CN102106605A

CN102106605A - 用于切割烟草加工业的棒形产品的切割装置和切割刀

Info

Publication number: CN102106605A
Application number: CN2010106003039A
Authority: CN
Inventors: A·冈泽维希
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-06-29
Also published as: JP2011130769A; DE102009060568A1; EP2338358A1

Abstract

本发明涉及用于切割烟草加工业的棒形产品的切割装置和切割刀，该切割装置（1）具有至少一个旋转的设有至少一个切割刀（2、3）的刀架（14），所述切割刀（2、3）则具有切割棱边（9、9a、9b）和两个与所述切割棱边（9、9a、9b）邻接的侧面（7、8），其中所述切割刀（2、3）的侧面（7、8）的至少其中之一具有提高表面硬度的覆层（13）。此外，本发明涉及一种用于切割装置（1）的切割刀（2、3），其中所述切割刀（2、3）能够更换。

Description

用于切割烟草加工业的棒形产品的切割装置和切割刀

技术领域

本发明涉及具有权利要求1前序部分所述的特征的用于切割烟草加工业的棒形产品的一种切割装置和一种切割刀。

背景技术

烟草加工业的棒形产品比如是香烟、小雪茄或者过滤嘴，其中在香烟和小雪茄中烟草通过包裹材料如纸张形状稳定地结合在一起，并且过滤嘴布置在香烟或小雪茄中。为制造棒形产品，使用现代的成形机，所述成形机其中包括用切割装置进行的工作步骤，在该工作步骤中从连续输送的产品条（Strang）中切去棒形产品。

所述切割装置主要由一个旋转的具有一个或者多个切割刀的刀架和一根具有用于产品条的导轨的软管构成，其中所述软管除了产品条的导轨之外同时形成用于通过产品条移动的切割刀的支座。所述切割刀由于很高的切割频率而经受自然的磨损，所述磨损会导致产品条的切割面的切割棱边不整齐。为了对磨损进行补偿，必须在成形机中借助于一个或者多个磨轮对切割刀进行研磨并且必须通过进给装置沿切割棱边的方向使切割刀停止。

对切割刀进行的这样的再研磨的缺点是，在研磨过程中产生火花，而原则上应该将火花降低到最低限度，因为通过火花飞溅在极端情况下会损坏机器本身的部件或者损坏产品条或者甚至将其置于火灾之中。此外事实已经表明，在对切割刀进行再研磨时会在切割棱边上产生毛刺，而毛刺尽管切割棱边经过研磨也会导致棒形产品的切割面不整齐。

发明内容

本发明的任务是，提供用于对烟草加工业的棒形产品进行切割的一种切割装置和一种切割刀，对于所述切割装置来说或者说用所述切割刀避免火花的产生并且在形成尽可能整齐的切割面的情况下将棒形产品从产品条上切去。

该任务按本发明通过一种具有权利要求1所述特征的切割装置和一种具有权利要求9所述特征的切割刀得到解决。本发明的其它优选的实施方式可以从从属权利要求、附图以及附属的说明书中获得。

本发明的基本构思在于，切割刀的侧面的至少其中之一具有提高表面硬度的覆层。通过侧面的较高的表面硬度来获得切割刀的自动磨锐效果，因为切割刀的侧面在切割过程中会不同程度地磨损。具有较高的表面硬度的侧面在这过程中比具有较低的表面硬度的侧面磨损程度小。这种效应实现切割棱边的在实际上总是一再自动地再磨锐的结果，而在这过程中没有产生毛刺，所述毛刺可能导致棒形产品的切割面不整齐。这种自动磨锐效应在实际上也作为“海狸齿效应（Biberzahneffekt）”而为人熟知。由于切割刀的这种“自动磨锐”，可以降低切割刀的再研磨程度或者甚至完全取消切割的再研磨，从而至少可以降低与研磨过程相关联的火花形成现象。

本发明的一种另外的优选的设计方案在于，所述侧面在引入阶段（Einlaufphase）结束后具有不同的表面硬度。在这种情况下，所述侧面的表面硬度在引入阶段一开始是相同的并且在引入阶段中发生不同程度的变化，因而只有在引入阶段之后才出现独立的再磨锐的效应。由此可以使用可以以低廉的成本制造的双面覆层的切割刀。

此外提出，所述具有提高表面硬度的覆层的侧面具有至少3000-8000 HV优选7500 HV的硬度。通过所提出的切割刀的硬度可以额外地提高像这样的切割刀的使用寿命，因为降低了切割刀的磨损程度。通过切割棱边的磨损程度的降低，可以将在切割刀的进给之间的切割的次数从750提高到大约5000，从而可以用调节方法大大延长切割装置的运行时间，并且可以加大切割刀的更换间隔的持续时间。由此不仅通过切割刀的更多次数的使用而且通过保养开销的降低而在总体上额外地节省费用。

