DE3920888C2 - Verfahren zur Prüfung der Enden von gestapelten Zigaretten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung der Enden von gestapelten und in zufälliger Anordnung aufeinander­ liegenden Zigaretten nach dem Gattungsbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Bevor Zigaretten, die von einer Herstellungsmaschine kom­ men, einer Verpackungsmaschine zugeführt werden, werden diese normalerweise geprüft, um zu bestimmen, ob sie einer Anzahl von vorgegebenen Kennwerten entsprechen. Diese Prü­ fung kann sich auf nur ein Ende der Zigaretten oder auf bei­ de Enden, d. h. einerseits auf das Kopfende des Tabakstocks und andererseits auf einen Filter, beziehen.

Aus der DE 33 04 299 A1, die dem Gattungsbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 zugrunde liegt, ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Kopfenden von Zigaretten bekannt, wobei diese in einer eindeutig definierten Anordnung innerhalb eines an einem Förderband befestigten Aufnahmerahmens durch eine Prüfstation geführt werden. In der Prüfstation befindet sich wenigstens eine Detektoranordnung, die aus einer Lichtquelle, einem opto-elektrischen Wandler und wenig­ stens zwei Bündeln von optischen Fasern besteht. Das er­ ste Bündel ist mit der Lichtquelle, das zweite Bündel ist mit dem opto-elektrischen Wandler verbunden, und die freien Enden der Bündel sind zu Tastelementen aus einer Vielzahl von Glasfasern zusammengefügt. Jeweils ein etwa rechteckig ausgebildetes Tastelement liegt parallel zu einer Reihe der in einer geordneten Sattel-Anordnung gepackten Zigaretten, wobei die Höhe des Tastelements kleiner und dessen Breite größer als ein Zigarettendurchmesser ist. Bei Auftreten eines Feh­ lers an den Zigarettenenden erzeugt ein opto-elektrischer Wandler als ein Lichtempfänger kurzfristig ein geringeres Ausgangssignal, über das dann ein ganzer Zigarettenblock, in dem die fehlerhafte Zigarette enthalten ist, aus dem Auf­ nahmerahmen geschoben wird.

Einrichtungen zur optischen Prüfung der Oberfläche von Ziga­ retten, die mit einer Bilderzeugung sowie einer Bildauswer­ tung arbeiten, sind aus der DE 34 20 470 A1 und aus der DE 36 28 088 A1 bekannt.

Bei der aus der DE 34 19 738 A1 bekannten Vorrichtung zum Prüfen von Zigaretten werden diese im Bereich von Schacht­ gruppen eines Zigarettenmagazins durch jeweils einen fest­ stehenden Prüfblock geprüft, der Prüfstößel besitzt, die an der Ta­ bakseite der Zigarette anliegen und bei ordnungsgemäß ge­ füllter Zigarette in den Prüfblock verschoben werden, bei nicht ausreichender Tabakfüllung aber in die fehlerhafte Zigarette eindringen, wodurch ein Fehlersignal erzeugt wird, das zum Herausziehen der fehlerhaften Zigarette mittels bei­ spielsweise einer Nadel aus der Zigarettenformation führt.

Die Einführung von neu aufgebauten Filtern in den letzten Jahren, die einen oder mehrere axiale Kanäle von vorbestimm­ tem Querschnitt haben, macht es notwendig, die freien Enden der Filter zu überprüfen, ob Übereinstimmung dieser Enden mit einem vorbestimmten Modell oder Typ besteht.

Die aus einer Filterbestückungsmaschine austretenden Ziga­ retten werden normalerweise in einem Haufen oder einer Mas­ se einer Verpackungsmaschine entweder längs eines durchlau­ fenden Förderbandes oder innerhalb von Behältern bzw. Kä­ sten zugeführt. Im einen wie im anderen Fall liegen die Zigaretten regellos aufeinander, wobei ihre einander entge­ gengesetzten Enden im wesentlichen in zwei zu den Achsen der Zigaretten rechtwinkligen Ebenen fluchtend oder aus­ gerichtet angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unkomplizier­ tes, leistungsfähiges Verfahren zur Prüfung der in der oben beschriebenen Weise angeordneten freien Enden von Filtern von in zufälliger Anordnung aufeinanderliegenden Zigaretten zu schaffen, um die Möglichkeit zur Aussonderung von jeweils fehlerhaften Zigaretten in der von der Herstellungsmaschine kommenden Masse zu bieten.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Ver­ fahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 8.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an­ hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform einer Prüfvorrichtung, die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren arbeitet;

Fig. 2 ein Blockbild der in Fig. 1 dargestellten Steuer­ einheit;

Fig. 3 ein Blockbild eines Verarbeitungsgeräts;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Prüfvorrich­ tung in einer zweiten Ausführungsform zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 1 zeigt einen Behälter oder Kasten 1 für Zigaret­ ten 2, der im wesentlichen die Gestalt eines Parallelepi­ peds hat und eine Bodenfläche 3, eine zu dieser Fläche rechtwinklige Rückwand 4 sowie zwei zur Bodenfläche 3 und der Rückwand 4 rechtwinklige Seitenwände 5 umfaßt.

