DE2313025A1

DE2313025A1 - Verfahren und einrichtung zur bildung eines zur ueberwachung und/oder regelung verwendbaren ausgangssignals bei der zigarettenherstellung

Info

Publication number: DE2313025A1
Application number: DE2313025A
Authority: DE
Inventors: James Nelson Horn; Jesse Baruch Lipcon
Original assignee: Industrial Nucleonics Corp
Current assignee: Industrial Nucleonics Corp
Priority date: 1972-03-15
Filing date: 1973-03-15
Publication date: 1973-09-27
Also published as: GB1432231A; AU5328073A; CA988805A; IT983563B; JPS49500A; US3742795A; FR2176453A5

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bildung eines zur Überwachung und/oder Regelung verwendbaren Ausgangssignals bei der Zigarettenherstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines zur überwachung und/oder Regelung verwendbaren Ausgangssignals bei der Zigarettenherstellung, wobei ein Zigarettenstrang in periodischer Folge mit Stellen vergrößerter Dichte der Tabakfüllung versehen wird, wobei der Zigarettenstrang durch in periodischer Folge durchgeführte Schneidevorgänge zumindest an den Stelle; vergrößerter Dichte abgeschnitten und in einzelne Zigaretten unterteilt wird, wobei mittels eines Meßgeräts ein Mefösignal erzeugt wird, das den Stellen vergrößerter Dichte entsprechende, periodisch wiederkehrende Abschnitte seines Kurvonverlaufs aufweist, wobei weiter in Abhängigkeit von der Durchführung der Schneidevorgänge ein sich periodisch wiederholendes Bezugssignal erzeugt wird und Viobei das Aus^angssignal in Abhängigkeit von dem Bezugssignal und dem Heßsignal erzeugt wird und einer chemisch-physikalischen Eigenschaft der Stellen vergrößerter Dichte entspricht. Weiter bezieht

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sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Zigarettenherstellung ist es bekannt, die Zigaretten in den an die abgeschnittenen Enden anschließenden Bereichen mit einer vergrößerten Tabakj ienge zu versehen. Zweck dieses auch als "EndverStärkung" bezeichneten Verfahrens ist es_s die Zigaretten so zu verbessern, daß sie ein besonders gutes Aussehen aufv7eir.cn und sich beim Anfassen fest anfühlen, sowie zu vei-hindem, daß loser Tabak aus den Zigarettenenden herausfällt.

Es ist bekannt, bei Zigrirettenherctellung^iiasehincn Einrichtungen zur Endverfestigung vorzusehen«. So können beispielsweise Vorrichtungen verwendet werden, die den Tabakstrom stromauf einer Absehneidevorrichtung verdicken, zusätzliche Tabakmengen können dem Tabakstrow jeweils nach entsprechenden Zeitabschnitten zugesetzt werden, ein spezielles umlaufenden Schneiderad mit am Umfang vorgesehenen PJinbuchtungen kann verwendet werte)"', um an bestimmten, voneinander beabstandeten Stellen des Tabakstrangs mehr Tabak als an anderen Stellen abzuführen, oder in einem den Tabak fördernden Förderband J.öm:;:i entsprechend der gewünschten Dichteverteilung Perforationen vorgesehen sein, durch die Luft angesaugt wird, wodurch die Tabakfüllung in der für die Endverstärkung erforderlichen V.'eise verteilt wird. Entsprechende Einrichtungen sind nur; den US-Patentschriften 1 92o 7o8, 3 3o6 3o5, 1 968 ol& und 3 o32 oUl bekannt.

Bei der Zigarettenherstellung unter Verwendung der bekannten Einrichtungen zur Endverstärkung treten Schwierigkeiten auf, wenn die zeitliche Lage eier verdichteten

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Stellen im Tcbak-strom mit der die einzelnen Zigaretten abschneidenden Schneidevorrichtung nicht nehr sychron ist. Normalerweise ist die Einrichtung zur Endverfostigung mit der Schneidevorrichtung so synchronisiert, daß die Schnitte annähernd im Mittelpunkt der Stellen erhöhter Dichte liegen. Jedoch ist es gelegentlich erforderlich, die verdichteten Stellen gegenüber den angeschnittenen Ende zu versetzen, beispielsweise wenn die vorderen Enden von filterlosen Zigaretten mit erhöhter Dichte gefertigt werden, um Gewichtsverluste zu kompensieren, die bei Abbremsvorgängen auftreten können. Die Schneidevorrichtung ist liäufig mehrere Dezimeter oder Meter von der Einrichtung zur Endverstärkung entfernt angeordnet, so daß unvorherr.ehbare Stauchungen oder Streckungen des zur Here te llung einer Zigaretteixtange verwendeten Tabakstroms auftreten können, was manchmal von der Har'chinengeschwindigkeit abhängt, so daß auch in diesem Fall Synchi^onisationsfehler auftreten können. Die verdichteten Stellen treten dann in Abschnitten der Zigaretten auf, die außerhalb der gewünschten Stellen liegen.

Heutige Zigarettenherstellungsmaschinen weisen eine Herstellungsgeschwindigkeit zwischen looo und 4ooo Zigaretten je Minute auf, so daß eine sorgfältige und genaue Überwachung der Zigarettenqualität erforderlich ist, um einen übei-mäßige Tabak-verbrauch oder Zeitverluste in dem Fall zu vermeiden, daß die Zigaretten minderer Qualität erneut aufbereitet werden müssen. Eine Entnahme von einzelnen Zigaretten von Hand zur Überwachung ist unmöglich, zumal auch eine große Anzahl von Zigaretten als Proben entnommen werden müßte, und da es andererseits auch praktisch unmöglich ist, hierbei zu unterscheiden zwischen einer unzu-

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lässig schlechten Qualität_f die sich aus mangelnder Synchronisierung zwischen VerstärkungsVorgang und Schneidevorgang ergibt, und solcher, die auf eine Verringerung der Dichte an den verstärkten Stellen zurückzuführen ist. Ebenfalls kann es bei derartiger Überwachung kaum festgestellt werden, wenn Zigaretten übermäßig verstärkte Stellen aufweisen, was ebenfalls vermieden werden muß, da dann die Zigaretten beim Rauchen nicht zufriedene*'llend."ziehen" und da die Herstellung solcher Zigaretten zu übermäßigem Tabakverbrauch führt.

Einrichtungen zur Überwachung und Regelung der Herstellung verstärkter Enden von Zigaretten sind aus den US-Patentschriften 3 6o^ll 4 29 und 3 6o4 H3ο bekannt. Hierbei wird im allgemeinen eine Information über die Lage der verdichteten Stellen bezüglich des Zigarettenendes erhalten. Bei einer Ausführungsform wird neben der laufenden Zigarettenstange ein Meßgerät angeordnet, das das Gewicht pro Längeneinheit, also die Dichte der verstärkten Stellen mißt, und es wird ein mit der Betätigung der Schneidevorrichtung synchronisiertes Bezugssignal erzeugt, das mit dem Ausgangssignal des Meßgeräts verglichen wird. In einer Auεführungsform werden die Signale derart verwendet, daß mittels einer Elektronenstrahlröhre ein Bild erzeugt wird. Jedoch ist das Bild der Röhre hierbei schwierig zu erzeugen und vom Bedienungspersonal der Zigarettenherstellungsmaschine nicht ohne besondere Ausbildung zu Interpretieren, Bei einer anderen Ausführungsform werden die Signale verwendet, kontinuierliche elektrische Ausgangssignale zu erzeugen, die bei Verwendung eines Anzeigegeräts oder zweier Anzeigegeräte angeben, welche Lage und welche relative Dichte die verstärkten Stellen aufweisen» Id den Fall, daß dabei getrennte Ausgangssignale erzeugt vjerden, besteht je-

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doch eine gegenseitige Abhängigkeit dieser Signale derart, daß das die Lage der verdichteten Stellen anzeigende Signal durch die relative Dichte dieser Stellen beeinflußt ist und daß das die relative Dichte der verstärkten Stellen anzeigende Signal durch die Lage der Stellen beeinflußt ist, wenn nicht die verdichteten Stellen gerade die richtige Phasenlage gegenüber dem Schneidevorgang haben· Weiter weist das Bezugssignal einen einfachen quadratischen Kurvenverlauf auf, bei dem die erforderliche Genauigkeit nur mit Schwierigkeiten erreicht werden kann. Wenn nämlich die Impulslänge des Bezugssignals nicht gleich der Länge der den verstärkten Stellen entsprechenden Impulse ist, weist das die Lage der verstärkten Stellen anzeigende Ausgangssignal um den Synchronisationspunkt Tierum einen Totbereich auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ein Aus gangs signal zu erzeugen, bei dem im Falle einer Anzeige der Dichte, vorzugsweise der prozentualen Dichte, diese Anzeige unabhängig von der Phasenlage der verstärkten Stellen ist und bei dem im Falle einer Anzeige der Phasenlage der verstärkten Steller.diese Anzeige unabhängig von der Dichte dieser Stellen ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelost, daß die Phasenlage zwischen Bezugssignal und Meßsignal unabhängig von der jeweiligen Lage der Stellen vergrößerter Dichte bezüglich der Schneidestellen auf einem vorgegebenen Wert konstantgehalten wird.

