DE2833527A1

DE2833527A1 - Vorrichtung zum perforieren einer materialbahn

Info

Publication number: DE2833527A1
Application number: DE19782833527
Authority: DE
Inventors: Reginald Charles Bolt; Robert Ernest Williams
Original assignee: Molins Ltd
Current assignee: Mpac Group PLC
Priority date: 1977-08-05
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS6253143B2; US4219727A; IT7826539A0; FR2399307B1; IT1158959B; JPS5441399A; FR2399307A1

Description

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Vorrichtung zum Perforieren einer Materialbahn

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung zum Perforieren von Papier, das beim Ansetzen von Filtern an Zigaretten verwendet wird, um eine Ventilation zu erzeugen und somit das Inhalieren von Krebserregern zu vermindern. Sie kann jedoch auch zur Perforierung von anderen Bahnen aus Papier und ähnlichen dielektrischen Materialien verwendet werden, um ihre Porosität zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung besitzt verschiedene Aspekte, die getrennt oder in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden können.

Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung ist eine Vorrichtung zum Perforieren einer sich bewegenden Bahn gekennzeichnet durch mindestens eine Elektrode auf der einen Seite des Weges der Bahn, mindestens eine Elektrode gegenüber der ersten Elektrode und auf der anderen Seite des Weges der Bahn, eine Einrichtung zum Zuführen einer Bahn aus Papier oder dergleichen zwischen den Elektroden mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eine Wechselstrom-Leistungsquelle, die an den Elektroden ein Potential anlegt, das ausreicht, um einen Funken zu erzeugen, der durch die Bahn aus Papier oder dergleichen hindurchtritt, wobei die Wechselstram-Leistungsquelle das Potential mit einer solchen Frequenz abgibt, daß eine Anzahl

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von Funken erzeugt wird, während jedBr Abschnitt der Bahn sich in der Nachbarschaft der Elektroden befindet, so daß jede Perforation in der Bahn durch den Durchtritt einer Anzahl von Funken gebildet wird, und eine Einrichtung zum Blasen von Luft oder eines anderen Gases über die Funken.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Perforieren einer sich bewegenden Bahn aus Mundstückpapier in einer Filterzigaretten-Herstellungsanlage gekennzeichnet durch eine Reihe von getrennten Elektroden auf einer Seite des Weges der Bahn, eine damit zusammenwirkende Elektrode bzw. ein Satz von Elektroden auf der anderen Seite des Weges der Bahn, wobei jede der getrennten Elektroden mittels eines entsprechenden Kondensators mit dem Ausgang einer Hochspannungs—Wechselstrom—Leistungsquelle veränderlicher Frequenz verbunden ist, und eine Steuereinrichtung, die die Porosität der perforierten Bahn und/oder den Widerstand für den Luftstrom durch die Perforierungen der fertigen Filterzigaretten überwacht und die Frequenz des Versorgungsstroms so steuert, daß die wirksame Impedanz der Kondensatoren und somit der Strom durch die Elektroden zur Erzielung der gewünschten Porosität und/oder des erwünschten Luftwiderstandes geändert werden.

Wenn die Frequenz der Leistungsquelle vergrößert wird, wird somit die Porosität durch die Zunahme der Lochgröße aufgrund des größeren Stromes

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erhöht. Man könnte erwarten, daß eine Frequenzvergrößerung auch die Anzahl der von den Funken gebildeten Löchern vergrößert (das heißt den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Löchern verkleinert). Von der Anmelderin wurde jedoch festgestellt, daß es in der Praxis einen minimalen Lochabstand von ungefähr 0,5 mm für ein Mundstückpapier ergibt, das sich mit einer typischen GeschwindigkextNungefähr 50 m/min bewegt. Nachdem ein Loch von einem Funken gebildet worden ist, haben bei hohen Frequenzen nachfolgende Funken die Neigung, einem zunehmend indirekten Weg durch das gleiche Loch zu folgen, statt ein neues Loch zu bilden. Daher bleibt bei hohen Frequenzen in der Größenordnung, die von der Anmelderin bevorzugt wird, dBr Lachabstand ungefähr konstant, aber die Änderung der Frequenz ändert den Strom und somit die Lachgröße.

Die Porasitätsüberwachungsvorrichtung ist vorzugsweise pneumatisch und kann beispielsweise aus einer Unterdruckvorrichtung bestehen, über die das perforierte Papier sich hinwegbewegt, und sie kann mit einer Einrichtung zum Überwachen des Strömungswiderstandes versehen sein, der von dem perforierten Papier erzeugt wird, beispielsweise indem der Luftdruck oder der Luftstrom in der Unterdruckvorrichtung gemessen wird. Der Luftstrom durch die Perforationen der fertigen Zigarette kann in der Weise geprüft werden, wie dies in der britischen Patentanmeldung Nr. 23 271/77 der Anmelderin beschrieben ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zun Herstellen von Filterzigaretten mit einem gewünschten

