DE2332813B2

DE2332813B2 - Vorrichtung zur Überwachung der Oberfläche eines Materialstranges

Info

Publication number: DE2332813B2
Application number: DE2332813A
Authority: DE
Inventors: Robert Wilson Belfast Mcloughlin; Colin Philip Bangor Nuttall
Original assignee: Gallaher Ltd
Current assignee: Gallaher Ltd
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1978-09-28
Also published as: SE385332B; DK132818B; JPS581744B2; CA987395A; IE38021L; DE2332813A1; GB1388189A; FR2191736A5; BE801674A; DE2332813C3; IT986230B; JPS4953491A; DE2366043A1; NL7308933A; IE38021B1; LU67878A1; CA1038470B; US3854587A; DK132818C

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 36 26 196 bekannt. Diese Vorrichtung hat den Nachteil einer derartigen gemeinsamen Verbindung aller, reflektiertes Licht in elektrische Signale umwandelnden fotoelektrischen Wandler, daß alle von den fotoelektrischen Wandlern erzeugten elektrischen Signale einander überlagern. Das Hindergrundrauschen kann dadurch bei fehlerlosem Materialstrang eine Fehleranzeige bewirken bzw. bei fehlerhaftem Materialstrang eine Fehleranzeige verhindern. Bei dem Hintergrundrauschen handelt es sich um diejenigen elektrischen Signale, die aus den innerhalb des Toleranzbereiches liegenden Materialänderungen eines fehlerlosen Materialstranges resultieren.

Weiter ist aus der GB-PS 1135 183 noch eine Vorrichtung bekannt, die aber das von dem Materialstrang reflektierte Licht vor der Umwandlung in elektrische Signale zusammenfaßt, so daß eine Überlagerung bereits vor der Umwandlung stattfindet Auch ^Μ diese Zusammenfassung ist mit der Gefahr von Falschanzeigen verbunden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Ansprechen der Auswerteschaltung auf Rauschsignale verhindert wird. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer optischen Inspektionsvorrichtung und deren Verwendung an einer Maschine zum kontinuierlichen Herstellen eines Zigarettenstranges näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Zigarettenherstellungsmaschine in Seitenansicht,

F i g. 2 eine perspektivische und explodierte Darstellung des zur optischen Inspektionsvorrichtung gehörenden ringförmigen Inspektionskopfes,

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65 F i g. 3 ein Schaltbild der optischen Inspektionsvorrichtung,

F i g. 4 ein Signal- und Impulsdisgramm zur Erläuterung der Arbeitsweise und Funktion der Schaltung nach Fig. 3,

F i g. 5 eine Ansprechcharakteristik, die in Beziehung zur optischen Inspektionsvorrichtung steht, und

Fig.6 einen axialen Querschnitt durch einen den kreisförmigen Inspektionskopf passierenden Strang.

F i g. 1 zeigt eine übliche Zigarettenmaschine zur Herstellung eines kontinuierlichen Zigarettenstranges. Zu dieser Zigarettenherstellungsmaschine gehört eine Umwicklungseinrichtung 7, durch die ein Garniturband 8 das Zigarettenpapier führt und um den Tabak wickelt woraufhin dann der fertige Tabakstrang oder Zigarettenstrang eine über ihm angeordnete Heizvorrichtung 9 passiert durch eine mit Kernstrahlung arbeitende Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichteüberwachung geführt wird und schließlich ein Trennmesser 11 passiert, das den kontinuierlichen Tabakstrang in die einzelnen Zigarettenlängen schneidet Die Teile des Zigarettenstrangs, die den entsprechenden Zigarettenlängen entsprechen und von der mit Kernstrahlung arbeitenden Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichte-Überwachung als fehlerhaft erkannt worden sind, werden zurückgewiesen und nach dem Abschneiden vom Zigarettenstrang sofort durch einen auf die fehlerhafte Zigarette gerichteten Luftstrom aus dem Fertigungsprozeß ausgeschieden. Eine zur Überwachungsanlage 10 gehörende Speicherschaltung gewährleistet, daß der zum Ausscheiden der fehlerhaften Zigarette aus dem Produktionsprozeß erforderliche Luftstrom nur dann auf die fehlerhafte Zigarette gerichtet wird, wenn diese vom Trennmesser 11 abgeschnitten worden ist

