DE2500299A1

DE2500299A1 - Anordnung zum erfassen der masse eines stromes aus tabak oder einem anderen material der tabakverarbeitenden industrie

Info

Publication number: DE2500299A1
Application number: DE19752500299
Authority: DE
Inventors: Anton Baier
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1974-03-23
Filing date: 1975-01-07
Publication date: 1975-09-25
Also published as: FR2264495B3; US3996942A; JPS50136068A; FR2264495A1

Description

WERKE KORBER & CO. KC. HAMKURC /500299

Bergedorf, den 2. Jan. 1975 Patent Hi/Sch

Stv.; ZM-Tabakdichtemessung-Ringkondensator - A 1305

Anordnung zum Erfassen der Masse eines Stromes aus Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen der Masse eines schmalen eingeschlossenen Stromes aus Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie mit einem Meßkondensator, dessen Elektroden mit einerHochfrequenz spannungsquelle verbunden sind und der frequenzbestimmender Teil eines Hochfrequenz-Meßschvingkreises ist.

Unter dem Begriff "eingeschlossen" vird im Rahmen der Erfindung verstanden, daß der Tabak oder das andere Material der tabakverarbeitenden Industrie, z.B. Filtermaterial, in bestimmter Weise geführt ist. Der Einschluß kann z.B. durch eine Umhüllung, etva durch einen Papier—(Zigarettenpapier) oder Bandtabakstreifen erfolgen; er kann aber auch durch die Wände eines Kanals gebildet verden, die stationär sind oder mit dem Tabak mitbevegt werden«

Unter dem Begriff "Tabak" vird zerkleinerter Tabak zur Herstellung von Zigaretten (Schnittabak) oder von Zigarren bzv. Zigarillos (stückeltabak) verstanden. Unter dem Begriff "anderes Material der tabakverarbeitenden Industrie" vird Filtermaterial, z.B. Papier oder Acetat, einschließlich Zusatzstoffe, z.B. Weichmacher (Trlacetin) für Acetat, verstanden.

Es sind, z.B. aus der USA-Patentschrift 2.357.860, kapazitive Meßverfahren zum Messen der Dichte eines Zigarettenstranges in einer Zigarettenstrangmaschine bekannt. Die Elektroden des mit einer Hochfrequenzspannungsquelle verbundenen Meßkondensators sind als Platten ausgebildet, die auf gegegenüberliegenden Seiten des Zigaretteastranges angeordnet sind. Die Elektroden mit dem dazwischen geführten Zigaretten-

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strang sind Teil eines Hochfrequenz-Schwingkreises, der bei Änderung der Tabakmasse im Zigarettenstrang verstimmt wird und dabei direkt ein Signal auslöst. Die bisher bekannten kapazitiven Meßanordnungen haben sich wegen der zur Weiterverarbeitung venig brauchbaren Meßsignale in der Praxis für die Messung der Tabakdichte nicht bewährt, so daß man allgemein auf nukleare Meßverfahren überging, bei denen der umhüllte Zigarettenstrang von Beta-Strahlen eines radioaktiven Präparates, insbesondere Strontium 90, durchstrahlt wird, deren mässeabhängige Schwächung von einer Ionisationskammer erfaßt vird. Die Verwendung von radioaktiven Präparaten, insbesondere in der Lebensmittelindustrie, zu der die tabakverarbeitende Industrie im weiteren Sinn gehört, ist in allen Ländern sehr strengen Bestimmungen unterworfen. Für die Bildung von schnellen Signalen, die also kleine Teile eines Tabakstranges erfassen, ist eine relativ große, an sich unerwünschte Strahlungsleistung erforderlich. Schließlich ist es aus konstruktiven Gründen sehr schwierig, mittels ruklearer Meßverfahren einen Tabakstrang vor seiher Umhüllung auf seine Dichte zu vermessen, was aber besonders wichtig ist, da dann noch eine Vergleichmäßigung möglich ist, etva durch Steuern eines Abnehmers, der überschüssigen Tabak von dem Tabakstrang abnimmt. Aus dem vorigen folgt, daß die kapazitiven Meßverfahren, zumindest zur Bildung von Signalen zur Erfassung von KurzzeitSchwankungen im Tabakstrang, an sich sehr vorteilhaft wären, wenn es gelingt, hauchbare Signale zu erhalten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist eine für die Dichtemessung eines schmalen Stromes (Stranges) von Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie» insbesondere Filtermaterial, geeignete kapazitive Meßanordnung » Die Erfindung setzt dabei sowohl bei der Auswertschaltung im kapazitiven Meßkreis als auch bei der Form der Elektroden des mit Hochfrequenzspannung beaufschlagten

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Kondensators an, die beide bei den bekannten Meßverfahren sehr unzulänglich sind.

Eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, daß die hochfrequente Ausgangsgröße des Hochfr equenz-MeßSchwingkreises, deren Frequenz abhängig von der Masse des Tabaks ist, vorzugsweise die Ausgangsspannung, einer Spannung eines Hochfrequenz-Referenzschwingkreises konstanter von der Frequenz des Meßschwingkreises geringfügig abweichender Frequenz zur Bildung einer resultierenden Schwingung mit periodischen Amplitudenschwankungen (Schwebung) überlagert ist, und daß ein Meßglied zum Erfassen der von der Masse des Tabaks abhängigen Frequenz der periodischen Amplitudenschwankungen (Schwebung) vorgesehen ist.

Die dem Meßglied zugeführte Schwingung ist eine elektrische Schiebungsschwingung, deren Frequenz bedeutend niedriger ist als die Frequenz der sie erzeugenden Hochfrequenzspannungen, deren Frequenzen sich zwar voneinander unterscheiden, jedoch nur geringe Unterschiede aufweisen und möglichst hoch gewählt werden, etwa im Bereich von 100 Megaherz bis 500 Megaherz. Grundsätzlich ist zur Wahl der Frequenzen von Hochfrequenz-Meß- und -Referenzschwingkreis zu sagen, daß die Meßsignale mit zunehmenden Frequenzen, die allerdings technisch immer schwerer beherrschbar sind, besser werden.

Von der (wie bereits angeführt) eine Schwebung der beiden überlagerten Hochfrequenzschwingungen darstellenden Schwingung soll mittels des Meßgliedes eine charakteristische Größe erfaßt werden. Hierzu eignet sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besonders ihre Frequenz, die sich bei relativ kleinen, von Änderungen der Masse des Stromes verursachten Änderungen der Frequenz der Ausgangs spannung des Hochfrequenz-MeßSchwingkreises verhältnismäßig stark

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ändert und die mittels eines Verhältnisgleichrichters relativ leicht erfaßbar ist. Der Einfluß der Störgröße "Feuchte" im Tabak läßt sich dadurch hintanhalten, daß eine Meßanordnung zur Bildung eines im wesentlichen von der Feuchte des Tabaks abhängigen Signals vorgesehen ist, deren Ausgang mit einer Steueranordnung zum Steuern der Amplitude der dem Verhältnisgleichrichter zugeführten Spannung verbunden ist.

Ein für die kapazitive Erfassung der Dichte von Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie geeigneter Kondensator, der sich besonders für die Verwendung in der im vorigen beschriebenen Auswertanordnung für die hochfrequenten Meßsignale eignet, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß seine Elektroden in Bewegungsrichtung des Stromes nebeneinander angeordnet sind und den Strom über mindestens einen Teil seines Umfanges senkrecht ai seiner Bewegungsrichtung umfassen. Bei einem derartigen Kondensator wird der Zigarettenstrang nicht, wie allein aus dem Stand der Technik bekannt, von elektrischen Feldlinien eines homogenen elektrischen Feldes, sondern eines Streufeldes durchsetzt. Bei einem derartigen Streufeld ist besonders wichtig, daß es von mehreren Stellen der Oberfläche des Tabakstromes, vorzugsweise von allen Seiten, in das Innere des Tabakstromes eingreift. Gemäß einer wichtigen Ausgestaltung der Erfindung schließen die Elektroden den Tabakstrang dabei vollständig oder wenigstens auf dem größten Teil seine· Umfanges ein. Da es sich bei dem Feld des Kondensators gemäß der Erfindung um ein Streufeld handelt, würden die Feldlinien bei nur zwei Elektroden unsymmetrisch verlaufen. Ein symmetrischer Verlauf der Feldlinien ist aber für eine empfindliche Messung sehr vcrteilhaft. Einen derartigen symmetrischen Feldverlauf erhält man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch,

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daß zvei auf einem gemeinsamen Potential liegende Elektroden stromaufwärts und stromabwärts von einer mittleren auf einem anderen Potential liegenden Elektrode angeordnet sind· Die mittlere Elektrode ist dann vorteilhaft mit einem Pol der Hochfrequenzspannungsquelle verbunden« d.h. sie ist "heiß", während die benachbarten Elektroden Erdpotential haben.

Außer an einem symmetrischen Verlauf der Feldlinien ist man an ihrer relativ scharfen Bündelung interessiert. Hierzu wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Elektrode, vorzugsweise die mittlere Elektrode, drahtförmig ausgebildet, während die benachbarten Elektroden flächenförmig ausgebildet sind. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, daß die drahtförmige Elektrode sehr nahe an dem Tabakstrom angebracht werden kann, wodurch Meßfehler infolge Abstandsänderungen zwischen Elektrode und Strom auf einem minimalen Wert gehalten werden können.

