EP2727482A1

EP2727482A1 - Einlegerad, Vorrichtung, Strangmaschine und Verfahren zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: EP2727482A1
Application number: EP13187554.4A
Authority: EP
Inventors: Frank Syrzisko; Hennes Gäde
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2014-05-07
Also published as: DE102012219868A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einlegerad (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere einer Filterstrangmaschine, das um eine zentrale Drehachse (11) drehbar ist und ausgebildet ist, mit seinem Umfang (12) zum Einlegen von Objekten (4) in einen Materialstrang (2), insbesondere Filtertowstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie einzutauchen, wobei im eintauchenden Umfang (12) Objektaufnahmen (14) mit mit Saugluft (32) und/oder Druckluft (34) beaufschlagbaren ersten Saugluftöffnungen (26) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung und eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einem entsprechenden Einlegerad sowie ein Verfahren zum Einlegen von Objekten (4) in einen Materialstrang (2), insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie. Das erfindungsgemäße Einlegerad zeichnet sich dadurch aus, dass das Einlegerad (10) an einer Seite eine bezüglich der Drehachse (11) rotationssymmetrische Hüllwand (20) aufweist, deren Außendurchmesser von einem zentralen Objekteinlass (39) zu den Objektaufnahmen (14) hin zunimmt, wobei in einem von der Hüllwand (20) eingeschlossenen Innenraum ein sich mitdrehender Führungskörper (22) angeordnet ist, dessen Außenkontur flächig mit der Innenkontur der Hüllwand (20) abschließt, wobei die Außenkontur des Führungskörpers (22) Objektkanäle (16) aufweist, die von einer objekteinlassseitigen Objektaufnahmekammer (38) zu den Objektaufnahmen (14) hin führen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einlegerad einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere einer Filterstrangmaschine, das um eine zentrale Drehachse drehbar ist und ausgebildet ist, mit seinem Umfang zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang, insbesondere Filtertowstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie einzutauchen, wobei im eintauchenden Umfang Objektaufnahmen mit mit Saugluft und/oder Druckluft beaufschlagbaren ersten Saugluftöffnungen angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung und eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einem entsprechenden Einlegerad sowie ein Verfahren zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang, insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie.
Die Erfindung betrifft somit die Herstellung eines Materialstrangs, insbesondere eines Tabakstrangs oder Filterstrangs, für stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere für Filterzigaretten. Der Tabakstrang oder Filterstrang wird nach seiner Herstellung in einzelne Tabakstäbe bzw. Filterstäbe abgelängt. Der Filterstrang bzw. die abgelängten Filterstäbe oder Tabakstäbe enthalten als wesentlichen Bestandteil ein oder mehrere Objekte, die die Rauch- oder Filtereigenschaften beeinflussen.
Im Falle von Filterstäben bzw. einem Filterstrang 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. 3,5 mm auf, können aber auch kleiner sein.
Alternativ können im Rahmen der Erfindung als Objekte auch harte Objekte Verwendung finden, ebenso kleinere oder größere Partikel, beispielsweise Kugeln oder zylindrische Objekte aus Aktivkohle, Extrudaten oder anderen Filtermaterialien oder Zusätzen.
Eine gattungsgemäße Technik umfasst gemäß WO 2005/032286 A2 eine Einbringvorrichtung für Kapseln in einen Filtertowstreifen mit einem rotierenden Einlegerad. Das Einlegerad weist an seinem 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, das Einlegen von Objekten in einen Materialstrang der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer größeren Geschwindigkeit zu ermöglichen als es bisher möglich war, wobei außerdem die Objekte schonender behandelt werden sollen als bisher und insbesondere weniger Objekte als bisher als Ausschuss behandelt werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein Einlegerad einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere einer Filterstrangmaschine gelöst, das um eine zentrale Drehachse drehbar ist und ausgebildet ist, mit seinem Umfang zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang, insbesondere Filtertowstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie einzutauchen, wobei im eintauchenden Umfang Objektaufnahmen mit mit Saugluft und/oder Druckluft beaufschlagbaren ersten Saugluftöffnungen angeordnet sind, das dadurch weitergebildet ist, dass das Einlegerad an einer Seite eine bezüglich der Drehachse rotationssymmetrische Hüllwand aufweist, deren Außendurchmesser von einem zentralen Objekteinlass zu den Objektaufnahmen hin zunimmt, wobei in einem von der Hüllwand eingeschlossenen Innenraum ein sich mitdrehender Führungskörper angeordnet ist, dessen Außenkontur flächig mit der Innenkontur der Hüllwand abschließt, wobei die Außenkontur des Führungskörpers Objektkanäle aufweist, die von einer objekteinlassseitigen Objektaufnahmekammer zu den Objektaufnahmen hin führen.
Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, dass die Beschickung der Objektaufnahmen am Umfang des Einlegerads nunmehr nicht mehr durch eine getrennte Vorrichtung, sondern durch eine zentrifugenartige Vorrichtung am Einlegerad selbst verwirklicht wird. Die Hüllwand und der Führungskörper drehen sich mit dem Einlegerad mit, so dass Objekte, die in die Objektaufnahmekammer eingeleitet werden, die Rotation der Hüllwand und damit des Einlegerads als solches aufnehmen. Zusätzlich wird durch die Ausbildung der Objektkanäle zwischen der Außenkontur des Führungskörpers und der Hüllwand eine schonende Sortierung und Mitnahme der Objekte und Hinführung zu den Objektaufnahmen gewährleistet. Eine Übergabe von Objekten von außen an die Objektaufnahmen des Einlegerads, die entsprechend fehleranfällig ist, findet nicht mehr statt.
Das Zuführen der Objekte von innen kann durch Gravitation, Druckluft oder Vakuum, also Saugluft, unterstützt werden. Insbesondere kann die Saugluft an den Objektaufnahmen auch gegebenenfalls durch die Objektkanäle bis in die Objektaufnahmekammer hinein wirken. Die Objekte können während des Zuführprozesses durch geeignete Maßnahmen in Rotation gebracht werden, in der Art, dass sie beispielsweise an der Innenwand eines Zuführrohres bereits spiralförmig entlanglaufen. Dies kann durch eine in das Zuführrohr eingebaute Wendel oder durch gezielte Luftströmungen erfolgen. Die Kapseln werden nunmehr an die Mittelachse des Einlegerads, also nicht mehr wie bisher üblich tangential, herangeführt. Die Objekte werden schonend behandelt, da die Geschwindigkeiten im Eingabebereich der Kapseln, also zentrumsnah, geringer sind als am Außendurchmesser des Einlegerads.
Die in den Objektaufnahmen liegenden Objekte werden, wenn sich die Objektaufnahme in einer Einlegeposition im Materialstrang befindet, in den Filterstrang mittels Zentrifugalkraft, gegebenenfalls unterstützt mittels Druckluft, ausgegeben. Dadurch, dass keine weiteren Übergabeprozesse stattfinden, werden die Objekte ebenfalls schonend behandelt.
Die Hüllwand ist vorzugsweise konisch ausgebildet. Ebenfalls erfindungsgemäß vorteilhaft sind jedoch auch andere Formen der Hüllwand, die beispielsweise zwei konische Abschnitte mit unterschiedlichen Steigungen aufweisen können oder eine im Querschnitt gekrümmte Form, die entweder eine konvexe oder konkave Krümmung bezüglich einer konischen Form aufweisen, oder Mischungen entsprechender Formen.
Eine weitere Maßnahme, mit der die Objekte schonend in eine Drehung entsprechend der Drehung des Einlegerads bringbar sind, ist vorteilhafterweise gegeben, wenn in der Objektaufnahmekammer ein, insbesondere in gleichem Drehsinn wie das Einlegerad rotierender, Abstreifer angeordnet ist. Dieser Abstreifer kann sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Einlegerad oder mit einer reduzierten Geschwindigkeit drehen und sorgt dafür, dass auch diejenigen Objekte, die nicht direkt an der Innenseite der Hüllwand anliegen, schonend in die Drehung mit beschleunigt werden. Er kann auch stillstehen. Es soll dabei in jeder Variante verhindert werden, dass die Objekte exakt die gleiche Rotationsgeschwindigkeit erhalten wie das Einlegerad, da sie sonst die Objektkanäle nicht mehr finden.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der Hüllwand kleiner als der Durchmesser des Umfangs des Einlegerads, der in den Materialstrang eintaucht. Auf diese Weise kann derjenige Teil des Einlegerads, der in den Materialstrang eintaucht, in gleicher Weise ausgeführt sein, wie dies im Stand der Technik gegeben war. Auf diese Weise kann beispielsweise ein erfindungsgemäßes Einlegerad in eine vorhandene Maschine eingebaut werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einer Stelle, an der ein Objektkanal in eine Objektaufnahme mündet, ein konturierter erster Objektsitz mit einer ersten Saugluftöffnung für ein Objekt in der Objektaufnahme ausgebildet. Der konturierte erste Objektsitz sorgt dafür, dass ein Objekt in dem Objektsitz sicher gehalten wird und die Saugluft sehr effizient an das Objekt herangeführt wird. Da der Objektsitz konturiert ist und diese Konturierung an die Objekte angepasst ist, werden Luftspalte, die zu einem Saugluftverlust führen, minimiert. Die Objektsitze weisen vorzugsweise eine zu der Form der Objekte komplementäre Form auf, beispielsweise hohlkugelabschnittsförmige Sitze bei kugelförmigen Objekten, ovale bei ovalen Objekten usw.
