DE2011933C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Gewichts des Tabaks in einem kontinuierlichen Tabakstrang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Gewichts des Tabaks in einem kontinuierlichen Tabakstrang, bei dem die Dichte im Tabakstrang gemessen, ein der Dichte entsprechendes Signal erzeugt und in Abhängigkeit von dem Signal eine die mittlere Dichte des Tabakstranges bestimmende Einrichtung gesteuert wird.

Bei einem vorbekannten Verfahren dieser Art (vgl. z. B. DT-AS 10 93 718) wird die tatsächliche Dichte des Tabakstranges gemessen, und aus den gemessenen Werten wird die tatsächliche mittlere Dichte des Tabakstrangs ermittelt Diese tatsächliche mittlere Dichte wird mit einem Sollwert verglichen, und bei Abweichungen zwischen der tatsächlichen mittleren Dichte und dem Sollwert wird eine die mittlere Dichte des Tabakstranges bestimmende Einrichtung (z. B. ein Trimmer) so gesteuert, daß sich die gewünschte mittlere Dichte einstellt. Bei dieser Steuerung wird davon ausgegangen, daß die gewünschte mittlere Dichte (also der Sollwert) zur Erzielung einer optimalen Füllung der Zigaretten konstant ist. Nun hängt jedoch eine »optimale Füllung« einer Zigarette nicht nur von der Tabakmenge, sondern auch von gewissen Eigenschaften des Tabaks ab. Wenn beispielsweise kurzzeitig ein größerer Anteil an Kurztabak anfällt, so ist mehr Tabak erforderlich um einer Zigarette eine bestimmte »Füllstärke« zu verleihen, während umgekehrt bei großer Elastizität des Tabaks weniger Tabak zum Füllen einer Zigarette erforderlich ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Gewichts des Tabaks in einem kontinuierlichen Tabakstrang anzugeben, bei dem kurzzeitige Änderungen der Tabakeigenschaften erfaßt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Signal einer Zigarette oder eines Zigarettenabschnittes in Beziehung gesetzt wird zu einem Mittelwert der Signale mehrerer angrenzender Zigaretten oder Zigarettenabschnitte.

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit einer Fühleinrichtung zum Erzeugen des die Dichte anzeigenden Signals und einer in Abhängigkeit von der Fühleinrichtung arbeitenden Steuereinrichtung zum Steuern der die mittlere Dichte des Tabakstranges bestimmenden Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Rechner aufweist, der das von der Fühleinrichtung erzeugte Signal einer Zigarette oder eines Zigarettenabschnittes in Beziehung setzt zu einem Mittelwert der Signale mehrerer angrenzender Zigaretten oder Zigarettenabschnitte.

Es war bereits bekannt, Meßungenauigkeiten bei der Ermittlung der Dichte, die durch die unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Tabaks bedingt sind, auszugleichen (DT-AS 11 07 426). Hierbei wurde jedoch nicht das mittlere Sollgewicht variiert.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung wird das Dichtesignal nicht als Absolutwert verarbeitet sondern in Beziehung gesetzt zu dem Mittelwert der Dichtesignale mehrerer angrenzender Zigaretten. Dies bedeutet praktisch, daß der Sollwert für die mittlere Dichte der Zigaretten nicht konstant gehalten wird,

sondern daß er kurzzeitigen Änderungen der Tabakeigenschaften, die durch die Dichtemessung einer Gruppe von Zigaretten erfaßt wird, angepaßt wird. Wenn daher beispielsweise der Kurztabakanteil kurzzeitig größer wird, wird der Sollwert der mittleren Dichte erhöht, während umgekehrt bei einer größeren Elastizität des Tabaks der Sollwert der mittleren Dichte verringert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Anhand der Zeich- .

nungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 Kurven der Gewichtsverteilung von Zigaretten während der Herstellung und

F i g. 3 eine schematische Zeichnung von Teilen einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Die F i g. 1 und 2 sind Kurven, bei denen das Zigarettengewicht X gegen die Proportionalverteilung Vaufgetragen ist. Vstellt also den Anteil der Zigaretten dar, die irgendein gegebenes Gewicht X haben.

