用于加工烟草业的杆状物品的方法和设备与流程

本发明的目的是用于加工烟草业的杆状物品的方法和设备。

背景技术：

烟草业的产品和半成品，诸如成品香烟、小雪茄、香烟杆、过滤杆，在生产过程中经受了各种操作。所述产品和半成品填充有烟草、过滤材料和各种具有辅助功能的材料，而所述产品和半产品在生产过程中被切割。需要开发出能保证产品和半成品的所有部件具有高质量的加工设备和工艺。在切割过程中引起问题的半成品的一个实施例是含有烟草或烟草箔的杆，金属插入件位于所述杆的内部，该金属插入件呈由金属条切割而成的板的形式。当切割这种金属插入件以及其他产品中的任何其他插入件时，所产生的力取决于产品(通常是杆状物品)相对于通常用于切割这种物品的圆刀的角位置。在切割过程中，插入件可能会改变其在物品内的位置，此外，它还可以变形，而变形与插入件的整个长度以及切割点相关。只有物品的端部可以经受视觉评估，而为了评估物品内部的变形，有必要对杆进行x射线检查。对于制造商来说，一个问题是当插入件的位置完全随机时圆刀的磨损会增加，其结果是刀可能会被不均等地加载，另外，所述加载程度将高于刀具制造商的预期。

在现有技术中已知有用于将杆状物品切割成两个或更多部分的设备。文献de3334572a1公开了一种借助于圆刀将杆状物品切割成两部分的装置，而所述杆状物品在槽中以垂直于其轴线的方向传送，所述杆状物品借助于真空保持在所述槽中。

专利ep2713784b1公开了一种用于将杆状物品切割成多个部分的设备，其中杆状物品沿着平行于滚筒传送机圆周表面的运动路径在滚筒传送机的槽内传送，而圆刀则附接在几个轴上，这些轴的轴线平行于被传送和切割的杆状物品的轴线布置。

技术实现要素：

本发明的目的是一种用于加工烟草业的杆状物品的设备，其中设置有一对彼此相邻的圆刀，所述杆状物品在传送机的槽中沿着横向于杆状物品的轴线的运动路径传送，而圆刀的旋转轴线位于运动路径的两侧。所述设备的特征在于，运动路径通过相邻的圆刀的重叠区域，而在这一对相邻的圆刀中，一个圆刀位于传送机的承载表面之上，而另一个圆刀位于传送机的承载表面之下。

根据本发明所述的设备，其中在所述一对相邻的圆刀中，圆刀的切割边缘由圆刀的侧表面和圆周锥形表面形成。

根据本发明所述的设备，其中在所述一对相邻的圆刀中，一个圆刀的切割边缘与另一个圆刀的侧表面相邻地布置。

根据本发明所述的设备，其中所述设备还设置有至少一个与另一个圆刀不相邻的圆刀，以用于切割杆状物品，而圆刀的旋转轴线平行于被切割的杆状物品的轴线，与另一个圆刀不相邻的圆刀的切割表面由两个锥形表面形成。

根据本发明所述的设备，其中在杆状物品的运动路径上，首先在杆状物品的运动方向上布置有一对彼此相邻的圆刀，接下来布置有不与其他圆刀相邻的圆刀。

根据本发明，在杆状物品的运动方向上，可以设置有彼此相邻的一对圆刀，在接下来的运动方向上，还存在至少另一对彼此相邻的圆刀。或包括彼此相邻的多对圆刀的单元。

根据本发明所述的设备，其中所述传送机是滚筒传送机。

根据本发明所述的设备，其中滚筒传送机包括两个同轴安装的滚筒，而滚筒具有环形的形式，并且附接到至少三个滚轴。根据本发明所述的设备，其特征在于所述滚筒借助于齿轮驱动，所述齿轮与位于滚筒内部的齿环共同工作。

根据本发明所述的设备，其中所述传送机是带传送机。

根据本发明所述的设备，其中至少在相邻圆刀的部分重叠区域内，减少或切断供应给传送机的槽的真空。

根据本发明所述的设备，其中至少在相邻圆刀的部分重叠区域内并且在该重叠区域之前，减少或切断供应给传送机的槽的真空。

本发明的目的还是一种用于加工烟草业的杆状物品的方法，其中所述杆状物品在传送机的槽中沿着横向于杆状物品的轴线的运动路径传送，该杆状物品借助于相邻的两个圆刀被切割成两部分，而这些圆刀的轴线位于运动路径的两侧，所述运动路径通过相邻的圆刀的重叠区域，同时圆刀的旋转轴线与被切割的杆状物品的轴线平行布置。

