DE3542473C2 - Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überfüh­ rung von stabförmigen Gegenständen nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Der Erfindungsgegenstand findet in besonders vorteilhafter Weise in der Herstellung von Rauchwaren, vor allem Zigaretten, Anwendung, und die folgende Beschreibung ist auf diesen An­ wendungsfall abgestellt, ohne dadurch jedoch die allgemeine Anwendbarkeit des Erfindungsgegenstandes einzuschränken.

Bei der Herstellung von Zigaretten ist es manchmal notwendig, den Zigaretten eine Bewegung quer zu ihrer Achse und zugleich eine Drehbewegung um diese Achse für be­ stimmte Bearbeitungs- und Handhabungsvorgänge zu vermitteln.

Zur Ausführung dieser Dreh- und Translationsbewegung ist es aus DE 35 05 457 A1 (nach §3 (2) PatG dem Stand der Technik zuzurechnen) bekannt, eine Überführungsvorrichtung zu verwen­ den, in der die zu bearbeitenden stabförmigen Gegenstände (Zi­ garetten) von einer Einlaufwalze auf eine Überführungswalze, die tangential zur Einlaufwalze angeordnet sowie auf ihrem Außenumfang mit einer Vielzahl von drehbaren Wiegen verse­ hen ist, übertragen werden. Jede Wiege ist zur Aufnahme je einer Zigarette ausgebildet, die dann bei Beendigung der Über­ führung auf eine Auslaufwalze, die tangierend zur Überfüh­ rungswalze angeordnet ist, übergeben wird.

Bei der genannten gattungsbildenden Vorrichtung zur Überfüh­ rung von stabförmigen Gegenständen werden diese auf einem Teil der Überführungsbahn nur translatorisch, also in einer Richtung quer zu ihren Achsen fortschreitend ohne jede Drehung, bewegt, sie werden dann auf einem weiteren Teil der Überführungsbahn um ihre Achsen einmal vorwärts- sowie einmal zurückgedreht, und anschließend erfolgt wieder auf dem rest­ lichen Teil der Überführungsbahn eine reine fortschreitende Bewegung ohne jegliche Drehung um die Zigarettenachse. Eine derartige Überführungsbewegung setzt die Zigaretten positiven und negativen Winkelbeschleunigungen aus, was ihre strukturelle Festigkeit beeinträchtigen kann und zu Tabakver­ lusten (und möglicherweise damit zu Ausschuß) führen kann.

Darüber hinaus ist der Bogen, der von den Zigaretten von der Eingabe- bis zur Abgabestelle in der Überführungsbahn durch­ laufen wird, klein, was auf das Beschleunigen und Verlangsamen der die Zigaretten lagernden Wiegen zurück­ zuführen ist, d. h., der für eine Bearbeitung oder Behandlung der Zigaretten verfügbare Bogen ist klein.

Des weiteren ist bei der gattungsbildenden Vorrichtung die Winkelgeschwindigkeit, mit der die tragenden Wiegen um ihre Achsen drehen, zwischen Null und einem vorgegebenen konstanten Wert während jedes voll­ ständigen Umlaufs der Überführungswalze um deren Achse zu verändern.

Durch den Erfindungsgegenstand soll insofern das Problem ge­ löst werden, die gattungsbildende Vorrichtung derart weiter­ zubilden, daß eine solche Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen Gegenständen nicht nur eine erheblich verein­ fachte sowie wirtschaftlich vorteilhaftere Konstruktion er­ halten, sondern auch einen Bearbeitungs- oder Behandlungsbo­ gen aufweisen kann, der eine günstige Bearbeitung der Gegenstände an axial zueinander beabstandeten Stellen ermöglicht.

Dieses Problem wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteil­ hafte Weiterbildungen der Vorrichtung zum Gegenstand.

