DE3306543C2

DE3306543C2 -

Info

Publication number: DE3306543C2
Application number: DE19833306543
Authority: DE
Inventors: Joern Dip.-Ing. Dr. 2087 Boenningstedt De Ulrich; Manfred Dipl.-Ing. Dr. 2085 Quickborn De Jahn
Original assignee: BAT Cigarettenfabriken GmbH
Current assignee: British American Tobacco Germany GmbH
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1988-09-08
Also published as: DE3306543A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte eines rauchbaren Artikels aus der Kompressibilität eines zur Herstellung dieses rauchbaren Artikels vorgesehenen Tabakstrangs unmittelbar vor dessen Umhüllung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Bei der Qualitätskontrolle in der Cigarettenproduktion wird der Härte der Cigaretten immer größere Bedeutung geschenkt, da sich aus einer Härtemessung auf relativ einfache Weise feststellen läßt, ob ein rauchbarer Artikel, bspw. eine Cigarette, ausreichend gefüllt ist oder nicht. Gerade die mangelhafte Füllung von rauchbaren Artikeln stellt jedoch einen häufigen Reklamationsgrund dar.

Deshalb wird in einem Artikel aus "Beiträge zur Tabakforschung", Band 4, Heft 7, Dezember 1968, ein Gerät zur Prüfung der Härte von Cigaretten beschrieben, mit dem die Durchmesseränderung von Cigaretten unter bestimmter Belastung nach einer vorgegebenen Zeit gemessen und daraus die Härte ermittelt wird. Dieses Verfahren ist jedoch nur für Stichprobenkontrollen geeignet, kann also nicht für die laufende kontinuierliche Überwachung und Regelung der gesamten Produktion eingesetzt werden.

Weiterhin geht aus der US-PS 34 11 513 ein Verfahren hervor, bei dem ein bewegter, fertiger, mit Papier umhüllter Tabakstrang durch einen Luftstrom deformiert und die zugehörige Nachführung der Düse erfaßt wird. Die dabei auftretende Bewegung der Düse steht in einem Zusammenhang mit der Füllkraft des Tabaks und damit der Härte der Cigarette. Die hierbei gewonnenen Aussagen werden jedoch durch Durchmesserschwankungen sowie die Porösität des Cigarettenpapiers beeinflußt, so daß nur in wenigen Fällen eine exakte Korrelation zur statischen Messung der Härte über die Ermittlung der Eindringtiefe besteht.

Aus der DE-OS 22 41 774 geht eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Härte eines rauchbaren Artikels hervor, die einen Kraftaufnehmer, im allgemeinen einen Dehnungsmeßstreifen, benutzt, der die Verformung einer Tragbrücke für den Formatfinger der Cigarettenmaschine erfaßt. Aus dieser Verformung wird ein elektrisches Signal gewonnen, das als Maß für die Härte des Tabakstrangs verwendet wird.

Bei dieser Vorrichtung wird jedoch nicht die für den Enddurchmesser der Cigarette relevante Füllkraft des Tabaks gemessen, sondern eine resultierende Kraft, die sich aus der zum jeweiligen Durchmesser korrespondierenden Kraft zusammensetzt. Außerdem treten bei dieser Vorrichtung aufgrund der entstehenden Reibung zwischen Formatfinger und Tabakstrang weitere Momente auf, die das Ergebnis verfälschen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, daß der Formatfinger sehr starr gehaltert werden muß, also die an der Tragbrücke auftretende Verformungen extrem gering sind. Dies bedeutet wiederum, daß eine hohe elektrische Verstärkung des Ausgangssignals der Dehnungsmeßstreifen erforderlich ist, um ein brauchbares Signal zu erhalten. Diese hohe elektrische Verstärkung führt jedoch zu Problemen bei der Auslegung der Auswertschaltung.

Diese Nachteile, insbesondere die mangelnde Korrelation zwischen dem gewonnenen elektrischen Signal und der in üblicher Weise definierten Härte, haben dazu geführt, daß diese Vorrichtung bisher in der Praxis nicht eingesetzt worden ist.

