DE3801115C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Dichte eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Dichte eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie insbesondere eines umhüllten oder nichtumhüllten Tabakstrangs, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.

Zigaretten und ähnliche stabförmige Produkte der tabakverarbei­ tenden Industrie sollen hinsichtlich ihres Aussehens, ihres Geschmacks, ihrer Raucheigenschaften, ihres Gewichts usw. auch über lange Fertigungszeiträume möglichst gleichbleibende Eigen­ schaften haben, damit sich der gewohnte Eindruck des Produkts beim Raucher nicht ändert. Ein Mittel, um dies zu erreichen, ist die kontinuierliche Kontrolle der Dichte der Produkte wäh­ rend ihrer Herstellung und die von den Dichtemeßwerten abhängi­ ge Beeinflussung der Produktionsparameter.

Es ist bekannt, zur Messung der Dichte eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie eine den Strang durchdringende nukleare Strahlung zu benutzen, deren Intensität nach dem Durchdringen des Strangs ein Maß für die Dichte ist (US-PS 2 861 683). Obwohl hierdurch sehr früh schon infrarotes und sichtbares Licht für die Dichtebestimmung von Tabaksträngen vorgeschlagen worden ist, hat dieses bisher in der Praxis keinerlei Bedeutung gehabt. Vielmehr wurde die Dichtemessung mit nuklearer Beta-Strahlung vorgezogen, und sie hat sich trotz ihrer Nachteile seit langem in der Zigarettenindustrie durchge­ setzt. Nachteilig ist, daß es sich bei der Beta-Strahlung um Radioaktivität handelt, die überall strengen Schutzvorschriften unterliegt. Infolgedessen sind die Anforderungen an die Abschir­ mung der Strahlung sowohl in der Maschine selbst als auch bei der Lagerhaltung, beim Transport und bei der Handhabung der radioaktiven Präparate sehr hoch, was für die Maschinenkonstruk­ tion wie auch für die Logistik relativ viel Aufwand bedeutet. Ein weiterer Nachteil der Dichtemessung mit Beta-Strahlung besteht darin, daß sie auf Änderungen der Dichte ziemlich träge reagiert und mit geringer Auflösung arbeitet. So eignet sich die Beta-Strahlung gut für die Bestimmung eines Mittelwertes der Strangdichte und ihre langfristige Regelung, versagt aber, wenn schnelle dichteabhängige Meßwerte erforderlich sind. Aus diesem Grund ist eine Meßeinrichtung vorgeschlagen worden, welche die Strangdichte mittels Beta-Strahlung und zusätzlich mit einem die elektrischen Eigenschaften des Tabaks auswertenden dielektrischen Meßkopf bestimmt (DE-AS 11 07 426). Die Meßwerte des dielektrischen Meßkopfs werden in Abhängigkeit von den Meßwerten des Beta-Meßkopfes korrigiert, um Einflüsse sonstiger physikalischer Eigenschaften, die der dielektrische Meßkopf neben der Dichte erfaßt, auf den Dichtemeßwert auszuschalten. Hiermit steht zwar ein auf Dichteänderungen schneller reagieren­ des Meßsystem zur Verfügung, das aber insbesondere hinsichtlich Auflösung und Einzelwerterfassung immer noch nicht befriedigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtemessung weiter zu verbessern und gleichzeitig bessere Möglichkeiten der Beeinflussung der Produktparameter aufzuzeigen. Insbesondere wird eine schnelle Dichtemessung bei hoher Auflösung angestrebt, die es erlaubt, die Dichte im Bereich einzelner Zigarettenab­ schnitte zu erfassen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 6 enthaltenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Die Dichtemessung nach der Erfindung verbindet in sehr vorteil­ hafter Weise die Schnelligkeit der optischen Dichteerfassung und Meßwertgewinnung mit hoher Auflösung und großer Genauigkeit. Daher kann die Dichte des Strangs in kurzen aufeinanderfolgen­ den Strangabschnitten bis herab zu weniger als Zigarettenlänge sicher festgestellt werden. Das bietet den Vorteil, daß auch kleine im Strang enthaltene Soft Spots, also kleine Lücken oder Abschnitte unzureichender Dichte erkannt werden. Das wird gemäß der Erfindung dazu genutzt, die diese Soft Spots enthaltenen Strangabschnitte auszusondern, so daß nur zuverlässig gefüllte Strangabschnitte zu fertigen Artikeln verarbeitet werden.

Für die langfristige Strangdichteregelung kann vorteilhafter­ weise das Dichtesignal der langsamen nuklearen Meßeinrichtung verwendet werden, was zu einer behutsameren Steuerung der Über­ schußabnahme und damit zu einem gleichmäßigeren Strangaufbau führt. Da mit dem nuklearen Meßkopf infolgedessen keine genauen quantitativen Messungen erforderlich sind, kann eine schwächere nukleare Strahlungsquelle eingesetzt werden, die weniger kon­ struktiven und maschinenbaulichen Aufwand bedingt und geringere Sicherheitsanforderungen stellt.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß nur eine kurze Totzeit zwischen der Dichtemessung mit dem optischen Meßkopf und der Beeinflussung der Strangdichte beim Strangbildungsvor­ gang auftritt, so daß Strangdichteänderungen im Bedarfsfall sehr schnell erfaßt und korrigiert werden können. Ermöglicht wird das durch die Verwendung des optischen Meßkopfes, insbeson­ dere eines Infrarot(IR)-Meßkopfes, der wegen seines geringen Platzbedarfes auch unmittelbar im Bereich der Strangherstellung, z. B. knapp stromauf oder stromab der Überschußabnahmeeinrichtung, angeordnet werden kann. Dichteabweichungen im Strang werden also mit hoher Zuverlässigkeit schon festgestellt, bevor ein langes Strangstück hergestellt ist, so daß sich insgesamt auch eine niedrigere Ausschußrate ergibt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kombination eines optischen Dichtemeßkopfes mit einem nuklearen Dichtemeßkopf werden unerwünschte Einflüsse von Strangeigenschaften ausgeschaltet, die das optische Dichtesignal verfälschen können.