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Grad an Ventilation gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Funkenperforieren einer Bahn aus Mundstückpapier, eine Einrichtung zum Ändern des Grades der Perforation des Mundstückpapiers durch Ändern der Frequenz des Leistungseingangs zur Perforierungsvorrichtung, eine Einrichtung zum Messen der Ventilation zumindest einiger der Zigaretten, die unter Verwendung des perforierten Mundstückpapiers gefertigt werden, und eine Steuereinrichtung zum Verstellen der Frequenz der Versorgungsleistung für die Perforierungsvorrichtung in entsprechender Weise, um den gewünschten Grad an Ventilation zu erzielen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Zigaretten unter Verwendung van Filtermundstücken zusammengesetzt, die mechanisch perforiert worden sind, wie dies beispielsweise in der britischen Patentanmeldung Nr· 32 970/77 der Anmelderin beschrieben ist. Falls möglich, sollte die Notwendigkeit zur Verstellung mechanischer Perforierungsvorrichtungen vermieden werden, um eine maximale Betriebssicherheit zu gewährleisten und die Anzahl der bewegten Teile in der Vorrichtung auf ein Minimum zu beschränken, und somit hat die vorliegende Erfindung den erheblichen Vorteil, daß ein steuerbarer Ventilationsgrad der Zigaretten allein durch Ändern des elektrischen Eingangs zu der Funkenperforierungsvorrichtung erhalten werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil die äußere Umhüllung des Filtermundstücks elektrisch perforiert wird und somit natürlich der Gesamtgrad der Ventilation gesteuert wird, vorausgesetzt, die mechanisch perforierten Löcher im Filter selbst sind relativ groß.

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Die Erfindung hat ferner - im Vergleich zu Verfahren, bei denen ventilierte Zigaretten unter Verwendung von fertigperforiertem Mundstückpapier zusammengefügt werden - den erheblichen Vorteil, daß der Ventilationsgrad unter der Kontrolle des Zigarettenherstellers steht. Er kann somit Zigaretten mit einem beständigen Grad an Rauchverdünnung herstellen, selbst wenn einige der anderen Herstellungsprozesse (abgesehen von der tatsächlichen Perforation) vor dem letztlichen Zusammenfügen der Zigaretten die Neigung haben, eine veränderliche Rauchverdünnung hervorzurufen (zum Beispiel durch eine veränderliche Porosität der Stopfenumhüllung}. Solch eine Kontrolle wäre natürlich unmöglich, wenn der Perforierungsgrad des Mundstückpapiers unveränderlich wäre.

Vorzugsweise wird der Luftstrom durch die Perforationen unter Verwendung eines Systems geprüft, das in der GB-PS Nr. 23 271/77 beschrieben ist; bei diesem System werden die Zigaretten auf einem genuteten Förderer durch eine Prüfstation getragen, in der der größere Teil der Zigarettenumhüllung, vorzugsweise ausschließlich des perforierten Teils, geprüft wird, außer daß mindestens eine zigarettentragende Station auf dem Förderer so ausgebildet ist, daß nur der Luftstrom durch die Perforationen geprüft wird. Die Prüfvorrichtung kann daher derart sein, wie sie in der GB-PS 1 217 203, modifiziert entsprechend der Zeichnung der britischen Patentanmeldung Nr. 23 271/77, dargestellt ist.

Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung einen Perforationsüberwachungskreis, der von einer Prüfvorrichtung Taktsignale empfängt, die das Vorhandensein

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einer Zigarette signalisieren, deren Ventilationseigenschaften untersucht werden sollen, und der außerdem ein Kennwertsignal für diese Zigarette empfängt, wobei der Perforationsuberwachungskreis in der Lage ist, das Kennwertsignal mit den Kennwerten einer vorgegebenen Anzahl von anderen Zigaretten zu mitteln, um ein Steuersignal für die Perforierungsvorrichtung zu erzeugen.

Vorzugsweise besitzt der Perforierungs-Überwachungskreis einen ersten Eingang für das Zigarettenkennwertsignal, einen zweiten Eingang für ein Signal, das das Vorhandensein einer Zigarette in der Prüflage anzeigt, einen dritten Eingang für ein Signal, das anzeigt, daß die Zigarette eine als Probe dienende Zigarette ist, und eine Einrichtung zum Bilden eines Mittelwertes aufeinanderfolgender Signale am ersten Eingang, die mit Signalen am dritten Eingang zusammenfallen,,

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Funkenperforation einer sich bewegenden Bahn gekennzeichnet durch eine Elektrodenanordnung mit mehreren Nadelelektroden, die in einer Linie auf einer Seite des Weges der sich bewegenden Bahn angeordnet sind, und eine längliche Gegenelektrode auf der anderen Seite der Bahn, die zur Reihe der Nadelelektroden ausgerichtet ist und in Richtung ihrer LängB bewegbar ist, um zu einer veränderlichen Anzahl der Nadelelektroden ausgerichtet werden zu können und eine veränderliche Anzahl von Perforationen pro Längeneinheit der Bahn zu erzeugen.

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Vorzugsweise ist die Linie der Nadelelektroden und die längliche Elektrode unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung der Bahn angeordnet; der Winkel kann veränderbar sein. Um einen vom Funken erzeugten Brand zu verhindern oder zumindest einzuschränken, kann Luft kontinuierlich über die Fläche der Bahn an der Perforierungsstation, vorzugsweise rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Bahn, geblasen werden.

Gernäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Perforierungskopf gekennzeichnet durch ein erstes Teil, das eine Auflagefläche für die zu perforierende Materialbahn bildet, mindestens eine Elektrode, die in dem Teil so angebracht ist, daß sie der Auflagefläche des Teils ausgesetzt ist, ein zweites Teil, das angrenzend am ersten Teil angebracht ist und mit der Auflagefläche des ersten Teils einen Kanal für die Bahn bildet, mindestens eine Elektrode, die in dem zweiten Teil so angebracht ist, daß sie mit dem Kanal in Verbindung steht, und eine Einrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen den beiden Teilen.

Der Perforierungskopf kann auch eine Vorrichtung zum periodischen Vergrößern des Abstandes zwischen den beiden Teilen während einer kurzen Zeitspanne umfassen, so daß eine Papier-Klebestelle bzw. Spleißung durch den Perforierungskopf hindurchtreten kann. Luftkanäle können im Perforierungskopf oder in einer zugehörigen Sammelleitung vorgesehen werden, damit Kühlluft über die Nadelelektroden geblasen werden kann. Der Perforierungskopf kann außerdem drehbar gelagert sein, damit der Winkel der Elektrodenlinie relativ zur Bewegungsrichtung der Papierbahn geändert werden kann.

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Anhand der Zeichnungen werden einige Ausfuhrungsbsispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Funkenperforierungsvorrichtung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung für die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel j

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 35

Fig. 5 ein schematisches Diagramm einer Einrichtung zum Per

forieren von MundstUckpapier und zum Ansetzen von Filterstapfen;

Fig. S ein Schaltdiagramm eines Perforierungsüberwachungskreises.

In Fig. 1 wird eine Bahn 2 aus Papier^einer Elektrodenanordnung 4 vörbsigeführti die eine Reihe von Nadelelektroden 6 enthält; die

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Nadelelektroden 6 sind parallel zueinander und senkrecht zur Fläche der Bahn 2 angeordnet. Die Enden der Nadelelektroden 6 befinden sich dicht an der Oberfläche des Papiers, und auf der anderen Seite des Papiers, ausgerichtet zur Reihe der Nadelelektroden 6, befindet sich eine längliche Gegenelektrode in Form eines Stabes 8. Der Funkenspalt liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 0,2 mm. Der Stab 8 und die Reihe der Nadelelektroden S erstrecken sich über die Bahn 2 unter einem spitzen Winkel«^ zur Bewegungsrichtung; für den spitzen Winkel gilt zum Beispiel °\. = 4 30·. Die Elektroden sind vorzugsweise aus mit Thorium legiertem Tungsten (das 1 bis 2°/₀ Thorium enthält) oder aus Tungsten, das Zirkonium enthält.

Luftstrahlen aus einer Anzahl von Düsen 9 (von denen nur eine dargestellt ist) blasen quer über die Oberfläche der Bahn 2 an den Punkten der Nadelelektroden 6, so daß die Bogen rasch gelöscht werden, nachdem sie getroffen worden sind. Der Druck der den Düsen zugeführten Luft ist vorzugsweise verstellbar.

Die längliche Stabelektrode 8 kann hinsichtlich ihrer Lage in Längsrichtung selbsttätig gesteuert werden (insbesondere wenn wesentlich mehr Nadel ^Γ° S vorgesehen sind), um die Anzahl der Perforationen zu ändern.

Um die Nadelelektroden 6 kühl zu halten, kann Luft ebenfalls an ihren oberen Enden vorbeigeblasen werden, beispielsweise in der Weise, daß

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sie in einem hohlen Gehäuse angeordnet werden, an dem eine Druckluftquelle angeschlossen ist.

Die Geschwindigkeit der Papierbewegung durch die Vorrichtung kann in der Größenordnung von 50 m/min liegen.

Eine Parositäts-Überwachungsvorrichtung 10 ist stromab der Elektrodenanordnung angeordnet und weist einen Unterdruckkasten 12 mit einer offenen Oberseite auf, über die die Bahn 2 läuft, nachdem sie perforiert worden ist. Die Ränder der offenen Oberseite sind glatt, so daß die Bahn 2 vom Unterdruck in dichte Anlage mit dem Unterdruckkasten 12 gezogen wirdj der Unterdruck wird durch eine Leitung 14 angelegt, an der außerdem ein Druckübertrager 16 angeschlossen ist.

Fig. 2 zeigt den elektrischen Schaltkreis der Vorrichtung. Die Nadelelektroden 6 sind jeweils über einen Kondensator 18 an einer gemeinsamen Leitung 20 vom Ausgangstransformator 22 einer 2000 Volt RMS Wechselstrom-Leistungsquelle angeschlossen. Die Kondensatoren 18 können typischerweise Werte in der Größenordnung von 50 bis 300 Picofarad haben, während die Hochspannung-Speisefrequenz im Bereich von 7 bis 3OkHz, vorzugsweise in einem 2:1 Bereich, veränderlich sein kann, so daß der Versargungsstrom, der jeder Nadelelektrode von ihrem entsprechenden Kondensator geliefert wird, in der Größenordnung von 10 bis 70 Milliampöre liegt. In einem typischen Betriebszustand liefert die Leistungsquelle 3000 V bei 5000 kHz, und die Kapazität pro Nadel beträgt

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220 pF, was einen Nadelstrom von SO MA ergibt.