Ebenfalls und gegebenenfalls zusätzlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein Objektkanal an einer Stelle vor einer Einmündung in eine Objektaufnahme einen konturierten zweiten Objektsitz für ein Objekt aufweist, der eine zweite Saugluftöffnung aufweist. Die zweite Saugluftöffnung ist dazu da, diejenigen Objekte im jeweiligen Objektkanal zu halten, die als nächstes in die Objektaufnahme eingeführt werden sollen. Da an dieser Stelle der Objektkanal gegebenenfalls noch eine Steigung in radialer Richtung aufweist, ist auch hier ein konturierter Objektsitz vorgesehen. So kann das Objekt auch während des Einlegens des in der Objektaufnahme angeordneten Objekts in einem Materialstrang weiter gehalten werden.
Mit dem gehaltenen Objekt werden auch die weiteren Objekte im Objektkanal gehalten. Erst nach erfolgtem Einlegen des ersten Objekts aus der Objektaufnahme in den Materialstrang wird die Saugluft an der zweiten Saugluftöffnung abgeschaltet und gegebenenfalls ein Druckausgleich erzeugt, so dass das zweite Objekt aus dem zweiten Objektsitz in den ersten Objektsitz der Objektaufnahme springen oder rutschen kann. Diese Bewegung wird auch durch den Druck unterstützt, den die weiteren Objekte im Objektkanal unter Einfluss der Fliehkraft auf das Objekt im zweiten Objektsitz ausüben. Die Abschaltung der Saugluft erfolgt nur kurzzeitig, so dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das nächste Objekt aus der Reihe von Objekten im Objektkanal nachrückt, die Saugluft bereits wieder eingeschaltet ist und das nachfolgende Objekt dort gehalten wird. Ebenfalls wird das nachgerückte Objekt in dem ersten Objektsitz durch Anlegen von Saugluft in der ersten Saugluftöffnung in der Objektaufnahme gehalten.
Zur Steuerung des Anlegens von Saugluft und Druckluft ist vorzugsweise ein nicht mitdrehender Steuerflansch vorgesehen, mittels dessen eine Beaufschlagung der ersten Saugluftöffnung und/oder der zweiten Saugluftöffnung mit Saugluft und/oder Druckluft steuerbar ist und/oder ein Druckausgleich erzeugbar ist. Dieser Steuerflansch weist vorzugsweise einen umlaufenden Vakuumkanal oder Saugluftkanal auf, der so konturiert ist, dass die ersten und/oder zweiten Saugluftöffnungen an den entsprechenden Stellen entlang des Umfangs mit der Saugluft und an anderen Stellen mit Druckluft in Verbindung stehen oder gegebenenfalls mit einer Druckausgleichsöffnung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang, insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie, mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Einlegerad gelöst, wobei ein Objektvorrat umfasst ist, der mit dem Objekteinlass des Einlegerads verbunden ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Objektvorrat einen Objektspeicher und eine Transportdüse, mittels der Objekte aus dem Objektspeicher durch eine Objektvorratsleitung in einen Auffangbehälter förderbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Füllstandssensor an oder in der Objektaufnahmekammer und/oder einer Zuleitung zur Objektaufnahmekammer angeordnet ist, wobei mittels einer Steuervorrichtung eine Zufuhr von Objekten zum Einlegerad in Abhängigkeit der Füllstandshöhe steuerbar ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrangmaschine, mit einer erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Vorrichtung gelöst.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Einlegen von Objekten in einen Materialstrang, insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie, gelöst, wobei Objekte aus einem Objektvorrat in eine Objektaufnahmekammer eines erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Einlegerads gefördert werden, das um eine Drehachse rotiert, und die Objekte durch eine auf sie wirkende Fliehkraft in Objektkanäle gelangen, die in Objektaufnahmen am Umfang des Einlegerads münden, wobei jeweils dasjenige Objekt, das in einer Objektaufnahme angeordnet ist, so lange mit Saugluft durch die erste Saugluftöffnung in der Objektaufnahme festgehalten wird, bis es in den Materialstrang eingelegt wird, wobei zum Einlegen die Saugluft an der ersten Saugluftöffnung abgestellt wird.
Bei diesem Verfahren wird vorteilhafterweise während des Einlegens des Objekts aus der Objektaufnahme in den Materialstrang dasjenige Objekt, das in dem in die Objektaufnahme mündenden Objektkanal als nächstes angeordnet ist, mit Saugluft an einer zweiten Saugluftöffnung weiter festgehalten, wobei nach dem Einlegen die Saugluft an der ersten Saugluftöffnung wieder angeschaltet und die Saugluft an der zweiten Saugluftöffnung ausgeschaltet wird, insbesondere unter anschließendem kurzzeitigen Druckausgleich, um das nächste Objekt aus dem Objektkanal in die Objektaufnahme zu fördern und bis zum Einlegen dort zu halten, wobei ein weiteres Objekt zur zweiten Saugluftöffnung im Objektkanal nachrückt und dort mittels wieder angeschalteter Saugluft festgehalten wird.
