DE4106127A1 - Verfahren und vorrichtung zum perforieren von zigarettenhuellmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Perforieren von Müll­ material stabförmiger Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, bei dem das zu perforierende Hüllmaterial durch eine Perfora­ tionszone bewegt wird und ein entsprechend der zu erzeugenden Perforation gepulster energiereicher Strahl in der Perforations­ zone auf das Hüllmaterial ausgerichtet wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Perforie­ ren von Hüllmaterial stabförmiger Artikel der tabakverarbeiten­ den Industrie mit Fördermitteln zum Bewegen des zu perforieren­ den Hüllmaterials durch eine Perforationszone, einer Strahlungs­ quelle zum Erzeugen und einem Strahlungskopf zum Ausrichten eines entsprechend der gewünschten Perforation gepulsten Ener­ giestrahls auf das Hüllmaterial, in der Perforationszone.

Die Bezeichnung stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie umfaßt im hier vorliegenden Zusammenhang alle stab­ förmigen rauchbaren Artikel und deren stabförmige Bestandteile, deren Umhüllung mit einer Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit versehen ist, um dem Rauch bei jedem Zug eine bestimmte Menge Frischluft beizumischen. Das Hüllmaterial dieser Artikel besteht in der Regel aus Papier und wird zum Erzeugen der Zone gewünsch­ ter Luftdurchlässigkeit in vorgegebenen Abschnitten perforiert. Die Perforationen können vor der Umhüllung der Artikel in das Hüllmaterial eingebracht werden oder durch Perforieren der Hülle der fertigen Artikel vorgenommen werden. Bei Filterzigaretten ist es üblich, die Perforationen im Belagpapier am Filterende vorzunehmen.

Das Versehen von Rauchartikeln mit einer Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit im Bereich des Mundstückendes, einer soge­ nannten Ventilationszone, hat inzwischen stark an Bedeutung gewonnen. Durch die Ventilationszone wird dem Rauch kühle Luft aus der Atmosphäre beigemischt, wodurch die Anteile von Nikotin und Kondensat im Rauch beeinflußt werden können. Um vorgegebene Werte für Nikotin und Kondensat im Rauch eines Rauchartikels mit einer solchen Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit einhal­ ten zu können, ist es erforderlich, den Anteil der durch diese Zone beim Rauchen angesaugten Frischluft (Nebenluft) im Ver­ hältnis zum Rauch für Artikel einer Sorte möglichst konstant zu halten.

Es ist bekannt, auf einer Filteransetzmaschine durch mechanische Mittel im Verlauf eines Überrollvorganges in das Mundstücksende einer Zigarette Löcher mittels Nadeln oder dergleichen einzu­ stechen. Diese Nadeln unterliegen einem Verschleiß, wodurch sich Änderungen in der Lochgröße der eingebrachten Perforation ergeben, die laufend korrigiert werden müssen. Außerdem berei­ tet diese Art der Perforation bei höheren Geschwindigkeiten Schwierigkeiten und setzt der weiteren Erhöhung der Geschwin­ digkeit Grenzen (DE-OS 19 01 384).

Es ist auch bekannt zum Perforieren von Zigaretten und deren Hüllmaterial Laserstrahlung zu verwenden (DE-OS 27 51 522). Hiernach wird die Impulsfolge eines Lasers mit der Bewegung eines zu perforierenden Objekts synchronisiert, um immer an der richtigen Stelle die zwecks Erzeugung eines vorgegebenen Neben­ lufteffekts erforderliche Anzahl von Löchern je Längeneinheit zu bilden. Bei niederen und mittleren Produktionsgeschwindig­ keiten liefert dieses bekannte Vorgehen sehr befriedigende Er­ gebnisse. Bei modernen Hochleistungsmaschinen mit ihren hohen Produktionsgeschwindigkeiten beginnt es aber an Grenzen zu stoßen, die eine weitere Entwicklung und Verbesserung wünschenswert erscheinen lassen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art weiter zu entwickeln und zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Pulslänge des Energiestrahls in Abhängigkeit von gemessenen Werten wenigstens einer vorgegebenen Größe verändert wird. Als vorgegebene Größe wird vorzugsweise die Hüllmaterialgeschwindigkeit gewählt. Dem­ gemäß sieht die Erfindung weiter vor, daß die Hüllmaterialge­ schwindigkeit erfaßt und entsprechende Geschwindigkeitsmeßsig­ nale gebildet werden und daß in Abhängigkeit von den Geschwin­ digkeitsmeßsignalen die Pulslänge des Strahls gesteuert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die mit dem Laserstrahl erzeugten Löcher im Hüllmaterial unabhängig von der Hüllmate­ rialgeschwindigkeit in Bewegungsrichtung gesehen immer die gleiche Länge haben. Damit sind die Voraussetzungen für die Konstanz der Luftdurchlässigkeit der Ventilationszone des Rauchartikels wesentlich optimiert. Eine bevorzugte Fortführung der Erfindung besteht darin, daß die Hüllmaterialgeschwindig­ keit erfaßt und entsprechende Geschwindigkeitsmeßsignale gebil­ det werden und daß in Abhängigkeit von den Geschwindigkeits­ meßsignalen die Intensität des Strahls gesteuert wird. Damit wird sichergestellt, daß bei jeder Pulslänge des Energiestrahls die richtige Strahlenenergie in die Perforationszone gelangt, so daß bei jeder Geschwindigkeit die gewünschte Perforation erzeugt werden kann. Die Steuerung erfolgt hierzu so, daß mit zunehmender Hüllmaterialgeschwindigkeit die Pulslänge des Ener­ giestrahls verkürzt und seine Intensität erhöht werden und umgekehrt. Als Maß für die Hüllmaterialgeschwindigkeit kann gemäß der Erfindung die Maschinengeschwindigkeit erfaßt werden, die sehr einfach zu messen ist und gut mit der Hüllmaterialge­ schwindigkeit korreliert.