Aus der US-PS 21 63 415 geht eine Vorrichtung zur Ermittlung der Kompressibilität eines Strangs von Tabakfasern hervor, bei der ein beweglicher Fühler mit vorgegebener, einstellbarer Kraft gegen den Tabakstrang gedrückt wird. Hat der Tabakstrang die gewünschte "Kompaktheit" und Größe, so nimmt der Fühler eine vorgegebenen Lage ein. Bei Abweichung von dieser Kompaktheit ändert sich die Lage des Fühlers entsprechend. Dadurch läßt sich jedoch nicht die Härte des fertigen rauchbaren Artikels bestimmen.

Weiterhin geht aus der US-PS 26 67 172 eine Vorrichtung hervor, die an verschiedenen Stellen die vertikalen und horizontalen Kräfte erfaßt, die der Tabakstrang auf seine Führung ausübt. So ist bspw. ein Fühler vorgesehen, der die Breite des Spaltes zwischen dem vorderen Ende des Formatfingers und einem Aufnehmer erfaßt, also die Auslenkung des vorderen Endes des Formatfingers. Durch diese Messung sollen jedoch nicht die Härte der fertigen Cigarette, sondern nur eventuelle Abweichungen von einem vorgegebenen Betriebszustand festgestellt werden.

Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte eines rauchbaren Artikels aus der Kompressibilität eines zur Herstellung dieses rauchbaren Artikels vorgesehenen Tabakstrangs unmittelbar vor dessen Umhüllung der angegebenen Gattung geht schließlich aus der DE-OS 24 57 141 hervor und weist einen einem Formatband gegenüberliegenden Formatfinger für die von seinem Einlaufende zum Auslaufende fortschreitende Verdichtung des Tabakstrangs bis auf einen vorgegebenen Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der im fertig umhüllten Artikel, eine senkrecht zum Formatband angeordnete, plattenförmige Halterung für den Formatfinger sowie einen Aufnehmer für die Auslenkung des auslaufseitigen Endbereiches des Formatfingers auf, von dessen Bereich die Stelle umfaßt wird, an der der Durchmesser des Tabakstrangs demjenigen im fertigen rauchbaren Artikel entspricht, unter der Krafteinwirkung des Tabakstrangs.

Diese bekannte Vorrichtung hat zwei gravierende Nachteile:

a) Wie Untersuchungen ergeben haben, läßt sich die behauptete Korrelation zwischen dem Ausgangssignal des Dehnungsstreifens und der voraussichtlichen Härte des rauchbaren Artikels nicht realisieren, d. h. es kommt zu so starken Abweichungen von der angestrebten, linearen Beziehung zwischen Auslenkung des auslaufseitigen Endbereiches des Formatfingers und dem Wert der Härte, daß die Meßwerte praktisch unbrauchbar sind, insbesondere nicht für die Regelung der Cigarettenherstellung benutzt werden können;
b) durch die bei der bekannten Vorrichtung vorgesehene und wesentliche Zweiteilung des Formatfingers entsteht ein quer zur Transportrichtung des Tabakstrangs verlaufender Spalt, in dem sich die Tabakfasern fangen können und es deshalb zu dem befürchteten "Stopper" kommt, also zu einer Unterbrechung der kontinuierlichen Herstellung der rauchbaren Artikel, so daß die Produktion erst nach einer Behebung dieser Störung wieder aufgenommen werden kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte eines rauchbaren Artikels aus der Kompressibilität eines zur Herstellung dieses rauchbaren Artikels vorgesehenen Tabakstrangs unmittelbar vor dessen Umhüllung zu schaffen, bei der einerseits das Ausgangssignal des Aufnehmers in einer exakten, durch eine einfache Eichmessung zur ermittelnden Beziehung zur statischen ermittelten Härte des fertigen rauchbaren Artikels steht und zum anderen der Formatfinger nicht durch einen Spalt in zwei Teile unterteilt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der durch Experimente untermauerten Vorstellung, daß die Rückstellkraft des Tabakstrangs gegen die von dem Formatfinger ausgeübte Verdichtung des Tabakstrangs an der Stelle des Formatfingers, an der der Durchmesser des Tabakstrangs dem Tabakdurchmesser des fertigen, rauchbaren Artikels entspricht, sehr exakt mit der Rückstellkraft des fertigen rauchbaren Artikels, bspw. einer Cigarette, korreliert, d. h. die Kompressibilität des Tabakstrangs an dieser Stelle stellt ein exaktes, reproduzierbares Maß für die Härte des fertigen rauchbaren Artikels dar.

