DE3102962A1

DE3102962A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektropneumatischen pruefung der durchlaessigkeit von ventilationszigaretten

Info

Publication number: DE3102962A1
Application number: DE19813102962
Authority: DE
Inventors: Giovanni Bologna Pezzi
Original assignee: SASIB SpA Bologna
Current assignee: SASIB SpA Bologna
Priority date: 1980-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-01-07
Also published as: IT8012428A0; IT1136116B; FR2474284B1; GB2074735B; JPS56119829A; CA1151492A; GB2074735A; BR8100489A; US4406156A; FR2474284A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektropneumatischen Prüfung der longitudinalen und/oder transversalen Durchlässigkeit von Ventilationszigaretten, d.h. von Zigaretten, die nahe ihrem Mundstück mit einer Ventilationszone versehen sind, indem der Zigarettenfilter und/oder die umhüllung zur Erzielung einer höheren Durchlässigkeit z.B. mit sehr kleinen Löchern versehen werden.

Aus dem italienischen Patent 877 6 98 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Prüfung der pneumatischen Dichtigkeit von Zigaretten und damit der Integrität der umhüllung bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein Pneumatikdruck an ein Zigarettenende angelegt und der Druckabfall am Zigaretteneinlass gemessen.

Diese bekannte Vorrichtung kann keinesfalls für die elektropneumatische Prüfung von Ventilationszigaretten verwendet werden, da die pneumatische Dichtigkeitsprüfung infolge der kleinen Ventilationslöcher wenig wirksam sein würde.

Für die spezielle elektropneumatische Prüfung von Ventilationszigaretten wurden schon zahlreiche andere Verfahren und Vorrichtungen vorgesehen, die jedoch sehr aufwendig und kompliziert sind. Z.B. umfasst eines der bekannten Verfahren das Abdecken der Ventilationszone mittels konstruktiv sehr aufwendiger und hinsichtlich ihrer Funktion kaum genauer Einrichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung von einem Verfahren und einer vorrichtung zur elektropneumatischen Prüfung von Ventilationszigaretten, bei denen die Ventilations-

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zonen der Zigaretten nicht abgedeckt sind, so dass sich eine objektive Bestimmung der wahren . -.· longitudinalen und/oder transversalen Durchlässigkeit der Zigaretten vornehmen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jede Zigarette in beliebiger Reihenfolge wenigstens drei von vier Prüfungen unterzogen wird, die darin bestehen, dass man abwechselnd einen Pneumatikdruck an jedes der beiden Zigarettenenden anlegt, wobei das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehalten und nachfolgend verschlossen wird. Bei jeder dieser Prüfungen wird der pneumatische Druckabfall an dem betreffenden Zigaretteneinlass bestimmt und werden die Werte für diese Druckabfälle in elektrische Signale umgesetzt. Diese Signale werden verwendet, um die longitudinale und/oder transversale Durchlässigkeit der Zigaretten auf der Basis der Theorie der elektrischen Vierpole zu bestimmen, indem der pneumatische Zigarettenwiderstand als aus einem äquivalenten transversalen Widerstand zwischen in Reihe zueinander liegenden äquivalenten longitudinalen Widerständen zusammengesetzt angesehen wird.

Erfindungsgemäss kann der pneumatische Einlasswiderstand an jedem Zigarettenende bestimmt werden, indem ein bekannter Pneumatikdruck angelegt und die Luftströmung erfasst wird, wenn das gegenüberliegende Ende offengehalten und anschliessend verschlossen wird. Der pneumatische Widerstand ergibt sich dann aus dem Verhältnis zwischen dem angelegten Druck und der entsprechenden Strömung. Der pneumatische Einlasswiderstand an jedem Zigaxettenende kann jedoch auch bestimmt werden, indem man einen bekannten Pneumatikdruck über einen pneumatischen Bezugswiderstand,der ebenfalls bekannt ist, anlegt und den in der Zigarette aufgebauten Druck misst, wenn das Ende der Zigaretten offengehalten und nachfolgend verschlossen wird.

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Im übrigen wird auf die Patentansprüche verwiesen, wobei nicht ausdrücklich in . den Ansprüchen aufgenommene Details des Verfahrens und der Vorrichtung erfindungswesentliche Bedeutung haben und berechtigen, hierauf weitere Ansprüche zu richten.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild für eine

erfindungsgemäss aufgebaute Vorrichtung,

Fig. 1A eine Vorderansicht von der in Fig. 1 gezeigten Synchronisationsscheibe,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der

äquivalenten pneumatischen Widerstände für eine Ventilationszigarette,

Fig. 3 ein Teilschaltbild von einer Modifikation der Ausführung der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3A eine schematische Vorderansicht der in Figi 3 gezeigten Synchronisationsscheibe,

Fig. 4 eine Seitenansicht des mechanischen Teils einer erfindungsgemässen Vorrichtung bei Betrachtung längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 7 und 8,

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Fig. 5 geschnittene Teilansichten der Vorrichtung nach Fig. 4 bei Betrachtung längs d< V-V und VI-VI in Fig. 7 und 8,

^{und 6} Fig. 4 bei Betrachtung längs der Schnittlinien

Fig. 7 Ansichten des oberen Teils der Vorrichtung ^un nach Fig. 4 bis 6 .bei Betrachtung längs der

Schnittlinien VII-VII und VIII-VIII in

Fig. 4,

Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht der Prüfeinheiten, denen die Zigaretten in den Stationen entsprechend Fig. 4, 5 und 6 und den Abschnitten IV, V und VI in Fig. 7 und 8 unterworfen werden,

Fig. 10 eine Darstellung bezüglich des Verlaufs des Prüfsignales bei einer Zigarette mit normaler Qualität in Abhängigkeit von der Zigarettenprüfgeschwindigkeit,

Fig. 11 ein elektrisches Schaltbild von einer ein Bezugssignal liefernden Schaltung als Variante der Ausführungsform nach Fig. 3,

Fig. 12 den Verlauf des von der Schaltung nach Fig. 11 gelieferten Bezugssignales in Abhängigkeit von der Zigarettenprüfgeschwindigkeit.