Die Versorgungsfrequenz wird zur Erzielung der gewünschten Porosität geändert, indem das Signal vom Druckübertrager 16 zur Steuerung eines Oszillators 24 benutzt wird, der den Hauptverstärker 26 der Leistungsquella antreibt, dessen Ausgang in der Größenordnung von einem Kilowatt oder mehr liegt. Der Oszillator 24 kann beispielsweise spannungsgesteuert sein, und der Ausgang des Druckübertragers 16 kann ebenfalls in Form einer Spannung vorliegen.

Wenn der Druckübertrager 16 den Rückdruck in dar Unterdruckleitung (wie dargestellt) mißt, fällt sein Ausgang ab, wenn die gemessene Porosität der Bahn größer wird, so daß die Frequenz des Oszillators 24 zunehmend kleiner wird. Der effektive Widerstand der Kondensatoren 18 wird somit vergrößert, so daß die Funkenleistung verringert wird, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Damit eine erwünschte Porosität erzielt werden kann, ist ein Differenzverstärker 28 mit einer Bezugsquelle 32 zwischen den Druckübertrager 16 und den Oszillator 24 geschaltet. Wenn der Druckübertrager 16 so ausgebildet ist, daß sein Ausgang mit der Porosität zunimmt, ist der Verstärker 28 Bin invertierender Verstärker.

In jedem Fall wird die gewünschte Porosität dadurch eingestellt, daß die Bezugsquelle 32 verstellt wird, unter der Voraussetzung, daß die anderen Bedingungen (zum Beispiel die Kapazitätsbelastung, dBr Elektrodenspalt, das zu perforierende Material) konstant bleiben. Ein Porositätsmeßgerät

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30 ist am Ausgang des Druckübertragers 16 angeschlossen, um die Porosität überwachen zu können.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet zum Perforieren von Mundstückpapier für Zigaretten. In diesem Fall liegt das Papier normalerweise in doppelter Breite vor, so daß es bei der Herstellung von Filterzigaretten dazu verwendet werden kann, eine Länge eines Zigarettenstrangs an jedem Ende eines Doppeltlängen-Filterstopfens anzusetzen, der dann später in zwei Teile geschnitten wird. In diesem Fall sind zwei Reihen von Perforationen erforderlich, so daß zwei Sätze von Elektroden vorgesehen werden.

Ein eher praktisches Ausführungsbeispiel eines Perforierungskopfes dieser Art ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Perforierungskopf 34 besteht aus zwei Hälften 36,38 (Fig. 4), die entlang eines Randes 40 miteinander verbunden sind, um zwischen sich einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 42 zu bilden. Die Bahn 44 aus Mundstückpapier doppelter Betrieb wird im Betrieb in den Schlitz 42 eingefädelt und läuft unterhalb zweier Reihen von Nadelelektroden 46, die in der oberen Hälfte 36 des Perforierungskopfes 34 angebracht sind, wobei sich ihre Spitzen 48 durch eine Ausnehmung 49 in Richtung auf den Schlitz 42 erstrecken.

Die obere Hälfte 36 des Parforierungskopfes ist aus einem isolierenden Material wie zum Beispiel TUFNOL (RTM) hergestellt, während die unterB

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Hälfte 38 aus Metall besteht ι so daß sie einen elektrischen Leiter bildet.

Auf der anderen Seite des Schlitzes 42 wird eine Stabelektrode 50 unmittelbar unterhalb jeder Reihe von Nadelelektroden 46 in einem Kanal 52 in der anderen Hälfte 38 des Perforxerungskopfes 34 mittels Spannplatten 54 gehalten.

Um die Spitzen 48 der Nadelelektroden 46 zu kühlen, um dadurch Verbrennungsprodukte zu entfernen und den Papierbrand zu mindern, wird Druckluft einem Steuerschlitz 56 zugeführt, der sich direkt durch die blockförmige Hälfte 36 von einer Sammelleitung 58 auf der Oberseite der Hälfte 36 erstreckt. Die Luft tritt aus den Seiten des Schlitzes 56 über Kanäle 60 aus, die zu den entsprechenden Nadelspitzen 48 führen. Jeder Kanal 60 erstreckt sich zwischen der mittleren Ausnehmung 56 und der äußeren Ausnehmung 49 und besitzt einen zugeordneten ausgerichteten Auslaßkanal 62, durch den die Luft den Perforationskopf verläßt.

Die oberen Enden der Nadelelektroden 46 werden ebenfalls gekühlt, und zwar durch ein Luftloch 64 in der Seite der Sammelleitung 58 gegenüber dem oberen Ende 66 jeder Nadel.

Um zur Wärmedissipation eine größere Fläche vorzusehen, sind an der Oberseite jeder Nadel Köpfe 65 befestigt, die als Wärmesenken dienen.

