EP2548459A2

EP2548459A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: EP2548459A2
Application number: EP20120174741
Authority: EP
Inventors: Ilmar Jonat; Nikolai Wuttke
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2013-01-23
Also published as: DE102011079541A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten (20) der Tabak verarbeitenden Industrie, sowie eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Objekte (20) in einen mit Druckluft (15) beaufschlagten Innenraum (13) einer Trommel (1) eingeführt und durch, insbesondere radiale, Kanäle (7) in der Trommel (1) zu Haltepositionen am äußeren Umfang (5) der Trommel (1) gefördert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie. Schließlich betrifft die Erfindung eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Erfindung betrifft somit die Vereinzelung von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie und insbesondere die Herstellung von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere von Tabakstäben oder Filterstäben, insbesondere für Filterzigaretten. Nach dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren und mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte Artikel enthalten als wesentlichen Bestandteil ein oder mehrere zuvor vereinzelte Objekte, die die Rauch- oder Filtereigenschaften beeinflussen.
Im Falle von Filterstäben handelt es sich bei den Objekten insbesondere um Kapseln mit einer festen Hülle, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Die Flüssigkeit enthält in solchen Fällen üblicherweise Geschmacksstoffe oder Duftstoffe, beispielsweise Menthol. Zur Verwendung bricht ein Raucher die Kapsel vor dem Rauchen durch Druck auf den Filter auf und zündet die Zigarette anschließend an. Durch den Druck auf die Kapsel im Filter wird die Flüssigkeit freigesetzt, so dass sich das Aroma der Flüssigkeit entfaltet. Diese Vorgehensweise bietet ein besonders intensives oder frisches Geschmackserlebnis. Entsprechende Kapseln weisen üblicherweise einen Durchmesser von ca. 2,5 bis 3,5 mm auf, können aber auch kleiner sein.
Alternativ können im Rahmen der Erfindung auch harte Objekte Verwendung finden, ebenso kleinere oder größere Partikel, beispielsweise Kugeln oder zylindrische Objekte aus oder mit Aktivkohle, Extrudaten oder anderen Filtermaterialien oder Zusätzen.
Herkömmlich werden solche Objekte vereinzelt in einen Materialstrang der Tabak verarbeitenden Industrie eingelegt, der längsaxial gefördert wird. Eine entsprechende Technik umfasst gemäß WO 2005/ 032286 A2 eine Einbringvorrichtung für Kapseln in einen Filtertowstreifen mit einem rotierenden Einlegerad. Das Einlegerad weist an seinem äußeren Umfang Aufnahmen für Kapseln auf, in denen die Kapseln nach dem Einlegen mit Saugluft gehalten werden. Bei der weiteren Rotation des Einlegerads dringt der Umfang des Einlegerads durchgängig in den Filtertowstreifen ein. Sobald in diesem Fall eine Kapsel in den Filtertowstreifen eintritt, wird die Saugluft abgeschaltet. So wird die Kapsel im Filtertowstreifen abgelegt und mit diesem weitertransportiert. Am Ort des Einlegerads erhält der Filtertowstreifen im Wesentlichen die Form eines "U", wobei das Einlegerad in die mittlere Aussparung bzw. in den Kanal des "U" eindringt. Anschließend erfolgt die Formung des Filterstrangs, bei der der Filtertowstreifen geschlossen, verdichtet und mit einem Umhüllungsstreifen umhüllt wird.
Die Förderung eines Filtertowstreifens und eines daraus geformten Filterstrangs in einer Filterstrangmaschine erfolgt kontinuierlich. Die Produktionsgeschwindigkeit und die Fördergeschwindigkeit des Filtertowstreifens und des daraus gebildeten Filterstrangs sind dabei durch die maximale Geschwindigkeit der Einbringvorrichtung für in den Filterstrang einzulegende Objekte begrenzt. Diese Höchstgeschwindigkeit beträgt derzeit ca. 100 m/min. Damit ist die Produktionsgeschwindigkeit deutlich niedriger als bei herkömmlichen Filtersträngen, in die keine Kapseln eingelegt werden.
Dies liegt daran, dass die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Einlegerad und den Kapseln unmittelbar vor dem Aufnehmen durch das Einlegerad zu groß ist. Entweder findet nicht jede Kapsel eine Aufnahmekammer im Einlegerad oder eine Kapsel wird zerstört, weil sie noch nicht ganz in der Aufnahmekammer verschwunden ist und an der Speicherwand zerdrückt wird.