Soll durch den Meßkondensator gemäß der Erfindung ein z.B. mit Papier umhüllter Strang aus Tabak oder Filtermaterial bezüglich seiner Dichte vermessen werden, dann werden die Elektroden aus Gründen der Symmetrie und Bündelung der Feldlinien vorteilhaft so ausgebildet, daß sie den Strang möglichst eng umschließen. Das gleiche gilt grundsätzlich auch £Ux den Fall, daß der Strom aus Tabak oder einem anderen Material zwischen Begrenzungswänden, z.B. zwischen den Wänden eines Tabakkanals, gefördert wird. Im Bedarfsfall, also wenn es aus konstruktiven oder funktioneilen Gründen erforderlich ist, k?nn eine Seite des Stromes, z.B. dessen Oberfläche, unumschlossen bleiben. Die Umschließung eines großen Teils des Tabakstromes genügt schon, um ein befriedigendes Signal zu erzielen, insbesondere, wenn der nicht von Feldlinien durchsetzte Teil der Stromoberfläche, wie bei Tabak vielfach üblich, ohnehin abgenommen wird.

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Das masseabhängige Ausgangssignal (Meßsignal) der kapazitiven Meßanordnung kann in unterschiedlicher Weise ausgenutzt werden. Da innerhalb sehr kurzer Zeiten, z.B. im Bereich von Bruchteilen von Millisekunden, Meßsignale gebildet werden können, eignet es sich dazu, einer Anzeigeanordnung zugeführt zu verden, die die Dichte über kleinere oder größere Stromteile anzeigt. Bs ist z.B. möglich, Signale zur Anzeige zu bringen, die aus Stromteilen gewonnen sind, die Bruchteilen von später durch Abschneiden gebildeten stabförmigen Produkten (Zigaretten, Zigarillos, Zigarren, Filterstäbe) entsprechen. Derartige kleine Stromteile können z.B. die Bereiche des Stromes sein, die später die Enden der Produkte bilden und deren Füllung mit Tabak oder dem Material besonders interessant ist. Die masseabhängigen Ausgangssignale sind auch Klassiereinrichtungen zuführbar, in denen die zwischen bestimmten Grenzbereichen liegenden Masse-Meßsignale aufsummiert verden, so daß sich die Verteilung der Masse im Strom anzeigen läßt.

Eine andere Art der Signalauswertung besteht darin, ein von der Masse abhängiges Meßsignal einem Vergleichsglied zuzuführen, dem außerdem ein Sollvertsignal zuführbar ist. Bin von der Differenz zwischen Soll- und Istwertsignal (Meß signal) der Masse abhängiges, von dem Vergleichsglied abge gebenes Steuersignal kann in unterschiedlicher Weise genutzt verden· So kann dieses Steuersignal einer Steueranordnung zugeführt verden, die mit einem Entfernungsmittel für einen bestimmten vorgegebenen Standard unterschreitende, aus dem fehlerhaften Strom gebildete stabförmige Artikel verbunden ist· Derartige fehlerhafte Artikel können Zigaretten mit zu geringer Gesamtmasse oder mit Massefehlern in bestimmten Bereichen, insbesondere den Köpfen, sein. Bei den Massefehlern kann es sich auch um fehlerhafte Massen von Filtermaterial oder von Komponenten handeln, beispielsweise bei einem feh lerhaften Verhältnis von Weichmacher zu Acetat in einem FiI-

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termaterialstrom. Schließlich können die !fehler in einer besonders dichten Masse bestehen, die etwa die Form eines dicken Rippenstückes hat und einen Raucher beim Abrauchen einer Zigarette stören kann. ·.■.-· Ein Steuersignal kann auch einer Steueranordnung für die Masse des Tabaks oder einem anderen Material zugeführt werden. Eine schnelle Änderung erlaubt ein relativ zu dem Strom bewegbares Schneidmesser, dessen Antrieb in Abhängigkeit von dem Steuersignal steuerbar ist, und mit dem von dem Strom mehr oder weniger Material abnehmbar ist. Die Meßanordnung* gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zum Bilden von schnellen Signalen, insbesondere von Signalen, die schnellen Dichteänderungen entsprechen. Eine sehr genaue Erfassung der absoluten Dichtemeßwerte eines Stromes von Tabak erlauben die vorerwähnten nuklearen Meßgeräte, bei denen Beta-Strahlen von einem radioaktiven Präparat ausgesandt werden, deren Schwächung in einer Ionisationskammer erfaßt wird. Ein derartiges, den Absolutwert der Tabakdichte erfassendes Meßgerät, das im allgemeinen jedoch aus mehreren Gründen eine relativ große Meßzeitkonstante hat, eignet sich besonders gut für einen korrigierenden Eingriff in eine Steueranordnung, die von einem Steuersignal beaufschlagt wird* das mit einer Meßanordnung gemäß der Erfindung gebildet ist. Während das Steuersignal sehr schnelle Steuerbewegungen, z.B. zur Steuerung der Tabakzufuhr, einleitet, sorgt dann das nukleare Meßgerät dafür, daß die Steueranordnung langfristig den gewünschten Wert einhält. Auf diese Weise läßt sich in fast !«dealer Veise dafür sorgen, daß die sehr schnell mittels des tepazitiven Meßverfahrens gewonnenen Meßwerte schnell einen steuereingriff einleiten, dessen Auswirkung von einem hochgenauen Meßgerät kontrolliert werden, wobei das Meßgerät zusätzlich für eine Langzeit-

