DE4009657A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung koaxialer tabak- oder filterstraenge sowie mit diesem verfahren hergestellter koaxialer tabak- oder filterstrang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung koaxialer Tabak- oder Filterstränge nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 16 sowie einen mit diesem Verfahren hergestellten koaxialen Tabak- oder Filterstrang.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Cigarette ist aus der DE-OS 36 02 846 bekannt. Dabei wird zunächst ein innerer Strang aus Füllmaterial und einer Hülle aus bahnarti­ gem Material vorgeformt. Der vorgeformte Strang wird dem For­ mat einer Cigarettenherstellungsmaschine zugeführt und dort mit einer Bahn aus einem äußeren Umhüllungsmaterial und einem Strom eines Rauchmaterials umhüllt. Sowohl der vorgeformte Strang als auch der resultierende koaxiale Strang werden in getrennten, unmittelbar hintereinander angeordneten Strangmaschinen hergestellt.

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß bei Störungen an einer der Strangmaschinen immer jeweils beide Strang­ maschinen stillgelegt werden. Daraus wird der Gesamtwir­ kungsgrad eklatant verringert.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik ver­ folgt die vorliegende Erfindung das Ziel, die genannten Nachteile des Standes der Technik weitgehend zu beheben; insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen koaxiale Tabak- oder Filterstränge mit einem wesentlich erhöhten Wirkungsgrad hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Außerdem wird die Aufgabe für eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16 durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 16 gelöst.

Zweckmäßige Verfahrensvarianten bzw. Ausführungsformen werden durch die Merkmale in den Unteransprüchen defi­ niert.

Wird ein vorgeformter Strang, der von der ersten Herstel­ lungsmaschine kommt, in einem Speicher abgelegt, um dann zu gegebener Zeit wieder aus dem Speicher entleert und in der zweiten Herstellungsmaschine weiter zu dem koaxialen rauchbaren Artikel verarbeitet zu werden, so ist eine Ent­ kopplung der beiden Herstellungsmaschinen möglich, die zu einer entscheidenden Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der beiden Herstellungsmaschinen führt, die im folgenden als Strangmaschinen bezeichnet werden sollen.

In einer besonders einfachen Verfahrensvariante kann der vorgeformte Strang selbständig, allein der Schwerkraft folgend, in dem Speicher abgelegt werden, der um seine Längsachse gedreht wird.

Wird der vorgeformte Strang lagenweise spiralförmige abge­ legt, so wird die spätere Entladung des vorgeformten Stranges aus dem Speicher insofern wesentlich erleichtert, als durch die Vermeidung von Verschlingungen oder kreuz­ weise übereinander liegenden Strangwindungen einer Lage Abrisse des vorgeformten Stranges verhindert und Eigen­ schwingungen des Stranges gemindert werden.

Um die geordnete Ablage des vorgeformten Stranges im Spei­ cher zusätzlich sicherzustellen, ist es vorteilhaft, den vorgeformten Strang über Umlenkeinrichtungen, insbesondere Umlenkrollen und/oder Transportrollen derart anzuheben, daß der vorgeformte Strang von oben in den Speicher abge­ senkt werden kann.

Um die vom momentanen Ablageradius abhängige Ablagelänge des vorgeformten Stranges pro Speicherdrehung an die Her­ stellungsgeschwindigkeit der ersten Strangmaschine anzu­ passen, ist es vorteilhaft, wenn eine Steuervorrichtung vorhanden ist, mit der die Drehgeschwindigkeit des Spei­ chers so gesteuert werden kann, daß bei der Ablage nahe der Speicherachse der Speicher schneller dreht, während er mit zunehmendem Ablageradius langsamer dreht und umge­ kehrt.

Um unterschiedliche Durchmesser des vorgefertigten Stran­ ges geordnet im Speicher ablegen zu können, ist es vor­ teilhaft, wenn die Steuervorrichtung die vom Radius abhän­ gige Änderung der Drehgeschwindigkeit des Speichers zu­ sätzlich von dem Durchmesser des vorgefertigten Stranges abhängig macht. Dieses hat den Vorteil, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren noch variabler anwendbar ist.

Der vorgeformte Strang läßt sich noch geordneter im Spei­ cher ablegen, wenn er derart in den Speicher eingeführt wird, daß der Ablagebereich im Speicher einem theoretisch berechneten, momentan gültigen Punkt einer Spirale im Speicher entspricht, wobei die Berechnungsparameter für die Spiralen u.a. aus der Strangdicke, dem minimalen und dem maximalen Durchmesser des Speichers sowie der Ablage­ geschwindigkeit bestehen. Die Ablagevorrichtung kann dabei einen mit einem Motor angetriebenen, längs des Radius des Speichers verschiebbar gelagerten Arm aufweisen, der mit einer Führungsschiene versehen ist. Der Motorantrieb des Armes wird von einer Steuervorrichtung mit Steuerimpulsen versorgt.