Die Kurve Ci in F i g. 1 ist eine Kurve, die für ein

(,0 Zigarettenhersteilsystem gilt, bei dem eine ganz geringe und vernachlässigbare Zahl von Zigaretten unterhalb des Grenzgewichtes von Γ hergestellt werden, wobei das Mittelgewicht in diesem Falle AfI ist Das Mittelgewicht kann zu einem beliebigen, gegebenen

h_s Zeitpunkt, z. B. Af 2 sein und dann eine Kurve der Zigarettenverteilung C2 ergeben. Bei dieser Kurve C2 gibt es einen Bereich A i (schraffiert), der die Anzahl von Zigaretten darstellt, deren Gewicht geringer als T

ist Diese untergewichtigen Zigaretten können ausgestoßen und aufgerissen werden, so daß der Tabak aus diesen Zigaretten wieder verwendet werden kann. Der wesentliche Punkt, der hier hervorgerhoben werden soll, ist jedoch, daß MI geringer ist als M1, so daß die Zigarettenherstellung nach der Kurve Ck weniger Tabak benötigt während sie dennoch sicherstellt, daß praktisch keine Zigaretten hergestellt werden, deren Gewicht kleiner ist als T.

Das Mittelgewicht wird vorzugsweise automatisch ι ο variiert, um die Anzahl derjenigen Zigaretten annähernd konstant zu halten, deren Gewicht unter dem Wert T liegt- Diese Steuerung ist wünschenswert, weil die Standardabweichung der Zigarettenherstellmaschine von Zeit zu Zeit geringfügig ansteigen oder abfallen kann, woraus sich eine flachere oder steilere Kurve CI ergibt Eine Änderung der Standardabweichung kann z. B. verursacht werden durch Änderung in der Qualität des Tabaks oder im Tabakfeuchtigkeitsgehalt oder der Temperatur. Wenn das Mittelgewicht konstant bei M 2 gehalten würde, so würde eine momentan flachere Kurve (d. h. eine solche, die sich aus einer höheren Standardabweichung ergibt) zur Folge haben, daß mehr Zigaretten mit ihrem Gewicht unterhalb des Grenzwertes Γ lägen. Dies ist dargestellt in Fig. 2, die wiederum die Kurve C2 (wie in Fig. 1) zeigt und auch eine flachere Kurve C3, die die Gewichtsverteilung bei größerer Standardabweichung, aber gleichem Mittelgewicht M2 zeigt. Hier ist erkennbar, daß der schraffierte Bereich A 2, der die Anzahl von Zigaretten darstellt, deren Gewicht unter Tliegt, größer ist als der Bereich Al in F i g. 1. Bei einem bevorzugten System nach def Erfindung wird, wenn die Standardabweichung in dieser Weise ansteigt, das Mittelgewicht automatisch auf den Wert M 3 vergrößert. Dies ergibt eine Gewichtsverteilungskurve C 4, unterhalb deren der Bereich links der Grenzgewichtslinie Γ ungefähr gleich dem Bereich A I ist. Andererseits liegt während solcher Zeiten, während deren die Standardabweichung geringer ist als die von der Kurve C2 dargestellte (d. h. während deren eine steilere Gewichtsverteilungskurve vorliegt), das Gewicht einer kleineren Anzahl von Zigaretten unterhalb des Grenzgewichtes 7^ und das Mittelgewicht wird dann nach der Erfindung vorzugsweise automatisch verringert, so daß die Anzahl der Zigaretten unterhalb des Wertes T wieder der vom Bereich A 1 dargestellten Zahl gleichgemacht wird.

Zum Ermitteln der Standardabweichung D können verschiedene Wege beschritten werden. Zum Beispiel kann das Signal der Prüfeinrichtung in Impulse zerhackt werden, die die Dichte aufeinanderfolgender Teilstücke des Zigarettenstranges darstellen, und die Impulse für jede Zigarette können integriert werden um eine Anzeige des Mittelgewichtes jeder Zigarette in der Folge zu erhalten. Im Falle einer Zigarettenfabrik mit mehreren Zigarettenherstellmaschinen kann jede Maschine eine Aufzeichnungseinheit aufweisen für Informationen (z. B. über die Zigarettengewichte), die dann in regelmäßigen Abständen einem zentralen Rechner zugeführt werden, der alle Maschinen bedient. Dieser Rechner empfängt die Informationen von jeder Maschine der Reihe nach, z. B. ungefähr einmal in jeder Minute, und ermittelt dann die Standardabweichung; dieser Rechner kann auch andere Faktoren (z. B. den Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur des Tabaks) berücksichtigen und dann ein Signal zu jeder Maschine zurücksenden, um erforderlichenfalls das Mittelgewicht zu ändern.