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konstanz sorgt. Irgendwelche Drifterscheinungen im kapazitiven Meßkreis können so nicht zu bleibenden Fehlern führen.

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Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

Figur 2

Figur 3
Figur 4

eine Zigarettenstrangmaschine in schematischer Darstellung mit einer kapazitiven Meßanordnung gemäß der Erfindung für die Masse des Schnittabaks im Zigarettenstrang, Einzelheiten eines Meßkondensators zum Erfassen der Tabakmasse in den mit Papier umhüllten Zigarettenstrang der Zigarettenmaschine gemäß Figur 1 und ein übersichts-(Blockschalt-)Bild der kapazitiven Meßanordnung der Figur 1 einschließlich Anwendungen für von der Tabakmasse abhängige Meßsignale, Einzelheiten von Schaltungsteilen des Blockschaltbildes der Figur 2, ein Übersichts- (Blockschalt-)Bild einer Variante der kapazitiven Meßanordnung der Figur 2 mit Einzelheiten des Meßkondensators zum Erfassen der Tabakmasse des noch unurahüllten Tabakstranges in einem Tabakkanal einschließlich einer Anwendung für ein von der Tabakmasse abhängiges Meßsignal zur Steuerung der Tabakzufuhr·

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Figur 1 zeigt eine Zigarettenstrangmaschine vom Typ GARANT der Anmelderin, die im folgenden nach Aufbau und Wirkungsweise kurz beschrieben wird. Ein auf einem nicht sichtbaren Vliestuch senkrecht zur Bildebene herangefördertes Tabakvlies wird in einem Tabakkanal 1 auf ein bewegtes Tabakband 2 geschauert, auf dem der so gebildete Tabakmengenstrom durch Saugluft gehalten wird. Der Tabak wird dann in eine Nut einer Förderscheibe 3 übernommen, in deren Grund ebenfalls Saugluft wirkt. Ein sogenannte* Strangförderer 4, im wesentlichen bestehend aus einem unter Einwirkung von Saugluft stehenden Förderband, entfernt den Tabak aus der Nu⁴: der Förderscheibe 3 und tibergibt ihn, während der Tabak an der Unterseite des Bandes hängt, auf einen Zigaxeitenpapierstreifen 6, der fortlaufend von einer Bobine 7 a ja/ogen wird. Da der in dem Tabakkanal 1 aufgebaute Tabakmengenstrom bis zu seiner übergabe auf das Zigarettenpapier 6 im wesentlichen nicht mehr verändert wird, von einer möglichen Abnahme von überschüssigem Tabak abgesehen, bildet er einen sogenannten Tabakfüllstrom oder Tabakfüllstrang. Im Förderung das Tabaks befinden sich zwei S teuer anordnungen für die Gr ■.'·;■■-« des Tabakmengenstromes, die Schneidmittel für übersch' : ;i ren Tabak in Form von Egalisatoren 8 und 9 aufweisen. Der . alisator S ist dabei dem Tabakkanal 1, der Egalisator 9 de :5 derschsibe 3 zugeordnet. Die Egalisatoren 8 und 9 weisen ^e «messer auf. Die Schneidebene des Kreismessers des 3o i-sator^ B bezüglich des Tabakbandes 2 ist von besonderen Antrieben (vgl. Figur 4) steuerbar, so daß es mehr oder v*r;ia.*r· Tabak von dem Tabakmengenstrom im Tabakkanal 1 abnehmen k&un, In einem Formatteil 11 wird der Tabakfüll strom mi* ο. »κ Ziga- »ttenpapierstreifen 6 umhüllt, dessen abstehend, m« vor einem Leimapparat 12 mit einem Leimstreifen verse-: wird. Eine Heixleiste 13 trocknet den Leim in der Klebt ti <«.; Zigarettenstranges, so daß ein fertiger Zigarette:. -. ■ : 14 von dem angetriebenen Formatband 16 abgegeber, vii . -iis den Tabak mit dem Zigarettenpapier durch das Forn ί reil 11

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BAD ORIGINAL

zieht. Ein umlaufender Messerapparat 17 sphneidet von dem fortlaufend gebildeten umhüllten Zigarettenstrang 14 Zigaretten 15 ab, die mittels eines Beschleunigers 18 voneinander getrennt und in Mulden einer Ablegertrommel 19 übergeben werden, von der sie der Weiterverarbeitung zugeführt werden.