Die Überführungsvorrichtung, die Gegenstand der Erfindung ist, ist zur Verwendung bei einer Maschine bestimmt, welche imstande ist, 10 000 Zigaretten pro Minute im Durchschnitt zu bearbeiten. Das heißt, wenn die Zigaretten mit Hilfe von Überführungswalzen, die 40 drehbare Sitze oder Wiegen haben, gefördert werden, und wenn z. B. jeder Sitz fünf vollständige Umdrehungen für einen vollständigen Umlauf der Überführungs­ walze ausführt, so dreht jeder drehbare Sitz um seine Achse mit einer Winkelgeschwindigkeit von nur etwa 1200 U/min. Aufgrund der mehrfachen Umdrehung der Zigaretten um ihre eigene Achse können gleiche Arbeitsgänge an benachbarten Stellen seriell durchgeführt werden, und zwar mit nur einem Werkzeug. So kann z. B. ein einziger Laserstrahl an zwei verschiedenen axial zueinander beabstandeten Stellen einer Zigarette bei deren schonender Behandlung eine Perforation anbringen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jede Zigarette von einem zugeordneten festen Sitz an der Einlaufwalze zu einem zugeordneten drehenden Sitz an der Überführungswalze überführt, und sie wird dann wieder aus diesem drehenden Sitz in einen festen Sitz an der Auslaufwalze überführt. Das heißt, daß bei dem genannten Beispiel in der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung jede Zigarette zweimal zwischen einem festen Sitz und einem ununterbrochen mit einer Durchschnitts­ geschwindigkeit von 1200 U/min drehenden Sitz überführt wird.

Zum Stand der Technik ist aus der DE 31 37 223 A1 eine Vor­ richtung bekannt, die der Überführung von stabförmigen Gegen­ ständen dient, deren Teilung geändert werden soll, wobei die Fördergeschwindigkeit der Gegenstände gering gehalten werden soll und die aufnehmenden Sitze fest an einem schwenkbar angeordneten Arm angeordnet sind sowie selbst keine Drehung ausführen.

Aus der DE 33 13 064 C2 ist des weiteren eine Vorrichtung zum Perforieren von stabförmigen Gegenständen (Zigaretten) bekannt, bei welcher jede Zigarette von einer Zuführwalze in eine Lagerstelle an einer Überführungswalze übergeben wird, in welcher Lagerstelle die Zigarette durch Saugluft festgehalten wird. Dasselbe gilt für die Abgabe der Zigaret­ te von der Walze zur Abnahmewalze aufgrund der Wirkung der Saugnut auf der Abgabeseite. Es kommen somit auch hier feste und nicht drehende Sitze zur Anwendung, in denen je eine Zigarette mit einer Drehein­ richtung gedreht wird, und zwar etwas mehr als einmal während des Überführungsbogens. Die Drehung erfolgt mit Hilfe eines Planetengetriebes. Bei der Drehung werden z. B. mit zwei Spiegelsystemen und danach mit zwei Laserstrahlen Perforationen während der einen Umdrehung an benachbarten Stellen durchgeführt.

Die bekannten Vorrichtungen sind somit solche, bei denen eine Zigarette von einem nichtdrehenden Sitz in einen ande­ ren Sitz überführt wird, dem erst später eine Drehbewegung um seine Achse vermittelt wird.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen, in de­ nen zwei beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zigaretten- Überführungsvorrichtung;

Fig. 2 einen Axialschnitt einer Einzelheit von Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Axialschnitt einer Einzelheit von Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt insgesamt eine Überführungsvorrichtung 1, die es ermöglicht, stabförmige Gegenstände, z. B. Zigaretten 2, quer zu deren Achsen bei Drehung um diese in einer Ziga­ retten-Bearbeitungsmaschine 3 weiterzufördern.

Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Einlaufwalze 4 und eine gleich­ sinnig drehende Auslaufwalze 5, zwischen denen eine Überfüh­ rungswalze 6 tangierend zu den Walzen 4, 5 - und zwar an zwei voneinander getrennten Mantellinien 7 und 8 - angeordnet ist. Die Mantellinien 7, 8 be­ stimmen längs des Umfangs der Zwischenwalze 6 zwei wechselseitig einander zugeordnete Bogen, von denen der erste, zwischen den Mantellinien 7 und 8 in der Drehrichtung der Walze 6 sich erstrec­ kende Bogen der "Überführungsbogen" und der zweite, zwi­ schen den Mantellinien 8 sowie 7 sich erstreckende Bogen der "Rücklaufbogen" ist.

Wie die Fig. 2 zeigt, umfaßt die Überführungsvorrichtung 1 des weiteren eine mittige Antriebswelle 9, die die Überführungs­ walze 6 trägt, und eine Drehvorrichtung 10, die dazu dient, die Zigaretten 2 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit während ihrer translatorischen, durch die Drehung der Walze 6 um die Welle 9 hervorgerufenen Bewegung um ihre Achsen zu drehen.