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Bekannt ist eine sog. Zigarette S mit Ventilation, in deren Filter F und/oder Umhüllung nahe dem Mundstück eine perforierte Ventilationszone ZV oder ein Bereich mit höherer Durchlässigkeit vorgesehen ist. Das erfindungsgemässe Verfahren zur pneumatischen Prüfung der longitudinalen und/oder transversalen Durchlässigkeit einer Ventilationszigarette S beruht auf der Erkenntnis, dass der pneumatische Widerstand von einer Zigarette S dieser Art der Schemaskizze nach Fig. 2 entspricht. D.h. der Widerstand kann so betrachtet werden, als ob er sich aus einem äquivalenten Transversalwiderstand R2, der den Verlusten aufgrund der Ventilationszone ZV und eventuell Fehlern in der Umhüllung (Löchern, Einrissen, übermässige Porösität und dgl.) entspricht;und den beiden in Reihe liegenden Widerständen R1 und R3 zusammensetzt, die den longitudinalen Zugwiderständen am Mundstück und am gegenüberliegenden Ende entsprechen. Um erfindungsgemäss die Werte für die äquivalenten Widerstände R1, R2 und R3 zu bestimmen, wird die Zigarette wenigstens drei der folgenden Prüfungen unterzogen:

1) An dem Mundstück (Filter F) der Zigarette S wird ein pneumatischer Prüfdruck über . einen bekannten pneumatischen Bezugswiderstand RC1 angelegt, während das gegenüberliegende Ende der Zigarette durch irgendein geeignetes Abdichtelement A1 verschlossen gehalten wird. Mittels eines geeigneten Wandlers T1 wird dann der in der Zigarette im allgemeinen nach einer gewissen feststehenden Zeitdauer aufgebaute Druck erfasst (vgl. Fig. 4 und Station IV in Fig. 1 bis 9).

2) An dem Mundstück (Filter F) der Zigarette S wird ein pneumatischer Prüfdruck mittels eines bekannten pneumatischen Bezugswiderstandes RC2 angelegt (der auch gleich RC1 sein kann), wobei diesmal das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehalten wird. Durch einen geeigneten Wandler T2 wird dann der nach der gleichen Zeit wie bei der ersten Prüfung in der Zigarette aufgebaute Druck erfasst (vgl. Fig. 5 und Station V in Fig. 1 bis 9).

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3) Ein pneumatischer Prüfdruck wird mittels eines bekannten pneumatischen Bezugswiderstandes RC3 (der gleich RC1 und/oder RC2 sein kann) an dem Ende der Zigarette S angelegt, das dem Mundstück (Filter F) gegenüberliegt. Das Zigarettenmundstück (Filter F) wird dabei durch ein geeignetes Abdichtelement A3 verschlossen gehalten und durch einen geeigneten Wandler T3 der in der Zigarette nach der gleichen bestimmten Zeit wie bei den anderen Prüfungen aufgebaute Druck ermittelt (vgl. Fig. 6 und Station VI in Fig. 1 bis 9).

4) Der pneumatische Prüfdruck wird mittels eines bekannten pneumatischen Bezugswiderstandes an das Ende der Zigarette S angelegt, das dem Mundstück (Filter F) gegenüberliegt, während jedoch das Zigarettenmundstück (Filter F) offenbleibt. Durch einen geeigneten Wandler wird dann der in der Zigarette nach der gleichen Zeit wie bei den anderen Prüfungen aufgebaute Druck ermittelt.

Die Prüfungen können in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden. Ferner ist es nicht wichtig, welche drei der vorerwähnten vier Prüfungen gewählt und durchgeführt werden. Bei dem gezeigten und nachfolgend beschriebenen Beispiel erfolgen die Prüfungen in der Reihenfolge 1, 2 und 3.

Aus den in der Zigarette S am Ende der drei Prüfungen aufge-• bauten Druckwerten werden die äquivalenten Widerstände R1, R2 und R3 für die Zigarette S auf Basis der Theorie des elektrischen Vierpoles bestimmt. Auf diese Weise werden die longitudinale Durchlässigkeit der Zigarette, die von R1 + R3 abhängt,und die transversale Durchlässigkeit (Ventilationszone ZV, Porösität der Umhüllung, Abdichtungsfehler),die von R2 abhängt, ermittelt. ^Insbesondere kann auch das Ventilationsverhältnis der Zigarette "Ws dem Verhältnis R3: (R2+R3) bestimmt werden. ^v

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Das vorerwähnte Verfahren lässt sich beispielsweise mit der mechanischen Vorrichtung nach Fig. 4 bis 8 durchführen. Diese Vorrichtung umfasst eine Trommel 1, die sich kontinuierlich oder intermittierend in Richtung des Pfeiles E dreht und an ihrem Umfang mit einem Ring aus vorstehenden gabelförmigen Rillen 2 versehen ist, in denen jeweils über einen gewissen Drehwinkel' der Trommel 1 eine Ventilationszigarette S mit z.B. dem Filter F liegt. Die Zigarette S wird in den betreffenden Rillen 2 durch Saugkraft gehalten, die durch Kanäle 3 angelegt wird.

