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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Aufrolleinrichtung, vorzugsweise
für Zigarettenherstellungsmaschinen.
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Die
Erfindung findet vorteilhaft Anwendung im technischen Bereich der
Zigarettenherstellungsmaschinen und im Besonderen der Filteransetzer, das
heißt
der Maschineneinheiten, die Filtermundstücke und Zigaretten miteinander
verbinden. Auf diesen Bereich wird in der folgenden Beschreibung
ausdrücklich
Bezug genommen, ohne jedoch den allgemeinen Anwendungsbereich einzuschränken.
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Üblicherweise
wird zum Zusammensetzen von Zigaretten und Filtermundstücken ein
doppelt langes Filterstück
zwischen zwei auf gleicher Achse ausgerichteten Zigarettenstöcken angeordnet,
dann das Filtermundstück
durch Aufbringen eines zuvor gummierten Belagpapiers mit den Zigarettenstöcken auf
beiden Seiten verbunden, und schließlich die Doppelzigarette in
der Mitte durchgeschnitten, um zwei einzelne Filter-Zigaretten-Einheiten
zu erhalten.
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Ein
Filteransetzer beinhaltet im Allgemeinen eine Zufuhrstation, von
der ein Endlosstreifen Papiermaterial mit vorbestimmter Geschwindigkeit
und vorbestimmtem Spannungsgrad entlang eines ebenfalls vorbestimmten
Zufuhrpfades zugeführt
wird. Der Zufuhrpfad führt
dabei sowohl durch eine Gummierstation, in der ein Klebestoff auf
eine Oberfläche
des Streifens aufgetragen wird, die dazu vorgesehen ist, an der
Filter-Zigaretten-Einheit angelegt zu werden, als auch durch eine Schneideinheit,
die den Endlosstreifen in einzelne, für die Anbringung vorbereitete Belagpapierstücke zerteilt.
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Jedes
durch die Schneideinheit abgetrennte Belagpapier wird an einer zwischenliegenden
Transferstation angeordnet und dort anfänglich mit einer entsprechenden
Filter-Zigaretten-Einheit verbunden, auf der es dann dauerhaft in
einer nachfolgenden Station angebracht wird. Die endgültige Befestigung des
Belagpapiers auf der Filter-Zigaretten-Einheit erfolgt normalerweise,
indem das Papier um die Einheit gewickelt wird.
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Dieser
Wickelvorgang wird erheblich durch eine zwischen der Zufuhrstation
und der Schneideinheit installierte Aufrolleinrichtung erleichtert,
welche auf den zugeführten
Streifen einwirkt und eine plastische Verformung an dessen internen
Fasern verursacht. So nimmt das Material bei Wegnahme der Längsspannung
eine bestimmte Krümmung
ein, die bewirkt, dass das Anbringen der Belagpapiere an den entsprechenden
Filter-Zigaretten-Einheiten erleichtert wird.
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Der
bisherige Stand der Technik, wie auch Dokument US 2002/0020419 A1,
kennt Aufrolleinrichtungen, die im Wesentlichen aus scharfkantigen Elementen
oder Klingen bestehen, die in Kontakt zum Endlosstreifen angeordnet
sind und eine Wirkung ausüben,
die dazu dient, das Streifenmaterial in Querrichtung zu schwächen.
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Solche
Aufrolleinrichtungen weisen gewisse Nachteile auf, die hauptsächlich auf
die Reibungswirkung zurückzuführen sind,
die im Kontaktbereich zwischen dem Streifen und der genannten Klinge
entsteht. Insbesondere wurde beobachtet, dass die verformende Wirkung
der Aufrolleinrichtung hohe Reibungskräfte erzeugt, die häufig dazu
neigen, eine Verschlechterung oder den Bruch des Streifenmaterials herbeizuführen, besonders
bei den hohen Arbeitsgeschwindigkeiten der heute eingesetzten Filteransetzer.
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Einrichtungen
zur Reduzierung der Reibungskräfte
sind zum derzeitigen Stand der Technik bereits bekannt, wie die
Dokumente
US 3962957A und
US 3996842A belegen.
