Einrichtungen sind mit kugelschalenartigen Näpfen
ausgestattet, die aber in gleicher Weise wie die Tuben auf die Cigaretten-Enden gesetzt werden.
Praktische Erfahrungen mit Dichtungen, wie z. B, in
der DE-OS 23 24 055 dargestellt, haben gezeigt, daß
"> aufgrund von nicht erkennbaren Ungenauigkeiten die
^j1 Benutzungsspuren an den Berührungsflächen eine von
li der konzentrischen, koaxialen Berührung abweichende
, Berührung von Dichtkörper und Cigarette aufweisen,
j wobei aber die Exzentrizität bei einer bestimmten Tube
gleich bleibt, bei einzelnen Tuben aber untereinander
'* verschieden ist Anscheinend rein zufällig weisen einige
Tuben auch eine konzentrische oder nahezu konzentrisehe Berührung auf. Diese Erfahrangen bestätigen, was
durch zusätzliche Prüfung der Cigaretten ebenfalls
' festgesteflt worden ist daß nämlich wegen Dichtungs-
"* fehlem und exzentrischer Zuleitung der Prüfluft die
Prüfergebnisse trotz des hohen maschinellen Aufwandes mit erheblichen Fehlern belastet sind.
In der DE-OS 2150186 ist eine Die'· tung für
pneumatische Prüfverfahren beschrieben, die ein das Ende einer eingeführten Cigarette elastisch umschließendes
Dichtungsglied mit einer ringförmigen Dichtfläehe besitzt deren Innendurchmesser durch Spreizen der
zu diesem Zweck radial gezahnten Dichtfläche zum Zuführen und Entfernen einer Cigarette vergrößert
wird.
Obwohl eine koaxiale Umschließung des abzudichtenden
Cigarettenendes gegenüber den obenerläuterten Dichtungen Vorteile verspricht konnte der Vorschlag
der DE-OS 21 50 186 aufgrund praktischer Mängel der Gesamtkonstruktion und deren Betätigung bisher in der
Praxis nicht verwirklicht werden.
Der gemäß DE-OS 21 50 186 ausgeführte Dichtungskörper ist mit einem zylindrischen Teil seiner Außenfläche
in die Bohrung einer Halterung eingeklebt Ein in einer Bohrung des Dichtungskörpers axial bewegbarer
SteuerkolbeA dient zum Öffnen des Innendurchmessers der am Kopfende des Dichtungskörpers konisch nach
vorn zulaufenden ringförmigen Dichtungsfläche über eine ringförmige, durch Lamellen gebildete Verbindungsfläche,
die sich ggf. konisch nach vorn erweitert und außen an dem ringförmigen Dichtungsglied
angreift Durch den über die Lamelle.i der Verbindungsfläche nach außen übertragenen Druck des Steuerkolbens
soll die Dichtung durch Spreizung des ringförmigen Dichtungselementes geöffnet werden.
Diese Art der Kraftübertragung setzt eine Materialstärke
voraus, die zwangsläufig zu hohen Betätigungskräften füh/t.
Da die Betätigungskraft des Steuerkolbens über ein im wesentlichen radial verlaufendes Zwischenglied nach
außen übertragen wird, ist der erzielbare Öffnungsdurchmesser der Dichtung trotz des hohen Kraftaufwandes
relativ gering. Außerdem ist die Form dieses Dichtungskörpers recht kompliziert.
Die Erfindung, die ausgeht von einer Dichtungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1
genannten allgemeinen Art, bezweckt deshalb eine Verbesserung, die auch bei sehr schnellaufenden
Produktionsgängen mit relativ geringen Betätigungskräften einen für eine einwandfreie Funktion ausreichend
großen öffrjungsdurchmesser gewährleistet und
einen stets gleichmäßigen, koaxialen und einwandfrei abgedichteten Anschluß von Cigaretten oder ähnlichen
Gegenständen an eine Prüfluftleitung ermöglicht, ohne daß dabei das anzuschließende Ende sichtlich beeinträchtigt
würde.
