DE3245621A1

DE3245621A1 - Ueberwachen der zigarettenfertigung

Info

Publication number: DE3245621A1
Application number: DE19823245621
Authority: DE
Inventors: Francis Auguste Maurice 9220 Neuilly-sur-Seine Labbé
Original assignee: Molins Ltd
Current assignee: Mpac Group PLC
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1983-07-21
Also published as: EP0081391B1; JPS58149670A; EP0081391A3; FR2517519B1; FR2517519A1; JPH0416150B2; EP0081391A2; US4567752A; DE3278194D1

Description

Beschreibung

In der Zigarettenindustrie werden bestimmte Zigarettenmarken im Rahmen vorgeschriebener Qualitätstoleranzen gefertigt, wobei eine wirksame Produktion mit minimalem Ausschuß beizubehalten ist. Dies wird am besten dadurch erreicht, daß die Eigenschaften des Tabaks während der Herstellung gemessen werden, daß Schätzungen über die Qualität des Fertigerzeugnisses gemacht werden und diese Schätzungen zur Steuerung der Maschine verwendet werden. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch infolge der vielen verschiedenen Arten von Mischungen, die in der modernen Produktion vorkommen einschließlich beispielsweise von Tabaken aus verschiedenen Gegenden und expandierten

1$ (expanded) Tabake.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Messung der Parameter für die Zigarettenproduktion zu ver-

die bessern und genaue Informationen über Qualität des Endprodukts zu liefern, insbesondere und notwendigerweise für den Zweck der Fertigungsüberwachung, um ein Produkt von gleichmäßiger Qualität zu erzielen.

In diesem Zusammenhang werden die Zigaretten genannt, jedoch der Ausdruck "Zigarette" soll auch andere Waren der Tabakindustrie mit einbegreifen, die mit ähnlichen Verfahren hergestellt werden.

Nach einem ersten Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln des Innendrucks eines axial bewegten Zigarettenstrangs' geboten, dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses, undurchlässiges, biegsames Band mindestens teilweise um den Strang gewickelt wird, daß der umwickelte Strang durch eine Führung aeleitet wird, wobei der Führung Luftdruck zugeführt wird, um zwischen dem Band und der Führung einen Spalt zu erzeugen und daß eine

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physikalische Eigenschaft der Versorgungsluft überwacht wird, um eine Anzeige für den Innendruck des strangförmigen Gegenstandes zu erhalten.

Das biegsame Band ist vorzugsweise ein Garniturband, das auch dazu dient, die Tabakfüllung mit Zigarettenpapier zu umhüllen.

Die Eigenschaften des Tabaks können auch vor der Aus-

IQ formung des Strangs gemessen werden. Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur überwachung eines Tabakstroms geboten, der nach dem Trimmen in eine Bahn von Zigarettenpapier gehüllt wird, um einen ununterbrochenen Zigarettenstrang zu bilden, wobei der Luftdruck

IQ im Tabakstrom an einer ersten Stelle abgegriffen wird, die in einem Abstand von dem den Tabakstrom tragenden Förderband angeordnet ist und mit dem Druck an einer zwei ten Stelle über oder unter dem Tabakstrom verglichen wird. Die erste Stelle entspricht vorzugsweise etwa dem durchschnittlichen Trimmpegel. Die zweite Stelle ist dann neben dem Förderband angeordnet, wobei der Druckvergleich zur Ermittlung des spezifischen Volumens des Tabaks dient, aus dem der Zigarettenstrang geformt ist (vorzugsweise mit Kompensation für den tatsächlichen momentanen Trimmpegel).

Andererseits (oder zusätzlich) kann die zweite Stelle so gewählt werden, daß sie den Druck in einem von der Oberfläche des Tabakstroms benachbarten Raum entfernt vom Förderband anzeigt. In diesem Falle kann der Druckvergleich dazu verwendet werden, um das Uberschußverhältnis (das nachstehend näher erläutert wird) zu ermitteln, auch hier wieder vorzugsweise mit Kompensation für den tatsächlichen Trimmpegel.

Außerdem ist es für den Zigarettenhersteller nützlich,

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die "Trockenfestigkeit" der Zigarette zu kennen, d.h.

die Festigkeit, welche die Zigaretten besitzen, wenn sie den Raucher erreichen. Nach einem dritten Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung der Trockenfestigkeit der Zigaretten vorgesehen, nach welchem die Festigkeit zur Fertigungszeit der Zigaretten gemessen wird, wobei das gewonnene Signal dadurch kompensiert wird, daß es mit dem Feuchtigkeitsgehalt und dem spezifischen Volumen des Tabaks in Beziehung gesetzt wird.