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Der Kopf 65 kann zur Erhöhung der Wärmsabstrahlung mit Rippen versehen werden. Ein Hochspannungsdraht 7D ist mit jedem Kopf 65 mittels einer Schraube 72 verschraubt_β

Ein Deckel 74 ist über den Nadelkopf 65 und die Sammelleitung 58 geschraubt und besitzt einen Auslaß (nicht gezeigt) zum Abführen von Luft und Wärme.

Die obere Hälfte 36 das Perforierungskopfes ist mit der unteren Hälfte 38 durch zwei Schrauben 76 verschraubt. Eine Zwischenlegscheibe 78 hält die beiden Hälften 36, 38 auseinander und bestimmt den Spalt zwischen den Nadelelektraden 66 und den Stabelektroden 50. Dieser Spalt, der zum Beispiel auf 0,8 mm eingestellt sein kann_s kann dadurch geändert werden, daß eine Zv/ischenlegscheibe einer anderen Dicke verwendet wird«

Damit Klebestellen im Mundstückpapier durch den Perforierungskopf hindurchtreten können, können die beiden Hälften 36, 38 durch Federkraft miteinander in Eingriff gehalten werden, beispielsweise dadurch, daß die untere Hälfts 38 an einer Unterlage 79 (wie unten beschrieben wird) befestigt ivird und Schraubenfedern zwischen den Köpfen der Schrauben (dis natürlich länger ssin müßten als die dargestellten) und der Oberseite der oberen Hälfte 3S angeordnet werden» Eins einfache Nockenvorrichtung (nicht gezeigt) kann dann dazu benutzt warden, die obere Hälfte 36 in Abhängigkeit von einem Signal eines Detektors stromauf der Perforierungsvorrichtung;, das anzeigt, daß sich eine Klebestelle nähert,, sin v/snig außsr Eingriff ßiit dar unteren Hälfte 38 zu drücken.

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Der Perforierungskopf 34 ist auf einer Unterlage 79 in Form eines Bügels angebracht und kann um die Achse eines zentralen vertikalen Zapfens 80 verstellbar sein, um den Neigungswinkel jeder Reihe von Nadelelektroden 46 bezüglich der Bewegungsrichtung der Bahn 44 zu ändern. Diese Verstellung kann nach Lösen von Schrauben 82 durchgeführt werden, die sich durch bogenförmige Schlitze in der Unterlage 79 erstrecken und den Perforierungskopf mit der Unterlage 79 verbinden.

Wenn Perforationen für eine Zigarettenfilter-Ventilation (Sekundärluftzuführung) hergestellt werden sollen, können verschiedene Verfahren verwendet werden, um die Größe der Perforation und somit der Ventilation zu steuern. Beispielsweise kann die PerforiBrungsvorrichtung eine größere Ventilation als eigentlich erforderlich erzeugen, und wenn das Papier später gummiert wird, um für das Zusammenfügen der Zigaretten und Filterstopfen bereit zu sein, kann die Gummierung in ausgewählten und veränderlichen Bereichen durchgeführt werden, so daß einige der überflüssigen Perforationen verschlossen werden (ein derartiges bereichsweises Gummieren wird als "Skip-Bap-Gummierung" bezeichnet).

Alternativ hierzu können die Perforationen nach dem Gummiervorgang hergestellt werden, da die Funken ohne Schwierigkeiten sowohl die Gummierungsschieht wie auch das Papier durchdringen können. In diesem Fall muß die Größe dBr Perforierung von der Perforierungsvorrichtung selbst gesteuert werden, dafür ist jedoch eine Skip-Gap-Gummierung unnötig. Die Funken haben ferner die Neigung, die Gummierung (den Leim) um jedes

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Loch zu trocknen, wodurch die Gummierung daran gehindert wird, sich in die Löcher hinein auszudehen und sie zu verschließen, wenn die Bahn zum Ansetzen der Filter an den Zigaretten benutzt wird.

Um den Ventilatianseffekt an den fertigen Zigaretten zu steuern, kann eine Zigarettenprüfvorrichtung vorgesehen werden, wie sie in der britischen Patentanmeldung Nr. 23 271/77 der Anmelderin beschrieben ist„ Diese Anmeldung beschreibt ein System^ bei dem beispielsweise jede achtundvierzigste Zigarette hinsichtlich ihrer Ventilation geprüft wird j und die Signale dieser Prüfungen können dazu benutzt werden, die Größe der Perforation zu regulieren_g die dem Mundstückpapier in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verliehen wird»

Es ist ferner möglich, die beschriebene Vorrichtung zum Vorperforieren anderer Teile der Zigarette zu verwenden;, zum Beispiel der Filterumhüllung (des äußeren Teils des Filterstopfens) oder des Zigarettenpapiers salbst« Bei diesen Annendungsfällen müssen die Perforationen in auf Abstand zueinander angeordneten Gruppen (das heißt eine Gruppe pro Zigarette) erfolgen, so daß das elektrische Signal "torgestsuert™ wird, um in vorgegebenen Intervallen aufzutreten.