Bei der Beladung ist in dem Speicher ein Körper vorgese­ hen, der dem Speicher später entnommen werden kann. Da­ durch entsteht dann ein Hohlraum über den ein späterer Entladevorgang leicht vorgenommen werden kann. Hierdurch wird vermieden, daß der Strang mit einem zu engen Radius ausgelegt wird, wodurch er einreißen oder brechen könnte. Dieser Körper dient also als eine Art Spulenkern.

Bei der Entladung kann der Speicher im wesentlichen mit konstanter Drehgeschwindigkeit betrieben werden, wobei na­ türlich auch wechselnde Drehgeschwindigkeiten verwendbar sind. Bei der Entladung auftretende Eigenschwingungen sind nicht so relevant wie beim Beladen des Speichers, da diese Eigenschwingungen größten Teils von der Transportvorrich­ tung vor der zweiten Strangmaschine absorbiert werden.

Um die Eigenschwingungen des aus dem Speicher abgeführten, vorgefertigten Stranges weiterhin zu eliminieren, wird der Strang über eine oberhalb des Speichers angeordnete Füh­ rung aus dem Speicher entnommen. Die Führung kann dabei auf einem sich konisch zur Mitte hin verengenden und von der Mitte aus wieder erweiternden Hohlzylinder bestehen, der die Eigenschwingungen des hindurchgeführten, vorge­ fertigten Stranges "abstreifen" kann.

Um die Zugbelastungen, die auf den vorgefertigten Strang einwirken und diesen beschädigen oder sogar zerreißen kön­ nen, zu minimieren, ist es vorteilhaft, die Drehgeschwin­ digkeit, mit der der Speicher gedreht wird, zusätzlich über die Zugkraft, die auf den vorgefertigten Strang ein­ wirkt, zu steuern. Dabei kann der aus dem Speicher entnom­ mene vorgefertigte Strang z. B. über eine Rolle umgelenkt werden. Diese Rolle kann über eine gewichts- oder druck­ empfindliche Meßeinrichtung gehaltert sein. Sobald sich nun die Zugkraft, die auf den vorgefertigten Strang ein­ wirkt, verstärkt, wird dies von der gewichts- bzw. druck­ empfindlichen Meßeinrichtung angezeigt, die den gemessenen Wert an eine Steuereinrichtung weitergibt. Die Steuerein­ richtung führt nun dem Motor, der den Speicher dreht, einen Steuerimpuls zu, der den Motor und damit den Spei­ cher schneller drehen läßt, wodurch die den vorgefertigten Strang belastende Zugkraft verringert wird. Umgekehrt kann natürlich auch die Zugkraft verstärkt werden, falls die Meßeinrichtung einen unzulässigen Abfall der auf den vor­ gefertigten Strang einwirkenden Zugkraft feststellt. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der vorgefer­ tigte Strang, der unterschiedliche Transporteigenschaften, wie z. B. Durchmesser, Gewicht pro Längeneinheit u.dgl. aufweisen kann, immer unter gleichen Bedingungen in das Format der zweiten Strangmaschine einlaufen kann. Diese Maßnahme garantiert eine gleichmäßige Qualität des Verfah­ rens- bzw. Vorrichtungsproduktes.

Andererseits läßt sich die Zugkraft, die auf den Strang wirkt, noch steuern, indem die Umlenkrolle mehr oder weni­ ger stark auslenkt.

Außerdem läßt sich die Entladung des vorgefertigten Stran­ ges zusätzlich dadurch gleichmäßiger gestalten, daß die Entladevorrichtung entsprechend der Füllhöhe des Speichers bzw. des Abstandes zwischen Führung und Abnahmepunkt in­ nerhalb vorgegebener Grenzwerte nachgeführt wird. Hierzu kann entweder die Führungsvorrichtung motorisch angehoben bzw. abgesenkt werden oder aber der Boden des Speichers in seiner Höhe verfahrbar sein. Zur sensorischen Erfassung der Füllhöhe des vorgefertigten Stranges können am Spei­ cher in bestimmten Höhen Sensoren vorgesehen sein, die den momentanen Füllstand messen. Anhand der Meßwerte kann ein geregelter Motor, der an die Entlade- bzw. Führungsvor­ richtung angekoppelt ist, die notwendigen Anpassungen an die Füllstandshöhe vornehmen.