Zur Löaung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung gemäß Patentanspruch 1 geschaffen, Ausgestaltungen
der Erfindung und zusätzliche Verbesserungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung gewährleistet durch Angreifen der Betätigungskraft an einem äußeren, im wesentlichen in
einer Ebene mit einem die Dichtungsfläche bildenden inneren Flansch liegenden Flanschteil mit geringen
Betätigungskräften eine weite Öffnung der ein eingeführtes Cigarettenende umschließenden Dichtungsfläche.
Die erfindungsgemäße Außenbetätigung hat außerdem den Voneil, daß beim öffnen und Schließen
der Dichtung praktisch keine axiale Lageveränderung der ringförmigen Dichtungsfläche gegenüber einer
eingeführten Cigarette stattfindet
Die Form der erfindungsgemäßen Dichtung ist einfach, was sich auch günstig auf die Materialbeanspruchung
auswirkt
Die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung gestattet für sehr kurze Zeitspannen das Ende eines länglich
zylindrischen Körpers, insbesondere einer Cigarette, einwandfrei abgedichtet zu halten und über die
Dichtung ggf. an eine Prüfluftleitung anzuschließen, und zwar stets genau konzentrisch und koaxial. Während
bisher eine kugelförmige Schale gegen die Cigarette oder dergleichen gesetzt und dabei möglicherweise die
Endfläche gestaucht wird, wird mit dem erfindungsgemäßen Dichtungskörper das zylindrische Ende der
Cigarette auf der Mantelfläche umschlossen, so daß die Endfläche der Cigarette in keiner Weise beeinträchtigt
wird. Überdies ergibt sich dadurch selbsttätig die koaxiale Ausrichtung der Cigarette auf eine Prüfluftzuleitung.
In gleicher Weise wie für Cigaretten kann die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung auch für andere,
ähnliche Artikel verwendet werden, wie zum Prüfen von Cigarillos oder Cigarren oder auch Filterkörpern
usw.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen beispielsweise erläutert und
dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine aus Dichtungs-,
Halterungs- und Stützkörper bestehende Anordnung, wobei in ausgezogener Linie die Dichtungsstellung und
in gestrichelter Linie die Öffnungsstellung dargestellt ist,
F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 3 Anordnungen gemäß F i g. 1 oder 2 in Verbindung mit Mitteln zum mechanischen Antrieb und
zur Steuerung, gesehen in axialer Richtung der F i g. 1 b^w. 2,
F i g. 4 schematisch eine Seitenansicht quer zur Zeichenebene der F i g. 3,
F i g. 5 eine ebene Abwicklung eines in der Einrichtung nach F i g. 3 und 4 verwendeten Steuernockens,
F i g. 6 und 7 Jen F i g. 3 und 4 entsprechende Darstellungen einer abgewandelten Ausführungsform
des mechanischen Antriebes der Dichtungseinrichtung nach der Erfindung und
Fig.8 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung
einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungseinriciiiung.
Die verbesserte Dichtungseinrichtung, siehe Fig. 1,
weist einen Dichtungskörper 10 auf, der im wesentlichen ein Hohlzylinder und aus Gummi oder ähnlichem
Material, vorzugsweise mit einer Shore-Härte von 40 hergestellt ist. Der Dichtungskörper 10 weist an dem für
den abdichtenden Anschluß vorgesehenen Ende einen radial nach außen vorspringenden Flansch 12 und in
gleicher Ebene einen radial nach innen vorspringenden Flansch 16 auf. Der Flansch 16 ist in diesem Fall an der
Innenseite bei 18 abgerundet. Die innerste Ringlinie auf der Abrundungsfläche 18 und die in axialer Richtung
angrenzenden Abschnitte bilden die Flächenelemente, die abdichtend mit einer in die axiale Öffnung
eingreifenden Cigarette in Dichtungsberührung treten. Der Flanschteil 12 ist erheblich breiter als der
Flanschteil 16 und geht mit einer Abrundung 13 in den axial sich erstreckenden, eigentlichen Hohlzylinder 14
über, wobei die Teile 14, 12 und 16 in einem Stück hergestellt sind.
