DE3435904A1 - Herstellung ventilierter zigaretten - Google Patents

Description

Beschreibung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Perforiervorrichtung zum Perforieren von Zigaretten. 5

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Stifte erregt, um ihr Eindringen durch die Zigarettenumhüllung zu fördern.

Das Erregen der Stifte kann dadurch erfolgen, daß die Stifte in Schwingungen versetzt werden. Eine andere Möglichkeit zum Erregen der Stifte besteht darin, durch die Stifte hindurch komprimiertes Gas zu schicken, das in die Zigarette geblasen wird und somit die Herstellung der Perforationen unterstützt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Perforiervorrichtung trägt mindestens eine Reihe von Stiften, die sich in der Bewegungsrichtung der Zigaretten erstrecken, wobei die Stifte so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie in Richtung auf die Zigaretten vorschiebbar sind und die Zigaretten zumindest während der Hin- und Herbewegung des Perforierteiles die Zigaretten perforieren.

Die Perforierung der Zigaretten während ihrer Rollbewegung vorbei am Perforierteil kann die Folge der Schwingungsbewegung des Perforierteils sein; d.h., wenn sich das Perforierteil in seiner Ruhestellung befindet (also nicht schwingt), haben die Spitzen der Stifte einen kleinen Abstand von den Zigaretten. Stattdessen kann die Ruhestellung der Stifte so gewählt sein, daß die Spitzen der Stifte an den Zigarettenoberflächen angreifen, während die Zigaretten am Perforierteil vorbeirollen, obwohl die Kraft, mit der

die Stifte an den Zigaretten angreifen, nicht ausreicht, um in die Umhüllungen der Zigaretten einzudringen.

Die Perforierung mittels der bevorzugten Schwingungsperforiervorrichtung beruht zumindest bis zu einem gewissen Grad auf dem Stoß, mit dem die Stifte als Folge der Schwing gungen des Perforierteiles auf den Zigaretten auftreffen. Die Zigaretten können dadurch perforiert werden, daß sie über ortsfeste Stifte gerollt werden (GB-PS 1 564 219); ohne den Auftreffstoß, der durch die bevorzugte Schwingungsperforiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, haben jedoch die Stifte zumindest anfangs die Tendenz, die Zigarettenoberfläche lediglich zu verformen, ohne tatsächlich in sie einzudringen. Um ein Eindringen sicherzustellen, ist eine relativ große Interferenz zwischen den Zigaretten und den Stiften erforderlich; dies hat jedoch zur Folge, daß die Stifte sehr tief in die Zigaretten eindringen und daher die Tendenz haben, die Zigarettenumhüllung aufzureißen, wenn die Zigarette von den Stiften herunterrollt.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verfahren dagegen, sorgt der Auftreffstoß für ein rascheres Eindringen, so daß die Eindringtiefe nicht zu groß zu sein braucht und dementsprechend sauberere Löcher entstehen. Außerdem kann die Eindringtiefe gesteuert werden, um die Größe der Löcher zu beeinflussen, vorausgesetzt, die Stifte sind punktförmig zugespitzt; diese Steuerung kann dadurch erzielt werden, daß die Schwingungsamplitude und/oder die Mittellage der Stifte geändert wird.

Die Zigaretten werden vorzugsweise dadurch gerollt, daß sie zwischen einem beweglichen Teil (z.B. einer Trommel) und einem ortsfesten Rollteil gefördert werden, wobei das Perforierteil bezüglich des ortsfesten Rollteiles in Schwingungen versetzt wird. Eine andere Möglichkeit besteht jedoch darin, daß die Zigaretten als Folge eines

Zusammenwirkens eines Förderers wie z.B. einer Trommel und der Stifte auf dem Perforierteil selbst gerollt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß jede Zigarette in einer glatten Nut getragen wird, in der sie rotiert, während sie relativ zu den Stiften am Perforierteil rollt.

Die Frequenz, mit der das Perforierteil in Schwingungen versetzt wird, ist vermutlich nicht kritisch. Das Perforierteil bewegt sich jedoch vorzugsweise mindestens einmal in Richtung auf die Zigarette und von der Zigarette weg für jede Perforation, die in einer vorgegebenen, in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe von Perforationen um die Zigarette herum hergestellt wird. Wenn beispielsweise die oder jede Reihe Perforationen um die Zigarette herum fünfundzwanzig Perforationen umfaßt und wenn die Zigaretten an der Perfo- · riervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von vier Tausend pro Minute vorbeilaufen, so kann die Schwingung eine Frequenz von 25 χ 4000 Zyklen pro Minute oder 1666 Zyklen pro Sekunde oder mehr haben. Wenn die Zigarette durch den RoIl-Vorgang komprimiert wird, so daß beispielsweise zwei Stifte zur gleichen Zeit die Zigarettenumhüllung perforieren, so kann statt dessen die Schwingungsfrequenz halbiert werden.