Weiterhin müssen während des Anfahrens bei den bekannten Systemen die mit Kapseln bestückten Filterstäbe solange ausgeworfen werden, bis Filterstrang und Einlegerad synchronisiert sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen Objekte mit hoher Verfahrensgeschwindigkeit und großer Sicherheit und mit geringem Ausschuss vereinzelbar und in Filtermaterial oder Tabakmaterial der Tabak verarbeitenden Industrie einlegbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass die Objekte in einen mit Druckluft beaufschlagten Innenraum einer Trommel eingeführt und durch, insbesondere radiale, Kanäle in der Trommel zu Haltepositionen am äußeren Umfang der Trommel gefördert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, die in queraxial geförderte stabförmige Artikel oder in einen längsaxial geförderten Materialstrang einzulegenden Objekte zunächst in den Innenraum der rotierenden Trommel zu führen, wo sie sich über den inneren Umfang der Innenwand der Trommel verteilen. Dabei werden die Objekte, unterstützt durch die Fliehkraft und den im Innenraum herrschenden Überdruck bzw. die Druckluft, in die Kanäle geleitet, die sie, ebenfalls durch die Fliehkraft und den Druckluftstrom in dem Kanal angetrieben, zur äußeren Mantelfläche der Trommel führen. Von dort aus können sie sicher in die stabförmigen Artikel oder in einen Materialstrang eingelegt oder eingeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Trommel als Muldentrommel ausgebildet, in deren am äußeren Umfang angeordneten Mulden stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstäbe, queraxial gefördert werden, wobei die Objekte aus den Haltepositionen in die Artikel eingeführt werden. Da die Kanäle am äußeren Umfang dort enden, wo die Artikel in den Mulden ihre Endflächen haben, und die Artikel an dieser Stelle in einer Halteposition gehalten werden, befinden sie sich nunmehr in der richtigen Position, um in den queraxial geförderten Artikel eingelegt zu werden.
Das Einführen der Objekte in die Artikel erfolgt vorzugsweise mittels in axialer Richtung der Artikel bewegter Stößel, wobei die Stößel nach dem Einführen wieder in ihre Ausgangsposition zurück bewegt werden. Das Einführen geschieht somit mit Hilfe jeweils eines Stößels, der in längsaxialer Richtung des Artikels auf den Artikel zu und wieder zurück bewegbar ist. Dabei wird mittels des Stößels das Objekt in den Artikel hineingelegt bzw. hineingedrückt. Auf diese Weise findet eine effiziente Vereinzelung der Objekte statt, ebenso wie ein effizientes Einlegen der Objekte in die Artikel. Da die Objekte vor dem Einlegen an der Halteposition gehalten werden, ist auch eine hohe Reproduzierbarkeit der Positionen der Objekte in den Artikeln gewährleistet.
Alternativ ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Objekte aus den Haltepositionen in einen Materialstrang der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrang, eingelegt werden, insbesondere mittels Druckluft. Aus dem Materialstrang werden später stabförmige Artikel abgelängt.
Objekte können die oben beschriebenen Kapseln sein, also kugelförmige Objekte, auch elliptische Objekte. Es kann sich auch um Vollmaterial oder unter anderem um abgeschnittenes Extrudat handeln, das auf diese Weise in stabförmige Artikel einlegbar ist.
Anwendungsbeispiele sind die unter den Bezeichnungen MULFI und MERLIN der Anmelderin vertriebenen Filterherstellungsmaschinen. Das Verfahren kann auch beispielsweise im Filterlauf der Filteransetzmaschine MAX der Anmelderin, sowohl in Varianten mit einfachem Filterlauf als auch mit doppeltem Filterlauf für doppelte Filter, verwendet werden, sowie beispielsweise für Filterstäbe, die auf Zelluloseacetat, einer Kombination aus Zelluloseacetat mit Aktivkohlegranulat, Papier oder anderen Materialien beruhen können. Ebenfalls ist das erfindungsgemäße Verfahren in einer Strangmaschine des Typs PROTOS, KDF oder TURMALIN der Anmelderin vorteilhaft eingesetzt worden.
Vorzugsweise verschwinden die Objekte komplett in dem Artikel, d.h. sie werden vollständig eingebettet. Die Artikel können auch vorgeformt sein zur Aufnahme der Objekte. Das bedeutet, dass sie eine endseitige Vertiefung zur Aufnahme eines Objekts aufweisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Einlegen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, das dadurch weitergebildet ist, dass das Einlegen in zwei oder mehr Reihen von Artikeln oder in zwei oder mehr Materialsträngen in einer Doppelstrangmaschine oder Mehrstrangmaschine erfolgt, wobei insbesondere die Artikel auf einer Muldentrommel oder auf mehreren Muldentrommeln in zwei oder mehr Reihen queraxial hintereinander gefördert werden. Auf diese Weise sind auch unter anderem Zweistrangmaschinen oder Mehrstrangmaschinen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar. Es erfolgt insbesondere vorzugsweise eine synchrone Bestückung der Artikel.
