DE3139885C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum elektropneumatischen Prüfen der Luftdurch­ lässigkeit von Zigaretten, einschließlich Filterziga­ retten und ventilierten Zigaretten, in longitudinaler und/oder transversaler Richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3. Hierbei unterwirft man die Ziga­ rette wenigstens einem Prüfvorgang, der darin besteht, daß man einen Pneumatikdruck an einen Teil der Zigarette, z. B. an einem Ende und/oder einen Bereich der Umhüllung, anlegt, den Widerstand oder Druck­ abfall am Eingang der Zigarette bestimmt, ihn in ein elektrisches Meßsignal umsetzt und schließlich das Meß­ signal mit wenigstens einem elektrischen Bezugs- oder Schwellensignal vergleicht.

Verfahren und Vorrichtungen der vorerwähnten Art sind bekannt und werden z. B. in den DE-OS 20 33 920 und 29 11 283 beschrieben.

Bei diesem bekannten Verfahren und Vorrichtungen steigt die Größe des elektrischen Meßsignals, das dem ge­ messenen Pneumatikdruck entspricht, mit der Zeit all­ mählich an, bis es einen maximalen Wert erreicht, der im wesentlichen konstant ist.

Bekannt ist weiter, daß bei einem Anstieg der Produktions­ geschwindigkeit der Zigarettenherstellungsmaschine, die die zu prüfenden Zigaretten zuliefert, ein entsprechender Anstieg der Durchlaufgeschwindigkeit der Zigaretten durch die Vorrichtung zum automatischen Prüfen ihrer Durch­ lässigkeit erfolgt. Daraus ergibt sich, daß die für jeden Prüfvorgang an einer einzelnen Zigarette zur Ver­ fügung stehende Zeit verkürzt wird und damit ebenfalls der Wert für den pneumatischen Druck bzw. das entsprechende elektrische Meßsignal abnimmt. Infolge davon kann sich ergeben, daß, wenn das elektrische Bezugs- oder Schwellen­ signal eine konstante Größe wie bei den bekannten Vor­ richtungen darstellt, eine Zigarette, die bei einer ge­ wissen Produktionsgeschwindigkeit der Zigarettenherstellungs­ maschine als zulässig angesehen wird, bei einer höheren Geschwindigkeit nicht mehr als zulässig gewertet und daher fälschlicherweise ausge­ stoßen wird. Auch kann dies zur Folge haben, daß eine Zigarette, die bei einer gewissen Geschwindigkeit der Zigarettenherstellungsmaschine als nicht zulässig erkannt wird, bei einer niedrigen Geschwindigkeit fälschlich als zulässig gewertet wird.

Um die vorgenannten Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde schon vorgeschlagen, die Höhe des elektrischen Bezugs­ signals oder den Verstärkungsfaktor des Verstärkers für die Meßsignale in Abhängigkeit von der tatsächlichen Zuführ­ geschwindigkeit der zu überprüfenden Zigaretten zu modi­ fizieren. Zwar erweist sich dies als erfolgreich zur Ver­ hinderung der genannten Probleme, doch ist diese Lösung mit einer komplizierten und kostspieligen Konstruktion verbunden, indem z. B. nichtlineare Verstärker erforder­ lich sind, deren Auslegung und Eichung ziemlich schwierig ist, wenn bei sämtlichen Geschwindigkeiten eine konstante Messung garantiert werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe von einfachen, leicht zu eichenden Bauteilen eine hochpräzise Prüfung der Luftdurchlässigkeit von Zigaretten bei sämtlichen Ge­ schwindigkeiten zwischen Null und maximaler Produktions- und Zuführgeschwindigkeit der Zigaretten zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im kennzeichnenden Teil des Verfahrensanspruches 1 bzw. Vorrichtungsanspruch 3 angegebenen Maßnahmen vorgeschlagen.