Diese verwenden beweglich montierte Aufrolleinrichtungen, die um
eine Achse drehbar sind, um auf die ungleiche Verteilung des Streifenmaterialdrucks
längs der
genannten Aufrolleinrichtung zu reagieren.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Aufrolleinrichtung,
bei der die oben genannten Nachteile beseitigt sind. Das erklärte Ziel
wird erfindungsgemäß mit einer
Aufrolleinrichtung erreicht, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, und
vorzugsweise und vorteilhaft gemäß eines
der nachfolgenden Ansprüche,
die direkt und/oder indirekt von Anspruch 1 abhängen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Abschnitts einer Zigarettenherstellungsmaschine,
die mit einer erfindungsgemäßen Aufrolleinrichtung
ausgestattet ist;
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2 die
Aufrolleinrichtung von 1, vergrößert und in einer bevorzugten
Arbeitsstellung.
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Mit
Bezug auf die zwei beigefügten
Zeichnungen bezeichnet 1 eine Aufrolleinrichtung in ihrer Gesamtheit,
die in Verbindung mit einer zum Teil in 1 dargestellten
Zigarettenherstellungsmaschine gezeigt wird. Insbesondere ist die
Einrichtung mit einem Filteransetzer verbunden, der zumindest eine Zufuhrstation 2 beinhaltet,
von der aus ein Endlosstreifen 3 aus Papier oder ähnlichem
Material fortlaufend den nachfolgenden Stationen der Maschine zugeführt wird.
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Der
Endlosstreifen 3 wird von einer Rolle 4 mit vorbestimmter
Spannung und vorgegebener Geschwindigkeit abgewickelt und entlang
eines vorbestimmten Zufuhrpfades P vorwärts befördert, der nacheinander durch
eine Gummierstation 5, an der ein Klebestoff auf zumindest
eine Klebeoberfläche 3a des
Endlosstreifens 3 aufgetragen wird, sowie durch eine Schneideinheit 6 verläuft, die
den gummierten Streifen in Stücke
oder Belagpapiere 7 zerteilt, die jeweils dazu dienen,
zumindest einen Filter dauerhaft mit einem entsprechenden Zigarettenstock
zu verbinden. Der betreffende Klebestoff wird an der Gummierstation 5 von
zumindest einer Gummiereinrichtung 8 aufgetragen, die eine
Auftragsrolle 9 umfasst, die direkt auf die Klebeoberfläche 3a des
Endlosstreifens 3 wirkt, sowie eine Gegenrolle 10,
die auf die Streifenoberfläche
wirkt, die entgegengesetzt von der Auftragsrolle 9 liegt.
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Wie
in 1 zu erkennen, läuft der Streifen 3 über eine
Führungsrolle 11,
die vor der Aufrolleinrichtung 1 angeordnet ist, und dann
durch ein Paar Andruckrollen 12, die hinter der Einrichtung 1 angeordnet
sind.
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Selbstverständlich können die
betreffenden Rollen je nach Produktions- und/oder Strukturanforderungen der
unterschiedlichen Filteransetzer in jeder beliebigen Konfiguration
angeordnet und aufgestellt werden.
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Die
Schneideinheit 6 verwendet zum Erzeugen der Belagpapiere 7 eine
Saugrolle 14 und eine Hilfsrolle 15, deren jeweilige
Drehachsen 14a und 15a im Wesentlichen horizontal
und parallel zueinander angeordnet sind. Der Endlosstreifen 3 wird
von der Saugrolle 14 aufgenommen und durch eine Schneidzone 16 geleitet,
die durch das Zusammenwirken von Rolle 14 und Hilfsrolle 15 den
Streifen 3 in einzelne Belagpapiere 7 zerteilt.
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Die
Saugrolle 14, die einen größeren Durchmesser als die Hilfsrolle 15 aufweist
und deren Umfangsgeschwindigkeit höher ist als die lineare Geschwindigkeit
des zugeführten
Streifens 3, trägt
mehrere, im gleichen Winkelabstand angeordnete Klingen 17 mit
im Wesentlichen geraden Schneidkanten, die schräg zur Drehachse 14a an
geordnet sind.
