DE102013213936A1

DE102013213936A1 - Anordnung und Verfahren zur Überprüfung von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: DE102013213936A1
Application number: DE102013213936.5A
Authority: DE
Inventors: Torsten Koepke; Dierk Schröder
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2015-01-22
Also published as: PL2848133T3; EP2848133B1; JP6435126B2; JP2015019664A; EP2848133A1; CN104287086A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln (14) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln (18) in Filtern (16) von Filterzigaretten (14), mit wenigstens einer Muldenfördervorrichtung (10, 20) mit Mulden (12, 22) zur Aufnahme und queraxialen Förderung von stabförmigen Artikeln (14) und wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung (30) mit wenigstens einem Mikrowellenresonator (34), eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein entsprechendes Verfahren. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine Mikrowellenmessvorrichtung (30) entlang eines Förderweges der stabförmigen Artikel (14) wenigstens einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal (40) für einen über die jeweiligen Mulden (12, 22) überstehenden Abschnitt (15) der Artikel (14) aufweist, wobei der wenigstens eine Durchtrittskanal (40) den wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) seitlich durchdringt, so dass überstehende Abschnitte (15) der stabförmigen Artikel (14) auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal (40) ein Mikrowellenmessfeld (50, 52) im wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) durchqueren, wobei die stabförmigen Artikel (14), insbesondere an einer Soll-Position der Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld (50, 52) durchqueren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln in Filtern von Filterzigaretten, mit wenigstens einer Muldenfördervorrichtung mit Mulden zur Aufnahme und queraxialen Förderung von stabförmigen Artikeln und wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung mit wenigstens einem Mikrowellenresonator, eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein entsprechendes Verfahren.
Bislang werden in einigen Filterstrangmaschinen, wie beispielsweise in der so genannten KDF der Anmelderin, Filterstäbe hergestellt, in die Objekte, beispielsweise geschmacksflüssigkeitsgefüllte Kapseln, eingelegt werden. Direkt während der Produktion werden diese Kapseln vor weiterer Verarbeitung geprüft, wobei insbesondere auch Mikrowellen-Sensoren wie die MIDAS-EF und MIDAS-EFX der Anmelderin zur Anwendung kommen. Dabei wird geprüft, ob der Füllgehalt der Kapseln korrekt ist oder ob diese zerbrochen sind, ob Kapseln fehlen, ob doppelte Kapseln eingelegt sind und ob die Position in der Strangrichtung korrekt ist.
In einigen Fällen werden die so produzierten Filterstäbe für eine gewisse Zeit, beispielsweise 24 Stunden, gelagert und anschließend entlang einer pneumatischen Förderstrecke noch einmal auf ihren Füllgehalt bzw. darauf, ob sie zerbrochen sind, geprüft. Dies geschieht beispielsweise in der mit „FDU“ bezeichneten Anlage der Anmelderin, um auszuschließen, dass an der Filterstrangherstellungsmaschine Kapseln beschädigt worden sind, die erst nach einiger Zeit auslaufen und nur im ausgetrockneten Zustand vom Mikrowellen-Sensor als fehlerhaft detektiert werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, dass die Qualität der stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie nach der vollständigen Bearbeitung sichergestellt wird.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln in Filtern von Filterzigaretten, mit wenigstens einer Muldenfördervorrichtung mit Mulden zur Aufnahme und queraxialen Förderung von stabförmigen Artikeln und wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung mit wenigstens einem Mikrowellenresonator gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass die wenigstens eine Mikrowellenmessvorrichtung entlang eines Förderweges der stabförmigen Artikel wenigstens einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal für einen über die jeweiligen Mulden überstehenden Abschnitt der Artikel aufweist, wobei der wenigstens eine Durchtrittskanal den wenigstens einen Mikrowellenresonator seitlich durchdringt, so dass überstehende Abschnitte der stabförmigen Artikel auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal ein Mikrowellenmessfeld im wenigstens einen Mikrowellenresonator durchqueren, wobei die stabförmigen Artikel, insbesondere an einer Soll-Position der Kapseln, das Mikrowellenmessfeld durchqueren.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass die Artikel, insbesondere Filterzigaretten, queraxial seitlich in den Mikrowellenresonator eintauchen und dort das darin angeregte resonante Mikrowellenfeld durchlaufen. Damit treten die überstehenden Abschnitte der stabförmigen Artikel vollständig in das Mikrowellenfeld ein, das im Resonator eine hohe Feldstärke aufweisen kann. Mit dem längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal ist die Mikrowellenmessvorrichtung außerdem für diesen queraxial geförderten seitlich Durchtritt speziell ausgestaltet, um den entsprechenden Durchtritt durch den Mikrowellenresonator zu ermöglichen. Dieser Durchtrittskanal durchschneidet bzw. durchtritt auch den Mikrowellenresonator, der im Rahmen der Erfindung als der Hohlraum definiert ist, in dem sich das Mikrowellenresonanzfeld ausbildet, und der, bis auf Durchtrittsöffnungen für die stabförmigen Artikel, metallisch vom Mikrowellenresonatorgehäuse umgeben ist. Vorzugsweise durchqueren die überstehenden Abschnitte der Artikel, insbesondere die Kapseln, das Mikrowellenmessfeld in einem in der Längsachse der Artikel im Wesentlichen homogenen Bereich des Mikrowellenmessfelds.
Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, dass Änderungen in der Dichte, beispielsweise eines Zigarettenfilters, oder in der Flüssigkeitsbefüllung einer flüssigkeitsbefüllten Kapsel im Zigarettenfilter sehr genau und weitgehend positionsunabhängig erfasst werden können. Dies erhöht die Messsicherheit für die Qualität der Filter bzw. der darin enthaltenen Kapseln.
Vorteilhafterweise ist eine Resonator-Schwingungsmode des Mikrowellen-Messfelds in dem wenigstens einen Mikrowellenresonator so gewählt, dass der Förderweg der Kapseln durch einen Schwingungsbauch verläuft, wobei insbesondere eine Oberwelle der Grundschwingung des Mikrowellenresonators eingestellt ist. In einem Schwingungsbauch ist das Mikrowellenresonanzfeld besonders homogen, so dass in diesem Fall sowohl eine maximale Feldstärke des Resonanzfeldes erreicht wird als auch eine bestmögliche Ortsunabhängigkeit. Die maximale Feldstärke im Schwingungsbauch ermöglicht eine besonders gute Messgenauigkeit, die dazu führt, dass im Schwingungsverlauf sich die Feldstärke nicht bzw. nur sehr graduell ändert. Dies sorgt dafür, dass diese Messgenauigkeit auch weitgehend unabhängig von der Kapselposition gewahrt ist.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein, insbesondere weiterer, Mikrowellenresonator in der Mikrowellenmessvorrichtung oder in einer weiteren Mikrowellenmessvorrichtung ebenfalls durch den oder einen Durchtrittskanal durchdrungen wird, wobei in dem, insbesondere weiteren, Mikrowellenresonator eine Resonator-Schwingungsmode eingestellt ist, die am Ort oder in der Nähe des Durchtritts der Kapseln durch den weiteren Mikrowellenresonator einen Schwingungsknoten aufweist.
In diesem Fall ist die Trajektorie, also der Förderweg der Kapsel, durch einen Schwingungsknoten oder in die Nähe eines Schwingungsknotens des Mikrowellenresonanzfeldes gelegt, so dass im Unterschied zu der Trajektorie, die durch einen Schwingungsbauch führt, nicht die Befüllung einer Kapsel im Vordergrund steht, sondern deren Positionierung. Bei einer vorteilhaften Positionierung läuft die Trajektorie der Kapsel in ihrer Sollposition durch den Schwingungsknoten, so dass das Mikrowellenfeld, das an dieser Stelle eine minimale Feldstärke aufweist, nur sehr wenig gestört wird, abgesehen von der schwächeren Beeinflussung durch das die Kapsel umgebende Filtermaterial. Eine stärkere Signaländerung bedeutet in dem Fall, dass die Kapsel nicht durch den Schwingungsknoten, sondern etwas versetzt zum Schwingungsknoten angeordnet ist, also nicht in der Sollposition. Soweit diese Sollposition verlassen ist, erfährt die Kapsel ein nicht verschwindendes Resonanzfeld und verschiebt daher die Resonanz, so dass ein messbares Signal auftritt, das allerdings nicht darauf sensitiv ist, in welcher Richtung ein Objekt von der Sollposition abweicht. Es kann beispielsweise ein Grenzwert für eine Signaländerung in dieser Ausführungsform der Anordnung definiert sein, oberhalb derer die Kapselfilterzigaretten ausgeschleust werden und nicht weiterverarbeitet werden.