Erfindungsgemäß werden somit die elektrischen Meßsignale mit elektrischen Bezugs- oder Schwellensignalen verglichen, die einen sägezahnförmigen Verlauf haben und die synchron zu den Prüfungen der Zigaretten und damit synchron zu den elektrischen Meßsignalen erzeugt werden. Der ansteigen­ de Ast der Bezugssignale wird so entwickelt, daß er wenigstens annähernd der Antriebsfunktion der elektrischen Meßsignale entspricht. Daher ist die Bestimmung der Qualität von Zigaretten auf der Basis des Vergleichs zwischen dem Meßsignal und dem gleichzeitigen sägezahn­ förmigen Bezugssignal weitgehend unabhängig von der Zuführ­ geschwindigkeit der zu prüfenden Zigaretten und deren Durchlauf durch die Prüfvorrichtung, da sowohl das Meß­ signal als auch das Bezugssignal nach wenigstens an­ nähernd der gleichen Funktion während der Prüfzeit jeder Zigarette ansteigen.

Die sägezahnförmigen Bezugssignale können durch irgend­ eine geeignete Vorrichtung erzeugt und zu den Meßsignalen synchronisiert werden. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden jedoch die säge­ zahnförmigen Bezugssignale mit Hilfe eines Konden­ sators erzeugt, der durch einen Aufladungsschalter und einen Entladungsschalter gesteuert ist, wobei die Schalter durch elektrische Impulse beaufschlagt werden, die synchron zur Durchlaufgeschwindigkeit der einzelnen Zigaretten durch die Prüfvorrichtung erzeugt werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer er­ findungsgemäß aufgebauten Vorrichtung,

Fig. 2 ein Detail von einer modifizierten Ausführung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 eine grafische Ansicht bezüglich einiger elektrischer, mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 er­ haltener Signale.

In der Zeichnung betrifft das Bezugszeichen S eine Zigarette, die in bezug auf ihre longitudinale und/oder transversale Durchlässigkeit geprüft werden soll. Zu diesem Zweck kann die Zigarette S einer einzelnen Prüfung oder zwei, oder mehreren aufeinanderfolgenden Prüfungen unterzogen werden. Jede Prüfung besteht z. B. darin, daß man einen pneumatischen Prüfdruck mittels eines Mundstückes 1 an ein Ende der Zigarette S anlegt, während das andere Ende der Zigarette offengehalten oder (wie in Fig. 1 gezeigt) z. B. durch ein weiteres Mundstück 2 abgedichtet wird. Dieses Mundstück 2 hat einen durch ein geeignetes Verschlußelement 3 geschlossenen Durchgang.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform liegt der pneumatische Prüfdruck an dem Mundstück 1 (das einen geeigneten Durchgang aufweist) und folglich an dem betreffenden Ende der Zigarette S über ein Druck­ reduzierventil 4 an, das einen bekannten pneumatischen Bezugswiderstand vorsieht und von einer pneumatischen Druckzuführ- und Stabilisiereinrichtung 5 sowie einem Strömungsmeßgerät 6 gespeist wird. Die Druckhöhe auf­ stromseitig von dem Reduzierventil 4 kann an einem Druckmeßgerät 7 abgelesen werden, daß über eine Abzweig­ leitung mit der Leitung in Verbindung steht, die das Druck- Reduzierventil 4 mit der pneumatischen Druckzuführ- und Stabilisiereinrichtung 5 verbindet. Von der Leitung 8, die das Druckreduzierventil 4 und das Mundstück 1 miteinander verbindet, zweigt ein Druck­ wandler 9 ab, der den Druck im Inneren der Zigarette S während einer bestimmten Prüfdauer mißt und diesen Druck in ein entsprechendes elektrisches Meßsignal SM (vgl. Fig. 3) umsetzt.

Die z. B. von einer Zigarettenherstellungsmaschine an­ kommenden Zigaretten S können der vorerwähnten Prüfung oder, wenn erwünscht bzw. erforderlich, ein oder mehreren nachfolgenden ähnlichen Prüfungen durch Vorsehen von irgendeiner geeigneten mechanischen Vorrichtung unter­ zogen werden.