Die zu den einzelnen Erfindungsgegenständen, also dem Einlegerad, der Vorrichtung, der Maschine und dem Verfahren genannten Merkmale, Vorteile und Eigenschaften gelten ohne Einschränkung auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände, die sich aufeinander 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 perspektive Darstellung eines erfindungsgemäßen Einlegerads,
Fig. 2: eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Einlegerad,
Fig. 3: eine schematische Detailquerschnittsdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Einlegerad,
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 6: eine perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Einlegerads.

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 ein erfindungsgemäßes Einlegerad 10 in einer perspektivischen Ansicht bezüglich einiger wesentlicher Aspekte schematisch dargestellt. Das Einlegerad 10 weist im Wesentlichen eine konische Form auf, wobei die Basis des Konus verbreitert ist und das eigentliche Einlegerad mit dem Umfang 12 bildet, der in einen Materialstrang eintaucht und in den Umfang 12 eingelassene Objektaufnahmen 14 aufweist. Der Konus ist an der gegenüberliegenden Seite stumpf. Die stumpfe Fläche bildet eine Öffnung, nämlich einen Objekteinlass 39, der in eine Objektaufnahmekammer 38 mündet.
Die Konusform wird im Wesentlichen durch eine Hüllwand 20 gebildet, die in Fig. 1 scheinbar halbdurchsichtig dargestellt ist, damit Details des Innenlebens des Einlegerads 10 dargestellt werden können.
Das Einlegerad 10 dreht sich um eine zentrale Drehachse 11, die gestrichelt dargestellt ist. Im Inneren der Hüllwand 20 ist ein Führungskörper 22 angeordnet, der einerseits die Objektaufnahmekammer 38 begrenzt und andererseits an die Grundfläche des Einlegerads 10 mit dem Umfang 12 und den Objektaufnahmen 14 angrenzt. Der Führungskörper 22 weist eine Außenfläche auf, die ebenfalls konisch ist und bündig mit der Innenfläche der Hüllwand 20 abschließt.
In die Außenfläche des Führungskörpers 22 sind eine Vielzahl von Objektkanälen 16 eingelassen, die von der Hüllwand 20 abgeschlossen sind, so dass sich Objektkanäle 16 bilden. In einem Objektkanal 16 ist eine Füllung mit Objekten 4 als Objektreihe 6 dargestellt. Der Querschnitt der Objektkanäle 16 ist geringfügig größer als die Objekte 4, so dass die Objekte 4 in den Objektkanälen beweglich sind und nicht verklemmen.
Die Objektkanäle 16 beginnen jeweils am Rand der Objektaufnahmekammer 38, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit einem seitlich erhobenen Rand, so dass die Objekte 4 in der Objektaufnahmekammer 38 schonend in den Eingängen 18 der Objektkanäle 16 eingefangen werden und in die Objektkanäle 16 eingeführt werden. Die Objektkanäle 16 münden jeweils in einer Objektaufnahme 14 im Umfang 12 des Einlegerads 10. Diese sind der vorgesehenen Formatteilung entsprechend beabstandet.
Die Förderung der Objekte in den Objektkanälen 16 geschieht im Wesentlichen durch die Fliehkraft, die die Objekte in den Objektkanälen 16 bei der Drehung des Einlegerads 10 nach außen, also nach dem verbreiterten Durchmesser der Hüllwand 20 hin, drückt, somit bis zu den Objektaufnahmen 14. Dies kann unterstützt werden durch das Anlegen von Druckluft beispielsweise in der Objektaufnahmekammer 38 oder durch die im Bereich der Objektaufnahmen 14 wirkende Saugluft.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind im Bereich der Einmündung der Objektkanäle 16 in die Objektaufnahmen 14 zwei Objektsitze, nämlich ein erster Objektsitz 24 und ein zweiter Objektsitz 28, dargestellt. Der erste Objektsitz 24 befindet sich in der Verlängerung der Bohrung der Aufnahme 14, der zweite Objektsitz 28 befindet sich noch im Objektkanal 16, aber dem ersten Objektsitz 24 benachbart. Die beiden Objektsitze 24, 28 dienen dazu, jeweils ein Objekt 4 mit Saugluft festzuhalten, so lange die Rotation des Einlegerads 10 noch nicht dazu geführt hat, dass der Umfang 12 des Einlegerads 10 an dieser Stelle in einen Materialstrang 2 eingetaucht ist. Die Objektsitze 24, 28 sind formkomplementär zu den Objekten 4 ausgebildet, die im Ausführungsbeispiel kugelförmig sind.