Die Standardabweichung kann ermittelt werden, indem man die Zigaretten auszählt, deren Gewicht zwischen zwei vorbestimmten Grenzwerten liegt Zum Beispiel kann die untere Grenze das vorerwähnte Grenzgewicht (oder Null) sein, und die obere Grenze kann ein Wert sein, der größer ist als das Mittelgewicht und kann so gewählt werden, daß der Anteil von Zigaretten, der zwischen diesen beiden Grenzen liegt in etwa linearer Beziehung zur Standardabweichung Hegt AIg Alternative für die beschriebene Anordnung, bei der die Standardabweichung jeder Maschine aus Informationen, die einem zentralen Rechner in Intervallen mitgeteilt werden, ermittelt wird, kann auch jede Maschine so ausgerüstet sein, daß die Standardabweichung kontinuierlich berechnet wird, z. B. auf der Basis einer vorbestimmten Anzahl vor einem bestimmten Augenblick zuletzt hergestellter Zigaretten.

Im allgemeinen kann das Grenzverhältnis S annähernd 3 sein, wobei

c·

Ml-I

Ein Problem der Zigarettengewichtsfeststellung besteht darin, daß bei einer Standardabweichung von z. B. 2,5% der Instrumentenfehler beim Feststellen des Zigarettengewichtes bis zu 1,1% betragen kann. Infolgedessen besteht, was man ein niedriges Verhältnis von Signal zum Grundgeräusch bezeichnen kann, z. ß. 2,5:1,1. Dieses Verhältnis wäre besser (d.h. höher), wenn der Instrumentenfehler geringer wäre, aber es ist nicht leicht, den Instrumentenfehler oder das Grundgeräusch zu reduzieren, insbesondere im Falle einer Beta-Strahlen-Einrichtung oder einer anderen Vorrichtung, die schnell ansprechen muß, um Variationen zwischen sehr kurzen Teilstücken des Zigarettenstranges feststellen zu können, z. B. der Größenordnung von 1 oder 2 mm Länge.

Ein besseres Verhältnis zwischen Signal und Grundgeräusch läßt sich erzielen, wenn das Mittelgewicht der Zigaretten durch Prüfen der Dichte kurzer Zigarettenabschnitte vorbestimmter Länge, z. B. von 10 bis 12 mm, gesteuert wird. Die kurzen Abschnitte sind vorzugsweise die Endteile der Zigaretten. Zum Beispiel können im Falle von Filterzigaretten die Endteile die nicht mit Filtern versehenen Enden der Zigaretten sein (d. h. die von den Filterenden entfernten Enden). Alternativ könnte die Anordnung so getroffen werden, daß die Schnitte, die benachbarte Zigaretten trennen, durch die Zentren der Endteile laufen. Die Endteile können mit Tabak größerer Dichte als die übrigen Längen der Zigaretten gefüllt sein. Die Standardabweichung der Tabakfüllung in den Endteilen kann z. B. 5% betragen. Das Grundgeräusch oder der Instrumentenfehler beim Feststellen der Dichte der Enden ist zwar ebenfalls größer als für die Zigaretten insgesamt und liegt z. B. bei 1,65%, aber das Verhältnis von Signal zum Grundgeräusch (hier 5 :1,65) ist dennoch besser als im Falle einer Steuerung, die auf den Zigaretten als Ganzes beruht. Dementsprechend werden bei diesem Verfahren weniger zufriedenstellende Zigaretten (ausgehend von der Endenqualität) zurückgewiesen und weniger nicht zufriedenstellende Zigaretten werden weiterverarbeitet.

Darüber hinaus sei betont, daß dieses Verfahren der Steuerung unmittelbar die Endenqualität beeinflußt, die für den Verbraucher sehr wesentlich ist.

