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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das die
Ausrichtung von zylindrischen Elementen erlaubt, welche in einem unter sich
im allgemeinen parallel ausgerichteten Fluss von Elementen schief liegen und
in einer zur allgemeinen Ausrichtungsrichtung der genannten zylindrischen
Elemente senkrechten Richtung zirkulieren, sowie auf einen Ausgabetrichter,
der mit einer Vorrichtung ausgerüstet wird, welche die Anwendung dieses
Verfahrens ermöglicht. Das Verfahren sowie die Vorrichtung gemäss der
Erfindung erlauben ausserdem, eines der genannten zylindrischen Elemente
automatisch auszuwerfen, wenn dieses nicht richtig ausgerichtet werden kann. Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere dazu bestimmt, in einem
Ausgabetrichter für Zigaretten oder andere Produkte der Tabakindustrie verwendet zu
werden, aber sie kann ebenso angewendet werden für andere Elemente mit
allgemein zylindrischer Form, obschon sich die nachfolgende Beschreibung auf eine
Anwendung mit einem Ausgabetrichter für Zigaretten bezieht.
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Beim Zigaretten-Herstellungsprozess, besonders während ihrer
Vorbereitung für die Verpackung, treffen die Zigaretten in einem Trichter ein, welcher
zunächst ein Pufferlager bildet und sie dann über geeignete Leitungen auf die
mit der Verpackung beauftragten Organe verteilt. Während ihres Transports
zum Trichter sind die Zigaretten alle unter sich parallel angeordnet und in
gleicher Richtung ausgerichtet, d. h. dass für den Fall, bei welchem eines ihrer
Enden mit einem Filter versehen ist, alle Filter auf der gleichen Seite
angeordnet sind. Damit diese Anordnung im Innern des Trichters beibehalten wird,
muss dieser eine geringfügig grössere Tiefe als die Länge einer Zigarette
aufweisen, damit sich diese ohne zuviel Reibung an den Wänden in ihm verlagern
können.
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Es kann sich jedoch während des Transports der Zigaretten zum Trichter
eine Zigarette schief stellen, d.h. in eine im Vergleich zur Ausrichtung der
Gesamtheit der anderen Zigaretten schrägliegende Ausrichtung gelangen, und
sich so im Innern des Trichters verlagern, um dann in der Nähe der Mündung
einer oder mehrerer der Verteilleitungen einzutreffen, welche sie dann
verstopft, da sie nicht derart ausgerichtet ist, um in diese eintreten zu können.
Dies führt zu einer Unterbrechung des Flusses in den betroffenen
Verteilleitungen,
d.h. zu einer bedeutenden Reduktion des Wirkungsgrades der gesamten
Installation. Um diesem Zustand abzuhelfen, besteht eine Möglichkeit darin,
dass der Bediener ununterbrochen den richtigen Zigarettenfluss im Trichter
überwacht und eingreift, bevor eine schlecht ausgerichtete Zigarette den
Trichterausgang stören kann.
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Es sind verschiedene Verfahren oder Vorrichtungen beschrieben
worden, um diese Unzulänglichkeit zu vermeiden; insbesondere die in der
Anmeldung CH 546/90-7 beschriebene Erfindung, welche der Anmeldung EP-A-0 443
982 und der Anmeldung US-07/649.912 entspricht. Die in diesen Dokumenten
beschriebene Erfindung erlaubt es, eine im Vergleich zum Fluss schlecht
ausgerichtete Zigarette zu blockieren, bevor diese eine oder mehrere
Fluss-Leitungen verstopft, und dem Bediener zu melden, dass eine Zigarette so blockiert
wird. In gewissen Fällen, bei denen zum Beispiel mehrere Zigaretten blockiert
bleiben, kann dieses System ein Anhalten der Produktionsmaschine
verursachen, was die Produktivität dieser Maschine in demselben Mass reduziert.
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Ein anderer Trichter, welcher mit einer Ausrichtungsvorrichtung
versehen ist, wird in EP-A-0 277 363 beschrieben. in diesem Fall dienen die den
Ausgangs-Verteilleitungen des Trichters vorgeordnet angeordneten Mittel
lediglich zum Zentrieren und Aufteilen der Zigaretten in diesen verschiedenen
Leitungen; eine schlecht ausgerichtete Zigarette kann folglich eine oder
mehrere dieser Verteilleitungen verstopfen. Es sind wohl Ausrichtungsmittel
vorgesehen, jedoch nach den genannten Leitungen angeordnet.