Wenn die Trajektorie ebenfalls vorteilhafterweise in der Nähe eines Schwingungsknotens verläuft, ist es möglich, die Richtung einer Abweichung von der Sollposition zu ermitteln, da die Stärke des Signals in der Nähe eines Schwingungsknotens stark von der tatsächlichen Entfernung des Objekts vom Schwingungsknoten abhängt und mit steigender Entfernung vom Schwingungsknoten ansteigt. Eine Reduktion des Signals ist ein Hinweis darauf, dass es eine Abweichung von der Sollposition hin zum Schwingungsknoten gibt, ein größeres Signal weist auf eine weitere Entfernung vom Schwingungsknoten hin. Insofern bedeutet das Merkmal „in der Nähe eines Schwingungsknotens“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Bereich abseits eines Schwingungsknotens, in dem die Feldstärke des Resonanzfeldes in wenigstens einer räumlichen Richtung stark inhomogen ist, im Gegensatz zu einem Schwingungsbauch, wo das Resonanzfeld vergleichsweise homogen ist.
Vorzugsweise werden beide Ausführungsbeispiele gemeinsam verwendet, also werden die Trajektorien der Kapseln sowohl durch einen Schwingungsbauch eines Mikrowellenmessfeldes in einem Resonator und durch einen Schwingungsknoten in einem anderen Messfeld eines anderen Resonators geführt. Die beiden Mikrowellenresonatoren können Teil einer Mikrowellenmessvorrichtung sein oder in zwei Mikrowellenmessvorrichtungen angeordnet sein.
Das elektrische Feld des Mikrowellenmessfelds ist vorzugsweise in Richtung einer Längsachse der stabförmigen Artikel und/oder in Förderrichtung der stabförmigen Artikel orientiert.
Die Orientierung des E-Felds (elektrischen Felds) in Richtung einer Längsachse der stabförmigen Artikel hat den Vorteil, dass er mit einem relativ kleinen Resonatorspalt in dieser Richtung realisiert werden kann. Eine Ausführung, in der das E-Feld in Förderrichtung der stabförmigen Artikel orientiert ist, hat den Vorteil, dass ein relativ kleiner Resonatorspalt in dieser Richtung möglich ist. Hierdurch ist auch die Ortsauflösung in Förderrichtung gut und eine Trennung von Messsignalen nacheinander geförderter stabförmiger Artikel, insbesondere Filterstäbe, möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Mikrowellenresonator von dem Durchtrittskanal mittels eines im Mikrowellenresonator angeordneten nichtleitenden Fensters getrennt ist, das insbesondere den Durchtrittskanal an drei Seiten umgibt. Das nicht leitende Fenster schützt den Resonatorhohlraum vor Verschmutzung, beispielsweise durch die geförderten Zigaretten, behindert allerdings das resonante Mikrowellenmessfeld im Resonator nicht.
Wenn der Durchtrittskanal den Mikrowellenresonator in einem Bereich durchdringt, in dem der Mikrowellenresonator verjüngt ist, wobei der Mikrowellenresonator im verjüngten Bereich schmaler als der Durchmesser eines Artikels ist, ist eine gute Ortsauflösung in Förderrichtung der Artikel realisiert sowie eine hohe Feldstärke am Ort des Zentrums der stabförmigen Artikel.
Die Muldenfördervorrichtung ist vorzugsweise als Muldentrommel, als Muldenkegeltrommel oder als Muldenförderband ausgebildet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filteransetzmaschine, mit einer erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Anordnung gelöst. Die Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie hat entsprechend die gleichen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften wie die erfindungsgemäße Anordnung.
Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln in Filtern von Filterzigaretten, insbesondere in einer erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Anordnung, gelöst, wobei stabförmige Artikel, insbesondere Filterzigaretten, in Mulden wenigstens einer Muldenfördervorrichtung queraxial an wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung mit wenigstens einem Mikrowellenresonator vorbei gefördert werden, das dadurch weitergebildet ist, dass die stabförmigen Artikel einen über die jeweiligen Mulden überstehenden Abschnitt aufweisen, wobei die überstehenden Abschnitte der Artikel auf ihrem Förderweg wenigstens einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal der wenigstens einen Mikrowellenmessvorrichtung durchqueren und auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal den wenigstens einen Mikrowellenresonator durchqueren, so dass die überstehenden Abschnitte der stabförmigen Artikel auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal ein Mikrowellenmessfeld in dem wenigstens einen Mikrowellenresonator durchqueren, wobei die stabförmigen Artikel, insbesondere an einer Soll-Position der Kapseln, das Mikrowellenmessfeld durchqueren.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem gleichen Grundgedanken wie die erfindungsgemäße Anordnung, dass die stabförmigen Artikel queraxial gefördert werden und ein Abschnitt über die jeweiligen Mulden, in denen sie gefördert werden, übersteht. Dieser überstehende Abschnitt wird durch einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal der wenigstens einen Mikrowellenmessvorrichtung hindurch gefördert und durchquert auf seinem Förderweg durch den Durchtrittskanal den wenigstens einen Mikrowellenresonator.
Um eine besonders gute Messgenauigkeit zu Dichte, Feuchte und/oder Füllgrad von Kapseln zu erreichen, durchqueren die überstehenden Abschnitte, insbesondere mit den Soll-Positionen der Kapseln, das Mikrowellenmessfeld in einem in der Längsachse der Artikel im Wesentlichen homogenen Bereich des Mikrowellenmessfelds, insbesondere in einem Schwingungsbauch der eingestellten Resonator-Schwingungsmode.
Um eine hohe Ortsauflösung für die Abweichung von Kapseln von ihrer Kapsel-Sollposition zu erzielen, durchqueren die überstehenden Abschnitte, insbesondere mit den Soll-Positionen der Kapsel, das Mikrowellenmessfeld in oder nahe an einem Schwingungsknoten des Mikrowellenmessfelds, insbesondere in einer weiteren Mikrowellenmessvorrichtung.
Vorteilhafterweise wird ein Messsignal der wenigstens einen Mikrowellenmessvorrichtung auf das Vorhandensein und/oder eine Befüllung einer Kapsel in einem Filter ausgewertet.
Ebenfalls vorzugsweise werden Messsignale wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung auf eine Positionierung einer Kapsel, insbesondere eine Exzentrizität einer Kapselposition, ausgewertet.
Artikel, deren Kapseln eine nicht ordnungsgemäße Befüllung oder Positionierung aufweisen, werden vorzugsweise ausgeschleust, das heißt von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen bzw. gelangen nicht zu einer Packmaschine.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren weist die gleichen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften auf wie die erfindungsgemäße Anordnung.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 einen schematischen, aus dem Stand der Technik bekannten Verlauf einer Filterherstellung und Überprüfung,
2 schematisch einen Teil einer Muldentrommel,
3 schematisch eine Muldenkegeltrommel und
4a)–d) schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Mikrowellenmessvorrichtung und eines Feldverlaufs im Mikrowellenresonator.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
In 1 ist schematisch dargestellt, wie Filterstäbe mit Geschmackskapseln bislang hergestellt und Überprüft werden. Im Verfahrensschritt 1 werden Filterstäbe mit Geschmackskapseln auf einer Filterstrangvorrichtung, beispielsweise mit einem Filterstrang aus Azetat, hergestellt, beispielsweise auf einer Filterstrangmaschine gemäß der von der Anmelderin vertriebenen KDF. Direkt während der Produktion werden diese vor weiterer Verarbeitung mittels Mikrowellensensoren, beispielsweise der MIDAS-EF oder MIDAS-EFX der Anmelderin, daraufhin geprüft, ob Kapseln fehlen, eine doppelte Anzahl an einer Stelle eingebracht ist, ob eine Kapsel an falscher Position ist, ob eine Kapsel gebrochen ist oder einen irregulären Füllgehalt aufweist.