Weiterhin wird nach der Erfindung das Dichtesignal für jede Zigarette oder für jedes Zigarettenende (oder für jeden Zigarettenstrangabschnitt) nicht als absolutes Signal gewertet, sondern unter Bezug auf eine laufende Mittelwert-Ablesung von einer Mehrzahl benachbarter Zigaretten. Zum Beispiel kann eine Verzögerungseinrichtung verwendet werden, so daß jedes Signal ausgewertet wird unter Bezug auf einen Mittelwert, der auf den Signalen beruht, die von zwei oder mehr stromaufwärtigen Zigaretten (oder Zigarettenstrangabschnitten) und zwei oder mehr stromabwärtigen Zigaretten (oder Zigarettenstrangabschnitten) erhalten werden; alternativ könnte der Bezugspunkt das Mittel der letzten drei oder mehr Zigaretten oder Zigarettenstrangabschnitte sein. Die mittlere Ablesung von den benachbarten Zigaretten kann verwendet werden als Bezugswert, von dem aus die mittlere relative Dichte der Zigaretten bestimmt wird. Der tatsächliche Bezugswert kann jedoch tatsächlich auf einem absoluten Wert beruhen mit einer laufenden Korrektur (d.h. einer Vorgabe in einer Richtung oder der anderen), abgeleitet von den mittleren Ablesungen benachbarter Zigaretten. Auf diese Weise kann eine gewisse Kompensation für kurzzeitige Variationen in der Tabakfüllkraft erzielt werden. Wenn z. B. die Füllkraft infolge einer Vergrößerung des Anteiles von Kurztabak vorübergehend abfällt mit einer daraus folgenden Steigerung des Mittelgewichts, so kann eine Zigarette, die etwas leichter ist als das Mittel der wenigen benachbarten Zigaretten, die die gleiche Tabakart enthalten, immer noch oberhalb eines absoluten Grenzgewichts liegen, aber sie würde richtigerweise zurückgewiesen, weil ein Vergleich mit dem Mittelwert dies ergibt, da die Zigarette eine unzureichende Füllung aufweisen würde wegen der geringen Füllkraft ihres Tabaks; mit anderen Worten, sie wäre zu weich. Das Gegenteil würde auftreten, wenn die Füllkraft des Tabaks vorübergehend überdurchschnittlich hoch wäre, d. h. ein Vergleich des Mittels der benachbarten Zigaretten würde eine etwas zu leichte Zigarette davor bewahren, ausgestoßen zu werden, obgleich sie tatsächlich ausreichend fest ist, um akzeptabel zu sein.

F i g. 3 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Variieren des Mittelgewichts des Tabaks im Zigarettenstrang in Abhängigkeit von der mittleren Dichte der Endteile.

Wie aus Fig.3 zu ersehen, wird ein kontinuierlicher Zigarettenstrang 2 (bevor er in Zigarettenlängen zerschnitten ist) durch ein Führungsrohr 4 geleitet, das öffnungen aufweist, durch die Beta-Strahlen aus einer Strahlenquelle 6 hindurchtreten. Nachdem die Strahlen durch den Strang gedrungen sind, treten sie in eine Strahlungsfühleinrichtung ein, die bei dem dargestellten Beispiel eine Ionisationskammer 8 ist mit einer Abschirmung 10 und einer Elektrode 12, die von der Abschirmung elektrisch isoliert ist Zusätzlich ist eine Abstimmeinheit mit einer Strahlungsquelle 6/4 und einer Ionisationskammer 8Λ vorgesehen, die der Ionisationskammer 8 entspricht Die Strahlungsmenge, die die Kammer 8Λ erreicht, wird mittels eines bewegbaren Absorptionsgliedes 14 gesteuert, das bei der dargestellten Anordnung bei 16 schwenkbar gelagert ist.

Eine Gleichstromquelle ist über die Anschlüsse 18 und 20 an die Abschirmungen der Ionisationskammern angeschlossen. Infolgedessen ergibt sich an einem Punkt

s 22 auf einem Leiter, der die Elektroden 12 und 12A verbindet, ein Signal, dessen Stärke von der Dichte des Zigarettenstranges abhängt. Das Signal bei 22 wird über einen Verstärker 24 und einen Steuereingang 26 einem Punkt 28 zugeleitet, der mit zwei Diskriminatorkreisen

ίο 30 und 32 verbunden ist. Diese Diskriminatorkreise sind für positive bzw. negative Signale empfindlich. Jeder ist mit einem Relais 34 oder 36 verbunden, das die Verbindung einer Spannungsquelle mit einem umkehrbaren elektrischen Motor steuert. Wenn das Signal bei 28 positiv oder negativ über einen vorbestimmten Wert hinaus ansteigt und damit anzeigt, daß die Strangdichte zu niedrig oder zu hoch ist, so wird das eine oder das andere Relais von dem entsprechenden Diskriminatorkreis betätigt und treibt so den Motor 38 in der einen oder der anderen Richtung an, um auf diese Weise die Strangdichte zu steuern. Der Motor 38 kann z. B. die Stellung einer Tabaküberschuß-Abnahmeeinrichtung, wie sie bereits erwähnt wurde, steuern.