Das so gewonnene Trockenfestigkeitsmaß kann dann zur Kontrolle der Tabakmenge eingesetzt werden, die zur Ausformung der Zigaretten verwendet wird. Das spezifische Volumen wird vorzugsweise vom Luftwiderstand der Füllung

X5 abgeleitet und vorzugsweise in einer Weise nach dem zweiten Merkmal der Erfindung sowie aus der Dichte der Füllung berechnet. Das spezifische Volumen des Tabaks gilt als das Volumen, bezogen auf eine Maßeinheit des Tabaks, das von den Tabakteilchen eingenommen wird und das Volumen der in den Teilchen eingeschlossenen Luft, jedoch nicht die die Teilchen umgebende Luft mit einschließt.

Der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks wird vorzugsweise aus der Tabakfüllungskapazität, der Füllungsdichtigkeit und der Tabaktemperatur berechnet, die durch Einführen des spezifischen Volumens kompensiert werden.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Seitenriß einer Zigarettenfertigungsmaschine für ununterbrochene Stränge mit den verschiedenen Merkmalen der Erfindung;

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α-Ί

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in der Fig, 1 mit Darstellung eines Teils (der Luftkammer,in größeren Einzelheiten);

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie IJI-III der Fig. 1 mit Darstellung eines Teils (der Füll-

druckmeßvorrichtung in größeren Einzelheiten); Fig. 4 ein Flußdiagramm mit Angabe der vom Mikroprozessor der Fig. 1 durchgeführten Rechnungen.

Die Strangfertigungsmaschine der Fig. 1 ist im Grunde wie eine Maschine Molins Mk 8 oder Mk 9 ausgelegt und kann weitere Einzelheiten von beiden Maschinen umfassen. Sie weist einen Kamin 1 auf, der Tabak auf einen endlosen Saugluftförderer 2 schauert, der durch Riemenscheiben angetrieben wird und einen Tabakstrom 3 ausformt. Der Tabakstrom 3 wird durch Sog oder Unterdruck aus einer Unterdruckkammer 4 am Förderer 2 gehalten und dadurch durch eine Luftkammer 6 und an einen Trimmer 7 vorbeibefördert wird.

Am Ende der Unterdruckkammer 4 gelangt der Tabakstrom zum Förderband 2 auf eine Papierbahn 8, die durch ein Garniturband 10 getragen und angetrieben wird. Der Tabakstrom 3 wird so durch eine Strangformvorrichtung 11 geleitet, welche die Papierbahn 8 in Längsrichtung um den Füllstrom 3 legt, einen Kleber wie PVA (Polyvinylalkohol) auf einen Falz der Papierbahn 8 aufträgt und diesen Falz mit Wärme abdichtet, damit der Kleber aushärtet.

Damit wird ein fortlaufender Zigarettenstrang 12 erzeugt, der vom Garniturband 10 durch ein Luftlager 13 geleitet wird. Der Strang verläßt dann das Garniturband und läuft durch einen kernphysikalischen Gewichtsänalysator 14 und schließlich durch eine Durchmesserlehre 15, ehe er von einem nicht gezeigten Messer bzw. einer nicht gezeigten Schneidmaschine in Einzelstücke abgelängt wird.

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Der Luftspeicher oder die Luftkammer 6 wird nachstehend anhand der Fig. 2 näher beschrieben. Die erzeugten Signale, aus denen ein Mikroprozessor 16 die verschiedenen Werte für den Hilfsstrom errechnet.

Die Höhe H der Trimmeinrichtung 7, d.h. der Istabstand

der Trimmeinrichtung vom Saugluftförderer wird durch einen Motor 17 gesteuert. Dieser bestimmt die Dicke des Tabakstroms, aus dem der Zigarettenstrang gebildet wird. ,Q Ein Stellungsgeber 40 für die Trimmeinrichtung erzeugt ein Signal für die Höhe H der Trimmeinrichtung, das auch am Mikroprozessor 16 anliegt. Eine mögliche Anordnung der Trimmeinrichtung 7 und seiner Höhensteuerung 25 ist in der britischen Patentschrift 929 338 beschrieben.

Das Luftlager 13 wird anhand der Fig. 3 näher beschrieben. Dies bietet eine Anzeige für den Innendruck Pi im Tabakstrang. Ein Signal für diesen Druck liegt ebenfalls am Mikroprozessor 16 an. Der kernphysikalische Gewichts-

2Q analysator 14 kann die Ausführungsform nach der Beschreibung der britischen Patentschrift 1 342 064 haben und unserem Gerätesatz MODIC oder MAID entsprechen. Dieser Analysator erzeugt ein Signal m für die Masse je Längeneinheit des Stranges 12 unter der Annahme, daß der Strangdurchmesser Sollmaß besitzt. Das Signal m kann für den Istdurchmesser des Stranges eingesetzt werden, um die Zigarettenistmasse M je Längeneinheit sowie die Durchschnittsmasse der Endabschnitte der Zigaretten zu berechnen. Die Masse der durchschnittlichen Endabschnitte kann

QQ auch von einem nicht gezeigten eigenen Ziqarettenendenprüfgerät gewonnen werden.