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Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung und ebenfalls bei einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine genaue quantitative Anzeige des zusätzlichen Gewichts des Tabaks an den verstärkten Stellen der Zigarettenstange erhalten, und/oder es wird eine genaue lineare quantitative Anzeige der Abweichung der verstärkten Stellen gegenüber ihrer richtigen Lage in Bezug auf die geschnittenen Enden der Zigaretten ermöglicht.

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann eine sichtbare Anzeige für eine Bedienungsperson vorgesehen sein, wobei die relative Dichte der verstärkten Stellen bezogen auf die nicht verstärkten Abschnitte angezeig: wird· Hierdurch wird eine zuverlässige Überwachung der jeweiligen relativen Dichte der verstärkten Stellen erhalten, die beispielsweise um Io %· , 15 % odex¹ 2o % tibex/der Dichte der restlichen länge der Tabak- stange liegen kann. Weiter kann bei der Einrichtung gemäß der Erfindung mindestens ein Ausgangssignal erzeugt werden, das zusätzlich zu einer Regelung der Zigarattenherstellungsmaschine derart dient, daß Regelabweichungen automatisch ausgeglichen werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Meßgerät neben der laufenden Zigarettenstange angeordnet. Dieses Meßgerät erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Gewicht pro Längeneinheit der Zigarettenstange proportional ist. Das Meßsignal weist sich wiederholende, beispielsweise nadelförmige Impulsabschnitte auf, die den verstärkten Stellen in der Zigarettenstange entsprechen. Ein Bezugs-Impuls-· generator, der mit der Betätigung der Schneidevorrichtung synchronisiert ist, erzeugt ein weiteres periodisch veränderliches Signal, Zwei Bezugskurven-Generatoren sind

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vorgesehen, die zwei verschiedene Bezugskurven in Abhängigkeit von Zeitgeberimpulsen erzeugen, die mittels einer Phasenlage-Frequenz-Synchronisationsexnrxchtung erzeugt sind. Eine Bezugskurve verläuft symmetrisch entsprechend einer geraden Funktion in der Umgebung des sich periodisch wiederholenden Impulses, der die Lage der- verstärkten Stelle darstellt. Die andere Bezugskurve verläuft asymmetrisch entsprechend einer ungeraden Funktion in der Umgebung dieses Dichte-Impulses, Die Phasenlage-Frequenz-Synchronisiereinrichtung bewirkt, daß diese Bezugskurven mit der Frequenz der der Betätigung der Schneidevorrichtung entsprechenden Be-* zugsimpulse erzeugt werden.

Die gemäß einer geraden Funktion verlaufende Bezugskurve wird zu dem der Dichte entsprechenden Meßsigrial mittels eines Multiplizieren in Bezug gesetzt, und das erhaltene Produkt wird im Sinne einer Mittelwertbildung geglättet und einer ablesbaren Anzeigevorrichtung zugeführt, die beispielsweise eine Anzeige der prozentualen Dichte der verstärkten Stellen abietet. Die entsprechend einer ungeraden Funktion verlaufende Bezugskurve wird zu dem Meßsignal mittels eines weiteren Multiplizierers in Bezug gesetzt. Auch von diesem Produkt wird ein Mittelwert gebildet, und der Mittelwert wird als Phasenlage-Regelabweichungssignal der Phasenlage- Frequenz-Synchronisiereinrichtung zugeführt. Das Phasenlage-Regelabweichungssignal ist Null, wenn die Phasenlage der Bezugskurven mit der Phasenlage del* den verstärkten Stellen entsprechenden Impulse im Meßsignal übereinstimmt. Sollte dagegen die Phasenlage der Bezugskurven von derjenige der Dichteimpulse im Meßsignal abweichen, so weist das Phasenlage-Regelabweichungs-

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signal ein Vorzeichen auf, das von der Vor- oder Nacheilung abhängt, und die Größe des Regelabweichungssignals ist direkt proportional zur Größe der Phasenlagendifferenz. Aufgrund des Phasenlagen-Regelabweichungssignals werden die Zeitgeberinipulse der Phasenlage-Frequenz-Synchronisiereinrichtung so geregelt, daß die Bezugskurven wieder in Phase mit den Dichteimpulsen des Meßsignals kommen, so daß die Phasenlagen-Regelabweichung zu Null wird. Die Phasenlagen-Frequenz-Synchronisxereinrichtung gibt so an die Bezugskurven-Generatoren Zeitgeberimpulse ab, deren Frequenz mit der Betätigung der Schneidevorrichtung übereinstimmt, und deren Phasenlage derart ist, daß die Bezugskurven die gleiche Phasenlage wie die Dichteimpulse im Meßsignal aufweisen. Ein Phasenlage-Ausgangssignal, das zur Steuerung einer ablesbaren Anzeigevorrichtung geeignet ist, kann mittels einer Abtastvorrichtung erzeugt werden, die dieselbe Bezugskurve abtastet unJ kurzzeitig speichert, die auch zur Erzeugung des Phasenlagen-Regelabweichungsßignals dient. Die Abtastvorrichtung wird gesteuert von den -der Betätigung der Schneidevorrichtung entsprechenden Impulsen.

Wie gesagt, wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vermieden, daß die Information über die Phasenlage in das prozentuale Dichtesignal eingeht und umgekehrt. Bei einem Ausführungsbeispi·-·-! wird dies dadurch erreicht, daß eine oder mehrere Bezugskurven erzeugt werden, deren Frequenz gleich derjenigen des der Betätigung der Schneidevorrichtung entsprechenden Signals ist, während diese Bezugskurven hinsichtlich ihrer Phasenlage in genauer Synchronisation mit den Dichteimpulsen im Meßsignal gehalten werden. Da auf diese Weise die Phasenabweichung

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zwischen den Bezugskurven und den den verstärkten Stellen entsprechenden Dichteimpulsen .auf Null gehalten wird, ist das die prozentuale Dichte der verstärkten Stellen anzeigende Ausgangssignal direkt proportional der mittleren Erhöhung des Gewichts pro Längeneinheit in den Zigaretten, die durch den zusätzlichen Tabak in den verstärkten Enden bedingt ist, während andererseits dieses Ausgangssignal unabhängig von der Lageverschiebung der verstärkten Stellen gegenüber den geschnittenen Enden der Zigaretten ist.

Um das die Lageverschiebung oder die Phasenlage der verstärkten Stellen darstellende Ausgangssignal zu erhalten, wird die entsprechende Bezugskurve zum Zeitpunkt des Schneidevorgangs abgetötet, wobei sich entweder ein positives oder ein negatives Signal ergibt, das die Lage der abgeschnittenen Enden in bezug auf die mittlere Lage der verstärkten Stellen angibt.

