DE2833118C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines Stranges aus rauchfähigen, vorzugsweise aus Tabak beste­ henden Fasern, der gefördert und dabei zunächst durch gesteuertes Abnehmen von überschüssigen Fasern egalisiert wird, und der anschließend verdichtet und mit einem Um­ hüllungsstreifen umhüllt wird, wobei das Abnehmen von überschüssigen Fasern in Abhängigkeit von einem Meßsignal gesteuert wird, das in Abhängigkeit von dem Mengenstrom des egalisierten Stranges, vorzugsweise nach dessen Um­ hüllung gebildet wird.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zum Bilden eines Stranges aus rauchfähigen, vorzugsweise aus Tabak bestehenden Fasern, mit einem Strangförderer und einem Egalisator zum Abnehmen von überschüssigen Fasern, mit einer Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten des egali­ sierten Stranges und zum Umhüllen mit einem Umhüllungs­ streifen, mit einer Meßanordnung für den Mengenstrom des egalisierten, vorzugsweise umhüllten Stranges und einer von dem Meßsignal der Meßanordnung beeinflußten Steueran­ ordnung für den Abstand der Abnahmestelle des Egalisators von dem Strangförderer.

Es ist bei der Zigarettenherstellung durch die DE-OS 26 35 391 bekannt, die Bildung des Tabakstranges, der an­ schließend verdichtet, umhüllt und in einzelne Zigaretten geschnitten wird, so zu steuern, daß eine konstante Menge von Tabak im umhüllten Zigarettenstrang (je Längenein­ heit) und damit in den Zigaretten selbst vorhanden ist. Hierzu dient ein Meßkopf (z. B. eine Beta-Strahlenschran­ ke), der ein von der Tabakdichte im Zigarettenstrang abhängiges Signal abgibt, das die Schneidebene eines überschüssige Fasern abnehmenden sogenannten Egalisators im Sinne einer größeren oder kleineren Abnahmemenge steu­ ert. Dem Raucher ist es jedoch in aller Regel nicht mög­ lich, eine Zigarette auf ihren Tabakgehalt hin zu über­ prüfen. Er beurteilt eine Zigarette daher nach ihrer "Härte", die von der Füllkraft des Tabaks abhängt. Die Härte wird bestimmt von dem Widerstand, den die Tabakfa­ sern in einer Zigarette einer im Bereich der elastischen Verformung liegenden Kraft entgegensetzen. Diese Härte kann der Raucher mit den Fingern prüfen. Es kann daher vorteilhaft sein, den Aufbau eines Tabakstranges zur Zigarettenherstellung nicht zum Erreichen konstanter Menge, sondern konstanter Härte zu steuern.

Hierzu sind bereits spezielle Meßgeräte zu einer unmit­ telbaren Erfassung der Härte eines umhüllten Zigaretten­ stranges bekanntgeworden. So zeigt die US-PS 34 11 513 eine Düse, aus der Luft auf einen Zigarettenstrang gelei­ tet und die elastische Verformung, die ein Maß für die Härte ist, erfaßt wird. Eine andere Meßanordnung für eine Vorsteuerung zeigt die GB-PS 14 68 169, in der eine Ta­ sterrolle mit einer bestimmten Kraft auf die Oberfläche des Tabakstranges gedrückt wird. Aus der elastischen Verformung und der entsprechenden Änderung der Lage der Tasterrolle kann auf die Härte geschlossen und ein Egali­ sator entsprechend gesteuert werden.

Es hat sich herausgestellt, daß Meßgeräte zur direkten Erfassung der Stranghärte und entsprechenden Steuerung des Egalisators nicht immer zufriedenstellend arbeiten. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, einen Tabakstrang für die Zigarettenherstellung zu bilden, der auf konstante Härte des umhüllten verdich­ teten Stranges (Zigarettenstrang) und damit der von die­ sem abgeschnittenen Zigaretten geregelt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung da­ durch erreicht, daß die Abnahme des überschüssigen Tabaks von einem Steuersignal gesteuert wird, das in Abhängig­ keit von dem nach einer für einen gewünschten Härtewert des umhüllten Stranges (Zigarettenstrang) vorgegebenen einen definierten Zusammenhang zwischen der Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges und dem Meßsignal darstellenden Funktion korrigierten Meßsignal (Dichte) gebildet wird, und daß das Steuersignal den Abstand der Abnahmestelle von einem Strangförderer im Sinne eines Konstanthaltens der Stranghärte steuert.