Eine Folge von ermittelten elektrischen Meßsignalen SM, die am Ausgang des Wandlers 9 vorliegen, ist in Schrieb I der Fig. 3 gezeigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1, bei der das Druck­ reduzierventil 4 einen pneumatischen Widerstand von der gleichen Größenordnung wie der pneumatische Wider­ stand der Zigarette vorsieht, nimmt der Pneumatikdruck im Inneren der geprüften Zigarette S mit der Zeit nach einer Exponentialfunktion oder dergleichen zu. Folglich steigt auch das entsprechende elektrische Meßsignal SM entsprechend einer Exponentialkurve oder dergleichen an, wie dies im Schrieb I derFig. 3 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die elektrischen Meßsignale SM am Ausgang des Wandlers 9 haben einen sägezahnförmigen Verlauf, wobei der ansteigende Abschnitt von jedem Signal eine konvex­ gekrümmte Kurve, die einer exponentiellen oder ähnlichen Funktion folgt, darstellt und die Kurven einander mit einer Geschwindigkeit folgen, die der Prüfgeschwindigkeit der nacheinander der Prüfvorrichtung zugeführten Ziga­ retten S entspricht. Die Dauer von jedem einzelnen elektrischen Meßsignal SM, d. h., die Länge des be­ treffenden sägezahnförmigen Signals, entspricht der Prüf­ zeit für jede Zigarette.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird die Durchlässigkeit in Querrichtung der Zigarette S, d. h., die Durchlässigkeit der Zigarettenumhüllung selbst, geprüft. Die Endwerte der elektrischen Meßsignale SM entsprechen dem im Inneren der einzelnen Zigaretten er­ reichten Druck und sind daher umgekehrt proportional zur geprüften Durchlässigkeit. So entsprechen z. B. im Schrieb I der Fig. 3 die ersten drei elektrischen Meßsignale SM und das sechste elektrische Meßsignal SM einem hohen in der Zigarette S am Ende der Prüfperiode er­ reichten Pneumatikdruck, was eine geringe Durchlässigkeit der Umhüllung der geprüften Zigaretten anzeigt. Das vierte elektrische Meßsignal SM des Schriebes I entspricht einem mittleren in der Zigarette S erreichten Pneumatik­ druck, was auf eine mittlere Durchlässigkeit der Ziga­ rettenumhüllung hinweist, während das fünfte Signal SM im besagten Schrieb I einen niedrigen in der Zigarette erreichten Druck und damit eine hohe Durchlässigkeit der Umhüllung angibt.

Wie zuvor erwähnt, kann die Zigarette S irgendwelchen anderen pneumatischen Prüfungen unterworfen werden:

Insbesondere kann der Pneumatikdruck an dem Mundstück 1 angelegt werden, während man das gegenüberliegende Mundstück 3 offenhält, oder alternativ hierzu kann der Pneumatikdruck an dem Mundstück 3 angelegt werden, während man das gegenüberliegende Mundstück 1 ge­ schlossen oder offen hält. Der Pneumatikdruck kann an wenigstens ein Ende der Zigarette angelegt werden, während wenigstens ein Bereich der Seitenfläche der Zigarette abgedeckt wird. Schließlich ist es möglich, den Pneumatikdruck an wenigstens einen Bereich der Seiten­ fläche anzulegen, während ein oder beide Enden der Zigarette geschlossen oder offengehalten werden. Jede Zigarette S kann einer einzelnen Prüfung oder zwei oder mehrere Prüfungen der vorgenannten Art, vorzugs­ weise an entsprechenden aufeinanderfolgenden Prüf­ stationen, unterzogen werden. Für jede Prüfart ist ein Druckwandler 9 vorgesehen, der den während der Prüfung erhaltenen Pneumatikdruck in ein elektrisches Meß­ signal umsetzt.