Ebenfalls vorzugsweise werden die Artikel nach dem Einlegen der Objekte an eine in Förderrichtung stromabwärts angeordnete weitere Fördervorrichtung und/oder Verarbeitungsvorrichtung übergeben.
Die Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie umfassend eine Trommel, gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass die Vorrichtung weiter eine Druckluftquelle und einen Objektvorrat aufweist, wobei Objekte aus dem Objektvorrat in einen Innenraum der Trommel einbringbar sind und der Innenraum mittels der Druckluftquelle mit Druckluft beaufschlagbar ist, wobei die Trommel, insbesondere radiale, Kanäle für Objekte zwischen dem Innenraum und dem äußeren Umfang aufweist, wobei die Kanäle an Haltepositionen am äußeren Umfang der Trommel enden.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Trommel als Muldentrommel mit Mulden zum Halten und zum queraxialen Fördern von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie ausgebildet, wobei die Objekte in den Haltepositionen jeweils in einer axialen Verlängerung der Artikel in den Mulden angeordnet sind, wobei insbesondere die Muldentrommel axial in Richtung der Artikel bewegbare Stößel aufweist, mittels denen die Objekte aus den Haltepositionen in die Artikel einlegbar sind.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ausführbar. Um ein Abreißen der Druckluft während des Befüllens des Objektvorrats zu verhindern, wird beispielsweise eine Doppelkammertechnik angewendet. Dabei wird die Verbindung zwischen Objektvorrat und Muldentrommel geschlossen, während der Objektvorrat geöffnet und befüllt wird. Vor dem Herauslassen der Objekte aus dem Objektvorrat in die Muldentrommel wird der Objektvorrat wiederum von der äußeren Atmosphäre durch Schließen abgetrennt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat die dem erfindungsgemäßen Verfahren eigenen Vorteile, dass eine effiziente Vereinzelung und ein effizientes Einlegen von Objekten in Artikel gewährleistet sind. Die Objekte werden hierbei schonend behandelt. Die Beanspruchung im Inneren der Muldentrommel ist sehr gering. Die Förderung der Objekte vom Innenraum der Muldentrommel zu den Haltepositionen am äußeren Umfang der Muldentrommel geschieht mit geringem Kraftaufwand durch Zentrifugalkraft bzw. Fliehkraft und die Druckluft, die aus dem Inneren der Muldentrommel durch die Kanäle nach außen entweicht. Das Einlegen der Objekte in die Artikel mittels Stößel geschieht in geordneter Weise, da die Positionen des Artikels in der Mulde und des Objekts in der Halteposition genau aufeinander ausgerichtet sind und nur eine axiale Bewegung stattfindet, die durch den Stößel auf das Objekt übertragen wird. Es erfolgt somit eine sehr kontrollierte und daher vergleichsweise schwache Kraftbeaufschlagung auf die Objekte.
Damit werden eine hohe Einlegeeffizienz und eine Einlegegeschwindigkeit ermöglicht, bei gleichzeitig geringem Ausschuss.
Vorzugsweise sind an beiden Seiten jeder Mulde Kanäle für Objekte und insbesondere in axialer Richtung bewegbare Stößel angeordnet. Damit können beidseitig Objekte in die Artikel eingelegt werden, was insbesondere beispielsweise bei doppeltlangen Filterstäben sinnvoll ist, die im weiteren Herstellungsverfahren der Filterzigaretten in der Mitte durchtrennt werden.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform ist die Trommel mit ihrem Umfang einen Materialstrang der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Tabakstrang, im Wesentlichen tangential berührt, wobei eine Strangöffnungsvorrichtung, insbesondere ein Pflug, in Strangförderrichtung stromaufwärts der Trommel angeordnet ist, wobei die Kanäle der Trommel steuerbare Rückhaltemittel, insbesondere Schieber, aufweist, mittels deren jeweils ein Objekt aus einem Kanal in den geöffneten Materialstrang einlegbar ist. Die im Wesentlichen tangentiale Berührung oder Annäherung stellt sicher, dass die Trommel sich mit ihrem Umfang an der Einführposition in der gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wie der Materialstrang. Der Umfang der Trommel kann den Materialstrang berühren, in ihn eintauchen oder einen schmalen Spalt zum Materialstrang belassen, solange ein sicheres Einführen der Objekte in den Materialstrang sichergestellt ist. Dieses erfolgt vorzugsweise mit Druckluft.