Der Flanschteil 12 greift mit seinem äußeren Umfang
in pinp Ringrinne 22 ein. die gut passend vom Rand des
Flanschteils 12 ausgefüllt wird. Die Ringrinne 22 ist im inneren oberen Umfang der zylindrischen Bohrung
eines Halterungskörpers 20 ausgebildet, derart, daß die Ringrinne koaxial zum Dichtungskörper 10 liegt. Die
Ringrinne ist in axialer Richtung durch einen Ringflansch 24 abgeschlossen, der den Flanschteil 12 nach
innen vorspringend übergreift. Die Größenverhältnisse sind so zu wählen, daß zwischen den in Eingriff
tretenden Flächen von Flanschteil 12 und Ringflansch 24 eine so große Reibung besteht, daß der federnd
verformte Dichtungskörper 10 sich nicht selbsttätig bei der Verformung aus der Ringrinne 22 herauszieht.
Der Halterungskörper 20 ist auf seinem äußeren Umfang mit Ausnehmungen 26 versehen, in die eine
Betätigungseinrichtung eingreifen kann.
Der Zylinderring 14 des Hohlzylinderkörpers 10 ist an dem von den Flanschteilen 12, 16 abgekehrten Ende
einteilig mit einem Boden 36 ausgebildet, der eine zentrische Bohrung 38 aufweist. Der Boden 36 sitzt in
einer Ausnehmung 32 eines Stützkörpers 30 derart, daß die Bohrung 38 in Flucht mit einer Bohrung 34 gleichen
Durchmessers liegt.
Zur Öffnung der Dichtung wird die vom Stützkörper 30 axial abgestützte Dichtung derart verformt, daß der
nach innen vorspringende Flansch 16 mit dem inneren Dichtungsrand 18 nach außen gekippt und dabei
gedehnt wird, siehe die gestrichelte Darstellung in Fig. 1. Zu diesem Zweck wird der Halterungskörper 20,
der den Umfang des nach außen vorspringenden Flansches 12 gefaßt hält, axial gegenüber dem
Stützkörper 30, bezogen auf Fig. 1, nach unten bewegt. Dabei verformt *;.ch auch die zylindrische Wand 14,
siehe 14' in Fig. 1. und springt nach innen vor. Für die Öffnung der Dichtung wird der Halterungskörper 20 um
eine Strecke h nach unten geschoben, wobei der obere Flanschrand 24 merklich unterhalb des um etwa 60 bis
80° nach außen gekippten und nach oben ragenden inneren Flanschteils 16 liegt Durch die axiale Verschiebung
des in der Ringrinne 22 gehaltenen Flansches 12 und die Einwölbung 14' ist auch die innere Dichtungslinie
18 so weit zurückbewegt, daß in dieser geöffneten Stellung die Dichtungseinrichtung an Cigaretten-Enden
herangefahren werden kann, die angenähert bis zu der Kante 19 hervorspringen können, jedoch mindestens so
weit, daß im geschlossenen Zustand der Dichtung die Cigaretten-Enden noch ausreichend umschlossen werden.
Danach wird der Halterungskörper nach oben, bezogen auf Fig. 1, bewegt, so daß der innere Flansch
16 mit der Dichtungslinie 18 die durch den gebogenen Pfeil P gekennzeichnete Rückbewegung ausführt und
dabei das maximal bis 19 reichende Ende der Cigarette umschließt. Die Cigarette ist damit abgedichtet an den
Prüfluftkanal 34 angeschlossen. Nach entsprechender Prüfung wird der Halterungskörper 20, bezogen auf
Fig. I1 wieder nach unten bewegt, so daß damit die
Dichtung gelöst und die Dichtungseinrichtung von dem Cigaretten-Ende fortbewegt wird.
