DE1532268C

DE1532268C - Test and control device for the ends of cigarette blocks

Info

Publication number: DE1532268C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1972-06-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüf- und Kontrollvorrichtung für die Stirnenden von Zigarettenblocks unter Anwendung optischer Strahlen.The invention relates to a test and control device for the ends of cigarette blocks below Application of optical rays.

Fehler an Zigaretten können sich in mannigfacher Art darbieten. So z. B. können die Hülsen nicht vollständig gefüllt sein oder bei Lagen oder Zigarettenblocks ganze Zigaretten fehlen.Defects in cigarettes can present themselves in many ways. So z. B. the sleeves can not be complete be full or, in the case of layers or cigarette blocks, whole cigarettes are missing.

Weitgehend werden die Zigaretten durch mechanische Fühler abgetastet und die Fehler durch Einfallen der Fühler in die Fehlstelle registriert. Das hierdurch gewonnene Signal wurde dann mechanisch, optisch oder in einer anderen bekannten Weise ausgewertet, mit dem Ziel, die betreffende Zigarette oder ganze Zigarettenlagen oder -blocks an einer gegebenen Station auszuwerfen und gegen fehlerfreie auszuwechseln. Hierbei ist die Fühlerauflagefläche meist ein Mehrfaches der Zwischenräume zwischen den einzelnen Tabakteilen und somit können nur grobe Fehler registriert werden. Zum anderen ist ein solches mechanisch wirkendes System relativ träge, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit der Verpackungsmaschinen entsprechend beeinflußt wird.For the most part, the cigarettes are scanned by mechanical sensors and the faults by falling the sensor is registered in the flaw. The signal obtained in this way was then mechanically, evaluated optically or in some other known manner, with the aim of the cigarette in question or to eject entire layers or blocks of cigarettes at a given station and against error-free to replace. The sensor contact surface is usually a multiple of the spaces between the individual tobacco parts and thus only gross errors can be registered. The other is Such a mechanically acting system is relatively sluggish, reducing the operating speed of the packaging machines is influenced accordingly.

Es sind auch optische Vorrichtungen bekannt. Die deutsche Patentschrift 487 693 betrifft eine optische Längenkontrolle von Zigaretten. Die deutschen Patentschriften 716 017 und 703 646 sowie die USA.-Patentschrift 2 877 884 betreffen das Sortieren und Ausrichten von Zigaretten bzw. Zigarren mit Hilfe von Ausleuchtung der Außenflächen der Zigarren bzw. Zigaretten. Das deutsche GebrauchsmusterOptical devices are also known. The German patent specification 487 693 relates to an optical Length control of cigarettes. The German patents 716 017 and 703 646 as well as the USA patent specification 2,877,884 relate to the sorting and alignment of cigarettes and cigars with help of the illumination of the outer surfaces of the cigars or cigarettes. The German utility model

1 885 863 sowie die französische Patentschrift 1350719 betreffen die Zahlung von Zigaretten durch lichtelektrische Abtastung. Die USA.-Patentschrift1 885 863 and French patent specification 1350719 concern the payment of cigarettes by photoelectric scanning. The U.S. Patent

2 908 825 betrifft das Zählen von Zeitungen! Die deutsche Auslegeschrift 1 038 772 betrifft schließlich eine Gewichtsbestimmung von Zigaretten mit Hilfe einer Absorptionsmessung von Korpuskularstrahlen.2 908 825 concerns the counting of newspapers! The German Auslegeschrift 1 038 772 finally concerns a determination of the weight of cigarettes with the help of an absorption measurement of corpuscular rays.