Anschließend werden die Kapseln optional und kundenabhängig 24 Stunden oder mehr gelagert und in einem Verfahrensschritt 2 in einer pneumatischen Fördervorrichtung, beispielsweise gemäß der „FDU“ (Filter Detection Unit) der Anmelderin, die beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 017 962 A1 der Anmelderin beschrieben ist, noch einmal überprüft. Hierbei werden wiederum der Füllgehalt und der Zerbrochen-Status geprüft, da an der Filterstrangmaschine Kapseln leicht beschädigt werden können, die erst nach einiger Zeit auslaufen und somit erst später im ausgetrockneten Zustand vom Mikrowellensensor als fehlerhaft detektiert werden können. Auch diese Mikrowellenvorrichtung entspricht beispielsweise der MIDAS-EF, also einem zylindrischen Mikrowellenresonator mit zentralem Durchgang für längsaxial geförderte Filterstäbe, wie er beispielsweise aus DE 198 54 550 B4 bekannt ist.
Optional erfolgt in einem Verfahrensschritt eine Multifilterherstellung, bei der kapselgefüllte Filterstopfen mit anderen Filterstopfen zusammen zu einem Multifilterstab zusammengestellt werden. Auch hier können die Kapseln beschädigt werden und gegebenenfalls über eine längere Zeit austrocknen.
In einigen Fällen ist aus Mangel an entsprechenden Einrichtungen beim Hersteller die Prüfung im Verfahrensschritt 2 nicht möglich.
Nach dem Verfahrensschritt 2 und optional dem Verfahrensschritt 3 wird in einem Verfahrensschritt 4 auf einer Filteransetzmaschine, beispielsweise der unter der Bezeichnung „MAX“ der Anmelderin vertriebenen Maschine, der jeweilige Filter mit einem Tabakstab zusammengestellt und verbunden. An dieser Stelle und später erfolgt derzeit keine Prüfung der kapselbesetzten Filter. Es besteht allerdings eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass auch während der Zigarettenherstellung und in folgenden Verarbeitungsschritten Kapseln beschädigt werden, so dass diese auslaufen und beim Endkunden keinen Geschmackseffekt entfalten und es somit zu Reklamationen kommt. Dieses Risiko steigt mit Zunahme der Verarbeitungsschritte, wie zum Beispiel bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Multifiltern.
Eine Prüfung auf einer Zigarettenmaschine am letztmöglichen Prüfzeitpunkt vor dem Verpacken gibt es derzeit nicht. Die MIDAS-Messvorrichtungen mit zentral durchsetzten zylindrischen Resonatoren gemäß beispielsweise DE 198 54 550 B4 sind hierzu auch nicht eingerichtet.
In 2 ist eine Muldenfördervorrichtung in Form einer Muldentrommel 10 ausschnittsweise dargestellt, an deren zylindrischer Oberfläche eine Abfolge von Mulden 12 angeordnet ist, die mit Saugluft (nicht dargestellt) Zigaretten 14 halten. Die Muldentrommel 10 bewegt die Zigaretten 14 in einer Förderrichtung 11, die mit einem Pfeil dargestellt ist. Die Zigaretten 14 bestehen aus einem Tabakstock 17, der größtenteils in jeweils einer Mulde 12 gehalten ist, an dem ein Filter 16 mit einer darin eingelegten Kapsel 18 angesetzt ist. Ungefähr im Bereich des Übergangs vom Tabakstock 17 zum Filter 16 enden die Mulde 12 und die Muldentrommel 10, so dass ein Abschnitt 15 der Zigarette 14 über die Mulde 12 übersteht und frei gefördert wird. Diese Abschnitte 15 der Zigaretten 14 durchlaufen im Folgenden eine erfindungsgemäße Messvorrichtung.
In 3 ist eine alternative Ausführungsform einer Muldenfördervorrichtung dargestellt in Form einer Muldenkegeltrommel 20 mit einem im Wesentlichen frustrokonischen Umfang. Die Muldenkegeltrommel 20 dreht sich in einer Förderrichtung 21 und weist an ihrer äußeren Umfangsfläche wiederum Mulden 22 auf, in denen Zigaretten 14 mittels Saugluft (nicht dargestellt) gehalten werden. Auch in diesem Fall tauchen die überstehenden Abschnitte 15 der Zigaretten 14 in eine nicht dargestellte erfindungsgemäße Messvorrichtung ein.