Sobald dies an einer nicht dargestellten Einlegeposition geschehen ist, wird an dem ersten Objektsitz 24 Saugluft abgeschaltet und gegebenenfalls Druckluft angeschaltet, um ein Objekt 4 aus dem ersten Objektsitz 24 in den Materialstrang 2 zu befördern. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Objekt 4 im zweiten Objektsitz 28 noch festgehalten. Nach Verlassen der Einlegeposition befindet sich somit ein Objekt 4 im zweiten Objektsitz 28 und kein Objekt mehr im ersten Objektsitz 24. Es wird nunmehr die Saugluft am zweiten Objektsitz 28 abgeschaltet, wodurch das nächstfolgende Objekt 4 aus dem zweiten Objektsitz 28 zum ersten Objektsitz 24 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt ist am ersten Objektsitz 24 bereits wieder Saugluft eingeschaltet, so dass das aus dem zweiten Objektsitz 28 nachrückende Objekt 4 nicht die Objektaufnahme 14 und den ersten Objektsitz 24 verlassen kann. Gleichzeitig rückt ein weiteres Objekt 4 aus dem Objektkanal 16 in den zweiten Objektsitz 28 nach.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Einlegerad 10 mit mehr Details im Querschnitt schematisch dargestellt. Es ist erkennbar, dass der Führungskörper 22 auf einer Antriebswelle 46 gelagert ist und sich mit dieser dreht. Die Antriebswelle 46 ist mittels eines Kugellagers 44 in einem stillstehenden Steuerflansch 42 gelagert. Der Steuerflansch 42 grenzt außerdem an eine Versorgung für Saugluft 32 und eine Versorgung für Druckluft 34 an, die als Hohlräume ausgebildet sind und mit nicht dargestellten Druckluft- bzw. Saugluftquellen verbunden sind.
Der Führungskörper 22 ist von einer Hüllwand 20 umhüllt, die sich mit dem Führungskörper 22 zusammen dreht. Es sind zwei Objektreihen 6 mit Objekten 4 in zwei Objektkanälen 16 gezeigt, die jeweils zwischen dem Führungskörper 22 und der Hüllwand 20 ausgebildet sind. Diese Objektkanäle 16 führen von einer Objektaufnahmekammer 38 zu den Objektaufnahmen 14 im Umfang 12 des Einlegerads 10.
Die Drehrichtung 13 der Antriebswelle 46 sowie damit verbunden des Einlegerads 10 ist durch einen gebogenen Pfeil auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt.
An seiner Unterseite im unteren Bereich der Fig. 2 dringt der Umfang 12 des Einlegerads 10 in einen Materialstrang 2, insbesondere einen Filterstrang, ein, so dass Objekte 4 aus den Objektaufnahmen 14 in den Materialstrang 2 eingelegt werden. Ebenfalls dargestellt sind eine erste Saugluftöffnung 26 und eine zweite Saugluftöffnung 30, die das Anlegen von Saugluft 32 bzw. Druckluft 34 an die entsprechenden in Fig. 1 dargestellten ersten und zweiten Objektsitze 24, 28 steuern.
Die Objektaufnahmekammer 38 ist mit einem Beschickungsschacht 40 verbunden, durch den die Objektaufnahmekammer 38 mit Objekten 4 gefüllt werden kann. Um die Objekte 4 in die Objektkanäle 16 zu befördern, ist ein drehbarer Abstreifer 36 vorgesehen, der sich mit dem gleichen Drehsinn dreht wie das Einlegerad 10 selbst, allerdings gegebenenfalls mit einer geringeren Winkelgeschwindigkeit. In Fig. 2 ist der Abstreifer 36 mit dem Führungskörper 22 drehfest verbunden. Die Objekte 4 werden hierbei schonend behandelt, da die Umfangsgeschwindigkeit im Bereich der Objektaufnahmekammer 38 aufgrund des geringeren Durchmessers deutlich geringer ist als am äußeren Umfang 12 des Einlegerads 10.
In Fig. 3 sind Details aus dem Einlegerad 10 gemäß Fig. 2 schematisch dargestellt. Deutlich erkennbar ist in diesem Fall die Objektreihe 6 aus einzelnen Objekten 4 innerhalb des Objektkanals 16 zwischen dem Führungskörper 22 und der Hüllwand 20, wobei die Objekte 4 durch die Zentrifugalkraft bzw. Fliehkraft durch die Drehung des Einlegerads 10 an die Innenwand der Hüllwand 20 bzw. die Außenwand des Objektkanals 16 gedrückt sind. Im Laufe jeder Umdrehung gelangen die Objekte 4 der Objektreihe 6 nacheinander zunächst zum zweiten Objektsitz 28, der mittels einer zweiten Saugluftöffnung 30 mit Saugluft beschickt ist, so dass die Objekte 4 dort gehalten werden. Durch das Halten des entsprechenden Objekts 4 in dem zweiten Objektsitz 28 mit Saugluft wird außerdem die Objektreihe 6 gehalten, so dass die Objekte 4 der Objektreihe 6 nicht weiterrücken können. Gleichzeitig wird ein weiteres Objekt 4 im ersten Objektsitz 24 mittels Saugluft durch eine erste Saugluftöffnung 26 gehalten. Das Objekt 4 im ersten Objektsitz 24 wird im Folgenden als einzulegendes Objekt 8 bezeichnet, dasjenige im zweiten Objektsitz 28 als nächstes Objekt 9.