Wie vorstehend gezeigt, wird bei dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung der Vorteil erzielt, daß Ausgangssignale erzeugt werden, die das Maß der Synchronisierung zwischen Schneidevorgang und Lage der verstärkten Stellen und die relative Erhöhung der Tabakdichte an den verstärkten Stellen der Tabakstange anzeigen, wobei diese Ausgangssignale von jeglicher gegenseitiger Beeinflussung frei sind. Weiter wird bei sachgemäßer Wahl der erwähnten Bezugskurven erreicht, daß die Ausgangssignale hinsichtlich des Maßes an Synchronisation zwischen SchneideVorgang und Dichteerhöhung und hinsichtlich der prozentualen Dichteerhöhung linear sind und daß sich bei der Anzeige keine Totbereiche ergeben«

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Die Erfindung wird im folgenden- anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Zigarettenherstellungsmaschine mit einer Überv;achungseinrichtung für verstärkte Enden und einer Regeleinrichtung für diese, verstärkten Enden gemäß der Erfindung;

Fig. 2 als Blockschaltbild Teile der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3a Kurvenverläufe, wie sie sich bei den Einrichtungen gemäß Fig. 1 bei genauer Synchronisierung zwischen einem Bezugssignal und dem Meßsignal ergeben;

Fig. 3b Kurvenverläufe bei den Einrichtungen gemäß Fig. 1 bei genauer Phasensynchronioation zwischen einer weiteren Bezugskurve und dem Meßsignal;

Fig, 3c bei den Einrichtung gemäß Fig, I auftretende Kurvenverläufe bei genauer Phasensynchronisation zwischen der Bezugskurve gemäß Fig, 3b und den der Betätigung derSchneidevorrxchtung entsprechenden Impulsen. ^

In Fig. 1 ist zunächst eine Zigarettenherstellungsmaschine dargestellt. Sie umfaßt einen Tabakstrang-Former lo, der einen Tabakstrang 12 abgibt, und einen Stangen-

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former It. In diesem wird der Tabakstrang 12 mit einem Papierstreifen 16 umhüllt, dessen Ränder verklebt werden, wodurch eine Zigarettenstange 18 gebildet wird. Die Zigarettenstange 18 läuft weiter zu einer Schneidevorrichtung 2o, die periodisch jeweils eine Zigarette 22 von einer Länge L von der kontinuierlich zugeführten Zigarettenstange 18 abschneidet. Überlicherweise wird aufgrund einer Messung die Maschine so geregelt, daß die hergestellten Zigaretten 22 ein vorgegebenes Gewicht pro Längeneinheit aufweisen.

Eine Einrichtung 2h zur Herstellung verstärkter Stellen ist an die Maschine angebaut, um im Tabakstrang 12 Stellen erhöhter relativer Tabakdichte zu erzeugen, die zur Erzielung verstärkter Enden dienen» Die Einrichtung 2*» kann verschiedene Ausführungsformen haben. Bei dem Beispiel in Fig. 1 ist eine umlaufende, an ihrem Umfang mit einer Schneide versehene·Scheibe vorgesehen, die einen Teil 12a des Tabakstrangs 12 abschneidet, worauf dieser Teil 12a zum Eingang des Tabalcstrang-Formers Io zurückgeführt wird. An bestimmten verstärkten Stellen R des dem Stangenformer It zugeführten Teil des Tabakstrangs 12 werden dabei jedoch verstärkte Stellen R belassen. Diese verstärkten Stellen R haben bei der Herstellung von filterlosen Zigaretten einen Abstand L, während bei der Herstellung von Filterzigaretten der doppelte Abstand 2L gewählt wird. Nachdem der Tabakstrang 12 umhüllt und die Zigarettenstange 18 gebildet ist, die einen praktisch gleichbleibenden Durchmesser hat, ist die Dichte des Tabaks an den verstärkten Stellen der Zigarettenstange 18 bis zu 3o % höher als die Dichte in den übrigen Abschnitten der Zigarettenstange 18. Beispielsweise beträgt die Länge der verstärkten Stelle R

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bei einer Zigarette mit einer Gesamtlänge- von 7o mm jeweils Io mm bis 2o mm.

Ein Haupt-Antriebsmotor 26 liefert die Antriebsleistung, mittels derer sowohl die Zigarettenstange 18 der Schneidevorrichtung 2o zugeführt als auch die Schneidevorrichtung 2o betätigt wird, die dis Zigarettenstange 18 in Zigaretten 22 praktisch gleicher Lange zerschneidet. Die Einrichtung 2^ll ist ebenfalls über ein Differential 46 an den Haupt-Antriebsmotor 26 angeschlossen, was durch eine gestrichelte Wirkverbindungslinie 28 angedeutet ist. Zweck des Differentials 48 ist es, die zeitliche Folge der Betätigung der Einrichtung 24 und der Schneidevorrichtung 2ο so steuern zu können, daß die Schneidevorrichtung 2o die Zigarettenstange 18 jeweils praktisch in der Mitte der verstärkten Stellen R zerschneidet. Falls infolge von Änderungen der Längs abmessung des Tabakstrangs i.: oder der Zigarettenstange 18 oder aufgrund von Schlupf bei^m Antrieb der Schneidevorrichtung 2o oder der Einrichtung 24 die Schneidevorrichtung bezüglich der Stellen R nicht mehr synchron arbeitet, weisen die Zigaretten 22 entweder eine überschüssige oder eine ungenügende Tabak/"nenge am einen bzw, am anderen Ende auf, oder ihre Enden sind nicht verstärkt.

Wenn bei der Herstellung von filterlosen Zigaretten die Zigarettenstange 18 jeweils in gewünschter V/eise in der Mitte einer verstärkten Stelle abgeschnitten wird, enthält ein Ende der Zigarette 22 jeweils annähernd die gleiche zusätzliche Tabakmenge wie das andere Ende der nächstfolgenden Zigarette 22. Um dies zu erreichen, muß die Lage der verstärkten Stellen R bezüglich der Schncidestellcn

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der Zigaretten 22 bekannt sein,-um beurteilen zu können, ob die Schneidevorrichtung 2o. richtig synchronisiert ist, und falls dies nicht der Fall ist, welchen Betrag und welches Vorzeichen der Synchronisationsfehler hat. Bei Filterzigaretten, bei denen lediglich das offene Ende verstäx^kt wird, wird die Zigarettenstange 18 sowohl in der Mitte jeder verstärkten Stelle R (wobei die verstärkten Stellen einen Abstand 2L aufweisen) als auch an der Stelle in der Mitte zwischen aufeinander folgenden verstärkten Stellen R durchschnitten. In diesem Fall wird das Auftreten jeder verstärkten Stelle R mit dem jeweils übernächsten Schneidevorgang verglichen, was im folgenden noch näher erläutert wird.

Die Einrichtung zur Überwachung der verstärkten Enden umfaßt ein Meßgerät 3o, das stromauf der Schneidevorrichtung 2o angeordnet ist und das die Dichte der Zigaretten·»- stange 10 mißt. Das Meßgerät 3o kann von beliebiger bekannter Bauart sein und kann eine chemische oder physikalische Eigenschaft der Zigarettenstange 18 auswerten, aufgrund deren auf das Gewicht pro Längeneinheit und damit die Dichte geschlossen werden kann. Ein Schneide-Bezugs impuls -Generat or 32 ist mit der Betätigung der Schneidevorrichtung 2o mechanisch, elektrisch, fotoelektrisch, magnetisch oder/anderer gleichwertiger Weise synchronisiert. Zusätzlich zur Erzeugung der Schneide-Bezugsimpulse S 1 erzeugt der Bezugsimpuls-Generator 32 eine vorgegebene Anzahl von Abschnittsimpulsen Sl¹ je Zigarette zu einem noch näher zu beschreibenden Zweck. Vorzugsweise werden je Zigarette 6 Abschnittimpulse erzeugt, wobei die Erzeugung grundsätzlich in gleicher Weise wie diejenige der Schneide-Bezugsimpulse Sl erfolgt, die im folgenden kurz als Schneideimpulse bezeichnet sind« Schneideimpulse

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und Abschnittimpulse werden im Generator 3 2 mittels geeigneter Schaltungen verstärkt und geformt. Bei einer einfacheren Ausführungsform kann eier¹ Generator 32 aus einem oder mehreren Schaltkontakten bestehen, die jedesmal dann betätigt werden, wenn eine Zigarette 2 2 von der Zigarettenstange 18 abgeschnitten v:ird.

Zwei Bezugskurven-Generatoren 6o, 61 sind vorgesehen, die Bezugskurven von verschiedenem Verlauf erzeugen. Diese werden dann rn.it den Meßsignal-Dichte_u-!pulsen S2 und den Schneideimpulsen Sl verglichen, um eine Anzeige der prozentualen Dichteerhöhung in den verstärkten Enden bzw. eine Anzeige der Phasenlage zu erzeugen. Die Bezugskurven sind vorzugsweise von den Bez-ugskurven-Generatoren 6o, 61 erzeugte Dreieck- und Sägezahnkurven, obwohl auch andere Kurvenformen verwendet: werden können« Der Bezugskurven-Generator 61 erzeugt die Sägeζahnkurve und der Bezugskurven-Generator 6o erzeug t die Dreiecks-kurve. Diese Generatoren 6o, 61 sind so ausgebildet, daß sie mit der Frequenz der Schneideimpulse Sl mittels einer Phasenlagen-Frequenz-Synchronisiereinrichtung 66 getriggert werden. Die Synchronisiereinrichtung 66 hält auch die Phasenlage der Bezugskurven synchron zur Phasenlage der Meßsignal-Dichteimpulse Sl,