Eine solche Vorrichtung ist in 4 im Detail schematisch dargestellt. Die Mikrowellenmessvorrichtung 30, die in 4a) in einem zentralen Querschnitt dargestellt ist, umfasst ein Resonatorgehäuse 32, das einen Mikrowellenresonator 34 umschließt. Der Mikrowellenresonator 34 ist ein Hohlraum, der von elektrisch leitenden Wänden des Resonatorgehäuses 32 umschlossen ist und in dem sich ein Mikrowellenmessfeld ausbilden kann. Zur Ein- und Auskoppelung des Mikrowellenmessfelds sind Antennen 36, 36‘ vorgesehen, die von der Seite her in den Mikrowellenresonator 34 hineinragen.
In den 4a) und 4c) sind außerdem Teile eines Koordinatensystems mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse dargestellt. Die x-Achse verläuft in Richtung der Längserstreckung der stabförmigen Artikel 14 bzw. Zigaretten 14, die z-Richtung verläuft in Förderrichtung der stabförmigen Artikel 14, während die y-Richtung senkrecht dazu steht. In 4a) ist daher ein Schnitt in einer x-y-Ebene dieses Koordinatensystems dargestellt.
In der y-Richtung weist das Resonatorgehäuse 32 zentral eine seitliche Öffnung auf, die als Durchtrittskanal 40 für die Zigaretten 14 fungiert. Dieser Durchtrittskanal 40 erstreckt sich in z-Richtung, die in 4a) in die Zeichenebene hinein verläuft. Der Durchtrittskanal 40 ist von dem Innenraum des Mikrowellenresonators 34 durch ein nichtleitendes Fenster 42, das den Durchtrittskanal 40 an drei Seiten umschließt, getrennt, so dass kein Staub und keine Verunreinigung aus dem Durchtrittskanal 40 beispielsweise von den Zigaretten 14 in den Mikrowellenresonator 34 eindringen können.
In 4b) unterhalb von 4a) ist der Verlauf eines typischen Mikrowellenresonanzfeldes in Abhängigkeit von der x-Richtung gezeigt. Das E-Feld 50, dessen elektrisches Feld E_z in z-Richtung orientiert ist, weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dabei in x-Richtung zwei Wellenbäuche und einen mittigen Wellenknoten auf. In diesem Fall sind die beiden Antennen 36, 36‘ in x-Richtung an einer x-Position eines der beiden Wellenbäuche angeordnet, so dass eine ideale Ein- und Auskopplung des Mikrowellenmessfeldes durch die beiden Antennen 36, 36‘ erfolgt. Alternativ sind auch andere Einkopplungsorte sowie beispielsweise eine magnetische Einkopplungen möglich. Der andere Wellenbauch befindet sich in x-Richtung an einer Soll-Position der Kapsel 18 in Filter 16 der Zigaretten 14. Kapseln, die im Bereich des Wellenbauches angeordnet sind, erzeugen daher ein großes Signal bezüglich der Veränderung des resonanten Mikrowellenmessfeldes, so dass deren Befüllung und Qualität sehr genau messbar sind.
In einer alternativen Ausbildung könnte auch diese Position der Kapsel 18 an eine Stelle gesetzt sein, an der das Mikrowellenmessfeld einen Wellenknoten aufweist. In diesem Fall ergibt sich eine Änderung des Mikrowellenmessfeldes nur, falls die Kapsel 18 diese Sollposition nicht einnimmt und somit ein elektrisches Feld verspürt, das nicht gleich Null ist, also nicht die verschwindende Feldstärke des Wellenknotens aufweist. Dabei wird eine Differenz zu einer Signaländerung betrachtet, die von Filtermaterial ohnehin verursacht wird.
4c) zeigt einen Querschnitt durch die Mikrowellenmessvorrichtung 30 in einer y-z-Ebene. Es ist zu erkennen, dass der Mikrowellenresonator 34 im zentralen Bereich verjüngt ist. Die Durchschneidung des Mikrowellenresonators 34 durch den Durchtrittskanal 40 ist in dieser Ansicht gut erkennbar. Ebenfalls ist erkennbar, dass der Durchtrittskanal 40 entsprechend der Krümmung des Förderwegs der Zigaretten 14 auf einer Muldentrommel 10 wie in 2 gekrümmt verläuft.