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Die
Hilfsrolle 15 dreht mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die
im Wesentlichen der linearen Geschwindigkeit des zugeführten Streifens 3 entspricht, und
trägt mehrere
im Wesentlichen radiale Klingen 18, die im gleichen Abstand
voneinander rund um die Rotationsfläche angeordnet sind. Diese
Klingen 18 weisen Schneidkanten auf, die im Wesentlichen
parallel zu der Drehachse 15a der Rolle 15 angeordnet sind.
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Auf
die Schneideinheit 6 folgt entlang des Zufuhrpfades P eine
Förderrolle 19 herkömmlicher Ausführung, die
wie in 1 dargestellt gegen den Uhrzeigersinn um eine
mit 19a bezeichnete Achse drehbar ist. Die Förderrolle 19 weist
mehrere gerillte Aussparungen 19b auf, die parallel zu
den geraden Erzeugenden der Rotationsfläche verlaufen, in denen entsprechende
Filter-Zigaretten-Einheiten 20, die jeweils aus zwei Zigarettenstöcken und
einem dazwischen liegenden doppeltlangen Filtermundstück bestehen,
durch Saugwirkung auf herkömmliche Weise
festgehalten werden. Die Filter-Zigaretten-Einheiten 20 werden
von der Förderrolle 19 quer durch
einen Transferbereich 21 befördert, in dem das jeweils nachfolgende,
von der Schneideinheit 16 erzeugte Belagpapier 7 an
der Oberfläche
einer entsprechenden Einheit 20 angelegt wird.
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Die
Aufrolleinrichtung 1 umfasst ein mit 22 bezeichnetes
Aufrollelement, das dazu vorgesehen ist, so mit der Klebeoberfläche 3a des
Endlosstreifens 3 zu interagieren, dass der genannte Streifen
in einem entsprechenden Kontaktbereich 23 gebogen wird,
der quer zu seiner Längsausdehnung
verläuft.
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Insbesondere
sind die genannten Führungsrollen 11 und
Andruckrollen 12 so entlang des Zufuhrpfades P und im Verhältnis zum
Aufrollelement 22 angeordnet, dass ein Abschnitt mit V-Profil
entsteht, dessen Spitze der Kante 22a des Elements 22 entspricht.
Der vom V-Profil entlang dieses Abschnitts des Zufuhrpfades P gebildete
Winkel kann das Element 22 zu einem größeren oder kleineren Grad umfassen,
je nach der Position, die das Element und die Rollenelemente 11 und 12 zueinander
einnehmen. Die 2 zeigt eine bevorzugte Anordnung
des Aufrollelements 22 und der Rollenelemente 11 und 12, worin
der Streifen 3 ganz nahe an den Seitenwänden des Aufrollelements 22 verläuft.
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Indem
der Streifen 3 über
dem Aufrollelement 22 am Kontaktbereich 23 zu
einem abrupten Richtungswechsel gezwungen wird, wird die Struktur des
Materials dauerhaft verformt und nimmt eine bestimmte Krümmung ein,
so dass die gummierte Oberfläche 7a jedes
Belagpapiers 7, das von der Schneideinheit 6 abgetrennt
und dann an eine Filter-Zigaretten-Einheit 20 angelegt wird, ein
konkaves Profil erhält.
Anders ausgedrückt
wird jedes Belagpapier 7 so gerollt, dass es sich leichter
an der äußeren Fläche der
Filter-Zigaretten-Einheit 20 anhängt und diese umwickelt. Genauer
gesagt wirkt das Aufrollelement 22 so auf den Endlosstreifen 3,
dass die am weitesten vom Element 22 entfernten Fasern
im Verhältnis
zu den Fasern gestreckt werden, die zum Element 22 hin
weisen.
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Wie
aus den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, weist die Aufrolleinrichtung 1 ein
Querschnittprofil mit im Wesentlichen dreieckiger Kontur auf, mit
einer im Wesentlichen scharfen Kante 22a, deren Längsausdehnung
im Wesentlichen parallel zur Drehachse 14a der Saugrolle 14 über einen
Abstand verläuft,
der zumindest gleich dem vollen Quermaß des Endlosstreifens 3 ist.