Während ihrer Lage auf der Trommel 1 und in dem Bereich des betreffenden Drehwinkels der Trommel 1 wird jede Zigarette

5 den vorerwähnten drei Prüfungen 1, 2 und 3 unterzogen. Zu diesem Zweck hat die Trommel zwei seitliche Flansche 4 und 5, die jeweils auf einem äusseren feststehenden Gegenflansch

6 bzw. 7 gleiten. In einem dieser Flansche, vorzugsweise im Flansch 4, an d=r Seite des Mundstückes oder Filters F der Zigarette ist ein Ring mit perforierenten feststehenden Öffnungsstücken vorgesehen, die jeweils koaxial zu einer Zigarette S liegen. In dem anderen Flansch 5,der an dem dem Mundstück oder Filter gegenüberliegenden Ende der Zigarette liegt, sind kleine Kolben 9 frei gleitbar untergebracht. Jeder Kolben liegt koaxial zu einer Zigarette S und ist integral mit einer Stange 10 verbunden, die einen Kopf 11 mit perforierten der Zigarette S zugewandten Öffnungsstücken aufweistJeder Kolben 9 wird durch eine Feder 12 beaufschlagt, die den Kopf 11 mit der öffnung weg von der Zigarette S bewegen will, wobei sie einen Stössel 13 am Kolben 9, der mit einer Rolle 14 versehen ist, in Eingriff mit einer feststehenden Kurvenbahn 15 drückt. Das. perforierte Öffnungsstück an jedem Kopf τ τ steht über einen Schlauch 16 mit einer im Flansch 5 der Trommel 1 vorgesehenen Bohrung 17 in Verbindung.

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Wenn eine Zigarette in einer Rille 2 der Trommel 1 gelegt wird, befindet sich der Kolben 9 in einer Stellung, bei der der Kopf 11 von der Zigarette S nach aussen, d.h. auf den Flansch 5 zurückgezogen steht, vgl. unterer Teil der Fig. 4.

Danach wird während der Drehung der Trommel 1 der Kolben 9 durch die Kurvenbahn 15 gegen die Kraft der Feder 12 nach innen, d.h. gegen die Zigarette S geschoben, wobei er die Zigarette axial in der betreffenden Rille 2 bewegt, bis die Zigarette mit ihrem Mundstück,d.h. mit dem Kopfende ihres Filters F in dichtender Beziehung zu dem betreffenden feststehenden Öffnungsstück 8. im Flansch"/ gelangt, wobei der Kopf 11 mit seinem zugehörigen öffnungsstück in dichtender Beziehung gegen das gegenüberliegende Ende der Zigarette S gemäss Fig. 4, 5 und 6 gedrückt wird.

Bei der weiteren Drehung der Trommel 1 unter diesen Umständen gelangt die Zigarette S in eine erste Prüfstation IV (Fig. 4), bei der die öffnung in Kopf 11 des Kolbens 9 durch den Schlauch 16 und über den Kanal 17 im Flansch 5 mit einer Bohrung 18 in Verbindung kommt, die in dem feststehenden Gegenflansch 7 ausgebildet und durch ein Abdeckelement 107 im Dichtungszustand verschlossen ist. Daher ist auch das dem Mundstück (Filter F) gegenüberliegende Zigarettenende im Dichtungszustand verschlossen. Gleichzeitig wird die dem Mundstück (Filter F) der Zigarette S zugehörige öffnung 8 durch Kanäle und Kammern in dem feststehenden Flansch 6, die insgesamt mit 19 angedeutet sind, als auch über ein kleines Rohr 20 und ein verstellbares in einem feststehenden Abschnitt 22 untergebrachtes Drosselventil 21 mit einem Kanal 23 verbunden, der mit einer pneumatischen druckstabilisierenden Druckzufuhreinheit 24 in Verbindung steht (Fig. 1). Dann wird an das Mundstück (Filter F) der Zigarette über das Drosselventil 21 ein pneumatischer Prüf-

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druck angelegt, wobei das Drosselventil den vorerwähnten bekannten pneumatischen Bezugswiderstand RC1 bildet und der Druck aufstromseitig vom Drosselventil durch ein Druckmessgerät 25 (Fig. 1) bestimmt wird. Der Druck für das Messgerät wird von der Verbindungsleitung zwischen dem Drosselventil 21 und der Druckzuführeinheit 24 abgenommen. Des weiteren wird das Mundstück (Filter F) der Zigarette S in Verbindung mit einem Druckwandler T1 gebracht, der mit dem Kanal 19 zwischen der öffnung 8 und dem Drosselventil 21 verbunden ist. Auf diese Weise wird die,Zigarette S der vorerwähnten Prüfung 1) unterzogen. Das Drosselventil

21 ist ein Ventil mit einem konischen Stift, der durch eine Schraube 26 verstellt werden kann.