Innerhalb eines jeden Behälters 1 sind die Zigaretten 2 in Schichten angeordnet, die rechtwinklig zur Rückwand 4 liegen. Insbesondere bestimmen die Zigaretten 2 mit ihrem ersten Ende eine ebene Fläche, die mit der Innenfläche der Rück­ wand 4 zusammenfällt, und mit ihrem zweiten, mit einem Fil­ ter ausgestatteten Ende eine zweite ebene Fläche 6, die zur Rückwand 4 parallel und von außerhalb des Behälters 1 zu­ gänglich ist.

Behälter 1 werden auf ein Förderband 7 gesetzt, durch das sie aufeinanderfolgend in der Richtung des Pfeils 8 an einer Prüfvorrichtung 9 vorbeigeführt werden. Diese Prüfvorrich­ tung 9 umfaßt eine Tragplatte 10 mit einer der Fläche 6 gegenüberliegenden Stütze 11, an der ein Objektiv 12 einer elektro-optischen Prüfeinheit 13 gehalten ist. Im gezeigten Beispiel ist diese Prüfeinheit 13 eine Fernsehkamera, die einen flexiblen, mit dem Objektiv 12 verbundenen Bild- Faserleiter 14 aufweist.

Die Stütze 11 trägt auch eine Aussondervorrichtung 15, die entweder ein bekannter nadelartiger Auszieher, der mittels einer bewegbaren Nadel mit einer Zigarette 2 in Eingriff kommt und diese aus der Masse der Zigaretten 2 innerhalb des Behälters 1 herauszieht, oder eine bekannte Markier­ einrichtung sein kann, die dazu dient, eine Zigarette 2 beispielsweise durch Besprühen mit Farbe für ein anschlie­ ßendes Aussondern zu kennzeichnen.

Die einander entgegengesetzten Seitenflächen der Tragplatte 10 sind mit zwei gekrümmten optischen Leitern 16 und 17 ausgestattet, die dazu dienen, zwei Lichtstrahlen in unterschiedlichen Richtungen und im wesent­ lichen zur Fläche 6 tangierend auszusenden, um den dem Objektiv 12 zuge­ wandten Flächenbereich zu beleuchten.

Die Prüfvorrichtung 9 umfaßt zusätzlich zur elektro-optischen Prüfein­ heit 13 ferner eine Steuereinheit 18 (Fig. 2) mit einem Verarbeitungs­ gerät 19 zur Steuerung der Aussondervorrichtung 15 in Abhängigkeit von Signalen, die von der elektro-optischen Prüfeinheit 13 empfangen werden.

Wie die Fig. 3 zeigt, gehört zum Verarbeitungsgerät 19 eine Analysierein­ heit 20, die ein Bild von der Prüfeinheit 13 empfängt, um auf diesem die den Enden der Zigaretten 2 entsprechenden Kreise zu ermitteln und genau zu lokalisieren. Ferner umfaßt das Verarbeitungsgerät 19 eine Vergleicher­ einheit 21, um jeden ermittelten Kreis mit einem Bezugsbild zu verglei­ chen und eine Steuereinrichtung 22, um die Aussondervorrichtung zu betrei­ ben, wann immer einer der Kreise nicht mit dem Bezugsbild übereinstimmt.

Bei der Ausführungsform von Fig. 1 ist die Tragplatte 10 einstückig mit einem Support 23 verbunden, der an zwei übereinanderliegenden, horizonta­ len Führungsstangen 24, die sich parallel zur Fläche 6 erstrecken und an ihrem einen Ende durch eine Platte 25 verbunden sind, gelagert ist.

Am anderen Ende ragen die Führungsstangen 24 aus einem Lagerblock 26 vor, der an einem ortsfesten, vertikalen Ständer 27 gehalten und längs dieses Ständers 27 durch einen ersten umkehrbaren Motor 28, der ein längs einer Zahnstange laufendes Ritzel betreibt, bewegbar ist. Der Support 23 ist längs der Führungsstangen 24 durch einen zweiten umkehrbaren Motor 29, der eine Gewindespindel 30 betreibt, welche über eine Spindelmutter mit dem Support 23 verbunden ist, verfahrbar.

Im Betrieb werden die Behälter 1 auf dem Förderband 7 zuge­ führt und aufeinanderfolgend vor der Prüfvorrichtung 9 ange­ halten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Motoren 28 und 29 in Gang gesetzt, um der elektro-optischen Prüfeinheit 13 die Möglichkeit für eine vollständige Abtastung der Fläche 6 zu geben, wobei bevorzugterweise von links nach rechts in Fig. 1 und abwärts gearbeitet wird.