Solche Strangeigenschaften sind im Sinne dieser Erfindung bei­ spielsweise die Sorte und die Farbe der im Strang enthaltenen Fasern. Gemäß dem Erfindung wird durch die Korrektur der opti­ schen Dichtesignale durch das nukleare eine Fasersorten- bzw. Faserfarbenabhängigkeit der optischen Dichtemessung wenigstens weitgehend eliminiert.

Darüber hinaus bietet die Erfahrung die Möglichkeit einer sehr zuverlässigen Überschußmessung, d. h. sie gibt unmittelbar Auf­ schluß über die vom Strang abgenommene Fasermenge. So ist eine optimale Steuerung der Faserzufuhr zur Strangbildung möglich.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels der Vorrichtung nach der Erfindung im Zusammenhang mit einer Zigarettenstrangma­ schine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4a und 4b die schematische Darstellung der Dichtemessung bei auf einer Trommel queraxial geförderten Artikeln,

Fig. 5 eine spezielle Ausbildung und Anordnung eines optischen Meßkopfes,

Fig. 6 eine Darstellung einer sich an Fig. 1 in Förderrichtung anschließenden Schneid- und Auswerfeinrichtung und

Fig. 7 eine weitere spezielle Ausbildung und Anordnung eines optischen Meßkopfes.

Die Erfindung wird am Beispiel der Messung der Dichte eines Zigarettenstrangs auf einer Zigarettenstrangmaschine beschrieben. Hierzu zeigt Fig. 1 eine schematische Seiten­ ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung auf einer Zigarettenstrangmaschine sowie die meß- und steuerungs­ technische Verknüpfung der die Strangdichte beeinflussenden Aggregate mit den Meßköpfen. Von der Zigarettenstrang­ maschine sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt.

Mit 1 ist ein um Umlenkrollen 1a und 1b in Pfeilrichtung 1c umlaufender Saugstrangförderer bezeichnet, auf dessen unterem Trum ein Tabakstrang 2 aus einem in einem Tabak­ schacht 3 in Richtung eines Pfeiles 3a zugeführten Ta­ bakschauer aufgeschauert wird. Eine Förderwalze 4 be­ wirkt zusammen mit einem Luftstrom die Bewegung des Tabak­ schauers durch den Tabakschacht 3 zum Saugstrangförderer 1. Eine mit einer Unterdruckquelle 6a verbundene Unter­ druckkammer 6 bewirkt einen Saugzug durch den Saugstrang­ förderer 1, der die aufgeschauerten Tabakfasern als Tabakstrang 2 am Saugstrangförderer festhält.

Stromab hinter dem Tabakschacht 3 ist eine Überschußab­ nahmeeinrichtung 7 angeordnet, deren umlaufende Trimmer­ scheiben 7a überschüssige Fasern 8 vom Tabakstrang 2 ab­ nehmen. Die Stellung der Trimmerscheiben 7a zum unteren Trum des Saugstrangförderers 1 bestimmt die Menge des ab­ genommenen Tabaküberschusses 8. Der durch Abnahme des Tabaküberschusses 8 egalisierte Tabakstrang 2a wird auf einem Hüllmaterialstreifen 9 abgelegt und wird zusammen mit diesem auf einem umlaufenden Formatband 11 in ein nicht näher dargestelltes Format 12 gefördert, in dem der egalisierte Tabakstrang 2a mit dem Hüllmaterialstreifen 9 zu einem Zigarettenstrang 13 umhüllt wird. Im weiteren, hier nicht dargestellten Produktionsverlauf werden von dem umhüllten Zigarettenstrang 13 stabförmige Abschnitte 14 abgetrennt, zu Plain- oder Filterzigaretten weiterver­ arbeitet und schließlich verpackt.