Ein Signal D für den Strangdurchmesser gelangt von der Durchmesserlehre 15 an den Mikroprozessor 16, und die Lehre kann nach dem Ausführungsbeispiel der US Patentschrift 2 952 262 gestaltet sein.

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« R β 9

Der Mikroprozessor 16 erhält auch eine Anzeige der Tabaktemperatur T von einem Temperaturfühler 29 (z.B. einem Thermistor), der im nicht aezeigten Tabakverteiler der Maschine oder in der Saugkammer 4 nahe dem Trimmer angeordnet sein kann.

Aus allen eingegebenen Daten berechnet der Mikroprozessor 16 die Eigenschaften des Endprodukts und zeigt diese Daten auf einer Anzeige 34 an. Andererseits oder zusätzlich können die Daten einer zentralen Leitanlage für Sofortanzeige, für die Speicherung oder für beides eingegeben werden. Ein Signal für die Festigkeit des fertigen Strangs kann zur Steuerung der Höhe der Trimmeinrichtung dienen, vorzugsweise nach der Korrektur der Feuchtigkeitsschwankungen, so daß die Trimmeinrichtung in Abhängigkeit von der "trockenen Festigkeit" gesteuert wird.

Die Art und Weise, in der der Mikroprozessor 16 diese Daten verarbeitet, wird ausführlicher anhand der Fig. beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie II-XI der Fig. 1. Es zeigt die Luftkammer 6 in Einzelheiten, zusammen mit der zugehörigen pneumatischen Schaltung.

Der Tabakstrom 3 wird auf einem endlosen Saugluftförderer 2 zwischen den Seitenwänden 23 befördert. Der Tabak wird vor und nach der Luftkammer auf dem Förderer 2 durch Unterdruck in der Saugkammer 4 über dem in Fig. 2 nicht gezeigten Förderband 2 gehalten. Ein Unterdruck Pc herrscht in einer Kammer 6A des Luftspeichers 6 durch den Unterdruck Po, der von einer Unterdruckquelle S über eine Verengung R herangeführt wird, die dem Luftstrom einen Widerstand Rs bietet. In den Seitenwänden 23 sind Kanäle oder Leitungen 24 und 25 ausgeformt, durch die der Unterdruck Pk unmittelbar unter den Saugluftförderer 2 sowie

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der Unterdruck Pe an der durchschnittlichen Trimmhöhe He gemessen werden.

In diesem Zusammenhang wird auf den Ausdruck "Widerc stand" verwiesen, der aus Bequemlichkeit hier eingesetzt wird und richtiger mit "Widerstandsbeiwert" zu bezeichnen wäre.

Ein Druckwandler 26 ist dem anliegenden Druck Po sowie dem Kammerdruck Pc ausgesetzt, wobei er ein Signal für die Differenz Po - Pc erzeugt. Dies zeigt den Durchsatz durch die Einengung R an. Ein zweiter Wandler 27 erzeugt ein Signal für die Differenz zwischen dem Unterdruck Pk unmittelbar unter dem Förderband 2 zu dem Druck Pe auf der Durchschnittshöhe He der Trimmeinrichtung, d.h. Pk - Pe.

Ein dritter Druckwandler 28 ist dem Kammerdruck Pc und dem Druck Pe ausgesetzt, worauf er ein Signal für die Differenz Pc - Pe erzeugt. Alle diese Signale werden dem Mikroprozessor 16 eingespeist. Wenn der Druck Pa unter dem Tabakstrom nicht atmosphärisch ist, möglicherweise wegen eines Saugdruckeinflusses, so würde dies zu messen und zu berücksichtigen sein.

Der annähernde Widerstand Rf für den Luftstrom des Prüfstromes (d.h.,daß ein Teil des Tabakstroms 3 über dem Kanal 25 liegt) kann von Pc, Pk und Pe die folgende Formel abgeleitet werden:

Rf = Rs (Pk - Pe)/(Po - Pc). 30

Andererseits kann Rf ohne Pk durch die folgende Gleichung errechnet werden, wenn der vom Saugförderer 2 erzeugte Widerstand Rk bekannt ist:

Rf = Rs £(Pc - Pe)/(Ps - Pc)J - RK

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In der Praxis wird der Steuermotor 17 die Trimmenrichtung nach oben und unten um eine mittlere Trimmhöhe He in Abhängigkeit von Steuersignalen des Mikroprozessors steuern. Die Isthöhe H der Trimmeinrichtung, die vom Lagegeber 40 ermittelt wird, gelangt an den Mikroprozessor 16, der ein Signal für den Istwiderstand des Teils des Füllstromes abgibt, der nach dem Trimmen übrig bleibt»

Der Mikroprozessor 16 berechnet aus den Messungen der 2Q Luftkammer 6 und dem Signal des Abgriffs 40 für die Höhe der Trimmeinrichtung das Überschußverhältnis DR, d.h. das Verhältnis zwischen dem durch die Trimmeinrichtung entfernten Tabak und dem Tabak, der zum Zigarettenstrang ausgeformt werden kann. Der Überschußwiderstand Rd wird ^g ermittelt, da er ein Maß für den Luftwiderstand des Tabaks unterhalb des mittleren Trimmpegels He und damit eine Anzeige für die mittlere Tabakmenge darstellt, die von der Trimmeinrichtung entfernt wurde. Ein Überschußwiderstand Rd ist direkt auf den Luftdruck■Pe am mittleren Trimmpegel bezogen und kann unter Verwendung der Kürzel der Fig. 2 wie folgt ausgedrückt werden:

Rd = Rs (Pe - Pa)/(Po - Pc).

Das auf die Differenz zwischen der mittleren Trimmhöhe He und der Ist-Trimmhöhe H bereinigte Uberschußverhältnis DR ergibt sich wie folgt:

DR-A (Rd) + B (He - H) ,

worin A und B Konstanten sind, die für eine bestimmte Maschine mit einer bestimmten Tabaksorte und einem bestimmten Zigarettenstranggewicht je Längeneinheit experimentell bestimmt werden. Das spezielle Zigaretten-Stranggewicht je Längeneinheit wird durch den Mikroprozessor genau beibehalten ( die Veränderung der Höhe der Trimmeinrichtung ). Die Konstante A ist auf den Umkehr-

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3.24b

wert des Stranggewichtes bezogen. Die Konstante B ergab sich experimentell in einer normalen Lage mit ca- 8%/mm»

Die Luftkammer 6 kann unabhängig von den anderen Quality tätskontrolleinheiten der Fig. 1 verwendet werden, um

wertvolle und nützliche Qualitätsmaßstäbe zu erzeugen, besonders in Verbindung mit dem Abgriff 40 für die Höhe der Trimmeinrichtung.

Die Kanäle oder Leitungen 24 und 25 brauchen nicht unbedingt direkt unterhalb der Luftkammer angeordnet zu

wo
sein, d.h. der Druck Pc am Bandförderer aufgebracht wird (siehe Fig. 2). Beispielsweise können sie vor oder nach der Luftkammer angeordnet sein, wo anzunehmenderweise

,_ der Druck Po unmittelbar über dem Förderband herrscht lo

(d.h. in der Kammer 4 der Fig. 1). In diesem Falle sind die Gleichungen für das Verhältnis zwischen den Ist- . drücken und dem Uberschußwiderstand sowie dem Überschuß-Verhältnis etwas anders, d.h.:

Rd = (Rf + Rk) (Pe - Pa)/(Ps - Pe)

und ca. DR = A¹ (Pe - Pa) + B(He -H), worin A¹ = ca. 0,4%/mm Wassersäule, ca.

B = ca. 8%/mm beträgt.

Bei diesem Ausdruck für das Uberschußverhältnis DR wird angenommen, daß mögliche Luftstromveränderungen durch den Tabak klein sind gegenüber der erforderlichen Genauig-

, ..
keit.

Fig, 2 zeigt auch zwei Kondensatorplatten 36 und 37, die jeweils^ine Seitenwand 23 eingebettet und von Isolatoren 38 und 39 umschlossen sind. Sie ermöglichen eine Messung der relativen Dielektrizitätskonstante des Füllstroms. Sie können an jeder geeigneten Stelle des Füll-

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Stroms angeordnet werden und müssen nicht mit der Luftkammer kombiniert werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie IH=III der g Fig. 1 des Luftlagers 13. Der Strang 12 besteht aus einer Tabakfüllung, die durch den getrimmten Strom ausgeformt in die Papierbahn 8 eingehüllt und an einem Falz 18 zugeklebt ist. Der Strang 12 ist in das Garniturband 10 eingewickelt, das luftundurchlässig, weich und sehr bieg-,Q sam ist, d.h. auf einem Grundaewebe ist ein Außenbelag aus einem Elastomer aufgebracht.