此外提出，所述覆层是由非晶形结合的碳构成的覆层。所述由非晶形的碳构成的覆层具有很低摩擦系数，从而可以降低在切割过程中起作用的摩擦力并且由此进一步改进切割面。这样的四面体交联的非晶形结合的碳覆层比如作为尤其具有较高的sp³的ta-C覆层为人所知，并且在摩擦系数很低的情况下具有极高的硬度。此外，所述覆层能抵抗高达大约450摄氏度的温度，从而可以使用较高的切割速度，而覆层不会由于摩擦热而失去其特性。覆层的结合是公价的，使得其相对于相邻的金属构件具有较低的附着倾向。此外，通过所提出的覆层，可以在经过覆层的侧面上通过碳颗粒获得润滑作用。

事实已经表明，在这种情况下，0.001-0.004 mm优选0.003 mm的层厚度是有意义的，以便获得自动磨锐效应，并且切割刀的机械特性不会发生不利的变化。

此外提出，设置了至少一个磨轮，旋转的切割刀以一个侧面从所述磨轮旁边经过，并且切割刀的两个侧面都具有提高表面硬度的覆层。通过对切割刀的单侧的研磨，来有意识地降低切割刀在一个侧面上的表面硬度，从而通过这种研磨引起“海狸齿效应”。尤其所述侧面可以由此设有同样的覆层，这从制造技术上的观点看来是有利的，因为可以极为容易地制造所述侧面的同样的覆层。此外，所述侧面的材料磨蚀程度由于“海狸齿效应”原则上在表面范围内是不均匀的，使得自动磨锐效应沿切割棱边也是不均匀的并且导致不均匀的切割棱边。通过单侧的研磨不仅实现“海狸齿效应”本身，而且也对表面范围内不均匀的材料磨蚀的效果进行补偿，从而可以通过研磨获得所述侧面的均匀的表面以及均匀的切割棱边。因为相应另一个侧面设有提高表面硬度的覆层，所以切割棱边的在单侧的研磨过程中存在的毛刺形成现象与在现有技术中已知的研磨过程相比小得多，使得切割棱边没有由此而变差。因为切割刀的通过研磨而必要的材料磨蚀由于按本发明实现的对切割棱边的自动磨锐而比在现有技术中必要的材料磨蚀小很多，所以切割刀的研磨可以额外地相对于切割刀以较小的相对运动来进行。磨轮的相对于切割刀的侧面的相对运动，在磨轮相对于切割刀的旋转运动进行同向的相对旋转运动时通过所述旋转的磨轮与旋转的切割刀之间的在彼此相碰的表面的区域中的圆周速度的差值来定义。由此磨轮在这种情况下可以以比在现有技术中已知的情况高的转速旋转，或者在转速相同的情况下可以提高磨轮直径。但是，就这一点而言应该优选考虑磨轮直径的扩大，因为磨轮由此以更为有利的角系数碰到切割刀的表面或者说从切割棱边上离开并且由此可以防止或者减少切割棱边的毛刺形成现象或者说散边现象。在磨轮反向于切割刀的旋转运动旋转的情况下，磨轮表面反向于切割刀的旋转运动碰到切割刀的表面，因而在这种情况下应该降低磨轮的圆周速度，这可以通过转速的降低或者磨轮直径的缩小来达到。由于磨轮的表面相对于切割刀的表面的相对运动速度的降低，可以在研磨过程中进一步减少火花形成现象。在对转速差进行相应的调节时，尽管存在研磨过程在此甚至可以将火花形成现象降低到零。在此事实甚至已经令人惊讶地表明，切割刀的有待研磨的侧面甚至可能具有比磨轮本身大的表面硬度，并且在“海狸齿效应”之后仍然出现按本发明实现的对切割棱边的磨锐效应。

此外提出，所述侧面具有不同的表面硬度，并且所述拥有较低的表面硬度的侧面具有覆层，该覆层则具有比切割刀的基材高的硬度。总之，通过所述侧面的不同的表面硬度一方面可以实现“海狸齿效应”，并且另一方面通过所述具有比基材低的表面硬度的侧面的有意识地更高的表面硬度通常也可以提高切割刀的使用寿命。

此外试验已经表明，所述侧面在其之间应该围成一个15到25度优选35度以下并且优选20度的角度，以便出现有意识地引起的自动磨锐效应。

此外提出，设置了至少一个旋转地被驱动的磨轮，旋转的切割刀以侧面从该磨轮的旁边经过并且在依赖于旋转的刀架的情况下来控制所述被驱动的磨轮的转速。通过所提出的对磨轮的转速的控制，可以进一步降低材料磨蚀和与此相关联的火花飞溅，因为由此可以进一步降低磨轮与切割刀的圆周速度之间的差异或者说可以在依赖于生产速度的情况下在机器制动和加速时将其保持恒定。