Vorzugsweise sind eine oder mehrere Trommeln für zwei oder mehr Reihen von Artikeln oder Materialstränge in einer Doppelstrangmaschine oder Mehrstrangmaschine umfasst, wobei insbesondere die Artikel auf einer Muldentrommel oder auf mehreren Muldentrommeln in zwei oder mehr Reihen queraxial hintereinander förderbar sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Trommel an der Wandung ihres Innenraums wenigstens abschnittsweise eine spiralförmige Struktur auf, deren Orientierung bei Drehung der Muldentrommel um ihre Längsachse dazu führt, dass Objekte, die an der Wandung abrollen, in Richtung auf die Kanäle zu gefördert werden. Die spiralförmige Struktur, die auch reliefartig ausgebildet sein kann, lenkt die in den Innenraum der Trommel eingeführten Objekte, wenn sie rollen oder gleiten können, immer weiter in Richtung auf die Eingänge der Kanäle zu, so dass eine effiziente Beschickung der Kanäle mit Objekten verwirklicht wird.
Bei einer Muldentrommel, bei der die Artikel von beiden Seiten mit Objekten beschickt werden, können auch zwei Reihen von Kanälen, von denen jeweils eine an einer Seite bzw. der anderen Seite der Mulden angeordnet ist, vorgesehen sein. In diesem Fall sind vorteilhafterweise beidseitig der beiden Reihen von Kanälen zwei spiralförmige Strukturen angeordnet, wobei die spiralförmigen Strukturen gegeneinander gegenläufige Orientierungen aufweisen. Auch zwischen den beiden Reihen von Kanälen ist vorteilhafterweise eine doppeltspiralförmige Struktur ausgebildet, wobei die gegenläufigen Spiralhälften jeweils so orientiert sind, dass die Objekte in den beiden Hälften zu der jeweils näheren Reihe von Kanälen gefördert werden. Auch in dem Fall, dass eine Trommel gleichzeitig zwei Materialstränge mit Objekten beschickt, ist vorteilhafterweise eine entsprechende doppeltspiralförmige Struktur vorgesehen.
Die Eingänge der Kanäle an der Innenseite der Trommel sind vorzugsweise etwas vertieft, beispielsweise insbesondere trichterförmig vertieft, so dass die Objekte sich an den Eingängen zu den Kanälen sammeln und somit bevorzugt bei den Kanälen verbleiben und in die Kanäle eintreten.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen zur Förderung und Vereinzelung der Objekte sind Schikanen innerhalb der Trommel.
Ebenfalls vorzugsweise enden die Kanäle an den Haltepositionen in Auffangtaschen, die eine weitere radiale Bewegung der Objekte verhindern. In den Auffangtaschen werden die Objekte effektiv gehalten.
Alternativ oder zusätzlich hierzu weisen die Kanäle Schieber oder Hebel auf, die über eine Verschiebesteuerung so gesteuert werden, dass jeweils pro Umdrehung der Trommel nur ein Objekt durch den Kanal gelangt. Eine solche Verschiebesteuerung kann mittels einer Taumelscheibe realisiert sein, sie kann auch durch elektronisch gesteuerte elektrische oder andere Aktuatoren realisiert werden.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer erfindungsgemäßen vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten der Tabak verarbeitenden Industrie gelöst. Eine solche Maschine kann beispielsweise eine Filteransetzmaschine des Typs MAX, aber auch eine Filterherstellungsmaschine des Typs MULFI oder MERLIN oder eine Strangmaschine des Typs PROTOS, KDF oder TURMALIN der Anmelderin sein.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine erhebliche Bauraumersparnis, da der Innenraum der ohnehin vorhandenen Muldentrommel verwendet wird. Weiterhin ergibt sich eine schonende Behandlung der Objekte. Vor der Bestückung der Artikel mit Objekten ist keine komplette Vereinzelung der Objekte notwendig. Diese geschieht im Inneren der Muldentrommel, so dass die Notwendigkeit einer Vorvereinzelung entfällt, wodurch der Herstellungsprozess erleichtert wird.
Weiterhin ergibt sich eine sehr gute Positioniergenauigkeit durch die exakte Bestimmbarkeit der Halteposition relativ zu der Position der Artikel in den Mulden im Falle einer Muldentrommel. Dadurch wird auch eine höhere Stranggeschwindigkeit realisierbar. Außerdem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt in bestehende Maschinen eingegliedert werden. Die konstruktiven Änderungen in bestehenden Maschinen sind gering.
Die zu den Erfindungsgegenständen, d.h. dem Verfahren, der Vorrichtung und der Maschine genannten Merkmale, Vorteile und Eigenschaften, gelten ohne Einschränkungen jeweils auch für die anderen Erfindungsgegenstände, auf die sie sich beziehen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Muldentrommel,
Fig. 2a), 2b): eine schematische Darstellung des Befüllungsvorgangs für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 3a) - 3c): schematische Darstellungen des Einlegevorgangs,
Fig. 4: eine schematische Detaildarstellung aus einer erfindungsgemäßen Muldentrommel und
Fig. 5a), 5b): eine schematische Darstellung eines weiteren Details einer erfindungsgemäßen Muldentrommel.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Muldentrommel 1 in einer Perspektivdarstellung gezeigt. Ebenfalls dargestellt ist der gekrümmte Förderweg 2 eines nicht dargestellten Artikels, der von der Muldentrommel 1 in Drehrichtung 12 nach oben gefördert und an eine weitere, nicht dargestellte Trommel übergeben wird. Dabei erstreckt sich der Förderweg 2 über einen Teil des Umfangs der in Drehrichtung 12 drehenden Muldentrommel 1.