Die sehr gute, auch für die Belange der Fertigung und damit für die Regelung des Herstellungsprozesses geeignete Korrelation zwischen dem Meßergebnis und der voraussichtlichen Härte des fertigen rauchbaren Artikels kann mit einem üblichen, einteiligen Formatfinger erreicht werden, d. h. es ist keine Zweiteilung des Formatfingers und die damit verbundene "Störstelle" im Produktionsablauf erforderlich.

Der Dehnungsmeßstreifen liefert also elektrische Signale, die exakt mit der üblichen, statisch gemessenen Härte des fertigen rauchbaren Artikels korrelieren, so daß die gewonnenen elektrischen Signale direkt für die Einstellung der Härte durch entsprechende Regelung des Produktionsverfahrens herangezogen werden können. Außerdem stellt es keine Schwierigkeit dar, die so gewonnenen "Härte-Werte" mit den üblicherweise gemessenen Feuchtigkeitswerten zu kombinieren und dadurch eine feuchtigkeitskorrigierte Härte zu ermitteln, die dann zur Regelung des Herstellungsverfahrens verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Formatfingers und des Formatbandes einer Cigarettenmaschine, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte eines rauchbaren Artikels.

Fig. 1 zeigt den Teil einer herkömmlichen Cigarettenmaschine, in dem der in Richtung des Pfeils antransportierte, etwa zylindrische Tabakstrang von einem Durchmesser von etwa 11 mm auf den Soll-Durchmesser von etwa 6,8 mm verdichtet wird; dabei wird der auf dem Formatband 10 liegende Tabakstrang durch den Formatfinger 12, der etwa die Form eines hohlen Halbzylinders hat, auf den gewünschten Durchmesser zusammengedrückt. Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Formatfinger 12 an einer senkrecht angeordneten, relativ starren Platte 14 befestigt, die wiederum an einem horizontalen Träger 16 angebracht ist.

Fig. 2 zeigt die an einer Formateinrichtung nach Fig. 1 vorgesehene Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der kontinuierlichen Härte der Cigarette aus der Kompressibilität des Tabakstrangs unmittelbar vor seiner Umhüllung mit dem Cigarettenpapier. Dabei wird der Formatfinger 12 in Bezug auf seine fortschreitende Annäherung zum Formatband 10, Materialstärke und die Länge seines frei auskragenden auslaufseitigen Endbereiches derart federnd verformbar ausgebildet, daß die mittlere Streckenlast, die durch den Tabakstrang auf den auslaufseitigen Endbereich des Formatfingers 12 wirkt, an einer Stelle 32 auftritt, an der der Durchmesser des Tabakstrangs etwa dem im fertigen rauchbaren Artikel entspricht. Die mittlere Streckenlast unterhalb des freien Endes des Formatfingers 12 ruft also eine Biegelinie hervor, deren Auslenkung bzw. Materialdehnung erfaßt wird und ein Signal liefert, das mit der statisch gemessenen Cigarettenhärte korreliert.

Zu diesem Zweck wird die plattenförmige, senkrechte Halterung 14 für den Formatfinger 12 so ausgeschnitten, daß die mittlere Streckenlast, die durch den Tabakstrang auf den Meßbereich des Formatfingers 12 wirkt, gleich der Last an der Stelle ist, an der der Durchmesser des Tabakstrangs 7,85 mm beträgt, also dem Durchmesser des Tabakstrangs der fertigen Cigarette entspricht (bei 32).