Gemäß der Erfindung ist dem Strangförderer 1 eine Dichte­ meßeinrichtung 16 zugeordnet, die mit den Strang durch­ dringender Strahlung die Dichte des Strangs erfaßt. Hierzu ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein optischer Meß­ kopf 17 mit wenigstens einer optischen Strahlungsquelle 17a und einem Detektor 17b vorgesehen. Nach Fig. 1 ist dieser Meßkopf 17 unmittelbar stromab hinter der Überschußabnahme­ einrichtung 7 angeordnet, so daß die Totzeit zwischen der Überschußabnahme und der Dichtemessung minimal ist. Der Detektor 17b ist an eine Auswerteinheit 18 einer Auswertanordnung 24 angeschlos­ sen, welche den vom Detektor 17b erfaßten Meßwert zu einem optischen Dichtesignal (im weiteren auch als zweites Dichtesignal bezeichnet) verarbeitet. Über einen nachge­ schalteten Komparator 19 zum Vergleich des optischen Dichtesignals mit einem in einem Sollwertgeber 19a vorge­ gebenen Sollwert und zum Abgeben eines entsprechenden Steuersignals wird eine die Überschußabnahmeeinrichtung 7 be­ aufschlagende Steueranordnung 21 angesteuert. Die Steuer­ anordnung 21 bewirkt eine der vom optischen Meßkopf 17 gemessenen Strangdichte entsprechende Einstellung des Abstands der Trimmerscheiben 7a zum Strangförderer 1 und damit die Korrektur festgestellter Dichteabweichungen vom Sollwert. Mit dieser Anordnung ist eine schnelle Regelung der Strangdichte möglich, weil die Totzeit zwischen Überschußabnahme und Strangdichtemessung minimal ist.

Diese Meß- und Steueranordnung arbeitet solange zuver­ lässig, wie während des Produktionsprozesses keine Tabak­ sorten- und Tabakfarbenveränderungen auftreten. Für den Fall aber, daß doch Änderungen dieser Strangeigenschaften zu erwarten sind, ist gemäß der Erfindung stromab hinter dem optischen Meßkopf 17 ein nuklearer Dichtemeßkopf 22 mit einer nuklearen Strahlungsquelle 22a und einem geeigneten Meßwertaufnehmer, beispielsweise in Gestalt einer Ionisationskammer 22b (vergl. Fig. 2), angeordnet, der die genannten weiteren Strangeigenschaften auf andere Weise erfaßt als der optische Meßkopf 17. Der vom nuklearen Meßkopf 22 abgegebene Dichtemeßwert ist von der Tabaksorte und der Tabakfarbe unabhängig. Er gelangt über einen Verstärker 23 zu einer Auswertschaltung 26, welche mit der Auswerteinheit 18 verbunden ist. Aufgrund eines Vergleichs des optischen Dichtesignals mit dem nuklearen Dichtesignal bewirkt die Auswerteinheit 18 die Eliminierung des Ein­ flusses der obengenannten weiteren Strangeigenschaften (Tabaksorte und Tabakfarbe) auf das optische Dichtesignal. Auf diese Weise ist auch bei sich ändernder Tabaksorte oder Tabakfarbe eine zuverlässige Tabakdichtemessung mit dem optischen Dichtemeßkopf 17 möglich.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist der Ausgang der Auswertschaltung 26, welche nukleare (erste) Dichtesignale abgibt, auch an einen Komparator 27 angeschlossen, in welchem die nuklearen Dichtesignale mit einem von einem Sollwertgeber 27a vorgegebenen Dichtesollwert verglichen werden. Bei Abweichungen der nuklearen Dichtesignale von dem vorgege­ benen Dichtesollwert erzeugt der Komparator 27 Steuer­ signale, die der Steueranordnung 21 zugeführt werden. In Abhängigkeit von diesen Steuersignalen wird die mit der Überschußabnahmeeinrichtung 7 vom Strang abgenommene Überschußmenge 8 gesteuert. Es handelt sich hierbei um eine relativ lang­ same Steuerung, weil die Totzeit zwischen der Überschuß­ abnahme und der Dichtemessung mit dem nuklearen Dichte­ meßkopf 22 relativ groß ist. Dieser verhältnismäßig lang­ samen Steuerung wird daher gemäß der Erfindung die schnelle Trimmersteuerung überlagert, die sich der von dem optischen Meßkopf 17 und der Auswerteinheit 18 abgegebenen optischen (zweiten) Dichtesignale bedient. Aufgrund der optischen Dichtesignale vom optischen Meßkopf 17 ergibt sich also eine schnelle Dichteregelung, die von dem langsamer wir­ kenden Nuklearmeßkopf 22 geführt wird.

Für den Fall, daß es auf die Schnelligkeit der optischen Regelung nicht so stark ankommt, kann anstatt des optischen Meßkopfes 17 in Nähe der Überschußabnahmeeinrichtung 7 ein optischer Meß­ kopf 28, dem eine Auswerteeinheit 18a zugeordnet ist, auch im Bereich des nuklearen Meßkopfs 22 ange­ ordnet sein. In diesem Fall ergibt sich zwar gegenüber der näher an der Überschußabnahmeeinrichtung 7 liegenden Anordnung des optischen Meßkopfs 17 eine längere Totzeit, es kann aber dennoch mit einer schwächeren nukle­ aren Strahlungsquelle im nuklearen Meßkopf 22 gearbeitet werden, weil auch in diesem Fall der nukleare Meßkopf 22 nur zum Zwecke der Korrektur der vom optischen Meßkopf 28 abgegebenen Dichtemeßwerte benötigt wird. Der optische Meßkopf 28 und der nukleare Meßkopf 22 können, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, konstruktiv zu einem kombi­ nierten Meßkopf 29 zusammengefaßt sein.