In der in Fig. 3 dargestellten Situation ist die erste Saugluftöffnung 26 nunmehr mit dem Volumen für Druckluft 34 verbunden, so dass an dieser Stelle das einzulegende Objekt 8 im ersten Objektsitz 24 in einen nicht dargestellten Materialstrang 2 ausgeblasen wird. Nach dem erfolgten Ausblasen ist somit der erste Objektsitz 24 verlassen, während das nächstfolgende Objekt 9 der Objektreihe 6 nunmehr weiter in dem zweiten Objektsitz 28 verbleibt, bis die Saugluft 32 am zweiten Objektsitz 28 kurzzeitig abgeschaltet wird und die Objekte 4, 9 der Objektreihe 6 um jeweils eine Position vorrücken.
In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 mit einem erfindungsgemäßen Einlegerad 10 dargestellt. Die Details des Einlegerads 10 sind die gleichen wie in den Fig. 1 bis 3, so dass von einer erneuten Vorstellung abgesehen wird. Die Objektaufnahmekammer 38 ist mit einem Objektfüllschacht 54 verbunden, der mit einem Objektspeicher 52, der von oben befüllbar ist, verbunden ist. Durch Schwerkraft gelangen somit Objekte 4 aus dem Objektspeicher 52 durch den Objektfüllschacht 54 in die Objektaufnahmekammer 38. Der Objektfüllschacht 54 entspricht auch dem Beschickungsschacht 40 aus Fig. 2.
In Fig. 5 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei das Einlegerad 10 selbst sich nicht von denen aus den Fig. 1 bis 4 unterscheidet. Die Beschickung mit Objekten 4 geschieht bei der Vorrichtung 51 durch einen Objektspeicher 52, wobei Objekte 4 mittels einer Transportdüse 53 entnommen werden und durch eine Objektvorratsleitung 57 zum Auffangbehälter 55 transportiert werden, von dem aus sie durch einen Objektfüllschacht 54 in die Objektaufnahmekammer 38 des Einlegerads 10 gelangen.
Ebenfalls erkennbar ist eine andere Variante eines Abstreifers 36. Dieser Abstreifer 36 hat in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 einen eigenen Antrieb mit einer eigenen Antriebswelle 37 und kann sich daher mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit bezüglich des Einlegerads 10 drehen.
Am Objektfüllschacht 54 ist ein Füllstandssensor 56 angeordnet, der den Füllstand überwacht, so dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstands mit der Transportdüse 53 weitere Objekte 4 aus dem Objektspeicher 52 entnommen und zum Auffangbehälter 55 transportiert werden können.
In Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung von Details eines erfindungsgemäßen Einlegerads 10 dargestellt, wobei das Augenmerk hierbei auf einen Steuerflansch 42 gerichtet ist. Es sind in diesem Fall die Hüllwand 20 und der Führungskörper 22 weggelassen worden. Ein nicht dargestellter Objektkanal 16 ist durch eine einzelne Objektreihe 6 angedeutet, die sich bezüglich des Steuerflansches 42 in Richtung des Pfeils, d.h. der Drehrichtung 13, bewegt.
Der Steuerflansch 42 weist perspektivisch unterhalb des einzulegenden Objekts 8 und des nächsten Objekts 9 jeweils Strukturen auf, mit denen Saugluft oder Druckluft zu den Objekten 8, 9 geführt werden kann. Der nicht dargestellte Führungskörper 22 weist an der Stelle, an der sich die beiden Objekte 8, 9 befinden, jeweils den ersten Objektsitz 24 und die erste Saugluftöffnung 26 bzw. den zweiten Objektsitz 28 und die zweite Saugluftöffnung 30 auf. Die erste Saugluftöffnung 26 und die zweite Saugluftöffnung 30 stellen dabei eine Verbindung nach innen her, so dass die Eingänge der Saugluftöffnungen 26, 30 im Verlauf der Drehung des Führungskörpers 22 und der Hüllwand 20 über den Steuerflansch 42 die mit gestrichelten Linien und den Bezugszeichen 42a, 42b bezeichneten Bahnen beschreiben.