Aufgabe der Erfindung ist die Überprüfung und Kontrolle der Stirnenden von Zigarettenblocks mit Hilfe optischer Strahlen zur Erkennung von Strukturfehlern. The object of the invention is to check and control the ends of cigarette blocks with Using optical rays to detect structural defects.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung eine optische Strahlenquelle mit auf die Zigarettenblock-Stirnfläche ausgerichteten Strahlen sowie Mittel vorgesehen, die auf eine durch vorhandene Fehler verursachte Intensitätsschwächung der zurückgeworfenen Strahlen zwecks Erzeugung eines Signals zur Kennzeichnung bzw. Aussonderung der fehlerhaften Zigarettenblocks reagieren.To solve this problem, according to the invention, an optical radiation source is also provided on the cigarette block end face aligned rays as well as means provided, which is caused by an existing error at a weakening of the intensity of the reflected Rays react for the purpose of generating a signal for identifying or rejecting the defective cigarette blocks.

Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß auf Grund von Intensitätsänderungen der zurückgeworfenen Strahlen Strukturfehler beispielsweise Krater der Zigarettenenden erkennbar werden, so daß sich fehlerhafte Zigarettenblocks sicher ausscheiden lassen. With this device it is achieved that due to changes in intensity of the reflected Radiation structural errors such as craters on the cigarette ends are recognizable, so that have faulty cigarette blocks safely rejected.

Zur Erkennung von Kratern in den Zigarettenstirnflächen ist in weiterer Ausgestaltung die optische Achse der Strahlungsquelle schräg zur Längsachse des Zigarettenblocks ausgerichtet.For the detection of craters in the cigarette end faces, the optical one is used in a further embodiment Axis of the radiation source aligned obliquely to the longitudinal axis of the cigarette block.

Zweckmäßig wird die Wellenlänge der verwendeten Strahlenquelle der Empfindlichkeit der reagierenden Einrichtung angepaßt; es kann beispielsweise infrarote oder ultraviolette Strahlung ebenso verwendet werden wie normales, sichtbares Licht. Die Verwendung von ultraviolettem Licht ist deshalb besonders zweckmäßig, weil dadurch die geringen Farbunterschiede der Tabakteilchen nicht mehr ins Gewicht fallen. Natürlich müssen die optischen Mittel ebenso der Wellenlänge der Strahlung angepaßt sein. Für ultraviolette Strahlung müssen beispielsweise alle transparenten Teile aus Quarz angefertigt sein. Das optische Signal, also der zurückgeworfene Strahlungsanteil oder bei Verwendung einer abbil-' denden Optik, das Bild, wird in ein elektrisches Signal umgeformt. Beispielsweise kann der zurückgeworfene Strahlungsanteil einer oder mehrerer Zigaretten einen fotoempfindlichen Widerstand treffen,Appropriately, the wavelength of the radiation source used is the sensitivity of the reacting Furnishings adapted; for example, infrared or ultraviolet radiation can be used as well become like normal, visible light. The use of ultraviolet light is therefore special expedient because this means that the slight color differences between the tobacco particles are no longer significant fall. Of course, the optical means must also be adapted to the wavelength of the radiation. For example, for ultraviolet radiation, all transparent parts must be made of quartz. The optical signal, i.e. the reflected part of the radiation or when using an illustrated ' The optical system, the image, is converted into an electrical signal. For example, the thrown back Radiation component of one or more cigarettes meet a photosensitive resistance,

ίο wobei für einen Zigarettenblock mehrere solcher Widerstände in einer Brückenschaltung zusammengefaßt werden können. In der Brückendiagonale ist dann ein Fehlerrelais vorgesehen oder der Eingang einer Verstärkerschaltung, falls eine solche erforderlieh ist.ίο with several of these for a cigarette block Resistors can be combined in a bridge circuit. In the diagonal of the bridge is then a fault relay is provided or the input of an amplifier circuit, if one is required is.

An Stelle eines Fotowiderstandes können auch gasgefüllte oder Vakuumfotozellen verwendet werden, ebenso wie Halbleiterfotoelemente. Ebenso können auch statisch aufgeladene Halbleiterschichten benutzt .werden, die bei Fehlern durch die zurückgeworfene Strahlung nicht oder nur teilweise entladen werden und dadurch ein Signal auslösen. Diese Umformer können ebenfalls in Brückenschaltungen angeordnet sein.Instead of a photoresistor, gas-filled or vacuum photocells can also be used, as well as semiconductor photo elements. Statically charged semiconductor layers can also be used are used, which do not discharge or only partially discharge in the event of errors due to the reflected radiation and thereby trigger a signal. These converters can also be used in bridge circuits be arranged.