Um die Steuerung des Perforationsvorganges zu vereinfachen und die Steueranordnung von internen Signalverarbeitungsvorgängen zu entlasten, sieht die Erfindung weiter vor, daß eine Nennge­ schwindigkeit der Hüllmaterialgeschwindigkeit vorgegeben und gespeichert wird, daß der Nenngeschwindigkeit eine Nennpulslän­ ge und/oder Nennintensität des Energiestrahls zugeordnet und gespeichert werden und daß die Perforation des Hüllmaterials bei Nenngeschwindigkeit mit Nennpulslänge und/oder Nenninten­ sität des Energiestrahls durchgeführt wird. Wird die Nennge­ schwindigkeit so gewählt, daß sie der regulären Sollproduk­ tionsgeschwindigkeit entspricht, so haben diese Maßnahmen den Vorteil, daß während der Produktion in der Steueranordnung kei­ ne größeren internen Rechenoperationen erforderlich sind. Bei Nenngeschwindigkeit der Maschine werden die vorgegebenen Daten für die Pulslänge und die Strahlungsintensität ohne wesentliche weitere Verarbeitung einfach übernommen. Veränderungen der Pulslänge und der Strahlungsintensität sind dann nur noch in der Anfahrphase, der Abschaltphase der Maschine und sonstigen Arbeitsphasen verminderter Geschwindigkeit erforderlich.

Das Hüllmaterial kann gemäß der Erfindung als bahnförmiger Hüllmaterialstreifen durch die Perforationszone bewegt und da­ bei perforiert werden. Gemäß einer anderen Variante der Erfin­ dung werden mit dem Hüllmaterial umhüllte stabförmige Artikel durch die Perforationszone bewegt.

Für den fertigen Artikel ist die Luftdurchlässigkeit seiner Um­ hüllung selbst keine seine Qualität bestimmende Größe. Es gibt aber charakteristische Größen der Artikel, die durch die Luft­ durchlässigkeit ihrer Umhüllung bestimmt werden. Diese Größen sind z. B. der Zugwiderstand und der Ventilationsgrad. Um diese Größen innerhalb vorgegebener Toleranzen konstant zu halten ist gemäß der Erfindung weiter vorgesehen, daß wenigstens eine von der Porosität des Hüllmaterials beeinflußte charakteristische Größe der mit dem Hüllmaterial umhüllten Artikel erfaßt wird und daß bei Abweichungen der charakteristischen Größe von ihrem Sollwert die Nennpulslänge des Energiestrahls im Sinne der Einhaltung der Sollwerte korrigiert wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Qualitätsmerkmale der hergestellten Artikel, die von der Luftdurchlässigkeit ihres Hüllmaterials abhängen, überwacht und konstant gehalten werden.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Meßmittel zum Erfassen von Meßwerten wenigstens einer vorgegebenen Größe vorgesehen sind und daß mit den Meß­ mitteln Steuermittel verbunden sind, welche die Pulslänge und/ oder Intensität des Energiestrahls in Abhängigkeit von den Meß­ werten der vorgegebenen Größe verändernd ausgebildet sind.