Einen abgewandelten Dichtungskörper 50 zeigt F i g. 2, wobei die dem Dichtungskörper in F i g. 1
ίο entsprechenden Teile mit einer um 40 vermehrten
Bezugszahl bezeichnet sind und, soweit die Ausbildung und Funktion mit den entsprechenden Teilen in Fig. 1
übereinstimmt, nicht noch einmal besonders erwähnt werden. Der Dichtungskörper 50 weist einen nach innen
vorspringenden, als Dichtungslippe ausgebildeten Flanschteil 56 auf, der sich zur inneren oberen Kante 58
verjüngt. Zwischen dem Flanschten 52 und dem Flanschteil 56 ist eine Ringrinne 55 in der Stirnfläche
ausgebildet, wodurch die Dichtungslippe 56 besser beweglich wird. Weiter kann der hohlzylinclrische
Dichtungskörper 50 in dem, bezogen auf F i g. 2, oberen Teil der Zylinderwand 54 mit einer Ausnehmung 59
ausgebildet sein, derart, daß die Zylinderwand 54 in dem oberen Abschnitt vor der Abzweigung der Flanschteile
52 und 56 in der Wandstärke verringert ist. Damit wird die Beweglichkeit des Dichtungskörpers für die Öffnung
und Schließung noch weiter erhöht. Außerdem kann der
Absatz A, der nach Öffnung den nach innen vorspringenden Rand A'bildet, als Begrenzungsfläche
dienen, wenn anstelle der einfachen Bewegung, die in Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben worden ist, mit
einer zweistufigen Bewegung gearbeitet wird. In diesem Fall wird die aus den Teilen 50, 20 und 30 bestehende
Anordnung mit Dichtungskörper 50 und Halterungskörper 20 in strichpunktierter Stellung axial zusammen mit
dem Stützkörper 30 hin- und herbewegt, um ein Eingreifen des abzudichtenden Körpers bis maximal in
den Bereich der Kante A bzw. A' zu ermöglichen. Die Innenkante 58 springt im entspannten Zustand über die
Innenwand des Zylindermantels 54 nach innen vor. In der Dichtungsstellung tritt die Kante 58 und der daran
im Inneren angrenzende Wandungsabschnitt der Lippe 56 in Dichtungseingriff mit dem zylindrischen Körper,
insbesondere einer Cigarette, deren Ende abgedichtet werden soll bzw. deren Ende abgedichtet mit einer
Prüfiuftleitung zu verbinden ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen deutlich den wesentlichen Unterschied gegenüber der bisherigen Technik, bei der
eine schalenförmige, elastische Dichtung gegen die Endfläche des abzudichtenden Körpers gesetzt wird,
wobei unvermeidlich der Rand, d. h. die Schnittlinie zwischen Mantelfläche und Endfläche, mehr oder
minder stark beeinträchtigt wird und Fehljustierungen oder Ungenauigkeiten nicht ausgeglichen werden
können. Dagegen wird die Dichtung mit den Dichtungskörpern 10 bzw. 50 durch Umschließung der Mantelfläche
unmittelbar angrenzend an die Schnittlinie zwischen Mantelfläche und Endfläche hergestellt. Das dabei
angewendete Prinzip gewährleistet selbsttätig eine Zentrierung und einwandfreie, zuverlässige und gleichmäßige
Abdichtung.
Fig.3 bis 5 zeigen eine Vorrichtung, mit der in
üblicher Weise trommelartig angeordnete Dichtungseinrichtiingen
betätigt werden können. Dabei sind die Bezugszeichen der F i g. 1 für entsprechende Teile
verwendet Die aus den Teilen 10,20 und 30 bestehende Dichtungsanordnung wird im betätigungsfreien Zustand
in der in F i g. 1 strichpunktierten Stellung gehalten und
bei Betätigung, d. h. Herstellung eines Dichtungsanschlusses, in die in ausgezogener Linie in F i g. 1 gezeigte
Stellung bewegt, wobei der Halterungskörper 20 um die Strecke h axial verschoben wird. Zu diesem Zweck ist
jeder Halterungskörper 20 zwischen den Schenkeln 90 einer Gabel angeordnet, wobei, siehe Fig.3, die
Anordnung vorzugsweise so dicht ist, daß die Schenkel 90 als f ederspeichen einer Scheibe 92 ausgebildet sind.