Im Bereich des fertigen Zigarettenstranges 14, also zwischen Heizleiste 13 und Messerapparat 17, ist eine MeBsteile BI mit einer kapazitiven Dichtemeßanordnung32 gemäß der Erfindung vorgesehen, deren Ausgang mit der Steueranordnung des Egalisators 8 verbunden sein kann derart, daß bei Oberschreiten eines bestimmten Dichtemeßwertes der Abstand der Schneidebene des Kreismessers des Egalisators 8 gegenüber dem Tabakband 2 erniedrigt, bei Unterschreiten erhöht wird, so daß der Mengenstrom, d.h. die Dichte je Längeneinheit Tabakstrang, konstant gehalten wird. Mit dieser Steuerung wird eine Regelung des Mengenstromes auf konstanten Vert erreicht, da das Ergebnis eines Steuereingriffs stets von der Dichtemeßanordnung 32 überwacht wird.

Die kapazitive Dichtemeßanordnung 32 gemäß der Erfindung kann sich auch an der Meßstelle B in Bereich des Tabakkanals 1 befinden. Sie kann dann zur Ermittlung von lurζzeitSchwankungen dienen, d.h. ihre Ausgangssignale können den stromabwärts angeordneten Egalisator 8 steuern. Um den Steuereingriff zu kontrollieren, ist stromabwärts von der Schneidstelle C, und zwar an einer Meßstelle A, eine mit Betastrahlen arbeitende sogenannte nukleare Dichtemeßanordnung 31 vorgesehen. Diese besteht aus einem nuklearen Strahler, z.B. Strontium 90, der Beta-Strahlen aussendet. Ein Empfänger für die von dem Zigarettenstrang 14 geschwächten Betastrahlen kann die Form einer Ionisationskammer haben. Eine

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derartige Meßanordnung zeigt z.B. die britische Patentschrift 1.128.003.

Figur 2 zeigt einen Meßkondensator 33 zum Erfassen der Masse des Zigarettenstranges 14. Der Meßkondensator besteht aus zvei rohrförmig ausgebildeten geerdeten Elektroden 34a und 34b sowie einer symmetrisch dazwischen angeordneten, aus einem ringförmig gebogenen Draht bestehenden Elektrode 36, die mit einem Hochfrequenz-Meßschvingkreis 38 verbunden ist. Die Elektroden 34a und 34b sind mit einem Gehäuse 37 verbunden, das an der Zigarettenstrangmaschine (Figur 1) befestigt ist.

Der Meßkondensator 33 bildet die frequenzbestimmende Kapazität des elektrischen Hochfrequenz-Meßschwingkreises 38, der in dem Beispiel für eine Grundfrequenz von 190 MHz ausgelegt ist. Der Meßschwingkreis 38 ist über eine Kapazität 39 mit einem Hochfrequenz-Referenzschwingkreis 41 verbunden, der mit konstanter Frequenz von (in dem Beispiel ) 200,7 MHz schwingt. Die Schwingkreise 38 und 41 sind so ausgelegt, daß sie das gleiche Temperaturverhalten zeigen, was z.B. durch Anordnung auf einem gemeinsamen Träger und/oder in einem gemeinsamen temperierten Gehäuse üblich ist. In dem Hochfrequenz-Referenz schwingkreis 41 werden beide Schwingungen, also die bezüglich ihrer Frequenz von der Tabakmasse abhängigen Schwingungen und die Schwingungen konstanter Frequenz, überlagert. Die resultierende Ausgangsschwingung stellt eine sogenannte Schvebung dar, d.h. die Amplituden der resultierenden Hochfrequenzspannung ändern sich periodisch mit einer bestimmten Frequenz zwischen einem Minimum und einem Maximu. Diese der Differenz der Schwingungen der beiden Hochfrequenz-Schwingkreise entsprechende Schwebungsfrequenz ist relativ niedrig, so daß sich Änderungen leicht erfassen lassen. Die resultierende Ausgangsspannung mit ihrer niedrigereren Schwingungsfrequenz wird einem Meßglied in Form eines Verhältnisgleichrichters 42 zugeführt, der ein

