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Stw.: Belagband-Perforation prüfen-zwei Meßstellen-Erg.
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Perforiervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Perforieren einer bewegten Materialbahn,
insbesondere eines Hüllmaterialstreifens für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden
Industrie, mit einem Streifenvorrat, einer Perforiereinrichtung, einer Streifenaufnahme,
Mitteln zum Fördern des Streifens vom Streifenvorrat durch die Perforiereinrichtung
zur Streifenaufnahme und mit Mitteln zur pneumatischen Messung der Luftdurchlässigkeit
des perforierten Streifens und zur Regelung der Luftdurchlässigkeit im Sinne der
Einhaltung vorgegebener Werte durch meßwertabhängige Steuerung der Perforiereinrichtung.
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Eine Möglichkeit, den Gehalt von Nikotin und Kondensat im Rauch von
Zigaretten und ähnlichen rauchbaren Artikeln zu beeinflussen, besteht darin, das
Hüllmaterial der Zigarettenfilter und Zigaretten mit einer Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit
zu versehen. Dies geschieht beispielsweise durch Perforation des Hüllmaterials an
vorgegebenen Stellen.
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Zur Perforation des Hüllmaterials für Filter und Zigaretten ist es
bekannt, mit Nadeln Löcher in die Materialbahn zu stechen (GB-PS 1 588 980). Eine
Materialbahn kann auch durch Elektroperforation eine Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit
erhalten (vergl. US-PS 2 528 158; GB-PS 1 604 467). Eine weitere Möglichkeit zur
Perforation von Hüllmaterial für Filter und Zigaretten besteht darin, sich der Strahlung
eines Lasers zu bedienen (vergl. US-PS 4 265 254; GB-Anmeldung 2074 493). Die von
dem Laser ausgehende kohärente
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Meßstellen-Erg.
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Strahlung ergibt eine
sehr genaue und konstante Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der
Rauchartikel.
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Durch die US-PS 2 528 158 ist eine Vorrichtung zur Elektroperforation
eines bewegten Materialstreifens bekannt. Um eine konstante Luftdurchlässigkeit
des Materialstreifens zu erhalten, wird die Luftdurchlässigkeit des perforierten
Streifens pneumatisch gemessen und die Impulsfrequenz bzw.
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die Impulsbreite der die Perforation bewirkenden Impulse in Abhängigkeit
von den ermittelten Meßwerten gesteuert.
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Mit der vorbekannten Vorrichtung ist zwar eine recht genaue Messung
der Luftdurchlässigkeit des perforierten Materialstreifens möglich, jedoch ist diese
Messung sehr träge.
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Aus diesem Grund kann es in der Praxis vorkommen, daß Bandabschnitte
mit fehlerhafter oder sogar fehlender Perforation erst dann zu entsprechenden Fehlersignalen
führen, wenn sie die Meßstelle längst passiert haben, was sich nachteilig auf die
Qualität der später hergestellten Artikel auswirkt. Fehlende Perforation des Materialstreifens
führt später zu Ausschuß. Insbesondere bei modernen schnellaufenden Hochleistungsmaschinen
ist dies von großer Bedeutung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
anzugeben, welche es erlaubt, eine Perforation gleichbleibender Güte im Materialstreifen
zu erzeugen und beim Auftreten von Perforationsmängeln, die eine vorgegebene Schwankungsbreite
des Perforationsgrades überschreiten, ein rasches Eingreifen und eine schnelle Korrektur
ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß stromab der
Perforiereinrichtung eine zweite Meßeinrichtung angeordnet ist, daß diese zweite
Meßeinrichtung der Porosität des
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 perforierten Streifens
entsprechende Meßsignale erzeugt und daß mit der zweiten Meßeinrichtung ein Mittel
zum Vergleichen der Meßsignale mit von einem Sollwertgeber (26) erzeugten, vorgegebenen
Porositätswerten entsprechenden Sollwertsignalen verbunden ist, welches bei einer
Abweichung des Meßsignals vom vorgegebenen Sollwertsignal ein entsprechendes Steuersignal
erzeugt. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zweite
Meßeinrichtung ein optisches Meßmittel zur schnellen Erfassung der Porosität des
perforierten Streifens aufweist. Eine solche optische Meßeinrichtung für die Erfassung
der Porosität des perforierten Materialstreifens spricht schnell auf Fehler der
Perforation an. Um aber nicht bei jeder auftretenden Unregelmäßigkeit der Perforation
sofort mit einem schnellen Steuersignal in den Betriebsablauf der Vorrichtung einzugreifen
und damit die Wirkung der ersten, sehr genauen, aber trägen Meßeinrichtung aufzuheben,
ist gemäß der Erfindung weiter vorgesehen, daß dem Mittel zum Vergleichen der Meßsignale
mit vorgegebenen Sollwertsignalen ein Schwellwertglied nachgeschaltet ist, das ein
zweites Steuersignal erzeugt, wenn das bei Abweichungen des Meßsignals vom vorgegebenen
Sollwertsignal erzeugte erste Steuersignal einen vorgegebenen oberen oder unteren
Grenzwert über- bzw. unterschreitet. Die schnelle, dafür aber ungenauere zweite
Meßeinrichtung läßt also eine gewisse Schwankungsbreite der Porosität zu, für welche
die erste, pneumatische Meßeinrichtung wirksam ist. Erst wenn die Schwankungsbreite
der Porosität nach oben oder unten überschritten wird, wenn der Fehler der Porosität
also ein vorgegebenes Maß überschreitet, erzeugt die zweite, optische Meßeinrichtung
ein Steuersignal, mit dem in den Betriebsablauf der Vorrichtung eingegriffen wird.