Dabei kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung das Steuersignal das Sollwertsignal eines Lageregelkrei­ ses für die Abnahmeebene bilden, dessen Istwertsignal in Abhängigkeit von der Höhe des egalisierten unverdichte­ ten Stranges gebildet wird; bei Abweichung beider Signale wird dann die Lage der Abnahmestelle relativ zu dem Strangförderer verändert.

Die Erfassung des Istwertes für die Stranghöhe kann in Weiterbildung der Erfindung berührungslos, z. B. opto­ elektronisch, erfolgen. Es können jedoch auch andere berührungslos arbeitende Meßverfahren Verwendung finden, z. B. kapazitiv, mit Ultraschall oder mit Meßluft arbei­ tende Meßverfahren.

Eine besonders vorteilhafte Erfassung des Istwertes "Stranghöhe" besteht in einem Verfahren, das den Abstand der Abnahmestelle von dem Strangförderer erfaßt, da die Abnahmestelle die Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges bestimmt.

Die vorgenannte Anordnung, die insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung dient, ist gekenn­ zeichnet durch einen der Meßanordnung nachgeschalteten Funktionsgeber, dessen entsprechend einer für einen ge­ wünschten Härtewert des verdichteten umhüllten Stranges einen definierten Zusammenhang zwischen der Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges und dem Meßsignal (Dichte) darstellenden Funktion gebildetes Ausgangssignal der Steueranordnung als Steuersignal für die Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges zugeführt ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Lageregelkreis für die Abnahmestelle des Egalisators vorgesehen, dessen Sollwertgeber der Funktionsgeber ist. Der Istwertgeber dieses Lageregelkreises ist in vorteil­ hafter Weiterbildung der Erfindung als berührungslose Meßanordnung für die Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges, vorzugsweise als opto-elektronische Meßanord­ nung, ausgebildet. Der Istwertgeber kann aber auch als die Stellung des Egalisators bezüglich des Strangförde­ rers erfassende Meßanordnung ausgebildet sein, da die Abnahmeebene (Schneidebene) des Egalisators mit der Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges zwangsläufig übereinstimmt.

Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, daß bekannte und bewährte Dichteregelanordnungen ohne großen zusätzlichen Aufwand so verwendet werden können, daß mit ihnen ein Zigarettenstrang auf konstante Härte geregelt werden kann. Empfindliche und nicht zuverlässig arbeitende Meßeinrichtungen zur Direkterfassung der Härte sind hierbei nicht erforderlich.

Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele zei­ genden Zeichnung näher erläutert:

Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Bereich zum Bilden eines Tabakstranges zur Zigarettenherstellung bei einer bekannten Zigarettenstrangmaschine mit einer Steueranordnung zum Beeinflussen der Strangbildung zwecks Erreichens konstanter Härte (oder Tabakmenge) in den Zigaretten in Abhängigkeit von einer Stranghöhenmessung,

Fig. 2 ein Diagramm für den funktionellen Zusammen­ hang zwischen der Strangdichte und der Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges in Abhängigkeit von unterschiedlichen Zigaretten­ härten.

In Fig. 1 ist ein über Rollen 1 und 2 geführtes luft­ durchlässiges Förderband 3 mit einer Unterdruckkammer 4 an seiner Rückseite zunächst über eine Aufbauzone 6 ge­ führt, in der Fasern (z. B. aus Tabak) hochsteigen (indem sie entweder mechanisch z. B. mittels einer Bürste hoch­ geworfen oder mittels strömender Luft hochtransportiert werden) und infolge des Unterdruckes an der Unterseite des Förderbandes 3 in Form eines Stranges 7 hängenblei­ ben. Das Förderband 3 fördert den Tabakstrang dann an einem bekannten Egalisator 8 vorbei, der von der nach unten hängenden Oberfläche des Tabakstranges 7 überschüs­ sigen Tabak abnimmt. Der Egalisator 8 kann in bekannter Weise als rotierendes Kreismesser ausgebildet sein, das mit einem Zackenrad zusammenarbeitet. Er kann jedoch auch Klemmscheiben 8 a aufweisen, wobei der überschüssige Tabak mittels einer Bürste 8 b (oder einem Paddelrad) entfernt wird. Einzelheiten einer Egalisiervorrichtung der zuletzt genannten Art sind z. B. in der US-PS 30 30 966 darge­ stellt.