Im oberen Bereich ist zu erkennen, dass eine Antenne 36 durch einen nicht leitenden Abschnitt der Resonatorwand 40 hindurchgeführt ist und mit einer Elektronik 38 in Kontakt steht, die dafür in das Resonatorgehäuse eingelassen ist. Diese Elektronik 38 kann beispielsweise eine Sendeelektronik sein, die das Mikrowellenmessfeld erzeugt und durch die Antenne 36 in den Mikrowellenresonator 34 einkoppelt. Im unteren Bildbereich ist zu erkennen, dass in einer gleichartigen Konfiguration die Antenne 36‘ ebenfalls mit einer Elektronik 38‘ außerhalb des Mikrowellenresonators 34 verbunden ist. Hierbei kann es sich um eine Mess- und Auswerteelektronik 38‘ handeln, die Änderungen des Messfelds registriert und auswertet. Bei der Antenne 36‘ handelt es sich somit um eine Auskoppelantenne.
In 4d) ist dargestellt, wie das elektrische Feld 52 (E_z) sich in y-Richtung erstreckt. In dieser Richtung handelt es sich um die Null-Mode, die nur einen Wellenbauch aufweist und Schwingungsknoten an den äußeren Wänden. Auch in diesem Fall verläuft somit die Trajektorie der Kapseln 18 hinsichtlich ihrer Sollposition durch einen Wellenbauch des E-Felds.
Wie den 4b) und 4d) zu entnehmen ist, handelt es sich somit bereits um eine Oberschwingung der Grundmode, da in x-Richtung zwei Wellenbäuche und in y-Richtung ein Wellenbauch vorhanden sind.
Auch in y-Richtung könnte das Mikrowellenmessfeld mit einer höheren Mode gewählt werden, so dass die Trajektorie der Kapsel 18 an ihrer Sollposition durch einen Schwingungsknoten verlaufen könnte, um eine Ortsauflösung für Abweichungen von der Sollposition zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungsgemäße Verfahren sind sowohl bereits nach dem Ansetzen von Filtern an Tabakstöcken oder an Filterstöcken an einer Filteransetzmaschine anwendbar, aber auch in einer Packungsmaschine, in der die Filterzigaretten, die zuvor produziert worden waren und für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 24 Stunden, gelagert worden waren, zusammengestellt und in Zigarettenpackungen verpackt werden. In der zuletzt genannten Variante ist es möglich, auch solche defekten Kapseln als defekt zu erkennen, die bei der Herstellung so leicht beschädigt worden sind, dass sie nur sehr langsam auslaufen und ihre Flüssigkeit verlieren. Ein solcher Vorgang ist nach der üblichen Lagerzeit abgeschlossen.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Kapseleinsatz und erste Kapselprüfung
2: Kapselprüfung nach Lagerung
3: optionale Multifilterherstellung
4: Zigarettenherstellung
10: Muldentrommel
11: Förderrichtung
12: Mulde
14: Zigarette
15: überstehender Abschnitt der Zigarette
16: Filter
17: Tabakstock
18: Kapsel
20: Muldenkegeltrommel
21: Förderrichtung
22: Mulde
30: Mikrowellenmessvorrichtung
32: Resonatorgehäuse
34: Mikrowellenresonator
36, 36‘: Antenne
38, 38‘: Elektronik
40: Durchtrittskanal
42: nichtleitendes Fenster
50: E-Feld in x-Richtung
52: E-Feld in y-Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009017962 A1 [0035]
DE 19854550 B4 [0035, 0039]

Claims

Anordnung zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln (14) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln (18) in Filtern (16) von Filterzigaretten (14), mit wenigstens einer Muldenfördervorrichtung (10, 20) mit Mulden (12, 22) zur Aufnahme und queraxialen Förderung von stabförmigen Artikeln (14) und wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung (30) mit wenigstens einem Mikrowellenresonator (34), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Mikrowellenmessvorrichtung (30) entlang eines Förderweges der stabförmigen Artikel (14) wenigstens einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal (40) für einen über die jeweiligen Mulden (12, 22) überstehenden Abschnitt (15) der Artikel (14) aufweist, wobei der wenigstens eine Durchtrittskanal (40) den wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) seitlich durchdringt, so dass überstehende Abschnitte (15) der stabförmigen Artikel (14) auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal (40) ein Mikrowellenmessfeld (50, 52) im wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) durchqueren, wobei die stabförmigen Artikel (14), insbesondere an einer Soll-Position der Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld (50, 52) durchqueren.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehenden Abschnitte (15) der Artikel (14), insbesondere die Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld (50, 52) in einem in der Längsachse der Artikel (14) im Wesentlichen homogenen Bereich des Mikrowellenmessfelds (50, 52) durchqueren.