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Ein erstes Ziel der Erfindung besteht folglich darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche Ausrichtungsmittel umfassen, durch
welche eine schiefliegende Zigarette nicht mehr angehalten wird, sondern
durch welche sie automatisch wiederausgerichtet wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine
Vorrichtung vorzuschlagen, durch welche eine schief liegende und durch die
vorangehenden Ausrichtungsmittel nicht wiederausrichtbare Zigarette
automatisch aus dem Fluss herausgeworfen wird, dies ohne Unterbrechung des
Betriebes der Produktionsmaschine.
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Damit diese Ziele erreicht werden können, sind ein
Ausrichtungsverfahren, welches den Kennzeichen des Patentanspruches 1 entspricht, sowie ein
Ausgabetrichter, welcher mit einer den Kennzeichen der Patentansprüche 2 bis
8 entsprechenden Ausrichtungsvorrichtung ausgerüstet wird, entwickelt
worden.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung werden
leichter verständlich bei der aufmerksamen Betrachtung der anliegenden
Zeichnung, bestehend aus den Figuren, wobei:
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die Figur 1 eine Aufriss-Schnittansicht eines Ausgabetrichters für
Zigaretten darstellt, welcher mit einer erfindungsgemässen Ausrichtungs- und
Auswurfvorrichtung versehen ist,
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die Figur 2 eine Teuschnittansicht im seitlichen Aufriss des Trichters
gemäss der vorangehenden Figur darstellt,
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die Figur 3 eine schematische Teilansicht der Antriebsvorrichtung der
Ausrichtungsstäbe darstellt, und
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die Figuren 4A, 4B und 4C drei verschiedene Ausführungsformen der
Ausrichtungsstäbe darstellen.
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In der Figur 1 erkennt man einen Trichter 1, bestehend aus zwei
Seitenwänden 10 und 11, deren Form derart angepasst wird, dass ein guter Fluss der
Zigaretten 13 ermöglicht wird, sowie aus einer hinteren Wand 12 und aus einer
in dieser Figur nicht dargestellten Abdeckwand, welche der hinteren Wand 12
gegenüberliegt und von dieser durch eine Distanz beabstandet wird, die
geringfügig grösser als die Länge einer Zigarette ist. Damit die verschiedenen
Elemente, welche die erfindungsgemässe Vorrichtung bilden, besser
unterschieden werden können, wurden nicht alle im Trichter 1 enthaltenen
Zigaretten 13 dargestellt. Das Volumen des Trichters wird hauptsächlich durch die
Form und die Grösse der Seitenwände 10 und 11 bestimmt, da die hintere
Wand 12 und die Abdeckwand durch eine konstante Distanz voneinander
beabstandet sind. Die Zigaretten 13 werden dem Trichter 1 durch nicht
dargestellte Mittel zugeführt und ergiessen sich in den genannten Trichter, dies von
seiner Oberseite her; wie in der Figur dargestellt wird, sind die Zigaretten 13 im
Prinzip alle in gleicher Richtung ausgerichtet, d.h. mit ihren Enden
nebeneinander angeordnet, zwischen der hinteren Wand 12 und der Abdeckwand. Nach
ihrem Durchgang im Trichter 1 trennt ein Verteiler-Rost 14 den kompakten
Zigarettenstrom in mehrere Flüsse auf, in denen sich die Zigaretten eine nach
der anderen in Verteilleitungen 15 vorwärtsbewegen, um dem nachfolgenden
Arbeitsgang zugeführt zu werden, welcher ein (nicht dargestellter)
Verpakkungsvorgang sein kann. Der Trichter 1 kann ausserdem mit Schaufelblättern
16 von geeigneter Form versehen werden, die in eine langsame, wechselnde
selnde Rotationsbewegung versetzt werden und welche verhindern, dass sich
"Brücken" im Innern des Trichters bilden und den Zigarettenfluss verstopfen.
Für den Fall, bei dem aus irgendeinem Grund eine Zigarette 13A im Vergleich
zu den anderen schief liegt, kann erstere beim Fehlen einer
erfindungsgemässen Ausrichtungsvorrichtung 2 bis zum Verteiler-Rost 14 abfliessen und diesen
verstopfen, was den Fluss in einer oder mehreren Verteilleitung/en 15
unterbricht.
