DE3324843C2

DE3324843C2 -

Info

Publication number: DE3324843C2
Application number: DE19833324843
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Phys. 2000 Hamburg De Wochnowski
Original assignee: Koerber AG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1982-07-31
Filing date: 1983-07-09
Publication date: 1991-07-25
Also published as: DE3324843A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines kontinuierlich geförderten Tabakstromes.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines auf einem kontinuierlich angetriebenen Förderer transportierten Tabakstromes.

Das Füllvermögen bzw. die sogenannte Füllkraft von Tabak spielt in der Zigarettenfabrikation eine sehr große Rolle, da von der Füllkraft das Gewicht des pro Zigarette verbrauchten Tabaks abhängt.

Mittels spezieller Verfahren wird in der Tabakaufbereitung seit einigen Jahren versucht, die Füllkraft des Tabaks zu erhöhen. Derartige Verfahren kranken aber immer noch an dem Fehlen zuverlässiger Meßwertaufnehmer für die Füllkraft, mit denen ein derartiger Füllkrafterhöhungsprozeß kontinuierlich überwacht und geregelt werden kann. Es werden lediglich sporadische Füllkraftmessungen in Laboratorien mit Laborgeräten vorgenommen, bei denen eine in einem Meßzylinder befindliche Tabaksäule definierten Gewichtes mit einem Gewicht belastet und das sich einstellende Volumen abgelesen wird.

Eine weitere Methode zur Füllkraftmessung des Tabaks besteht in dem Messen der Zigarettenhärte bei konstantem Gewicht und Format. Hierbei wird der Tabak in der Zigarette durch ein Gewicht belastet und die sich einstellende Resthöhe gemessen. Allerdings ist in diesem Fall, anders als bei der Bestimmung des Zylindervolumens, der Tabak vor der Behandlung schon vorgepreßt, wobei die Vorpressung in der Zigarettenmaschine geschieht und durch das Papier aufrechterhalten wird.

Mit Hilfe einer durch die DE-OS 24 57 141 bekanntgewordenen, der eingangs bezeichneten Gattung entsprechenden Einrichtung wird die Füllkraft ebenfalls an einem kontinuierlich bewegten Tabakstrang gemessen. Die Messung erfolgt während des Strangbildungsprozesses im Bereich einer sich verengenden, den Tabak wie bei der vorstehend genannten Härtemessung vorpressenden Kompressionszone des Stranges. Hierbei wird der Strang an einer einzigen Stelle durch ein Verdichtungsmittel mechanisch belastet und die dadurch bewirkte Verformung mittels Dehnungsmesser erfaßt.

Nach der DE-OS 28 41 494 ist es darüber hinaus allgemein bekannt, eine Tabakeigenschaft durch die Bildung einer Funktion zu kennzeichnen, in Form eines aus mehreren Meßdaten gebildeten Quotienten, hier des Schüttgewichtes aus Meßdaten für Volumenstrom und Massenstrom.

Nach der DE-OS 29 41 580 ist außerdem eine Vorrichtung zum Prüfen der die Füllkraft nur zu einem Teil mitbestimmenden Dichte eines Tabakstranges mit Hilfe von Meßstrahlen bekannt.

Schließlich offenbart die DE-OS 32 07 684 eine durch einen Tabakstrom beaufschlagte bzw. in Drehung versetzte und dabei ausgelenkte Meßrolle zur Bestimmung eines Tabakmengenstromes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Füllkraftmeßwerte so rechtzeitig, d. h. am Ende der Tabakaufbereitung, und regelmäßig bzw. kontinuierlich zu erhalten, daß sie rückwirkend unmittelbar für einen Prozeß zur Füllkrafterhöhung des Tabaks verwertet werden können. Hierbei sollen Schwankungen in der Höhe des zu messenden, kontinuierlich geförderten Tabakstromes die Meßergebnisse nicht verfälschen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Tabakstrom an wenigstens zwei in Förderrichtung aufeinanderfolgenden Stellen mit unterschiedlicher Stärke belastet wird, daß an den jeweiligen Belastungsstellen eine die Verformung des Tabakstromes definierende Größe gewonnen wird und daß aus diesen Gründen eine ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebende Funktion gebildet wird. Als meßtechnisch besonders vorteilhaft hat sich eine Verfahrensweise gezeigt, bei der der Tabakstrom mit in Förderrichtung zunehmender Stärke belastet wird.

Zweckmäßigerweise werden an den Belastungsstellen die durch die unterschiedlichen Krafteinwirkungen entstehenden Resthöhen "h₁" und "h₂" des Tabakstromes gemessen.