Fortführungen der Erfindung mit eigenständig erfinderischer Bedeutung und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen 11 bis 20 enthalten.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die mit einem gepulsten Energiestrahl, vorzugsweise einem Laserstrahl, in das Hüllma­ terial von stabförmigen Artikeln der tabakverarbeitenden Indu­ strie eingebrachte Perforation von der Geschwindigkeit des Hüll­ materials in der Perforationszone weitgehend unabhängig ist. So wird gewährleistet, daß die durch die Perforation bewirkte Luft­ durchlässigkeit unabhängig von der Maschinengeschwindigkeit immer gleich bleibt. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Werte der Pulslänge und der Intensität für die Nenngeschwindig­ keit der Maschine, die vom Betreiber gewählt werden kann, vor­ gegeben und eingestellt werden können. Läuft die Maschine also mit ihrer eingestellten Nenngeschwindigkeit, also in der Regel mit ihrer maximalen Produktionsgeschwindigkeit, findet in der Steueranordnung keine interne Ermittlung der Pulslänge und der Strahlungsintensität statt. Nur wenn die Maschinengeschwindig­ keit von ihrer Nenngeschwindigkeit abweicht, also beim Anfahren und Anhalten der Maschine oder z. B. bei Betriebsstörungen nachge­ ordneter Maschinen, die eine Drosselung der Maschinengeschwin­ digkeit erforderlich machen, werden die Pulslänge und die Intensität der Strahlung an die jeweilige Geschwindigkeit ange­ paßt. So ergeben sich in jeder Betriebsphase der Maschine gleichbleibende Perforationsbedingungen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch eine Steuerung der Per­ foration in Abhängigkeit von Meßwerten charakteristischer Größen der hergestellten Artikel möglich ist, was die Qualität der Artikel erhöht. Ein zusätzlicher Vorteil der geschwindig­ keitsabhängigen Steuerung der Pulslänge und Strahlungsintensi­ tät besteht darin, daß auch das Erscheinungsbild der Perfora­ tion, das wesentlich durch die Lochlänge geprägt wird, von der Geschwindigkeit unabhängig wird. Insgesamt ist es mit der Erfindung möglich geschwindigkeitsabhängige Änderungen der Perforation zu kompensieren und somit ein konstantes Lochbild sowie einen gleichbleibenden Ventilationsgrad bzw. gleichblei­ bende Porosität des Hüllmaterials zu erhalten.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Filteransetzmaschine mit einer Perforiereinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Perforieren der Umhüllung von Zigaretten und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Perforiervorrich­ tung zum Perforieren einer laufenden Materialbahn mit einer Blockdarstellung einer Steueranordnung.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Vorderansicht eine Filter­ ansetzmaschine vom Typ MAX-S der Anmelderin. Eine Einlauftrom­ mel 1 übergibt die auf einer nicht dargestellten Zigarettenher­ stellungsmaschine produzierten Zigaretten an zwei Staffeltrom­ meln 2, welche die gestaffelt zugeführten Zigaretten entstaf­ feln und in Reihen zu je zwei Stück mit einem Zwischenraum zwi­ schen den Zigaretten an eine Zusammenstelltrommel 3 abgeben. Die Filterstäbe gelangen aus einem Magazin 4 auf eine Schneid­ trommel 6, werden von zwei Kreismessern 7 zu Filterstopfen dop­ pelter Gebrauchslänge geschnitten, auf einer Staffeltrommel 8 gestaffelt, von einer Schiebetrommel 9 zu einer Reihe hinter­ einanderliegender Stopfen ausgerichtet und von einer Beschleu­ nigertrommel 11 in die Zwischenräume der Zigarettenreihen auf der Zusammenstelltrommel 3 abgelegt. Die dadurch gebildeten Zigarette-Filter-Zigarette-Gruppen werden zusammengeschoben, so daß sie axial dicht an dicht liegen. Anschließend werden sie von einer Übergabetrommel 12 übernommen. Ein Belagpapierstrei­ fen 13 wird von einer Belagpapierbobine 14 mittels Abzugswalze 16 abgezogen. Der Belagpapierstreifen 13 wird von einer Beleimvor­ richtung 17 beleimt und auf einer Belagwalze 18 von einer Mes­ sertrommel 19 geschnitten. Die geschnittenen Belagblättchen werden an die Zigaretten-Filter-Gruppen auf der Übergabetrommel 12 angeheftet und auf einer Rolltrommel 21 mittels einer Rollhand 22 um die Zigaretten-Filter-Gruppen herumgerollt. Die fertigen Gruppen Doppelfilterzigaretten werden über eine Laserrolltrom­ mel 23 einer Schneidtrommel 24 zugeführt und auf dieser durch mittiges Schneiden durch die Filterstopfen hindurch zu Einzel­ filterzigaretten konfektioniert, wobei gleichzeitig fehlerhafte Filterzigaretten ausgeworfen werden. Eine mit einer Übergabe­ trommel 26 und einer Sammeltrommel 27 zusammenwirkende Wende­ einrichtung 28 wendet eine Filterzigarettenreihe und überführt sie gleichzeitig in die über die Übergabetrommel 26 und die Sammeltrommel 27 durchlaufende ungewendete Filterzigaretten­ reihe. Über eine Prüftrommel 29 gelangen die Filterzigaretten zu einer Auswerftrommel 31. Eine mit einer Bremstrommel 32 zu­ sammenwirkende Ablegertrommel 33 legt die Filterzigaretten auf ein Ablegerband 34.