Der Strang 12 und das Garniturband 10 sind in eine zylindrische Leitung eingeschlossen, die aus einem Garni-

-c turbett 19 und einer Abdeckhaube 20 gebildet wird und die jeweils aus einem luftdurchlässigen Sintermaterial mit einer gleichmäßigen und verhältnismäßig niedrigen Luftdurchlässigkeit aufgeformt sind, und die außerdem halbzylinderförmig und von gleichmäßiger Dicke sind,

2Q so daß der Widerstandskoeffizient einer jeden Hälfte gegenüber dem sie durchsetzenden radialen Luftstrom praktisch an verschiedenen Stellen um den Strang 12 herum konstant ist. Luftdruck gelanqt über ein Rohr 21 an die Rohre 30 und 31, die zu Verteilern oder Saugroh-

2g ren 32 und 3 3 führen, in denen die Elemente 19 und 20 gelagert sind. Innerhalb der Saugrohre können Rippen angebracht sein, welche die Elemente 19 und 20 tragen (weil sie einen gleichmäßiaen Luftdruck um die Elemente 19 und 20 herum aufrecht erhalten). Die Leerräume in den

QQ Saugrohren können auch mit einem hochdurchlässigen porösen Werkstoff, z.B. einem groben Sintermaterial aufgefüllt sein.

Die Größe des Versorgungsdrucks genügt, um den Strang gg sehr leicht zusammenzudrücken, so daß das Garniturband ein wenig von den Innenflächen der aus den Elementen 19 und 20 gebildeten zylindrischen Leituna absteht. Der so

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ausgebildete Balg ist sehr klein. In Fig. 3 ist er zur Erleichterung einer eindeutigen Darstellung der Anordnung übertrieben groß gezeigt. Die Luft gelangt vom Spalt über Schlitze 34 zwischen den benachbarten Kanten

g der Elemente 19 und 20 in die Atmosphäre. Es können weitere Entlüftungsschlitze vorgesehen sein. Andererseits oder zusätzlich dazu kann die Luft durch mehrere radiale Entlüftungsbohrungen entweichen, die an verschiedenen Stellen um und längs des Spalts zwischen den Elementen 19, .. 20 und dem Band 10 angeordnet sind.

Der Versorgungs- oder Förderdruck bleibt konstant und ist gerade so hoch, daß eine Berührung zwischen dem Band 10 und den Elementen 19 und 20 vermieden wird, wobei der

._c Luftdurchsatz durch ein Durchsatzmeßaerät 22 überwacht ίο ■

wird. Da das Band glatt ist, ist der Luftstrom durch den Spalt eine Laminarströmung, und der mittlere Druck im Spalt wird durch den Gesamtluftdurchsatz angezeigt. Da das Band außerdem sehr biegsam ist, ist der Druck im 2Q Spalt an jeder Stelle um die Zigarette herum praktisch gleich dem Innendruck (der Festigkeit) des Strangs.

In der Praxis umschließt das Garniturband 10 den Zigarettenstrang 12 nicht vollkommen. Wie Fig. 3 zeigt, ist

„j. der Falzstoß 18 freigelassen, um eine Verschmutzung des Bandes 10 mit Klebstoff zu vermeiden. Der über dem Falz gelegene Abschnitt der Abdeckhaube 20 ist daher vorzugsweise luftundurchlässig. Der Luftdruck Pg im Spalt bildet auch ein Luftlager, das von Vorteil selbst ohne die den

OQ Zigaretteninnendruck messenden Geräte ist. Das Luftlager verringert erheblich die Reibung zwischen der Zigarette und der Leitung und verringert damit eine Beschädigung des Bandes sowie einen Verschleiß der Leitung.

gg Das Luftlager kann auch nur am Garniturbett 19 vorgesehen sein. Wenn in diesem Fall der Innendruck des Strangs überwacht werden soll, dann muß die Abdeckhaube 20 im

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. .... 3.2.44621

a , . »οο·

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Paßsitz dicht um den Strana und das Garniturband herum angeordnet werden. Das Luftlager kann auf der gesaraten Länge des Garniturbetts 19 einschließlich des Abschnitts angeordnet sein, der die Strangformen der Einrichtung 11 der. Fig. 1 aufnimmt. Der Innendruck kann jedoch nicht einwandfrei gemessen werden, ehe der Strang richtig ausgeformt ist. Daher wird eine eigene Druckversorgung für das Luftlager unterhalb der strangformenden Anordnung 11 bevorzugt, die keinen Teil der Einrichtung zum Messen des Innendrucks des Strangs bildet.

Es sei bemerkt, daß das Luftlager dieser Figur unabhängig von den anderen Qualitätsüberwachungseinrichtungen der Fig. 1 eingesetzt werden kann.