Um jeweils definierte Höhenmeßsignale für ein und denselben Abschnitt des Tabakstromes zu erhalten, wird weiterhin vorgeschlagen, die Abgabe des Höhenmeßsignals "h₁" bis zur Abgabe des Höhenmeßsignals "h₂" bzw. um die Transportzeit des betreffenden Tabakstromabschnittes von der ersten Belastungsstelle zur zweiten Belastungsstelle zu verzögern.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einfluß durch unterschiedliche Belegung des Tabakstromförderers dadurch eliminiert, daß aus den gemessenen Höhenwerten "h₁" und "h₂" durch Division die Funktion als Maß für die Füllkraft "F" gebildet wird.

In der Praxis ist es vorteilhaft, wenn die so erhaltenen Füllkraftmeßwerte direkt mit den an den fertigen Zigaretten gewonnenen Härtemeßwerten verglichen werden können. Zu diesem Zweck wird weiterhin vorgeschlagen, daß zur Anpassung des Füllkraftmeßverfahrens an übliche Härtemeßverfahren die Funktion

gebildet wird, wobei der Exponent "w" eine beliebige reelle Zahl sein kann.

Falls der Tabak innerhalb des transportierenden Tabakstromes Temperaturschwankungen aufweist, ist außerdem vorgesehen, daß die Tabaktemperatur "T" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft

aufgenommen wird, worin "a" ein tabakspezifischer Faktor und "T" die Temperatur in °C ist.

Für den Fall, daß die Tabakfeuchtigkeit des Tabakstromes schwankt, wird außerdem vorgeschlagen, daß die Tabakfeuchtigkeit "f" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft

aufgenommen wird, worin "b" ein tabakspezifischer Faktor und "f" die prozentuale Tabakfeuchtigkeit ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom durch wenigstens zwei in Förderrichtung hintereinanderliegende, unterschiedliche Druckwirkungen ausübende Verdichtungsmittel beaufschlagt ist, und daß den Verdichtungsmitteln Meßwertgeber zur Bestimmung der Größe der durch die Verdichtungsmittel bewirkten Verformung des Tabakstromes zugeordnet sind, deren Ausgänge mit einer Auswertschaltung zur Bildung einer ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebenden Funktion aus den genannten Größen verknüpft sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung übt das stromabwärts angeordnete Verdichtungsmittel eine stärkere Druckwirkung aus als das stromaufwärts angeordnete Verdichtungsmittel.

Die zunehmende Druckwirkung der Verdichtungsmittel könnte beispielsweise durch unterschiedliche Vorspannung der in vertikaler Richtung beweglich gelagerten Verdichtungsmittel erreicht werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist hingegen vorgesehen, daß das zweite, nachgeordnete Verdichtungsmittel schwerer ist als das erste, vorgeordnete Verdichtungsmittel.

Die Meßmittel passen sich dem Förderfluß des Tabakstromes dann am besten an, wenn die Verdichtungsmittel als Rollen ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfassen die Meßwertgeber zur Größenbestimmung der Verformung des Tabakstromes Höhenmesser zur Bestimmung der Resthöhe "h₁" und "h₂" des Tabakstromes.

Um jeweils für den gleichen Tabakstromabschnitt der Auswertschaltung gleichzeitig zwei Höhenmeßwerte zuzuführen, wird vorgeschlagen, daß zwischen der Auswertschaltung und dem ersten Höhenmeßwertgeber zur Bestimmung der Resthöhe "h₁" ein Verzögerungsglied angeordnet ist.

Vorschlagsgemäß kann eine unterschiedliche Belegung des Tabakstromförderers bezüglich ihrer Auswirkung auf die Füllkraftmeßwerte am einfachsten dann kompensiert werden, wenn die Auswertschaltung ein Dividierglied zur Bildung eines Quotienten aus den Resthöhen umfaßt.

Um die auf erfindungsgemäße Weise erzielten Füllkraftmeßwerte den bisher ermittelten Härtemeßwerten für die Zigaretten anzugleichen, wird vorgeschlagen, daß das Dividierglied Teil eines Potenziergliedes zur Bildung von an übliche Härtemeßwerte angepaßten Füllkraftmeßwerten unter Verwertung eines Exponenten "w" ist, welcher zweckmäßigerweise eine beliebige reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.

Um den Einfluß von Temperaturschwankungen des Tabakstromes auf die Füllkraftmessung zu kompensieren, ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Rollen ein Temperaturmesser zur Bestimmung der Tabaktemperatur "T" vorgesehen ist.

Darüber hinaus werden Feuchteschwankungen dadurch kompensiert, daß die erste Rolle eine Meßanordnung zur kapazitiven Messung der Feuchte "f" des Tabaks aufweist.

