DE3725366A1 - Vorrichtung zur messung der dichte eines tabakstranges - Google Patents

Vorrichtung zur messung der dichte eines tabakstranges

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Dichte eines Tabakstranges an einer Zigarettenstrangma­ schine mittels einer den Tabakstrang durchdringenden Strahlung, wobei mindestens eine Strahlungsquelle zum Aussenden einer in den Strang eindringenden Strahlung und mindestens ein Strahlungsempfänger zum Empfangen von aus dem Strang austretender Strahlung vorgesehen sind.
Unter einer "Strahlung" soll hier eine Betastrahlung, eine optische Strahlung oder insbesondere eine Infrarot (IR)-Strahlung verstanden werden.
Die Strangdichtemessung in der tabakverarbeitenden Indu­ strie mittels einer derartigen Strahlung ist grundsätzlich bekannt. Es wird hierzu beispielsweise auf die DE-OS 36 24 236 der Anmelderin verwiesen.
Problematisch sind die Strangdichtemessung verfälschende Einflüsse, wie sie beispielsweise durch Überblendungen, hervorgerufen durch den direkten Strahlungseinfall der von der Strahlungsquelle ausgesandten Strahlung auf den Strahlungsempfänger infolge von im Tabakstrang vorhandenen tiefen Strangtälern, auftreten können.
Weiterhin wurden Streulichteffekte aus einem außerhalb eines definierten Meßbereiches liegenden Tabakanteils, beispielsweise aus dem unterhalb der Trimmerebene befin­ lichen Überschußtabak, festgestellt, die Meßfehler bei der Strangdichtemessung hervorrufen.
Das Strangdichtemeßsignal kann auch durch örtliche im Strangquerschnitt vorhandene Faseranhäufungen verfälscht werden, oder wenn beispielsweise eine im Strang befind­ liche Tabakrippe dicht an der Strahlungsquelle vorbeiläuft. Je nach Lage der Rippe bzw. der Faseranhäufung erhält man hier ein unterschiedliches Strangdichtemeßsignal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fehler bei der Strangdichtemessung mittels den Strang durchdringender Strahlung weitestgehend zu vermeiden bzw. zu kompensieren.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Strah­ lungsquelle und der Strahlungsempfänger jeweils so zuein­ ander angeordnet sind, daß der Strahlungsempfänger außer­ halb des direkten Strahlenganges der Strahlungsquelle liegt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger in verschiedenen, einen Winkel miteinander bildenden Ebenen zum Strang angeordnet sind.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht dabei darin, daß die Strahlungsquelle in einer mindestens annähernd hori­ zontalen Ebene und der Strahlungsempfänger in einer min­ destens annähernd vertikalen Ebene angeordnet sind. Anders herum kann auch vorgesehen sein, daß die Strahlungsquelle in einer mindestens annähernd vertikalen Ebene und der Strahlungsempfänger in einer mindestens annähernd hori­ zontalen Ebene angeordnet sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß in einer mindestens annähernd horizon­ talen Ebene beiderseits des Stranges je eine Strahlungs­ quelle angeordnet ist. Entsprechend andersherum ist es auch möglich, daß in einer mindestens annähernd horizon­ talen Ebene beiderseits des Stranges je ein Strahlungs­ empfänger angeordnet ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die in einer mindestens annähernd vertikalen Ebene angeordnete Strahlungs­ quelle oder der Strahlungsempfänger oberhalb des Stranges positioniert sind.
Derartige Anordnungen von Strahlungsquellen und Strahlungs­ empfängern vermeiden mit Sicherheit die eingangs genannten Überblendungen. Außerdem entsprechen sie der Tatsache, daß für die Dichtebestimmung die im Stranginneren reflek­ tierte bzw. gestreute Strahlung, die seitwärts der Ein­ strahlungsrichtung aus dem Strang austritt, als Maß für die Dichte erfaßt wird, wodurch sich, wie sich gezeigt hat, ein stärkeres Meßsignal ergibt.
Um nun den Einfluß einer ungünstig im Tabakstrang liegen­ den Faseranhäufung, Tabakrippe oder dergl. auf das Strang­ dichtemeßergebnis zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei in Richtung der Längsachse des Stranges beabstandete Strangdichtemeßstellen mit je min­ destens einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsem­ pfänger, den Strang in entgegengesetzten Richtungen durch­ strahlend, vorgesehen sind.
