DE3806320A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen der geometrischen abmessungen von strang- oder stabfoermigen erzeugnissen der tabakverarbeitenden industrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der geometrischen Abmessungen von mit einem Hüllmaterialstrei­ fen versehenen strang- oder stabförmigen Erzeugnissen der tabakverarbeitenden Industrie.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Über­ wachen der geometrischen Abmessungen von mittels einer Formatgarnitur mit einem Hüllmaterialstreifen versehenen strang- oder stabförmigen Erzeugnissen der tabakverarbei­ tenden Industrie.

Unter strang- oder stabförmigen Erzeugnissen sind im hier vorliegenden Zusammenhang Zigaretten, Filterstäbe, Filter­ zigaretten und ähnliche Gegenstände vorgegebenen Durchmes­ sers zu verstehen. In erster Linie befaßt sich die vorlie­ gende Erfindung jedoch mit der Durchmessermessung an strang­ förmigen Erzeugnissen, wie Zigaretten- und insbesondere Filtersträngen, die kontinuierlich gefördert werden. Wenn im folgenden der Einfachheit halber nur noch von strang­ förmigen Erzeugnissen die Rede ist, so sollen stabförmige Artikel der obengenannten Art jedenfalls nicht ausgeschlos­ sen sein.

Bei der Herstellung von im Strangverfahren gefertigten Produkten, wie zum Beispiel Filterstäben, ist man bemüht, Durchmesserschwankungen so gering wie möglich zu halten. Abweichungen bezüglich des Durchmessers eines Filterstran­ ges sind insofern besonders schädlich, als bei aus Filter­ stopfen und Zigaretten zusammengesetzten Mundstückzigaret­ ten, Stopfen und Zigaretten den gleichen Durchmesser haben müssen, damit ihre Vereinigung, beispielsweise durch ein Verbindungsblättchen, erfolgen kann, ohne daß Lücken zwi­ schen dem Blättchen und dem Stopfen oder der Zigarette verbleiben, durch welche Nebenluft eindringen und die Raucheigenschaften verschlechtern könnte.

Mit der amerikanischen Patentschrift 45 43 816 sowie der britischen Patentschrift 15 21 116 der Anmelderin sind Einrichtungen der eingangs bezeichneten Gattung bekannt­ geworden, die mit Hilfe von kalibrierten Meßdüsen auf pneu­ matischem Wege den Strangdurchmesser erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art im Sinne einer weitgehenden Störungsfreiheit weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite sowie eine Abschnittsbreite des Hüllmaterial­ streifens ermittelt werden und daß aus der Streifenbreite und der Streifenabschnittsbreite des Hüllmaterialstreifens ein Maß für den Umfang bzw. Durchmesser des umhüllten Stranges gewonnen wird.

Für den Fall, daß Hüllmaterialbobinen verarbeitet werden, deren angegebene Streifenbreite bekannt ist und bei denen Breitenschwankungen vernachlässigbar gering oder überhaupt nicht vorhanden sind, kann die angegebene Streifenbreite als konstanter Festwert berücksichtigt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht hingegen eine verfei­ nerte Meßmethode darin, daß die Gesamtbreite des Hüllma­ terialstreifens vor der Umhüllung des Stranges und die Überlappungsbreite des Hüllmaterialstreifens an der Naht des umhüllten Stranges gemessen wird.

Eine besonders zweckmäßige Signalauswertung besteht darin, daß aus der Differenz der Meßwerte für die Gesamtbreite und die Überlappungsbreite der Umfang bzw. Durchmesser des Stranges bestimmt wird.

Zum Erfassen der Streifenbreite wäre es denkbar, den Hüll­ materialstreifen über seine gesamte Breite quer zur Bewe­ gungsrichtung abzutasten. Eine bevorzugte Methode besteht hingegen darin, daß zum Erfassen der Streifenbreite die Streifenlängskanten des breitgestreckten Hüllmaterial­ streifens opto-elektronisch überwacht werden.