Die Laserrolltrommel 23, die in Fig. 2 vergrößert dargestellt ist, transportiert mit einem zu perforierenden Hüllmaterial um­ hüllte stabförmige Artikel, beispielsweise Doppelfilterzigaret­ ten 36 Queraxial in Richtung eines Pfeiles 37 durch eine Perfo­ rationszone 38. Dazu weist die Laserrolltrommel mit Saugluft­ anschlüssen 39 zum Festhalten der Zigaretten versehene Mulden 41 auf, die paarweise durch Rollflächen 42 miteinander verbunden sind. Der Rolltrommel 23 ist im Abstand eines Zigarettendurch­ messers oder etwas näher ein mit Gegenrollflächen 43 versehener, in Pfeilrichtung 44 rotierender Walzenkörper 46 zugeordnet. Die Doppelfilterzigaretten 36 werden in der in Förderrichtung 37 vorne liegenden Mulde 41a eines Muldenpaares liegend in die Perforationszone 38 hineingefördert und dort von der Vorderkante einer Gegenrollfläche 43 erfaßt, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Die Zigarette wird nun zwischen der Laserrolltrommel 23 und dem Walzenkörper 46 über die Rollfläche 42 abgerollt. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Laserrolltrommel 23 und des Wal­ zenkörpers 46 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Achse der abrollenden Zigarette 36a ihre Position bezüglich der Drehachsen des Walzenkörpers und der Laserrolltrommel beibehält. Sie bleibt während des Rollvorgangs in der Perforationszone 38. Am Ende des Rollvorgangs gelangt die Zigarette in ihre Position 36b in der in Förderrichtung hinteren Mulde eines Muldenpaares.

Auf die Perforationszone 38 ist ein Strahlungskopf 47 ausge­ richtet, der einen zum Perforieren des Hüllmaterials der rotie­ renden Zigaretten geeigneten Energiestrahl 48, beispielsweise einen Laserstrahl auf die Perforationszone 38 ausrichtet und auf die Umhüllung der dort rotierenden Zigaretten fokussiert ist. Der Laserstrahl 48 ist so gepulst, daß in der Umhüllung der Zigaretten durch die Perforation eine Zone vorgegebener Luft­ durchlässigkeit entsteht. Die Steuerung des Laserstrahls wird im Zusammenhang mit der Fig. 3 im Folgenden näher beschrieben.

Die Perforation des Hüllmaterials kann auch im Zuge der Zufüh­ rung des Hüllmaterials erfolgen, während dieses noch in Strei­ fenform bewegt wird. Diese Alternative ist in Fig. 1 mit einem gestrichelt dargestellten Strahlungskopf 49 angedeutet, der vor der Beleimungseinrichtung 17 auf den Belagpapierstreifen ausge­ richtet ist. Fig. 3 zeigt das in einer vergrößerten Darstellung. Der Belagpapierstreifen 13 wird von einer Abzugsrolle über Führungsrollen 51 und 52 gezogen und durchläuft dabei eine Per­ forationszone 53, auf welche der Strahlungskopf 49 ausgerichtet ist. Der Strahlungskopf 49 fokussiert einen Energiestrahl, bei­ spielsweise wieder einen von einem Laser 54 erzeugten Laser­ strahl 56, auf den Hüllmaterialstreifen 13 in der Perforations­ zone 53. Der Laser 54 ist an eine Versorgungseinheit 57 ange­ schlossen, die ihn mit den erforderlichen Betriebsmitteln und der elektrischen Energie versorgt. Die Versorgungseinheit 57 wird von einer Steueranordnung 58 gesteuert.

Die Steueranordnung 58 weist einen Pulslängenspeicher 59 zum Spei­ chern einer vorgegebenen Nennpulslänge, einen Geschwindigkeits­ speicher 61 zum Speichern einer vorgegebenen Nenngeschwindig­ keit, einen Intensitätsspeicher 62 zum Speichern einer vorge­ gebenen Nenn-Intensität und einen Pulsfolgespeicher 63 zum Speichern vorgegebener Pulsfolgedaten auf. Ein mit dem Puls­ längenspeicher 59 und dem Geschwindigkeitsspeicher 61 verbunde­ ner Pulslängenrechner 64, der eingangsseitig auch mit einem Ge­ schwindigkeitsrechner 66 verbunden ist, berechnet zu jeder von der Nenngeschwindigkeit abweichenden Maschinengeschwindigkeit die optimale Pulslänge und gibt sie weiter an einen Pulsrechner 67. Ein mit dem Geschwindigkeitsspeicher 61 und dem Intensi­ tätsspeicher 62 verbundener Intensitätsrechner 68 ist ebenfalls eingangsseitig mit dem Geschwindigkeitsrechner 66 verbunden und gibt zu der jeweils vorliegenden Maschinengeschwindigkeit gehö­ rende Intensitätsdaten an den Pulsrechner 67 ab. Der Geschwin­ digkeitsrechner 66 empfängt Geschwindigkeitsmeßwerte eines Ge­ schwindigkeitsaufnehmers 69, der im dargestellten Fall mittels einer vom Maschinenantrieb angetriebenen Taktscheibe 71 die Ma­ schinengeschwindigkeit erfaßt.