Gemäß Fig. 1 werden das Meßsignal und die als gerade Funktion verlaufende, vom Generator 61 erzeugte Bezugskurve mittels eines Multiplizieren 62 zueinander in Bezug gesetzt, und das von ihm erzeugte Signal wird in einer Glättungsschaltung 64 im Sinne einer Mittelviertbildung geglättet. Das geglättete Signal Ϊ2 wird einer ablösbaren optischen Anzeigevorrichtung, im Ausführ-ungsbeispiel einem Meßinstrument 4o, zugeführt, Einer Bedienungsperson der

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Zigarettenherstellungsmaschine, die das Meßinstument Uo überwacht, wird somit ständig eine Anzeige angeboten, die die relative Erhöhung der Tabakdichte an den verstärkten Stellen R darstellt. Der momentane Wert der als ungerade Funktion verlaufenden Bezugskurve, die vom Generator 61 erzeugt wird, wird jeweils zu dem Zeitpunkt abgetastet, in dem ein Schneideimpuls Sl erzeugt wird. Hierzu ist eine Abtastschaltung· 67 vorgesehen, die einen Kurzzeitspeicher umfaßt, der ihr Ausgangssignal jeweils bis zu einem erneuten Abtastvorgang konstant hält. Dieses Ausgangssignal wird einer ablesbaren optischen Anzeigevorrichtung in Gestalt eines Meßinstruments 41 zugeführt, das der Bedienungsperson anzeigt, ob die verstärkten Stellen R innerhalb der Zigarettenstange 18 so liegen, daß die Schneidevorrichtung die Zigarettenstange 18 jeweils genau in der Mitte einer verstärkten Stelle R abschneidet, und falls nicht, um welchen Betrag und in welcher Richtung die verstärkten Stellen R von den Endschnitten versetzt sind. Der Betrag der Versetzung ist beim Ausführungsbeispiel als Phasenwinkel angegeben, könnte jedoch ebenfalls beispielsweise in Millimetern angegeben sein.

Aufgrund der dargestellten Informationen kann die Bedienungsperson die Maschine in geeigneter Weise verstellen, um ggf. unzulässige Abweichungen der Lage und/oder der Dichteerhöhung der verstärkten Enden zu kompensieren. Stattdessen ist es ebenfalls möglich, mittels eines geeigneten Reglers 46 aufgrund des Phasem/inkel-Ausgangssignals Tl unmittelbar eine Regelung durchzuführen, was im folgenden noch näher erläutert wird.

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Die Multiplizierer 62, 63, mittels derer das Meßsignal zu den Bezugskurven in Bezug gesetzt wird, können in verschiedener Weise ausgeführt sein. Ihre Auswahl hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab» Beispielsweise können reine Analog-Multiplizierer verwendet werden, die aufgrund des Hall- oder Feldeffekts arbeiten, den Gegenwirkleitwert von ggf. integrierten Transistorschaltungen ausnutzen oder auf ground einer Veränderung des Tastverhältnisses arbeiten. Auch können die Multiplizierer als hybride Digital-Analog-Wandler wirken, wenn die Bezugskurven in digitaler Form vorgegeben sind. Schließlich können auch Pseudo-Multiplizierer oder ähnlich einem Multiplizierer wirkende Schaltungen verwendet werden, wie analoge Tor schaltungen, synchrone Deiriodulatoren oder dergleichen. Beim Ausführungsbeispiel arbeiten die Multiplizierer 62, 6 3 rein analog.

Die Wahl der Formen der Bezugskarven ist abhängig von der gewünschten Form des Ausgangssignals _t das durch die anschließende Multiplikation erhalten werden soll. Da bei genauer Synchronisation zwischen Schneidevorgang und Lage der verstärkten Stellen das Phasenwinkelsignal Tl den Wert Null aufweisen und bei Vor- und Nacheilung positive bzw. negative Werte annehmen soll, wird vorzugsweise bei der Erzeugung des Phasenwinkelsignals eine Bezugskurve gewählt, die eine praktisch konstante Steigung von -18o° bis +x8o° aufweist. Jede Periode von -18o° bis +18o° entspricht hierbei der Zeit, die erforderlich ist, damit eine Zigarettenlänge an einer vorgegebenen Stelle, beispielsweise dem Meßgerät 3o, vorbeiläuft. Es wird hierzu auf Fig. 3c verwiesen. Ein solcher Kurvenverlauf kann als asymmetrische oder ungerade Kurve bezeichnet und durch die Gleichung f(t)=-f(-t)

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definiert werden, wobei der Ursprung der Zeit t und der Koordinaten für f(t) auf der ansteigenden Flanke in der Mitte zwischen der höchsten und der niedrigsten Stelle der Kurve liegen. Hierzu ist auf Fig. 3b zu verweisen. Die ungerade Bezugskurve ist normalerweise hinsichtlich ihrer Phasenlage synchronisiert mit den Meßsignal-Dichteimpulsen S2, so daß die Bezugsachse der Funktion f(t) jeweils mit der Mitte eines Dichteimpulses S2 zusammenfällt. Mit anderen Worten ist diese Bezugskurve ungerade in Bezug auf den Dichteimpuls S2. Der Punkt in der Mitte der ansteigenden Flanke der Kurve wird auf Null - elektrisch gesprochen, auf Erdpotential - gehalten, und gegenüber diesem Punkt, dem Nulldurchgang T , ausgehend werden die Abweichungen der lage der Meßsignal-Dichteimpulse S2 und der Schneideimpulse Sl gemessen. Wenn der Nulldurchgangspunkt T der Sägezahn-Bezugskurve genau in Phase mit dem Meßsignal-Dichteimpuls S2 ist, wird ein Phasenlagen-Regelabweichungssignal S3 vom Wert Null erzeugt. Wenn andererseits der Nulldurchgangspunkt T der Sägezahn-Bezugskurve genau in Phase mit dem Schneideimpuls Sl ist, wird ein Phasenwinkel-Ausgangssignal Tl vom Wert Null erzeugt.

Hinsichtlich der Anzeige der Dichterhöhung ist es vorteilhaft, wenn ein Ausgangssignal erzeugt wird, dessen Wert proportional dem Wert der Amplitude des Meßsignal-Dichteimpulses S2 ist. Daher wird vorzugsweise eine Bezugskurve gewählt, die symmetrisch zur Bezugsachse f(t) ist, die durch die mittlere Lage des höchsten positiven Kurvenpunktes gelegt ist. Eine solche Kurvenform kann als symmetrisch oder als gerade bezeichnet werden und wird defdiniert durch die Gleichung f(t)=+f(-t), wobei die Bezugsachse für

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den
f (t) durch/höchsten KurvenpunXt gelegt ist und die Bezugsahse für die Zeit t durch die Mittelpunkte der Flanken zwischen den höchsten und niedrigsten Stellen der Kurve gelegt ist. Hierzu ist auf Fig. 3a zu verweisen. Wenn sich die gerade Bezugskurve in Phasenübereinstimnung mit dem Meßsignal-Dichteimpulse S2 befindet, fällt ihre Bezugsachse für f(t) zusammen mit dem Hittelpunkt des Dichteimpulses S2. und die Bezugskurve verläuft gemäß einer geraden Funktion in der Umgebung des Dichteimpluses S2, Der Generator für die gerade Bezugskurve ist so ausgebildet, daß die Zeit-Bezugsachse auf Erdpotential liegt und durch die Stellen in der Mitte der Flanken der Kurve verläuft. Wenn eine Bezugskurve von annähernd dieser Form mit einem endlichen Meßsignal multipliziert wird, ist das erhaltene Produkt ein positives, endliches Ausgangssignal, das dem Wert der prozentualen Dichteerhöhung der verstärkten Stellen direkt proportional ist. Wenn daher die positive Amplitude der Dreieck-Bezugnkurve genau in PhasenübereinstLmmung mit dem Meßsignal-Dichteimpuls S2 ist, ergibt ihr Produkt ein Ausgangssignal, das direkt proportional der prozentualen Dichteerhöhung der verstärkten Enden ist.