Zum Erfassen der Überlappungsbreite des Hüllmaterialstrei­ fens wird nach einem weiteren Vorschlag die Nahtzone des umhüllten Stranges opto-elektronisch überwacht. Zur opto- elektronischen Überwachung kann Licht unterschiedlicher Wellenlänge eingesetzt werden, wobei man sich vorzugsweise auch des Infrarotspektrums bedienen wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des eingangs bezeichne­ ten Verfahrens besteht darin, daß der Bahn des der Format­ garnitur zugeführten Hüllmaterialstreifens sowie der Bahn des aus der Formatgarnitur austretenden umhüllten Stranges Meßwertgeber bzw. Meßsysteme zur Bestimmung der Streifen­ breite bzw. einer Streifenabschnittsbreite des Hüllmaterial­ streifens zugeordnet sind, die mit einer Vergleichs- und Auswertschaltung zur Bestimmung des Strangumfanges bzw. Strangdurchmessers verknüpft sind.

Wenn von einer weitgehend konstanten Streifenbreite der eingesetzten Hüllmaterialbobinen ausgegangen werden kann, kann durch diesen Meßwertgeber diese konstante Streifen­ breite in das Meßsystem eingegeben werden. Eine besonders exakte Meßmethode besteht nach einer Weiterbildung hinge­ gen darin, daß das der Streifenbahn zugeordnete Meßsystem die Gesamtbreite des Hüllmaterialstreifens und das der Strangbahn zugeordnete Meßsystem die Überlappungsbreite der Strangnaht erfassend ausgebildet sind.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Vergleichs- und Auswertschal­ tung einen Differenzbildner zur Verrechnung der Meßsignale für die Streifenbreite und die Nahtbreite.

Anstelle einer Abtastung der gesamten Streifenbreite quer zur Laufrichtung des Hüllmaterialstreifens ist das Meßsy­ stem für die Streifenbreite in vereinfachter, bevorzugter Ausgestaltung mit die Streifenlängskanten überwachenden Meßzellen ausgestattet.

Das Meßsystem für die Überlappungsbreite des Hüllmaterial­ streifens weist nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine den Bereich der Strangnaht überwachende Meßzelle auf. Die Meßzellen können auf bekannte Weise mit Licht in einem geeigneten Wellenlängenbereich (z.B. Infrarot) arbeiten. Zur Bestimmung der Streifenbreite des Umhüllungsstreifens sowohl zum Umhüllen eines Zigarettenstranges als auch eines Filterstranges weisen die Meßsysteme gemäß einer bevorzug­ ten Weiterbildung nach dem Reflexlichtprinzip arbeitende Meßzellen auf, die auf bekannte Weise aus einem Sender und einem Empfänger zum Beispiel in Form eines Array-Bau­ steins bestehen können. Derartige nach dem Reflexlicht­ prinzip arbeitende Meßzellen können auch zur Bestimmung der Überlappungsbreite von Zigarettenumhüllungspapier einge­ setzt werden, da die Reflexeigenschaften der Naht, an der das Zigarettenpapier doppelt liegt, und der restlichen Zigarettenhülle wegen des innen befindlichen Tabaks ver­ schieden sind.

Hingegen wird bei einem Meßsystem für die Überlappungs­ breite des Hüllmaterialstreifens eines Filterstranges eine nach dem Durchlichtprinzip arbeitende Meßzelle vorgeschla­ gen, womit der Filterstrang so durchdrungen werden kann, daß durch die Überlappungszone der Naht deutlich weniger Licht dringt als durch die übrige Umhüllung und somit ein­ deutige Signale erhalten werden.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß durch eine praktisch berührungslose Meßmethode am bewegten Strang ein störungsfreier Lauf und damit auch eine stö­ rungsfreie, genaue Messung des Stranges gewährleistet ist, da Strangabrieb, Leimablagerungen und dergleichen in der Meßzone gar nicht erst entstehen und somit auch keine Stö­ rungen bzw. verfälschtenMeßergebnisse hervorrufen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefüg­ ten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine mit dem Meßsystem gemäß Erfindung ausge­ stattete Filterstrangmaschine,

Fig. 2 und 3 ein Meßsystem zur Bestimmung der Hüllmaterial­ streifenbreite in Seitenansicht und Draufsicht,

Fig. 4 ein Meßsystem zur Bestimmung der Nahtbreite eines Filterstranges und

Fig. 5 und 6 ein alternatives Meßsystem zur Bestimmung der Nahtbreite eines Zigarettenstranges in Seiten­ ansicht und Draufsicht.