Die Speichen greifen in die Ausnehmungen 26 ein. Ihre Enden gleiten über eine Nockenfläche 94, die in dem
eigentlichen Prüfabschnitt in Richtung auf eine Prüftrommel vorspringen, auf der die zu prüfenden,
zylindrischen Körper, siehe die schematisch in Fig.4
dargestellte Cigarette C, vorspringt. In Fig. 5 ist die
Nockenfläche 94, die an einer Halterung 96 befestigt ist, abgewickelt dargestellt. Dem Hub Λ, Fig. 1, entspricht
die Nockenhöhe H zwischen den Nockenabschnitten 94a vor bzw. 94c hinter dem Prüfabschnitt und dem
Nockenbereicn S4i/, übci ucsscn Länge der DiCniiingS-anschluß stattfindet. Eine Maschine, wie in der DE-OS
23 24 055 dargestellt, kann ohne weiteres mit einer solchen Einrichtung ausgestattet werden.
Fig.6 und 7 zeigen eine Abwandlungsform für die
Betätigung und Steuerung der Dichtungseinrichtung. Die Halterungskörper 20 sind zwischen den Federspeichen 100 einer Federscheibe 102 angeordnet. Die
äußeren Enden der Federspeichen sind durch ein einteilig damit ausgebildetes Band 104 verbunden,
derart, daß die Teile 102, 100 und 104 vorzugsweise einteilig aus einer vollen Federscheibe hergestellt sind.
In der Nockenbahn sind zusätzlich Kugellager 108 in gleichmäßigen Abständen so angeordnet, daß deren
Außenringe etwas aus der Vorderkante der Nockenfläche hervorspringen. Dabei sind die Achsen 109,109' der
Kugellager 108 stets parallel zur Schräglage des Ringbandes 104. Diese Anordnung verbessert den
Bewegungsablauf, wobei die Übergänge der Dichtungs-
einrichtungen von dem öffnungs- in den Schließzustand
und zurück fließender werden.
Anstelle einer Federscheibe, siehe F i g. 3 und 6, kann auch die Nabe des Antriebsrades 122 mit Bohrungen 123
versehen sein, in die stricknadelähnliche Federstäbe 120
ίο fest eingesetzt werden. Die äußeren Enden dieser
Federstäbe laufen wieder über die Nockenbahn 94 und ermöglichen damit die Verschiebung des Halterungskörpers 20.
In den F i g. 3 bis 8 sind Betätigungs- und Sleuerungs
vorrichtungen für eine Verwendung der Dichtungsein
richtung an sogenannten Prüftrommeln dargestellt, auf deren Umfang die zu prüfenden, länglich-zylindrischen
Artikel parallel zur Achse angeordnet sind. Bei über eine gcfavjC ι rüiStCCfCC tuüicnucri, lungiiCit-zyiinursscucn
Artikeln, die dabei mit ihrer Achse rechtwinklig zur Förderrichtung liegen, können auch die Dichtungseinrichtungen über einen entsprechenden Abschnitt gerade
mitgeführt werden. Weiter sind Prüfeinrichtungen denkbar, bei denen die aus den Teilen 10, 20 und 30
bestehende Dichtungseinrichtung im wesentlichen ortsfest angeordnet ist. wobei nur der Halterungskörper 20
axial hin- und herbewegt und die Prüfkörper in Takten mit kurzer Verweildauer an der Prüfeinrichtung
vorbeigefördert werden. In jedem Fall wird mit dem
Grundprinzip gearbeitet, das mit Bezug auf die Fig. 1
und 2 erläutert worden ist. Dabei ist der Dichtungskörper entweder mit oder ohne Durchgang für Prüfluft
verwendbar.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen