專利名稱：切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割裝置和切割方法，特別涉及但不只是涉及用于切割例如煙葉等片層產(chǎn)物的部分的切割裝置和切割方法。
背景技術(shù)：
在主要的煙草加工中，通過加工煙葉來制造香煙。多片煙葉的層疊部分被壓縮，然后在切割機中切割，以生成適于香煙制造商的煙草碎料。在典型切割工藝中，切割寬度為 0. 7 1. 0mm。生成的煙草煙絲(strand)的長度變化極大，范圍為小于Imm到大于200mm。 碎料的最大長度取決于被切割的疊層部分的尺寸，而它們最終取決于作為其源頭的葉子的大小。在所切出的煙草中存在長碎料在傳統(tǒng)上被認為是有利的，并被認為是產(chǎn)物質(zhì)量的指標。然而，事實已表明長碎料有害于產(chǎn)物的自由流動性質(zhì)，并在直到和包括香煙制造的各階段造成加工不均勻的問題。為了克服這些問題，已設(shè)計了限制切割煙草的煙絲的最大長度的多種方法。該受控?zé)熃z長度切割煙草的一個特征是它比傳統(tǒng)切割材料更加具有自由流動性。這意味著在加工期間該產(chǎn)物更容易與其它類型的煙草混合組分混合，并且在干燥加工以及在向煙草添加風(fēng)味時獲得更大程度的加工均勻性。還發(fā)現(xiàn)在加工受控?zé)熃z長度產(chǎn)物時由香煙制造機所生成的香煙重量的波動顯著減小。在W085/104616中描述了通過使用城垛狀(castellated)或肋狀刀具來限制切割煙草的煙絲最大長度的技術(shù)的示例。通過應(yīng)用這種手段，煙草煙絲的最大長度被限制為刀具的城垛的間距、或者肋狀部之間的距離。通常，最大煙絲長度將被限制為20 40mm，但是其它尺寸也是可行的。W085/104616中描述的那種城垛狀或肋狀刀具可能生產(chǎn)成本高，因為需要預(yù)備刀具并加工成所需的形狀或輪廓。

發(fā)明內(nèi)容
希望使用廉價的裝置以及簡單和廉價的工藝來生產(chǎn)切制成有限最大長度的煙草煙絲。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種裝置，其使用裝配有標準的無造型 (non-profiled)刀具的煙草切割機來生成受控?zé)熃z長度效果。本發(fā)明通過采用標準普通(plain)刀具與切割機刀具研磨系統(tǒng)的特殊操作模式的組合，來如上所述實現(xiàn)限制切割煙草的煙絲的最大長度。使用肋狀或城垛狀刀具的一個缺點是必須在刀具的制造期間通過昂貴和精確的機械加工操作來去除大比例的刀具材料。這造成用于這些可消耗物品的成本，其為同等標準刀具的成本的數(shù)倍。根據(jù)第二方面，本發(fā)明通過一種切割裝置，其包括嘴部，由用于將待切割材料供給至所述嘴部處的切割位置的鉗夾組件限定出；切割鼓，具有至少一個刀具，該刀具或各刀具具有切割邊緣，所述切割鼓具有驅(qū)動它的驅(qū)動裝置，并且能夠繞配置成大致平行于所述嘴部的軸線旋轉(zhuǎn)，以使所述至少一個刀具的切割邊緣配置成大致垂直于待切割材料；和研磨器，用于從所述至少一個刀具的切割邊緣去除材料，其中，所述研磨器構(gòu)造成通過沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向的移動以及沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向的移動，來與所述切割邊緣發(fā)生接觸。通過為切割裝置設(shè)置通過沿與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行和大致垂直的方向的移動的組合來進行操作的研磨器，能夠以一個或多個標準的無造型刀具來實現(xiàn)受控?zé)熃z長度切割操作。所使用的刀具可以具有均勻的厚度，并且不必通過昂貴的機械加工操作來生成。因此，裝置的總成本降低，并且更容易獲得替換零件。所述刀具或各刀具可構(gòu)造成沿遠離所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線而趨近所述嘴部處的切割位置的方向進給，通過該配置，刀具移動趨近切割位置，并且能夠有利地在待切割材料處進行可重復(fù)的、可靠的切割。刀具可為多個，例如8 10個范圍內(nèi)的若干刀具。研磨器可構(gòu)造成在切割位置處繞配置成與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的軸線旋轉(zhuǎn)，以使研磨器方便地觸及待研磨刀具，并且使切割邊緣配置成位于一虛擬圓柱面上。所述切割裝置可包括夾緊組件，用于壓縮將在切割位置處受到切割的材料。通過該配置，待切割材料能夠以擠出且被壓縮的方式、并且以大致均勻的組成提供在切割邊緣。一個或多個輸送帶或傳送帶可形成鉗夾組件。優(yōu)選地，所述切割裝置包括控制組件，其構(gòu)造成控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動。更優(yōu)選地，所述控制組件構(gòu)造成以一系列的一個或多個不連續(xù)移動來控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動， 以使所述研磨器以大致呈城垛狀的動作進行移動。在一替代配置中，所述控制組件構(gòu)造成以一系列的一個或多個漸變移動來控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動，以使所述研磨器以波浪形的動作進行移動。切割裝置和控制組件的這些構(gòu)造被發(fā)現(xiàn)特別有利于提供具有非標準輪廓的刀具。優(yōu)選地，所述控制組件構(gòu)造成控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動、并構(gòu)造成控制在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的移動， 其中所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動速度快于所述研磨器在與所述切割裝置的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的移動速度。該構(gòu)造被發(fā)現(xiàn)特別有利于研磨出具有城垛狀輪廓的刀具。所述控制組件可包括樞轉(zhuǎn)臂和齒輪步進器。所述控制組件可在0. 2mm 2. 5mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動，并被發(fā)現(xiàn)特別有利于切割材料的受控長度部分。有利地，所述至少一個刀具的切割邊緣可配置成對應(yīng)于所述嘴部。優(yōu)選的是為嘴部設(shè)置對應(yīng)于刀具輪廓的輪廓，以使刀具與嘴部之間在橫跨切割寬度的所有點均維持最小間隙。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種制造受控?zé)熃z長度煙草的方法，其構(gòu)造有上述切割裝置。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種制造受控?zé)熃z長度煙草的方法，其包括以下步驟將待切割煙草材料供給至由一鉗夾組件限定出的嘴部處的切割位置；
繞配置成與所述嘴部大致平行的軸線旋轉(zhuǎn)具有切割邊緣的切割鼓，以將所述切割邊緣配置成大致垂直于待切割材料；以及使研磨器通過沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向的移動以及沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向的移動，來與所述切割邊緣發(fā)生接觸，從而為所述切割邊緣研磨出一切割輪廓。移動研磨器的步驟可包括以下步驟在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上以及在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上，以一系列的一個或多個不連續(xù)移動來移動所述研磨器，從而為所述切割邊緣研磨出一城垛狀輪廓。移動研磨器的步驟可包括以下步驟在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上以及在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上，以一系列的一個或多個漸變移動來移動所述研磨器，從而為所述切割邊緣研磨出一波形輪廓。所述方法可包括在所述鉗夾組件處壓縮被擠出的煙草材料的步驟。在對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述中，使用了以下術(shù)語，并列舉如下。描述了第一縱向尺寸和第二縱向尺寸。第一縱向尺寸是大致沿切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線測量的尺寸，以下也將稱為長度(例如切割煙絲的)和寬度(例如切割鼓的)。因此，煙草的切割煙絲的長度是大致在切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的煙絲尺寸的量度。切割鼓的寬度因此是大致在平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的切割鼓的尺寸的量度，而嘴部的寬度因此是在與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的嘴部開口的尺寸的量度。所謂在橫向方向的移動，我們是指在與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的、 因此是沿長度尺寸的移動。第二縱向尺寸是大致垂直于切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線測量的尺寸，以下也稱為寬度或深度或厚度。因此，切割的寬度或深度是在大致垂直于切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中的切割尺寸。因此，煙草的切割煙絲的寬度或厚度是在大致垂直于切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中測得的切割煙絲的尺寸。所謂在徑向方向的移動，我們是指在與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動。所謂輪廓，我們是指刀片上撞擊待切割材料的切割邊緣，輪廓也可以是在研磨器的作用下在刀具尖端處生成的研磨面的形狀。所謂不連續(xù)(discrete)，我們是指例如尺寸、狀態(tài)或操作條件等參數(shù)的改變，基本是驟變。


現(xiàn)在將參考附圖僅以示例方式來詳細描述本發(fā)明，附圖中圖1是具有適于改造成形成本發(fā)明的切割裝置的常規(guī)設(shè)計的煙草切割器的截面圖；圖2是進一步詳細示出圖1所示煙草切割器的切割鼓的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的切割裝置的一部分的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明的切割裝置的示意圖，示出了研磨器的移動范圍；圖5是通過本發(fā)明所生成的刀具尖端的形狀的示意圖；而圖6是圖5所示刀具尖端的側(cè)視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考圖1和圖2的裝置來描述一種典型的常規(guī)煙草切割器和適于形成本發(fā)明的切割裝置的切割器。切割裝置包括振動的供給器1、監(jiān)視器2和兩個會聚的供給帶3、 4，這兩個供給帶壓縮并傳送入進的低密度煙草疊層通過嘴部5而趨向切割鼓6。在優(yōu)選實施例中，各供給帶3、4呈設(shè)置有壓縮負重特征的傳送帶的形式。供給帶3、4形成嘴部5的鉗夾組件，并一起限定出煙草疊層所通過并得到壓縮的空間(plenum)。切割鼓6被支持在軸承之間，并被一馬達(未示出)驅(qū)動，使得該鼓以200 600rpm的速度旋轉(zhuǎn)。切割鼓6可裝配有繞其周緣等距設(shè)置的8或10個刀具12，但是也可以使用其它數(shù)量的刀具12。圖2更詳細地示出了切割鼓。在優(yōu)選實施例中，刀具12是大致1 1.5mm厚的扁平合金鋼片，延伸跨過嘴部5的整個寬度。切割鼓6定位成鄰近嘴部5，壓縮煙草“酪 (cheese)”或“糕(cake) ”經(jīng)由嘴部5擠出，抵靠旋轉(zhuǎn)的切割鼓6。切割鼓6定位成使其旋轉(zhuǎn)軸線大致平行于嘴部5。從待切割材料的擠出“酪”的頂側(cè)向底側(cè)即從供給帶4上方的位置向供給帶3下方的位置通過的尖銳刀具12的作用，得到被切割煙草的煙絲，其厚度是相對于切割鼓6的旋轉(zhuǎn)速度的擠出速度的函數(shù)。在煙草切割器的常規(guī)配置中，刀具是以頻繁的間隔從切割鼓向外少量進給。呈旋轉(zhuǎn)磨石形式的研磨器連續(xù)地橫移跨越切割鼓的寬度，磨銳刀具并在刀具上維持尖銳的斜面輪廓。磨石的移動確保從嘴部和切割鼓的中心的刀具尖端的半徑保持恒定。在幾次橫移后， 沿徑向即沿徑向方向朝切割鼓的軸線進給磨石，其接觸位置在一固定金剛石的作用下保持恒定，該固定金剛石在磨石在其行程的一端通過它時“修整”磨石。傳送帶或供給帶的速度被控制為與鼓的速度成一定比率，以生成所需的切割寬度?，F(xiàn)在將參考圖1和3來描述本發(fā)明的對常規(guī)煙草切割器的操作的改進。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，研磨器呈安裝在與切割鼓6的軸線平行的軸線上的磨石輪7的形式。磨石組件配置成能夠精確地定位成靠近或遠離切割鼓6的外周面或外周緣。