Um den Speicher möglichst schnell austauschen zu können, ist es von Vorteil, den Speicher mit einer Kupplung zu versehen. Hierdurch wird es bei der Verwendung von Schnellkupplungen möglich, die Zeiten zu verkürzen, die notwendig sind, um die Strangmaschinen mit leeren bzw. vollen Speichern zu bestücken.

Für den Drehantrieb eines Speichers bei der Be- bzw. Ent­ ladung ist es vorteilhaft, jeweils mindestens einen Dreh­ teller für beide Ladegänge vorzusehen. Jeder Drehteller sollte die zur Kupplung am Speicher gehörige Gegenkupplung aufweisen, um den vorgenannten Vorteil realisieren zu kön­ nen.

Genausogut kann statt eines Drehtellers mit einer Kupplung auch eine Antriebswelle vorgesehen sein, auf die der Spei­ cher für die Be- bzw. Entladung aufgesetzt bzw. aufge­ steckt wird, wobei die Antriebswelle auch ein Gegenstück zur Kupplung am Speicher aufweisen sollte.

Die Erfindung wird weiterhin in bezug auf einige besonders vorteilhafte Ausführungsformen bzw. Verfahrensvarianten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung offenbar werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine sehr vereinfachte Ansicht einer ersten Strangmaschine, einer Beladevorrichtung und eines Speichers;

Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung mit einer radial zum Speicher verfahrba­ ren Beladeeinrichtung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform, bei der die Beladevorrichtung zusätzlich in der Höhe verfahrbar ist;

Fig. 4 eine Ausführungsform, bei der ein zum Teil ge­ füllter Speicher mit einer Entladevorrichtung und einer zweiten Strangmaschine dargestellt ist;

Fig. 5 die Ausführungsform nach Fig. 4 mit einer Meßein­ richtung zum Bestimmen der Zugkraft, die auf den vorgeformten Strang einwirkt;

Fig. 6 die Ausführungsform nach Fig. 5, wobei die Entla­ devorrichtung zusätzlich in der Höhe verfahrbar und der Speicher mit Sensoren versehen ist; und

Fig. 7 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Tabak- oder Filterstrangs, der nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung hergestellt worden ist.

Vorab sei angemerkt, daß die erste Strangmaschine 20 und die zweite Strangmaschine 40 im wesentlichen so ausgebil­ det sind, wie aus der DE-OS 36 02 846 bekannt ist.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Vorrichtung zur Ausführung insbesondere des beschriebenen Verfahrens nur zum Teil ersichtlich. Mit dem Bezugszeichen 20 ist eine erste Strangmaschine gekennzeichnet, die einen vorgeform­ ten Strang aus einem Füllmaterial und einer ersten Umhül­ lung herstellt. Vorrichtungen zum Transportieren, zum An­ heben und zum Ablegen des vorgeformten Stranges 12 in einen Speicher 10 sind durch die Bezugszeichen 22 und 14 angedeutet. Dabei handelt es sich im wesentlichen um För­ derrollen 22, sowie um Transportrollen bzw. Förderrollen 14 zum Anheben bzw. zum Ablegen des vorgeformten Stranges 12 in den Speicher 10.

Bei dem Speicher 10 handelt es sich um einen tonnenartigen Behälter, dessen Lagervolumen zum Behälterinneren hin durch eine Wandung 44 bzw. durch einen Körper 45 und zum Behälteräußeren hin durch eine Umfangswand 46 gegeben ist.

Der Körper 45 läßt sich aus dem Speicher 10 entfernen. Die im Speicher 10 ausgelegten, spiralförmigen Lagen des vor­ geformten Stranges 12 sind durch das Bezugszeichen 12a an­ gedeutet. Der Boden 48 des Speichers 10 ist in der Höhe verfahrbar. Dadurch läßt sich während des Ablagevorganges des vorgeformten Stranges 12 im Speicher 10 die Ablagehöhe bzw. der Höhenunterschied zwischen der Beladevorrichtung 14 und der momentanen Lage des vorgeformten Stranges kon­ stant halten. Diese Möglichkeit läßt sich auch beim Entla­ devorgang ausnutzen.

Ein von einer Steuereinrichtung 18 über eine Steuerleitung 26 gesteuerter Motor 16 bewirkt die Drehbewegung des Spei­ chers 10 um seine vertikale Achse. Die Geschwindigkeit, mit der der Speicher 10 vom Motor 16 aus gedreht wird, ist variabel und hängt von den Herstellungsparametern der Strangmaschine 20 ab, die zur Auswertung und zur Bestim­ mung der notwendigen Drehgeschwindigkeit über eine Daten­ leitung 24 an die Steuereinrichtung 18 übermittelt werden. Die Daten, die zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit her­ angezogen werden, bestehen z. B. aus der Fertigungsge­ schwindigkeit, mit der der vorgeformte Strang 12 aus der Strangmaschine 20 ausläuft bzw. mit der der vorgeformte Strang 12 transportiert und abgelegt wird, und dem Durch­ messer des vorgeformten Stranges 12. Außerdem gehen noch die Abmessungen des Speichers 10 bei der Berechnung der momentan gültigen Drehgeschwindigkeit ein.