Nach F i g. 1 ist die mit der allgemeinen Bezugsziffer 13 gekennzeichnete optische Inspektionsvorrichtung unmittelbar vor der mit Kernstrahlung arbeitenden Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichteüberwachung angeordnet und montiert Jeder von der optischen Inspektionsvorrichtung 13 in einem Teil des Stranges festgestellte Fehler wird als Fehlersignal auf die zur mit Kernstrahlung arbeitende Einrichtung 10 zur Gewichtsund Dichteüberwachung gehörende Speicherschaltung geschaltet, so daß auch in diesem Falle nach dem Abschneiden die fehlerhafte Zigarette aus dem Fertigungsprozeß entfernt wird, wobei die erforderliche Synchronisation über die hier weiter unten noch zu beschreibende Schaltung nach F i g. 3 erfolgt

Gemäß F i g. 2 gehört konstruktionsmäßig ein ringförmiger Inspektionskopf 14 zur optischen Inspektionsvorrichtung 13. Dieser Inspektionskopf 14 ist als ringförmiger Messingblock ausgeführt, der auf einer Seite mit zwanzig Stegen 15 bestückt ist, die sich radial erstrecken. In jeden Schlitz 16 zwischen einander benachbarten Stegen 15 sind jeweils die beiden Schichten der Blöcke 17 und 18 eingepaßt, wobei die Enden 19 der optischen Glasfaserlichtleitergruppen, die jeweils die Lichtleiter 20 und 21 bilden, in die Blöcke 17 und 18 eingebettet sind. In den Blöcken 17 und 18 verteilen sich die Enden 19 über den ganzen Rechteckquerschnitt Epoxydharz umschließt die Enden 19 fest Die äußersten Spitzen der Enden 19 und damit aber auch die Stirnflächen der Blöcke 17 und 18 sind zur inneren Umfangswandung des Inspektionskopfes 14 bündig angeordnet, wobei die Blöcke 17 eine Ringgruppe bilden, die Blöcke 18 aber eine zweite und zur ersten axial versetzte Ringgruppe.

Gemäß Fig.3 wird den anderen Enden der Lichtleiter 20 von einer Lampe 22 ausgehendes Licht zugeführt. Dieses Licht wird über die Lichtleiter 20 radial gegen die Oberfläche eines Zigarettenstranges geleitet, der sich in Axialrichtung durch den Inspektionskopf bewegt. Die Lichtleiter 21 nehmen das von der Oberfläche des Zigarettenstranges reflektierte Licht auf und leiten es weiter.

Nach Fig.3 vereinigen sich jeweils die beiden Lichtleiter 21, die an einander diametral gegenüberlie- to genden Stei'cn aus dem Inspektionskopf herausgeführt sind, zu einem gemeinsamen Glasfaserlichtleiter. Das von diesen Lichtleitern mitgeführte Licht gelangt von dem Ende des kombinierten Lichtleiters in einen Fototransistor 23, der das einfallende Lichtsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal umsetzt Vom Ausgang des Fototransistors 23 aus wird nunmehr das elektrische Signal über einen Kondensator 24 auf einen separaten Verstärker 26 mit voreingestellter Verstärkung geschaltet. Der Eingang des Verstärkers ist dabei die Spannung, die in dem zum Emitterkreis des Fototransistors 23 gehörenden Belastungswiderstand 25 aufgebaut wird. Durch die Wechselstromkopplung oder durch die Wechselspannungskopplung lassen sich Probleme vermeiden, die aus den Abweichungen im Dunkelstrom des Fototransistors 23 entstehen könne.i, desgleichen aber auch durch kleinere Verschiebungen welche verursacht werden durch Alterung der Lampe, durch unterschiedliche Qualitäten der Zigarettenpapiere und durch irgendwelche anderen für eine allen Ausgängen gemeinsame langsame Ausgangsänderung.

Die Lampe 22 liegt normalerweise über einen Kontakt 27 an einer Gleichspannung von 5 Volt Für Testvorgänge muß jedoch ein zweipoliger Schalter 28 umgeschaltet werden. Dadurch wird die Lampe 22 über einen Transformator 29 mit Wechselstrom gespeist. Dies ist notwendig, weil sonst bei einem den Inspektionskopf 14 passierenden fehlerlosen Strang der Kondensator 24 kein Signal weiterleiten würde.