Die Fläche 6 wird in aufeinanderfolgenden Bereichen abge­ tastet, von denen jeder eine Anzahl von Zigaretten 2, die üblicherweise in vielen Schichten angeordnet sind, enthält und die durch den Erfassungsbereich des Objektivs 12 begrenzt sind, d. h., das Objektiv 12 rahmt einen bestimmten Abtastbe­ reich ein, dessen Abbildung für eine Verarbeitung dem Verar­ beitungsgerät 19 zugeführt wird. Anschließend bewegt sich das Objektiv 12 parallel zur Pfeilrichtung 8 zum nächsten Bereich.

Wenn einmal ein horizontaler Streifen der Fläche 6 abgeta­ stet worden ist, dann bewegt sich das Objektiv 12 abwärts, um den nächsten Streifen, wie oben beschrieben wurde, abzu­ tasten, bis die gesamte Fläche 6 abgetastet worden ist.

Es ist darauf hinzuweisen, daß innerhalb eines jeden Abtast­ bereichs die Zigaretten 2 nicht entsprechend einem vorbe­ stimmten Schema angeordnet sind, so daß einige von diesen längs der Ränder des Abtastbereichs üblicherweise nur teil­ weise in den Erfassungsbereich des Objektivs 12 fallen.

Das Bild des von der Prüfeinheit 13 abgetasteten Bereichs wird zur Analysiereinheit 20 übertragen, die so programmiert ist, daß sie eine Reihe von Operationen durchführt, von de­ nen die erste darin besteht, alle vollständigen Kreise in der Abbildung zu isolieren oder eindeutig darzustellen und mittels einer unkomplizierten Maßprüfung zu gewährleisten, daß jeder der Endfläche einer Zigarette 2 entspricht. Zu diesem Zweck sorgen die von den optischen Leitern 16 und 17 in unterschiedlichen Richtungen ausgesandten Lichtstrah­ len für eine deutlich betonte, sehr helle Beleuchtung der Umriß- und Flächenmerkmale dieser Kreise.

Die Analysiereinheit 20 lokalisiert jeden Kreis in einem kartesischen Netzplansystem und übermittelt diesen der Ver­ gleichereinheit 21, die einen Vergleich mit einem Bezugsbild ausführt. Im Fall eines positiven Ergebnisses wird der Ver­ gleichsvorgang fortgesetzt. Dagegen wird im Fall eines ne­ gativen Ergebnisses der Vergleichsvorgang unterbrochen, bis die Motoren 28 und 29 aktiviert worden sind und die dem feh­ lerhaften Kreis entsprechende Zigarette 2 durch die Ausson­ dervorrichtung 15 markiert oder herausgezogen worden ist.

Wie bereits festgestellt wurde, kann jeder Abtastbereich um die Ränder herum unvollständige Kreise enthalten, die von der Vergleichereinheit 21 ignoriert werden. Um sicherzu­ stellen, daß das Ende einer jeden Zigarette 2 geprüft wird, bieten jeweils zwei aneinandergrenzende Abtastbereiche einen überlappenden Abschnitt dar, der in seiner Breite wenigstens gleich dem Durchmesser einer Zigarette 2 ist.

Die einzelnen Bereiche der Fläche 6 werden durch die Bewegung des Objektivs 12 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über diese Fläche 6 hinweg abgetastet, und zwar entweder mittels Schrittmotoren 28 und 29, die mit dieser Geschwindigkeit arbeiten, oder kontinuierlich, in welchem Fall die opti­ schen Leiter 16 und 17 mit stroboskopischen Lichtquellen, welche mit dieser Geschwindigkeit aufblitzen, verbunden sind.

Gemäß einer (nicht dargestellten) Abwandlung wird der Motor 29 weggelassen, so daß das Objektiv 12 lediglich für eine Vertikalbewegung ausgelegt ist. Die horizontale Relativbewegung erfolgt durch Betreiben des Förderbandes 7. Diese Anordnung wird immer angewendet, um die Enden von auf dem Förderband 7 selbst gestapelten Zigaretten 2 zu prüfen, beispielsweise wenn das Förderband 7 die Zigaretten 2 in einem Haufen von der Herstellungs- zur Verpackungsmaschine transportiert.

Da in diesem Fall die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes 7 im allgemeinen nicht konstant ist, wird das Abtasten vor­ zugsweise unter Verwendung von stroboskopischen Lichtquel­ len durchgeführt, die in Übereinstimmung mit der Geschwin­ digkeit des Förderbandes 7 aufblitzen.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wird die Trag­ platte 10, die die elektro-optische Prüfeinheit 13 sowie die Aussondervorrichtung 15 trägt, ihrerseits auf einer Platte 31 gelagert, welche am oberen Ende eines auf einem Tisch 33 befestigten Stützarmes 32 gehalten ist.