Fig. 1 zeigt stromauf der Überschußabnahmeeinrichtung 7 einen weiteren optischen Meßkopf 31, der die erfaßten Dichtemeßwerte an eine Auswerteinheit 32 abgibt, in wel­ cher sie zu Dichtesignalen verarbeitet werden, die an einen nachgeschalteten Überschußrechner 33, beispielsweise ein Differenzglied, übergeben werden. Der Überschußrech­ ner 33 ist gleichzeitig mit dem Ausgang der Auswerteinheit 18 des optischen Meßkopfs 17 verbunden und bildet die Differenz zwischen den von beiden optischen Meßköpfen 17 und 31 ermittelten Dichtewerten des Strangs. Diese Diffe­ renz ist ein Maß für die Menge des vom Strang abgenomme­ nen Überschusses 8. Das vom Überschußrechner 33 abgegebene Differenzsignal gelangt zu einem Komparator 34 und wird dort mit einem Überschußsollwert verglichen, der in einem Sollwertgeber 34a gespeichert ist. Abweichungen des Diffe­ renzsignals von dem Überschußsollwert führen am Ausgang des Komparators 34 zu einem Steuersignal, mit welchem die Geschwindigkeit einer Antriebseinheit 36 der Förderwalze 4 beeinflußt wird. Auf diese Weise ist die Steuerung der im Tabakschacht 3 dem Saugstrangförderer 1 zugeführten Tabakmenge in Abhängigkeit von dem vom Überschußrechner 33 abgegebenen Differenzsignal möglich. Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung erlaubt also die unmittelbare Ermittlung des vom Strang abgenommenen Tabaküberschusses 8 und die Beein­ flussung der Überschußmenge durch eine entsprechende Veränderung der Geschwindigkeit der Förderwalze 4.

Die Fig. 1 zeigt eine Verbindung zwischen der Auswert­ schaltung 26 und der Auswerteinheit 32, über die auch eine Korrektur der von der Auswerteinheit 32 gebildeten optischen Dichtesignale im Sinne der Eliminierung uner­ wünschter Einflüsse der weiteren Strangeigenschaften erfolgt. Auch hier werden also die Einflüsse von Änderungen der Tabaksorte oder der Tabakfarbe auf die Dichte­ meßwerte eliminiert, um zu zuverlässigen Meßergebnissen zu kommen.

Fig. 2 zeigt den Einsatz der Vorrichtung nach der Erfin­ dung auf einer Doppelstrangmaschine. Auch in diesem Fall sind nur die für das Verständnis der Erfindung erforder­ lichen Teile in der Zeichnung dargestellt. Bei einer solchen Doppelstrangmaschine werden bekanntlich aus einem Tabakvorrat und einem Verteiler heraus gleichzeitig zwei Tabakstränge 37 und 37a aufgebaut und längsaxial geför­ dert. Von beiden Tabaksträngen wird mittels Überschußab­ nahmeeinrichtungen 38 und 38a Tabaküberschuß 39 bzw. 39a abgenommen, bevor die derart egalisierten Stränge 41 und 41a in jeweils einem Format 42 und 42a mit einem Zigaret­ tenpapierstreifen umhüllt werden. Mit einem einzigen nuklearen Dichtemeßkopf 22, bestehend aus einer nuklearen Strah­ lungsquelle 22a (beispielsweise einem Beta-Strahler oder einer Röntgenstrahlungsquelle) und einem Meßwertaufnehmer 22b (beispielsweise einer Ionisationskammer) wird im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel die Dichte des umhüllten Zigarettenstrangs gemessen. Die Dichtemeßwerte werden in einem Logarithmierverstärker 43 logarithmiert und an einen Mittelwertbildner 44 abgegeben, der aus mehreren aufeinanderfolgenden logarithmierten Dichtemeßwerten den Mittelwert bildet.

Stromab hinter der Überschußabnahmeeinrichtung 38 ist ein optischer Meßkopf 46 angeordnet, der aus einer oder meh­ reren optischen Strahlungsquellen 46a und aus einem oder mehreren Detektoren 46b besteht. Der Detektor 46b ist mit einer Auswerteinheit 47 verbunden, die außerdem auch mit dem Ausgang des Mittelwertbildners 44 verbunden ist. Die Auswerteinheit 47 verarbeitet die von den Detektoren 46b erfaßten Dichtemeßwerte zu Dichtesignalen, die in Abhängigkeit von den vom Mittelwertbildner 44 abgegebenen Mittelwerten der Dichtemeßwerte des nuklearen Meßkopfs 22 im Sinne der Eliminierung unerwünschter Einflüsse von weiteren Strangeigenschaften, wie Tabaksorte und Tabakfarbe, korrigiert werden. Die Auswerteinheit 47 gibt korrigierte optische Dichtesignale ab, die in einem nachgeschalteten Komparator 48 mit einem Sollwert verglichen werden, der in einem Sollwertgeber 48a vorgegeben ist. In Abhängigkeit von Abweichungen des korrigierten optischen Dichtesignals von dem vorgegebenen Dichtesollwert bildet der Komparator 48 Steuersignale, welche die Stellung der Trimmerscheiben 49 der Überschußabnahmeeinrichtung 38 über ein mit dem Komparator 48 verbundenes Stellglied 51 beeinflussen.