Der Speicher 10 kann mit einer hier nicht dargestellten Kupplung versehen sein, mit der er z. B. auf einem Dreh­ teller abgesetzt wird, der mit dem Gegenstück zur Kupplung des Speichers 10 versehen ist. Der Drehteller wird von dem Motor 16 angetrieben. Es ist auch möglich, die mechanische und motorische Verbindung zwischen dem Motor 16 und dem Speicher 10 durch eine Verbindungswelle herzustellen, an der das genannte Kupplungsteil vorgesehen ist. Derartige Kupplungen werden bevorzugt als Schnellkupplungen ausge­ bildet.

Im Betrieb läuft der vorgeformte Strang 12 aus der Strang­ maschine 20 in Richtung des Pfeiles 50 aus der Strangma­ schine heraus. Dabei geben entsprechende Meßeinrichtungen in der Strangmaschine 20 permanent Daten über die Herstel­ lungsgeschwindigkeit und Herstellungsparameter des vor­ geformten Stranges über die Datenleitung 24 an die Steuer­ einrichtung 18. Der vorgeformte Strang 12 wird über eine bzw. mehrere Transport- bzw. Förderrollen 22 in Richtung des Pfeiles 50 zur Beladevorrichtung 14 gefördert. Dabei kann der vorgeformte Strang 12 auch angehoben werden.

Der Strang 12 wird anschließend in den sich drehenden Speicher 10 hinabgelassen. Im Speicher 10 wird der Strang 12 lagenweise spiralförmig von außen nach innen und an­ schließend von innen nach außen usw. abgelegt. Die Drehge­ schwindigkeit des Speichers 10 wird dabei so angepaßt, daß das Produkt aus der Drehzahl des Speichers 10 und dessen momentanen Ablageumfang gleich der Herstellungsgeschwin­ digkeit bzw. Fördergeschwindigkeit ist, mit der der vorge­ formte Strang 12 von der Strangmaschine 20 hergestellt bzw. von dieser zum Speicher 10 transportiert wird. Dabei wird auch der Durchmesser des vorgeformten Stranges zur Bestimmung des momentan gültigen Ablageradius verwen­ det, was ganz einfach durch Addition bzw. Substraktion geschehen kann. Es können auch noch zusätzliche Sicher­ heitsabstände zwischen den einzelnen Strangwindungen einer Lage berücksichtigt werden.

Die aus Fig. 2 ersichtliche Ausführungsform enthält alle wesentlichen Merkmale der Ausführungsform nach Fig. 1. Zu­ sätzlich ist hier ein Arm 28 vorgesehen, der mit einer Führung 32 ausgestattet ist. Der Arm 28 ist in der radia­ len Richtung des rotationssymmetrischen Speichers 10 über einen Motor 16a verschiebbar. Die Verschiebung des Armes 28 und damit der Führung 32 wird so gesteuert, daß die Ab­ lage des vorgeformten Stranges 12 senkrecht von oben nach unten in den Speicher 10 erfolgen kann. Über eine Daten­ leitung 24a erhält die Steuerung 18 Informationen über die momentane Position der Führung 32 bzw. des Armes 28. Die Steuereinrichtung 18 ist in der Lage, aus den Daten über die Dicke des Stranges 12 und die Drehgeschwindigkeit so­ wie die Abmessungen des Speichers 10 den zur Zeit theore­ tisch gültigen Ablageradius im Speicher 10 zu errechnen.

Es ist hier besonders wichtig, daß der im Speicher 10 ab­ gelegte vorgeformte Strang 12a einerseits möglichst dichte Lagen bildet, andererseits aber keine Überschneidungen zwischen benachbarten Strangwindungen vorkommen. Dies ist notwendig, um die Speicherkapazität des Speichers 10 mög­ lichst vollständig auszunutzen und um Verwicklungen der Spiralwindungen bzw. der Lagen durch zu große Abstände zwischen den Spiralwindungen bzw. Lagen zu vermeiden. Hier können fehlerhafte Beladeergebnisse zu einer Beschädigung oder sogar zum Abriß des vorgeformten Stranges bei der späteren Entladung des Speichers 10 führen.