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Ausgangssignal abgibt, dessen Größe der Frequenz des Eingangssignals veitgehend proportional ist. Dieses Ausgangssignal ist abhängig von der Masse des Tabaks in dem Zigarettenstrang 14 und kann nach Vergleich mit einem von einem Sollwertgeber 43 abgegebenen Sollwertsignal an einer Vergleichsstelle 44 dazu benutzt werden, den Abstand des Egalisa tors von dem Tabakband 2 an der Schneidstelle C mittels einer geeigneten Steueranordnung 50 in an sich bekannter Weise zu steuern. Das Ausgangssignal ist auch einer Anzeigeoder Klassieranordnung 46 zuführbar, in der die Werte, evtl. unterteilt nach Meßwertbereichen, geschrieben und/oder aufsummiert verden. Interessieren nur bestimmte Teile des Stranges, etva die Bereiche, die später zur Bildung der Zigaretten durchtrennt verden, dann kann ein elektronisches Tor 47 von Steuersignalen eines Taktgebers 48 gesteuert verden· Der Taktgeber besteht aus einer synchron mit dem Maschinenantrieb antreibbaren Taktscheibe 49 und einem Näherungsinitiator 51· Das elektronische Tor 47 läßt dann nur zu bestimmten Zeiten Meßsignale zu der Anzeigevorrichtung 46 gelangen, in denen sich die interessierenden Strangteile im Erfassungsbereich des Meßkondensators 33 befinden.

Das der Abveichung des Istvertes von dem Sollvert entsprechende Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 44 kann einen Schwellen vertglied 52 zugeführt verden, das bei Unterschreiten eines bestimmten Standards ein Ausgangssignal (Fehlersignal) an ein Schieberegister 53 abgibt. Dieses Fehlersignal wird von dem Taktgeber 48 synchron zur Maschinendrehzahl durch die Schiebestufen des Schieberegisters 53 geschoben, so daß es dann (nach Verstärkung durch Verstärker 54) zu einem Elektromagnetventil 56 gelangt, venn sich die aus dem fehlerhaften Strangteil gebildete Zigarette vor einer Blasdüse 57 befindet, die über eine Leitung 58, in der das

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Elektromagnetventil 56 angeordnet ist, mit einer Druckluftquelle 59 verbunden ist. Ein von dem Schwellenwertglied 52 abgegebenes Fehlersignal bläst somit immer zur richtigen Zeit die fehlerhafte Zigarette von ihrer Förderbahn ab.

In Figur 3 sind Einzelheiten der Hochfrequenz-Schwingkreise 38 und 41 und des Verhältnisgleichrichters 42 dargestellt.

Der Meßkondensator 33 ist frequenzbestimmender Teil des Hochfrequenz-Meßschvingkreises 38, der außerdem Kondensatoren 61 bis 66, Induktivitäten 67 und 68, einen Widerstand 69 und eine Triode 71 aufweist. Der Hochfrequenz-Referenzschwingkreis 41 zur Erzeugung einer Hochfrequenz-Wechselspannung konstanter Frequenz besteht aus Kondensatoren 72 bis 74, einer Induktivität 76 mit Mittelabgriff, einem Widerstand 77 und einer Triode 78. Mittels eines induktiven Übertragers 79 wird die Schwebungsspannung von 10,7 MH7, die durch Überlagerung der Schwingungen der Schwingkreise 38 und 41 gebildet wird, einem Zwischenkreis 81 übertragen, der die Sekundärwindung des Übertragers 79, einen Kondensator 82, «inen ohm"sehen Widerstand 83 und einen induktiven Widerstand 84 aufweist. Der Zwischenkreis hat die Funktion, nur Spannungen mit der Frequenz der Schwebung passieren zu lassen.

Der Verhältnisgleichrichter 42 besteht im wesentlichen aus einer Eingangsinduktivität in Form einer Spule 86 mit Mittelabgriff, zwei Dioden 87 und 88 in Antiparallelschaltung und Ladekondensatoren 79 und 91. Der Verhältnisgleichrichter 42 weist weitere Kondensatoren 92 bis 96 und ohm*sehe Widerstände 97 bis 103 auf. An seinen Ausgang c gibt er eine Gleichspannung ab, die nur von der Frequenz der dem Gleichrichter übertragenen Schwebungsspannung mit der Zwischenfrequenz von 10,7 MHz abhängt. Da diese Frequenz

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von der Masse des Tabaks im Zigarettenstrang 14 abhängig ist, ist das Ausgangssignal von 42 ebenfalls masseabhängig·