此外，为解决所述任务而提出一种用于按本发明的切割装置的能够更换的切割刀。

附图说明

下面借助于优选的实施例对本发明进行详细解释。在附图中可以详细看出：

图1a和1b是具有两把切割刀和一个磨轮的切割装置；

图2a和2b是具有两把切割刀和两个磨轮的切割装置；

图3是切割刀；

图4a和4b是按现有技术的切割刀的在磨损前后沿图3的剖切方向A-A的示意图；

图5a、5b、5c和5d是具有单侧的提高表面硬度的覆层的切割刀沿图3的剖切方向A-A的示意图；

图6a和6b是具有双侧的提高表面硬度的覆层的切割刀的在引入阶段前后沿图3的剖切方向A-A的示意图。

具体实施方式

在图1a和1b中，可以看出具有能够置于旋转之中的刀架14的切割装置1，在所述刀架14上夹紧了两把切割刀2和3。此外，在所述切割装置1上布置了一个相对于刀架14固定的具有磨轮4的研磨装置15，所述磨轮4的研磨面相对于刀架14的旋转轴线以一定的角度来定向。所述研磨装置15包括一台电动马达，利用该电动马达能够驱动磨轮4进行旋转运动。切割刀2和3能够相对于刀架14额外地偏转，用于产生垂直于棒形产品的进给方向的切口，其中切割刀2和3的回转运动通过处于刀架14中的未示出的机构来引发。此外设置了保护装置6，通过该保护装置6应该防止操作人员无意之中将手伸入到切割刀2和3的旋转区域中。

在图2a和2b中可以看出切割装置1的正视图。在该切割装置1上一个具有第二磨轮5的第二研磨装置16径向于所述第一研磨装置15来布置。所述研磨装置15和16以和切割刀2和3相同的角系数布置在刀架14上，从而总是同时对切割刀2和3进行研磨。这样的切割装置1用在烟草加工业的成形机中，用于比如将具有预先确定的长度的香烟或过滤嘴从所输送的产品条上切去。所切去的香烟或者说过滤嘴的长度在此通过产品条的进给速度和刀架14的旋转速度来确定。由此，成形机的生产能力特别直接依赖于刀架14的旋转速度。

在图3中可以看出具有切割棱边9的切割刀2的侧视图。该切割刀2在切割过程中如此旋转，使得切割棱边9通过棒形产品的产品条移动。

在图4a和4b中可以看出图3的按现有技术的切割刀2的在磨损前后的示意图。所述切割刀2具有大约0.2 mm的厚度B以及两个彼此间呈20度的角度A的侧面7和8。所述切割刀2的侧面7与8之间的角度A相当于所述磨轮4和5的研磨面与旋转平面之间的角度，所述切割刀2在以侧面7从磨轮4和5的旁边经过时撑开所述旋转平面。所述侧面7和8在切割棱边9中终止，该切割棱边9在图4a中尚未磨损。在切割过程中切割棱边9磨损并且由此将其形状改变为在图4b中用9a表示的形状。切割棱边9的磨损的原因在于侧面7和8上的材料磨蚀并且该磨损通过表面10来示出。

在图5a、5b、5c和5d中可以看出按本发明进一步开发的切割刀2，该切割刀2在侧面7上具有覆层13，该覆层13具有比侧面8的表面硬的表面，该表面在这种情况下具有大约7500 HV的硬度。与在图4b中示出的所产生的磨损状况不同，在切割过程中在侧面7和8上进行程度不同的材料磨蚀，所述材料磨蚀通过表面11来表示。由于不同程度的材料磨蚀，所述切割棱边9具有形状9b，该形状9b比在相同数目的切割过程之后在按现有技术的切割刀2上的切割棱边9的形状9a锐利得多。覆层13由非晶形结合的具有0.003 mm的层厚度C的碳层构成。这样的非晶形结合的碳层的突出之处在于特别高的3000-8000 HV的硬度。因而所述碳层非常耐磨损并且除此以外具有很低的摩擦系数，由此降低在切割过程中起作用的摩擦力，并且进一步改进棒形的烟草产品或过滤嘴产品的切割面。此外，通过覆层中的碳粒在切割面上实现润滑效应，通过所述润滑效应在切割过程中进一步降低摩擦。