Bei der Prüfung von Zigarettenblocks muß dafür gesorgt werden, daß die dunklen Zwischenräume zwischen den einzelnen Zigaretten kein Fehlersignal abgeben. Dies kann entweder dadurch vermieden werden, daß man bereits der Strahlenquelle eine entsprechend mit Aussparungen versehene Maske vorschaltet oder aber in den Strahlengang der Rückstrahlung eine Schablone mit entsprechend reflektierenden Zwischenräumen einschaltet oder aber die fotoempfindlichen Elemente nur entsprechend der Anordnung der Zigaretten im Block oder in der betreffenden Lage anordnet.When testing cigarette blocks, care must be taken to ensure that the dark spaces between do not emit an error signal between the individual cigarettes. This can either be avoided by doing this that a mask provided with corresponding recesses is already connected upstream of the radiation source or else in the beam path of the reflection a template with appropriately reflective Gaps turns on or the photosensitive elements only according to the Arrangement of the cigarettes in the block or in the relevant position.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 in schaubildlicher Darstellung eine erfindungsgemäße Kontroll- und Prüfvorrichtung,F i g. 1 a diagrammatic representation of a control and testing device according to the invention,

F i g. 2 eine Brückenschaltung mit einem Relais in der Diagonalen zur Prüfung eines Blockes von 20 Zigaretten,F i g. 2 a bridge circuit with a relay in the diagonal for testing a block of 20 Cigarettes,

Fig. 3 einen Ausschnitt nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,3 shows a detail according to FIG. 1 on an enlarged scale Scale,

F i g. 4 eine Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform, F i g. 4 shows a device in another embodiment,

F i g. 5 eine Vorrichtung mit einer Vidikonröhre als optisch-elektrischen Umformer,F i g. 5 a device with a vidicon tube as an optical-electrical converter,

F i g. 6 eine Schablone zur Aufhellung der Lücken zwischen einzelnen Zigaretten undF i g. 6 a template for illuminating the gaps between individual cigarettes and

F i g. 7 eine Einrichtung zur Prüfung einer einzelnen Zigarette mit einem Sekundärelektronenvervielfacher als optisch-elektrischem Umformer.F i g. 7 a device for testing a single cigarette with a secondary electron multiplier as an optical-electrical converter.

In F i g. 1 ist ein Gehäuse 1 zur Aufnahme der Lichtquelle 2, die hier etwa stabförmig ist, des Spiegels 3 und der übrigen optisch-elektrischen Bauteile dargestellt. Die Lichtquelle, die hier nur schematisch dargestellt ist, kann beispielsweise infrarotes oder ultraviolettes Licht abstrahlen und erstreckt sich längs der zu prüfenden Enden 4 der einen Block bildenden Zigaretten 5.In Fig. 1 is a housing 1 for receiving the light source 2, which is roughly rod-shaped here, of the mirror 3 and the other optical-electrical components shown. The light source shown here only schematically is shown can emit, for example, infrared or ultraviolet light and extends along the ends 4 to be tested of the cigarettes 5 forming a block.

Der Spiegels ist im Schnitt parabolisch und die Strahlenquelle in seinem Brennpunkt derart angeordnet, daß die abgestrahlten Lichtstrahlen schräg auf die Enden der Zigaretten eines Zigarettenblocks fallen, so daß Fehlstellen (Löcher oder Krater beispielsweise) als Schatten erscheinen. Die in RichtungThe mirror is parabolic in section and the Radiation source arranged at its focal point in such a way that the emitted light rays at an angle fall on the ends of the cigarettes of a cigarette block, so that imperfections (holes or craters, for example) appear as shadows. The direction