Zwar können die bei dem Ausführungsbeispiel vervzendeten Bezugskurven mit guter Genauigkeit durch die oben genannten Gleichungen als Funktionen f(t) und f(-t) bezüglich einer bestimmten Bezugsachse beschrieben werden, jedoch können ebenfalls Bezugskurvenformen gev.'ählt werden, deren Verlauf nur annähernd den angegebenen Bedingungen entspricht. Eine Bezugskurve, die weder der Gleichung f(t)=-f(-t) noch der Gleichung f(t) = +f(-t"> entspricht, kann trotzdem in ihrer allgemeinen Form und in ihrer Wirkung einer oder der anderen der beschriebenen Bezugskurven

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entsprechen. Die Form der Bezugskurven kann beispielsweise durch einen kontinuierlichen Verlauf gegeben oder durch, endliche Schritte angenähert werden. Beispiele des erstgenannten Verlaufs sind Bezugskurven mit ansteigender Vorderflanke, Sägezahnkurven, Dreieckskurven, Sinuskurven und ähnliche Formen. Bei der zweiten Art bestehen die Kurvenformen aus mindestens einer Stufe mit verschiedenen endlichen Werten, wobei solche Stufen in bekannter Weise durch Ein- Aus-Schalten, Schrittschaltung, Zählen oder andere digitale Methoden erzielt werden können. Beispielsweise kann ein digitaler, vorwärts und rückwärts zählbarer Zähler verwendet werden, der ein schrittweise zunehmendes und abnehmendes periodisches Signal erzeugt, das einer Dreiecks-Bezugskurve angenähert verläuft.

Die Phasenlagen-Frequenz-Synchronisiereinrichtung 66 dient einem doppelten Zweck. Einerseit triggert sie die Bezugskurven-Generatoren 6o, 61 mit der Frequenz der Schneideimpulse Sl, Andererseits hält sie die Phasenlage der Bezugskurven in genau synchronisierter Lage mit der Phase der Meßsignal-Dichteimpulse S2, Hinsichtlich der zweiten Funktion wirkt die Synchronisiereinrichtung 66 nach Art eines veränderbaren Phasenverzögerers, indem sie entweder die Phasenlage der Bezugskurven gegenüber der Phase der Dichteimpulse S2 zeitlich vorwärts oder rückwärts versetzt.

Es sei nun auf Fig, 2 eingegangen, in der die Synchronisiereinrichtung 66 (Fig. D in ihren Einzelheiten dargestellt ist. Sie umfaßt einen vorwärts und rückwärts zählbaren Zähler Io2, der eine aus acht Bits C₀ bis C_? zusammengesetzte Zahl speichern kann. Der Zähler Io2 kann als achtstufiges Schieberegister aus-

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gebildet sein, dessen Eingange von sparnungsgesteuertcn Oszillatoren lol, Io3 beaufschlagt sind. V/eiter ist ein als Zeitgeber dienender■achtstufiger Zähler loh vorgesehen, der vom Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators I06 beaufschlagt ist. Der Oszillator Io6 wird von den Schneideimpulser. Sl derart gesteuert, daß der Zähler Io4 während cer Zeit, in der eine Zigarettenlänge an dem Meßgerät 3o vorbeiläuft, eine Periode durchläuft, in der sein Ausgangssignal die Vierte von 00000000 bis 11111111 durchläuft. Die so aus acht Bits A„ bis A₇ gebildete Zahl A wird mittels einer Vergleichsvorrichtung loo mit der von dem Zähler Io2 gelieferten Zahl C verglichen. Genau einmal je Zigarettenlänge ergibt sich eine Übereinstimmung A=C, wobei die Vergleichgorrichtung loo einen Synchronisier- Impuls erzeugt. Die einmal pro Zigarettenlänge erzeugten Synchronisierimpulse dienen als ZeitbezugD-impulse für die Bezugskurven-Generatoren 60, 61.

Ein Phasendetektor I08 und der Oszillator I06 sind mit dem Zähler loH zu einer phasenstarren Regelsehleife verbunden, so daß der Zähler lol jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Schneideimpulsen Sl eine volle Zählperiode von 00000000 bis 11111111 durchläuft. Dabei wird das besonders hervorgehobene Bit A„ des Zählers lo¹* über eine Rückführung Io9 zum Eingang des Phasendetektors I08 zurückgeführt. Der Phasendetektor loO weist ein positives oder negatives Ausgangssignal auf, je naclv-dejn ob das Auftreten des Bits Aq gegenüber¹ dem Sclineideimpuls Sl voreilt oder nacheilt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors I08 wird einem Integrator Io7 zugeführt, der den Oszillator I06 steuert. Wenn beispielsweise das Bit A_n später

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als ein Schneideimpuls Sl auftritt, wird dem Oszillator eine positive Ausgangsspannung während einer Zeitdauer zugeführt, deren Länge, dem Betrag der Verzögerung entspricht. Hierdurch wird der Ausgang des Integrators Io7 stärker negativ, worauf sich die Frequenz des Oszillators I06 erhöht. In entsprechender Weise erzeugt der Phasendetektor Io8 bei einem zujfcrühen Auftreten des Bits A_Q eine negative Ausgangsspannung während einer Zeitdauer, die von der Größe der Nacheilung abhängt, so daß dem Oszillator I06 eine stärker positive Spannung zugeführt wird, worauf dieser eine geringere Frequenz erzeugt. Die so nach ροτ sitiven und negativen Werten hin veränderten Signale steuern demgemäß die Ausgangsfrequenz des Oszillators I06 derart, daß das Auftreten des Bits A_Q, beispielsweise der Obergang von 1 nach 0, stets zeitlich mit dem Auftreten eines Schneideimpulses Sl übereinstimmt.

Im normalen Betrieb mit phasenstarrer Rückführung erfolgt der Obergang des Bits A_Q 1 nach 0 jeweils in unmittelbarer Umgebung eines Schneideimpulses Sl. Jedoch können Phasenabweichungen aufgrund des elektronischen Rauschens, aufgrund von Leckströmen am Eingang des Integrators Io7 und aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen der Zigarettenherstellungsmaschine auftreten. Die gemeinsame Wirkung dieser Fehler liegt darin, daß geringe Regelvorgänge entsprechend der jeweiligen Richtung der Abweichung stattfinden. So v/erden jeweils beim Auftreten eines Schneideimpulses sehr kurze negative oder positive, zur Korrektur dienende Ausgangsimpulse vom Phasendetektor Io8 erzeugt.

Die veränderliche, von den acht Bits C_ bis C₇ gebildete Zahl C am Ausgang des Zähler Io2 wird mit allen während des Durchlaufs von 00000000 bis 11111111 erzeugten Werten der Zahl A am Ausgang des Zählers loH verglichen. Dabei

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erzeugt die Vergleichsvorrichtung loo, wie bereits erläutert, bei einer Übereinstimmung jeweils genau einmal während der der Durchlaufdauer einer Zigarette entsprechenden Periode einen Synchronisierimpuls. Bei einer relativ niedrigen Zahl im Zähler Io2 erscheint der Synchronisierimpuls relativ früh während der Zählperiode des Zählers lo't. Umgekehrt führt eine relativ hohe Bezugszahl im Zähler Io2'zu einer relativ spaten Obere ins tinunung mit der Zahl A am Ausgang des Zählers loU und damit zu einem späteren Erscheinen eines Synchronisierimpulses.

Um das Auftreten der Synchronisierimpulse zeitlich zu verzögern oder zu beschleunigen, wird ein Phasenlagen-Regelabweichungssignal S3 erzeugt, das der Phasendifferenz zwischen den Bezugskurven und den Meßsignal-Dichteimpulsen S2 entspricht. Das Regelabweichungssignal S3 wird der Synchronisiereinrichtung G6 (Fig. 1) zugeführt. Da die beiden Bezugskurven-Generatoren 6o, 61 gleichzeitig getriggert werden, sind die von ihnen erzeugten Bezugskurven stets hinsichtlich ihrer Phasenlage zueinander synchronisiert. Daher ist es lediglich erforderlich, die Phasenlage einer der Bezugskurven mit der Phasenlage der Dichteirnpulse S2 zu vergleichen. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Zägezahn-Bezugskurve zu diesem Vergleichsvorgang verwendet, da das Phasenlagen-Regelabweichungssignal S3 dann zu Null wird, wenn die Meßsignal-Dichteimpulse S2 mit dem Nulldurchgang der Sägezahn-Bezugskurve, wie in Fig. 3b dargestellt zusammenfallen. Es wird demgemäß, wie in Fig. 2 dargestellt, die Sägezahn-Bezugskurve mittels eines Multiplizierers mit der Phasenlage der Meßsignal-Dichtciinpulse S2 verglichen, und das resultierende Signal wir-d mittels der Glättungsschaltung 65 im Sinne einer Mittelwertbildung