Das vom Wandler 9 stammende elektrische Meßsignal SM liegt über einen Verstärker 10 an einem Komparator 11 an, der intermittierend am Ende der Prüfdauer von jeder Zigarette durch elektrische Synchronisationssignale eingeschaltet wird, die der Fördergeschwindigkeit der Zigaretten durch die Prüfstation entsprechen. Bei der gezeigten Aus­ führungsform werden besagte Synchronisationssignale durch eine Synchronisationsscheibe 12 erhalten, die sich synchron zur Zuführgeschwindigkeit der Zigaretten S zur Prüfstation dreht und einen Kreis von Durchgangsöffnungen 112 aufweist. Ein feststehendes, U-förmiges Element 13 umgreift den mit den Öffnungen 112 versehenen Umfangsbereich der Scheibe 12, wobei ein Schenkel des Elementes 13 eine Lichtquelle und der andere Schenkel eine Fotozelle trägt. Das durch die Öffnungen 112 der sich drehenden Scheibe 12 hindurchgehende Licht erzeugt in der Fotozelle eine Folge von elektrischen Synchronisationssignalen, die über eine Schmitt-Trigger- Schaltung 14 am Komparator 11 anliegen, um diesen synchron zur Bewegung der Zigaretten S durch die Prüf­ station einzuschalten.

Die elektrischen Meßsignale SM werden im Komparator 11 mit den elektrischen Bezugs- oder Schwellensignalen SR verglichen, die aus sägezahnförmigen Signalen bestehen, die synchron zur Durchlaufgeschwindigkeit der Zigaretten S durch die Prüfstation und damit synchron zu den elektrischen Meßsignalen SM erzeugt werden. Eine Folge von elektrischen Bezugs- oder Schwellensignalen SR mit sägezahnförmigem Verlauf, die am Komparator 11 an­ liegen, ist in Schrieb II der Fig. 3 dargestellt. Neben dem Umstand, daß diese Signale die gleiche Dauer wie die betreffenden elektrischen Meßsignale SM haben und zu letzteren Signalen genau synchronisiert sind, stellt der ansteigende Bereich der elektrischen Bezugssignale SR eine konvexgekrümmte Kurve dar, die wenigstens annähernd der Exponentialfunktion (oder dergleichen) entspricht, nach der das elektrische Meßsignal SM, das den Pneumatik­ druck im Inneren der Zigarette angibt, ansteigt.

Bei der in Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsform werden die elektrischen Bezugssignale SR mit Hilfe eines Spannungsgenerators und eines Kondensators C er­ zeugt. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, daß bei der Realisierung der in Fig. 1 ge­ zeigten Vorrichtung (bei der die Zigarette S mit dem Pneumatikdruckgenerator 5 über einen pneumatischen Widerstand 4 der gleichen Größenordnung wie der pneu­ matische Widerstand der Zigarette verbunden ist) die Funktion, nach der das elektrische Meßsignal SM an­ steigt, ähnlich der Aufladungsfunktion von einem Kondensator C bei einer elektrischen Spannung ist. Folglich ist der Kondensator C, der durch einen Leiter 15 mit dem Komparator 11 verbunden ist, in den Stromkreis einer elektrischen Spannungsquelle in Reihe zu einem Widerstand R und einem Aufladungsschalter I 1 eingefügt, während er in Nebenschluß zu einem Ent­ ladungsschalter I 2 liegt. Der Widerstand R kann beliebig eingestellt werden, um die Höhe des elektrischen Bezugs- oder Schwellensignales SR zu modifizieren. Die beiden Schalter I 1, I 2 können irgendeine Bauart (analog, mechanisch oder elektronisch) haben und werden durch die elektrischen Synchronisationssignale gesteuert, die entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit der Zigaretten S durch die Prüfstation erzeugt werden, d. h. sie werden von der der sich drehenden Scheibe 12 zugeordneten Fotozelle und durch die Schmitt-Trigger- Schaltung 14 erzeugt. Die Steuerung der beiden Schalter I 1, I 2 erfolgt dergestalt (z. B. mit Hilfe von einem Wechselrichter 16), daß vom Beginn der Prüfung einer Zigarette S bis zum Ende der Prüfung der Aufladungsschalter I 1 geschlossen und der Entladungsschalter I 2 offen bleibt. Am Ende der Prüfung wird über eine sehr kurze Zeit der Entladungsschalter I 2 geschlossen und der Aufladungsschalter I 1 geöffnet. Der Vergleich der elektrischen Meßsignale SM mit den elektrischen Bezugs- oder Schwellensignalen SR im Komparator 11 liefert die Ausgangssignale SU, die im Schrieb III der Fig. 3 dargestellt sind. Aus diesem Schrieb geht hervor, daß für diejenigen Zigaretten, bei denen der Endwert des elektrischen Meßsignales SM nicht niedriger liegt als der entsprechende Wert des elektrischen Bezugs­ signales SR, am Ausgang des Komparators 11 ein bestimmtes Übereinstimmungssignal SU erhalten wird, vgl. in Schrieb III der Fig. 3 den ersten, zweiten, dritten und sechsten Prüfvorgang. Ein solches Signal SU wird dagegen nicht am Ausgang des Komparators 11 erhalten, wenn der Endwert des elektrischen Meß­ signales SM unter dem entsprechenden Wert des elektrischen Bezugssignales SR liegt.