Die Überführungswalze 6 ist mit einer inneren, ringförmigen Stirnplatte 11 versehen, deren Innenumfang starr mit dem Außenumfang einer kreisförmigen Stirnplatte 12 der Welle 9 verbunden ist, welche sich durch die Walze 6 erstreckt und an dem von der Verbindungsstelle mit dieser Walze 6 entfernt gelegenen Ende als Antriebseinrichtung ein Zahnrad 13 trägt, das in nicht näher gezeigter Weise an eine Antriebsquelle angeschlossen ist.

Ein innerer Zwischenabschnitt der Welle 9 erstreckt sich durch ein Loch 14 in einer festen Wand 15 der Bearbeitungs­ maschine 3. An der äußeren Stirnfläche der Wand 15 ist starr ein Ringbund 16 einer zur Antriebswelle 9 koaxialen Hülse 17, die durch das Loch 14 in Richtung zum Zahnrad 13 ragt, befestigt. Durch mehrere axial verlaufende Schrauben 18, von denen in Fig. 2 nur eine zu sehen ist, ist ein weiterer ringförmiger Hohlkörper 19 koaxial zur Hülse 17 an der aus­ wärts gerichteten Stirnfläche des Ringbundes 16 befestigt, wobei der Hohlkörper 19 und die Hülse 17 zusammen die An­ triebswelle 9 als ortsfeste Radlagerung über zwei Lager 20 abstützen. Das eine dieser Lager ist in der Hülse 17, das andere im Hohlkörper 19 festgelegt.

Die Überführungswalze 6 ist mit einer Seitenwand 21 versehen, die sich vom Außenumfang der ringförmigen Stirnplatte 11 zur Wand 15 hin erstreckt und von einem ersten Zylinderab­ schnitt 22, der außerhalb des Hohlkörpers 19 angeordnet ist, von einem zweiten Zylinderabschnitt 23, der einen größeren Durchmesser hat als der erste Zylinderabschnitt 22 und außer­ halb des Ringbundes 16 verläuft, sowie von einem Zwischen­ ringsteg 24, der die einander zugewandten Stirnflächen der Zylinderabschnitte 22, 23 verbindet und in einer zur Achse der Walze 6 rechtwinkligen Ebene verläuft, gebildet wird.

Die Drehvorrichtung 10 weist eine Vielzahl von Tragelementen in Form von drehenden Wiegen 25 auf, die gleich­ förmig über den Außenumfang des ersten Zylinderabschnitts 22 ver­ teilt und mit je einer längsliegenden, einen Sitz für eine zugeordnete Zigarette 2 bildenden Kehle 26 versehen sind. Die Zigaretten 2 werden in der Kehle 26 durch Saugwir­ kung festgehalten, wozu eine mit einer nicht gezeigten Saugvorrichtung verbundene Saugleitung 27 vorgesehen ist.

Die Wiegen 25 erstrecken sich parallel zur Achse der Überführungs­ walze 6 und sind an ihrem der Wand 15 zugewandten Ende mit einem Kopf 28 ausgestattet, von dem ein Achszapfen 29 vorragt, der in einer im Zwischenringsteg 24 der Seiten­ wand 21 ausgebildeten Bohrung 30 drehbar gelagert ist.

Auf das innenseitig der Seitenwand 21, d. h. des zweiten Zy­ linderabschnitts 23 dieser Wand, befindliche Ende eines jeden Achszapfens 29 ist ein koaxiales Zahnrad 31 drehfest aufgekeilt, das von einem Planeten- oder Umlaufgetriebe 32, dessen Sonnen­ rad 33 auf die Antriebswelle 9 gekeilt ist, angetrieben wird. Das Planetengetriebe 32 umfaßt einen Planetenradsatz 34, der an seinen beiden Enden von der Hülse 17 und dem ringförmi­ gen Hohlkörper 19, die eine feste Radlagerung bilden, dreh­ bar getragen wird sowie in einem von der Hülse 17 und dem Hohlkörper 19 abgegrenzten Hohlraum 36 aufgenommen ist. Der Planetenradsatz 34 besteht aus einem mit dem Sonnenrad 33 kämmenden ersten Planetenrad 35 und einem zweiten Plane­ tenrad 37, das über ein in dem Hohlraum 36 in nicht näher dargestellter Weise gelagertes Zwischenzahnrad 38 mit dem Innen-Zahnkranz 39 eines äußeren Ringrades 40 gekoppelt ist. Das Ringrad 40 ist koaxial zur Welle 9 angeordnet und wird über Lager 41 drehbar von der Hülse 17 sowie dem ringförmi­ gen Hohlkörper 19 getragen. Ein Außen-Zahnkranz 42 des Ring­ rades 40 kämmt mit den Zahnrädern 31 aller Achszapfen 29.