Der im Pulslängenspeicher 59 gespeicherte Wert der Nenn-Puls­ länge kann von außen unmittelbar vorgegeben werden, wobei aktu­ elle Zugwiderstands- oder Ventilationsgraddaten der hergestell­ ten Artikel nicht berücksichtigt sind. Um den aktuellen Zug­ widerstand oder die aktuelle Ventilationsgradmessung bei der Lasersteuerung berücksichtigen zu können, ist der Steueranord­ nung 58 eine Ventilationsregelungseinheit 72 zugeordnet. Diese ist an eine Prüfeinrichtung, beispielsweise an eine bekannte Prüftrommel 29 (vgl. Fig. 1) angeschlossen, mit der als cha­ rakteristische Größe der hergestellten Artikel beispielsweise der Ventilationsgrad bestimmt wird. Die von der Prüftrommel ge­ wonnenen Ventilationsmeßwerte gelangen zu einem Komparator 73, der sie mit Ventilationssollwerten eines angeschlossenen Soll­ wertspeichers 74 vergleicht. Sich aus dem Vergleich ergebende Korrektursignale gelangen zu einem Korrekturrechner 76, an den eine einen vorgegebenen Nennwert der Pulslänge haltende Spei­ cheranordnung 77 angeschlossen ist.

Die Laserperforation der Umhüllung von Zigaretten und ähnlichen rauchbaren Artikeln und von streifenförmigem Hüllmaterial für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie sind hinlänglich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Beschrei­ bung. Verwiesen wird hierzu beispielsweise auf die obengenannte DE-OS 27 51 522. Hier wird daher nur die Wirkungsweise der er­ findungsgemäß vorgeschlagenen Impulslängen- und Intensitäts­ steuerung des Lasers beschrieben.

Mit einem Geschwindigkeitsaufnehmer 69, der in Fig. 3 als mit der Taktscheibe 71 zusammenwirkender Näherungssensor darge­ gestellt ist, werden die Maschinengeschwindigkeit erfaßt und entsprechende Geschwindigkeitsmeßsignale erzeugt. Diese Meß­ signale repräsentieren die Maschinengeschwindigkeit und damit auch die Fördergeschwindigkeit des Hüllmaterialstreifens 13 in der Perforationszone 53. Auch die Rotationsgeschwindigkeit und damit die Umfangs- bzw. Bahngeschwindigkeit der Umhüllung der in der Perforationszone 38 rotierenden Doppelzigaretten 36 relativ zum Laserstrahl 48 korreliert unmittelbar mit der Ma­ schinengeschwindigkeit. Die im Zusammenhang mit Fig. 3 zur La­ sersteuerung für die Perforation eines bewegten Streifenmate­ rials gegebenen Erläuterungen treffen daher ebenso auch für die Perforation fertiger stabförmiger Artikel gemäß Fig. 2 zu, ohne, daß darauf noch einmal besonders Bezug genommen zu werden braucht.

Die vom Geschwindigkeitsaufnehmer 69 abgegebenen Geschwindig­ keitsmeßsignale gelangen zum Geschwindigkeitsrechner 66, der sie für die Weiterverarbeitung aufbereitet. Ein die aktuelle Maschinengeschwindigkeit repräsentierendes Geschwindigkeits­ signal gelangt zum Pulslängenrechner 64, an dem der Pulslän­ genspeicher 59 und der Geschwindigkeitsspeicher 61 angeschlos­ sen sind. Der Geschwindigkeitsspeicher 61 enthält Daten einer vorgegebenen Nenngeschwindigkeit, die zweckmäßigerweise mit der maximalen Produktionsgeschwindigkeit der Maschine übereinstimmt. Dieser gespeicherten Nenngeschwindigkeit ist im Pulslängenspei­ cher 59 eine Nenn-Pulslänge zugeordnet, die entsprechend den Anforderungen des herzustellenden Produkts vorgegeben wird. Die Nenn-Daten können manuell eingegeben werden oder in einer Pro­ grammauswahl abgespeichert sein, aus der sie zur Bearbeitung vorgegebener Materialien ausgewählt und aufgerufen werden können.