Die bsschriebene funkenerzeugende Vorrichtung kann auch wie folgt verwandet werden s Statt die kontinuierliche Bahn aus fJlundstückpapisr mittels sines Drehmessers zu schneiden, kann eine Rsihe von dicht beieinander liegenden Perforationen über der Bahn durch Funken, und zwar

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an jeder Schnittstelle, hergestellt werden. Dies erlaubt, jeden aufeinanderfolgenden Abschnitt des Mundstückpapiers abzuziehen (das heißt entlang den PerfDrationslinien zu brechen), beispielsweise in der in der britischen Patentanmeldung Nr. 14 939/76 der Anmelderin beschriebenen Weise.

Eine Anordnung mit einer Gesamtperforations-Steuereinrichtung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

In Fig. 5 enthält eine herkömmliche Filteransetzmaschine 102, wie beispielsweise die Molins PA 8, eine Rolle 104 mit Mundstückpapier, das dazu verwendet wird, Filtermundstücke an den Zigaretten zu befestigen. Eine Perforierungsvorrichtung 106 der oben im einzelnen beschriebenen Art ist an der Filteransetzmaschine angebracht und perforiert das Papier 108, das auf seinem Weg zum Punkt 110 durch sie hindurchläuft.

Gleichzeitig werden Filterstopfen 114 für das anschließende Zusammensetzen mechanisch an einer Station 112 perforiert, wobei die in der britischen Anmeldung Nr. 32 970/77 der Anmelderin beschriebene Vorrichtung verwendet wird. Die Perforationen dar Stopfenumhüllung, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, sind grober als die Funkenperforationen im Mundstückpapier.

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Die Filterstopfen und Zigarettenlängen werden dann im Punkt 110 in üblicher Weise zusammengefügt, wobei das perforierte Mundstückpapier 108 verwandet wird. Die zusammengefügten Zigaretten laufen durch eine Prüfvorrichtung 114, die wie in der britischen Anmeldung Nr. 23 271/77 der Anmelderin ausgebildet sein kann, und sie enthält eine Einrichtung, die jeweils von achtundvierzig Zigaretten zwei aussondert, das heißt eine Zigarette in jeder Reihe der Filteransetzmaschine.

Die Prüfvorrichtung 114 erzeugt ein Signal in der Ausgangsleitung 116, das vom Durchschnitt der Messung einer Anzahl ausgesonderter Zigaretten abgeleitet wird und das kontinuierlich mit einem verstellbaren Bezugssignal 118 in einem Stsuerkreis 120 verglichen wird. Der Steuerkreis 120 kann ferner über eine Leitung 122 einen Alarm betätigen, wenn der Meßpegel eine bestimmte obere oder untere Grenze überschreitet, was einen ernsthaften Fehler anzeigt. Außerdem steuert der Steuerkreis 120 die Frequenz eines Oszillators 124 veränderlicher Frequenz, der einen Leistungsverstärker 126 betreibt, dar sainerseits einen Hochspannungs-Ausgangstransformator 128 speist. Dies liefert die notwendige Wechselstromspannung für die Perforierungsvorrichtung 106 bei der Frequenz, die erforderlich ist, um den gewünschten Perforationspegel zu erzielen»

Die Prüfvorrichtung 114 enthält einen Kreis zum "Probenziehen" eines bestimmten Prozentsatzes der Zigaretten; dieser Kreis ist ausführlicher in Fig. 6 dargestellt. Der Kreis enthält einen ersten Eingang 130 für die charakteristischen Signale für jede Zigarette, die von der

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Prüfvorrichtung erzeugt werden, und einen zweiten Eingang 132 für Impulse, die von der Prüfvorrichtung erzeugt werden und das Vorhandensein einer Zigarette in der Prüflage anzeigen. Ein dritter Eingang 134 empfängt einen Impuls, der von der Prüfvorrichtung (im dargestellten Ausführungsbeispiel) zwei mal alle achtundvierzig Zigaretten erzeugt wird, und zwar jedes Mal, wenn eine auszusondernde Zigarette an der Prüfstelle ankommt. Dieses spezielle Probenverhältnis ergibt sich, wenn die Prüfvorrichtung von der in der GB-PS 1 217 gezeigten Art, modifiziert gemäß der Zeichnung der britischen Patentanmeldung Nr. 23 271/77,ist; bei dieser Prüfvorrichtung enthält die umlaufende Trommel, die die zu prüfenden Zigaretten trägt, eine Vorrichtung, die einen Impuls zwei mal für jede Umdrehung in dem Augenblick

die

erzeugt, in dem eine Zigarette,\3ine speziell modifizierte Prüfnut besetzt, die Prüflage erreicht. Dieser Impuls bildet den Eingang für die Klemme 134.

Im Betrieb wird der Impulseingang der Klemme 134 dem nichtinvertierenden Eingang 136 eines Vergleichsverstärkers 138 zugeführt. Dies hat zur Folge, daß ein positives Ausgangssignal an seinem Ausgang erscheint, der mit einem Eingang 140 eines NAND-Gatters 142 verbunden ist. Der Impulseingang der Klemme 132, der nur zwei mal alle achtund— vierzig Zigaretten (bei diesem Ausführungsbeispiel) auftritt, wird an den invertierenden Eingang 144 eines Komparators 146 angelegt, und der hierdurch entstehende negative Ausgangsimpuls wird an den Takteingang eines Flipflaps 148 angelegt.