Die am Ausgang des Komparators 11 erhaltenen elektrischen Signale SU können in beliebiger Weise dazu verwendet werden, um die Qualität der überprüften Zigarette zu be­ stimmen und z. B. die Zigarette mit Hilfe irgendeiner geeigneten Vorrichtung bekannter Bauart zu akzeptieren oder auszuwerfen.

Die elektrischen Meßsignale SM und damit die ent­ sprechenden elektrischen Bezugssignale SR können mit der Zeit nach irgendeiner anderen Funktion an Stelle der erwähnten Exponentialfunktion ansteigen, so daß ihr ansteigender Ast einen anderen Verlauf, z. B. einen konkavgekrümmten- oder geradlinigen Verlauf, haben kann. Diese letztgenannte Art von Signalen mit einem geradlinig verlaufenden ansteigenden Ast, wird z. B. erhalten, wenn man die Zigarette S mit der pneumatischen Druckzuführeinrichtung 5 über einen Gene­ rator für einen Pneumatikstrom verbindet, der z. B. aus einem Kapillarrohr 17 besteht, das einen Pneumatik­ widerstand vorsieht, der um eine Größenordnung, z. B. 100fach, größer als der Pneumatikwiderstand der Ziga­ rette S selbst ist, vgl. Ausführungsform nach Fig. 2. Um ensprechende sägezahnförmige Bezugssignale SR mit einem geradlinigen ansteigenden Ast zu erhalten, kann die gleiche Vorrichtung wie in Fig. 1 verwendet werden, wobei man den Spannungsgenerator durch einen elektrischen Stromgenerator ersetzt.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 und 3 führt einen Vergleich der elektrischen Meßsignale SM mit elektrischen Bezugssignalen SR durch, die einen unteren Schwellenwert angeben. Es kann jedoch auch ein Vergleich der elektrischen Meßsignale mit sägezahnförmigen elektrischen Bezugssignalen durchgeführt werden, die einen oberen Schwellenwert angeben, und ebenfalls kann ein gleichzeitiger Vergleich der elektrischen Meßsignale mit elektrischen Bezugssignalen erfolgen, die sich auf zwei oder mehrere Schwellenwerte beziehen.