Die in Fig. 1 abgebildete Filterstrangmaschine steht gleich­ zeitig für eine Zigarettenstrangmaschine, an der die erfin­ dungsgemäße Meßanordnung in gleicher Weise einsetzbar ist.

Die dargestellte Filterstrangmaschine besteht im wesentli­ chen aus zwei Hauptbaugruppen, einem Aufbereitungsgerät 1 für in einem endlosen Streifen zugeführtes Gewebe, und einem Bearbeitungsgerät 2 zur Herstellung von umhüllten Filterstäben.

Die Hauptbaugruppe 1 weist ein Walzenpaar 3 zum fortlaufen­ den Abziehen eines endlosen Gewebestreifens 4 von einem Ballen 6 auf. Bevor der Gewebestreifen 4 zum Walzenpaar 3 gelangt, passiert er zwei Luftdüsen 7 und 8, die zur Auf­ lockerung des Gewebes dienen. Dem Walzenpaar 3 folgen zwei weitere Walzenpaare 9 und 11, zwischen denen sich eine Sprühvorrichtung 12 zum Aufbringen von Weichmacher 13 auf den zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 auseinandergezogen geführten Gewebestreifen 4 befindet. Von den Einzelwalzen der Walzenpaare 9 und 11 ist vorteilhaft jeweils eine Walze mit Nuten an ihrem Umfang versehen, während die Gegenwalze eine glatte Oberfläche aus elastischem Material hat. Alle Walzenpaare 3, 9 und 11 sind von einem Hauptantriebsmotor 14 antreibbar. Dabei ist die Drehzahl des Walzenpaares 3 geringer als diejenige des Walzenpaares 9 und über ein Getriebe 16 veränderbar, dessen Übersetzung durch einen steuerbaren Verstellmotor 17 geändert werden kann. Die Besprühvorrichtung besteht aus einem Behälter 18 zur Auf­ nahme von Weichmacherflüssigkeit 13, in die eine von einem Antriebsmotor 19 antreibbare Entnahmewalze 21 eintaucht. Eine rotierende Bürstenwalze 22 entnimmt vom Umfang der Entnahmewalze 21 laufend Weichmacher 13 und schleudert ihn gegen die Fäden des zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 auseinandergezogen geführten Gewebestreifens 4.

Der aufbereitete, mit Weichmacher besprühte Gewebestreifen 4 gelangt von der Baugruppe 1 in einen Einlauftrichter 23 der Baugruppe 2, in dem er zu einem Strang zusammengefaßt und auf einen von einer Bobine 24 abgezogenen und mittels einer Beleimvorrichtung 26 mit Leim versehenen Hüllmate­ rialstreifen 27 aufgelegt wird. Der Hüllmaterialstreifen 27 und der Gewebestrang gelangen auf ein Formatband 28, das beide Komponenten durch eine Formatgarnitur 29 führt, wel­ che den Umhüllungsstreifen 27 um den Gewebestrang herum­ legt und dabei einen endlosen Filterstrang 31 bildet. Die­ ser durchläuft eine Nahtplätte 32, in der die Klebnaht abgetrocknet wird. Anschließend werden von dem Filterstrang 31 mittels eines Messerapparates 33 fortlaufend einzelne Filterstäbe 34 abgeschnitten, die von einem Beschleuniger 36 in eine Ablegertrommel 37 überführt werden, in der sie aus ihrer längsaxialen Förderrichtung in eine queraxiale Förderrichtung überführt und auf einem Ablegerband 38 zur weiteren Verarbeitung abgefördert werden.