Solange die vom Geschwindigkeitsrechner 66 festgestellte aktuelle Maschinengeschwindigkeit gleich der im Geschwindigkeits­ speicher 61 gespeicherten Nenngeschwindigkeit ist, was vorzugs­ weise immer im stationären Produktionsbetrieb der Fall ist, gibt der Pulslängenrechner 64 die Daten der Nennpulslänge aus dem Pulslängenspeicher 59 unmittelbar an den Pulsrechner 67 weiter. Gleichzeitig übermittelt der Intensitätsrechner 68, der ebenfalls mit dem Geschwindigkeitsrechner 66 und dem Geschwindig­ keitsspeicher 61 verbunden ist, bei Vorliegen der Nenngeschwindig­ keit Daten der im Intensitätsspeicher 62 gespeicherten Nenninten­ sität an den Pulsrechner 67. Der Pulsrechner 67 steuert die Versorgungseinheit 57 nun so, daß der Laser die mit Nenngeschwin­ digkeit geförderte Hüllmaterialbahn 13 mit der Nennpulslänge und der Nennintensität perforiert. Dabei wird die Aufeinanderfol­ ge der die Hüllmaterialbahn 13 perforierenden Laserimpulse durch im Pulsfolgespeicher 63 abgelegte Soll-Daten bestimmt, so daß die Perforationslöcher immer zur richtigen Zeit an den richtigen Stellen des zu perforierenden Materialstreifens angebracht werden.

Erfaßt der Geschwindigkeitsaufnehmer 69 eine von der Nennge­ schwindigkeit der Maschine abweichende Maschinengeschwindigkeit, so errechnet der Pulslängenrechner 64 aufgrund einer vorgegebe­ nen Funktion die für die jeweilige aktuelle Maschinengeschwin­ digkeit optimale Pulslänge und übermittelt sie an den Pulsrech­ ner 67. Der funktionelle Zusammenhang, der dieser Pulslängenbe­ rechnung zugrunde liegt, wird aufgrund von Laborversuchen em­ pirisch ermittelt und im Pulslängenrechner gespeichert. Dabei kann es sich um eine lineare Funktion handeln, nach welcher der Pulslängenrechner die Pulslänge bei zunehmender Maschinenge­ schwindigkeit linear bis zum Erreichen der Nennpulslänge bei Nenngeschwindigkeit verkürzt. Genügt eine solche lineare Funktion den Genauigkeitsanforderungen nicht, so können auch nicht lineare Funktionen der geschwindigkeitsabhängigen Berech­ nung zugrunde gelegt werden. Ganz entsprechend wird bei der Er­ mittlung der der jeweils aktuellen Maschinengeschwindigkeit zu­ zuordnenden Strahlungsintensität vorgegangen. Dabei wird dem Intensitätsrechner eine die Maschinengeschwindigkeit mit der Intensität verknüpfende Funktion vorgegeben, welche die Inten­ sität bei zunehmender Maschinengeschwindigkeit und abnehmender Pulslänge vergrößert, bis die Nennintensität bei Nenngeschwin­ digkeit erreicht ist. Auch der funktionelle Zusammenhang zwi­ schen Maschinengeschwindigkeit und Strahlungsintensität kann linear verlaufen, wenn dies den an die herzustellenden Artikel zu richtenden Genauigkeitsanforderungen genügt. Die empirische Ermittlung des funktionellen Zusammenhangs zwischen der Maschi­ nengeschwindigkeit und der Strahlungsintensität wird jedoch er­ fahrungsgemäß zu einer nicht linearen Funktion führen, welche die Strahlungsintensität bei zunehmender Geschwindigkeit von einem Minimum zur Nennintensität steigert.

Die in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit errechneten Pulslängendaten und Intensitätsdaten werden vom Pulsrechner 67 zu Steuersignalen verarbeitet, die der Versorgungseinheit 57 zur Steuerung des Lasers 54 aufgegeben werden, so daß dieser bei jeder Geschwindigkeit des zu perforierenden Materialstrei­ fens 13 Laserimpulse abgibt, welche eine vorgegebene Perfora­ tion hoher Qualität und Gleichmäßigkeit bewirken.

Die Vorgabe einer auf eine bestimmte Nenngeschwindigkeit bezo­ genen Nennpulslänge im Pulslängenspeicher 59 bewirkt zwar eine gleichmäßige Perforation des Hüllmaterials 13. Die Porosität des Hüllmaterials 13 kann auf diese Weise optimal beeinflußt werden. Das sagt aber noch nichts aus über charakteristische Eigenschaften der mit dem Hüllmaterial 13 hergestellten Artikel, die von der Porosität des Hüllmaterials beeinflußt werden. Solche Eigenschaften sind z. B. der Zugwiderstand der hergestellten Zigaretten und ihr Ventilationsgrad, die mit einer Prüfeinrich­ tung, beispielsweise einer Prüftrommel 29 (vgl.Fig. 1) bestimmt werden. Da die Qualitätsbeurteilung der hergestellten Artikel weniger von der Porosität des Hüllmaterials als vielmehr von diesen charakteristischen Eigenschaften abhängt, ist es wünschens­ wert, diese bei der Steuerung der Perforation zu berücksichtigen. Dazu ist die Ventilationsregelungseinheit 72 vorgesehen, die dem Pulslängenspeicher 59 vorgeschaltet ist. Mit einer Prüftrom­ mel 29 wird beispielsweise der Ventilationsgrad der Artikel bestimmt. In einem Komparator 73 werden die Ventilationsmeßwerte mit einem Sollwert aus dem Sollwertspeicher 74 verglichen, und es werden bei Abweichungen entsprechende Korrektursignale gebil­ det. In einem dem Komparator 73 nachgeschalteten Korrekturrechner 76 wird der Nennwert der Pulslänge, der in der Speicheranord­ nung 77 vorgegeben ist, korrigiert. Der aufgrund der aktuellen Istwerte des Ventilationsgrades korrigierte Nennwert der Pulslän­ ge wird dann im Pulslängenspeicher 59 abgelegt und der Nennge­ schwindigkeit der Maschine zugeordnet. Die Laserpulse haben also bei Nenngeschwindigkeit der Maschine die korrigierte Nenn­ pulslänge, die zu einer Perforation führt, mit der die Einhaltung des Sollwerts des Ventilationsgrades gewährleistet ist.