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Dies hat zur Folge, daß der Flipflop-Ausgang 150 seinen Zustand ändert, wodurch das NAND-Gatter 142 über den Eingang 152 so gesetzt wird₀ daß der Impuls am Ausgang 154 erscheint^ wenn Eingangsimpulse sowohl am Eingang 140 wie am Eingang 152 anliegen.

Dieses negative Ausgangssignal wird durch ein NOR-Gatter 156 invertiert und an den Zähleingang eines zweiten Flipflops 158 angelegt, um dessen Zustand zu ändernο Der Ausgang 160 setzt den Flipflop 148 über die Leitung 162 zurück und wird außerdem in ein 128-bit-Schieberegister 164 über dessen Eingang 166 eingegeben= Ungefähr 625 ^S nach dem Eintritt dieses "Bits" erscheint ein Ausgangssignal am ersten Ausgang 168, das zum Zurückstellen des Flipflops 158 über die Leitung 170 verwendet wird ο

Das Schieberegister 164 wird von einem Zählimpuls-Generator 172 betrieben, der bei ungefähr 25,6 kHz arbeitet, so daß das am Eingang eingegebene "Bit" durch das Schieberegister "durchgezählt" wird₉ bis nach 120 Zählimpulsen, was ungefähr 5 mS entspricht, ein Impuls am Ausgang 174 erscheint= Dieser Impuls schließt einen elektronischen Schalter 176, der mit dera Ausgang eines Verstärkers 178 verbunden ist₉ der das am Eingang 130 angelegte Zigarettenkennwert-Signal empfängtο Das verstärkte Signal gelangt somit durch den Schalter 176 nur, wenn der Schalter geschlossen ist_p das heißt nur, wenn sich die gewünschte Zigarette in der Prüflage befindet=

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Das Signal wird dazu benutzt, einen Kondensator 180 über einen Widerstand 182 aufzuladen, so daß, nachdem eine Anzahl von Zigaretten "als Proben gezogen" worden sind, die am Kondensator anliegende Spannung einen Wert annimmt, der das durchschnittliche Probenverhältnis dieser Zigaretten darstellt. Die Zeitkonstante ist vorzugsweise derart, daß die Spannung den Durchschnittswert von ungefähr fünfzig als Proben dienenden Zigaretten darstellt. Ein Gleichstrom-Ausgangssignal wird mittels eines Spannungs-Folgekreises 184 zur Steuerung des Funkenpsrforierungs-Oszillators erhalten.

Die Elemente des integrierten Schaltkreises nach Fig. 6 können typischerweise wie folgt ausgebildet sein:

Bezugszeichen Typ

38,46,78	LM324
84	LM310
48,58	4013
42,56,72	4093
64	14562
76	4016

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Leerseite

Claims

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Molins Limited

2, Evelyn Street

Deptford, London SE8 5DH / ENGLAND

D-129 28. Juli 1978

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Perforieren einer sich bewegenden Bahn aus Mundstückpapier mit einer Reihe von getrennten Elektroden auf einer Seite des Weges der Bahn und einer damit zusammenwirkenden Elektrodenanordnung auf der anderen Seite des Weges der Bahn, gekennzeichnet durch eine Hochspannungs-Wechselstrom-Leistungsquelle [22,24,26) veränderlicher Frequenz und einen entsprechenden Kondensator (18), der jede der Reihen von Elektroden (s) mit dem Ausgang der Leistungsquelle (22,24,26) verbindet, wodurch das Papier durch zwischen den gegenüberliegenden Elektroden überspringende Funken perforiert wird, und eine Luftdurchlässigkeit-Überwachungseinrichtung (16;114) zur Erzeugung eines Steuersignals, das die Frequenz der Leistungsquelle in Abhängigkeit von der von der Perforationsvorrichtung erzeugten Luftdurchlässigkeit so regelt, daß die wirksame Impedanz der Kondensatoren und somit der Strom durch die Elektroden zur Erzielung der gewünschten Luftdurchlässigkeit variiert wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlässigkeit-Überwachungseinrichtung (16; 114) die Durchlässigkeit der sich bewegenden Bahn vor Zusammenfügen der Zigaretten überwacht und eine Unterdruckvorrichtung (12) aufweist, über die die perforierte Bahn läuft, wobei eine Einrichtung zum Überwachen des Drucks in der Unterdruckvarrichtung vorgesehen ist, um den Strömungswiderstand der Bahn zu messen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchlässigkeit-Überwachungseinrichtung (114) so ausgebildet ist, daß sie den Widerstand für einen Luftstrom durch die Perforationen zumindest einiger der zusammengesetzten Filterzigaretten überwacht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die im Betrieb Gas über die Funken bläst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Mitteln der Kennwertsignale einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Zigaretten enthält.