In Fig.3 sind nur zwei Kanäle dargestellt. Zu erkennen ist aber, daß insgesamt zehn Kanäle vorhanden sind, denen jeweils ein eigener Fototransistor 23 und ein eigener Verstärker zugeordnet sind. Ausgangsseitig sind alle Verstärker jedoch auf eine gemeinsame Komparatorschaltung 30 geführt

F i g. 5 zeigt das Ansprechverhalten des Inspektionskopfes auf reflektiertes Licht, das von den Lichtleitern 21 aufgenommen wird. Auf der Achse A ist das aufgenommene reflektierte Licht, auf der Achse B der Abstand d der Strangoberfläche zur inneren Umfangsfläche des ringförmigen Inspektionskopfes aufgetragen.

Die in diesem Diagramm markierten Teile geben die Abweichungen Ad in diesem Abstand aufgrund von Seitenabweichungen des Stranges im Hinblick auf den Inspektionskopf wieder. Diese Werte sind auch F i g. 6 zu entnehmen, die einen Zigarettenstrang 31 wiedergibt, der durch den Inspektionskopf 14 geführt wird. Auf der einen Seite ist eine Position mit dem Abstand t/1 zu erkennen, auf der anderen Seite eine Position mit dem Abstand dl. Liegt nun der Abstand dim wesentlichen in dem gerade nach unten geführten Steigungsteil der mit Fig.5 dargestellten Kennlinie, dann wird die Summe des von den einander diametral gegenüberliegenden Lichtleitern 21 aufgenommenen Lichts im wesentlichen gleich einem konstanten Wert sein, und dies unabhängig davon, ob der Abstand d\ und der Abstand dl jeweils gleich sind.

Vom Fototransistor 23 wird ein positives oder negatives elektrisches Signal erzeugt Diese positiven oder negativen elektrischen Signale werden nach Verstärkung auf die Komparatorschaltung 30 geschaltet, wobei die positiven Impulse in den Komparator C + gelangen, die negativen Impulse hingegen in den Komparator C-. Ist der absolute Wert des Signals (d. h. der Werte ohne Berücksichtigung der Polarität), größer als ein für die zulässige Toleranz im Reflektionsverhalten des Stranges stehender zulässiger Vorgabewert, dann ist ein fehlerhafter Strangteil festgestellt worden, was wiederum dazu führt, daß an den Ausgangsseiten der Komparatoren positive Fehlerimpulse mit fester Amplitude erzeugt werden und anstehen, die zur Erzeugung von Fehlerimpulsen durch eine als Oder-Schaltung G arbeitende Logikschaltung zusammengefaßt werden.

Das Vorkommen eines Fehlersignals am Gatter G führt zu einem Umschalten einer ersten bistabilen Flip-Flop-Schaltung B1. Das Fehlersignal wird dann in eine zweite bistabile Flip-Flop-Schaltung B 2 übertragen, wenn dieser Schaltung über einen monostabilen Multivibrator MX ein erster Zeitimpuls aufgeschaltet worden ist Dieser Zeitimpuls Pl schaltet über einen zweiten monostabilen Multivibrator M 2 die erste bistabile Flip-Flop-Schaltung B1 sofort in die Ausgangslage zurück. Nach dem Aufschalten des nächsten Zeitimpulses P2 über einen dritten monostabilen Multivibrator M3 gelangt schließlich das Fehlersignal aus der bistabilen Flip-Flop-Schaltung B 2 in die dritte bistabile Flip-Flop-Schaltung θ 3.

Unmittelbar darauf wird durch den Zeitimpuls P 2 über einen vierten monostabilen Multivibrator MA die bistabile Flip-Flop-Schaltung B 2 in die Ausgangslage zurückgeschaltet.

Der durch die Zeitimpulse Pl und P2 gesteuerte und geregelte Funktionsablauf ist in F i g. 4 dargestellt. Über den mit Fig.4 wiedergegebenen Impulsfolgen ist skizzenhaft der Zigarettenstrang 31 mit seinen aufeinanderfolgenden Strangteilen, die den Zigaretten L 1, L 2, L 3 und L 4 entsprechen, dargestellt Dieser Zigarettenstrang 31 bewegt sich von rechts nach links nacheinander durch die optische Inspektionsvorrichtung 13 und durch die mit Kernstrahlung arbeitende Einrichtung i0 zur Gewichts- und Dichteüberwachung. Der untere Teil von Fig.4 zeigt die gleichzeitig ablaufenden verschiedenen Impulsfolgen.