Im Betrieb werden das Zahnrad 13, mit diesem die Antriebs­ welle 9 und somit die Überführungswalze 6 mit einer im allge­ meinen konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht, und diese Drehung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit wird über das Planetengetriebe 32 auf die Zahnräder 31 übertragen. Als Ergebnis der Drehung des Zahnrades 13 wird somit den Wiegen 25 eine Bewegung quer zu ihren von der Überführungs­ walze 6 getragenen Achsen vermittelt, und jede Wiege dreht sich um ihre Achse mit einer ganz bestimmten Winkel­ geschwindigkeit, was auf das durch das Planetengetriebe auf jede Wiege übertragene Drehmoment zurückzuführen ist.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist jede Wiege 25 in ihrer Winkellage mit Bezug zur Überführungswalze 6 so eingestellt, daß, wenn bei Drehung der Walze 6 eine Wiege 25 die Mantellinie erreicht, die Höhlung ihrer Kehle 26 jeweils radial nach außen gerichtet ist, so daß in dieser jeweils eine Zigaret­ te 2 von der Einlaufwalze 4 weg aufgenommen werden kann. Die Überführung der Zigaretten 2 von der Einlaufwalze 4 in die Kehle 26 einer Wiege 25 erfolgt in bekannter Weise durch Ansaugen.

Nach Aufnahme von jeweils einer Zigarette 2 läuft jede Wiege 25 von der Mantellinie 7 längs des Überführungsbogens zur Mantellinie 8, wobei die Wiege quer zu ihrer Achse durch die Drehwirkung der Walze 6 bewegt und um sich selbst mit Bezug zur Walze 6 gedreht wird. Das Übersetzungsverhält­ nis des Planetengetriebes 32 wird so gewählt, daß eine be­ stimmte ganze Zahl an vollständigen Umdrehungen einer je­ den Wiege 25 um ihre Achse einer vollständigen Drehung der Über­ führungswalze 6 entspricht.

Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kehle 26 einer jeden Wiege 25 nicht nur an der Mantellinie 7 radial nach außen gerichtet sein muß, sondern auch an der Mantellinie 8, da­ mit es möglich ist, die jeweilige Zigarette 2 von der Überführungs­ walze 6 auf die Auslaufwalze 5 zu übertragen, worauf eine Rückkehr in dieselbe Winkelstellung erfolgen muß, wenn die Wiege wieder die Mantellinie 7 durchläuft.

Die Anzahl der vollständigen Umdrehungen muß mindestens gleich zwei sein, was dann gilt, wenn gemäß einer nicht ge­ zeigten Abwandlung der Überführungs- und der Rücklaufbogen sich jeweils über 180° erstrecken.

Das Planetengetriebe 32 muß deshalb so ausgelegt sein, daß es für jede Wiege 25 wenigstens eine vollständige Umdrehung um ihre Achse bei Durchlauf durch den Überführungsbogen sowie wenigstens eine vollständige Umdrehung bei Durchlauf durch den Rücklaufbogen bewirkt, und der Überführungs- sowie Rücklaufbogen müssen Längen haben, die gleich einem oder ein Vielfaches von einem als "Basisbogen" zu bezeichnenden Bogen sind, der von jeder Wiege 25 während einer vollstän­ digen Umdrehung um ihre Achse durchlaufen wird.