Unter der Platte 31 weist der Tisch 33 eine im wesentlichen rechteckige Öffnung 34 auf, längs deren längerer Achse zwei parallele, übereinanderliegende Führungsstangen 35 angeord­ net sind, die an ihren entgegengesetzten Enden in zwei La­ gerungen 36 und 37 nahe den kurzen Querenden der Öffnung 34 am Tisch 33 gehalten sind. Die Führungsstangen 35 tra­ gen einen Support 38, der längs dieser Stangen 35 und inner­ halb der Öffnung 34 mittels einer Gewindespindel 39 bewegt wird, wobei die entgegengesetzten Enden dieser Spindel 33 dreh­ bar in den Lagerungen 36 und 37 aufgenommen sind. Die Gewin­ despindel 39 ist mit dem Support 38 über eine Spindelmutter verbunden und wird durch einen zweiten umkehrbaren Motor 40, der an der Lagerung 36 gehalten ist, gedreht.

Der Support 38 wird von einem im wesentlichen vertikalen Ständer 41, der rechtwinklig zu den Führungsstangen 35 steht, durchsetzt, wobei der Support 38 längs der Ständerachse durch einen ersten umkehrbaren Motor 42, der am Support 38 gehalten ist und ein mit einer Zahnstange in Eingriff befindliches Ritzel dreht, bewegbar ist.

Am oberen Ende des Ständers 41 ist ein L-förmiger Tragrah­ men 43 angebracht, der einen Behälter 1 für eine Masse von Zigaretten 2, wobei die von diesen gebildete Fläche 6 der Prüfeinheit 13 gegenüberliegt, trägt.

Die Ausführungsform von Fig. 4 arbeitet in genau derselben Weise wie diejenige der Fig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß in die­ sem Fall die Relativbewegung der elektro-optischen Einheit 13 und der Fläche 6 erreicht wird, indem die Prüfeinheit 13 stationär gehalten und der Behälter 1 bewegt wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Prüfung der Enden von gestapelten und in zufälliger An­ ordnung aufeinanderliegenden Zigaretten, deren Enden so ausgerichtet sind, daß sie zwei einander entgegengesetz­ te, ebene, querliegende Flächen an der aus den gestapelten Zigaretten bestehenden Masse bilden, mit Hilfe einer elektro-optischen Abtasteinrichtung, die in Gegenüberlage zu der einen der querliegenden Flächen angeordnet ist, gekennzeichnet durch:

• 1. - Bewegen der elektro-optischen Abtasteinrichtung und der Zigarettenmasse aneinander an aufeinanderfolgenden Abtast­ bereichen der einen Fläche vorbei, um die Zigarettenenden abzutasten sowie Abbildungen von diesen zu erzeugen, wobei jeder Abtastbereich einen Abschnitt umfaßt, der jeden benachbarten Abschnitt des abgrenzenden Bereichs über­ deckt, jeder Abtastbereich die Enden einer Anzahl von in Schichten angeordneten Zigaretten umfaßt sowie jeder überdeckende Abschnitt zwischen zwei benachbarten Abtast­ bereichen in seiner Breite wenigstens dem Durchmesser der Zigaretten entspricht, und
• 2. - Vergleichen einer jeden der erzeugten Abbildungen mit einem Bezugsbild zur Ermittlung jeglicher fehlerhafter Zigaretten in der Masse.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abtastbereich durch eine Lichtquelle beleuchtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle wenigstens zwei Lichtstrahlen umfaßt, die auf den Abtastbereich aus zwei unterschiedlichen Richtungen einfallen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbereiche mit einer vor­ gegebenen Geschwindigkeit abgetastet werden und die elektro-optische Abtasteinrichtung schrittweise über die ihr zugewandte querliegende Fläche mit dieser vor­ gegebenen Geschwindigkeit bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbereiche mit einer vor­ gegebenen Geschwindigkeit abgetastet werden und die elektro-optische Abtasteinrichtung fortlaufend über die ihr zugewandte Fläche bewegt sowie die Beleuchtung von seiten der Lichtquelle durch eine stroboskopische Beleuchtungeinrichtung, die mit der vorgegebenen Geschwin­ digkeit aufblitzt, ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-optische Abtasteinrich­ tung eine Fernsehkamera umfaßt, die ihrerseits ein beweg­ liches, mit der Fernsehkamera über einen Bild-Faserlei­ ter verbundenes Objektiv enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede fehlerhafte Zigarette für deren Aussonderung mar­ kiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede fehlerhafte Zigarette aus der Masse mittels einer Auszieheinrichtung ausgesondert wird.