根据本发明所述的方法，其中杆状物品是借助于供应给传送机的槽的真空来保持的，并且在切割时，供应给槽的真空被切断或减少，并且在切割过程结束后，供应给槽的真空被打开或增加。

根据本发明所述的方法，其中形成的部分是借助于不与其它圆刀相邻的圆刀来切割的，而圆刀的旋转轴线平行于被切割的杆状物品的轴线。

在根据本发明的用于加工杆状物品的设备中，可以切割烟草业的任何杆状物品，尤其是其中设有插入件的杆状物品，例如所述插入件是作为金属带的节段的金属板、或者所述插入件由硬度大于杆状物品填充材料的塑料或其他材料制成。在开始切割物品时，圆刀切割穿过包裹材料和包围插入件的填充材料。合力相互抵消，并且对物品的位置没有任何影响。然而，当切割扁平插入件时，通过所述圆刀所产生的作用在插入件上的力大于切割填充材料所需的力，产生的力矩将导致插入件和整个物品同时转动。用于内部具有扁平插入件的杆状物品的设备的使用，将使得物品在一致的条件下被切割，即，物品被转动以使得插入件的位置平行于杆状物品的运动路径或与所述路径成一小角度。结果是，限制了使用相邻的两个圆刀进行切割的过程的变数，并且使用不相邻于其他刀的刀进行的切割在对相应的杆状物品来说非常相似的杆状制品角位置处进行。在切割过程中带有插入件的物品的转动明显有助于提高产品质量，这是因为切割之后插入件的变形较小。

此外，在剪切配置中，借助于圆刀单元切割后，杆状物品的意想不到的均匀角度定向的效果将导致在生产过程中的进一步操作在更有利的条件下进行，例如，对具有一致定向的杆状物品的质量检查来说特征将是测量精度更高。

附图说明

下面结合附图中所示的实施方案来描述本发明的目的，其中

图1示出了一种用于切割杆状物品的设备的进给模块的一个片段；

图2示出了一个滚筒传送机的实施方案，所述滚筒传送机具有两个同轴的在轴线x处可旋转地安装的滚筒；

图3示出了带传送机的一个实施方案；

图4以平行于刀的轴线方向的视角，示出了在切割填充材料时一对圆刀的一个实施方案；

图5示出了在开始切割插入件时图4的一对圆刀的一个实施方案；

图6示出了在杆状物品停止转动时图4的一对圆刀的一个实施方案；

图7示出了图5的一对圆刀在横截面b-b处的实施方案；

图8示出了单个圆刀的横截面；

图9示出本发明具有多对圆刀的实施方案；

图10示出图9实施方案的横截面。

具体实施方式

在烟草业中，通常使用制造多节段过滤杆的机器，尤其是用于制造hnb(heatnotburn，热而不烧)产品的机器。图1示出了一种用于切割杆状物品的设备的进给模块的一个片段。所述杆状物品的特征应当在于非均匀(各向异性)的可切割性，而优选的杆状物品经受随机的初步定向，这导致非均匀的可切割性相对于被确定为直线的轴线而言是不对称的，而该直线相对于圆刀的边缘是等距离的。杆含有过滤材料和/或用于制造节段杆的辅助材料，例如，用于制造烟草烟道的材料被供给到进给模块。在hnb产品中，使用的节段填充有烟草或烟草箔，呈钢板形式插入件处于所述节段的中心。在机器中，过滤杆经受加工，尤其将所述过滤杆切割成节段，使其成为多节段杆的部件。进给模块包括用于过滤杆的料斗10，通常用于杆状物品1，而多节段杆可以被进给到料斗。在料斗10的下方有滚筒传送机2，所述滚筒传送机2在圆柱形承载表面2a上设置有槽3。滚筒传送机2可旋转地安装在轴线x处，杆状物品1在槽3中沿着横向于杆状物品1的轴线k的运动路径p传送。沿着运动路径p，安排有用于切割杆状物品1的圆刀，首先，在运动方向t上布置有包括两个彼此相邻的圆刀6a和圆刀6b的一对圆刀6，其次，布置有用于切割在杆状物品1被切割后形成的部分1a、1b的圆刀5，而且可以在一个旋转轴线y上安装两个或更多圆刀5。圆刀5的旋转轴线y与切割杆状物品1后形成的部分1a、1b的轴线k平行。在运动方向t上，还可以放置更多的圆刀5。