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Die Ausrichtungsvorrichtung 2 besteht aus einer Mehrzahl von
Ausrichtungsstäben 20, welche einen Rost bilden und dicht nebeneinander in einer
horizontalen Ebene bzw. senkrecht zur Fluss-Strömung der Zigaretten 13
angeordnet werden, wobei die Ausrichtungsstäbe 20 parallel zu den richtig
ausgerichteten Zigaretten 13 liegen. Die den genannten Rost bzw. die
Ausrichtungsstäbe 20 enthaltende Ebene ist sehr deutlich oberhalb bzw. deutlich vor
den Verteilleitungen 15 gelegen, d.h. ungefähr auf halber Höhe des Trichters 1,
und erstreckt sich über die gesamte Durchlassbreite des Trichters, d.h.
zwischen den Wänden 10 und 11. Jeder der Ausrichtungsstäbe 20 wird von
seinen Nachbarn durch einen Abstand getrennt, welcher ungefähr dem
zweifachen Durchmesser einer Zigarette 13 entspricht.
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Die Ausrichtungsstäbe 20 werden in eine wechselnde
Rotationsbewegung versetzt, welche durch einen Pfeil C dargestellt wird, wobei in den
Figuren 2 und 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 21
schematisch dargestellt wird. in der Figur 2 erkennt man, dass der
Ausrichtungsstab 20 aus zwei Teilen gebildet wird: aus einem ersten, vorderen Teil
20A, dessen Form weiter unten kommentiert wird, und aus einem hinteren
Befestigungsteil 20B, der auf einer Antriebsachse 22 befestigt wird, welche in
einer Feinbohrung drehbar ist, die in einem am hinteren Teil des Trichters 1
befestigten Tragelement 17 gebildet wird. Der hintere Teil jeder Achse 22 wird mit
einem mit der genannten Achse koaxialen Zahnritzel 23 versehen. Wie man in
der Figur 3 erkennt, in der lediglich fünf Zahnritzel 23 nebeneinander
dargestellt sind, werden die genannten Zahnritzel in einer horizontalen Ebene
ausgerichtet, und sie greifen alle in eine Zahnstange 24 ein, welche auf einer
horizontalen Führungsleiste 18 gleiten kann, die im Tragelement 17 angeordnet
wird. Ein Ende der Zahnstange 24 wird durch eine Pleuelstange 25
angetrieben, deren anderes Ende in gelenkiger Weise an einem Antriebsrad 26
befestigt wird. So wird, wenn das Antriebsrad 26 in eine regelmässige
Rotationsbewegung
wie durch einen Pfeil A dargestellt versetzt wird, dies durch ein nicht
dargestelltes Mittel, zum Beispiel einen Elektromotor, diese
Rotationsbewegung durch die Zwischenschaltung der Pleuelstange 25 in eine hin- und
hergehende Längsbewegung der Zahnstange 24 umgewandelt, wie es durch eineh
Pfeil B dargestellt wird, wobei diese letztere Bewegung als Antrieb der Achsen
22 bzw. der Ausrichtungsstäbe 20 mit einer wechselnden oder hin- und
hergehenden Rotationsbewegung wirkt, dies durch Zwischenschaltung der Zahnritzel
23, wie es durch den letzten Pfeil C dargestellt wird. Auf diese Weise werden
sämtliche Ausrichtungsstäbe 20 gleichzeitig mit einer wechselnden
Rotationsbewegung, mit geringer Geschwindigkeit in der Grössenordnung von 1 U/s,
angetrieben. Die Rotation jedes Ausrichtungsstabes beträgt ungefähr eine
Umdrehung im einen Drehsinn, gefolgt von einer Umdrehung im anderen
Drehsinn.
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Der Mechanismus, durch welchen eine schlecht ausgerichtete Zigarette
13A wiederausgerichtet wird, ist aus dem rechten Teil der Figur 1 erkennbar.