Die aus der Berechnung durch die Steuereinrichtung 18 re­ sultierenden Steuerimpulse werden über eine Datenleitung 26a an den Motor 16a übermittelt, der die momentan erfor­ derliche Lage des Armes 28 bzw. der Führung 32 einstellt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt alle wesentlichen Merkmale der Ausführungsformen nach Fig. 2 bzw. nach Fig. 1. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform die Möglich­ keit vorhanden, die Führung 32 in ihrer Höhe zu verändern. Diese Veränderung ist abhängig von der momentanen Füllhöhe des vorgeformten Stranges 12a im Speicher 10. Sensoren 42 zur Bestimmung des momentanen Füllstands des Speichers 10 sind an der Außenwandung 46 des Speichers 10 vorgesehen.

Hierbei kann es sich um Kontaktfühler, Feldsensoren, Lichtschranken u. dgl. handeln. Die Sensoren geben ihre Meßsignale über Datenleitungen 24c an eine Steuereinrich­ tung 18a (diese Funktion könnte auch die Steuereinrichtung 18 mit erfüllen) weiter. Die Steuereinrichtung 18a gibt Steuerimpulse an einen Motor 16b, der die Führung 32 über eine Halteeinrichtung 30, die am Arm 28 installiert ist, auf- bzw. abbewegt. Durch diese Ausgestaltung ist es mög­ lich, den vorgeformten Strang 12 im Speicher 10 noch ge­ nauer zu plazieren. Es wäre auch denkbar, zwischen dem Teil 14 der Beladevorrichtung und der Führung 32 noch wei­ tere Führungen oder gar ein längeres Führungsrohr vorzuse­ hen.

Generell läßt sich sagen, daß der Speicher 10, nachdem er vollständig gefüllt ist, gegen einen leeren Speicher 10 ausgetauscht werden kann. Die Speicher 10 können dann je nach Bedarf gelagert werden oder aber auch gleich an eine zweite Strangmaschine 40 bzw. eine damit verbundene Entla­ devorrrichtung weitergegeben werden.

Der in Fig. 4 dargestellte Teil einer Vorrichtung zur Her­ stellung koaxialer Tabak- oder Filterstränge enthält eine zweite Strangmaschine 40, in der der vorgeformte Strang 12 mit Filter- oder rauchbarem Material und einer weiteren Umhüllung versehen wird. Der vorgeformte Strang 12 wird hierzu zunächst aus dem Speicher 10 entnommen. Die Dreh­ geschwindigkeit kann hierbei konstant oder variabel sein.

Die Führung 32′ der Entladevorrichtung ist so beschaffen, daß sich Eigenschwingungen des vorgeformten Stranges 12 reduzieren lassen. Dies ist notwendig, da der Strang 12 die Drehbewegung des Speichers 10 innehat. Diese, von oben gesehen, spiralförmige Eigenschwingung des Stranges 12 wird von einer entsprechend geformten Führung 32′ "abge­ streift" und damit nahezu eliminiert. Zu diesem Zweck ist die Führung 32′ mit einem sich in Transportrichtung konti­ nierlich verjüngenden Durchgang versehen und auf der ver­ tikalen zentralen Achse des Speichers 10 angeordnet. Der Durchgang kann sich, nachdem er einen gewissen Verjün­ gungsgrad erreicht hat, wieder erweitern. Das innere Pro­ fil des Führungsteils 32′ kann auch eine hyperbolische Form o. dgl. haben.

Soll ein vorgeformter Strang in der Strangmaschine 40 wei­ ter verarbeitet werden, so wird der Speicher 10 an den Mo­ tor 16 angekoppelt, und das Ende des vorgeformten Stranges 12 wird in die Entladevorrichtung bzw. in die Strangma­ schine 40 eingefädelt. Dabei verläuft der Einfädelweg durch die Führung 32′, über die Transportrollen 14a, 22 und schließlich in die zweite Strangmaschine 40 hinein. Die zweite Strangmaschine 40 regelt die Drehgeschwindig­ keit des Speichers 10 im wesentlichen über ihre Verarbei­ tungsgeschwindigkeit mittels der Steuervorrichtung 18 und des Motors 16. Ist der vorgeformte Strang 12 in seiner ge­ samten Länge aus dem Speicher 10 entnommen, so wird der Speicher 10 vom Motor 16 abgekoppelt, und es wird ein an­ derer, gefüllter Speicher 10 an den Motor 16 zur Weiter­ verarbeitung des darin gespeicherten vorgeformten Stranges 12 an die Entladevorrichtung 32′, 14a, 22 angeschlossen, um in der Strangmaschine 40 weiter verarbeitet zu werden.