Claims (7)

1. Verfahren zum elektropneumatischen Prüfen der Luft­ durchlässigkeit von Zigaretten, einschließlich Filter­ zigaretten und ventilierten Zigaretten, in longitudinaler und/oder transversaler Richtung, bei dem die Zigarette wenigstens einer Prüfung unterzogen wird, während der an wenigstens einem Ende oder einem Bereich der Zigaretten­ umhüllung ein Pneumatikdruck anliegt und der Widerstand oder Druckabfall am Eingang des Pneumatikdrucks in die Zigarette in ein elektrisches Meßsignal umgesetzt wird, das mit einem elektrischen Bezugs- oder Schwellensignal verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (SM), die von den geprüften Zigaretten nacheinander erhalten werden und einen sägezahnförmigen Verlauf haben, mit elektrischen Bezugs- oder Schwellen­ signalen (SR) verglichen werden, die ebenfalls einen säge­ zahnförmigen Verlauf haben, synchron zu den Meßsignalen (SM) erzeugt werden und deren ansteigender Bereich dergestalt entwickelt wird, daß er wenigstens annähernd der Funktion entspricht, nach der der ansteigende Bereich der Meß­ signale (SM) ansteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßsignale (SM) einen an­ steigenden Bereich haben, der nach einer Exponential­ funktion ansteigt, und daß die Bezugssignale (SR) durch Aufladung und Entladung eines elektrischen Konden­ sators (C) synchron zu den Zigarettenprüfungen erzeugt werden.

3. Vorrichtung zum elektropneumatischen Prüfen der Luftdurchlässigkeit von Zigaretten, einschließlich Filter­ zigaretten und ventilierten Zigaretten, in longitudinaler und/oder transversaler Richtung, mit einer Einrichtung zum Anlegen eines Pneumatikdruckes an einen Teil der Zigarette, einer Einrichtung zur Bestimmung des Widerstandes oder Druckabfalls am Eingang in die Zigarette und zur Um­ setzung der pneumatischen Werte in elektrische Meßsignale sowie einer Komparatoreinrichtung zur Vornahme eines Ver­ gleichs der Meßsignale mit elektrischen Bezugs- oder Schwellensignalen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um synchron zu den Zigarettenprüfungen und damit den betreffenden Meßsignalen (SM), elektrische Bezugssignale (SR) mit einem sägezahn­ förmigen Verlauf zu schaffen, wobei der ansteigende Bereich der sägezahnförmigen Bezugssignale (SR) dergestalt entwickelt wird, daß er wenigstens annähernd der Funktion entspricht, nach der der ansteigende Bereich der Meßsignale (SM) ansteigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Bezugssignale (SR) einen Kondensator (C) umfaßt, der intermittierend mit einer elektrischen Energiequelle mit der gleichen Geschwindigkeit und synchron zu den Zigarettenprüfungen verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kondensator (C) in den elektrischen Energiestromkreis in Reihe zu einem Aufladungsschalter (I 1) eingefügt und durch einen Ent­ ladungsschalter (I 2) nebengeschlossen ist, wobei der Aufladungsschalter und der Entladungsschalter mit der gleichen Geschwindigkeit und synchron zu den Zigaretten­ prüfungen dergestalt gesteuert sind, daß während der gesamten Prüfdauer einer Zigarette der Aufladungs­ schalter (I 1) geschlossen und der Entladungsschalter (I 2) geöffnet bleibt, während am Ende der Prüfdauer über eine sehr kurze Zeit der Aufladungsschalter (I 1) geöffnet und der Entladungs­ schalter (I 2) geschlossen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pneumatikdruck an die Zigarette (S) über einen pneumatischen Widerstand (4) anlegbar ist, der im wesentlichen von der gleichen Größenordnung wie der pneumatische Widerstand der Zigarette (S) ist, und daß der Kondensator (C) von einem Spannungsgene­ rator gespeist wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikdruck an die Zigarette (S) über einen pneumatischen Wider­ stand angelegt wird, der wesentlich höher als der pneumatische Widerstand der Zigarette (S) ist, und daß das Anlegen des Pneumatikdrucks insbesondere durch ein Kapillarrohr (17) erfolgt, wobei der Kondensator (C) durch einen elektrischen Stromgenerator gespeist wird.