Figur 4 unterscheidet sich von Figur 2 in wesentlichen dadurch, daß sie eine Ausbildung des Meßkondensators zur Erfassung der Tabakmasse 14a im Tabakkanal 1 und die Einführung eines Steuersignals zur Kompensation von unterschiedlichen Feuchtegraden des Tabaks erkennen läßt. Im Grunde des Tabakkanals 1 ist das luftdurchlässige Tabakband 2 über einen Lochboden 5 und eine Saugkaamer 10 geführt. In den Begrenzungswänden 1a und 1b des Tabakkanals 1 sind zvei Elektroden 36a und 36b angeordnet, die mittels Isolierstücken 106a bzv. 106b von den Kanalwänden isoliert sind und mit dem hochfrequenten Meßschwingkreis 38 in Verbindung stehen. Als Gegenelektroden (entsprechend 34a, 34b in Figur 2) virken die Kanalwände 1a, Ib selbst· Der Hochfrequenz-Meßschwingkreis 38, die Kapazität 39, der Hochfrequenz-Referenzschwingkreis 41, der Zwischenkreis und der Verhältnisgleichrichter 42 können so ausgebildet sein, vie in Figur 3 beschrieben. Zvischen 81 und 42 ist aber noch ein steuerbarer Hochfrequenzverstärker 107 geschaltet, dessen Verstärkungsgrad durch ein Steuersignal an Eingang a steuerbar ist. Das Steuersignal kommt von einem Hochfrequens-Kompensationsschwingkreis 108, dessen frequenzbestimmender Teil wieder ein von Tabak durchsetzter Kondensator 109 ist. Die Frequenz des Hochfrequenz-Kompensationsschvingkreises 108 wird so noch gewählt (im Giga-Herz-Bereich), da3 das Ausgangssignal im wesentlichen nur noch abhängig ist von der Feuchte, nicht aber von der Masse des Tabaks. Das Steuersignal an Eingang a des Hochfrequenzverstärkers 107 kompensiert daher den Einfluß der

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Tabakfeuchte auf das Meßergebnis der kapazitiven Meßanordnung 32, bestehend aus den Schaltungselementen 36a, 36b, 38, 39, 41, 81 und 42, zumindest zum Teil. Das Ausgangssignal des Verhältnisgleichrichters 42 wird als Istwert der Vergleichsstelle 44 zugeführt, die von dem Sollwertgeber 43 ein Sollwertsignal erhält.

Zur Ausführung von Verstellbewegungen für das von einem Motor 111 angetriebene Kreismesser 112 des Egalisators 8 ist ein Antrieb 113 auf einer ortsfesten Grundplatte 114 befestigt.

In einer Führung 116 dieser Grundplatte ist eine Führung 117 einer Verschiebeplatte 118 von dem Antrieb 113 verschiebbar. Auf der Verschiebeplatte 118 ist ein Antrieb 119 befestigt. In einer Führung 121 der Verschiebeplatte 118 ist eine Führung 122 einer weiteren Verschiebeplatte 123 von Antrieb 119 verschiebbar. Auf der Verschiebeplatte 123 ist der Motor 111 und das Kreismesser 112 befestigt. Das von der Vergleichsstelle 44 abgegebene Steuersignal, das der Abweichung des Istwertsignals von dem Sollwertsignal entspricht, wird, nach Verstärkung in einem Verstärker 45, dem Antrieb 119 zugeführt, um den Abstand des Kreismessers 112 von dem Tabakband 2 entsprechend dem stromaufwärts von der Schneidstelle C gewonnenen Meßwert zu steuern. Der An trieb 113 erhalt ein Steuersignal von dem nuklearen Meßgerät 31, das die Strangdichte an der Meßstelle A (Figur 1) stromabwärts von der Schneidstelle C erfaßt und ein sehr genaues Meßsignal abgibt, das für die Langzeitkonstanz der Regelung sorgt. Die kurzzeitigen Dichteschwankungen, die von der kapazitiven Meßanordnung erfaßt werden, werden somit zur Vorabsteuerung des Ireismessers (Störgrößenelimination) ausgenutzt.

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In ähnlicher Weise wie Tabak kann die Masse eines anderen Materials der tabakverarbeitenden Industrie erfaßt werden, z.B. die Masse von Filtertau, das auf einer Filterstrangmaschine zu Filterstäben verarbeitet wird . Eine derartige Filterstrangmaschine nebst Steuerungsmöglichkeiten für die Filtertaumasse zeigt z.B. die deutsche Offenlegungsschrift 2.017.360. Die Steuerung des Filtertaus wird nicht durch Abschneiden überschüssigen Materials wie bei Tabak, sondern durch Änderung der Reckung bzw. der Materialzufuhr erreicht·

Der Vorteil der Erfindung liegt in der für bestimmte Anwendungsfälle günstigen Form des Kondensators und in der At der MeQwerterfassung durch Erfassung der Frequenzänderungen in dem Hochfrequenz-Meßschwingkreis mittels einer Schwebungsfrequenz.