Die in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4 und ist mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der auf den vorge­ formten Strang 12 einwirkenden Zugkraft ausgestattet. Die Meßeinrichtung weist eine bewegliche Laufrolle 34a auf, die gegen ein federndes sensorisch wirkendes Teil 34b drückt. Dieses Teil 34b kann die Druckkraft registrieren, mit der der vorgeformte Strang 12 auf die Laufrolle 34a einwirkt. Da diese Druckkraft des Stranges 12 proportional der Zugkraft ist, die auf den vorgeformten Strang 12 ein­ wirkt läßt sich die Zugkraft erfassen. Sobald nämlich die Zugkraft auf den Strang 12 einen Grenzwert übersteigt, der von Stabilitätsdaten des vorgeformten Stranges 12 abhängig ist, gibt die Steuereinrichtung 18 Steuerimpulse an den Antriebsmotor 16, woraufhin der Speicher 10 mit höherer Geschwindigkeit gedreht und damit der vorgeformte Strang 12 entlastet wird.

Außerdem ist es möglich, das Meßteil 34b durch ein Aus­ lenkteil zu ergänzen, das je nach der vertretbaren Zug­ kraft die Rolle 34a entweder in senkrechter Richtung zur Förderrichtung des Stranges 12 auslenkt, oder aber, falls die Zugkraft zu gering wird, wodurch der Strang 12 durch­ hängen könnte, die Zugkraft durch eine stärkere Auslenkung der Rolle 34a vergrößert.

Die hierfür notwendigen Steuerdaten werden von der Steue­ rung 18 bestimmt.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform weist im we­ sentlichen die gleichen Merkmale auf wie die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen. Zusätzlich ent­ hält die Ausführungsform nach der Fig. 6 jedoch die Mög­ lichkeit, die Führung 32′ in der Höhe zu verfahren, um sicherzustellen, daß die Führungseigenschaften und damit die auf den vorgeformten Strang 12 wirkenden Belastungen unabhängig von der Füllhöhe des Speichers 10 unverändert bleiben. Zur Bestimmung der Füllhöhe sind Sensoren 42 in verschiedenen Höhen am Speicher 10 befestigt. Als Alterna­ tive können am Speicher 10 auch Löcher vorhanden sein, durch die die Sensoren 42 die Füllhöhe im Speicher detek­ tieren. Zu diesem Zweck können gegenüber den besagten Lö­ chern an der gegenüberliegenden Wandung des Speichers 10 spiegelnde Flächen vorhanden sein, die den Meßstrahl der Sensoren 42 reflektieren. Erhalten die Sensoren 42 ein Re­ flexionssignal, gegebenenfalls von einer zusätzlichen Lichtquelle, so geben sie ein entsprechendes Signal an die Steuerung 18a ab, die somit weiß, daß in der Höhe des bzw. der entsprechenden Sensoren 42 keine spiralförmigen Lagen des Stranges 12 mehr vorhanden sind. Bei dieser Ausgestal­ tung können die Sensoren 42 an einer fest, z. B. am Gehäuse des Motors 16, installierten Leiste montiert sein, was den Vorteil hat, daß nicht jeder einzelne Speicher 10 mit Sen­ soren versehen werden muß und es damit auch keine Probleme mit der Handhabung von Steuerleitungen, z. B. über Schleif­ kontakte, gibt. Diese Funktion ließe sich auch mit einem einzelnen entlang der Leiste verfahrbaren Sensor erfüllen.

Wie bereits gesagt, geben die Sensoren 42 aktuelle Meßwer­ te über den momentanen Füllstand des Speichers 10 über die Steuerleitung 24c an die Steuereinrichtung 18a weiter. In der Steuereinrichtung 18a werden Steuerdaten erzeugt, die einen Motor 16b dazu veranlassen, die Führung 32′ über eine Halterung 30a, mit der die Führung 32′ am Motor 16b gehalten ist, in ihrer Höhe zu verfahren.

Der aus Fig. 7 ersichtliche koaxiale Tabak- oder Filter­ strang, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist, ist allgemein durch das Bezugszeichen 100 gekennzeichnet. Dieser Tabak- oder Filterstrang 100 besteht aus einem inneren, in der ersten Strangmaschine 20 hergestellten Strang 110 aus einem Füllmaterial. Dieses Füllmaterial ist von einer ersten Umhüllung 112, z. B. einem Papier, umgeben. Der innere Strang 110 ist von Filter- oder rauch­ barem Material 104 umgeben. Schließlich ist eine äußere Umhüllung, z. B. Papier, vorhanden. Der innere Strang 110 ist koaxial im äußeren Strang angeordnet.

Abschließend sei angemerkt, daß sich der Wirkungsgrad bei einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung in bemerkenswerter Weise steigern läßt. So errechnet sich der Wirkungsgrad bei der bekannten direkten KoppIung der er­ sten Strangmaschine 20 mit der zweiten Strangmaschine 40 mit 60%, wenn jede der beiden Strangmaschinen 20, 40 mit einem Wirkungsgrad von 80% arbeitet.