Die Muldentrommel 1 verfügt zentral an ihrer Außenfläche 5 über Mulden 3, die jeweils zur Aufnahme und zum Halten eines stabförmigen Artikels mit nicht dargestellten Saugluftöffnungen ausgebildet sind. Die Mulden 3 werden durch Muldenränder 4, 4' begrenzt, die dazu beitragen, dass die stabförmigen Artikel auch in axialer Richtung fest in den Mulden 3 gelagert und gehalten werden. Die Muldenränder 4, 4' weisen in ihrem Inneren Kanäle auf, von denen in Fig. 1 die Kanalausgänge 9, 9' an der Außenseite zu sehen sind. Aus den Kanalausgängen 9, 9' entweicht im Betrieb Druckluft, mit der der Innenraum 13 der Muldentrommel 1 beaufschlagt ist.
An der Innenfläche 6, die den Innenraum 13 der Muldentrommel 1 begrenzt, sind zentral zwei Reihen von Kanaleingängen 8, 8' von Kanälen gezeigt, die mit den jeweiligen Kanalausgängen 9, 9' an der Außenseite korrespondieren. Der Durchmesser der Kanaleingänge 8, 8' ist größer als der Durchmesser der Kanalausgänge 9, 9', da in die Kanäle Objekte 20 eintreten sollen, jedoch nicht durch die Druckluft und die Zentrifugalkraft auch außen herausgeschleudert werden sollen. Die Durchmesser der Kanalausgänge 9, 9' sind somit kleiner als der Durchmesser der Objekte 20 gewählt.
Ebenfalls dargestellt in Fig. 1 ist an der Innenfläche 6 ein Spiralrelief bzw. eine Spiralstruktur 10, die so orientiert ist, dass sie, wenn die Muldentrommel 1 in Drehrichtung 12 dreht, ein Objekt 20 in Richtung auf die Reihe der nächstgelegenen Kanaleingänge 8 fördert. Ein solches Objekt 20 ist in Fig. 1 in der Spiralstruktur 10 dargestellt. Ein entsprechendes gegenläufig orientiertes Spiralrelief, das nicht dargestellt ist, ist auch in der gegenüberliegenden Hälfte der Innenfläche 6 der Muldentrommel 1 ausgebildet.
Beidseits der Muldenränder 4, 4' sind außerdem Stößel 11, 11' angeordnet, die jeweils in axialer Richtung mit den Zentren der Artikel in den Mulden 3 fluchten. Die Muldenränder 4, 4'weisen Öffnungen oder Kanäle auf, durch die die Stößel 11, 11' axial hindurchbewegt werden können, um dort befindliche Objekte 20 in Richtung auf die Artikel in den Mulden 3 zu verschieben und in diese einzulegen.
Die Steuerung der Stößel 11, 11' kann elektronisch oder mechanisch erfolgen, beispielsweise mittels einer Taumelscheibe, Steuerkurve oder gleich wirkender Maßnahmen.
In Fig. 2a), 2b) sind einige Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, mit denen das Füllen der Muldentrommel 1 erfolgt. Ein Objektvorrat 21 oder Magazin ist zunächst geöffnet, so dass in Pfeilrichtung Objekte 20 in den Objektvorrat 21 eingebracht werden können. Dabei ist der Objektvorrat 21 durch eine Klappe 22 von einem Schacht 23 getrennt, der mit der Muldentrommel 1 verbunden ist. Damit ist der Innenraum des Schafts 23 und der Muldentrommel 1 gegenüber dem Objektvorrat 21 abgetrennt, der zur Außenluft hin geöffnet ist. So bleibt der durch die Druckluft 15 im Inneren des Schafts 23 und der Muldentrommel 1 erzeugte Überdruck erhalten, während der Objektvorrat 21 gefüllt wird.
Der Schacht 23 endet an seinem unteren Ende an einer schiefen Ebene oder Schräge 24. Die eingeführte Druckluft 15 und die Schräge 24 bewirken, dass sich die eingefüllten Objekte 20 in Pfeilrichtung 26 in Richtung auf die Muldentrommel 1 zu bewegen und in die Muldentrommel 1 hinein gelangen. Die Muldentrommel 1 kann vorteilhaft auch beidseitig beschickt werden. In diesem Fall wären ein weiterer Schaft 23 und ein weiterer Objektvorrat 21 auf der gegenüberliegenden Seite der Muldentrommel 1 vorhanden.