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Zum
weiteren Vorteil umfasst die Aufrolleinrichtung 1 außerdem reibungsmindernde
Mittel 24, die mit dem Aufrollelement 22 verbunden
sind und an dem Kontaktbereich 23 derart wirken, dass die
zwischen der scharfen Kante 22a des Aufrollelements 22 und
dem Endlosstreifen 3 erzeugte Reibung verringert wird.
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Mit
Bezug auf 2 beinhalten diese reibungsmindernden
Mittel 24 fluid-hydraulische Mittel 25, deren
Funktion darin besteht, mindestens einen kontinuierlichen Strom
eines Fluids 26 auszugeben, der mit einem vorbestimmten
und steuerbaren Druck von einer geeigneten Quelle bereitgestellt
wird, die in 2 durch einen mit 30 gekennzeichneten
Block dargestellt ist.
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Die
oben genannten reibungsmindernden Mittel 24 sind so mit
dem Aufrollelement 22 verbunden, dass sie das Fluid 26 am
Kontaktbereich 23 zustellen. In einer bevorzugten Ausführung sind
die betreffenden Mittel 24 so eingestellt, dass sie das
Fluid 26 an einem Punkt zustellen, der, in der vom Streifen 3 verfolgten
Vorschubrichtung betrachtet, vor dem Kontaktbereich 23 liegt,
der von dem Aufrollelement. 22 eingenommen wird, so dass
das austretende Fluid 26 von dem vorwärts laufenden Streifen 3 zwischen die
Oberfläche
des Streifens 3 und die scharfe Kante 22a des
Aufrollelements 22 gezogen wird. Auf diese Weise wirkt
das zwischen dem Endlosstreifen 3 und dem Aufrollelement 22 gefangene
Fluid 26 als Pufferung oder Lagerung 27, die dazu
dient, den Durchlauf des Streifens 3 zu erleichtern, indem
sie die Stärke der
am Kontaktbereich 23 wirkenden Reibungskräfte abschwächt.
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Wie
in den 1 und 2 zu erkennen, beinhalten die
Zustellmittel 25 einen Hauptzustellkanal 25a,
der intern an der genannten Quelle 30 angeschlossen ist,
während
extern der Auslass zur Außenumgebung über Öffnungen 25b realisiert
ist, die zum vorwärts
laufenden Streifen 3 hin ausgerichtet sind.
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Genauer
gesagt beinhalten die Zustellmittel 25 mehrere solche Öffnungen 25b,
die parallel zueinander entlang der Längsausdehnung des Aufrollelements 22 angeordnet
sind und, in der vom Streifen 3 verfolgten Vorschubrichtung
betrachtet, vom Element 22 zurück weisen.
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Die
in Verbindung mit der bestehenden Technik auftretenden Probleme
werden somit durch die vorliegende Erfindung beseitigt, so dass
das erklärte Ziel
wie gewünscht
erreicht wird.
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Tatsächlich ermöglicht es
die erfindungsgemäße Aufrolleinrichtung 1,
den Endlosstreifen 3 aus Papiermaterial so zu verformen,
dass er eine ideale Krümmung
erhält,
die das Anbringen der Belagpapiere 7 auf den Filter-Zigaretten-Einheiten 20 begünstigt und
gleichzeitig die physikalische Unversehrtheit der Einheit und damit
die Qualität
der fertigen Zigaretten sicherstellen kann. Kurz gesagt ermöglicht die
Einrichtung 1 durch die erhebliche Reduzierung der zwischen
dem Aufrollelement 22 und dem Endlosstreifen 3 erzeugten
Reibung den reibungsärmeren Durchlauf
des Streifens 3 entlang des Zufuhrpfades P. Schließlich ist
beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Aufrolleinrichtung 1 die
auf den Streifen 3 zur Erzeugung einer bestimmten Aufrolltiefe
bei einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit angewendete Behandlung
sanfter, die Gefahr des Reißens
des Material wird vermieden und die im Endlosstreifen 3 vor und
nach dem Kontaktbereich 23 erzeugten Spannungen können ausgeglichen
werden.
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Im
Einzelnen könnte
das genannte Fluid 26 Wasserdampf oder befeuchtete Luft
sein, die in geeigneter Weise behandelt und auf Temperaturen gehalten
werden, die das Erreichen der gewünschten Wirkung sicherstellen.