Vorzugsweise wird das Perforierteil mittels eines Elektromagneten in Schwingungen versetzt, der mit einem Wechselpotential gespeist wird. Die Anordnung kann im Prinzip der eines Lautsprecherantriebes entsprechen. Das Perforierteil ist vorzugsweise an einem flexiblen Teil wie beispielsweise einer Blattfeder angebracht, die sich rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Perforierteiles erstreckt, um das Perforierteil gegen eine seitliche Bewegung zu führen; dieses flexible Teil kann eine Resonanzfrequenz haben, die der Schwingungsfrequenz gleich ist, um die Leistung, die zum Schwingen des Perforierteiles erforderlich ist, so klein wie möglich zu halten.

Bezüglich der Anordnung nach der GB-PS 2 018 568 besitzt die vorliegende Erfindung gewisse Vorteile, insbesondere im Hinblick auf ihre große Einfachheit und Anpaßbarkeit.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zigarettenperforiervorrichtung schwingen die Stifte in einer Richtung quer zu den Achsen der Stifte, beispielsweise in der Bewegungsrichtung der Zigaretten oder in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zu den Zigarettenachsen verläuft.

Die Schwingung kann in diesem Fall als ein Mittel zum "Schmieren" des Durchtritts der Stifte durch die Zigarettenumhüllung angesehen werden. Sie hat vorzugsweise eine Frequenz, die wesentlich größer ist als die Frequenz, mit der Löcher in jeder Zigarette hergestellt werden. Die Schwingungsfrequenz kann beispielsweise in der Größenordnung von 10000 bis 21000 Zyklen pro Sekunde oder noch größer sein, ggf. sogar im Ultraschallbereich· Zu diesem Zweck kann der Schwingungsantrieb von einem Kristall über einen piezoelektrischen Effekt geliefert werden.

Die vorliegende Erfindung ist einsetzbar bei einer FiI-teransetzmaschine in dem Bereich, in dem Abschnitte des Vereinigungspapieres um die Zigaretten und Filter gewickelt werden, um durch den Rollvorgang Filterzigaretten herzustellen. Eine Perforierung der Zigaretten gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch in einem späteren Stadium erfolgen, beispielsweise dadurch, daß die Zigaretten in Rückwärtsrichtung in die Nuten einer Trägertrommel gerollt werden, wobei jede Zigarette anfangs an einem Umfangsende einer Nut liegt und dann in Rückwärtsrichtung zum anderen Umfangsende gerollt wird, während sie perforiert wird. Statt dessen kann der Gesamtaufbau der Perforiervorrichtung, abgesehen von den Maßnahmen zum Erzeugen der gewünschten Schwingungen der

Stifte wie in der GB-PS 1 564 219 beschrieben sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Perforiervorrichtung eine Rolleinrichtung, mit der Zigaretten über mindestens eine Reihe von rohrförmigen Stiften gerollt werden, die mit einer Gasdruckquelle in Verbindung steht, wodurch Gas durch die Stifte hindurch in die Zigaretten geblasen wird.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß ausgebildeter Perforiervorrichtungen sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Filteransetzmaschine mit einer Perforiervorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Perforiervorrichtung, bei der bestimmte Teile der Maschine entfernt wurden;

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt der Perforiervorrichtung in Richtung des Pfeils III; Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausfuhrungsform; Fig. 5 eine weitere Abwandlung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Perforiervorrichtung, die rohrförmige, durch Druckluft erregte Stifte verwendet;

Fig. 7 verschiedene Ausführungsformen von rohrförmigen Stiften, die bei der Perforiervorrichtung nach Fig. 6 verwendet werden können, in vergrößertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Filteransetzmaschine, in der eine Bahn aus Vereinigungspapier 10 ("Korkstreifen") tantential einer Rolltrommel 12 zugeführt und in regelmäßigen Abständen von einem umlaufenden Messer 14 durchtrennt wird. Als Folge werden beabstandete Abschnitte des Vereinigungspapieres mit Hilfe von Unterdruck auf der Oberfläche der