Der Abstand Ht der Abnahmestelle (Schneidebene) E des Egalisators 8 von dem Förderband 3 ist mittels eines steuerbaren Antriebes 9 (Stellmotor), der von einer Steu­ eranordnung 11 gesteuert wird, verstellbar.

Der egalisierte unverdichtete Tabakstrang 7 a wird auf einen Umhüllungsstreifen 12 (im allgemeinen Papier) über­ führt und von einem Formatband 13 durch eine Formatgarni­ tur 13 a gefördert, in der der Tabakstrang 7 a verdichtet wird und der Streifen 12 um den Tabakstrang zum Bilden eines Zigarettenstranges 7 b herumgelegt und verklebt wird.

Von diesem Zigarettenstrang 7 b werden dann von einem Messerapparat 14 in an sich bekannter Weise Zigaretten 15 abgeschnitten und zur Weiterverarbeitung abgefördert.

Stromabwärts von dem Egalisator 8 ist eine bekannte Meß­ anordnung 22 angeordnet, die ein Meßsignal abgibt, das der Dichte des Tabaks in dem auf einen konstanten Quer­ schnitt verdichteten Tabakstrang, nämlich in dem umhüll­ ten Zigarettenstrang 7 b, entspricht. Die Meßanordnung 22 ist vorteilhaft als bekannte Beta-Strahlen-Schranke aus­ gebildet mit einem als radioaktives Präparat ausgebilde­ ten Sender 23 zum Aussenden von Beta-Strahlen und mit einem z. B. als Ionisationskammer ausgebildeten Empfänger 24.

Das von der Meßanordnung 22 abgegebene Meßsignal, das der Dichte oder Menge Dg des Tabaks im egalisierten und ver­ dichteten Zigarettenstrang 7 b entspricht, ist dem Eingang a eines Funktionsgebers 66 zugeführt, in dem Wertepaare für verschiedene Abstände der Schneidebene E des Egalisa­ tors 8 von dem Förderband 3 und damit der Höhe Ht des egalisierten unverdichteten Tabakstranges 7 a in Abhängig­ keit von den Dichtewerten des egalisierten, verdichteten Tabakstranges (Zigarettenstrang 7 b) gespeichert sind. Dem Funktionsgeber 66 können außerdem an seinem Eingang b unterschiedlichen Härten G 1, G 2, G 3 der Zigaretten ent­ sprechende Signale zugeführt werden, auf die (Härten) die Zigarettenproduktion gesteuert werden soll.

Den von dem Funktionsgeber 66 hergestellten Zusammenhang zwischen von der Meßanordnung 22 abgegebenen Eingangssi­ gnalen Dg, härteabhängigen Signalen G 1 (weich), G2 (mit­ tel), G3 (hart) und Höhen Ht des egalisierten unverdich­ teten Tabakstranges 7 a gibt das Diagramm der Fig. 2 an.

Das von dem Funktionsgeber 66 analog gebildete oder nach einem Programm entsprechend der vorgegebenen Funktion digital errechnete Ht entsprechende Ausgangssignal wird von Ausgang c - innerhalb des Regelkreises - zum Steuern des Egalisierungsvorganges im Sinne konstanter Härte oder Füllkraft des egalisierten, verdichteten Tabakstranges 7 b und damit der fertigen Zigaretten 15 verwendet.