Beim Anfahren der Maschine wird der Geschwindigkeitsaufnehmer zunächst eine niedrige Maschinengeschwindigkeit messen, welcher der Pulslängenrechner eine bestimmte Pulslänge und der Intensi­ tätsrechner eine bestimmte Strahlungsintensität zuordnen. Mit steigender Geschwindigkeit während des Anfahrprozesses werden der Pulslängenrechner 64 die Pulslänge der vorgegebenen Funk­ tion folgend verkürzen und der Intensitätsrechner 68 die Strah­ lungsintensität entsprechend der vorgegebenen Funktion erhöhen, so daß der Pulsrechner 67 solche Steuersignale an die Versor­ gungseinheit 57 abgeben kann, die eine gleichbleibende Perfo­ ration des Hüllmaterials 13 bei zunehmender Geschwindigkeit ge­ währleisten. Ist die Nenngeschwindigkeit erreicht, arbeitet der Laser mit Nennpulslänge und Nennintensität, wobei die Nennpuls­ länge die von der Ventilationsregelungseinheit 72 aufgrund von Ventilationsgradmessungen bewirkten Korrekturen enthält.

Das beschriebene Vorgehen nach der Erfindung stellt einerseits sicher, daß die Pulslänge und Intensität der Laserstrahlung für jede Geschwindigkeit optimal eingestellt werden, um immer ein akzeptables Perforationsbild und die gewünschte Luftdurchläs­ sigkeit des perforierten Materials zu gewährleisten. Anderer­ seits wird dieser Lochbildsteuerung eine Regelung wenigstens einer charakteristischen Größe überlagert, die für die Qualität der hergestellten Artikel von Bedeutung ist. So ergibt sich eine Lasersteuerung hoher Effizienz, die immer zu einwandfreien Produkten hoher Qualität führt.

In Fig. 3 ist die Steueranordnung als Blockschaltbild darge­ stellt. Diese Darstellung wurde gewählt, weil sie eine ver­ ständliche Erläuterung der Signalauswertung und der Pulslängen- und Intensitätssteuerung erleichtert. Tatsächlich ist die Sig­ nalauswertung in modernen Maschinen in einem Computer realisiert, der die in der Blockdarstellung gezeigten Einzelbauteile in dieser Form nicht enthält, aber dieselben Operationen mit den­ selben Ergebnissen ausführt. In diesem Fall ist die Steueran­ ordnung also ein Computer und die Blöcke des Blockschaltbildes stellen wesentliche Schritte in dem Vorgang der Signalauswer­ tung und der Steuerung dar.

Claims (20)

1. Verfahren zum Perforieren von Hüllmaterial stabförmiger Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, bei dem das zu perforierende Hüllmaterial durch eine Perforationszone bewegt wird und ein entsprechend der zu erzeugenden Perforation ge­ pulster energiereicher Strahl in der Perforationszone auf das Hüllmaterial ausgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulslänge des Energiestrahls in Abhängigkeit von gemessenen Werten wenigstens einer vorgegebenen Größe verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllmaterialgeschwindigkeit erfaßt und entsprechende Geschwin­ digkeitsmeßsignale gebildet werden und daß in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsmeßsignalen die Pulslänge des Strahls ge­ steuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Hüllmaterialgeschwindigkeit erfaßt und entsprechende Geschwindigkeitsmeßsignale gebildet werden und daß in Abhängig­ keit von den Geschwindigkeitsmeßsignalen die Intensität des Energiestrahls gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß als Maß für die Hüllmaterialgeschwindigkeit die Maschinen­ geschwindigkeit erfaßt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Nenngeschwindigkeit der Hüllmaterialge­ schwindigkeit vorgegeben und gespeichert wird, daß der Nennge­ schwindigkeit eine Nennpulslänge und/oder Nennintensität des Energiestrahls zugeordnet und gespeichert werden und daß die Perforation des Hüllmaterials bei Nenngeschwindigkeit mit Nennpulslänge und/oder Nennintensität des Energiestrahls durch­ geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit zunehmender Hüllmaterialgeschwindigkeit die Pulslänge des Energiestrahls verkürzt und seine Intensität erhöht werden und umgekehrt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hüllmaterial als bahnförmiger Hüllmate­ rialstreifen durch die Perforationszone bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit dem Hüllmaterial umhüllte stabförmige Ar­ tikel durch die Perforationszone bewegt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine von der Porosität des Hüll­ materials beeinflußte charakteristische Größe der mit dem Hüll­ material umhüllten Artikel erfaßt wird und daß bei Abweichungen der charakteristischen Größe von ihrem Sollwert die Nennpuls­ länge des Energiestrahls im Sinne der Einhaltung der Sollwerte korrigiert wird.