Trommel 12 zu einer Stelle gefördert, an der sie auf aufeinanderfolgende Zigaretten/Filter-Anordnungen 16 treffen, die von einer genuteten Trommel 18 getragen werden. Jede Anordnung 16 besteht aus zwei axial ausgerichteten Zigarettenabschnitten mit einem dazwischenliegenden doppelten Filterabschnitt. Während ihres Durchtrittes zwischen der Trommel 12 und einer Rollplatte 20 wird jede Anordnung 16 um mehrere Umdrehungen gerollt, so daß ein Abschnitt des Verexnigungspapieres um sie herumgewickelt wird, um in herkömmlicher Weise eine doppelte Filterzigarette herzustellen (vgl. auch Fig. 3).

Jede Anordnung 16 bewegt sich während ihrer letzten Rollbewegung entlang eines Perforierteiles 22, das am einen Ende zweier paralleler flexibler Teile 24 angebracht ist. " Die flexiblen Teile 24 sind an ihrem anderen Ende an einem Bauteil 26 starr angebracht, das in der Rollplatte 20 befestigt ist. Ein elektromagnetischer Antrieb 28 versetzt das Perforierteil 22 in Schwingungen, und zwar in Richtung auf die Zigarettenanordnungen und weg von ihnen, so daß Stifte 30 am Perforierteil· 22 die gewünschten Reihen von Perforationen 32 in der Zigarettenanordnung bilden.

Wie deutlicher in Fig. 3 zu erkennen, trägt das Perforierteil 22 zwei Reihenpaare von Stiften 30, um vier Reihen von Perforationen 32 zu bilden. Wenn jede Anordnung zur Herstellung zweier einzelner Filterzigaretten durchgeschnitten wird, erhält somit jede Filterzigaretten zwei in Umfangsrichtung verlaufende Reihen von Perforationen

Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt (Fig. 1 ist etwas schematisch) , besitzt die Rollplatte 20 einen ausgesparten Abschnitt 2OA, um das Perforierteil 22 aufnehmen zu können. Außerdem ist die Rollplatte 20 mit entsprechenden Ausnehmungen versehen, um die flexibien Teile 24 und das Teil aufnehmen zu können.

Um das Perforierteil 22 in Schwingungen zu versetzen, besitzt der elektromagnetische Antrieb 28 einen ortsfesten Permanentmagneten, der aus einem zentralen Teil 3OA und einem äußeren Ringteil 3OB entgegengesetzter Polarität besteht. Zwischen diesen Teilen des Magneten befindet sich mit Spiel eine koaxiale Spule 32, die mit einem Wechselstrom gespeist wird, um den gewünschten Schwingungsantrieb zu erzeugen. Die Spule 32 wird von einem Teil 33 getragen, das am Perforierteil 22 anliegt oder daran befestigt ist.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der eine Rollplatte 120 mit zwei relativ schmalen Ausnehmungen 120A, 120B versehen ist, um zwei seitlich beabstandete Teile 122A,122B eines Perforierteiles aufnehmen zu können, was einen zentralen Abschnitt 120A der Rollplatt intakt läßt. Die Teile 122A und 122B tragen wie zuvor Stifte und werden ihrerseits von einem Balken 122C getragen, der parallel zur Zigarette 16 verläuft. Der Balken 122C ist am beweglichen Teil 128A eines Schwingungsantriebes 128 zentral angebracht.

Zusätzlich können eine oder mehrere Blattfedern wie die Federn 24 in den Fig. 1-3 und/oder zur Zigarette parallele Blattfedern vorgesehen sein, um das Perforierteil in Richtungen quer zur Richtung der Schwingungsbewegung zu positionieren. Statt dessen oder zusätzlich kann zu diesem Zweck eine geeignete Aufhängung in den Schwingungsantrieb 28 eingebaut sein.