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geglättet. Das Phasenlagcn-Regelabweichungssignal S3 bewirkt entweder eine Zunahme oder eine Abnahme der veränderlichen Zahl C im Zähler Io2, indem jeweils einer der spannungsgesteuerten Oszillatoren lol, Io3 angesteuert wird. Die Oszillatoren lol, Io3 und ebenfalls der Oszillator Io6 sind von üblicher Bauart und erzeugen eine Ausgangsfrequenz, die der Größe dar Eingangsspannung direkt proportional ist. Ist die Eingangsspannung der Oszillatoren lol, Io3 gleich Null oder positiv, so erzeugen diese kein Ausgangssignal. Bei negativer Eingangsspannung erzeugen sie dagegen Impulse mit einer Frequenz, die direkt proportional der Größe des Eingangssignals ist·

Falls der N-ulldurchgangspunkt T_ß der Sägezahn-Bezugskurve (Fig.3c) mit der Mitte des Meßsignal-Dichteimpulses S2 zusammenfällt, ist der Mittelwert ihres Produkts gleich Null, und es erfolgt keine Änderung der Bezugszahl C,die im Zähler Io2 gespeichert ist. Sollte jedoch der Nulldurchgangspunkt T_ von der Hitte des Dichteimpulses S2 abweichen, wird entweder eine positive oder eine negative Gleichspannung als Phasenlagen-Regelabweichungssignal S3 erzeugt, wodurch einer der beiden Oszillatoren lol, Io3 angesteuert wii»d und Impulse erzeugt, die den Zähler Io2 vorwärts bzw. rückwärts zählen und damit die in ihm gespeicherte Zahl C entsprechend verändern. Wenn beispielsweise der Nulldurchgangspunkt T_ zeitlich vor der Mitte eines Dichteimpulses S2 liegt, so ergibt sich als Mittelwert des Produkts der beiden Kurvenverläufe eine positive Gleichspannung als Regelabweichungnsignal S3. Diese positive Spanmmg bewirkt, daß der Oszillator lol nicht arbeitet. Dagegen wix>d die positive Spannung von einem Umkehrver— stärker Io5 zu einer negativen Ausgangsspannung verwandelt, die bewirkt, daß der Oszillator Io3 Impluse mit einer Folgefreouenz erzeugt, die der Größe der Regelabv

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weichung proportional ist. Diese Impulse bewirken, daß der Zähler Io2 vorwärts gezählt wird, v;odurch die Sägezahn-Bezugskurve allmählich in eine PhasenübereinStimmung mit dem Meßsignal gebracht wird. Sobald diese Übereinstimmung erreicht ist, wird die als Regelabweichungssignal S3 dienende Spannung wieder zu Null. Wenn dagegen der Nulldurchgangspunkt T„ zeitlich nach dem Auftreten des Dichteimpulses S2 liegt, wird als Regelabweichungssignal S3 eine negative Gleichspannung am Ausgang der Glättungsschaltung 65 erzeugt, worauf der Oszillator lol die Bezugszahl C im Zähler Io2 solange verringert, bis wiederum Phasenübereinstimmung hergestellt ist. Der Umkehrverstärker Io5 führt in diesem Fall dem Oszillator Io3 eine positive Spannung zu, so daß dieser nicht arbeitet.

Aufgrund der Synchronisationswirkung der Phasenlagen-Regelschleife wird der Nulldurchgangspunkt T^ der Sägezahn-Bezugskurve der Lage der Meßsignal-Dichteimpulse S2 nachgeführt. Die Dreiecks-Bezugskurve ist ebenfalls mit der Sägezahn-Bezugskurve synchronisiert, so daß die positive Amplitude der Dreiecks-Bezugskurve mit dem Nulldurchgangspunkt Τ« der Sägezahn-Bezugskurve zusammenfällt. Dies kann gemäß einer nicht dargestellten Ausgestaltung dadurch erreicht werden, daß die Sägezahn-Bezugskurve zur Erzeugung der Dreiecks-Bezugskurve verwendet wird. Es wird dann die Sägezahnspannung gegenüber Masse einer üblichen Schaltung zur Gewinnung des Absolutwerts mit dem Verstärkungsfaktor 2 zugeführt, und der Absolutwert der Sägezahnspannung wird von einer festen konstanten Spannung subtrahiert, so daß sich die entsprechenden Werte der Dreiecks-Bezugskurve ergeben. Die Sägezahn-Bezugskurve kann auch erzeugt werden, indem beispielsweise ein üblicher digitaler 8-Bit-

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Zähler dem Oszillator I06 nachgeschaltet wird, und indem dieser Zähler jeweils von einem Synchronisierimpuls zurückgesetzt wird. Die Dreiecks-Bezugsspannung kann dann wieder aufgrund der Sägezahn-Bezugskurve erzeugt werden, indem der Zählabschnitt von 00000000 bis 01111111 der Zählperiode zur Erzeugung der Vorderflanke der Dreieckskurve und der Abschnitt von 10000000 bis 11111111 der Zählperiode zur Erzeugung der Rückflanke verwendet wird. Ein üblicher Digital-Analog-Wandler _y kann dann zur Erzeugung einer dem Zählergebnis entsprechenden Spannung dienen. Wenn die Nulldurchgangsstelle T_Q der Sägezahn-Bezugs spannung in der beschriebenen Weise den Meßsignal-DJbhteimpulsen S2 nachgeführt wird, erfolgt somit gleichzeitig eine Nachführung der positiven Amplituden der Dreiecks-Bezugsspannung in Bezug auf die Dichteimpulse S2. Auch hier wieder ist nach einer Multiplikation der Dreiecks-Bezugskurve mit dem Meßsignal im Multiplizierer 62 das erzeugte und in der Glättungsschaltung 64 im Sinne einer Mittelwertbildung geglättete Signal direkt proportional der Größe der prozentualen Endüerstärkung, Die entsprechende Spannung ist stets unabhängig vom Phasenwinkel, da die positive Amplitude der Dreiecks-Bezugsspannung stets mit den Meßsignal-Dichteimpulsen S2 \ synchronisiert gehalten wird.

Das in Form einer Spannung vorliegende, der Dichte der Endverstärkung entsprechende Ausgangssignal wird dem Meßinstument to zugeführt, dessen Anzeige als prozentuale Endverstärkung oder als Qualität bezeichnet werden kann. Weiter wird die der prozentualen Enderverstärkung entsprechende Ausgangsspannung mittel einer Grenzwert-Vergleichsvorrichtung 113 mit einem Grenzwert verglichen, der an einer entsprechenden Einstellvorrichtung 112 von dem Bedienungspersonal eingestellt werden kann. Eine grün/e Lampe im wird von der Vergleichs-

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verrichtung 113 gespeist, solange die prozentuale Endverstärkung gleich oder größer als der eingestellte Grenzwert ist, während dann, wenn die pr^ozentualle Endverstärkung den eingestellten Grenzwert unterschreitet, eine rote Lampe 116 eingeschaltet wird, die eine unzulässige Qualität anzeigt.

V/ie anhand der Fig. 3c erkennbar ist, wird bei einer Abtastung der Sgezahn-Bezugskurve jeweils beim Auftreten eines Schneideimpulses eine Spannung erzeugt, die der Phasenwinkeldifferenz zwischen dem Schneideimpuls und dem Meßsignal-Dichteimpuls S 2 proportional ist. Diese Ausgangsspannung ist Null, wenn das Auftreten der verstärkten Stellen mit den Schneidevorgängen synchronisiert ist. Eine positive Phasenvzinkel-Spannung wird erzeugt, wenn die Schneideimpulse den Dichteimpulsen nacheilen, und eine negative Pha&enwinkel-Spannung entspricht einer Voreilung gegenüber den Dichteimpulsen, Die Größe des positiven oder negativen Signals ist ausschließlich proportional dem Betrag der Phasenwinkeldifferenz, unabhängig von der Größe des Dichteimpulses. Die Phasenwinkelspannung wird einer geeigneten Anzeigevorrichtung, im Ausführungsbeispiel einem Meßinstrument ti, zugeführt. Gemäß einer nicht dargestellten, vorzugsweisen Ausgestaltung wird die Phasenwinkel spannung verstärkt, invertiert und mit einer ZeitJconstanten von 6 see gefiltert, bevor sie dem Meßinstrument *il zugeführt wird. Dieses zeigt der Bedienungsperson dann den Mittelwert der Phasendifferenz zwischen Schneidevorgang und Lage der verstärkten Stellen an.