Dagegen führt die erfindungsgemäße indirekte Kopplung der ersten Strangmaschine 20 mit der zweiten Strangmaschine 40 über Speicher 10 und Be- bzw. Entladevorrichtungen zu einem Gesamtwirkungsgrad von 75%, obwohl bei dem hier an­ gegebenen Beispiel der jeweilige Wirkungsgrad der bei der Strangmaschine nur 75% ausmacht.

Bei einer Versuchsanordnung hat der Speicher 10 einen Au­ ßendurchmesser von 1,25 m, einen Innendurchmesser von 0,4 m und eine Höhe von 1,0 m gehabt. Hierbei ließ sich bei einem Füllgrad (Volumenausnutzung) von ca. 55% eine Stranglänge von 11000 m im Speicher 10 unterbringen. Die­ ser Füllgrad ermöglichte bei einer Stranggeschwindigkeit von 5 m/s (entsprechend 300 m/min) eine Herstellungszeit in der Strangmaschine 40 von ca. 48 Minuten.

Für längere Herstellungszeiten sind selbstverständlich größere Volumina für die Speicher 10 erforderlich. Dabei erhöht sich jedoch gleichzeitig der Gewichtsdruck, den die unteren Lagen der vorgeformten Stränge 12 auszuhalten ha­ ben. Dem ließe sich entgegenwirken, indem Speicher 10 ver­ wendet werden, die z. B. die Form eines auf der Spitze ste­ henden, in einer gewissen Höhe abgeschnittenen Kegels ha­ ben. Hierdurch ließe sich der Druck auf die unteren, spi­ ralförmigen Lagen des Stranges 12a wesentlich vermindern. Gleichzeitig würde damit das Volumen des Speichers erhöht und die mögliche maximale Weiterverarbeitungszeit in der Strangmaschine 40 verlängert werden. Alternativ ist es auch möglich, den Zwischenspeicher in Form einer Spule aus­ zugestalten und den vorgefertigten Strang darauf aufzu­ wickeln und anschließend wieder abzuwickeln.

Claims (33)

1. Verfahren zur Herstellung koaxialer Tabak- oder Filter­ stränge, bei denen

• a) eine erste Herstellungsmaschine, insbesondere eine erste Strangmaschine, aus einem bahnartigen ersten Umhüllungsma­ terial und einem Strom aus Füllmaterial einen vorgeformten Strang bildet, und
• b) eine zweite Herstellungsmaschine, insbesondere eine zweite Strangmaschine, aus dem vorgefertigten Strang einem bahn­ artigen zweiten Umhüllungsmaterial und einem Strom aus Füllmaterial den koaxialen Tabak- oder Filterstrang bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) der vorgeformte Strang (12) von der ersten Herstel­ lungsmaschine (20) kommend zwischengespeichert wird, bevor er in der zweiten Herstellungsmaschine weiter­ verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strang (12) in einem Speicher (10) abgelegt wird und der vorgeformte Strang (12) an­ schließend wieder aus dem Speicher (10) entnommen und der zweiten Herstellungsmaschine (40) zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Strang (12) in dem rotierenden Speicher (10) abgelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Strang (12) im wesentlichen lagenweise spiralförmig vom Inneren des Speichers (10) zum Äußeren des Speichers (10) in ra­ dialer Richtung auswärts bzw. einwärts abgelegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Strang (12) über Umlenk- bzw. Fördereinrichtungen (14, 22), ins­ besondere Umlenkrollen und/oder Transportrollen, angehoben wird, bevor er zu dem Speicher (10) gefördert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindig­ keit des Speichers (10), so gesteuert wird, daß der mit konstanter Herstellungs- bzw. Fördergeschwindigkeit von der ersten Herstellungsmaschine (20) in den Speicher (10) einlaufende vorgeformte Strang (12) unabhängig von dem Radius, auf dem der vorgeformte Strang (12) momentan im Speicher (10) abgelegt wird, gleichmäßig im Speicher (10) ausgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Änderung der Drehgeschwindig­ keit in Abhängigkeit vom Durchmesser des vorgeformten Stranges (12) geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Strang (12) so geführt wird, daß seine Ablagestelle im Speicher (10) einem theoretisch berechneten, momentan gültigen Punkt einer Spirale im Speicher (10) entspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Strang (12) in dem Speicher (10) seiner momentanen Füllhöhe ange­ paßt geführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils oberste Lage des vorzugsweise spiralförmig ausgelegten vorgeform­ ten Stranges (12) in einer bestimmten Höhe gehalten wird, indem der Boden des Speichers (10) in seiner Höhe verfah­ ren wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgefertigte Strang über eine Entladevorrichtung (32) aus dem Speicher (10) entnommen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (10) mit einer im we­ sentlichen konstanten Drehgeschwindigkeit gedreht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Eigenschwingungen des aus dem Speicher (10) während des Entladevorganges abge­ führten vorgefertigten Stranges (12) im wesentlichen ele­ miniert werden, indem der Strang (12) über eine oberhalb des Speichers vorgesehene Führung (32′, 14a) entnommen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindig­ keit des Speichers (10) während des Entladevorganges zu­ sätzlich über die Zugkraft gesteuert wird, die auf den vorgefertigten Strang (12) ausgeübt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen der Führung (32′) und dem Abnahmepunkt innerhalb vorgegebener Grenz­ werte nachgeführt wird.