Zur Bestimmung des Umfanges bzw. des Durchmessers des Fil­ terstranges 31 ist der Bahn des der Formatgarnitur 29 zu­ geführten Hüllmaterialstreifens 27 ein Meßsystem 39 zum Messen der Streifenbreite des ausgebreitet zugeführten Hüllmaterialstreifens 27 zugeordnet. Ein weiteres Meßsystem 41 ist der Bahn des die Formatgarnitur 29 verlassenden um­ hüllten Stranges 31 zum Messen einer Abschnittsbreite in Form der Überlappungsbreite der Strangnaht zugeordnet. Die beiden Meßsysteme 39 und 41 sind mit einer Vergleichs- und Auswertschaltung 42 verknüpft, welche einen Differenzbild­ ner 43 umfaßt, welcher aus dem Meßwert des Meßsystems 39 für die Streifenbreite und dem Meßwert des Meßsystems 41 für die Überlappungsbreite der Strangnaht ein dem Umfang bzw. dem Durchmesser des Stranges 31 entsprechendes Diffe­ renzsignal bildet. Dieses Differenzsignal kann angezeigt oder wie gemäß Fig. 1 angedeutet unter Zwischenschaltung eines Stellgliedes in Form eines polumschaltbaren Motors 44 sowie eines Hubantriebes 46 zur Steuerung der Formatgar­ nitur 29 herangezogen werden. Um sicherzustellen, daß je­ weils gleiche Längenabschnitte des Hüllmaterialstreifens 27 vor der Umhüllung und nach der Umhüllung für die Ver­ gleichsmessung durch die Meßsysteme 39 und 41 erfaßt wer­ den bzw. in der Auswertschaltung 43 zusammentreffen, wer­ den die Meßsignale des Meßsystems 39 entsprechend der Weg­ länge des Hüllmaterialstreifens 7 zwischen dem Meßsystem 39 und dem Meßsystem 41 mittels eines Schieberegisters 47 ver­ zögert, welches durch einen Taktgeber 48 über einen Nähe­ rungsinitiator 49 vom Maschinentakt angesteuert wird. Die Meßsignale für die Streifenbreite und die Meßsignale für die Überlappungsbreite werden unter Berücksichtigung eines Sollwertes für den Umfang bzw. den Durchmesser des Stran­ ges 31 in der Auswertschaltung 43 miteinander verrechnet. Ist die Differenz zwischen der Streifenbreite und der Über­ lappungsbreite kleiner als der vorgegebene Sollwert, so wird die Formatgarnitur 29 im Sinne einer Durchmesserver­ größerung ihres Kalibers verstellt und umgekehrt.

Das in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel dargestellte Meß­ system 39 zur Bestimmung der Streifenbreite arbeitet nach dem Reflexlichtprinzip beispielsweise auf Infrarotlicht­ basis mit im Bereich der Streifenlängskanten in definiertem gegenseitigen Abstand und symmetrisch zur Streifenlängs­ achse angeordneten Empfängermeßzellen 51 und 52, welche zweckmäßigerweise als Dioden-Array bzw. CCD-Array (Matrix) ausgebildet sind und deren zugeordnete Sender 53 bzw. 54 beispielsweise Infrarotlicht schräg gegen den Hüllmaterial­ streifen 27 richten, das zu den Empfängerzellen 51 bzw. 52 reflektiert wird. Je nach der Breite des Hüllmaterial­ streifens 27 werden durch die dem Meßsystem 39 üblicher­ weise zugeordnete Auswertanordnung mehr oder weniger hohe Ausgangssignale entsprechend der Anzahl der vom Reflexlicht getroffenen Arrayzellen der Meßstellen 51 und 52 gewonnen.

Das in Fig. 4 dargestellte, die Nahtbreite des Filter­ stranges 31 überwachende Meßsystem 41 arbeitet nach dem Durchlichtprinzip. Hier wird der Nahtbereich 56 des Fil­ terstranges 31 mittels Infrarotlicht durchstrahlt, das von einem Sender 57 abgegeben und von einer Meßzelle 58 empfangen wird. Auch hier kommen zweckmäßigerweise Array- Bausteine zum Einsatz. Eine zusätzliche Durchlichtmessung mittels eines Senders 59 und einer Meßzelle 61 erfolgt durch einen von einer Innenbeleimung 62 des Filterstran­ ges 31 freien Bereich. Auf diese Weise wird ein aus der Differenz der beiden Meßzellen 58 und 61 gewonnenen Sig­ nal die Nahtbreite ermittelt, wobei eine durch eine schwan­ kende Fasermenge innerhalb des Filterstranges 31 mögliche Signalverfälschung kompensiert wird.