ß. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Überwachungskreis aufweist, der versehen ist mit einem ersten Eingang für das Zigarettenkennwert-Signal, einem zweiten Eingang für ein Signal, das das Vorhandensein einer Zigarette

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in der Prüflage anzeigt, einem dritten Eingang für ein Signal, das anzeigt, daß die Zigarette eine als Probe zu verwendende Zigarette ist, und einer Einrichtung, die einen Mittelwert derjenigen Signale am ersten Eingang bildet, die mit den Signalen am dritten Eingang zusammenfallen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungskreis eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des zweiten und dritten Eingangs und zum Starten einer Zeitgebervorrichtung aufweist, wenn die Signale gleichzeitig am zweiten und dritten Eingang vorhanden sind, daß die Zeitgebervorrichtung den ersten Eingang mit einer Mittelungsvorrichtung nach einer vorgegebenen Zeitspanne verbindet, wodurch das Kennwertsignal einer als Probe zu verwendenden Zigarette mit denen der vorhergehenden Proben-Zigaretten gemittelt wird, wenn sie in der Prüfstation richtig positioniert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Eingang mit dem nichtinvertierenden Eingang eines ersten Vergleichsverstärkers verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Eingang einer Logik-Gattervorrichtung verbunden ist, daß der zweite Eingang mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Vergleichsverstärkers verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Takteingang eines ersten Flipflops verbunden ist, während der Ausgang des Flipflops mit dem zweiten Eingang des Logik-Gatters verbunden ist, wodurch das

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gleichzeitige Vorhandensein eines Eingangsimpulses sowohl am zweiten wie am dritten Eingang das Logik-Gatter veranlaßt, einen Ausgangsimpuls zu erzeugen, daß der Ausgang des zweiten Flipflops mit dem ersten Flipflop so verbunden ist, daß er ihn zurückstellt, und ferner mit einem Takt-Schieberegister verbunden ist, das ein Rückstellsignal für den zweiten Flipflop nach einer ersten vorgegebenen Zeitspanne ab Auftreten des Ausgangssignals des zweiten Flipflops erzeugt und ein Signal zum Schließen eines elektronischen Schalters nach einer zweiten vorgegebenen Zeitspanne erzeugt, wobei der elektronische Schalter zwischen den Ausgang eines am ersten Eingang angeschlossenen Verstärkers und einen Kondensator geschaltet ist, der eine Mittelungsvorrichtung für die Kennwertsignale bildet, wodurch im Betrieb die am Kondensator anliegende Spannung einen Wert annimmt_P der das mittlere Probenverhältnis einer vorgegebenen Anzahl von als Proben genommenen Zigaretten darstellt.

9. Perforierungsvorrichtung zur Funkenperforierung einer sich bewegenden Materialbahn, gekennzeichnet durch ein erstes Teil, das eine Auflagefläche für die zu perforierende Materialbahn bildet, mindestens eine Elektrode, die an dem Teil so angebracht ist, daß sie dsr Auflagefläche des Teiles ausgesetzt ist, ein zweites Teil, das angrenzend am ersten Teil angebracht ist und mit der besagten Fläche des ersten Teils einen Durchtrittskanal für die Bahn bildet, mindestens eine Elektrode, die in dem zweiten Teil so angebracht ist, daß sie mit dem Durchtrittskanal in

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Verbindung steht, und eine Einrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen den beiden Teilen.

10. Perforierungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen den beiden Teilen Mittel aufweist, durch die der Abstand im Betrieb um einen kleinen Betrag periodisch vergrößerbar ist, damit eine Klebestelle (Spleißung) in der Materialbahn durch die Perforierungsvorrichtung hindurchtreten kann. ^:

11. Perforierungsvorrichtung zur Funkenperforierung einer sich bewegenden Bahn aus Material, gekennzeichnet durch ein erstes Teil, das eine Auflagefläche für die zu perforierende Materialbahn bildet, mindestens eine Elektrode, die in diesem Teil so angebracht ist, daß sie der besagten Auflagefläche des Teils ausgesetzt ist, ein zweites Teil, das angrenzend am ersten Teil angebracht ist und mit der Auflagefläche des ersten Teils einen Führungskanal für die Materialbahn bildet, mindestens eine Elektrode, die in dem zweiten Teil angebracht ist und sich in den Führungskanal hinein erstreckt, und einen im zweiten Teil gebildeten Luftkanal, der mit dem Führungskanal in Verbindung steht, wodurch Luft im Betrieb über die inneren Enden der Elektroden blasbar ist.

12. Perforierungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil mehrere Nadelelektroden aufweist, deren äußere

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Enden sich durch das Teil hindurch zu der dem Führungskanal gegenüberliegenden Seite erstrecken, und eine Sammelleitung, die mit dem Luftkanal verbunden ist und Luft auf die äußeren Enden der Nadelelektroden richtet.

13. Perforierungsvorrichtung zur Funkenperforxerung einer sich bewegenden Materialbahn, gekennzeichnet durch zwei Elektrodenträger, die zusammen einen Kanal für die Bahn bilden, mindestens eine Reihe von Nadelelsktroden in einem der Elektrodenträger, mindestens eine damit zusammenwirkende Elektrode in dem anderen Elektrodenträger, eine Lageranordnung für die Elektrodenträger, verstellbare Verbindungsmittel, die die Elektrodenträger mit der Lageranordnung verbinden, wodurch der Winkel zwischen der Linie der Elektroden und der Bewegungsrichtung der Bahn verstellbar ist.

14. Perforierungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Elektrodenträger mit zwei parallelen Reihen von Nadelelektroden versehen ist.

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