Das Ausgangssignal Tl, das hinsichtlich Vorzeichen und Größe der Phasenwinkel-Abweichung zwischen der Betätigung der Schneidevorrichtung 2o urd der Lage der verstärkten

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Stellen R entspricht, ist in besonderem Maße zur Regelung der Zigarettenherstellungsmaschine geeignet, um die gewünschte Synchronisierung aufrecht zu erhalten. Das Meßinstrument Hl für den Phasenwinkel weist vorzugsvjeise den Nullpunkt in der Mitte seiner Skala auf und ist in Graden oder in Millimetern geeicht, um der Bedienungsperson unmittelbar den Betrag und die Richtung anzuzeigen, um den bzw. i.n der die verstärkten Stellen R bezüglich der Betätigung der Schneidevorrichtung 2ο verschoben werden müssen. Entsprechende Korrekturen können von Hand vorgenommen werden, indem die Einrichtung 2·» (Fig. 1) so verstellt wird, daß erneut eine Synchronisation erzielt wird. Stattdessen kann auch automatisch eine Regelung erfolgen. Hierbei wird eine Regler H6 in Abhängigkeit von dem Phasenwinkel-Ausgangssignal Tl betätigt. Das Differential M8, über das der Haupt-Antriebsmotor 26 mit der Schneidevorrichtung 2o und der Einrichtung 2t verbunden ist, wird hierzu von dem Regler H6 gesteuert, was durch eine gestrichelte Linie 5H angedeutet ist. Wie beispielsweise aus der US-PS 3 3o6 3o5 bekannt ist, wird bei der Verstellung des Differentials 18 die relative Winkelstellung zwischen dessen beiden Ausgangswellen verändert. Hierdurch wird erneut eine Synchronisierung erreicht. Die Verwendung anderer Stellglieder, die auf die Pha-r senlage zwischen verstärkten Stellen R und Betätigung der Schneidevorrichtung 2o einwirken, ist ebenfalls möglich.

Das Ausgangssignal T2, das der prozentualen Erhöhung der Tabakdichte an den verstärkten Stellen R entspricht, kann in ähnlicher Weise einem Meßinstrument Ul zugeführt werden, das in prozentualer Erhöhung der Tabakdichte oder in Absolutwerden, beispielsweise in Milligramm, geeicht ist. Daneben ist es ebenfalls möglich,

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das "Qualitäts-"Ausgangssignal T2 zu einer Regelung heranzuziehen, bei der die prozentuale Erhöhung der Tabakdichte an den verstärkten Stellen R beeinflußt wird.

Die Anwendung der Erfindung ist grundsätzlich sowohl bei der Herstellung von filterlosen Zigaretten als auch von Filterzigaretten möglich. Der Bezugsimpuls-Generator 32 (Fig. 1) erzeugt die Schneideimpull se Sl jeweils bei einem Abschneiden der Zigarettenstange 18, wobei die Schnitte normalerweise jeweils in einem Abstand L voneinander erfolgen. Bei der Herstellung von filterlosen Zigaretten liegt dabei jeder Schnitt zumindest annähernd in der Mitte einer verstärkten Stelle R. Bei Filterzigaretten, die lediglich ein verstärktes Ende aufweisen, bei denen jedoch beide Enden geschnitten werden, werden Schneideimpulse sowohl beim Abschneiden der verstärkten Enden als auch beim Abschneiden der nicht verstärkten Enden erzeugt, so daß es erforderlich ist, diejenigen Schneideimpulse als Bezugsimpulse auszuwählen, die den verstärkten Enden entsprechen,

.Um sicherzustellen, daß die Phasenlage-Regelschleife mit der phasenstarren Rückführung Io9 Änderungen der Schneideimpulsfrequenz nicht nur bei geringen Abweichungen, sondern auch bei starken Änderungen der Arbeitsgeschwindigkeit der Zigarettenherstellungsmaschine folgt, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Frequnz-Störgrößenaufschaltung vorgesehen. Die entsprechende Schaltung 111 übernimmt zum überwiegenden Teil die Aufgabe, dem Oszillator Io6 eine Steuergleichspannung zuzuführen, so daß die phasenstarre Rückführung Io9 lediglich eine relativ geringe Korrekturspannung führen muß, um eine genau Phasenlage-Synchronisation zwischen den 1-0-Übergang des Bus A,

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im Zähler lo^ und dem jeweiligen Schneideimpuls Sl zu erzielen. Die Frequenz-Störgrößenaufschaltung verringert beträchtlich die Zeit, die bei geringen Veründerunfeider Folgefrequenz der Schneideimpulse Sl erforderlich sind, um den synchronisierten Zustand mit diesen erneut herzustellen. Bei der Frequenz-Störgrößenaufschaltung handelt es sich allerdings um eine Ausgestaltung, die für die Wirkungsweise der Einrichtung nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Schaltung 111 für die Störgrößenaufschaltung umfaßt einen Frequenz-Spannungs-Wandler Ho, dessen Ausgangsspannung zusammen mit der Steuerspannung am Ausgang des Integrators Io7 dem Eingang des Oszillators Io6 zugeführt wird, der eine übliche Schaltung zur algebraischen Summierung der beiden Spannungen aufweist. Obohl der Wandler Ho eine geringe Zeitkonstante aufweisen kann, ist für ihn keine besonders große Genauigkeit zu fordern, da bereits durch den Phasenlagen-Regelkreis die Kompensation etwa verbleibender Ungenauigkeiten erfolgt. Dem Wandler Ho wird eine Folge von Abschnittimpulsen Sl¹ zugeführt, die mit den Schneideimpulsen Sl synchronisiert sind, wie dies bereits oben beschrieben wurde. Die Folgefrequenz der Abschnittimpulse ist vorzugsweise 6 bis 12 mal höher als diejenige der Schneideimpulse Sl. Beim Ausführungsbeispiel werden je Schneideimpuls bi der Herstellung von filterlosen Zigaretten 6 Abschnittimpulse und bei der Herstellung von Filterzigaretten 12 Abschnittimpulse erzeugt.

Da je nach der Betriebsart - Herstellung von filterlosen Zigaretten oder Filterzigaretten - 6 oder 12 Abschnittimpulse je Schneideimpuls erzeugt werden und da die Schaltung 111 eine Steuerspannung erzeugt, die grundsätzlich der Folgefrequenz der Abschnittimpulse Sl-* proportional

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ist, muß diese unterschiedliche Betriebsweise durch entsprechende Anpassungsmaßnahmen berücksichtigt werden. Dies erfolgt mittels einer Anpassungsschaltung 123, die einen Schalter 122 aufweist, der, wie gestrichelt angedeutet, geerdet werden kann. Bei der Herstellung von filterlosen Zigaretten, deren beide Enden verstärkt werden, treten 6 Abschnittimpulse je Schneideimpuls auf, und der Schalter 121 wird mit dem Ausgang des Frequenz-Spannungs-Wandlers llo verbunden. Bei der Herstellung von Filterzigaretten, beiÖenen lediglich ein Ende verstärkt wird, jedoch beide Enden geschnitten werden, werden 12 Abschnittimpulse zwischen aezn Auftreten der verstärkten Stellen R erzeugt. Um hier die Zählfrequenz des Zählers llo weiterhin derart zu bestimmen, daß eine Zählperiode immer dem Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden verstärkten Stellen R entspricht, muß die Oszillatorfrequenz des Oszillators Io6 halbiert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Schalter 121 geerdet wird, wodurch die dem Oszillator Io6 von der Schaltung zugeführte Steuerspannung halbiert wird«

Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispiels sind selbstverständlich möglich. Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel Ausgangssignale sowohl für die prozentuale Endverstärkung als auch für die Phasenlage zwischen verstärkten Stellen R und geschnittenen Enden vorgesehen sind, kann es in bestimmten Anwendungsfällen genügen, nur eines dieser Signale zu erzeugen. So können der Bezugskurv en-Generator 6o für die entsprechend einer geraden Funktion verlaufende Bezugskurve,der Multiplizierer 62, die Glättungsschaltung SH und das Meßinstrument Ho einschließlich der Grenzwert-Vergleichsvorrichtung 113 und der Einstellvorrichtung 112, also alle zur Erzeugung und Verarbeitung des die Endverstärkung anzeigenden Ausgangssignals T2, entfallen, falls lediglich die Über-

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wachung und/oder Regelung hinsichtlich der Phasenlage zwischen verstärkten Stellen R und abgeschnittenen Enden erfolgen soll. In entsprechender Weise können die Abtastschaltung 76 und das Meßinstrument ¹H sowie die übrigen Teile für die Synchronisation zwischen verstärkten Stellen und Betätigung der Schneidevorrichtung 22 entfallen, wenn das Ausgangssignal Tl nicht gebraucht wird und lediglich eine Überwachung und/oder Regelung hinsichtlich der prozentualen Endverstärkung erfolgen soll.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmani:, Owl. Ph^vs. Dr. K. ^ . Dipl.-Ing. F. A.Weicrmann, Dipl-Chem. B. Huber