In der in Fig. 6 dargestellten Position befindet sich das einzulegende Objekt 8, also das erste Objekt der Objektreihe 6, mit der nicht dargestellten ersten Saugluftöffnung genau über einem Druckluftausgang 43b, der mit einer Versorgungskammer für Druckluft 34 gemäß Fig. 2 und 3 in Verbindung steht. Dies ist somit die Einlegeposition, da die nicht dargestellte erste Saugluftöffnung 26 mit dem Druckluftausgang 43b fluchtet und Druckluft das Objekt 8 in einen nicht dargestellten Materialstrang 2 einbläst. Das nächste Objekt 9 der Objektreihe 6 befindet sich mit seinem zweiten Objektsitz 28 und der zweiten Saugluftöffnung 30 über einem Teil des umlaufenden Vakuumkanals 43a und wird somit in seinem zweiten Objektsitz 28 gehalten, während das einzulegende Objekt 8 ausgeblasen wird. Der Vakuumkanal 43a steht in Verbindung mit der in Fig. 2 dargestellten Versorgungskammer für Saugluft 32.
Kurz zuvor, also entgegen der Drehrichtung 13, lag noch an beiden Objekten 8, 9 Saugluft an, so dass beide noch in ihren jeweiligen Objektsitzen 24, 28 gehalten worden waren.
Von der dargestellten Position aus in Drehrichtung 13 weiterführend wird auch an der Position 42a der ersten Saugluftöffnung 26 wieder Saugluft angelegt. Kurz darauf wird an der Position 42b der zweiten Saugluftöffnung 30 Saugluft abgeschaltet, indem hier der Vakuumkanal 43a endet. Für eine kurze Zeit wird die nicht dargestellte zweite Saugluftöffnung 30 durch die dargestellte Wand komplett abgeschlossen. An dieser Stelle wird bei guter Passgenauigkeit zwischen Objekt 9 und Objektsitz 28 das Objekt 9 noch im Objektsitz 28 gehalten, da noch ein Unterdruck in der Saugluftöffnung 30 herrscht. Nach kurzer weiterer Rotation gelangt die zweite Saugluftöffnung 30 jedoch zu einer Druckausgleichsöffnung 43c, an der die zweite Saugluftöffnung 30 in Verbindung mit der Außenluft steht. Dies führt dazu, dass das nächste Objekt 9 nicht mehr in dem zweiten Objektsitz 28 gehalten wird, sondern zum ersten Objektsitz 24 weiterrutscht, an dem bereits Saugluft aus dem umlaufenden Vakuumkanal 43a anliegt. Dort wird das Objekt festgehalten, das nunmehr das nächste einzulegende Objekt 8 ist.
Die weiteren Objekte der Objektreihe 6 rutschen dementsprechend nach und ein weiteres Objekt 4 rutscht auf den zweiten Objektsitz 28 und wird dort anschließend wiederum als nächstes Objekt 9 mit Saugluft aus dem Vakuumkanal 43a gehalten. Der Vakuumkanal 43a ist im weiteren Verlauf des Umfangs des Steuerflansches 42 jeweils so breit, dass er die Positionen 42a, 42b der ersten Saugluftöffnung 26 und der zweiten Saugluftöffnung 30 abdeckt. Die einzige Ausnahme hiervon ist in Fig. 6 dargestellt und befindet sich an und in Drehrichtung 13 kurz hinter der Einlegeposition.
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

2: Materialstrang
4: Objekt
6: Objektreihe
8: einzulegendes Objekt
9: nächstes Objekt
10: Einlegerad
11: Drehachse
12: Umfang
13: Drehrichtung
14: Objektaufnahme
16: Objektkanal
18: Eingang
20: Hüllwand
22: Führungskörper
24: erster Objektsitz
26: erste Saugluftöffnung
28: zweiter Objektsitz
30: zweite Saugluftöffnung
32: Saugluft
34: Druckluft
36: Abstreifer
37: Antriebswelle
38: Objektaufnahmekammer
39: Objekteinlass
40: Beschickungsschacht
42: Steuerflansch
42a: Position erste Saugluftöffnung
42b: Position zweite Saugluftöffnung
43a: Vakuumkanal
43b: Druckluftausgang
43c: Druckausgleichsöffnung
44: Kugellager
46: Antriebswelle
50: Vorrichtung
51: Vorrichtung
52: Objektspeicher
53: Transportdüse
54: Objektfüllschacht
55: Auffangbehälter
56: Füllstandssensor
57: Objektvorratsleitung

Claims

Einlegerad (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere einer Filterstrangmaschine, das um eine zentrale Drehachse (11) drehbar ist und ausgebildet ist, mit seinem Umfang (12) zum Einlegen von Objekten (4) in einen Materialstrang (2), insbesondere Filtertowstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie einzutauchen, wobei im eintauchenden Umfang (12) Objektaufnahmen (14) mit mit Saugluft (32) und/oder Druckluft (34) beaufschlagbaren ersten Saugluftöffnungen (26) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegerad (10) an einer Seite eine bezüglich der Drehachse (11) rotationssymmetrische Hüllwand (20) aufweist, deren Außendurchmesser von einem zentralen Objekteinlass (39) zu den Objektaufnahmen (14) hin zunimmt, wobei in einem von der Hüllwand (20) eingeschlossenen Innenraum ein sich mitdrehender Führungskörper (22) angeordnet ist, dessen Außenkontur flächig mit der Innenkontur der Hüllwand (20) abschließt, wobei die Außenkontur des Führungskörpers (22) Objektkanäle (16) aufweist, die von einer objekteinlassseitigen Objektaufnahmekammer (38) zu den Objektaufnahmen (14) hin führen.