- Patentansprüche -

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Claims

Stw.: ZM-Tabakdichtemessung-Ringkondensator - Hauni-Akte 1305 Bergedorf, den 2. Januar 1975

Patentansprüche

y Anordnung zum Erfassen der Masse eines schmalen eingeschlossenen Stromes aus Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie mit einem Meßkondensator, dessen Elektroden mit einer Hochfrequenzspannungsquelle verbunden sind und der frequenzbestimmender Teil eines Hochfrequenz-Meßschwingkreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Ausgangsgröße des Hochfrequenz-Meßschwingkreises (38), deren Frequenz abhängig von der Masse des Tabaks (14, 14a) ist, vorzugsweise die Ausgangsspannung, einer Spannung eines Hochfrequenz-Referenzschwingkreises (41) konstanter von der Frequenz des Meßschwingkreises geringfügig abweichender Frequenz zur Bildung einer resultierenden Schwingung mit periodischen Amplitudenschwankungen (Schwebung) überlagert ist, und daß ein Meßglied (42) zum Erfassen der von der Masse des Tabaks abhängigen Frequenz der periodischen Amplitudenschwankungen (Schwebung) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein als Verhaitnisgleichrichter (42) ausgebildetes Meßglied zum Erfassen der Frequenz der periodischen Amplitudenschwankungen .
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßanordnung (108, 109) zur Bildung eines im wesentlichen von der Feuchte des Tabaks abhängigen Signals vorgesehen ist, deren Ausgang mit einer Steueranordnung (107) zum Steuern der Amplitude der dem Verhältnisgleichrichter (42) zugeführten Spannung verbunden ist.

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Stw.: ZM-Tabakdichtemessung-Ringkondensator - A 1305 Bergedorf, den 2. Januar 1975
4. Anordnung zum Erfassen der Masse eines schmalen eingeschlossenen Stromes aus Tabak oder einem anderen Material der tabakverarbeitenden Industrie mit einem Meßkondensator, dessen Elektroden mit einer Hochfrequenzspannungsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (34, 36) des Meßkondensators (33) in Bewegungsrichtung des Stromes (14) nebeneinander angeordnet sind und den Strom über mindestens einen Teil seines ümfanges senlaecht zu seiner Bewegungsrichtung umfassen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (34, 36) den Tabakstrom, zumindest auf dem größten Teil seines Ümfanges, einschließen.
6. Anordnung nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf einem gemeinsamen Potential liegende Elektroden (34a, 34b) stromaufwärts und stromabwärts von einer mittleren auf einem anderen Potential liegenden Elektrode (36) angeordnet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die mittlere Elektrode (36) mit einem Pol der Hochfrequenzspannungsquelle (38) verbunden ist, während die ihr benachbarten Elektroden Erdpotential haben.
8. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode, vorzugsweise die mittlere Elektrode (36) drahtförmig ausgebildet ist, während die benachbarten Elektroden (34a, 34b) flächenförmig ausgebildet sind.

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Stw.: ZM-Tabakdichtemessung-Ringkondensator - A 1305 Bergedorf, den 2. Januar 1975

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9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (34, 36) einen mit einem Umhüllungsstreifen umhüllten Strom (14) (Tabak, Filtermaterial) umschließen.
10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (34, 36) einen zwischen Begrenzungswänden geführten Strom (14a) (Tabak) umschließen.
11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Masse abhängiges Ausgangssignal des Meßgliedes (42) (Meßsignal) einer Anzeige- und/oder Klassieranordnung (46) zugeführt ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Masse abhängigen Meßsignale, die bestimmten diskreten Teilen des Stromes zugeordnet sind, einer Anzeige- und/oder Klassierenordnung (46, 47) zugeführt sind.
13. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Masse abhängiges Signal einem Vergleichsglied (44) zuführbar ist, dem außerdem ein Sollwertsignal zuführbar ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Differenz zwischen Soll- und Istwertsignal der Masse abhängiges, von dem Vergleichsglied (44) abgege benes Steuersignal einer steueranordnung (52 bis 56) zugeführt ist, die mit einem Entfernungsmittel (57 bis 59) für von einem bestimmten vorgegebenen Standard abweichenden, aus dem fehlerhaften Strom (14) gebildete stabförmige Artikel (15) verbunden ist.

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2500?99

Stw.: ZM-Tabakdichtemessung-Ringkondensator - A 1305 Bergedorf, den 2. Januar 1975

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15. Anordnung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Differenz zwischen SoIl- und Istwertsignal der Masse abhängiges, von dem Vergleichsglied (44) abgegebenes Steuersignal einer Steueranordnung für die Masse des Tabaks (14a) oder einem anderen Material zugeführt ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung als Antrieb (119) für ein relativ zu dem Strom (14a) bewegbares Schneidmesser (111, 112) ausgebildet ist, mit dem von dem Strom mehr oder weniger Material abnehmbar ist.
17. Anordnung nach Anspruch 15 und/oder "ß, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung zusätzlich von einem Signal eines den Strom ebenfalls bezüglich seiner Masse erfassenden, an sich bekannten nuklearen Strahlungsmeßgerätes (31) beaufschlagbar ist.

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