Anstelle eines konstanten Druckes, der zum Rohr 21 gelangt, um einen veränderlichen Fluß zu erzeugen, kann der Fluß auf einem konstanten Pegel gehalten werden, wobei der Druck im Rohr 21 (oder möglicherweise in den Verteiler-

-_ rohren) abgegriffen wird, da er wieder eine Anzeige für den mittleren Innendruck des Zigarettenstranges liefert= Fig. 4 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung der Art und Weise, auf welche die verschiedenen durch die verschiedenen Meßfühler der Fig. 1 cresammtelten Qualitätsdaten

__K im Mikroprozessor 16 verarbeitet werden. Die Meßeinrichtungen sind in der obersten Zeile dargestellt und durchwegs auf Fig. 1 bezogen, während die anderen Kästchen in Fig. 4 die vom Mikroprozessor 16 aus den Fühlermessungen errechneten Parameter des Tabakstroms darstel-

QQ len. Die Verbindungsteile zeigen, welche Messungen zur Berechnung der einzelnen Parameter verwendet wurden.

Die Trockenfestigkeit der Zigarette wird vom Mikroprozessor 16 dadurch errechnet, daß er eine von den Aus-Wirkungen des Wassergehalts und der Temperatur bereinigte Anzeige der Istfestigkeit des Strangs in der Zigarettenfertigungsmaschine erhält. Eine Anzeige der Ist-

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festigkeit wird aus der Messung des Innendrucks Pi des Strangs gewonnen, wobei, falls erforderlich, die Auswirkung von möglichen Strangdurchmesseränderungen auf die Messung kompensiert werden. Die Tabaktemperatur wird vom Temperaturfühler 2 9 abgegriffen. Das Verhältnis zwischen Temperatur und Trockenfestigkeit ist so gestaltet, daß je höher die Temperatur ist, umso höher ist auch die berechnete Trockenfestigkeit. Die Berechnung des Feuchtigkeitsgehalts ist nachstehend näher beschrieben. Auch hier gilt: Je höher der Feuchtiakeitsgehalt ist, umso höher ist die errechnete Trockenfestigkeit.

Die Trockenfestigkeit hängt jedoch auch davon ab, wie der Tabak die Feuchtigkeit hält; dies hängt von der verwendeten Tabaksorte ab. Wasser in den Tabakfasern und Tabakteilchen kann in den Zellen anwesend sein und ist somit in hohem Maße elektrisch gebunden. Es kann aber auch zwischen den Zellen vorhanden sein und wird dann "Kapillarwasser" genannt. Eine verhältnismäßig hochgradige Bindung ist von einer verhältnismäßig hochgradigen Plastizität des Tabaks begleitet und verringert daher den für die Festigkeit erhaltenen Meßwert. Daher muß die Berechnung der Trockenfestigkeit entsprechend bereinigt werden, wenn ein hoher Wasseranteil im Tabak gebunden ist.

Die Höhe des gebundenen Wassers wird durch das vorstehend definierte spezifische Volumen des Tabaks angegeben, da eine relativ hochgradige Bindung ein relativ niedriges spezifisches Volumen ergibt. Das spezifische Volumen läßt sich aus dem Wert schätzen, der für den Widerstand der Zigarettenfüllung gewonnen wurde (d.h., daß ein Teil des Tabakstroms auf dem Förderband 2 nach der Trimmung verbleibt) , wobei auch die Dichte der Füllung zu berücksichtigen ist, die hauptsächlich vom kernphysikalischen Analysator stammt. Eine Vergrößerung des spezifischen Volumens bei einer gegebenen Füllungsdichte erhöht den Füllungswiderstand Rf, weil weniger Raum zwischen den Ta-

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bakfasern und den Tabakteilchen für die durchströmende Luft zur Verfügung steht.

Der Tabakfeuchtigkeitsgehalt MC wird durch einen Vergleich

_c der Füllungsdichte mit ihrer relativen Dielektrizitätskonö

stante berechnet und durch den Druckkondensator 36, 37 angezeigt. Die relative Dielektrizitätskonstante des Tabaks ändert sich in Abhängiakeit von der Füllungsdichte, ändert sich jedoch unterschiedlich in Abhängigkeit von der Dichtigkeitskomponente für trockenen Tabak und der Komponente für den Feuchtigkeitsgehalt. Außerdem unterscheidet sich die relative Dielektrizitätskonstante für gebundenes und Kapillarwasser. Gebundenes Wasser hat eine geringere Wirkung auf die relative Dielektrizitätskonstante als Kapillarwasser, so daß der gewonnene Meßwert für den Feuchtigkeitsaehalt bei ansteigender Wasserbindung erhöht werden muß. Dies erreicht man wiederum durch Berücksichtigung des spezifischen Volumenss. Dies ist bei modernen Tabakmischungen einschließlich des "gepufften" on ("puffed") Tabaks besonders wichtig.