Das in den Fig. 5 und 6 abgebildete Meßsystem 141 zum Messen der Überlappungsbreite des Hüllmaterialstreifens 127 im Nahtbereich 156 eines Zigarettenstranges 131 arbeitet nach dem Reflexlichtprinzip wie das Meßsystem 39 gemäß den Fig. 2 und 3 mit einem ausschließlich den Nahtbereich 156 bestreichenden Sender 163 und Empfänger 164. Der Ein­ satz eines derartigen Reflexionsmeßsystems an einem Ziga­ rettenstrang ist deshalb möglich, weil die Reflexionsei­ genschaften der Strangnaht, an der das Zigarettenpapier doppelt liegt, und der restlichen Zigarettenhülle wegen des innen befindlichen Tabaks verschieden sind, so daß Unterschiede des von der Meßzelle 164 aufgenommenen Re­ flexlichtes als Veränderung der Nahtbreite interpretiert werden können.

Claims (12)

1. Verfahren zum Überwachen der geometrischen Abmessungen von mit einem Hüllmaterialstreifen versehenen strang- oder stabförmigen Erzeugnissen der tabakverarbeitenden Indu­ strie, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite sowie eine Abschnittsbreite des Hüllmaterialstreifens ermittelt wer­ den, und daß aus der Streifenbreite und der Streifenab­ schnittsbreite des Hüllmaterialstreifens ein Maß für den Umfang bzw. Durchmesser des umhüllten Stranges gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite des Hüllmaterialstreifens vor der Umhül­ lung des Stranges und die Überlappungsbreite des Hüllmate­ rialstreifens an der Naht des umhüllten Stranges gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus der Differenz der Meßwerte für die Ge­ samtbreite und die Überlappungsbreite der Umfang bzw. Durchmesser des Stranges bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der Streifenbreite die Streifenlängskanten des breitgestreckten Hüllmaterialstrei­ fens opto-elektronisch überwacht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der Überlappungsbreite des Hüllmaterialstreifens die Nahtzone des umhüllten Stranges opto-elektronisch überwacht wird.

6. Vorrichtung zum Überwachen der geometrischen Abmessungen von mittels einer Formatgarnitur mit einem Hüllmaterial­ streifen versehenen strang- oder stabförmigen Erzeugnissen der tabakverarbeitenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahn des der Formatgarnitur (29) zugeführten Hüll­ materialstreifens (27) sowie der Bahn des aus der Format­ garnitur austretenden umhüllten Stranges (31) Meßwertgeber bzw. Meßsysteme (39; 41) zur Bestimmung der Streifenbreite bzw. einer Streifenabschnittsbreite des Hüllmaterialstrei­ fens zugeordnet sind, die mit einer Vergleichs- und Aus­ wertschaltung (42) zur Bestimmung des Strangumfanges bzw. Strangdurchmessers verknüpft sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das der Streifenbahn zugeordnete Meßsystem (39) die Gesamtbreite des Hüllmaterialstreifens (27) und das der Strangbahn zugeordnete Meßsystem (41) die Überlappungs­ breite der Strangnaht erfassend ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs- und Auswertschaltung (42) einen Differenzbildner (43) zur Verrechnung der Meß­ signale für die Streifenbreite und die Nahtbreite umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (39) für die Streifen­ breite mit die Streifenlängskanten überwachenden Meßzellen (51, 52) ausgestattet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (41) für die Überlap­ pungsbreite des Hüllmaterialstreifens (27) eine den Be­ reich der Strangnaht überwachende Meßzelle (163) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsysteme (39, 41) nach dem Re­ flexlichtprinzip arbeitende Meßzellen (51, 52; 163) auf­ weisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (41) für die Über­ lappungsbreite des Hüllmaterialstreifens (27) eine nach dem Durchlichtprinzip arbeitende Meßzelle (58) aufweist.