Da die Muldentrommel 1 sich in Drehrichtung 12 gegenüber dem Schaft 23 dreht, ist dazwischen eine Dichtung 25 vorhanden, mit der ein Druckluftverlust an der Nahtstelle zwischen Muldentrommel 1 und Schaft 23 verhindert wird.
In Fig. 2b) ist der Objektvorrat 21 nunmehr geschlossen worden und nicht mehr mit der äußeren Atmosphäre verbunden. Der Objektvorrat 21 kann auch gegenüber der Atmosphäre und im Übergang in die Muldentrommel 1 abgedichtet sein und mit einem Überdruck beaufschlagt werden. Zu dem in Fig. 2b) dargestellten Zeitpunkt kann die Klappe 22 geöffnet werden, so dass die Objekte 20 aus dem Objektvorrat 21 in den Schaft 23 fallen und durch die Druckluft 15 und die Schräge 24 geleitet in den Innenraum 13 der mit Druckluft 15 beaufschlagten Muldentrommel 1 gelangen. Durch die aufeinander folgenden Abschlüsse des Objektvorrats 21 wird somit eine Doppelkammertechnik realisiert, mit der ein Abreißen des Überdrucks während des Befüllens des Objektvorrats 1 unterdrückt wird.
In Fig. 3a) bis 3c) sind aufeinander folgende Zustände des Einlegevorgangs schematisch im Detail dargestellt. In allen drei Teilfiguren ist jeweils ein Kanal 7 mit Objekten 20 in der Hülle der Muldentrommel 1 gezeigt, wobei oben jeweils der Innenraum 13 mit der Druckluft 15 bzw. einem Überdruck dargestellt ist. Die Zentrifugalkraft und die Druckluft 15 treiben die Objekte 20 in dem Kanal 7 nach außen, d.h. in Fig. 3a) bis 3c) nach unten. Dort gelangen sie in eine Auffangtasche 7a, in der sie festgehalten werden, da jede weitere radiale Bewegung unterdrückt ist. Seitlich der Auffangtasche 7a ist ein Stößel 11 in der Außenfläche 5 der Muldentrommel 1 angeordnet, der in Bewegungsrichtung 14 hin und her bewegbar ist. An der gegenüberliegenden Seite der Auffangtasche 7a, die auch ein Teil des Muldenrands 4 ist, befindet sich ein Artikel 31 in einer Mulde. Der Artikel 31 weist noch kein eingelegtes Objekt 20 auf. Der Artikel 31 wird mittels Saugluft 16 in seiner Mulde gehalten.
In Fig. 3b) ist dargestellt, dass der Stößel 11 nunmehr nach rechts in Richtung auf den Artikel 31 zu bewegt worden ist. Dabei tritt der Stößel 11 durch die dafür vorgesehenen Öffnungen der Auffangtasche 7a hindurch und drückt das in der Auffangtasche 7a angeordnete Objekt 20 in die Stirnfläche des Artikels 31.
In der nachfolgenden Fig. 3c) ist der Stößel 11 wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt worden. Ein weiteres Objekt 20 ist in die Auffangtasche 7a nachgerutscht und der Artikel 31 umfasst ein eingelegtes Objekt 20.
Hiermit wird verdeutlicht, dass aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Innenraum 13 der Muldentrommel 1 und dem Außenraum ein Volumenstrom von Luft und Objekten 20 durch die Kanäle 7 entsteht, die insbesondere radial durch die Trommelwand gebohrt sind. Diese Kanäle 7 sind so dimensioniert, dass die Objekte 20 gerade hindurchpassen. Durch den entstehenden Volumenstrom, die Schwerkraft und ggf. die entstehenden Fliehkräfte werden die Objekte 20 in die Kanäle 7 in Richtung Außenraum getrieben. Da in einem Kanal 7 immer nur ein Objekt 20 in axialer Richtung passt, sind die Objekte 20 hier zweidimensional vereinzelt. Entsprechende Auffangtaschen 7a, Kanäle 7 und Stößel 11 können sich an beiden Seiten des Artikels 31 befinden.
Die Objekte 20 können sich in den Kanälen 7 alternativ auch zweireihig aufreihen, wobei dann allerdings in einer Halteposition oder Auffangtasche 7a nur für ein Objekt 20 Platz ist.