Die Zigarette 13A, welche oberhalb der Ausrichtungsstäbe 20 nicht direkt
senkrecht zur normalen Ausrichtung auftritt, jedoch schräg unter einem Winkel, der
im Vergleich zur Ausrichtung ausreichend geringer als 90º ist, wird zunächst
durch mindestens zwei benachbarte Ausrichtungsstäbe 20 zurückgehalten,
wobei die wechselnde Rotationsbewegung der genannten Stäbe, kombiniert
mit dem Druck, welchen die ihr nachfolgenden anderen Zigaretten auf die
Zigarette 13A ausüben, dazu tendieren, diese gleich auszurichten, damit ihr
Durchtritt zwischen den zwei Ausrichtungsstäben ermöglicht wird; ab diesem
Zeitpunkt tendiert der seitliche Druck, den die sie umgebenden anderen Zigaretten
ausüben, dazu, die vorher schlecht ausgerichtete Zigarette einwandfrei
auszurichten.
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Für den Fall, bei dem eine schlecht ausgerichtete Zigarette 13A
ungefähr senkrecht zur normalen Ausrichtung auftritt und der oben beschriebene
Mechanismus nicht genügt, um sie auszurichten, wird die genannte Zigarette
automatisch aus dem Trichter ausgeworfen, wie man in der Figur 2 erkennt.
Der in dieser Figur dargestellte Ausrichtungsstab 20 weist eine derartige
Ausführungsform auf, dass sein vorderer Teil 20A aus drei Teilen gebildet wird:
einem zentralen zylindrischen Teil, der durch zwei Endteile begrenzt wird,
welche sich geringfügig zu Kegelstümpfen zuspitzen. Die gesamte Länge des
vorderen Teils 20A ist grösser als diejenige einer Zigarette, so dass seine Enden
die Aussenflächen der Abdeckwand 19 und der hinteren Wand 12 des
Trichters 1 geringfügig überragen. Eine schlecht ausgerichtete Zigarette 13A,
welche zum Beispiel oberhalb des zentralen zylindrischen Teils von einigen
benachbarten Ausrichtungsstäben 20 auftritt, wird durch diese Stäbe blockiert, da
sie nicht durch einen der die letzteren trennenden Zwischenräume passieren
kann. Die wechselnde Rotationsbewegung der Ausrichtungsstäbe 20,
kombiniert mit dem Druck der richtig ausgerichteten und ihr nachfolgenden Zigaretten
13 tendieren dazu, falls sie die Zigarette nicht wie weiter oben angegeben
gleich ausrichten können, dass die genannte Zigarette 13A entweder gegen
den vorderen Teil oder gegen den hinteren Teil der Ausrichtungsstäbe 20
vorgerückt wird. Wenn die Zigarette 13A gegen ein sich zuspitzendes Ende der
Ausrichtungsstäbe 20 hin eintrifft, sei dies beim Folgen der allgemeinen Fluss-
Strömung der Zigaretten 13 oder dann beim Vorrücken gegen den vorderen
Teil oder den hinteren Teil der Ausrichtungsstäbe 20, wie weiter oben
beschrieben wurde, so wird diese Vorrückbewegung beschleunigt und die
Zigarette 13A wird beim Passieren einer Öffnung 19A aus dem Trichter 1
ausgeworfen, welche in der Abdeckwand 19 direkt oberhalb der vorderen Enden der
Ausrichtungsstäbe 20 angeordnet wird, oder durch eine entsprechende
Öffnung 12A, welche auf identische Weise an der hinteren Wand 12 angeordnet
wird. Der freie Raum zwischen der unteren Kante der Wand 19 bzw. der Wand
12 und den Ausrichtungsstäben 20 ist geringfügig grösser als der Durchmesser
einer Zigarette, wobei sich die Öffnungen 19A und 12A über die gesamte
Breite des Trichters 1 erstrecken, d.h. zwischen den Wänden 10 und 11.
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So wird also eine schlecht ausgerichtete Zigarette 13A, wenn diese
durch die Ausrichtungsstäbe 20 nicht gleich ausgerichtet und
wiederausgerichtet werden kann, automatisch aus dem Trichter 1 ausgeworfen, dies durch die
gleichen Ausrichtungsstäbe 20, welche nun als Auswurfmittel funktionieren,
wodurch eine Verstopfung und/oder ein Anhalten der Produktionsstrasse
vermieden wird. Ein (nicht dargestellter) Rückgewinnungskasten, welcher
unterhalb der Auswurföffnungen angeordnet wird, erlaubt es, die ausgeworfenen
Zigaretten zurückzugewinnen.