Dem zweiten egalisierten Tabakstrang 41a ist ein weiterer optischer Meßkopf 52 zugeordnet, der wieder aus einer oder mehreren optischen Strahlungsquellen 52a und einem oder mehreren Detektoren 52b besteht. Die Detektoren 52b sind an eine Auswerteinheit 47a angeschlossen, die außer­ dem mit dem Ausgang des Mittelwertbildners 44 verbunden ist. Wie die Auswerteinheit 47 bildet auch die Auswertein­ heit 47a aus den Dichtemeßwerten der Detektoren 52b opti­ sche Dichtesignale, die in Abhängigkeit von dem vom Mittel­ wertbildner 44 abgegebenen Mittelwert der nuklearen Dichte­ signale im Sinne der Eliminierung unerwünschter Einflüsse weiterer Strangeigenschaften korrigiert wird. Das korri­ gierte optische Dichtesignal gelangt zu einem Komparator 53 und wird dort mit einem in einem Sollwertgeber 53a vorgegebenen Dichtesollwert verglichen. In Abhängigkeit von Abweichungen des korrigierten optischen Dichtesig­ nals von dem vorgegebenen Dichtesollwert wird das Stell­ glied 51a der Überschußabnahmeeinrichtung 38a zur ent­ sprechenden Verstellung der Trimmerscheiben 49a beauf­ schlagt.

Wie Fig. 2 zeigt, genügt also ein einziger nuklearer Meßkopf, um die zwei Tabaksträngen einer Doppelstrangmaschine zuge­ ordneten optischen Meßköpfe 46 und 52 zu führen, so daß aus den Dichtesignalen beider optischer Meßköpfe der un­ erwünschte Einfluß weiterer Strangeigenschaften, wie Tabaksorte oder Tabakfarbe, zuverlässig eliminiert wird.

Anstelle eines optischen Meßkopfs 46, unmittelbar hinter der Überschußabnahmeeinrichtung 38, kann auch ein opti­ scher Meßkopf 45 im Bereich des nuklearen Meßkopfs 22 angeordnet sein, dessen Arbeitsweise (abgesehen von der auftretenden Totzeit) vollkommen mit der des optischen Meßkopfs 46 übereinstimmt.

Fig. 3 zeigt ebenfalls die Dichtemessung an zwei auf einer Doppelstrangmaschine gleichzeitig hergestellten umhüllten oder nicht umhüllten Tabaksträngen 54 und 54a. Die von den optischen Meßköpfen 56 und 56a erfaßten Dichtemeß­ werte werden mittels einer Auswertanordnung 24a in Logarithmierverstärkern 57 und 57a loga­ rithmiert und verstärkt und gelangen dann zu Verzögerungs­ gliedern 58 und 58a, die im Takt eines Taktgebers 59 weitergeschaltet werden.

Von den Tabaksträngen 54 und 54a werden nach ihrer Umhül­ lung mit Zigarettenpapier stabförmige Abschnitte (14) abge­ trennt, aus ihrer längsaxialen Bewegung in eine quer­ axiale Bewegung umgelenkt und dann in bekannter Weise zu Plain- oder Filterzigaretten weiterverarbeitet. Fig. 53 zeigt eine Muldentrommel 61, an deren Umfang Saugmulden angeordnet sind, welche die stabförmigen Abschnitte 14 zum queraxialen Transport aufnehmen. Dieser Muldentrommel 61 ist ein nuklearer Meßkopf 62 mit einer nuklearen Strah­ lungsquelle 62a und eine Ionisationskammer 62b zum Auf­ nehmen der Dichtemeßwerte zugeordnet. Die Anordnung die­ ses nuklearen Meßkopfes 62 ist am besten der Fig. 4a zu entnehmen. Dort ist die Muldentrommel 61 schematisch angedeutet, die an ihrem Umfang die stabförmigen Abschnitte 14 trägt, welche die Aufnahmen axial überragen. Bei der Umdrehung der Muldentrommel 61 durchlaufen die Enden der stabförmigen Abschnitte 14 den Meßbereich 63 des nuklearen Meßkopfs 62, so daß dieser deren Dichte erfaßt. In einer Auswertschaltung 64, die auch in Fig. 3 strichpunktiert angedeutet ist, werden die erfaßten Dichtemeßwerte zu nuklearen Dichtesignalen verarbeitet.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist auf der Muldentrommel 61 auch eine Blende 66 vorgesehen, die einmal pro Umdrehung der Muldentrommel 61 den Meßbereich 63 des nuklearen Meßkopfs 62 durchläuft. Fig. 4b zeigt die Blende 66 im Meßbereich 63 des nuklearen Meßkopfs 62. Die Blende 66 hat eine definierte Strahlendurchlässigkeit und erlaubt auf diese Weise den regelmäßigen Abgleich des nuklearen Meßkopfes 62 und der Auswertschaltung 64.

Wie Fig. 3 zeigt, ist an den Ausgang der Ionisations­ kammer 62b des nuklearen Meßkopfs 62 ein Logarithmier­ verstärker 67 angeschlossen, der die Dichtemeßwerte loga­ rithmiert und verstärkt. Über ein Vergleichsglied 68, das den Meßwertabgleich aufgrund der mit der Blende 66 ge­ wonnenen Dichtemeßwerte ermöglicht, gelangen die logarith­ mierten und verstärkten Dichtemeßwerte zu einer Signal­ trennungseinheit 69, welche die an den stabförmigen Abschnit­ ten 14 gewonnenen Dichtemeßwerte jeweils dem Tabak­ strang 54 oder 54a zuordnet, von dem die abgetrennten stabförmigen Abschnitte 14 stammen. Die vom nuklearen Meßkopf 62 abgegebenen Dichtemeßwerten werden also abwech­ selnd dem Tabakstrang 54 und dem Tabakstrang 54a zugeord­ net. So führt der Ausgang a der Signaltrennungseinheit 69 nur nukleare Dichtesignale von Abschnitten 14, die vom Faserstrang 54 stammen. Der Ausgang b führt die nuklearen Dichtesignale, die zu Abschnitten 14 vom Faserstrang 54a gehören. Am Ausgang c liegen die über die Blende 66 gewon­ nenen Dichtesignale dem nuklearen Meßkopfs 62. Aus den von der Signaltrennungseinheit 69 abgegebenen Dichtesig­ nalen werden in einem Mittelwertbildner 71 über mehrere Messungen hinweg die Mittelwerte gebildet. Die gemittelten Dichtesignale vom Ausgang a der Signaltrennungseinheit 69 gelangen zu einer Auswerteinheit 72, an welche auch der Ausgang des Verzögerungsgliedes 58 angeschlossen ist.