16. Vorrichtung zur Herstellung eines koaxialen Tabak- oder Filterstrangs, insbesondere zur Ausführung des Ver­ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15,

• a) mit einer ersten Herstellungsmaschine, insbesondere einer ersten Strangmaschine, zur Herstellung eines vor­ geformten Stranges aus einem bahnartigen Umhüllungsma­ terial und einem Füllmaterial und
• b) mit einer zweiten Herstellungsmaschine, insbesondere einer zweiten Strangmaschine, zur Zusammenführung und Verarbeitung des vorgeformten Stranges mit einem bahn­ artigen zweiten Umhüllungsmaterial und einem Strom aus Filter- oder Rauchmaterial zu dem koaxialen Tabak­ oder Filterstrang,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) zwischen der ersten Herstellungsmaschine (20) und der zweiten Herstellungsmaschine (40) ein vorzugsweise ro­ tationssymmetrischer Speicher (10) für den vorgefertig­ ten Strang angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Be- bzw. Entladung des Spei­ chers (10) Be- bzw. Entladungseinrichtungen (28, 32) vor­ gesehen sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Speicher (10) um seine Längsachse drehbar gelagert ist und über eine vorzugsweise an der Längsachse angreifende Antriebs­ welle drehbar ist, an der ein Antriebsmotor (16) angreift.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Herstellungsmaschine (20) und dem Speicher (10) eine Umlenk- bzw. Fördereinrichtung angeordnet ist, die vorzugsweise aus Umlenkrollen und/oder Transportrollen (22, 14) besteht und insbesondere mit Antriebseinrichtun­ gen ausgestattet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Steuer­ einrichtung (18) vorhanden ist, die die Ablage des vorge­ formten Stranges (12, 12a) im Speicher bevorzugt derart steuert, daß die Strangherstellungsgeschwindigkeit unab­ hängig vom momentanten Ablageort in dem Speicher (10) ist, wozu der Speicher (10) schneller zu drehen ist, wenn die Ablage nahe des Speicherzentrums ist, und langsamer im äußeren Bereich des Speichers (10).

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (18) auch den Durchmesser des vorgeformten Stranges (12, 12a) bei der Steuerung berücksichtigt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß der Speicher (10) mit einem vorzugsweise rotations-symmetrischen, ent­ nehmbaren Körper (45) versehen ist, der auf der Längsachse des Speichers (10) angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beladungs­ einrichtung (28) mit Mitteln (16a, 28, 32) versehen ist, die es ihr ermöglichen, den vorgeformten Strang auf einem durch die Steuervorrichtung (18) vorbestimmten Ablagebe­ reich abzulegen, wobei der Strang (12) vorzugsweise eine spiralartige Bahn ergibt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beladungs­ einrichtung (28, 30, 32) entsprechend der momentanen Füll­ höhe des Speichers verfahrbar gehaltert ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, da­ durch gekennzeichnet, daß der Boden (48) des Speichers (10) in seiner Höhe verfahrbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Entla­ deeinrichtung eine Führung (32′) vorgesehen ist, die Eigenschwingungen des vorgeformten Stranges (12) aufnimmt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Entla­ devorrichtung Mittel (34) vorgesehen sind, mit denen die auf den vorgeformten Strang ausgeübte Zugkraft gemessen wird.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, da­ durch gekennzeichnet, daß der Speicher (10) mit einer Kupplung versehen ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, da­ durch gekennzeichnet, daß antreibbare Drehvorrichtungen, z. B. Drehteller, vorgesehen sind, auf die der Speicher (10) zur Be- bzw. Entladung absetzbar ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehvorrichtung mit Gegen­ stücken zu der Kupplung an dem Speicher (10) versehen ist.

31. Koaxialer Tabak- oder Filterstrang mit einem Kern aus einem Füllmaterial, einem Mantel aus Tabak- oder Filter­ material und einer ersten sowie einer zweiten Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabak- oder Filterstrang durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergestellt worden ist.