Während der weiteren Drehung der Trommel 1 gelangt die Zigarette in eine zweite Prüf station V (Fig. 5), bei der die dem Mundstück (Filter F) der Zigarette zugeordnete öffnung 8 in analoger Weise wie vorbeschrieben über die Kanäle 19, 20, 23 in dem feststehenden Gegenflansch 6 und feststehenden Abschnitt

22 und ein Drosselventil 21, das im Abschnitt 22 vorgesehen und durch die Schraube 26 verstellbar ist, wieder mit einer pneumatischen druckstabilisierenden Druckzuführeinheit 24 (Fig. 1) und mit einem Druckwandler T2 in Verbindung steht, der parallel zum Drosselventil 21 sowie aufstromseitig von diesem liegt. Das gegenüberliegende Ende der Zigarette S ist jedoch offen , da die dazugehörige öffnung im Kopf 11 des Kolbens 9 durch den Schlauch 16 und die Bohrung 17 im Flansch 5 als auch durch die Bohrung 18 im feststehenden Flansch 7 mit einer offenen Bohrung 27 im Abdeckelement 107 in Verbindung steht. Die Zigarette S wird dann der vorerwähnten Prüfung 2) unterzogen, während das Drosselventil 21 den bekannten pneumatischen Bezugswiderstand RC2 gemäss Fig.

1 vorsieht.

In der nächsten Station IV (Fig. 6) ist der Auslass 119 des Kanales 19, der im feststehenden Flansch 5 an der Seite

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der dem Mundstück (Filter F) der Zigarette S zugehörigen Öffnung 8 liegt, durch ein Abdeckelement 28 verschlossen, so dass auch das entsprechende Mundstück (Filter F) der Zigarette S abgedichtet ist. Die dem gegenüberliegenden Ende der Zigarette S zugehörige öffnung im Kopf 11 des Kolbens 9 steht über den Schlauch 16 und die im Flansch 5 der Trommel 1 ausgebildete Bohrung 17 als auch über die Kanäle 18, 29, 30 im feststehenden Flansch 7 sowie über ein im Flansch 7 angeordnetes Stiftdrosselventil 21, das mit Hilfe einer Schraube verstellbar ist, mit einer pneumatischen druckstabilisierenden Druckzuführeinheit 24 (Fig. 1) und mit einem Druckwandler T3 in Verbindung, der aufstromseitig von dem Drosselventil 21 von dem Verbindungskanal 18 zwischen dem Ventil und der öffnung im Kopf 11 abzweigt. Unter diesen Umständen wird die Zigarette S der vorerwähnten Prüfung 3) unterworfen, während das Drosselventil 21 den bekannten pneumatischen Bezugswiderstand RC3 entsprechend Fig. 1 vorsieht.

Bei sämtlichen weiteren drei Prüfstation IV, V und VI kann auch die gleiche pneumatische druckstabilisierende Druckzufuhreinheit 24 verwendet werden. Die Druckwandler T1, T2, T3 wandeln den Druck in ein entsprechendes elektrisches Signal (Spannung) um.

Die Ausgangssignale der Wandler T1, T2, T3 entsprechen den in einer Zigarette S am Ende der Prüfungen 1), 2), 3) an den betreffenden Stationen IV, V, VI erreichten Druckwerten und können in irgendeiner geeigneten Schaltung für die Bestimmung verarbeitet werden, ob eine überprüfte Zigarette in Ordnung ist oder ausgestossen werden muss. Zu diesem Zweck kann das Ausgangssignal von jedem Wandler T1, T2, T3 z. B. einer Komparatorschaltung mit wenigstens zwei nach Belieben einzeln einstellbaren Schwellwerten zugeführt werden, wobei jeweils ein Schwellwert grosser und der andere kleiner als

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Druckwert ist, der als normal für eine ordnungsgemäss anzusehende Zigarette betrachtet wird. Wenn die durch die drei Wandler T1, T2, T3 ermittelten Drücke sämtlich zwischen den beiden Schwellwerten liegen, geben die betreffenden Komparatorschaltungen kein Ausstossignal ab. Wenn jedoch der ermittelte Druck auch nur bei einem der drei Wandler T1, T2, T3 kleiner als der untere Schwellwert oder grosser als der betreffende obere Schwellwert ist, liefert die entsprechende Komparatorschaltung ein Ausstossignal, das mit einer geeigneten Verzögerung zu einem Ausstossen der betreffenden geprüften Zigarette in einer Ausstosstation führt, die längs des Weges der Zigaretten abstromseitig von den drei PrüfStationen IV, V, VI vorgesehen ist.

Eine Schaltung dieser Bauart ist in Fig. 1 gezeigt. Danach liegt das elektrische Signal von jedem Wandler T1, T2, T3 an den einzelnen PrüfStationen IV, V, VI über einen Verstärker 31 mit einem zugehörigen Spitzendruckmessgerät gleichzeitig an zwei Komparatorschaltungen 33 und 34 an, wobei erstere den höheren Schwellwert und die Schaltung 34 den niedrigeren Schwellwert betrifft. Jeder Komparatorschaltung ist ein Bezugspotentiometer 133 und 134 zugeordnet, das die betreffenden oberen und unteren Schwellwerte vorsieht. Die beiden Komparatoren 33 und 34 können permanent oder durch ein geeignetes Synchronisationssignal von einer Synchronisationsscheibe 35 eingeschaltet werden, die sich zusammen mit der Trommel 1 dreht und bei der gezeigten Ausführungsform einen Ring mit Durchgangslöchern hat, deren Anzahl und Winkelabstände denen der Rillen 2 an der Trommel 1 entsprechen, die die Zigaretten S aufnehmen. Einen perforierten ümfangsbereich der Synchronisationsscheibe 35 umgreift ein U-förmiges feststehendes Stützelement, von dem ein Arm eine Lampe und der andere eine fotoelektrische Zelle 36 trägt. Das Licht, das durch die Löcher 135 der sich drehenden Synchronisationsscheibe hindurchgeht, erzeugt in der fotoelektrischen Zelle 36 Synchronisationssignale, die über eine Schmitt-Trigger-Schaltung 37 an

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den beiden Komparatorschaltungen 33,34 anliegen, um diese synchron zu der Bewegung der Zigaretten S durch die Prüfstationeri IV, V und VI einzuschalten.