在图5c和5d中可以看出同一个切割刀2的但是现在在从磨轮4或5之一旁边经过之后的示意图。该切割刀2在以具有较低的表面硬度的侧面8从磨轮4和5旁边经过时在材料磨蚀的情况下与磨轮4和5的研磨面相接触。在这过程中从侧面8上磨蚀的材料通过表面12来表示。在这过程中仅仅对侧面8进行了研磨；具有覆层13的侧面7未被磨削并且因此具有未变化的形状。切割棱边9由此还更为锐利地研磨成形状9c。这里与现有技术相反，这样的单侧的研磨没有坏处，因为通过侧面7的覆层13至少显著地减小了切割棱边9上的毛刺形成现象。此外，通过按本发明实现的自动磨锐的效应，可以降低通过研磨而必要的材料磨蚀以及由此降低磨轮表面与侧面7之间的必要的相对运动。对于磨轮4和5的相对于切割刀2和3的旋转运动同向相碰的表面来说，这可以通过磨轮4或5的转速的提高或者作为替代方案在磨轮4和5的转速相同时通过增大的磨轮直径来实现，其中由此引起的圆周速度的提高。通过磨轮4和5的相对于侧面7的相对运动速度的降低，火花形成现象小得多。由此可以在降低火花形成现象的同时得到锐利的切割棱边9。

在图6a和6b中可以看出切割刀2的同样沿图3的切割方向A-A的示意图，对于该切割刀2来说侧面8同样设有提高表面硬度的覆层13a。在最简单的情况下，侧面7和8的覆层13和13a是相同的并且已经用制造方法覆层或者说制成，由此可以降低制造费用。在引入阶段中切割刀2比如在侧面8上被研磨，在所述引入阶段之后覆层13a在侧面8上完全被磨削掉或者如比如在图6b中示出的一样向下磨削到小得多的层厚度。由此侧面7和8的表面硬度在引入阶段之后是不同的，并且在接下来的切割过程中获得按本发明想要的具有切割棱边9的自动的再研磨作用的“海狸齿效应”。

此外，由于覆层13，可以在转速相同的情况下选择具有更大直径的磨轮4和5。磨轮4和5的边缘由此可以在研磨过程中以更大的角度侧向碰到侧面7，由此减少切割棱边9上的毛刺形成现象以及切割棱边9的可能的散边现象。

在此可以优选在依赖于旋转的刀架14的转速的情况下控制磨轮4和5的转速，使得切割刀4和5以优选恒定的相对速度抵靠到磨轮上并且由此可以在不依赖于刀架14的转速的情况下将切割刀4和5上的材料磨蚀保持在恒定的程度上。这尤其在机器制动和加速时在刀架14的剧烈变化的转速方面是有意义的。

Claims

1.用于切割烟草加工业的棒形产品的切割装置（1），具有

-至少一个旋转的设有至少一个切割刀（2、3）的刀架（14），所述切割刀（2、3）具有

-切割棱边（9、9a、9b）和两个与所述切割棱边（9、9a、9b）邻接的侧面（7、8），

其特征在于，

-所述切割刀（2、3）的侧面（7、8）的至少其中之一具有提高表面硬度的覆层（13）。

2.按权利要求1所述的切割装置（1），其特征在于，

-所述侧面（7、8）在引入阶段结束后具有不同的表面硬度。

3.按权利要求1或2所述的切割装置（1），其特征在于，

-拥有较高的表面硬度的侧面（7）具有至少3000-8000 HV优选7500 HV的硬度。

4.按前述权利要求中任一项所述的切割装置（1），其特征在于，

-所述覆层（13、13a）是由非晶形结合的碳构成的覆层（13）。

5.按权利要求4所述的切割装置，其特征在于，

-所述覆层（13）具有0.001-0.004 mm优选0.003 mm的层厚度。

6.按前述权利要求中任一项所述的切割装置（1），其特征在于，

-设置了至少一个磨轮（4、5），旋转的切割刀（2、3）以侧面（8）从所述磨轮（4、5）的旁边经过，并且

-所述切割刀（2、3）的两个侧面（7、8）具有提高表面硬度的覆层（13）。

7.按前述权利要求中任一项所述的切割装置（1），其特征在于，

-所述侧面（7、8）具有不同的表面硬度，并且

-拥有较低的表面硬度的侧面（8）具有覆层（13a），该覆层（13a）具有比切割刀（2、3）的基材高的硬度。

8.按前述权利要求中任一项所述的切割装置（1），其特征在于，

-所述侧面（7、8）在其之间围成一个15到25度优选35度以下并且优选20度的角度（A）。

9.切割刀（2、3），用于具有权利要求1到8中任一项所述特征的切割装置（1），其特征在于，所述切割刀（2、3）能够更换。

10.按前述权利要求中任一项所述的切割装置（1），其特征在于，

-设置了至少一个旋转地被驱动的磨轮（4、5），旋转的切割刀（2、3）以侧面从所述磨轮（4、5）的旁边经过，并且

-在依赖于旋转的刀架（14）的转速的情况下来控制被驱动的磨轮（4、5）的转速。