Um die Bewegung der stifttragenden Teile 122A,122B mechanisch zu verstärken, kann der Balken 122C flexibel sein, so daß jedes Ende bezüglich der Mitte des Balkens mit einer Resonanzfrequenz schwingt, die gleich der Schwingungsfrequenz des Antriebes 128 ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das jedes der stifttragenden Teile 122A,122B in Fig. 4 (ggf. in Verbindung mit

Blattfedern, wie beschrieben) einen eigenen elektromagnetischen oder anderen Schwingungsantrieb besitzt, wobei jedes Teil 122A,122B möglicherweise unmittelbar an seinem eigenen getrennten Schwingungsantrieb angebracht ist. Falls die Schwingung eine hohe Frequenz und eine niedrige Amplitude hat, befindet sich die Mittellage der stifttragenden Teile 122A,122B näher an der Zigarette als in Fig. 4 gezeigt, so daß die Stifte in die Zigarettenumhüllung hineinragen; die Schwingungsrichtung kann in diesem Fall quer zu den Achsen der Stifte verlaufen.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Fig. 4, wobei identische Teile die gleichen Bezugszeichen haben und nicht noch einmal beschrieben werden. Jedes stifttragende Teil 122A,122B wird in diesem Fall von einem getrennten Federbalken 130 getragen, der zur Erzielung einer gewünschten Resonanzcharakteristik in Draufsicht in Richtung auf das Ende zugespitzt ist, an dem das Teil 122A oder 122B angebracht ist, so daß es eine ungefähr dreieckige Form hat. An seinem anderen Ende ist jeder Federbalken 130 an einem vertikal verstellbaren Block 132 angebracht.

Eine vertikale Verstellung wird durch Drehen eines mit Gewinde versehenen Verstellgliedes 134 erreicht, um die Größe der Löcher, die von den Stiften in der Zigarette gebildet werden, zu ändern. An jedem Block 132 ist ferner ein Schwingungsantrieb 136 mit einem Schwingteil 136A angebracht, das an dem Federbalken 130 an einer Stelle zwischen seinen Ende angreift.

Jeder Schwingungsantrieb 136 besitzt eine zugehörige Leistungsquelle 138, die dem Schwingungsantrieb einen Wechselstrom einer Frequenz entsprechend der Resonanzfrequenz des Federbalkens zuführt. Zu diesem Zweck gibt ein Ubertrager 140, der nahe am Schwingungsende des Federbalkens angeordnet ist, ein Wechselsignal an die Energiequelle 138 ab, und die Frequenz sowie die Phase des Ausganges der

Leistungsquelle 138 werden automatisch so eingestellt, daß der Federbalken in einem Resonanzschwingungszustand verbleibt.

Bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele können die Stifte jeweils konische oder in anderer Weise zugespitzte Endabschnitte mit einer besonders scharfen punktförmigen Spitze (d.h. mit einem kleineren eingeschlossenen Winkel) haben. Statt dessen können die Endabschnitte der Stifte "hohlgeschliffen" sein, so daß sie einem Längsschnitt eine konkave Umrißlinie haben, wiederum zur Erzeugung einer besonders scharfen Spitze zum anfänglichen Eindringen in die Zigarettenumhüllung. Im Querschnitt können die Endabschnitte kreisförmig oder rechteckig sein oder irgendeine andere Form haben, um entsprechend geformte Perforationen herzustellen."

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Perforiervorrichtung, bei der Zigaretten 150 von einer genuteten Trommel 152 an einem Perforierteil 154 vorbeigetragen werden, das hohl ist und mit Druckluft durch eine Leitung 156 versorgt wird. Die rohrförmigen Stifte 158 erstrecken sich in Richtung auf die Trommel von einer konkaven Fläche des Perforierteiles 154 aus, die bezüglich der Trommel radial verläuft. Die Innenbohrungen der Stifte 150 stehen mit der Druckluftquelle innerhalb des Perforierteiles 154 in Verbindung.

Jede Zigarette 150 liegt in einer polierten Nut 152A. Die Zigarette wird, ehe sie das Perforierteil 154 erreicht und nachdem sie am Perforierteil 154 vorbeigelangt ist, in der Nut durch Unterdruck gehalten, der über radiale Kanäle 152B in der Trommel 152 angelegt wird. Ein Ventil innerhalb der Trommel (irgendeiner bekannten Bauart) sorgt dafür, daß der Unterdruck abgeschaltet wird, während jede Zigarette perforiert wird, so daß die Zigarette in ihrer Nut frei rotieren kann, während sie bezüglich der Stifte rollt. Während jede Zigarette rotiert, kann den entsprechenden Kanä-

len 152B Druckluft zugeführt werden, um eine Art Luftlagerwirkung zu erzielen.