Vom Ausgang des Verstärkers 24 führt eine Verbindung zu einem Schalter 40, der, gesteuert von einem rotierenden Nocken 42, sich schnell öffnet und schließt. Der Nocken dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die einer Umdrehung je Zigarette entspricht, und schließt den Schalter für die Zeit, während der jeder Zigarettenendteil durch die Fühleinrichtung läuft (d. h. an der Strahlenquelle 6 vorbei). Das Signal von den Endteilen wird so einem Rechner 44 übermittelt. Dieser Rechner kann, wie bereits erwähnt, die Standardabweichung auf verschiedene Arten ermitteln; er schafft so ein Ausgangssignal für Steuerung des Eingangs 26 und damit zum Variieren des Mittelgewichts. Mit anderer Worten, gesteuert vom Rechner führt der Steuereingang ein positives oder negatives Signal (je nachdem] ein, um so das Mittelgewicht des Tabaks im Strang zi

ändern, z. B. durch Bewegung der Überschußabnahmevorrichtung (nicht dargestellt). Die Mittelstellung dei Überschuß-Abnahmevorrichtung wird also geändert.

Statt die Steuerung vom Rechner über den Steuereingang 26 einzuführen, kann sie z. B. ausgeübt werder durch Bewegen des Absorptionsgliedes 14 in dei Abstimmeinheit. Das Glied 14 kann z. B. in verschieden« Stellungen bewegbar sein mittels eines Elektromotors In diesem Falle kann das Glied 14 z. B. als Scheibe ausgebildet sein, die um eine Achse drehbar ist, die parallel zum Strahl der Strahlungsquelle 6Λ verläuft wobei der Rand der Scheibe so gestaltet ist (d. h. wie eil Nocken), daß sie den Strahl in Abhängigkeit von ihrei Winkelstellung um einen änderbaren Betrag unter bricht.

Stromabwärts der Fühleinheit wird der Strang mittel; einer nicht dargestellten Schneidvorrichtung in Zigaret tenlängen zerschnitten. Noch weiter stromabwärts is eine nicht dargestellte Auswerfeinrichtung zum Aus werfen von Zigaretten vorgesehen, deren Enden-Dichte unterhalb des Grenzwertes liegt Die Auswerfeinrich tung kann auch überschwere Zigaretten auswerfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Steuern des Gewichts des Tabaks in einem kontinuierlichen Tabakstrang, bei dem die Dichte im Tabakstrang gemessen, ein der Dichte entsprechendes Signal erzeugt und in Abhängigkeit von dem Signal eine die mittlere Dichte des Tabakstranges bestimmende Einrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Signal einer Zigarette oder eines Zigarettenabschnittes in Beziehung gesetzt wird zu einem Mittelwert der Signale mehrerer angrenzender Zigaretten oder Zigarettenabschnitte.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Fühleinrichtung zum Erzeugen des die Dichte anzeigenden Signals und einer in Abhängigkeit von der Fühleinrichtung arbeitenden Steuereinrichtung zum Steuern der die mittlere Dichte des Tabakstranges bestimmenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26/44) einen Rechner (44) aufweist, der das von der Fühleinrichtung (6/20) erzeugte Signal einer Zigarette oder eines Zigarettenabschnittes in Beziehung setzt zu einem Mittelwert der Signale mehrerer angrenzender Zigaretten oder Zigarettenabschnitte.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (44) mehrere Zigarettenmaschinen steuert

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (44) die aufgezeichnete Information der verschiedenen Zigarettenmaschinen nacheinander empfängt

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (44) bei der Ermittlung der gewünschten mittleren Dichte des Tabaks im Tabakstrang den Feuchtigkeitsgehalt und/oder die Temperatur des Tabaks berücksichtigt.