der Zigarettenachse reflektierte Strahlung wird von der reflektierenden Oberfläche 16 auf ein Optiksystem 6 geworfen, das die Zigarettenenden in der Ebene 7 abbildet. Dort befinden sich die Enden von 20 fotoelektrischen Bauelementen, beispielsweise Fotowiderständen 8, die in drei Reihen mit 7, 6, 7 Einzelelementen entsprechend dem Zigarettenblock angeordnet sind. Die einzelnen Bauelemente sind in Reihe geschaltet und diese Reihe bildet den Zweig 11 (Fig. 2) einer Wheatstone-Brücke 12. Wie üblich, sind die Punkte A und B mit der Stromquelle verbunden, während in der Diagonale C-D ein Relais 13 eingesetzt ist, das auf Störungen im Brückengleichgewicht reagiert, beispielsweise den Kontakt 14 öffnet, der den Eingang 15 eines Kontrollkreises kurzschließt. Anstatt in Reihe, können die Einzelelemente auch parallel oder kombiniert serienparallel angeordnet sein. Eine für die verwendete Wellenlänge der Strahlung transparente Platte 18 (F i g. 1) dichtet die Anordnung gegen das Außenlicht ab.Radiation reflected along the cigarette axis is thrown from the reflective surface 16 onto an optical system 6 which images the cigarette ends in the plane 7. There are the ends of 20 photoelectric components, for example photoresistors 8, which are arranged in three rows with 7, 6, 7 individual elements corresponding to the cigarette block. The individual components are connected in series and this series forms the branch 11 (Fig. 2) of a Wheatstone bridge 12. As usual, points A and B are connected to the power source, while a relay 13 is inserted in the diagonal CD, which reacts to disturbances in the bridge equilibrium, for example opens the contact 14, which short-circuits the input 15 of a control circuit. Instead of in series, the individual elements can also be arranged in parallel or combined in series. A plate 18 (FIG. 1) that is transparent to the wavelength of the radiation used seals off the arrangement from the outside light.

In F i g. 3 ist die Wirkung der Schrägbestrahlung vergrößert dargestellt. Die von der Lichtquelle 22 ausgehende Strahlung wird mittels der Kondensoroptik 20 parallel ausgerichtet. Lichtquelle und Optik befinden sich in dem Gehäuse 23. Die Strahlung trifft auf einen Zigarettenkopf mit einem Fehler, in diesem Fall mit einem Loch 27. Die Kante 24 verhindert, daß der Loch- oder Kratergrund ausgeleuchtet wird, so daß die reflektierte Strahlung den Schatten auf dem fotoempfindlichen Bauelement28 abbildet, nachdem sie den Reflektor 26 und die Optik 21 passiert hat.In Fig. 3 the effect of oblique irradiation is shown enlarged. The from the light source 22 outgoing radiation is aligned in parallel by means of the condenser optics 20. Light source and optics are located in the housing 23. The radiation hits a cigarette head with a flaw in this Case with a hole 27. The edge 24 prevents the bottom of the hole or crater from being illuminated, so that the reflected radiation images the shadow on the photosensitive component 28 after it has passed the reflector 26 and the optics 21.

F i g. 4 zeigt, wiederum schematisch, eine Vorrichtung nach der Erfindung, wobei jedoch der Zigarettenkopf von zwei Lichtquellen 32 mit Spiegeln 33 beleuchtet wird. Die Optik 31 ist so eingestellt, daß sie die Stirnfläche 34 des Zigarettenkopfes scharf abbildet, wie es schematisch in 38 dargestellt ist. Die Tiefenschärfe der Optik ist so gering gewählt, daß bereits der Grund 39 des Loches 37 nicht mehr scharf abgebildet wird, so daß in der Abbildung die dunklere Partie 40 erscheint. Die Gesamtlichtmenge, die auf den optisch-elektrischen Umformer trifft, ist also auch hier bei fehlerhaften Zigaretten geringer.F i g. 4 shows, again schematically, a device according to the invention, but with the cigarette head is illuminated by two light sources 32 with mirrors 33. The optics 31 is set so that they depicts the end face 34 of the cigarette head in focus, as is shown schematically in FIG. The depth of field the optics are chosen so small that the bottom 39 of the hole 37 is no longer sharp is imaged so that the darker part 40 appears in the illustration. The total amount of light that encounters the opto-electrical converter, is also lower here with defective cigarettes.