Bei der zweiten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein außerhalb des ringförmigen Hohlkörpers 19 verlaufender Ringkragen 44 starr mit dem Außenumfang der Stirnplatte 11 verbunden und weist in Übereinstimmung mit jeder Wiege 25 eine axiale Bohrung 45 auf, in der das Ende einer Füh­ rungsstange 46 für einen Schieber 47 befestigt ist, der zwischen dem Ringkragen 44 und dem äußeren Ringrad 40 ver­ schiebbar ist sowie je einen Achszapfen 29 drehbar trägt. Das Zahnrad 31 am Achszapfen 29 ist in verschiebbarem Ein­ griff mit dem Außen-Zahnkranz 42 des Ringrades 40 und hat eine solche Breite, daß es immer mit dem Zahnkranz 42 kämmt, gleichgültig welche axiale Stellung der Schieber 47 einnimmt. An seiner innenliegenden Fläche trägt jeder Schieber 47 einen radialen Kurvenrollenstößel 48, der gegen ein von einer Kurvennut 49 in der Außenfläche des ringförmigen Hohlkör­ pers 19 gebildetes Druckelement anliegt. Im Betrieb unter­ liegt jede Zigarette 2 bei ihrer Vorbewegung längs des Überführungsbogens einer bestimmten axialen Verlagerung mit Bezug zur Zwischenwalze 6.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Überführung von stabförmigen Gegenstän­ den (2) längs einer vorgegebenen Bahn, wobei die Gegen­ stände eine fortschreitende Bewegung längs dieser Bahn quer zu ihrer Längsachse und gleichzeitig eine Drehung um diese Längsachse ausführen, mit einer Überführungs­ walze (6) und mit einer Einlauf- (4) sowie einer Aus­ laufwalze (5), die in entgegengesetzten Richtungen zur Drehrichtung der Überführungswalze drehbar sowie tangential zur Überführungswalze entlang einer ersten (7) und zweiten (8) Mantellinie, welche längs des Außen­ umfangs der Überführungswalze (6) einen Überführungsbo­ gen sowie einen Rücklaufbogen bestimmen, die einander zugeordnet sind, angeordnet sind, wobei sich der Überführungsbogen in der Drehrichtung der Überführungswalze (6) von der ersten zur zweiten Mantellinie und der Rücklaufbogen von der zweiten Mantellinie zur ersten Mantellinie er­ strecken, mit einer die Überführungswalze mit konstan­ ter Winkelgeschwindigkeit drehenden Antriebseinrich­ tung (13), mit einer Mehrzahl von tragenden Wiegen (25) für je einen der Gegenstände (2), wobei die Wiegen um die Überführungswalze (6) herum gleichförmig verteilt sind und jede der Wiegen mit der Überführungswalze so gekoppelt ist, daß sie mit Bezug zu dieser Überführungs­ walze um ihre jeweilige, zur Überführungsbahn querlie­ gende Längsachse dreht sowie imstande ist, jeweils einen der Gegenstände (2) von der Einlaufwalze (4) an der ersten Mantellinie (7) aufzunehmen, und mit einem zwischen die Antriebseinrichtung (13) sowie die Wie­ gen (25) eingeschalteten Getriebe (32), das den Wiegen eine Drehung um ihre jeweiligen Längsachsen vermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein von einer mit der Antriebseinrichtung (13) drehfest verbundenen Antriebswelle (9) angetriebenes Planetengetriebe (32) ist und ein Übersetzungsverhältnis derart hat, daß jede Wiege (25) auf der gesamten Länge des Überführungsbo­ gens mindestens zwei vollständige Umdrehungen in glei­ cher Richtung mit konstanter Geschwindigkeit um ihre jeweilige Längsachse bei einer vollständigen Umdrehung der Überführungswalze (6) um die Achse der Antriebswel­ le (9) ausführt, und daß der Überführungs- sowie der Rücklaufbogen eine Länge haben, die gleich dem oder je­ weils ein ganzes Vielfaches von einem Basisbogen ist, den jede Wiege (25) um die Achse der Antriebswelle (9) herum während einer vollständigen Umdrehung um ihre eigene Längsachse durchläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wiege (25) eine axial verlaufende, seitwärts offene Kehle (26) hat und das Getriebe (32) sowie jede Wiege (25) derart gekoppelt sind, daß die Kehle (26) von der Überführungswalze weg radial auswärts gerichtet ist, wenn die Wiege mit jeder der tangierenden Man­ tellinien (7, 8) übereinstimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Getriebe (32) ein auf die Antriebs­ welle (9) gekeiltes Sonnenrad (33), eine ortsfeste Radlagerung (17, 19) sowie ein zur Antriebswelle ko­ axiales, mit Bezug zu dieser drehbares äußeres Ringrad (40) umfaßt und daß jede Wiege (25) ein zu ihrer Längs­ achse koaxiales Zahnrad (31) aufweist, das mit einem zur Antriebswelle (9) koaxialen, drehfest mit dem äuße­ ren Ringrad (40) verbundenen Außen-Zahnkranz (42) kämmt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wiege (25) mit einem zu ihrer Längsachse parallelen Achszapfen (29) versehen ist, der drehbar und axial verschiebbar an der Überführungswalze (6) gehalten ist, und daß die Überführungswalze eine Stößeleinrichtung (49) aufweist, die der Wiege (25) eine axiale Hin- und Herbewegung über eine vorgegebene Strecke vermittelt.