Die Signale am Ausgang des Komparatorpaares 33, 34 , das der betreffenden Prüfstation IV, V und VI zugeordnet ist, liegen an einer logischen,exklusiven ODER-Schaltung 38 an, deren Ausgang mit einem zugehörigen Transferspeicher

404, 405, 406, bei dem es sich um ein Schieberegister handelt, verbunden ist. Die in den Speichern 404, 405, 406 gespeicherte Information wird von einer Stufe zur anderen synchron zur Bewegung der betreffenden überprüften Zigarette weitergeleitet. Zu diesem Zweck werden die Transferspeicher 404,

405, 406 durch eine Schmitt-Trigger-Schaltung-37 durch die Synchronisationssignale gesteuert, die die der Scheibe 35 zugeordnete fotoelektrische Zelle 36 liefert.

Der Inhalt der drei Speicher 404, 405, 406 wird gleichzeitig in dem Moment gelesen, bei dem sich die überprüfte Zigarette an der Ausstossvorrichtung befindet, die z.B. durch ein Solenoidventil 41 gesteuert werden kann. Die Ausgangsklemmen der drei Speicher 404, 405, 406 stehen mit der betreffenden Eingangsklemme (drei sind vorhanden) von einer ODER-Schaltung 42 in Verbindung, die über einen Zeitgeber 43 und einen Verstärker 44 das Solenoid 41 der Ausstossvorrichtung steuert, indem z.B. das Ventil geöffnet wird, wenn das von einem der drei Speicher 4 04, 405, 4 06 abgegebene Signal grosser als der eingestellte obere Schwellwert oder kleiner als der eingestellte untere Schwellwert ist. Der Zeitgeber 43 wird durch einen Verstärker 45 durch die Synchronisationssignale gesteuert , die über die Schmitt-Trigger-Schaltung 37 von der fotoelektrischen Zelle 36 an der Scheibe 3 5 geliefert werden. \

Die der Trommel 1 zugeführten und in den Stationen IV, V und VI nacheinander überprüften Zigaretten können abwechselnd

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von zwei unterschiedlichen Zigarettenreihen stammen, indem diese dadurch miteinander vereinigt werden, dass man die Zigaretten von einer Reihe zwischen die Zigaretten der anderen Reihe einfügt. In diesem Fall kann es jedoch erforderlich sein, andere Ausstossschwellwerte für die Zigaretten, die aus unterschiedlichen Reihen stammen, vorzusehen. Die Fig. 3 und 3A zeigen teilweise die Schaltung als Variante der Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die die abwechselnde Eingabe von aufeinanderfolgenden Zigaretten an die Trommel 1 auf der Basis von zwei Paaren unterschiedlichen Schwellwertenermöglicht. Für diesen Zweck liegt das Ausgangssignal des Druckwandlers T1 oder T2 oder T3 von jeder Prüfstation IV, V, VI über einen zugehörigen Verstärker 31 gleichzeitig an vier Komparatorschaltungen an, wobei die beiden Schaltungen 33, 33' die beiden unterschiedlichen oberen Schwellwerte und die beiden Schaltungen 34, 34' die beiden unterschiedlichen unteren Schwellwerte betreffen; die oberen Schwellwerte werden durch Bezugspotentiometer 133, 133* und die unteren Schwellwerte durch Bezugspotentiometer 134, 134' festgelegt. Die beiden Komparatoren 33, 34, die den aus einer Reihe stammenden Zigaretten entsprechen, und die beiden Komparatoren 33', 34" für die Zigaretten aus der anderen Reihe werden abwechselnd durch Signale eingeschaltet, die die Synchronisationsscheibe 35 liefert. Diese Scheibe hat in diesem Fall einen Ring aus Löchern, wobei je ein einzelnes Loch 135 auf ein Paar radial liegende Löcher 23 5 folgt. Diese Synchronisationsscheibe 35 arbeitet mit zwei fotoelektrischen Zellen 36, 136, die an einer Seite der Scheibe 35 angeordnet und betreffenden Lichtquellen an der gegenüberliegenden Seite der Scheibe 35 zugeordnet sind. Die fotoelektrische Zelle empfängt das durch die Löcher in dem äussersten Lochring fallende Licht, d.h. das Licht, das durch die einzelnen Löcher 135 und durch die aussenllegenden Löcher der radialen Lochpaarungen fällt, während die andere fotoelektrische Zelle 136 das Licht empfängt, das auch oder nur durch den innen-

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liegenden Lochifing hindurchtritt, d.h. durch die innenliegenden Löcher 235 der radialen Lochpaarungen. Die Ausgangssignale von jedem Paar Komparatorschaltungen 33, 34 und 33', 34' liegen an entsprechenden logischen exklusiven ODER-Schaltungen 38, 38' an. Die Ausgangsklemmen der beiden ODER-Schaltungen 38, .38' sind mit dem nächsten Transferspeicher 404 oder 405 oder 406 (Schieberegister) über eine ODER-Schaltung 39 verbunden. Eine Schaltung dieser Art ist in Fig. 3 gezeigt und natürlich für jede Prüfstation IV, V, VI vorgesehen.