Hierbei sind Strahlungsquellen- und Strahlungsempfänger- Anordnungen der vorstehend beschriebenen Art für die bei­ den Strangdichtemeßstellen vorzusehen.
Aus den an beiden Meßstellen ermittelten Werten wird ein Mittelwert gebildet, wobei auch die zeitliche Verschiebung der beiden Messungen berücksichtigt wird.
Gemäß der Erfindung wird des weiteren vorgeschlagen, daß die aus mindestens einer Strahlungsquelle und einem Strah­ lungsempfänger gebildete Strangdichtemeßeinrichtung strom­ auf vor einer Überschußentnahmeeinrichtung der Zigaretten­ strangmaschine angeordnet ist. Hiermit wird also die Strang­ dichte mittels der erfindungsgemäßen Strahlungsquellen­ und Strahlungsempfänger-Anordnungen bereits vor der Über­ schußabnahme, dem sogenannten Trimmen, gemessen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Tabakstrang in einem Tabakkanal der Zigarettenstrangmaschine geführt ist, welcher mindestens ein Fenster für die auf den Strang gerichtete Strahlungsquelle bzw. für den Strahlungsem­ pfänger zum Empfang aus dem Strang austretender Strahlung aufweist. Dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Fenster als definierte Blende mit einer durch das mittlere Abnahmeniveau der Überschußabnahmevorrichtung bestimmten Höhe ausgebildet ist. Eine besondere erfin­ dungsgemäße Anordnung besteht darin, daß die Strahlungs­ quelle bzw. der Strahlungsempfänger über einem entlang der Oberseite des Tabakkanals laufenden, luftdurchlässi­ gen Saugstrangförderer, durch diesen hindurch auf den Strang strahlend bzw. aus dem Strang austretende Strah­ lung empfangend, angeordnet sind.
Die Erfindung ist des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Meßstelle zur vertikalen Durchstrah­ lung des gesamten Tabakstranges vorgesehen ist, deren Meßwert zur Korrektur des durch Streulichteffekte des unterhalb der Blende befindlichen Tabakanteils des Stran­ ges beeinflußten Dichtesignals aus dem Blendenbereich einer Korrektur- und Auswerteinrichtung aufgegeben wird. Auf diese Weise kann der Streulichteinfluß des unterhalb des Meßbereiches, nämlich des Meßfensters, befindlichen Tabaks kompensiert werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die verwendete Strah­ lung eine Infrarotlichtstrahlung ist. Die Anordnungen von Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger stellen somit sogenannte IR-Lichtschranken dar.
Durch die Erfindung werden in beschriebener Weise die eingangs genannten Fehler bei der Strangdichtemessung sicher vermieden bzw. kompensiert.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Übersichtsbild der Strang­ bildung und -regelung in einer Zigaretten­ strangmaschine,
Fig. 2 bis 5 verschiedene Anordnungen von Sendern und Em­ pfängern von IR-Lichtschranken und
Fig. 6 eine IR-Lichtschrankenanordnung zur Mittel­ wertbildung.
Nach Fig. 1 läuft ein Saugstrangförderer 1 über Umlenk­ rollen 1 a, 1 b in Pfeilrichtung 1 c um. Auf dem unteren Trum dieses Saugstrangförderers 1 wird ein Tabakstrang 2 aus einem in einem Tabakschacht 3 in Richtung eines Pfei­ les 3 a zugeführten Tabakschauer aufgeschauert. Eine mit einer Unterdruckquelle 4 verbundene Unterdruckkammer 6 bewirkt einen Saugzug durch den Saugstrangförderer 1, der die aufgeschauerten Tabakfasern als Strang 2 am Saug­ strangförderer 1 festhält. Stromab hinter dem Tabakschacht 3 ist eine Überschußabnahmevorrichtung 7 angeordnet, deren umlaufende Trimmerscheiben 7 a überschüssige Fasern vom Tabakstrang 2 abnehmen. Die Stellung der Trimmerscheiben 7 a zum unteren Trum des Saugstrangförderers 1 bestimmt die Menge des abgenommenen Tabaküberschusses 8. Der durch die Abnahme des Tabaküberschusses 8 egalisierte Tabak­ strang 2 a wird auf einem Hüllmaterialstreifen 9 abgelegt und wird zusammen mit diesem auf einem umlaufenden For­ matband 11 in ein nicht näher dargestelltes Format 12 gefördert, in welchem der egalisierte Tabakstrang 2 a mit dem Hüllmaterialstreifen 9 zu einem Zigarettenstrang 13 umhüllt wird. Im weiteren, hier nicht dargestellten Pro­ duktionsverlauf werden von dem umhüllten Zigarettenstrang 13 stabförmige Abschnitte abgetrennt und zu Zigaretten weiterverarbeitet.
Stromab hinter dem Format 12 ist ein nuklearer Dichtemeß­ kopf 14 angeordnet, der ein Dichtesignal an ein bekanntes Strangregel- und -meßgerät (SRM) 16 abgibt. Ein bei Strang­ dichteabweichungen von diesem SRM-Gerät 16 abgegebenes Ausgangssignal wirkt auf ein Stellglied 17 im Sinne einer entsprechenden Verstellung der Trimmerscheiben 7 a der Überschußabnahmevorrichtung 7 in vertikaler Richtung nach oben oder unten gemäß dem Doppelpfeil 18.
Eine bereits bekannte Tabaküberschußregelung besteht hier­ bei aus einer vor und einer hinter der Überschußabnahme­ vorrichtung 7 angeordneten Meßstelle, welche jeweils als Infrarot(IR)-Lichtschranken 19, 21 ausgebildet sind, die den Strang 2 vertikal durchstrahlen. In einem Dividier­ glied 22 wird aus den beiden Meßsignalen der IR-Licht­ schranken 19 und 21 eine Quotient gebildet, nach dessen Maßgabe die Tabakzufuhr zum Tabakschacht 3 geregelt wird, die über eine mittels eines Antriebsmotors 20 angetriebene Zuführwalze 20 a erfolgt.
Zur Messung der Strangdichte bereits vor der Überschuß­ abnahmevorrichtung 7 ist stromauf vor dieser ein Meßfenster in Form einer definierten Blende 23, deren Höhe durch das mittlere Abnahmeniveau der Trimmerscheiben 7 a bestimmt ist, vorgesehen. Diese Blende 23 arbeitet mit einer in der Fig. 1 nicht sichtbaren IR-Lichtschranke zusammen, die noch in verschiedenen Ausführungen anhand der Fig. 2 bis 6 beschrieben wird. Ein von der im Bereich der Blende 23 wirkenden IR-Lichtschranke abgegebenes Dichtesignal 24 wird gemäß der Fig. 1 einer Auswerteinrichtung 26 aufge­ geben, die bei festgestellten Strangdichteabweichungen einen entsprechenden Impuls an das Stellglied 17 zur ent­ sprechenden Verstellung der Trimmerscheiben 7 a abgibt.
Die an der in Fig. 1 mit einem strichpunktierten Kreis X markierten Meßstelle der Meßblende 23 eingesetzte IR-Licht­ schranke ist in den Fig. 2 bis 5, die jeweils eine Darstellung im Strangquerschnitt zeigen, ersichtlich.
Hieraus geht hervor, daß der Tabakstrang 2 in einem Tabak­ kanal 27 geführt ist, der aus den beiden seitlichen Kanal­ wänden 27 a, 27 b besteht und nach oben durch den umlaufen­ den Saugstrangförderer 1 abgeschlossen ist. Die IR-Licht­ schranken bestehen aus mindestens einer Strahlungsquelle 28 und mindestens einem Strahlungsempfänger 29, wobei letztere als sogenannte optoelektrische Wandler ausge­ bildet sind.
Gemäß Fig. 2 sind zwei Strahlungsquellen 28 a, 28 b in einer horizontalen Ebene vorgesehen, die beiderseits des Stranges 2 angeordnet sind und ihre Strahlung somit durch eine in jeder Kanalwand 27 a bzw. 27 b befindliche Blende 23 a bzw. 23 b auf den Strang 2 richten. Dabei ist ein Strah­ lungsempfänger 29 vorgesehen, der in einer vertikalen Ebene über dem Saugstrangförderer 1 angeordnet ist. Nach Fig. 3 besteht die IR-Lichtschranke nur aus einer in der horizontalen Ebene angeordneten Strahlungsquelle 28, die ihre Strahlung dementsprechend durch nur eine in der einen Kanalwand 27 b befindliche Blende 23 auf den Strang 2 richtet. Der Strahlungsempfänger 29 ist wie bei der Ausführung nach Fig. 2 ebenfalls vertikal über dem Saugstrangförderer 1 angeordnet.