磨石7被一馬達驅(qū)動，從而能夠旋轉(zhuǎn)。磨石7及其馬達被支撐在樞轉(zhuǎn)臂15上。樞轉(zhuǎn)臂、從而磨石和馬達通過齒輪式步進馬達16和螺桿17升高或降低。磨石組件安裝在用于沿橫向方向、即沿與切割鼓6的旋轉(zhuǎn)軸線平行的方向移動的移位裝置(location apparatus)上。在優(yōu)選實施例中，所述移位裝置是被直線軸承14支持以便能夠移動橫跨切割鼓6的寬度的橫移臺車13。 磨石7的位置由被一馬達驅(qū)動并設(shè)置有例如位置編碼器等定位裝置的絲杠確定。為了獲得期望的城垛狀刀具輪廓，按如下方式控制研磨器，動作如圖4所示。磨石7對切割鼓6做一次或多次橫移，以建立刀具12的外周緣。磨石7然后做一次或多次“突進(plunging) ”橫移，在此期間它在橫移區(qū)間的預(yù)定位置處朝鼓的中心移動一受控距離。這些沿徑向方向的突進移動可以是急變的，這時生成城垛狀效果，也可以是漸變的，這時生成波狀或波浪效果。在優(yōu)選實施例中，突進移動的深度等于或大于切割尺寸的寬度(或深度)。為了確保各獨立煙絲在城垛或波浪形狀部分的邊緣處被完全切斷(cut through)，煙絲長度將被限制為期望的最大值。如果沿徑向方向的突進移動顯著小于切割尺寸的寬度(或深度)，則煙絲在城垛的邊緣處可能未被完全切斷。圖5和圖6示出了刀具尖端的研磨面的形狀。在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可對上述實施例做出各種變型。刀具和研磨器的數(shù)量可不同。切割鼓可為多個，用于供給待切割材料的裝置可為多個，例如輸送或壓縮線可為多個。在一替代實施例中，研磨輪的構(gòu)造或旋轉(zhuǎn)軸線的取向可設(shè)定成與切割鼓成一角度或沿著與切割鼓的軸線不同的軸線。另外，可設(shè)想研磨輪和切割鼓的其它旋轉(zhuǎn)速度。
權(quán)利要求
1.一種切割裝置，使用裝配有標準的無造型刀具的煙草切割機來生成受控?zé)熃z長度效
2.一種切割裝置，包括嘴部，由用于將待切割材料供給至所述嘴部處的切割位置的鉗夾組件限定出； 切割鼓，具有至少一個刀具，該刀具或各刀具具有切割邊緣，所述切割鼓具有驅(qū)動它的驅(qū)動裝置，并且能夠繞配置成大致平行于所述嘴部的軸線旋轉(zhuǎn)，以使所述至少一個刀具的切割邊緣配置成大致垂直于待切割材料；和研磨器，用于從所述至少一個刀具的切割邊緣去除材料，其中，所述研磨器構(gòu)造成通過沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向的移動以及沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向的移動，來與所述切割邊緣發(fā)生接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的切割裝置，其中，所述刀具構(gòu)造成沿遠離所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線而趨近所述嘴部處的切割位置的方向進給。
4.如權(quán)利要求2或3所述的切割裝置，其中，所述研磨器構(gòu)造成繞配置成與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的軸線旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求2 4中任一項所述的切割裝置，其中，從該刀具或各刀具去除材料，以研磨切割面，并且切割邊緣配置成位于一虛擬圓柱面上。
6.如權(quán)利要求2 5中任一項所述的切割裝置，還包括夾緊組件，用于壓縮將在切割位置處受到切割的材料。
7.如權(quán)利要求2 6中任一項所述的切割裝置，其中，所述鉗夾組件包括至少兩個輸送市ο
8.如權(quán)利要求2 7所述切割裝置，還包括控制組件，用于控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動。
9.如權(quán)利要求8所述的切割裝置，其中，所述控制組件構(gòu)造成以一系列的一個或多個不連續(xù)移動來控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動，以使所述研磨器以大致呈城垛狀的動作進行移動。
10.如權(quán)利要求8所述的切割裝置，其中，所述控制組件構(gòu)造成以一系列的一個或多個漸變移動來控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動，以使所述研磨器以波浪形的動作進行移動。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的切割裝置，其中，所述控制組件構(gòu)造成控制所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動、并構(gòu)造成控制在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的移動，其中所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動速度快于所述研磨器在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上的移動速度。
12.如權(quán)利要求8 11中任一項所述的切割裝置，其中，所述控制組件包括樞轉(zhuǎn)臂和齒輪式步進馬達。
13.如權(quán)利要求8 12中任一項所述的切割裝置，其中，所述控制組件構(gòu)造成在 0. 2mm 2. 5mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上的移動。
14.如權(quán)利要求2 13中任一項所述的切割裝置，其中，所述至少一個刀具的切割邊緣配置成對應(yīng)于所述嘴部。
15.一種制造受控?zé)熃z長度煙草的方法，使用上述權(quán)利要求中任一項所述的切割裝置。
16.一種制造受控?zé)熃z長度煙草的方法，包括以下步驟將待切割煙草材料供給至由一鉗夾組件限定出的嘴部處的切割位置；繞配置成與所述嘴部大致平行的軸線旋轉(zhuǎn)具有切割邊緣的切割鼓，以將所述切割邊緣配置成大致垂直于待切割材料；以及使研磨器通過沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向的移動以及沿與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向的移動，來與所述切割邊緣發(fā)生接觸，從而為所述切割邊緣研磨出一切割輪廓。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線是縱軸，還包括以下步驟在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上以及在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上，以一系列的一個或多個不連續(xù)移動來移動所述研磨器，從而為所述切割邊緣研磨出一城垛狀輪廓。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線是縱軸，還包括以下步驟在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向上以及在與所述切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向上，以一系列的一個或多個漸變移動來移動所述研磨器，從而為所述切割邊緣研磨出一波浪形輪廓。
19.如權(quán)利要求16 18中任一項所述的方法，其中，使已加工出輪廓的切割邊緣鄰近所述嘴部，從而在切割位置切割煙草材料。
20.如權(quán)利要求16 19中任一項所述的方法，還包括在所述鉗夾組件處壓縮被擠出的煙草材料的步驟。
21.一種大致如本文參考附圖所描述的切割方法。
22.—種大致如本文參考附圖所描述的切割裝置。
全文摘要
公開了一種切割裝置，其使用裝配有標準無造型刀具的煙草切割機來生成受控?zé)熃z長度效果。切割裝置包括嘴部和切割鼓，嘴部由將待切割材料供給至嘴部處的切割位置的鉗夾組件限定出。切割鼓設(shè)置有具有切割邊緣的至少一個刀具。切割鼓包括驅(qū)動裝置并能繞配置成大致平行于嘴部的軸線旋轉(zhuǎn)以使所述至少一個刀具的切割邊緣配置成大致垂直于待切割材料。設(shè)置有研磨器，用于從所述至少一個刀具的切割邊緣去除材料，其中研磨器構(gòu)造成通過沿與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的方向的移動以及沿與切割鼓的旋轉(zhuǎn)軸線大致垂直的方向的移動來與切割邊緣接觸。切割裝置通過采用標準普通刀具與切割機刀具研磨系統(tǒng)的特殊操作模式的組合來實現(xiàn)限制切割煙草的煙絲最大長度。
文檔編號A24B7/12GK102196735SQ200980142145
公開日2011年9月21日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者托馬斯.H.懷特 申請人:迪更生萊格公司