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Resonator-Schwingungsmode des Mikrowellen-Messfelds (50, 52) in dem wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) so gewählt ist, dass der Förderweg der Kapseln (18) durch einen Schwingungsbauch verläuft, wobei insbesondere eine Oberwelle der Grundschwingung des Mikrowellenresonators (34) eingestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein, insbesondere weiterer, Mikrowellenresonator in der Mikrowellenmessvorrichtung (30) oder in einer weiteren Mikrowellenmessvorrichtung ebenfalls durch den oder einen Durchtrittskanal (40) durchdrungen wird, wobei in dem, insbesondere weiteren, Mikrowellenresonator eine Resonator-Schwingungsmode eingestellt ist, die am Ort oder in der Nähe des Durchtritts der Kapseln durch den weiteren Mikrowellenresonator einen Schwingungsknoten aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld des Mikrowellenmessfelds (50, 52) in Richtung einer Längsachse der stabförmigen Artikel (14) und/oder in Förderrichtung (11, 21) der stabförmigen Artikel (14) orientiert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Mikrowellenresonator (34) von dem Durchtrittskanal (40) mittels eines im Mikrowellenresonator (34) angeordneten nichtleitenden Fensters (42) getrennt ist, das insbesondere den Durchtrittskanal (40) an drei Seiten umgibt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittskanal (40) den Mikrowellenresonator (34) in einem Bereich durchdringt, in dem der Mikrowellenresonator (34) verjüngt ist, wobei der Mikrowellenresonator im verjüngten Bereich schmaler als der Durchmesser eines Artikels (14) ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Muldenfördervorrichtung (10, 20) als Muldentrommel (10), als Muldenkegeltrommel (20) oder als Muldenförderband ausgebildet ist.
Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filteransetzmaschine, mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Überprüfung von queraxial geförderten stabförmigen Artikeln (14) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere zur Überprüfung von flüssigkeitsgefüllten Kapseln (18) in Filtern (16) von Filterzigaretten (14), insbesondere in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei stabförmige Artikel (14), insbesondere Filterzigaretten (14), in Mulden (12, 22) wenigstens einer Muldenfördervorrichtung (10, 20) queraxial an wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung (30) mit wenigstens einem Mikrowellenresonator (34) vorbei gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Artikel (14) einen über die jeweiligen Mulden (12, 22) überstehenden Abschnitt (15) aufweisen, wobei die überstehenden Abschnitte (15) der Artikel (14) auf ihrem Förderweg wenigstens einen längserstreckten, einseitig offenen seitlichen Durchtrittskanal (40) der wenigstens einen Mikrowellenmessvorrichtung durchqueren und auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal (40) den wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) durchqueren, so dass die überstehenden Abschnitte (15) der stabförmigen Artikel (14) auf ihrem Förderweg durch den Durchtrittskanal (40) ein Mikrowellenmessfeld (50, 52) in dem wenigstens einen Mikrowellenresonator (34) durchqueren, wobei die stabförmigen Artikel (14), insbesondere an einer Soll-Position der Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld (50, 52) durchqueren.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehenden Abschnitte (15), insbesondere mit den Soll-Positionen der Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld in einem in der Längsachse der Artikel (14) im Wesentlichen homogenen Bereich des Mikrowellenmessfelds (50, 52) durchqueren, insbesondere in einem Schwingungsbauch der eingestellten Resonator-Schwingungsmode.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einer weiteren Mikrowellenmessvorrichtung, die überstehenden Abschnitte (15), insbesondere mit den Soll-Positionen der Kapseln (18), das Mikrowellenmessfeld in oder nahe an einem Schwingungsknoten des Mikrowellenmessfelds (50, 52) durchqueren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal der wenigstens einen Mikrowellenmessvorrichtung (30) auf das Vorhandensein und/oder eine Befüllung einer Kapsel (18) in einem Filter (16) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale wenigstens einer Mikrowellenmessvorrichtung auf eine Positionierung einer Kapsel (22), insbesondere eine Exzentrizität einer Kapselposition, ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Artikel (14), deren Kapseln (18) eine nicht ordnungsgemäße Befüllung oder Positionierung aufweisen, ausgeschleust werden.