Einlegerad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllwand (20) konisch ausgebildet ist.
Einlegerad (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Objektaufnahmekammer (38) ein, insbesondere in gleichem Drehsinn wie das Einlegerad (10) rotierender, Abstreifer (36) angeordnet ist.
Einlegerad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Hüllwand (20) kleiner ist als der Durchmesser des Umfangs (12) des Einlegerads (10), der in den Materialstrang (2) eintaucht.
Einlegerad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stelle, an der ein Objektkanal (16) in eine Objektaufnahme (14) mündet, ein konturierter erster Objektsitz (24) mit einer ersten Saugluftöffnung (26) für ein Objekt (4, 8) in der Objektaufnahme (14) ausgebildet ist.
Einlegerad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objektkanal (16) an einer Stelle vor einer Einmündung in eine Objektaufnahme (14) einen konturierten zweiten Objektsitz (28) für ein Objekt (4, 9) aufweist, der eine zweite Saugluftöffnung (30) aufweist.
Einlegerad (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht mitdrehender Steuerflansch (42) vorgesehen ist, mittels dessen eine Beaufschlagung der ersten Saugluftöffnung (26) und/oder der zweiten Saugluftöffnung (30) mit Saugluft (32) und/oder Druckluft (34) steuerbar ist und/oder ein Druckausgleich erzeugbar ist.
Vorrichtung (50) zum Einlegen von Objekten (4) in einen Materialstrang (2), insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie, mit einem Einlegerad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objektvorrat (52, 53, 54, 55) umfasst ist, der mit dem Objekteinlass (39) des Einlegerads (10) verbunden ist.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektvorrat (52, 53, 54, 55) einen Objektspeicher (52) und eine Transportdüse (53) umfasst, mittels der Objekte (4) aus dem Objektspeicher (52) durch eine Objektvorratsleitung (57) in einen Auffangbehälter (55) förderbar sind.
Vorrichtung (50) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstandssensor (56) an oder in der Objektaufnahmekammer (38) und/oder einer Zuleitung (52, 54, 55) zur Objektaufnahmekammer (38) angeordnet ist, wobei mittels einer Steuervorrichtung eine Zufuhr von Objekten (4) zum Einlegerad (10) in Abhängigkeit der Füllstandshöhe steuerbar ist.
Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrangmaschine, mit einer Vorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
Verfahren zum Einlegen von Objekten (4) in einen Materialstrang (2), insbesondere Filterstrang, der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei Objekte (4) aus einem Objektvorrat (52, 53, 54, 55) in eine Objektaufnahmekammer (38) eines Einlegerads (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, gefördert werden, das um eine Drehachse (11) rotiert, und die Objekte (4) durch eine auf sie wirkende Fliehkraft in Objektkanäle (16) gelangen, die in Objektaufnahmen (14) am Umfang (12) des Einlegerads (10) münden, wobei jeweils dasjenige Objekt (8), das in einer Objektaufnahme (14) angeordnet ist, so lange mit Saugluft (32) durch die erste Saugluftöffnung (26) in der Objektaufnahme (14) festgehalten wird, bis es in den Materialstrang (2) eingelegt wird, wobei zum Einlegen die Saugluft (32) an der ersten Saugluftöffnung (26) abgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einlegens des Objekts (8) aus der Objektaufnahme (14) in den Materialstrang (2) dasjenige Objekt (9), das in dem in die Objektaufnahme (14) mündenden Objektkanal (16) als nächstes angeordnet ist, mit Saugluft (32) an einer zweiten Saugluftöffnung (30) weiter festgehalten wird, wobei nach dem Einlegen die Saugluft (32) an der ersten Saugluftöffnung (26) wieder angeschaltet und die Saugluft an der zweiten Saugluftöffnung (30) ausgeschaltet wird, insbesondere unter anschließendem kurzzeitigen Druckausgleich, um das nächste Objekt (9) aus dem Objektkanal (16) in die Objektaufnahme (14) zu fördern und bis zum Einlegen dort zu halten, wobei ein weiteres Objekt (4) zur zweiten Saugluftöffnung (30) im Objektkanal (16) nachrückt und dort mittels wieder angeschalteter Saugluft festgehalten wird.