Die in der Fig. 4 gezeigte Variante zeigt eine in der vertikalen Ebene über dem Saugstrangförderer 1 angeordnete Strahlungsquelle 28, die ihre Strahlung durch den Saug­ strangförderer 1 hindurch auf den Strang 2 aussendet. Der Strahlungsaustritt erfolgt hier durch wie in der Aus­ führung nach Fig. 2 vorgesehene Blenden 23 a bzw. 23 b in beiden Kanalwänden 27 a bzw. 27 b. Vor den beiden Blenden 23 a bzw. 23 b sind in der horizontalen Ebene je ein Strah­ lungsempfänger 29 a bzw. 29 b zum Empfang der aus dem Strang 2 austretenden Strahlung angeordnet.
In der Fig. 5 ist eine IR-Lichtschranke angegeben, die wiederum nur mit einer Strahlungsquelle 28 und einem Strahlungsempfänger 29 arbeitet. Im Gegensatz zur Aus­ führung nach der Fig. 2 ist hier aber die Strahlungs­ quelle 28 vertikal oberhalb des Saugstrangförderers 1, durch diesen hindurchstrahlend, angeordnet, während der Strahlungsempfänger 29 horizontal hierzu, die austretende Strahlung durch die in der Kanalwand 27 b befindliche Blende 23 aufnehmend, angeordnet ist.
Alle in den Fig. 2 bis 5 gezeigten IR-Lichtschranken arbeiten nach der sogenannten Remissionsmessung, wobei das im Strang 2 reflektierte bzw. gestreute Licht empfan­ gen wird, welches besonders kräftige Meßsignale liefert. Allerdings wurde festgestellt, daß auch Streulichteffekte aus dem im Bereich y unterhalb der Blende 23 liegenden Tabakanteil 2 b des unegalisierten Stranges 2 (Fig. 4) das Meßsignal beeinflussen und zu verfälschten Strang­ dichtemeßwerten führen können.
Deshalb kann eine entsprechende Korrektur des Strangdichte­ meßwertes dadurch vorgenommen werden, wenn man, wie in der Fig. 1 ersichtlich ist, das Meßsignal der IR-Licht­ schranke 19 aus der Tabaküberschußregelung mit in die Auswerteinrichtung 26 einbringt, da der Tabakanteil 2 b bereits durch die den gesamten Strang 2 vertikal durch­ strahlende IR-Lichtschranke 19 mit erfaßt wurde.
Die bei den IR-Lichtschranken gemäß den Fig. 2 bis 5 gezeigten Anordnungen von Strahlungsquellen 28, 28 a, 28 b und Strahlungsempfängern 29, 29 a, 29 b zueinander schließen Überblendungen des Empfängers, wie sie bei gegenüberlie­ gender Anordnung von Strahlungsquelle und Strahlungsem­ pfänger in einer horizontalen Ebene zur horizontalen Durch­ strahlung des Stranges infolge von im unegalisierten Strang auftretenden tiefen Strangtälern möglich werden können, mit Sicherheit aus. Dadurch sind durch Überblendungen hervorgerufene Fehler in der Strangdichtemessung vermie­ den.