In Fig. 4 ist ein Detail eines solchen Kanals 7 wie in Fig. 3 dargestellt, gezeigt. An der Innenseite 6 der Muldentrommel 1 hat der Kanal 7 einen Durchmesser, der den Durchmesser eines Objekts 20 geringfügig übersteigt. An der Außenseite 5 der Muldentrommel 1 endet der Kanal 7 in einer Auffangtasche 7a. Da der letzte Teil des Kanals 7 nach außen hin einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser der Objekte 20, bildet die Innenfläche einen Objektsitz 7b, auf das das Objekt 20 aufgrund des Luftstroms und der Fliehkraft gedrückt wird.
An der Stelle, an der das Objekt 20 auf dem Objektsitz 7b in der Auffangtasche 7a gehalten wird, sind beidseitig Öffnungen für den Stößel 11 vorgesehen, so dass der Stößel 11 axial bewegt das Objekt 20, das auf dem Objektsitz 7b ruht, in den Artikel 31 einlegen kann. Hierzu kann der Artikel 31 an seiner Endfläche mit einer Vorformung 32 zur Aufnahme des Objekts 20 vorbereitet sein.
In Fig. 5a), 5b) ist eine alternative Variante in zwei Verfahrenszuständen gezeigt, wobei Objekte 20 hier in einen im Querschnitt dargestellten Materialstrang 55, beispielsweise einen Filterstrang, eingelegt werden. Wie in Fig. 3 und Fig. 4 ebenfalls, befindet sich der Innenraum 13 der Trommel 1 im oberen Teil der Zeichnung. Das hier gezeigte Detail stellt einen Mechanismus dar, mit dem jeweils nur ein Objekt 20 zur gleichen Zeit durch den Kanal 7 geführt bzw. durchgelassen wird. Hierfür sind nacheinander ein erster Schieber 41 und eine zweiter Schieber 43 vorgesehen, die jeweils eine Öffnung 42 bzw. 44 aufweisen, die so dimensioniert ist, dass ein Objekt 20 hindurch passt. Die beiden Schieber 41, 43 sind durch Führungsöffnungen 45, 46 in den Seitenwänden des Kanals 7 geführt. Außerdem sind sie jeweils mittels Gelenkverbindungen 50, 51 an einer Taumelscheibe 49 festgemacht, die über eine Gelenkverbindung 48 mit einer Halterung 47 an der Außenseite 5 der Muldentrommel festgemacht ist.
In Fig. 5a) ist eine Situation abseits einer Einlegeposition gezeigt, in der der erste Schieber 41 so angeordnet ist, dass die Öffnung 42 des ersten Schiebers 41 mit dem Kanal 7 fluchtet und somit ein Objekt 20 hindurch passt. Der zweite Schieber 43 ist jedoch verschoben, so dass ein Objekt 20 nicht durch die nicht mit dem Kanal 7 fluchtende Öffnung 44 hindurch passt. Auf diese Weise wird in Fig. 5a) kein Objekt durch den Kanal 7 hindurchgelassen.
Im Laufe der Umdrehung der Muldentrommel 1 gelangt diese dann an eine Position, wo ein Objekt 20 hindurchgelassen werden soll. Hierzu verschwenkt die Taumelscheibe 49, geführt durch eine Laufrolle 52, so, dass der zweite Schieber 43 verschoben wird, so dass dessen Öffnung 44 nunmehr mit dem Kanal 7 fluchtet und ein Objekt 20 heraus lässt. Gleichzeitig ist der erste Schieber 41 mit seiner Öffnung 42 ebenfalls verschoben worden, so dass diese nicht mehr mit dem Kanal 7 fluchtet. Die weiteren Objekte 20 werden somit durch den ersten Schieber 41 aufgehalten. Nur das in Fig. 5b) zuunterst dargestellte Objekt 20 gelangt somit aus dem Kanal 7 heraus und kann aus der Halteposition zwischen den Schiebern 41, 43 in den tangential berührten Strang 55 gelangen. Dieser war zuvor durch einen nicht dargestellten Pflug unter Erzeugung einer Rinne 56 geöffnet worden, so dass das Objekt 20 an der in Fig. 5b) dargestellten Einlegeposition mittels Druckluft in den Materialstrang 55 eingelegt wird.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.