Die vom optischen Meßkopf 56 abgegebenen Dichtemeßwerte werden im Verzögerungsglied 58 so lange verzögert, bis der gemessene Strangabschnitt 14 zur nuklearen Dichtemessung den Meßbereich 63 des nuklearen Meßkopfs 62 durchläuft. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß in den Auswert­ einheiten 72 und 72a immer die optischen und nuklearen Dichtesignale verglichen werden, die jeweils von demselben Strangabschnitt 14 stammen. Die Auswerteinheit 72 verarbeitet die vom Verzögerungsglied 58 abgegebenen Dichtemeßwerte zu optischen Dichtesignalen, welche in Abhängigkeit vom Mittelwert der vom Ausgang a der Signaltrennungseinheit 69 abgegebenen nuklearen Dichtesignale im Sinne der Eli­ minierung unerwünschter Einflüsse der weiteren Strang­ eigenschaften korrigiert werden. Die Auswerteinheit 72 gibt Steuersignale ab, mit denen das Stellglied 73 einer in dieser Figur nicht gezeigten Überschußabnahmeeinrich­ tung beeinflußt wird.

Der Mittelwert der vom Ausgang b der Signaltrennungsein­ heit 69 abgegebenen nuklearen Dichtesignale gelangt zur Auswerteinheit 72a, wo er die optischen Dichtesignale, die aus den vom Verzögerungsglied 58a abgegebenen Dichte­ meßwerten gebildet werden, ebenfalls im Sinne der Elimi­ nierung unerwünschter Einflüsse weiterer Strangeigen­ schaften korrigiert, bevor die korrigierten optischen Dichtesignale das Stellglied 73a einer ebenfalls nicht dargestellten Überschußabnahmeeinrichtung erreichen.

Aus den gemittelten Referenzsignalen vom Ausgang c der Signaltrennungseinheit 69 wird in einem Dividierglied 74 der Reziprokwert gebildet, der zum Meßwertabgleich zum Vergleichsglied 68 zurückgeführt wird.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung des optischen Meßkopfes (17), bei welcher die optische Strahlung den Tabakstrang 2 nicht wie bisher üblich horizontal, sondern vertikal durch­ dringt. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine solche Anordnung. Der Tabakstrang 2 ist zwischen Kanalwänden 76 auf dem Saugstrangförderer 1 in Form eines Förderbandes geführt. Das Förderband läuft auf dem in üblicher Weise luftdurchlässigen Kanalboden 77, der im Bereich des Meß­ kopfes als lichtdurchlässiges Fenster 78 ausgebildet ist. Auf der Rückseite des Saugstrangförderers 1 und des luftdurchlässigen Kanalbodens 77 liegt die Unterdruck­ kammer 6, über welche der für die Strangbildung erforder­ liche Unterdruck an den Saugstrangförderer 1 gelegt wird (vergl. auch Fig. 1). Die optische Strahlungsquelle 17a des optischen Meßkopfes liegt hinter dem Fenster 78 des Kanalbodens 77, während der Detektor 17b jen­ seits der Strangoberfläche angeordnet ist. Zur Verbesse­ rung der Messung können mehrere optische Strahlungsquel­ len und/oder mehrere Detektoren in der gezeigten Weise beidseits des Tabakstrangs 2 angeordnet sein. Der Saugstrang­ förderer 1 ist für die optische Strahlung des Meßkopfes (17) durchlässig und besteht zu diesem Zweck beispielsweise aus einem Gewebeband aus Polyamidfasern. Eine Verfälschung der Dichtemeßwerte ergibt sich durch die gleichzeitige Durchleuchtung des Saugstrangförderers 1 nicht.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausbildung und Anordnung eines optischem Meßkopfs 117, der einem Tabakkanal 75 einer Zigarettenstrangmaschine zugeordnet ist. In dem Tabak­ kanal 75 ist zwischen Kanalwänden 76 der Saugstrang­ förderer 1 geführt, der über Führungsrollen 86 läuft und den Tabakstrang 2 trägt. Zwischen zwei Führungsrollen 86 ist an einem Halter 87 hinter dem Saugstrangförderer 1 ein Photodetektor 117b angeordnet und durch den Saugstrang­ förderer 1 zum Tabakstrang 2 hin ausgerichtet. Dem Photo­ detektor 117b gegenüber sind unter verschiedenen Winkeln mehrere (hier vier) Strahlungsquellen 117a zum Photodetek­ tor 117b hin ausgerichtet, deren Strahlung unter verschiedenen Winkeln den Tabakstrang 2 und den Saugstrangförderer 1 durch­ dringt, bevor sie zum Photodetektor 117b gelangt. Auf diese Weise wird die Strahlungsintensität für die Dichte­ messung erhöht und es wird ein Strangabschnitt ausreichen­ der Ausdehnung beleuchtet. Die Strahlungsquellen 117a sind in einem Strahlungskopf 88 untergebracht, der an einem am Maschinengestell 91 befestigten Träger 89 angebracht ist.