Der Druckabfall am Tabakstrang, d.h. der Druckabfall, der während des Rauchens im Tabak der Zigarette zu erwarten ist, wird vom Mikroprozessor 16 als Funktion des von der Luftkammer 6 gemessenen Füllungswiderstandes RF, des Durchmessers D des Zigarettenstrangs ,■ der Füllungsdichte H und der vom kernphysikalischen Analysator Gemessenen Masse pro Längeneinheit m berechnet.

OQ Die Abbrenngeschwindigkeit der Zigarette wird vom Mikroprozessor aus dem Druckabfall PD am Tabakstrang, dem spezifischen Volument des Tabaks, des Gehalts SC an Tabakabfällen und der Zigarettentrockenmasse Md berechnet (die sich aus der Berechnung der Zigarettenistmasse und

gg des Feuchtigkeitsgehalts ergibt). Das spezifische Volumen wird in der vorstehend beschriebenen V/eise in Abhängigkeit von den Berechnungen der Trockenfestigkeit gewonnen. Der

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Abfallgehalt SC wird als Funktion des spezifischen Volumens und der Tabakfüllungskraft FP berechnet/ die eine Funktion der Zigarettentrockenmasse Md, des Zigarettenstrangdurchmessers und der Zigarettentrockenfestigkeit ist.

Es gelten folgende VeihäLtnisse: Je höher der Druckabfall im Tabakstrang ist, umso niedriger ist die Abbrenngeschwindigkeit. Je höher das spezifische Volumen ist, umso höher ist die Abbrenngeschwindigkeit; je hoher der Abfallanteil ist, umso höher ist die Abbrenngeschwindigkeit; je höher das Trockengewicht ist, umso niedriger ist die Abbrenngeschwindigkeit.

Die Wahrscheinlichkeit, daß Tabak an den Enden der fertig* gestellten Zigaretten an einem Punkt herausfällt, ehe die Zigaretten verpackt sind, kann geschätzt werden, daß sie direkt auf den Abfallanteil SC bezogen ist und in umgekehrtem Verhältnis zum spezifischen Volumen entsteht; d.h., daß optimale, niedrige Größenergebnisse an den Zigarettenenden sich durch einen minimalen Abfallanteil SC und ein maximales spezifisches Volumen ergeben. Das Herausbröseln an den Enden hängt auch von der Verlustwahrscheinlichkeit P (1) ab, die als Funktion der Strängmasse die Längerteinheit M und der Verteilung der Masse an den Endschnitten berechnet wird, die von einem nicht gezeigten Zigarettenendprüfgerät gewonnen werden, das verschiedene Ausführungsformen annehmen kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ermitteln des Innendrucks eines axial bewegten Zigarettenstrangs, dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses undurchlässiges, biegsames Band mindestens teilweise um den Strang gewickelt wird, daß der umwickelte Strang durch eine Führung geleitet wird, daß die Führung mit Druckluft versorgt wird, um einen Luftspalt zwischen dem Band und der Führung zu erzeugen und daß eine physikalische Eigenschaft der zugeführten Luft überwacht wird, um eine Anzeige für den Innendruck des strangförmigen Gegenstandes zu gewinnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Band ein Garniturband ist, das auch zur Ausformung des Zigarettenstrangs dadurch dient, daß ein Tabakfilter mit einer ununterbrochenen Papierbahn umwickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich~ net, daß Luft der Führung mit konstantem Druck zugeführt wird und daß der Durchsatz des Luftstroms überwacht wird.

4. Einrichtung zum Bestimmen des Innendrucks eines axial bewegten Zigarettenstrangs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (11) einen ununterbrochenen Strang (12) ausformt, bei dem eine Zigarettenpaplerbahn (8) eine Tabakfüllung (3) umschließt, daß ein endloses, undurchlässiges, biegsames Band (1Q) mindestens um einen Teil des Umfangs des Strangs gewickelt ist, eine Führung (19, 20) für den Durchlauf des Stran~ ges (12) und des Bandes (10) vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung (21, 30, 31) die Führung (19, 20) mit Druckluft versorgt, die in den Spalt zwischen der Führung und dem Band einströmt, und daß eine Uberwa-

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chungsvorrichtung (22) die physikalischen Eigenschaften der zugeführten Luft überwacht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Band (10) ein Garniturband ist, das auch zum Ausformen des Zigarettenstrangs dient, indem es die Zigarettenpapierbahn (8) um den Tabakfüllstrom (3) herumwickelt.