Nach einem weiteren Vorschlag werden die durch die Temperatur- und Feuchtemesser gewonnenen Werte "T" und "f" innerhalb der Auswertschaltung durch Summierglieder unter Zuhilfenahme eines tabakspezifischen Faktors "a" bzw. "b" als Korrekturwerte für die Füllkraft "F" verarbeitet.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß kontinuierlich von Belegungsschwankungen des Tabakstromförderers unabhängige bzw. bereinigte Füllkraftmeßwerte gewonnen werden, mit deren Hilfe direkt überwachend und steuernd beispielsweise in den Prozeß zur Erhöhung der Füllkraft des Tabaks eingegriffen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Tabakstromförderer im Längsschnitt mit schematisch angedeuteten Meßelementen.

Die in der Zeichnung dargestellte Füllkraftmeßvorrichtung ist einem kontinuierlich angetriebenen, im Ausführungsbeispiel als Förderband ausgebildeten Tabakstromförderer 1 zugeordnet, welchem Tabak aus einem Stauschacht 2 zugeführt wird und der den Tabak als kontinuierlichen Tabakstrom 3 an der Meßvorrichtung vorbei abfördert.

Die Füllkraftmeßvorrichtung weist zwei in Förderrichtung (Pfeil 4) hintereinanderliegende Verdichtungsmittel in Form von Rollen 6 und 7 auf, wobei die bezogen auf die Förderrichtung (Pfeil 4) stromabwärts liegende Rolle 7 schwerer ist als die stromaufwärts davorliegende Rolle 6. Im Ausführungsbeispiel weisen die Rollen 6, 7 ein Gewicht von etwa 2 kg bzw. 5 kg auf. Beide Rollen 6 und 7 sind drehbar an Hebeln 8 bzw. 9 gelagert, welche wiederum auf- und abschwenkbar an ortsfesten Lagern 11 bzw. 12 gehalten werden.

Infolge der Beaufschlagung des kontinuierlich bewegten Tabakstromes 3 durch die unterschiedlichen Eigengewichte der Rollen 6 und 7 wird der Tabakstrom 3 an der ersten Belastungsstelle im Bereich der Rolle 6 auf eine Resthöhe h₁ und an der zweiten Belastungsstelle im Bereich der Rolle 7 auf eine geringere Resthöhe h₂ zusammengedrückt. Zur meßtechnischen Erfassung dieser Resthöhen h₁ und h₂ sind den Rollen 6 und 7 Meßwertgeber 13 bzw. 14 zugeordnet. Diese können beispielsweise als Höhenmeßgeräte in Form eines induktiven Wegmessers bekannter Bauart ausgebildet sein (beispielsweise des Typs Linear Motion SS-104, S/M 4886, der Firma Collins Corporation). Die von den Meßwertgebern 13 und 14 ermittelten Höhenmeßwerte h₁ und h₂ werden einer Auswertschaltung 16 zugeführt. Zwischen dem Meßwertgeber 13 und der Auswertschaltung 16 ist darüber hinaus ein Verzögerungsglied 17 zwischengeschaltet, welches die Abgabe des Höhenmeßsignals h₁ der Rolle 6 an die Auswertschaltung 16 um die Transportzeit des Tabakstromes von der Rolle 6 zur Rolle 7 verzögert, so daß beide Höhenmeßsignale h₁ und h₂ gleichzeitig der Auswertschaltung 16 zugeführt werden.

Innerhalb der Auswertschaltung 16 wird mittels eines Dividiergliedes 18 ein Quotient aus den Höhenmeßsignalen h₁ und h₂ gebildet, welcher bereits ein Maß für die Füllkraft F des Tabaks ist, wobei schwankende Belegungen des Tabakstromförderers 1 keinen den Meßwert für die Füllkraft verfälschenden Einfluß mehr haben.

Um die auf diese Weise exakt ermittelten Füllkraftmeßwerte in ihrer Größenordnung direkt mit den an der fertigen Zigarette gewonnenen Härtemeßwerten vergleichen zu können, ist das Dividierglied 18 Teil eines Potenziergliedes 19, welches den Quotienten aus den Höhenmeßwerten h₁ und h₂ mit einem Exponenten w potenziert. Eine mehr oder weniger exakt gewünschte Annäherung an die genannten Härtemeßwerte kann dadurch erreicht werden, wenn der Exponent w vorzugsweise eine reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.

Um den Einfluß von eventuellen Temperaturschwankungen des Tabaks innerhalb des Tabakstromes 3 zu kompensieren bzw. die Füllkraftmeßwerte entsprechend zu korrigieren, ist zwischen den Rollen 6 und 7 ein beispielsweise einen Infrarotmeßkopf 21 aufweisender Temperaturmeßwertgeber 22 vorgesehen. Dessen Ausgangssignal wird ebenfalls der Auswertschaltung 16 zugeführt, und mittels eines Summiergliedes 23 unter Bildung eines Produktes aus der Temperatur T und eines tabakspezifischen Faktors a bei der Füllkraftbestimmung berücksichtigt.