Hiervon betroffen ist
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 insbesondere das völlige
Aussetzen der Perforiereinrichtung, das zu einer signifikanten Abnahme der Porosität
des Materialstreifens führt und das von der optischen Meßeinrichtung sofort registriert
wird, so daß sehr kurzfristig entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden
können. Auch ein Streifenriß, der für die zweite Meßeinrichtung als plötzliche starke
Zunahme der Porosität in Erscheinung tritt, wird so unmittelbar erfaßt und führt
sofort zu einem entsprechenden Steuersignal der zweiten Meßeinrichtung, so daß auch
in diesem Fall kurzfristig entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Steuersignal der zweiten Meßeinrichtung
ein Abschalten des Streifenvorschubs und der Perforiereinrichtung bewirkt. Insbesondere
für den Fall, daß die vorgeschlagene Vorrichtung zur Perforation eines Materialstreifens
außerhalb der für die Herstellung der stabförmigen Artikel vorgesehenen Maschinen
vorgesehen ist, wenn es sich also um eine Vorrichtung zum Vorperforieren von Hüllmaterialstreifen
handelt, bei der der perforierte Streifen wieder aufgewickelt wird, bevor er zur
Verarbeitung gelangt, ist dies von Bedeutung, da zuverlässig sichergestellt ist,
daß nicht schon fehlerhaft bzw.
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gar nicht perforierte Abschnitte aufgewickelt werden, bevor der Fehler
bemerkt werden kann. Die Vorrichtung bietet vielmehr die Möglichkeit, die Ursache
für die fehlerhafte Perforation bzw. das Aussetzen der Perforation unmittelbar zu
beseitigen.
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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die vorgeschlagene Vorrichtung
in eine Maschine zum Herstellen von stabförmigen
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Artikeln der'taba.kverarbei
tenden Industrie, beispielsweise eine Filteransetzmaschine, zu integrieren. Hierzu
ist vorgesehen, daß die Vorrichtung in der Belagbandzuführung einer Filteransetzmaschine
zum Herstellen von Filterzigaretten oder dergl. angeordnet ist und daß ein Steuersignal
der zweiten Meßeinrichtung das Auswerfen der den betreffenden Belagbandabschnitt
enthaltenden Filterzigarette bewirkt.
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Die Erfindung bietet den Vorteil einer Perforation gleichbleibender
Güte in einer bewegten Materialbahn. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung
bietet die Gewähr, daß Änderungen der Luftdurchlässigkeit der Materialbahn innerhalb
-einer vorgegebenen Schwankungsbreite aufgrund der pneumatisch gewonnenen Meßsignale
ausgeregelt werden und daß die vorgegebene Schwankungsbreite überschreitende plötzliche
Anderungen des Perforationsgrades sofort bemerkt werden, so daß unmittelbar entsprechende
Korrekturmaßnahmen möglich sind.
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Insbesondere bei separaten Vorrichtungen zum Perforieren eines Materialstreifens
außerhalb einer Zigarettenherstellungsmaschine, wobei der Materialstreifen nach
der Perforation auf eine Bobine aufgewickelt wird, ist dies von Bedeutung, da damit
sichergestellt wird, daß das vorperforierte Material keine langen Abschnitte unzureichender
Perforation aufweist, welche bei der späteren Verwendung des Materialstreifens zur
Herstellung von Zigaretten zu Ausschuß führen müßte.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Diese zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung in einer schematischen
Ansicht.