Unter den vorgenannten Begriffen versteht man in der Technik der Zigarettenherstellung den Widerstand, den eine Zigarette einer im elastischen Bereich liegenden Verformung, z. B. mittels eines konstanten Gewichtes oder den prüfenden Fingern des Rauchers, entgegensetzt. Sie ist abhängig von unterschiedlichen Einflußgrößen wie Elastizität der Fasern, Menge und/oder Sorte des Tabaks usw. Nach dieser "Härte" beurteilt der Raucher vorwiegend die Qualität der Zigarette, da er die Konstanz der in einer Zigarette enthaltenen Tabakmenge, auf die die Ziga­ retten bisher geregelt werden, nicht prüfen kann. Der Funktionsgeber 66 kann allerdings auch so ausgebildet sein, daß sein Ausgangssignal zum Steuern der Abnahme von Tabakfasern auf konstante Tabakmenge in den fertigen Zigaretten dient. Der funktionelle Zusammenhang zwischen Dg und Ht ist dann dieser veränderten Steuergröße "Tabak­ menge" (anstatt "Härte") angepaßt.

Das Ausgangssignal des Funktionsgebers 66 wird als Soll­ wert einem Regelkreis für die Höhe Ht des egalisierten, unverdichteten Stranges 7 a zugeführt. Vorteilhaft eignet sich hierzu ein Lageregelkreis für den Abstand der Abnah­ mestelle (Schneidebene) E des Egalisators 8 von dem För­ derband 3, da dieser zugleich die Höhe Ht des egalisier­ ten unverdichteten Tabakstranges 7 a festlegt. Dem Eingang a eines Vergleichsgliedes 67 des Lageregelkreises wird das Ausgangssignal von Funktionsgeber 66 als Sollwertsi­ gnal zugeführt. Ein Eingang b des Vergleichsgliedes 67 wird mit einem Signal beaufschlagt, das der Höhe Ht des egalisierten unverdichteten Stranges 7 a entspricht. Die­ ses Signal kann von einer an sich bekannten schematisch dargestellten opto-elektronischen Meßanordnung 17′ abge­ geben werden. Vorteilhafter ist es jedoch, das Signal in Abhängigkeit von der Stellung der Schneidebene E (Abnah­ mestelle) des Egalisators 8 zu bilden, da diese gleich­ zeitig ein Maß für die Höhe Ht des egalisierten unver­ dichteten Tabakstranges 7 a ist. Hierzu dient die Höhen­ meßanordnung 48, deren Ausgangssignal dem Ausgang b des Vergleichsgliedes 67 zugeführt ist. Die Meßanordnung 48 kann ein an sich bekannter, z. B. induktiv arbeitender Wegmeßwertgeber sein, bei dem ein Eisenstück die Indukti­ vität einer Spule je nach seiner Lage beeinflußt.

Eine etwaige Differenz beider dem Vergleichsglied 67 zugeführter Signale wird als Lageregelabweichung der Steueranordnung 11 zugeführt, die den Stellmotor 9 des Egalisators 8 so steuert, daß die Schneidebene E mit dem von dem Funktionsgeber abgegebenen Ht entsprechenden Steuersignal (Sollwert des Lageregelkreises) überein­ stimmt.

Eine Umschaltanordnung 68 erlaubt es, das der Dichte des Zigarettenstranges 7 b entsprechende Meßsignal von der Meßanordnung 22 direkt, d. h. über die gestrichelt ge­ zeichnete Steuerleitung 69 dem Vergleichsglied 67 zuzu­ führen. Durch die Umschaltmöglichkeit kann die Steuerung bzw. Regelung somit wahlweise für konstante Härte der Zigaretten oder für konstante Tabakmenge in den Zigaret­ ten betrieben werden, je nach Wunsch des Zigarettenprodu­ zenten.

Außerdem ist es möglich, einen Grenzwertgeber 71 vorzuse­ hen, der obere (Leitung 72) und untere (Leitung 73) Grenzwertsignale für die Mengen an die Steueranordnung 11 abgibt, die auch bei einer Härteregelung nicht über- bzw. unterschritten werden dürfen. Bei Erreichen einer dieser Grenzen wird die Strangbildung mit dem entsprechenden Grenzwert fortgesetzt.

Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, die Herstel­ lung von anderen in der tabakverarbeitenden Industrie erzeugten stabförmigen Gegenständen aus rauchfähigem Material, z. B. Zigarren und Zigarillos, auf die erfin­ dungsgemäße Art zu steuern bzw. zu regeln.

Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Her­ stellung sonstiger in der tabakverarbeitenden Industrie erzeugter stabförmiger Gegenstände, z. B. aus Filtermate­ rial, auf die erfindungsgemäße Art zu steuern bzw. zu regeln, falls bei der Herstellung ein Teil des Materials zwecks Egalisierung eines Stranges abgenommen wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bilden eines Stranges aus rauchfähigen vorzugsweise aus Tabak bestehenden Fasern, der gefördert und dabei zunächst durch gesteuertes Abnehmen von über­ schüssigen Fasern egalisiert wird, und der anschließend verdichtet und mit einem Umhüllungsstreifen umhüllt wird, wobei das Abnehmen von überschüssigen Fasern in Abhängig­ keit von einem Meßsignal gesteuert wird, das in Abhängig­ keit von dem Mengenstrom (Dichte) des egalisierten Stran­ ges, vorzugsweise nach dessen Umhüllung, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme des überschüssi­ gen Tabaks von einem Steuersignal gesteuert wird, das in Abhängigkeit von dem nach einer für einen gewünschten Härtewert des umhüllten Stranges (Zigarettenstrang) vor­ gegebenen einen definierten Zusammenhang zwischen der Höhe des egalisierten unverdichteten Stranges und dem Meßsignal (Dichte) darstellenden Funktion korrigierten Meßsignal gebildet wird, und daß das Steuersignal den Abstand der Abnahmestelle von einem Strangförderer im Sinne eines Konstanthaltens der Stranghärte steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal das Sollwertsignal eines Lageregel­ kreises für die Abnahmeebene bildet, dessen Istwertsignal in Abhängigkeit von der Höhe des egalisierten unverdich­ teten Stranges gebildet wird, und daß bei Abweichung beider Signale die Lage der Abnahmestelle relativ zu dem Strangförderer verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das der Höhe des egalisierten unverdichte­ ten Stranges entsprechende Istwertsignal durch Erfassen des Abstandes der Abnahmestelle von dem Strangförderer erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das der Höhe des egalisierten unverdichte­ ten Stranges entsprechende Meßsignal berührungslos, vor­ zugsweise opto-elektronisch, gebildet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur des Meßsignals abschaltbar ist, so daß das Meßsignal die Abnahme des überschüssigen Tabaks im Sinne eines Kon­ stanthaltens des Strangmengenstromes unmittelbar steuert.

6. Anordnung zum Bilden eines Stranges aus rauchfähigen vorzugsweise aus Tabak bestehenden Fasern, mit einem Strangförderer und einem Egalisator zum Abnehmen von überschüssigen Fasern, mit einer Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten des egalisierten Stranges und zum Umhüllen mit einem Umhüllungsstreifen, mit einer Meßanordnung für den Mengenstrom (Dichte) des egalisierten, vorzugsweise umhüllten Stranges und einer von dem Meßsignal der Meßan­ ordnung beeinflußten Steueranordnung für den Abstand der Abnahmestelle des Egalisators von dem Strangförderer, gekennzeichnet durch einen der Meßanordnung (22) nachge­ schalteten Funktionsgeber (66), dessen entsprechend einer für einen gewünschten Härtewert des verdichteten umhüll­ ten Stranges einen definierten Zusammenhang zwischen der Höhe (Ht) des egalisierten unverdichteten Stranges (7 a) und dem Meßsignal (Dichte) darstellenden Funktion gebil­ detes Ausgangssignal der Steueranordnung (11) als Steuer­ signal für die Höhe (Ht) des egalisierten unverdichteten Stranges (7 a) zugeführt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Lageregelkreis für die Abnahmestellle (E) des Egalisators (8), dessen Sollwertgeber der Funktionsgeber (66) ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Istwertgeber eine die Höhe des egali­ sierten Stranges (7 a) erfassende Meßanordnung (17′, 48) vorgesehen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber als berührungslose Meßanordnung, vorzugsweise als opto-elektronische Meßanordnung (17′), ausgebildet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber als die Stellung (E) des Egalisators (8) bezüglich des Strangförderers (3) erfassende Meßan­ ordnung (48) ausgebildet ist.