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Die Figuren 4A, 4B und 4C stellen verschiedene Ausführungsformen
eines Ausrichtungsstabes 20 dar, welcher an das Verfahren und an die
Vorrichtung gemäss der Erfindung angepasst ist. Die Figur 4A stellt eine
bevorzugte Ausführungsform dar, welche mit der in der Figur 2 dargestellten
identisch ist, wobei der vordere Teil 20A aus drei Abschnitten gebildet wird:
aus einem zentralen zylindrischen Abschnitt, dessen Durchmesser im Bereich
zwischen dem Wert des einfachen Durchmessers und demjenigen des
zweifachen Durchmessers der Zigarette liegt, und aus zwei weiteren Endteilen,
welche sich in der Form von Kegelstümpfen geringfügig zuspitzen, wobei sie sich
bis zu den Enden hin verjüngend erstrecken. Die Teil längen dieser Abschnitte
werden in Abhängigkeit der wiederauszurichtenden bzw. auszuwerfenden
Produkte bestimmt. Der hintere Teil 20B enthält ein Mittel zur Befestigung des
Ausrichtungsstabes 20 an der Antriebsachse 22, zum Beispiel einen
zylindrischen Teil, der mit einer axialen Feinbohrung sowie mit einem radialen
Innengewinde versehen wird, welches dazu bestimmt ist, wie dargestellt eine
Befestigungsschraube aufzunehmen. Obschon die Ausrichtungsstäbe 20 mit einem
kreisförmigen Querschnitt beschrieben und dargestellt worden sind, können für
diese Stäbe auch andere Formen vorgesehen werden.
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Der vordere Teil 20A des in der Figur 4B dargestellten
Ausrichtungsstabes 20 wird durch einen einzigen, sich zu einem Kegelstumpf zuspitzenden
Teil gebildet, wobei der Auswurf der Zigaretten in diesem Fall ausschliesslich
nach vorne stattfindet.
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Dies gilt ebenso für den in der Figur 4C dargestellten Stab, bei dem der
vordere Teil aus zwei sich folgenden Kegelstümpfen gebildet wird, wobei der
Spitzenwinkel des vorne angeordneten Kegelstumpfes grösser ist als derjenige
des hinten angeordneten Kegelstumpfes.
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Bei diesen beiden letzten Fällen muss der Spitzenwinkel der
verschiedenen Kegel derart gewählt werden, dass eine schlecht ausgerichtete Zigarette
immer nach vorne ausgeworfen wird, so dass, wenn ein Trichter 1 mit
Ausrichtungsstäben gemäss diesen beiden letzten Ausführungsformen ausgerüstet
wird, ein Weglassen der Auswurföffnung 12A in der hinteren Wand 12
ermöglicht wird.
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Man erkennt also, dass das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der
Erfindung absolut geeignet sind, jedes zylindrische Element, bzw. jede
Zigarette gleich auszurichten bzw. wiederauszurichten und gegebenenfalls
automatisch auszuwerfen, weicheis im Trichter nicht korrekt auftritt, ohne dass der
Betrieb der dem Trichter nachgeordnet gelegenen Installationen davon
beeinflusst wird und folglich ohne Reduktion des Wirkungsgrades der Installation,
und dies ohne dass es notwendigwird, dass ein Bediener ununterbrochen den
guten Ablauf des Flusses im Trichter beobachten muss. Dieses Verfahren
sowie diese Vorrichtung wurden zur Anwendung in einem
Zigaretten-Herstellungsschritt beschrieben, aber es ist selbstverständlich, dass sie sich ebenso
gut für die Herstellung von anderen Gegenständen mit allgemein zylindrischer
Form anwenden lassen, welche zu einem gegebenen Zeitpunkt ihres
Herstellungsprozesses ausgerichtet werden müssen; zum Beispiel kann eine
Einrichtung zur Versorgung einer automatischen Werkzeugmaschine oder einer
Maschine der Nahrungsmittelindustrie mit länglichen Stücken ebenso gut mit
dieser Vorrichtung ausgerüstet werden, welche ein schiefliegendes Stück
wiederausrichtet oder auswirft, ohne dass dabei der Herstellungstakt unterbrochen
wird.