Bezugszeichenliste

1: Muldentrommel
2: Förderweg
3: Mulde
4, 4': Muldenrand
5: Außenfläche
6: Innenfläche
7: Kanal
7a: Auffangtasche
7b: Objektsitz
8, 8': Kanaleingang
9, 9': Kanalausgang
10: spiralförmige Struktur
11, 11': Stößel
12: Drehrichtung
13: Innenraum
14: Bewegungsrichtung des Stößels
15: Druckluft
16: Saugluft
20: Objekt
21: Objektvorrat
22: Klappe
23: Schacht
24: Schräge
25: Dichtung
26: Förderrichtung
31: Artikel
32: Vorformung
41: erster Schieber
42: Öffnung
43: zweiter Schieber
44: Öffnung
45, 46: Führungsöffnung
47: Halterung
48: Gelenkverbindung
49: Taumelscheibe
50, 51: Gelenkverbindung
52: Laufrolle
55: Materialstrang
56: Rinne

Claims

Verfahren zum Vereinzeln von Objekten (20) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Objekte (20) in einen mit Druckluft (15) beaufschlagten Innenraum (13) einer Trommel (1) eingeführt und durch, insbesondere radiale, Kanäle (7) in der Trommel (1) zu Haltepositionen am äußeren Umfang (5) der Trommel (1) gefördert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) als Muldentrommel ausgebildet ist, in deren am äußeren Umfang angeordneten Mulden (3) stabförmige Artikel (31) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstäbe, queraxial gefördert werden, wobei die Objekte (20) aus den Haltepositionen in die Artikel (31) eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen der Objekte (20) in die Artikel (31) mittels in axialer Richtung (14) der Artikel (31) bewegter Stößel (11, 11') erfolgt und die Stößel (11, 11') nach dem Einführen wieder in ihre Ausgangsposition zurück bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (20) aus den Haltepositionen in einen Materialstrang (55) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrang, eingelegt werden, insbesondere mittels Druckluft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegen in zwei oder mehr Reihen von Artikeln (31) oder in zwei oder mehr Materialsträngen in einer Doppelstrangmaschine oder Mehrstrangmaschine erfolgt, wobei insbesondere die Artikel (31) auf einer Muldentrommel (1) oder auf mehreren Muldentrommeln (1) in zwei oder mehr Reihen queraxial hintereinander gefördert werden.
Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten (20) der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Trommel (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine Druckluftquelle und einen Objektvorrat (21) aufweist, wobei Objekte (20) aus dem Objektvorrat (21) in einen Innenraum (13) der Trommel (1) einbringbar sind und der Innenraum (13) mittels der Druckluftquelle mit Druckluft beaufschlagbar (15) ist, wobei die Trommel (1), insbesondere radiale, Kanäle (7) für Objekte (20) zwischen dem Innenraum (13) und dem äußeren Umfang (5) aufweist, wobei die Kanäle (7) an Haltepositionen am äußeren Umfang (5) der Trommel (1) enden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) als Muldentrommel mit Mulden zum Halten und zum queraxialen Fördern von stabförmigen Artikeln (31) der Tabak verarbeitenden Industrie ausgebildet ist, wobei die Objekte (20) in den Haltepositionen jeweils in einer axialen Verlängerung der Artikel (31) in den Mulden (3) angeordnet sind, wobei insbesondere die Muldentrommel (1) axial in Richtung der Artikel (31) bewegbare Stößel (11, 11') aufweist, mittels denen die Objekte (20) aus den Haltepositionen in die Artikel (31) einlegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten jeder Mulde (3) Kanäle (7) für Objekte (20) und insbesondere in axialer Richtung bewegbare Stößel (11, 11') angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) mit ihrem Umfang einen Materialstrang (55) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Tabakstrang, im Wesentlichen tangential berührt oder annähert, wobei eine Strangöffnungsvorrichtung, insbesondere ein Pflug, in Strangförderrichtung stromaufwärts der Trommel (1) angeordnet ist, wobei die Kanäle (7) der Trommel steuerbare Rückhaltemittel, insbesondere Schieber (41, 43), aufweist, mittels deren jeweils ein Objekt (20) aus einem Kanal (7) in den geöffneten Materialstrang (55) einlegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Trommeln (1) für zwei oder mehr Reihen von Artikeln (31) oder Materialstränge (55) in einer Doppelstrangmaschine oder Mehrstrangmaschine umfasst sind, wobei insbesondere die Artikel (31) auf einer Muldentrommel (1) oder auf mehreren Muldentrommeln (1) in zwei oder mehr Reihen queraxial hintereinander förderbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) an der Wandung ihres Innenraums (13) wenigstens abschnittsweise eine spiralförmige Struktur (10) aufweist, deren Orientierung bei Drehung der Muldentrommel (1) um ihre Längsachse dazu führt, dass Objekte (20), die an der Wandung abrollen, in Richtung auf die Kanäle (7) zu gefördert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (7) an den Haltepositionen in Auffangtaschen (7a) enden, die eine weitere radiale Bewegung der Objekte (20) verhindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (7) Schieber (41, 43) oder Hebel aufweisen, die über eine Verschiebesteuerung so gesteuert werden, dass jeweils pro Umdrehung der Trommel (1) nur ein Objekt (20) durch einen Kanal (7) gelangt.
Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Vorrichtung zum Vereinzeln von Objekten (20) der Tabak verarbeitenden Industrie, nach einem der Ansprüche 6 bis 13.