Die erfindungsgemässe Prüfvorrichtung ist abstromseitig von einer Herstellungsmaschine für Ventilationszigaretten angeordnet, um die von der Maschine abgegebenen Zigaretten zu überprüfen. Eine Vergrösserung der Geschwindigkeit der Herstellungsmaschine bedingt auch eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Trommel 1, um den höheren Zigarettenfluss zu verarbeiten. Folglich nimmt auch die für die Prüfung der enzelnen Zigaretten in den Stationen IV, V, VI verfügbare Zeit ab. über einen gewissen Grenzwert hinaus bewirkt der Anstieg der Drehgeschwindigkeit der Trommel 1 und damit die Abnahme der Prüfzeit für jede einzelne Zigarette eine progressive Abnahme der. pneumatischen in den Zigaretten am Ende von jeder Prüfung erreichten Drücke. Folglich wird das an jeder Prüfstation erhaltene Prüfsignal für eine Zigarette mit normaler Qualität entsprechend der Zunahme der Produktionsgeschwindigkeit der Herstellungsmaschine (Zig/min) und damit der Trommel 1 kleiner als dies in Fig. 10 dargestellt ist. Andererseits sind die Bezugsschwellwerte SS und SI an den Komparatorschaltungen 33, 34, 33', 34' durch die Potentiometer 133, 134, 133¹, 134" für die ausgelegte Fertigungsgeschwindigkeit eingestellt und bleiben daher konstant, wenn sich die Geschwindigkeit der Herstellungsmaschine entsprechend den klein gestrichelten Linien in Fig.. 10 ändert. Dies kann zu Schwierigkeiten führen, da die bei normalen Geschwindigkeiten als normal und zulässig betrachteten Zigaretten bei höheren Geschwindigkeiten unzulässig werden können, oder Zigaretten,

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die bei normalen Geschwindigkeiten als nicht zulässig anzusehen sind, bei höheren Geschwindigkeiten zulässig werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäss dadurch ausgeschaltet, dass die Signale, die die Bezugsschwellwerte festlegen, von einer stabilisierten Energiequelle geliefert werden, deren Ausgangsspannung mit Zunahme der Geschwindigkeit der Herstellungsmaschine so abnimmt, dass sie der betreffenden Abnahme des am Ende der Prüfung erreichten Druckes und damit des betreffenden elektrischen Prüfsignales entspricht. Ein Beispiel für eine Ausführungsform mit dieser Verbesserung nach der Erfindung ist in Fig. 1T für die Schaltung mit zwei Paaren von Komparatoren 33, 34 und 33', 34' nach Fig. 3 gezeigt. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, wird das Bezugssignal VA von einer stabilisierten Energieversorgungseinheit 46 abgegeben, die eine zu der Geschwindigkeit der Herstellungsmaschine proportionale Spannung, beispielsweise über einen Tachogenerator 4 7 oder irgendeine andere äquivalente Einrichtung erhält. Die Einheit 46 ist jedoch so ausgelegt, dass sie eine Ausgangsspannung VA abgibt, die sich in Bezug auf die Produktionsgeschwindigkeit der Herstellungsmaschine nach dem gleichen Gesetz ändert, mit dem in Bezug auf die Geschwindigkeit der in der Zigarette S am Ende der Prüfung erreichte Druck und damit das entsprechende elektrische Prüfsignal B am Ausgang von jeder Prüfstation eine Änderung erfahren. Insbesondere nimmt die Ausgangsspannung VA der stabilisierten Energiezufuhreinheit 46 mit einer Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit der Herstellungsmaschine ab einem gewissen Grenzwert gemäss Fig. 12 ab. Dieses von der Einheit 46 gelieferte Ausgangssignal VA wird als Bezugssignal den Komparatoren 33, 34; 33', 34' durch die Potentiometer 133, 134, 133', 134' zugeführt, die die einzelnen Beträge für die betreffenden oberen und unteren Schwellwerte SS bzw.

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SI festlegen.Diese Schwellwerte SS und SI ändern sich daher automatisch mit der Produktionsgeschwindigkeit der Zigarettenherstellungsmaschine und nehmen insbesondere mit einem Anstieg der Produktionsgeschwindigkeit ab, wie dies durch die kleinen gestrichelten Linien in Fig .12 : angedeutet ist. Der Verlauf der Abnahme folgt analog zu der Kurve für das in den betreffenden PrüfStationen erhaltene und einer Zigarette mit normaler Qualität entsprechende Prüfsignal B. Folglich wird bei sowohl hohen als auch niedrigen Geschwindigkeiten der Herstellungsmaschine die gleiche Prüfgenauigkeit an der zugehörigen Prüfvorrichtung erzielt.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in weitem Umfang, insbesondere vom konstruktiven Gesichtspunkt her verändert und modifiziert werden kann. Z.B. können als Variante der Ausführungsform die analogen von den drei Wandlern T1, T2, T3 gelieferten Prüfsignale anstelle der Zuführung zu den Komparatorschaltungen in digitale Signale umgesetzt werden, die einem geeigneten Elektronenrechner zugeführt werden, der auf der Basis der am Ende der drei Prüfungen in der Zigarette erreichten Drücke die pneumatischen Widerstände R1, R2 und R3 der Zigarette errechnet, und ein Aussstossen derjenigen Zigaretten veranlasst, deren Widerstände nicht innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegen. Die geprüften Zigaretten können auch an drei unterschiedlichen Stellen längs ihres Weges ausgestossen werden, wobei jede Stelle ein Ausstossen in Bezug auf einen der pneumatischen Widerstände R1, R2 und R3 bewirken kann. Insbesondere kann bei Verwendung von einem Elektronenrechner das Ausstossen der Zigaretten getrennt erfolgen, wenn die nachfolgenden Umstände vorliegen: 1) Eine Grenzwertüberschreitung der Longitudinal- oder Gesamtdurchlässigkeit, 2) eine Grenzwertüberschreitung der transversalen Durchlässigkeit, 3) die