8'MÜNCHEN ti, DEN POSTFACH UC E20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

INDUSTRIAL NUCLEONICS CORP«,
Columbus, Ohio

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Bildung eines zur Überwachung und/oder Regelung verwendbaren Ausgangssignals bei der Zigarettenherstellung, wobei ein Zigaratienstrang in periodischer Folge mit Stellen vergrc&erter Dichte der Tabakfüllung versehen wird, wobei der Zigarettenstrang durch in periodischer Folge durchgeführte Schneidevorgänge zumindest an den Stellen vergrößerter -Dichte abgeschnitten und in einzelne Zigaretten unterteilt wird, wobei mittels eines Meßgeräts ein Meßsignal erzeugt wird, das den Stellen vergrößerter Dichte entsprechende, periodisch wiederkehrende Abschnitte seines Kurvenverlaufs aufweist, wobei weiter in Abhängigkeit von der Durchführung der Schneidevorgänge ein sich periodisch wiederholendes Bezugssignal erzeugt wird und wobei das Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Bezugssignal und dem Meßsignal erzeugt wird und einer chemisch-physikalischen Eigenschaft der Stellen vergrößerter Dichte entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage zwischen Bezugssignal und Meßsignal unabhängig von der jeweiligen Lage der Stellen vergrößerter Dichte bezüglich der Schneidestellen auf einem vorgegebenen Wert konstantgehalten wird.

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine periodisch wiederkehrende Bezugskurve erzeugt wird, die gegenüber dem Bezugssignal eine vorgegebene Frequenzabhängigkeit aufweist, daß die Phasenlage der Bezugskurve zur Phasenlage der den Stellen vergrößerter Dichte entsprechenden Abschnitte des Meßsignals unabhängig von der jeweiligen Lage der Stellen vergrößerter Dichte bezüglich der Schneidestellen synchronisiert gehalten wird und daß die Bezugskurve mit dem Bezugssignal und/oder dem Meßsignal zur Bildung eines Ausgangssignals verknüpft wird.

Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei eine Einrichtung einen Zigarettenstrang in periodischer Folge mit Stellen vergrößerter Dichte der Tabakfüllung versieht, wobei eine periodisch betätigte Schneidevorrichtung den Zigarettenstrang zumindest an den Stellen vergrößerter Dichte abschneidet und in einzelne Zigaretten unterteilt, wobei ein Meßgerät ein Meßsignal erzeugt, das den Stellen vergrößerter Dichte entsprechende, periodisch wiederkehrende Abschnitte seines Kurvenverlaufs aufweist, wobei in Abhängigkeit von der Betätigung der Schneidevorrichtung ein sich periodisch wiederholendes Bezugssignal erzeugbar ist und wobei das Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Bezugssignal und dem Meßsignal erzeugbar ist und einer chemisch-physikalischen Eigenschaft der Stellen vergrößerter Dichte entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eines Regelvorrichtung (66,61,63,65) umfaßt, die die Phasenlage zwischen einer aus dem Bezugssignal (Sl) mittels eines Bezugs kurven-Generators (61) erzeugten Bezugskurve und dem Meßsignal (S2) unabhängig von der

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jeweiligen Lage der Stellen (R) vergrößerter Dichte bezüglich der Schneidestellen auf einem vorgegebenen Sollwert hält, und daß mindestens eine Verknüpfungsschaltung (67,62) vorgesehen ist, die zur Bildung eines Ausgangssignals (Tl, T2) die Bezugskurve mit •dem Bezugssignal (Sl) und/oder dem Meßsignal (Sl) verknüpft.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfungsschaltung (67) vorgesehen ist, die die Bezugskurve mit dem Bezugssignal (Sl) derart verknüpft, daß ein hierbei erzeugtes Ausgangssignal (Tl) der Verschiebung zwischen den Stellen (R) vergrößerter Dichte und den Schnittstellen entspricht.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder U, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Bezugskurven-Generator (6o) eine zusätzliche mit dem Meßsignal (S2) synchronisierte Bezugskurve erzeugt und daß eine Verknüpfungsschaltung (62) vorgesehen ist, die die zusätzliche Bezugskurve mit dem Meßsignal (Sl) derart verknüpft, daß das hierbei erzeugte Ausgangssignal (T2) der Dichte der Stellen (R) vergrößerter Dichte entspricht,

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung eine Phasenvergleichsvorrichtung (69) aufweist, die die Bezugskurve mit dem Meßsignal(S2) vergleicht und die ein entsprechendes Regelabweichungssignal (S3) erzeugt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Regelvorrichtung vorgesehene Bezugs-

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kurven-Generator (61) auslösbar ist Ober eine mittels des Regelabweichungssignals (S3) derart steuerbare Verzögerungsvorrichtung (Io2, loo, loH), daß die Bezugskurve mit dem Meßsignal (S2) in ihrer Phasenlage synchronisiert ist·

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsvorrichtung einen ersten Informationsspeicher (Io2\ der dem Regelabweichungssignal (S3) entsprechende Informationen speichert, einen zv/eiten, in Abhängigkeit von dem Bezugssignal (Sl) gesteuerten Informationsspeicher (loO* der je von der Zigarettenstange (18) abgeschnittener· Zigarette (22) eine Vielzahl von Informationszuständen durchläuft, und eine Vergleichsvorrichtung (loo) umfaßt, die von beiden Informationsspeichern (Io2, lo*0 beaufschlagt ist und die die Auslösung des Bezugskurven-Generators (61) derart steuert, daß die Frequenz der Bezugskurve mit derjenigen des Bezugssignals (Sl) und die Phasenlage der Bezugskurve mit derjenigen des Meßsignals (S2) übereinstimmt.

9, Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsspeicher digitale mehrstufige Speicher (Io2, loOsind und daß die Yergleichsvorrichtung eine digitale Vergleichsschaltung (loo) ist.

lo. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Phasenvergleichsvorrichtung (Io8) die Phasenlage des Bezugssignals (Sl) mit derjenigen von einem wiederkehrenden Informationszustand vergleicht, der während jeder* durchlaufenden Periode des zweiten Informationsspeichers (loO auftritt, daß die zusätzliche Phasenvergleichsvorrichtung (Io8) ein zusätzliches Regelabweichungssignal

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ι»

erzeugt, das der Phasendifferenz zwischen dem Bezugssignal (Sl) und dem wiederkehrenden Informationszustand entspricht, und daß die Geschwindigkeit, mit der der zweite Informationsspeichel¹ CIo¹+) die Vielzahl von Informationszuständen durchlauft, in Abhängig .keit von dem zusätzlichen Regelabweichungssignal gesteuert ist,

11. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Verschiebung zwischen oer. Stellen (R) vergrößerter Dichte und den Schneidestellen entsprechende Ausgangssignal (Tl) einer ablesbaren Anzeigevorrichtung (41) zugeführt ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch kennzeichnet, daß das der Dichte der Stellen (R) vergrößerter Dichte entsprechende Ausgangssignal (T2) einer ablesbaren Anzeigevorrichtung (4o) zugeführt ist.

13, Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Verschiebung zwischen den Stellen (R) vergrößerter Dichte und den Schneidestellen entsprechende Ausgangssignal (Tl) einem Regler (46·) zugeführt ist, der die räumliche Lage zwischen den Stellen (R) vergrößerter« Dichte und der Schneidevorrichtung (2o) regelt.

14, Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugskurve zumindest annäher-nd durch die Gleichung

f(t) = -f(-t)

definiert ist, wobei der Koordinatenursprung der Zeitachse t und der Achse für f(t) derart gelegt ist, daß

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er in der Mitte zv/ischen dem niedrigsten und dem höchsten Kurvenwert der Bezugskurve innerhalb einer Periode liegt.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugskurve einen Sägezahnverlauf aufweist»

16. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bezugskurve zumindest annähernd definiert ist durch die Gleichung

f(t) = f(-t),

wobei die Achse für f(t) so gelegt ist, daß sie mit dem höchsten positiven Kur»venwert innerhalb einer Periode zusammenfällt, und wobei die Zeitachse t so gelegt ist, daß sie durch die Mitten der Flanken zwischen den höchsten und niedrigsten Kurvenwerten.der zusätzlichen Bezugskurve verläuft.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bezugskurve einen Drei^erlauf aufweist.

18. Einrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung eine Abtastschaltung (67) mit einem Kurzzeitspeicher ist, der das Ausgangssignal jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen zumindest annähernd konstant hält.

19. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein analoger Multiplizierer (62) ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleichsvorrichtung ein analoger Multiplizierer (63) ist.

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