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Die Vorrichtung weist
einen Streifenvorrat in Gestalt einer Bobine 1 auf, von dem ein Materialstreifen
2 abläuft. Bei dem Materialstreifen 2 kann es sich um einen Zigarettenpapierstreifen,
einen Belagpapierstreifen oder dergl. -handeln.
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Der Materialstreifen durchläuft eine Spanneinrichtung 3 mit einer
queraxial gegen eine Spannkraft auslenkbaren Spannrolle 4. An die Spanneinrichtung
3 schließt sich eine Perforiereinrichtung 6 an. Die Perforiereinrichtung 6 ist nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung und bedarf daher an dieser Stelle keiner näheren
Beschreibung. Es kann sich bei der Perforiereinrichtung 6 um eine Nadelperforiereinrichtung,
wie sie in der GB-PS 1 588 980 beschrieben ist, eine Elektroperforiereinrichtung,
wie sie in der US-PS 2 528 158 oder der GB-PS 1 604 467 beschrieben ist, oder eine
Laserperforiereinrichtung, wie sie in der US-PS 4 265 254 oder der GB-Anmeldung
2074 493 beschrieben ist, handeln. Auch andere als die aufgeführten Perforiereinrichtungen
können hier eingesetzt sein.
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Der perforierte Materialstreifen 2 passiert stromab der Perforiereinrichtung
6 eine Meßeinrichtung 7 zur pneumatischen Messung seiner Luftdurchlässigkeit. Der
Aufbau einer solchen pneumatischen Meßeinrichtung ist in der US-PS 2 528 158 beschrieben.
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Eine Antriebsrolle 8, die mit zwei Andruckrollen 9 und 9' zusammenwirkt,
zieht den Materialstreifen 2 von der Vorratsbobine 1 ab. Der perforierte Materialstreifen
2 gelangt schließlich zu einer Streifenaufnahme in Form einer Bobine 11, auf welche
er aufgewickelt wird.
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Zur Messung der Luftdurchlässigkeit
des perforierten Materialstreifens 2 ist an die Meßeinrichtung 7 über die Leitung
12 und die Drossel 13 ein Druck aus einer Druckquelle 14 angelegt. Hierbei kann
es sich gleichermaßen um eine Oberdruck- o-der eine Unterdruckquelle handeln. Ober
die Leitung 12 ist mit der Meßeinrichtung 7 außerdem ein Druckwandler 16 verbunden,
dessen Ausgang an einem Vergleichsglied 17 liegt, dessen zweiter Eingang an einen
Sollwertgeber 18 angeschlossen ist. Der Ausgang des Vergleichsglieds 17 ist über
eine Steueranordnung 19 mit der Perforiereinrichtung 6 verbunden. Die von der Meßeinrichtung
7 gemessene Luftdurchlässigkeit bewirkt die Erzeugung von Meßsignalen im Druckwandler
16. Weichen diese Meßsignale von dem durch den Sollwertgeber 18 vorgegebenen Sollwertsignal
ab, so bildet das Vergleichsglied 17 ein Steuersignal, welches über die Steueranordnung
19 die Perforiereinrichtung 6 im Sinne einer Konstanthaltung der Luftdurchlässigkeit
des Materialstreifens steuert.Diese Steuerung erfolgt bei einer Laserperforiereinrichtung
oder einer Elektroperforiereinrichtung beispielsweise durch Steuerung der Impulsbreite
und damit der Lochgröße in der Materialbahn. Auch die Impulsfrequenz kann bei diesen
Perforiereinrichtungen zur Konstanthaltung der Luftdurchlässigkeit variiert werden.
Bei einer Nadelperforiereinrichtung erfolgt diese Steuerung beispielsweise durch
Steuerung der Eindringtiefe der Nadeln in die Materialbahn, wodurch ebenfalls die
Lochgrbße verändert wird.