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Überschreitung bestimmter Grenzen für das Ventilationsverhältnis. Bei Verwendung von einem Elektronenrechner, der das Ausmass oder Verhältnis für die Ventilation bestimmt, können die von der erfindungsgemassen Vorrichtung gelieferten Signale nicht nur für das Auswerfen von fehlerhaften Zigaretten, sondern auch oder nur zur Steuerung der Vorrichtung verwendet werden, die die Durchlässigkeit der Ventilationszone ZV bestimmt und z.B. eine elektroerosive Einrichtung aufweisen kann. Bei Verwendung von einem Elektronenrechner könnte ferner das Synchronisationssignal, auf das vorausgehend Bezug genommen wurde, von einer absolut- oder inkrementalarbeitenden Kodiereinrichtung anstelle von der Synchronisationsscheibe 35 (Fig. 1A oder 3A) erhalten werden.

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Leerseite

Claims

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Verfahren und Vorrichtung zur elektropneumatischen Prüfung der Durchlässigkeit von Ventilationszigaretten

PATENTANSPRÜCHE

,1.) Verfahren zur elektropneumatischen Prüfung der longitudinalen und/oder transversalen Durchlässigkeit von Ventilationszigaretten, dadurch gekennzeichnet , dass man jede Zigarette in beliebiger Reihenfolge wenigstens drei von vier Prüfungen unterzieht, die darin bestehen, dass man einen Pneumatikdruck abwechselnd an jedes der beiden Enden der Zigarette anlegt, wobei das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehaltenundnachfolgend verschlossen wird_/und bei jeder dieser Prüfungen den pneumatischen an dem betreffenden Einlass der Zigarette vorliegenden Widerstand bestimmt, wobei die Widerstandswerte in elektrische Signale umgewandelt und zur Bestimmung der longitudinalen

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und/oder transversalen Durchlässigkeit der Zigarette auf der Basis der Theorie der elektrischen Vierpole verwendet werden, indem der pneumatische Widerstand der Zigarette als aus einem äquivalenten Transversalwiderstand zwischen zwei in Reihe zueinander liegenden äquivalenten Longitudinalwider ständen zusammengesetzt angesehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Einlasswiderstand an jedem Zigarettenende dadurch bestimmt wird, dass man einen bekannten Pneumatikdruck anlegt und die Luftströmung erfasst, wenn das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehalten und nachfolgend verschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der pneumatische Einlasswiderstand an jedem Zigarettenende dadurch bestimmt wird, dass man einen Pneumatikdruck über einen bekannten pneumatischen Bezugswiderstand anlegt und den in der Zigarette aufgebauten Druck erfasst, wenn das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehalten und nachfolgend geschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die aus den Prüfungen erhaltenen

"analogen elektrischen Signale in digitale elektrische Signale umgewandelt und an einen Elektronenrechner angelegt werden, der den gesamten pneumatischen Widerstand und/oder den longitudinalen pneumatischen Widerstand und/oder den transversalen pneumatischen Widerstand und/oder das Ventilationsverhältnis der Zigarette bestimmt und bei Überschreiten vorgegebener Grenzwerte' durch einen oder mehreren der Widerstände ein automatisches Auswerfen der fehlerhafte Zigarette bewirkt und/oder eine Einrichtung steuert,von der die Durchlässigkeit der Ventilationszone der Zigarette abhängt.