在一对相邻的圆刀6中，圆刀6a位于滚筒传送机2的承载表面2a的上方，而圆刀6b位于承载表面2a的下方。圆刀6a、6b的安排使得它们的旋转轴线z、z'同样位于图4所示的运动路径p的两侧。圆刀6a和圆刀6b重叠，并且通过旋转执行剪切式的切割。运动路径p通过相邻的圆刀6a、6b的重叠区域6c。当在槽3中传送时，杆状物品1借助于从室21和22供应的真空保持在槽中，而向槽3供应真空的通道未在图中示出。在圆刀6a、6b的全部或部分重叠区域6c内，未向槽3供应真空。缺少真空的区域23位于室21和22之间，在开始切割时或在开始切割杆状物品1之前，未供应真空给槽3。真空的缺乏导致杆状物品1在切割过程中不被保持在槽中，或者以较小的力保持(由于真空完全褪去需要时间)。在室21、22之间的区域23中，可以使用具有较小真空值的室，这将允许，至少在圆刀6a、6b的部分重叠区域6c中和/或在这一区域之前，获得将杆状物品1保持在槽3中所需的力减小的效果。

滚筒传送机2可以以任何方式驱动。在图1和图2所示的实施方案中，滚筒传送机2包括两个可旋转地安装在轴线x上的同轴滚筒24和25。滚筒24、25具有环的形式，并且附接到至少三个可旋转的滚轴26上，在此滚轴26与凹槽30一同操作，而其中一个滚轴26可以是驱动滚轴。如果滚轴26仅作为滚筒24、25的轴承布置，则所述滚筒可以通过与齿圈28一同操作的齿轮27驱动，这也可以在图2的横截面a-a中看到。一对6圆刀6a、6b位于滚筒24、25之间的间隙29中。

图3示出了使用带传送机2'的一个实施方案，而圆刀以类似于第一实施方案的方式沿运动路径p布置。圆刀6a、6b的旋转轴线z、z'和圆刀5的旋转轴线y水平地布置。当旋转轴线z、z'和y竖直地布置时，用于加工杆状物品的设备的实施方案也是可能的，另外，此时适应于保持杆状物品的传送机也是竖直地。

图4以平行于轴线z的方向的视角，示出了一对6圆刀6a、6b，为简化起见，运动路径p被示为直线。在杆状物品含有一种材料的情况下，当用刀6a、6b切割时，产生的刀对被切割的物品1施加的力将具有相同的值。图4示出了含有扁平插入件w的杆状物品，而后续被进给的杆状物品1是以随机方式定向的。在第一切割阶段，切割填充材料1'时产生的力的值相同。在附图中，切割填充材料l时产生的力，来自刀6a，其被标记为f1，具有相同值的将由刀6b施加到杆状物品1'上的力被标记为f2。力f1相对于杆状物品1'的轴线k在逆时针方向上产生扭矩m1，力f2相对于杆状物品1'的轴线k在顺时针方向上产生扭矩m2，而扭矩m1和m2的值相同，因此由切割力产生的合扭矩将为零。当如图5所示的刀6b开始切割插入件w时，产生了远大于力f1的标记为f2的力。力f1和f2的值的差异来源于杆状物品1'的插入件材料w和填充材料l之间的硬度(可切割性)的差异。对于示出的被切割的杆状物品1'来说，从力f1中产生了相对于杆状物1'的轴线k呈逆时针方向的扭矩m1，从力f2中产生了顺时针方向的扭矩m2。作用于杆状物品1'的顺时针方向的合扭矩m将导致杆状物品1'的旋转。杆状物品1'将旋转直到刀6a与插入件w接触的那一刻为止，最终，在本文中，当插入件w的位置与运动路径p大体上平行或成小角度时，杆状物品1'将停止旋转(图6)。由于力f1和f2的值相同，所以插入件w将不会继续转动杆状物品1'。由力产生的扭矩m1和m2的值也将相同，合扭矩等于零，因此杆状物品1'将不会转动。作为使用圆刀6a、6b切割的结果，含有插入件w的杆状物品1将在一致的条件下(即以一致的角度定向)被切割，这是因为杆状物品将以可重复的方式定位。

需要提到的是，借助于以圆形布置的一对圆刀(6a、6b)切割具有均匀可切割性的杆状物品不会自动地引起杆状物品的旋转。所述杆状物品可以设置有各种类型的插入件，而且所述插入件的可切割性与填充材料的可切割性不同。例如，由烟草制成的杆状物品可以含有用于烟草加热的金属插入件，并且构成过滤件的杆状物品可以含有识别线。切割平面的非均匀可切割性导致了非零扭矩的出现，结果是可以在切割时获得杆状物品的旋转。如上文所述，所述非均匀的可切割性可能是由于放置的插入件的物理特性与填充物的特性不同而引起的，但也可能是由于使用在杆状物品内部纵向分布的不同填充材料而引起的。