Da auch Tabakfaseranhäufungen oder evtl. im Strang befind­ liche Tabakrippenteile beim Passieren der Dichtemeßstelle in Abhängigkeit von ihrer Lage im Strangquerschnitt die Dichtemeßwerte mehr oder weniger verfälschen können, ist in Fig. 6 eine Meßstellenanordnung gezeigt, die solche Fehler kompensieren soll. Es sind hiernach zwei Strang­ dichtemeßstellen A, B in einem längsaxialen Abstand zu­ einander am Strang 2 angeordnet mit jeweils einer IR-Licht­ schranke, wobei diese IR-Lichtschranken den Strang 2 in zueinander entgegengesetzten Richtungen durchstrahlen. Eine günstige Lösung besteht dabei darin, wenn die Meß­ stelle A mit einer IR-Lichtschranke gemäß der Ausführung nach der Fig. 2 und die Meßstelle B mit einer IR-Licht­ schranke mit der in der Fig. 4 gezeigten Ausführung ver­ sehen wird. Aus den Meßsignalen der Meßstellen A und B wird in einem Mittelwertbildner 31 ein Mittelwert gebildet, in dem auch die zeitliche Verschiebung der Messungen an den Meßstellen A und B, die ja nacheinander ausgeführt werden, berücksichtigt ist. Das nun vom Mittelwertbildner 31 abgegebene mittlere Dichtesignal geht gemäß der Fig. 1 als Dichtesignal 24 in die Auswerteinrichtung 26 ein.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Messung der Dichte eines Tabakstranges an einer Zigarettenstrangmaschine mittels einer den Tabak­ strang durchdringenden Strahlung, wobei mindestens eine Strahlungsquelle zum Aussenden einer in den Strang ein­ dringenden Strahlung und mindestens ein Strahlungsempfän­ ger zum Empfangen von aus dem Strang austretender Strah­ lung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) und der Strahlungsempfän­ ger (29, 29 a, 29 b) jeweils so zueinander angeordnet sind, daß der Strahlungsempfänger (29, 29 a, 29 b) außerhalb des direkten Strahlenganges der Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) und der Strahlungs­ empfänger (29, 29 a, 29 b) in verschiedenen, einen Winkel miteinander bildenden Ebenen zum Strang (2) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) in einer mindestens annähernd horizontalen Ebene und der Strahlungsempfänger (29) in einer mindestens annähernd vertikalen Ebene an­ geordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (28) in einer mindestens annähernd vertikalen Ebene und der Strahlungsempfänger (29, 29 a, 29 b) in einer mindestens annähernd horizontalen Ebene angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mindestens annähernd horizontalen Ebene bei­ derseits des Stranges (2) je eine Strahlungsquelle (28 a, 28 b) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mindestens annähernd horizontalen Ebene bei­ derseits des Stranges (2) je eine Strahlungsempfänger (29 a, 29 b) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in einer mindestens annähernd vertikalen Ebene angeordnete Strahlungsquelle (28) oder der Strah­ lungsempfänger (29) oberhalb des Stranges (2) positio­ niert sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Richtung der Längsachse des Stranges (2) beabstandete Strangdichte­ meßstellen (A, B) mit je mindestens einer Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) und einem Strahlungsempfänger (29, 29 a, 29 b), den Strang (2) in entgegengesetzten Richtungen durchstrah­ lend, vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mindestens einer Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) und einem Strahlungs­ empfänger (29, 29 a, 29 b) gebildete Strangdichtemeßeinrich­ tung stromauf vor einer Überschußentnahmeeinrichtung (7, 7 a) der Zigarettenstrangmaschine angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tabakstrang (2) in einem Tabakkanal (27) der Zigarettenstrangmaschine geführt ist, welcher mindestens ein Fenster (23, 23 a, 23 b) für die auf den Strang gerichtete Strahlungsquelle (28, 28 a, 28 b) bzw. für den Strahlungsempfänger (29, 29 a, 29 b) zum Empfang aus dem Strang (2) austretender Strahlung aufweist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster als definierte Blende (23, 23 a, 23 b) mit einer durch das mittlere Abnahmeniveau der Überschußabnahmevorrichtung (7, 7 a) bestimmten Höhe ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strah­ lungsquelle (28) bzw. der Strahlungsempfänger (29) über einem entlang der Oberseite des Tabakkanals (27) laufen­ den, luftdurchlässigen Saugstrangförderer (1), durch diesen hindurch auf den Strang (2) strahlend bzw. aus dem Strang (2) austretende Strahlung empfangend, angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Meßstelle (19) zur vertikalen Durchstrahlung des gesamten Tabakstranges vorgesehen ist, deren Meßwert zur Korrektur des durch Streulichteffekte des unterhalb der Blende (23, 23 a, 23 b) befindlichen Tabakanteils (2 b) des Stranges (2) beeinflußten Dichtesignals (24) aus dem Blendenbereich (23, 23 a, 23 b) einer Korrektur- und Auswerteinrichtung (26) aufgegeben wird.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Strahlung eine Infra­ rotlichtstrahlung ist.
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