Mit einer optischen Lichtschranke können auch kleine Soft Spots, also Lücken im Strang oder kurze Abschnitte geringer Dichte, unmittelbar erkannt werden. Das wird gemäß der Erfindung genutzt, um die Artikel, die später die Soft Spots enthalten, auszuwerfen.

Dazu enthält die Auswertanordnung 24 nach Fig. 1 einen mit dem Komparator 19 verbundenen Sollwertgeber 19b, der einen unteren Grenzwert der Strangdichte vorgibt. Unterschreitet der aktuelle Dichte­ meßwert diesen Grenzwert, so liegt im Strang ein Soft Spot vor, und der diesen Soft Spot enthaltende Strangabschnitt (14) wird ausgeworfen, um dessen Weiterverarbeitung zu fehlerhaften Artikeln zu verhindern. Natürlich kann mit dem Sollwertgeber 19b auch ein oberer Grenzwert der Strangdichte vorgegeben werden, dessen Überschreitung zum Auswerfen zu schwerer Strangabschnitte (14) führt.

Der Komparator 19 gibt ein Fehlersignal an ein Verzöge­ rungsglied 83 ab, sobald der Dichtemeßwert den vorgegebenen Grenzwert unter- bzw. überschreitet. Das Verzögerungsglied 83 hält das Fehlersignal so lange zurück bis der fehlerhafte Strangabschnitt 14 die Auswerfeinrichtung (79, Fig. 6) erreicht. Dann geht das Fehlersignal zu einer Steuerschaltung 84, die ein Ventil 81 ansteuert. Das Ventil 81 öffnet die Blasluftzufuhr von einer Druckquelle 82 zu einer Blasdüse 79, die den betreffenden fehlerhaften Strangabschnitt 14 auswirft, nachdem er mit einer Schneideinrichtung 55 vom umhüllten Faserstrang (Zigarettenstrang 13) abgetrennt worden ist.

Gewöhnlich werden die abgetrennten Strangabschnitte 14 an eine Filteransetzmaschine übergeben, wo sie auf Trommeln queraxial gefördert und zu Filterzigaretten weiterverar­ beitet werden. Die Auswerfeinrichtung (79) kann dann einer der Trommeln der Filteransetzmaschine zugeordnet sein, so daß die fehlerhaften Strangabschnitte (14) nicht, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, auf der Zigarettenstrang­ maschine, sondern nach entsprechender Verzögerung des Fehlersignals auf der Filteransetzmaschine ausgeworfen werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Bestimmen der Dichte eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere eines umhüllten oder nichtumhüllten Tabakstrangs, bei dem die Intensität einer den Strang durchdringenden Nuklearstrahlung erfaßt und aus dem Meßwert der nuklearen Strangdichtemessung ein entsprechendes erstes Dichtesignal gebildet wird, bei dem die Strangdichte auf eine zweite, bestimmte weitere Strangeigenschaften unterschied­ lich erfassende Weise bestimmt und aus dem Meßwert ein zweites Dichtesignal erzeugt wird und bei dem in Abhängigkeit von einem der Dichtesignale wenigstens eines der anderen im Sinne der Eliminierung unerwünschter Einflüsse wenigstens einer der wei­ teren Strangeigenschaften korrigiert wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Intensität wenigstens einer zweiten den Strang durchdringenden Strahlung gemessen und aus dem Meßwert ein zweites der Strangdichte entsprechendes Dichtesignal erzeugt wird und daß als zweite Strahlung eine optische Strahlung vor­ gesehen ist, welche wenigstens eine weitere Strangeigenschaft unterschiedlich erfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Nuklearstrahlung als erste den Strang durchdrin­ gende Strahlung eine Röntgenstrahlung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die optische Strangdichtemessung eine den Strang durch­ dringende Infrarotstrahlung gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß stromab hinter der Überschußabnahme eine optische Strangdichtemessung mit den Strang durchdringender optischer Strahlung zur Bildung eines zweiten Dichtesignals vorgenommen wird, daß stromauf vor der Überschußabnahme eine weitere opti­ sche Strangdichtemessung zur Bildung eines weiteren Dichtesig­ nals vorgenommen wird und daß aus dem zweiten und dem weiteren Dichtesignal ein die abgenommene Überschußmenge repräsentieren­ des Überschußsignal gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Faserstrang gebildet und längsaxial gefördert wird, vom Strang Überschußfasern abgenommen werden, der Strang mit einem Hüllmaterialstreifen umhüllt wird und vom Strang nacheinander Strangabschnitte abgetrennt werden, daß durch eine nukleare Strangdichtemessung ein nukleares Dichtesignal erzeugt wird, daß durch eine optische Strangdichtemessung ein optisches Dichtesignal gebildet wird, daß in Abhängigkeit von dem nuklea­ ren Dichtesignal die Überschußabnahme gesteuert wird und daß in Abhängigkeit vom optischen Dichtesignal die Strangabschnitte ausgeworfen werden, deren Dichte außerhalb eines vorgegebenen Dichtebereichs liegt.