F i g. 5 zeigt die Anwendung eines Bildwandlers, hier eines Vidikons, für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Lichtquelle 50, Spiegel 51 und Optik 52 bilden das Bestrahlungssystem. Die Abdeckung 53 ist transparent und an ihrer Fläche 54 liegen die Köpfe der Zigaretten 55 an. Diese Fläche wird mittels der Optik 56 auf dem Fenster bzw. der lichtempfindlichen Schicht des Vidikons 57 scharf abgebildet. Das Vidikon weist wie üblich die Kathode 58, die Beschleunigungsanode 59 und die lichtempfindliche Schicht 60 mit der Gegenelektrode 61 auf. Der Elektronenstrahl 62, fokussiert und abgelenkt durch die Spulen 66, tastet die Gegenelektrode 61 ab und erzeugt ein Signal am Arbeitswiderstand 63 entsprechend der Ausleuchtung. Bei Fehlern beispielsweise ergibt sich ein Impuls 64, der dann weiter ausgewertet wird. Die Stromversorgungseinrichtung 65 mit den Baugruppen für Fokussierung 67 und zeilenweise Abtastung 68 sind nur schematisch dargestellt.F i g. 5 shows the use of an image converter, here a vidicon, for a device according to the invention. Light source 50, mirror 51 and optics 52 form the irradiation system. The cover 53 is transparent and the heads of the cigarettes 55 rest on its surface 54. This area is sharply imaged by means of the optics 56 on the window or the light-sensitive layer of the vidicon 57. As usual, the vidicon has the cathode 58, the acceleration anode 59 and the light-sensitive layer 60 with the counter-electrode 61. The electron beam 62, focused and deflected by the coils 66, scans the counter electrode 61 and generates a signal at the load resistor 63 corresponding to the illumination. In the event of errors, for example, a pulse 64 results, which is then further evaluated. The power supply device 65 with the assemblies for focusing 67 and line-by-line scanning 68 are only shown schematically.

Die Abdeckplatte 53 kann, wie F i g. 6 zeigt, auch durch eine Schablone ersetzt sein, beispielsweise aus einem transparenten Material, auf deren Fläche 54 (Fig. 5) an den Stellen, die über den Lücken zwischen einzelnen Zigaretten liegen, eine reflektierende Schicht beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht ist. Der Reflexionsfaktor dieser Schicht soll dem mittleren Reflexionsfaktor fehlerloser Zigaretten entsprechen. Dann erscheint nur bei tatsächlichen Fehlern ein »Dunkel«-Impuls64. Man kann freilich auch den Elektronenstrahl an den Lücken einfach unterdrücken, beispielsweise durch eine im Innern des Vidikons angeordnete oder eine dem Vidikon vorgeschaltete Schablone in Form der abzutastenden Fläche des Zigarettenblocks oder durch elektronische Maßnahmen.The cover plate 53 can, as FIG. 6 shows, can also be replaced by a template, for example from a transparent material, on the surface 54 (Fig. 5) in the places that over the gaps between individual cigarettes, a reflective layer applied, for example, by vapor deposition is. The reflection factor of this layer should correspond to the mean reflection factor of faultless cigarettes. Then a "dark" pulse64 appears only in the case of actual errors. Of course you can too simply suppress the electron beam at the gaps, for example by means of one inside the Vidikons arranged or a template upstream of the vidicon in the form of the template to be scanned Area of the cigarette block or by electronic means.