IQ 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit einem konstanten Druck zugeführt wird und daß die Führung (19, 20) aus einem luftdurchlässigen Werkstoff ausgeformt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gegekennzeichnet, daß die Führung (19,20) aus luftdurch⁵-lässigem Material geformt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, d^aß die Führung einen jeweils halbzylindrischen Ober- und Unterteil (20, 19) aufweist*

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (19, 20) oder jeder ihrer Teile in einer Sammelleitung (32, 33) montiert ist, in welcher Luft zugeführt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Teile (19, 20) der Führung eigene Sammelleitungen aufweisen und getrennt voneinander angeordnet sind, wodurch der oder die zwischen ihnen entstehende Spalte (34, 35) eine Entlüftung der zugeführten Luft gestatten.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitunaen (32, 33) mit

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einem porösen Material gefüllt ist (sind) ,. welches die Führung oder ihre entsprechenden Teile trägt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des biegsamen Bandes (10) im Abstand voneinander angeordnet sind, damit sie nicht den Falz des Zigarettenpapiers berühren sowie dadurch, daß der Teil der Führung, der neben dem Falz ,Q liegt, undurchlässig ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12_r dadurch gekennzeichnet, daß die der Führung (19, 2.0) zugeleitete Luft ein Luftlager zwischen der Führung und dem

,c biegsamen Band (10) bildet.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine eigene Luftversorguna für die Führung (19, 20) an einem ersten Abschnitt des Bandes (10) vorgesehen ist,

on an dem der zu diesem Abschnitt beförderte Strang (12) noch nicht voll ausgeformt ist.

15. Verfahren zum überwachen eines Tabakstroms, der nach dem Trimmen von einer Papierbahn umhüllt wird, um einen ununterbrochenen Zigarettenstrang zu bilden, in welchem der Luftdruck zuerst an einer Stelle gemessen wird, die von dem den Tabakstrom tragenden Förderband in einem Abstand angeordnet ist, wobei dieser Meßwert mit dem Druckmeßwert einer zweiten Stelle verglichen wird, die sich über oder unter dem Tabakstrom befindet.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stelle annähernd dem mittleren Trimmniveau entspricht und^daß ein Signal für das Istniveau, an dem der Tabakstrom getrimmt wird, als Kompensationsfaktor bei der Vergleichsmessung dient.

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17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druck neben dem den Tabakstrom tragenden Förderband aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Druckvergleich angezeigte Druckabfall seinerseits mit dem Druckabfall verglichen wird, der über dem gesamten Tabakstrom entsteht, um eine Anzeige für den vom Trimmer entfernten Tabakanteil zu gewinnen.

19. Zigarettenfertigungsmaschine, bei der ein Tabakstrom auf einen Saugluftförderer ausgeformt und dann getrimmt wird, ehe er in eine Papierbahn eingehüllt wird, um einen ununterbrochenen Zigarettenstrang zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß.eine Rinne (25) in einer Seitenwand (23) ausgeformt ist, welche eine Seite des Tabakstroms (3) an einer Stelle vor dem Trimmer (7) begrenzt, um den Luftdruck im Tabakstrom ^auf einem Niveau zu messen, das etwa dem Durchschnittsniveau entspricht, bei welchem der Tabakstrom (3) vom Trimmer (7) getrimmt wird.

20.Maschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (40) das Istniveau anzeigt, auf welchem der Tabakstrom (3) getrimmt wird, und eine Vorrichtung (16) die Menge des vom Trimmer (7) entfernten überschüssigen Tabaks ermittelt, wobei sie . den Luftdruck und das Istniveau berücksichtigt.

21. Maschine nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine zweite Rinne (24) , mit der der Luftdruck im Tabak neben dem Förderband (2) abgegriffen wird.

22. Maschine nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (27, 16) zum Vergleichen der Drucksignale auf den beiden Rinnen (24, 25), um den Anteil des

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Tabaks (das Überschußverhältnis) zu ermitteln, der vom Trimmer (7) entfernt wird.

23. Verfahren zum Bestimmen der trockenen Festigkeit von Zigaretten, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit zur Herstellungszeit der Zigaretten gemessen wird und daß das damit gewonnene Signal von den Werten für den Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks und das spezifische Volumen des Tabaks gereiniat wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,

daß das spezifische Tabakvolumen durch Messung des Widerstandes gegen den Luftstrom des Tabaks ermittelt oder geschätzt wird, der zur Ausbildung der Zigarette dient und daß dabei auch die Dichte des Tabaks während der Luftwiderstandsmessung berücksichtigt wird.

25„ Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,.dadurch gekerinzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks mit Hilfe eines Kondensators gemessen wird.

26. Fertigungsverfahren für Zigaretten, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Ausformung der Zigaretten verwendete Tabakmenge in Abhängigkeit von der Trockenfestigkeit der Zigaretten verändert wird, die nach einem der Ansprüche 23 bis 25 ermittelt wurde.·

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das gewonnene Signal auch durch den Temperaturwert des Tabaks kompensiert wird.

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