6. Vorrichtung zum Bestimmen der Dichte eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere eines umhüllten oder nichtumhüllten Tabakstrangs, welche eine Dichtemeßeinrich­ tung mit einem nuklearen Meßkopf zum Erfassen der Strang dichte mit den Strang durchdringender Nuklearstrahlung und zur Bildung eines Dichtesignals und einem zweiten wenigstens eine weitere Strangeigenschaft unterschiedlich erfassenden Meßkopf zum Bil­ den eines zweiten Dichtesignals und eine gemeinsame Auswertan­ ordnung aufweist, die eines der Dichtesignale in Abhängigkeit vom anderen im Sinne der Eliminierung unerwünschter Einflüsse der weiteren Strangeigenschaft korrigierend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemeßeinrichtung (17, 22, 31, 46, 52, 56, 56a, 62) einen zweiten die Dichte des Faser­ strangs (2, 2a, 13, 37, 37a, 54, 54a, 14) mit einer zweiten den Strang durchdringenden Strahlung erfassenden und entsprechende Dichtesignale abgebenden Meßkopf aufweist und daß der zweite Meßkopf als optischer Meßkopf (17, 31, 28, 45, 46, 52, 56, 56a) ausgebildet ist, welcher die Strangdichte mit den Strang durch­ dringender optischer Strahlung erfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des nuklearen Meßkopfs ein Röntgenmeßkopf vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertanordnung (24, 24a) Korrekturmittel (18, 32, 47, 47a, 72, 72a) zum Korrigieren der vom optischen Meßkopf abgege­ benen zweiten Dichtesignale in Abhängigkeit von den vom nuklea­ ren Meßkopf oder vom Röntgenmeßkopf abgegebenen ersten Dichte­ signale im Sinne der Eliminierung unerwünschter Einflüsse der wenigstens einen weiteren Strangeigenschaft und zum Abgeben korrigierter zweiter Dichtesignale aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strangfördereinrichtung (1, 11, 12, 16), eine der Strangfördereinrichtung zugeordnete Überschußab­ nahmeeinrichtung (7, 38, 38a) und ein nuklearer Meßkopf (22, 62) zur Bildung von ersten Dichtesignalen vorgesehen sind, daß der Strangfördereinrichtung ein optischer Meßkopf (17, 28, 31, 45, 46, 52, 56, 56a) zum Bilden von zweiten Dichtesignalen zuge­ ordnet ist, daß die an den nuklearen und den optischen Meßkopf angeschlossene Auswertanordnung (24, 24a) in Abhängigkeit von den ersten Dichtesignalen korrigierte zweite Dichtesignale abgebend ausgebildet ist und daß an die Auswertanordnung eine mit der Oberschußabnahmeeinrichtung verbundene Steueranordnung (21, 51, 51a, 73, 73a) zum Beeinflussen der Abnahmemenge über­ schüssigen Fasermaterials (8, 39, 39a) in Abhängigkeit von den korrigierten zweiten Dichtesignalen angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strangfördereinrichtung (1) und eine der Strangfördereinrichtung zugeordnete Überschußabnahmeeinrich­ tung (7) vorgesehen sind, daß stromab hinter und stromauf vor der Überschußabnahmeeinrichtung je ein optischer Meßkopf (17, 31) zum Bilden von Dichtesignalen angeordnet sind, daß die optischen Meßköpfe an eine Auswertanordnung (24) angeschlossen sind, welche Mittel (33) zum Verarbeiten der Dichtesignale zu einem die vom Strang abgenommene Überschußmenge repräsentieren­ den Überschußsignal umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strangfördereinrichtung in Gestalt eines umlaufenden Förderers (1) vorgesehen ist und daß der optische Meßkopf (17) so ausgebildet und angeordnet ist, daß die optische Strahlung von der optischen Strahlungsquelle (17a) zum Detektor (17b) den Faserstrang (2) und den Förderer (1) durchdringt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strangfördereinrichtung (1, 11, 12, 61), eine der Strangfördereinrichtung zugeordnete Überschußabnahmeeinrichtung (7, 38, 38a), eine Schneideinrichtung (55) zum Abtrennen aufeinanderfolgender Strangabschnitte (14) und eine Aus­ werfeinrichtung (79) zum Aussondern fehlerhafter Strangabschnit­ te (14) vorgesehen sind, daß ein nuklearer Meßkopf (22, 62) zur Bil­ dung von nuklearen Dichtesignalen vorgesehen ist, daß der Strang­ fördereinrichtung ein optischer Meßkopf (17, 28, 31, 45, 46, 52, 56, 56a) zum Bilden von optischen Dichtesignalen zugeordnet ist, daß die Überschußabnahmeeinrichtung (7, 38, 38a) in Abhän­ gigkeit von den nuklearen Dichtesignalen steuerbar ist und daß die an den optischen Meßkopf angeschlossene Auswertanordnung (24) die Auswerfeinrichtung (79) in Abhängigkeit von den optischen Dich­ tesignalen steuernd ausgebildet ist, derart, daß solche Strang­ abschnitte (14) ausgeworfen werden, deren Dichte außerhalb eines vorgegebenen Dichtebereichs liegt.