Desgleichen werden Feuchteschwankungen des Tabakstromes bei der Füllkraftbestimmung berücksichtigt. Hierzu ist die erste Rolle 6 mit einer in der US-PS 39 50 698 der Anmelderin näher beschriebenen Feuchtemeßanordnung 24 zur kapazitiven Feuchtemessung des Tabaks versehen. Der von einem Feuchtemeßwertgeber 26 abgegebene Feuchtemeßwert f für die prozentuale Tabakfeuchtigkeit wird ebenfalls der Auswertschaltung 16 zugeführt. Dieser Wert f für die Tabakfeuchtigkeit wird mittels eines Summiergliedes 27 der Auswertschaltung 16 nach Multiplikation mit einem tabakspezifischen Faktor b als Korrekturwert bei der Füllkraftermittlung berücksichtigt.

Claims

1. Verfahren zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines kontinuierlich geförderten Tabakstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom an wenigstens zwei in Förderrichtung aufeinanderfolgenden Stellen mit unterschiedlicher Stärke belastet wird, daß an den jeweiligen Belastungsstellen eine die Verformung des Tabakstromes definierende Größe gewonnen wird und daß aus diesen Größen eine ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebende Funktion gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom mit in Förderrichtung zunehmender Stärke belastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Belastungsstellen die durch die unterschiedlichen Krafteinwirkungen entstehenden Resthöhen "h₁" und "h₂" des Tabakstromes gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Höhenmeßsignals "h₁" bis zur Abgabe des Höhenmeßsignals "h₂" bzw. um die Transportzeit des betreffenden Tabakstromabschnittes von der ersten Belastungsstelle zur zweiten Belastungsstelle verzögert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus den gemessenen Höhenwerten "h₁" und "h₂" durch Division die Funktion als Maß für die Füllkraft "F" gebildet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung des Füllkraftmeßverfahrens an übliche Härtemeßverfahren die Funktion gebildet wird, wobei der Exponent "w" eine beliebige reelle Zahl sein kann.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabaktemperatur "T" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft aufgenommen wird, worin "a" ein tabakspezifischer Faktor und "T" die Temperatur in °C ist.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabakfeuchtigkeit "f" gemessen und als Korrekturwert in die Funktion zur Bestimmung der Füllkraft aufgenommen wird, worin "b" ein tabakspezifischer Faktor und "f" die prozentuale Tabakfeuchtigkeit ist.

9. Vorrichtung zum Messen der Füllkraft von Tabak innerhalb eines auf einem kontinuierlich angetriebenen Förderer transportierten Tabakstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrom (3) durch wenigstens zwei in Förderrichtung (Pfeil 4) hintereinanderliegende, unterschiedliche Druckwirkungen ausübende Verdichtungsmittel (6, 7) beaufschlagt ist, und daß den Verdichtungsmitteln Meßwertgeber (13 bzw. 14) zur Bestimmung der Größe der durch die Verdichtungsmittel bewirkten Verformung des Tabakstromes zugeordnet sind, deren Ausgänge mit einer Auswertschaltung (16) zur Bildung einer ein Maß für die Füllkraft "F" des Tabaks ergebenden Funktion aus den genannten Größen verknüpft sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärts angeordnete Verdichtungsmittel (7) eine stärkere Druckwirkung ausübt als das stromaufwärts angeordnete Verdichtungsmittel (6).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, nachgeordnete Verdichtungsmittel (7) schwerer ist als das erste, vorgeordnete Verdichtungsmittel (6).

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsmittel (6, 7) als Rollen ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (13, 14) zur Größenbestimmung der Verformung des Tabakstromes (3) Höhenmesser zur Bestimmung der Resthöhe "h₁" und "h₂" des Tabakstromes umfassen.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auswertschaltung (16) und dem ersten Höhenmeßwertgeber (13) zur Bestimmung der Resthöhe "h₁" ein Verzögerungsglied (17) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung ein Dividierglied (18) zur Bildung eines Quotienten aus den Resthöhen umfaßt.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dividierglied (18) Teil eines Potenziergliedes (19) zur Bildung von an übliche Härtemeßwerte angepaßten Füllkraftmeßwerten unter Verwertung eines Exponenten "w" ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Exponent "w" eine beliebige reelle Zahl zwischen 1 und 4 ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rollen (6, 7) ein Temperaturmeßwertgeber (22) zur Bestimmung der Tabaktemperatur "T" vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rolle (6) eine Feuchtemeßanordnung (24) zur kapazitiven Messung der Feuchte "f" des Tabaks aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Temperatur und Feuchtemeßwertgeber (22 bzw. 26) gewonnenen Werte "T" und "f" innerhalb der Auswertschaltung (16) durch Summierglieder (23 bzw. 27) unter Zuhilfenahme eines tabakspezifischen Faktors "a" bzw. "b" als Korrekturwerte für die Füllkraft "F" verarbeitet werden.