Fig. 7 zeigt drei mögliche Stiftformen. Der Stift 160 hat eine quadratisch bearbeitete Spitze 160A. Dagegen hat die Spitze 162A des Stiftes 162 zwei abgeflachte bearbeitete Flächen, die zwei Spitzen 162B erzeugen, wie in Fig. 7 dargestellt. Schließlich besitzt der Stift 164 eine schräge Endfläche 164A, die eine Spitze 164B auf einer Seite des Stiftes bildet, wobei dies beispielsweise die Seite ist, die zuerst in die Zigarettenumhüllung eindringt.

Beispielsweise können die rohrförmigen Stifte hyperdermatischen Einspritznadeln entsprechen. So kann jeder Stift beispielsweise einen Außendurchmesser von ungefähr 0,508 mm und eine Innenbohrung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 mm haben. Der Luftdruck kann im Bereich von ungefähr 275.800 bis 413.700 Pascal liegen. Die Stifte können so angeordnet und ausgebildet sein, daß sie ungefähr 1,5 bis

2 mm durch die Zigarettenumhüllung hindurch eindringen-

Im Fall von rohrförmigen Stiften, die mit Druckluft gespeist werden, können die Spitzen der Stifte beim Eindringen in die Zigarettenumhüllungen das Umhüllungsmaterial um die Öffnungen herum teilweise abscheren, so daß an jeder Öffnung eine oder mehrere"Laschen"gebildet werden, die durch die Stifte mit Hilfe der Druckluft in die Zigarette eingestoßen werden. Da die Luft weiter ausgestoßen wird, während die Stifte aus der Umhüllung abgezogen

werden, hilft diese Luft mit, sicherzustellen, daß die
Laschen in der Zigarette verbleiben, statt daß sie teilweise mitgezogen werden und hierbei die Öffnung wieder
verschließen.

Die Verwendung von rohrförmigen Stiften mit Druckluft
kann ggf. mit Schwingungen kombiniert werden.

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Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Perforieren von Zigaretten, bei dem die Zigaretten bezüglich einer Gruppe von Stiften gerollt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte erregt werden, um ihr Eindringen durch die Umhüllungen der Zigaretten zu fördern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregen der Stifte darin besteht, daß die Stifte in Schwingungen versetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Errege'n der Stifte darin besteht, daß Druckluft durch die rohrförmig ausgebildeten Stifte hindurch in · die Zigaretten geschickt wird.

4. Perforiervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens eines der vorhergehenden Ansprüche, mit einer RoIlvorrichtung, mit der eine Folge von sich seitlich bewegenden Zigaretten entlang einer Reihe von Stiften auf einem Perforierteil gerollt werden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28; 128; 136) zum Erregen der Stifte (30), um ihr Eindringen durch die Umhüllungen der Zigaretten zu fördern.

5. Perforiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28; 128; 136) zum Erregen der Stifte (30) eine Schwingungseinrichtung ist, die die Stifte (30) in Schwingungen versetzt.

6. Perforiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (30) in einer Richtung auf die Zigaretten (16) zu und von ihnen weg in Schwingungen versetzt werden.

7. Perforiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung einen veränderlichen Antrieb (28; 128; 136) aufweist, der die Stifte (30) in Schwingungen veränderbarer Amplitude versetzt, und daß die Spitzen der Stifte (30) konisch oder kegelig ausgebildet sind, so daß die Schwingungsamplitude die Eindringtiefe der Stifte (30) und somit die Größe der von den Stiften (30) gebildeten Perforationen (32) bestimmt .

8. Perforiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (30) in einer Richtung quer zu ihren Achsen in Schwingungen versetzbar sind.

9. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung einen Elektromagneten (3OA,B, 32, 33) aufweist, der mit einem Wechselpotential gespeist wird.

2010· Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet,daß das Perforierteil (22) an einem flexiblen Bauteil (24) angebracht ist, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz entspricht, mit der das Perforierteil (22) angetrieben wird, um die Stifte (30) in Schwingungen zu versetzen.

11. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (158; 160; 162; 164) rohrförmig ausgebildet sind und mit einer Druckgasquelle in Verbindung steht, wodurch Gas durch die Stifte hindurch in die Zigaretten geblasen wird.

12. Perforiervorrichtung mit einer Rolleinrichtung, durch die eine Folge von sich seitlich bewegenden Zigaretten entlang eines Perforierteiles gerollt werden, das

mindestens eine Reihe von Stiften trägt, die die Umhüllungen der Zigaretten durchdringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (158; 160; 162; 164) rohrförmig ausgebildet sind und mit einer Druckqasquelle in Verbindung stehen, um Gas in die Stifte hindurch in die Zigaretten (50) zu blasen.