In diesem Bereich ist also der Formatfinger 12 nicht abgestützt, so daß das vordere Ende des Formatfingers unter der Einwirkung des Tabakstrangs eine Verformung, nämlich eine geringfügige Verschwenkung, durchführen kann. Diese Verschwenkung ist so ausgelegt, daß bei der mittleren gewünschten Cigarettenhärte die Auslenkung des Endes des Formatfingers 0,2 mm nicht übersteigt.

Auf die Stelle des Formatfingers 12, an der der Tabakstrang einen Durchmesser von 7,85 mm hat, ist ein Dehnungsmeßstreifen 30 aufgeklebt.

Zur Untersuchung der Korrelation zwischen der auf konventionelle Weise gemessenen, statischen Härte der fertigen Cigarette einerseits und der kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte des rauchbaren Artikels aus der Kompressibilität des Tabakstrangs mit der Vorrichtung nach Fig. 2 sowie der Stopfdichte der Cigaretten andererseits wurden Versuche mit Cigaretten unterschiedlicher Härte gefahren. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt. Dabei wurde die kontinuierlich mit der Vorrichtung nach Fig. 2 gemessene voraussichtliche Härte bei einer Feuchte von 11,5% ermittelt, und zwar nach der Trockenschrank-Methode nach drei Stunden bei 80°C.

Wie sich aus diesen Vergleichsuntersuchungen ergibt, besteht eine sehr gute Korrelation zwischen der üblichen, statischen Messung, der kontinuierlichen Messung mittels der Vorrichtung nach Fig. 2 und dem Stranggewicht bzw. der Stopfdichte.

Tabelle I

Bei der beschriebenen Ausführungsform kann das gewonnene elektrische Signal des Dehnungsmeßstreifens 30 nicht nur die übliche Stichprobenkontrolle durch die statische Härtemessung ersetzen, sondern kann auch für die Regelung des Produktionsvorgangs ausgenutzt werden.

Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der voraussichtlichen Härte eines rauchbaren Artikels aus der Kompressibilität eines zur Herstellung dieses rauchbaren Artikels vorgesehenen Tabakstrangs unmittelbar vor dessen Umhüllung
- a) mit einem einem Formatband (10) gegenüberliegenden Formatfinger (12) für die von seinem Einlaufende zum Auslaufende fortschreitende Verdichtung des Tabakstrangs bis auf einen vorgegebenen Durchmesser, welcher geringfügig kleiner ist als der im fertig umhüllten Artikel,
- b) mit einer senkrecht zum Formatband angeordneten, plattenförmigen Halterung (14) für den Formatfinger, und
- c) mit einem Aufnehmer für die Auslenkung des auslaufseitigen Endbereiches des Formatfingers, von dessen Bereich die Stelle (32) umfaßt wird, an der der Durchmesser des Tabakstrangs demjenigen im fertigen rauchbaren Artikel entspricht, unter der Krafteinwirkung des Tabakstrangs,
dadurch gekennzeichnet, daß
- d) die senkrechte Halterung (14) des über seine Länge ungeteilten Formatfingers (12) so ausgespart ist, daß sie den auslaufseitigen Endbereich des Formatfingers (12) nicht versteift, und
- e) der Formatfinger (12) in Bezug auf seine fortschreitende Annäherung zum Formatband (10), Materialstärke und die Länge des frei auskragenden, auslaufseitigen Endbereiches derart federnd verformbar ausgebildet ist, daß die mittlere Streckenlast, die durch den Tabakstrang auf den auslaufseitigen Endbereich des Formatfingers (12) wirkt, an der Stelle (32) auftritt, an der der Durchmesser des Tabakstrangs etwa dem im fertigen rauchbaren Artikel entspricht, und daß
- f) ein Dehnungsmeßstreifen (30) die Verformung des frei auskragenden auslaufseitigen Endbereiches des Formatfingers (12) an dieser Stelle (32) erfaßt.