F i g. 7 zeigt die Anwendung eines Sekundärelektronenvervielfachers in einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung. Lichtquelle 71, Spiegel 72 und Optik 73 bilden die Bestrahlungseinrichtung; die zu prüfende Zigarette 75 bzw. ihr Kopf 74 wird mittels der Optik 76 auf dem Fenster des SEV 77 abgebildet, und die Strahlung löst aus der ersten Elektrode 79 Elektronen aus. Diese werden in an sich bekannter Weise beschleunigt, lösen aus den nächsten Dynoden 80 ein bestimmtes Vielfaches von Elektronen aus, werden weiter beschleunigt usw. Schematisch ist hier angedeutet, daß sich die Zahl der jeweils ausgelösten Elektronen verdoppelt. Die ganze Anordnung ist, wie üblich, in einem Gehäuse aus Glas oder Quarz 78 untergebracht. Von der Fanganode 81 fließen die Elektronen über den Arbeitswiderstand 82 zurück zur Stromversorgungseinrichtung 84, die die aufsteigenden Spannungen für die einzelnen Dynoden liefert. Der Impuls 83 ist entsprechend dem vorhergehenden geringer, wenn die Zigarette fehlerhaft ist, so daß diese bzw. die ganze Packung auszusortieren wäre.F i g. 7 shows the application of a secondary electron multiplier in a device according to the invention. Light source 71, mirror 72 and optics 73 form the irradiation device; the to The testing cigarette 75 or its head 74 is imaged by means of the optics 76 on the window of the SEV 77, and the radiation releases electrons from the first electrode 79. These become better known in and of themselves Accelerated wisely, the next 80 dynodes release a certain multiple of electrons, are further accelerated, etc. It is schematically indicated here that the number of each triggered Electrons doubled. The whole arrangement is, as usual, in a case made of glass or quartz 78 housed. The electrons flow back from the catching anode 81 via the working resistor 82 to the power supply device 84 which supplies the ascending voltages for the individual dynodes. The pulse 83 is lower, corresponding to the previous one, if the cigarette is faulty, so that this or the whole pack would have to be sorted out.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Prüfung der Zigarettenköpfe beschränkt, sondern kann sowohl zur Prüfung und/oder Kontrolle anderer Teile der Zigaretten verwendet werden, als auch für ähnliche Aufgaben anderer Industriezweige.The device according to the invention is of course not intended for testing cigarette heads limited, but can be used both for testing and / or checking other parts of the cigarette as well as for similar tasks in other branches of industry.

Claims

Patent claims:

1. Testing and control device for the ends of cigarette blocks using optical rays, characterized by an optical radiation source on the cigarette block end face aligned rays as well as by means of a weakening of the intensity of the reflected rays caused by existing errors Rays react for the purpose of generating a signal for identifying or rejecting the defective cigarette blocks.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the detection of craters in the cigarette block end faces the optical axis of the radiation source at an angle to the longitudinal axis of the cigarette block is aligned.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cigarettes at least of two sides are illuminated by light rays obliquely to the longitudinal axis of the cigarettes, and that optical-electrical reaction means are provided, the one on which fault-free cigarettes reflected light rays have sharply adjusted optics, so that existing Defects in the cigarettes due to a weakening of the intensity of the rays they reflect, result in a blurred image on the optics. '

4. Device according to claims 1 to 3,

characterized in that the radiation source consists of an infrared or ultraviolet radiator.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the reactant consists of an opto-electrical converter, which is triggered by defects in the cigarettes converts an optical signal into an electrical signal.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that that several optical-electrical converters for the individual cigarettes are interconnected in a bridge circuit.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the converter is optical-electrical Image converter can be used.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the gaps between individual cigarettes of a layer or a block covered by at least one stencil whose mean reflection factor corresponds to that of the flawless cigarettes.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the image converter with an electron beam scan works.

10. Device according to claims 1 to 9, characterized in that the electron beam within the vidicon or the like by a shield electrode inserted into the beam path or mask suppressed at the gaps between the individual cigarettes of a layer or block will.

11. Device according to claims 1 to 10, characterized in that the electron beam of the Vidikon od. The like. At the gaps between individual cigarettes of a layer or one Blocks is suppressed by known purely electronic means (black control).

1 sheet of drawings