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5. Vorrichtung zur elektropneumatischen Prüfung der longitudinalen und/oder transversalen Durchlässigkeit von Ventilationszigaretten zur Durchführung des Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die jede Zigarette in beliebiger Reihenfolge wenigstens drei von vier Prüfungen unterwirft, die darin bestehen, dass abwechselnd an jedes der beiden Zigarettenenden ein Pneumatikdruck angelegt wird, wobei das gegenüberliegende Ende der Zigarette offengehalten und nachfolgend verschlossen wird, eine Einrichtung (T), die bei jeder Prüfung den Abfall des Pneumatikdruckes an dem betreffenden Einlass der Zigarette bestimmt und die Werte für diese Drücke in elektrische Signale umwandelt, sowie auch die longitudinale und/oder transversale Durchlässigkeit der Zigarette auf der Basis der Theorie der elektrischen Vierpole ermittelt, indem der pneumatische Zigarettenwiderstand als aus einem äquivalenten transversalen Widerstand zwischen zwei äquivalenten in Reihe zueinander liegenden longitudinalen Widerständen zusammengesetzt angesehen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (RC) zum abwechselnden Anlegen eines bekannten Pneumatikdruckes an jedes Zigarettenende und durch eine Einrichtung zur Erfassung der Luftströmung, wenn das gegenüberliegende Ende der Zigaretten offengehalten und nachfolgend verschlossen wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum abwechselnden Anlegen eines Pneumatikdruckes über einen bekannten pneumatischen Bezugswiderstand an jedes Zigarettenende und durch eine Einrichtung zur Erfassung des in der Zigaretten aufgebauten Druckes, wenn das gegenüberliegende Ende der Zigaretten offengehalten und nachfolgend verschlossen wird.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Umwandlung der analogen aus den Prüfungen erhaltenen elektrischen Signale in entsprechende digitale elektrische Signale und durch einen Elektronenrechner, der die digitalen Signale erhält und den gesamten pneumatischen Widerstand und/oder den pneumatischen Longitudinalwiderstand und/oder den pneumatischen Transversalwiderstand und/oder das Ventilationsverhältnis der Zigarette bestimmt und/oder die Einrichtung zum Auswerfen von fehlerhaften Zigaretten und/oder die Einrichtung zur Änderung der Durchlässigkeit der Ventilationszone der Zigaretten steuert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Bewegungseinrichtung (1), die eine Aufeinanderfolge von parallel zueinander liegenden Zigaretten in eine Richtung quer zu ihren Achsen kontinuierlich oder intermittierend durch wenigstens drei aufeinanderfolgende PrüfStationen bewegt, wobei in einer der PrüfStationen eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Pneumatikdruck an ein Ende der Zigarette anzulegen und das gegenüberliegende Ende der Zigarette abgedichtet zu verschliessen, in einer anderen PrüfStation eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Pneumatikdruck an das gleiche Zigarettenende anzulegen und das gegenüberliegende Ende der Zigarette offenzuhalten,und in einer weiteren Prüfstation eine Einrichtung vorgesehen ist, um einen Pneumatikdruck an das andere Ende der Zigarette anzulegen und das gegenüberliegende Ende der Zigarette abgedichtet zu verschliessen oder offenzuhalten, wobei in jeder Prüfstation zwischen der Zufuhreinrichtung für den Pneumatikdruck und dem bestreffenden\Zigarettenende ein verstellbares Drosselventil (26) oder\dergl. vorgesehen ist und zwischen dem Drosselventil, und dem betreffenden Ende eine Zuleitung zu einem Wandler (T ) abzweigt, der den Pneumatikdruck in ein elektrisches Signal umsetzt.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prüfstation wenigstens zwei Komparatorschaltungen (33, 34) mit Einrichtungen (133, 134) zugeordnet sind, die die betreffenden oberen und unteren Bezugsschwellwerte vorgeben und einzeln einstellbar sind;und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, um gleichzeitig an beide: Komparatorschaltungen das von dem Druckwandler (T) der betreffenden Prüfstation abgegebene elektrische Signal anzulegen, wobei die Ausgänge der beiden Komparatorschaltungen durch eine exklusive ODER-Schaltung (38) oder dgl. mit einem Transferschieberegisterspeicher (404, 405, 406) verbunden sind, während die Ausgänge der drei den drei PrüfStationen zugeordneten Transferspeicher durch eine ODER-Schaltung (42) mit drei Eingängen und durch einen nachfolgenden Zeitgeber (43) mit der Steuereinrichtung von einer Vorrichtung verbunden sind, die die fehlerhaften Zigaretten auswirft und an einer Stelle längs des Bewegungsweges der Zigaretten abstromseitig von den drei PrüfStationen angeordnet ist, wobei die Komparatorschaltungen, die Transferspeicher und der Zeitgeber durch elektrische Synchronisationssignale entsprechend der Geschwindigkeit gesteuert werden, mit der sich die Zigaretten durch die PrüfStationen bewegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Aufeinanderfolge von parallel zueinander liegenden Zigaretten dadurch erhalten wird, dass die Zigaretten von zwei unterschiedlichen Zigarettenreihen ineinander geschachtelt werden, dadurch gekennzeichnet , dass jeder Prüfstation zwei Paarungen von Komparatorschaltungen (33, 34, 33", 34')/Von denen eine den Zigaretten aus einer Reihe und die andere den Zigaretten aus der anderen Reihe entspricht, zugeordnet ist, wobei jede Paarung mit Einrichtungen (133, 134,133', 134") versehen ist, die einzeln einstellbar sind und einen oberen Bezugsschwellwert und einen unteren Bezugsschwellwert festlegen, und dass die Paarungen von Komparatorschaltungen jeweils durch eine exklusive ODER-Schaltung (38) oder dgl. und

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durch eine nachfolgende ODER-Schaltung (39),die beiden Paarungen gemeinsam sind,mit dem Transferspeicher (404, 405, 406) verbunden sind, der der betreffenden Prüfstation zugeordnet ist, wobei die Paarungen von Komparatorschaltungen abwechselnd durch elektrische Synchronisationssignale eingeschaltet werden, die der Geschwindigkeit entsprechen, mit der sich die Zigaretten, durch die PrüfStationen bewegen, wobei die Synchronisationssignale hinsichtlich der aus unterschiedlichen Reihen stammenden Zigaretten unterschieden werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, insbesondere bei abstromseitiger Anordnung von einer Zigarettenherstellungsmaschine zur Überprüfung der von der Herstellungsmaschine gelieferten Zigaretten, dadurch gekennzeichnet dass die den Bezugsschwellwerten der Komparatorschaltungen (33, 34) entsprechenden Signale, die mittels Potentiometer (133, 134) oder dgl. betragsmässig einzeln verändert oder einstellbar sein können, von einer stabilisierten Zuführeinheit geliefert werden, die eine Spannung proportional zur Geschwindigkeit der Zigarettenbewegungseinrichtung oder der Zigarettenherstellungsmaschine erhält und ihre Ausgangsspannung in Bezug auf die Geschwindigkeit der Bewegungseinrichtung oder der Herstellungsmaschine so ändert, dass sie dem Verlauf entspricht, mit dem sich der in der Zigarette am Ende der Zigarettenverweilzeit in einer Prüfstation aufgebaute Druck in Bezug auf die Geschwindigkeit ändert.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die zu überprüfende Zigarette auf der Bewegungseinrichtung (1) zwischen zwei mit öffnungen (8, 11) versehenen Teilen axial zusammengedrückt wird, wobei wenigstens eines ,dieser Teile axial beweglich ist und beide öffnungen abwechselnd mit einer Pneumatikdruckquelle verbindbar sind.

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