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Um die Oberwachung der Porosität des perforierten Materialstreifens
2 weiter zu verbessern, ist gemäß der Erfindung ein optisches Meßmittel 21 vorgesehen,
das bei der in der Figur gezeigten Vorrichtung stromab der pneumatischen Meßeinrichtung
angeordnet ist, aber auch an anderer Stelle vorgesehen sein kann. Das optische Meßmittel
21 besteht aus einer
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Lichtquelle 22 und einem
optoelektrischen Wandler 23, die so zueinander angeordnet sind, daß die zu messende
Materialbahn zwischen der Lichtquelle und dem Wandler hindurchläuft.
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Die Intensität des von der Lichtquelle 22 ausgestrahlten und von dem
optoelektrischen Wandler 23 aufgefangenen Lichtes ist abhängig von der Porosität
des zwischen den beiden hindurchlaufenden Materialstreifens 2.
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Der optoelektrische Wandler 23 ist ausgangsseitig mit einem Eingang
eines Vergleichsgliedes 24 verbunden, an dessen zweitem Eingang das Sollwertsignal
eines Sollwertgebers 26 liegt. Der Ausgang des Vergleichsgliedes 24 ist mit dem
Eingang eines Schwellwertgliedes 31 verbunden, dessen Ausgang über einen Verstärker
27 mit dem Antrieb 28 der Antriebsrolle 8 und mit der Perforiereinrichtung 6 verbunden
ist.
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Das Schwellwertglied 31 bewirkt, daß während des Perforationsvorganges
auftretende kleine Schwankungen der Porosität nicht zu Fehlersignalen führen. Das
Schwellwertglied 31 läßt vielmehr eine Schwankungsbreite der Porosität zu, ohne
daß von hier eine Steuerung erfolgt. Erst wenn infolge fehlerhafter Funktionsweise
der Perforiereinrichtung 6 oder infolge deren Aussetzens die Porosität des Materialstreifens
2 stark von dem durch den Sollwertgeber 18 vorgegebenen Sollwert abweicht oder wenn
ein Bandriß vorliegt, gibt das Vergleichsglied 24 ein Signal ab, das außerhalb der
vom Schwellwertglied 31 zugelassenen Schwankungsbreite liegt, so daß ein Steuersignal
des Schwellwertgliedes 31 über den Verstärker 27 zum Abschalten des Antriebs 28
und der Perforiereinrichtung 6 führt. Da die optische Meßeinrichtung 21
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 derartige Störungen
der Porosität sehr schnell registriert, ist jederzeit gewährleistet, daß Funktionsstörungen
der Perforiereinrichtung 6 schnell bemerkt werden und unmittelbar behoben werden
können, bevor sie zu unbemerkten fehlerhaften oder ganz fehlenden Perforationen
in dem Materialstreifen führen.
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Wie in der Figur mit der gestrichelten Verbindung 29 zwischen dem
Sollwertgeber 18 und dem Sollwertgeber 26 angedeutet ist, können diese beiden Sollwertgeber
miteinander gekoppelt sein, so daß mit Vorgabe eines Sollwertes im Sollwertgeber
18 auch ein entsprechender Sollwert des Sollwertgebers 26 vorgegeben ist. Die im
Schwellwertglied 31 eingestellten Schwellwerte sind so bemessen, daß die Steuerung
der Perforiereinrichtung 6 durch die pneumatische Meßeinrichtung von der optischen
Meßeinrichtung nicht beeinflußt wird, solange diese Schwellwerte nicht über- bzw.
unterschritten werden.
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Im Zusammenhang mit der Figur ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
beschrieben worden, mit der ein Materialstreifen unabhängig von einer Zigarettenherstellungsmaschine
perforiert werden kann, wobei der Materialstreifen von einer Bobine abgerollt und
nach der Perforation auf eine andere Bobine aufgewickelt wird. Gemäß der Erfindung
ist es natürlich auch möglich, eine solche Vorrichtung in einer Zigarettenherstellungsmaschine,
beispielsweise einer Filteransetzmaschine, zu integrieren. Die Art des Einbaus einer
Perforiereinrichtung in eine Filteransetzmaschine ist beispielsweise in der US-PS
4 240 448 im Zusammenhang mit den
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Hauni-Akte 1714 - Bergedorf, den 11. Mai 1983 Figuren 1 und 2 beschrieben.
In diesem Fall wird der perforierte Materialstreifen 2 nicht auf eine Bobine 11
aufgewickelt, sondern unmittelbar der weiteren Verarbeitung zugeführt. Gemäß der
Erfindung kann dann ein Steuersignal des Schwellwertgliedes 31 zum Auswerfen der
mit dem fehlerhaft perforierten Streifenmaterial versehenen Artikel dienen.