Der Abstand zwischen den Meßpunkten der beiden Überwachungsanlagen 13 und 10 ist mit y gekennzeichnet, während es sich bei dem Abstand at um den Abstand handelt, um den y größer ist als eine Zigarettenlänge. Die Periode der beiden Zeitimpulse Pl und P 2 entspricht der Zeit, die eine Zigarettenlänge zum Passieren eines festgelegten Punktes benötigt. Die voreilende Kante eines jeden Impulses P2 entspricht dem Zeitpunkt, in dem der Schnittpunkt zwischen zwei einander benachbarten Strangteilen des kontinuierlichen Zigarettenstranges den Meßpunkt der mit Kernstrahlung arbeitenden Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichteüberwachung passiert, während die voreilende Kante eines jeden Impulses Pl gegenüber dem Impuls P 2 um eine der Distanz χ entsprechende Zeiteinheit versetzt ist

F i g. 4 gilt für den Fall, daß im Hinblick auf die Länge L1 des Zigarettenstranges von der optischen Inspektionsvorrichtung 13 ein Fehler festgestellt und ein Fehlersignal F erzeugt wird. Das Fehlersignal F veranlaßt sofort eine Umschaltung der bistabilen Flip-Flop-Schaltung B1. Mit dem nun folgenden Impuls

Pl wird das Fehlersignal in die bistabile Flip-Flop-Schaltung BI übertragen, während mit dem sodann aufkommenden Impuls PI eine Übertragung des Fehlersignals in die bistabile Flip-Flop-Schaltung B 3 erfolgt. Zu erkennen ist, daß der Auslöseimpuls, der vom monostabilen Multivibrator A/3 erzeugt wird, dem Zeitpuls PI entspricht. Diesem folgt sofort der von dem monostabilen Multivibrator Af4 erzeugte Rückstellungsimpuls. In ähnlicher Weise entspricht der vom monostabilen Multivibrator AfI erzeugte Auslöseimpuls dem Zeitimpuls Pi, dem auch unmittelbar der von dem monostabilen Multivibrator Af 2 erzeugte Rückstellungsimpuls folgt

Die von den monostabilen Impulsgeneratoren AiI, Af 2, Af 3 und Af 4 erzeugten Impulse sind sehr kurz und liegen in der Größenordnung von 1 Mikrosekunde, während im Vergleich dazu für das Passieren einer Zigarettenlänge eine Zeit von 15 Millisekunden oder länger typisch ist.

Die Logikschaltung wirkt sich nun derart aus, daß das Fehlersignal in den Flip-Flop-Schaltungen BX und 52 verzögert wird, und zwar für einen Zeitraum, den die Zigarette benötigt, um in die mit Kernstrahlung arbeitende Vorrichtung zu gelangen. Dieses Fehlersignal wird sodann mit dem von der mit Kernstrahlung arbeitende Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichteüberwachung erzeugten potentiellen Fehlersignal syn-

chronisiert, so daß die beiden potentiellen Fehlersignale in einer zur mit Kernstrahlung arbeitende Einrichtung 10 zur Gewichts- und Dichteüberwachung gehörenden Speicherschaltung gespeichert werden können, während sich der entsprechende Strangteil zum Trennmesser 11 bewegt und dann von diesem Trennmesser 11 noch vor dem per Luftstrom vorgenommenen Entfernen aus dem Fertigungsprozeß abgeschnitten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Überwachung der Oberfläche eines Materialstranges mit einem ringförmigen Inspektionskopf durch den der Materialstrang .hindurchführbar ist, mit einem ersten Satz von radial durch den ringförmigen Inspektionskopf geführten und mit ihren einen Enden entlang des lnnenumfangs des Inspektionskopfes verteilt angeordneten Lichtleitern, mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung der anderen Enden der Lichtleiter des ersten Satzes, mit einem zweiten Satz von radial durch den ringförmigen Inspektionskopf geführten und mit ihren einen Enden entlang des Innenumfangs des Inspektionskopfes zur Aufnahme von an dem Materiaistrang reflektierten Licht verteilt angeordneten Lichtleitern, und mit den anderen Enden der Lichtleiter des zweiten Satzes zugeordneten photoelektrischen Wandlern sowie einer an diese angeschlossenen Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Schwellwert-Komparatorschaltung (30) enthält, die über jeweils getrennte, einen Kondensator (24) und einen Verstärker (26) enthaltende Signalkanäle mit den einzelnen photoelektrischen Wandlern (23) verbunden ist.

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