使上文提到的杆状物品在切割时旋转的必要条件是以允许其旋转的方式保持所述插入件，即，例如，在水平布置的带传送机中，使用重力将杆状物品保持在槽中就足够了，而在滚筒传送机中则使用真空。在后一种情况下，在切割和转动时需要减少或切断真空，这使扭矩能够克服摩擦力，从而使物品转动，直到来自刀的力平衡并且扭矩消失的那一刻。

如图7中的横截面b-b(标记在图5中)所示，在一对6相邻的圆刀6a、6b中，圆刀6a、6b的切割边缘7a、7b由圆刀6a、6b的侧表面9a、9b和圆周锥形表面8a、8b形成。可以看出，在一对6相邻的圆刀6a、6b中，一个圆刀6a、6b的切割边缘7a、7b与另一个圆刀6a、6b相邻地布置。由于用圆刀6a、6b切割而形成的部分1a、1b将进一步传送到槽3中，以便用圆刀5切割。由于所述切割过程的性质与剪切操作相对应，圆刀的这种布置被称为剪切式布置。

图8示出了圆刀5的横截面，而且与另一个圆刀不相邻的圆刀5的切割边缘11由两个锥形表面12a、12b形成。

杆状物品1在滚筒传送机2的槽3中沿运动路径p传送，所述杆状物品1借助于真空保持在滚筒传送机2的槽3中，在相邻的圆刀6a、6b的重叠区域6c内压力瞬间下降时，杆状物品1被切割成两部分1a、1b。可以借助于位于承载表面2a上方的护套30来保持杆状物品1。在切割杆状物品1之后，在用圆刀5进行进一步的切割操作时形成的部分1a、1b被真空保持，而被切割的部分沿着位于滚筒传送机2的承载表面2a上方的路径p进一步传送。杆状物品1的轴线、部分1a、1b的轴线和通过进一步切割操作形成的节段的轴线垂直于运动路径p布置。根据本发明的公开，杆状物品1借助于相邻的圆刀6a、6b进行切割，进一步的切割操作(即，进一步的处理步骤)借助于单个刀5(不与其它刀相邻的刀)来完成，也可以在所有的切割操作中使用相邻的成对圆刀6，如下文描述的。单个圆刀5的轴线y以及圆刀6a、6b的轴线z、z'与滚筒传送机2的旋转轴线平行布置。通常，在第二切割操作中，通过两个圆刀5将每个所得的部分1a，1b进一步切成两个较短的部分，它们的轴线重叠。重叠的轴线将应用在下一个切割操作中。

在本发明的一种可能的实施方式中，杆状物品1被切割成多个部分，其中在运动路径p的第一切割操作中，至少有一个由一对6的圆刀6a，6b进行的切割。在图9所示的实施方案中，杆状物品1被分三步切割，即在随后的切割操作s1、s2、s3中使用至少三对圆刀8。类似地，对于在相同轴线上的单个切割操作中的圆刀5，可以定位有成对6的圆刀6a，6b，以用于随后的切割操作。用于多个切割操作的设备设置有多个滚筒，这些滚筒输送杆状物品1的各个部分。在图10所示的截面c-c中，有六个呈环形的滚筒24’，并且在滚筒24’之间设有间隔件29。示出了用于第一切割操作s1和第二切割操作s2的成对6的圆刀6a、6b，为了保持清晰度，未示出用于切割操作s3的圆刀对6，因为它们涉及两对或三对6的圆刀6a、6b。例如，在将杆状物品1切成十二段的情况下，应使用一组十一对的刀6和十二个滚筒24’。类似于先前的实施方案，滚筒24’可以可旋转地安装在滚轴26’上，并且可以由与带齿的环状物28’配合的链轮或齿轮27’驱动。

在另一个实施方案中，沿着运动路径p布置有质量检查站，所述质量检查站布置成检查杆状物品1的质量或被切割成部分1a和1b的杆状物品的质量。所述质量检查站在图1中被标记为31。这种站在可见光辐射、红外线辐射、紫外线辐射的范围内或在x射线的范围内操作。优选地，质量检查与跟踪有缺陷的杆状物品的位置的功能相结合，以便后续排除这些有缺陷的物品。优选地，在根据本发明切割杆状物品后，可以借助于圆刀进一步切割，随后同样对所切割的杆状物品进行质量检查。