10. Vorrichtung zum Perforieren von Hüllmaterial stabförmiger Artikel der tabakverarbeitenden Industrie mit Fördermitteln zum Bewegen des zu perforierenden Hüllmaterials durch eine Perfora­ tionszone, einer Strahlungsquelle zum Erzeugen und einem Strah­ lungskopf zum Ausrichten eines entsprechend der gewünschten Perforation gepulsten Energiestrahls auf das Hüllmaterial in der Perforationszone, dadurch gekennzeichnet, daß Meßmittel (69) zum Erfassen von Meßwerten wenigstens einer vorgegebenen Größe vorgesehen sind und daß mit den Meßmitteln (69) Steuermittel (58) verbunden sind, welche die Pulslänge und/oder Intensität des Energiestrahls (48, 56) in Abhängigkeit von den Meßwerten der vorgegebenen Größe verändernd ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Meßmittel (69, 71) zum Erfassen der Hüllmaterialgeschwindigkeit in der Perforationszone (53) und zum Erzeugen entsprechender Geschwindigkeitsmeßsignale vorgesehen sind und daß die Meßmit­ tel mit einer Steueranordnung (58) verbunden sind, welche die Pulslänge des Energiestrahls (48, 56) und/oder seine Intensität in Abhängigkeit von der Hüllmaterialgeschwindigkeit steuernd ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steueranordnung (58) einen die Pulslänge des Energiestrahls in Abhängigkeit von der Hüllmaterialgeschwin­ digkeit bestimmenden Pulslängenrechner (64) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (58) einen die Inten­ sität des Energiestrahls (48, 56) in Abhängigkeit von der Hüll­ materialgeschwindigkeit bestimmenden Intensitätsrechner (68) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (58) einen Pulsrechner (67) aufweist, daß der Pulsrechner vom Pulslängenrechner (64) und vom Intensitätsrechner (68) ermittelte Pulslängen- und Intensitätsdaten zu Pulssteuersignalen verarbeitet und daß der Pulsrechner zur geschwindigkeitsabhängigen Einstellung der Pulslänge- und Intensität mit einer Versorgungseinheit (57) der Strahlungsquelle (54) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (58) Speicheranord­ nungen (66, 59, 62) zum Speichern von einer Nenngeschwindigkeit des zu perforierenden Hüllmaterials (13), einer Nennpulslänge und/oder Nennintensität der Strahlungspulse entsprechenden Daten aufweist und daß der Pulslängenrechner (64) und der In­ tensitätsrechner (68) bei Nenngeschwindigkeit des Hüllmaterials (13) die Nennpulslänge und die Nennintensität für die Puls­ steuerung vorgebend ausgebildet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (58) eine Speicheran­ ordnung (63) zum Speichern von die zeitliche Aufeinanderfolge der Strahlungspulse bestimmenden Pulsfolgedaten aufweist und daß diese Speicheranordnung mit dem Pulsrechner (67) in Wirk­ verbindung steht.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfeinrichtung (29) zum Erfassen we­ nigstens einer von der Porosität des Hüllmaterials (13) be­ einflußten charakteristischen Eigenschaft der mit dem perfo­ rierten Hüllmaterial umhüllten Artikel (36) und zum Erzeugen entsprechender Prüfsignale vorgesehen ist, daß der Prüfeinrich­ tung ein mit der Speicheranordnung (59) für die Daten der Nenn­ pulslänge verbundener Korrekturrechner (76) nachgeschaltet ist und daß der Korrekturrechner die die Nennpulslänge repräsen­ tierenden gespeicherten Daten in Abhängigkeit von den Prüf­ signalen im Sinne der Einhaltung vorgegebener Werte der charak­ teristischen Eigenschaften korrigiert.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationszone (38) auf einer Filter­ ansetzmaschine im Bereich einer die mit dem zu perforierenden Hüllmaterial umhüllten Artikel (36) bewegenden Fördereinrich­ tung (23) angeordnet ist und daß der Strahlungskopf (47) den Energiestrahl (48) auf die Hülle der Artikel (36) in der Perforationszone (38) ausrichtet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationszone (53) im Bereich einer Bahnführung (51, 52) eines bewegten Hüllmaterialstreifens (13) angeordnet ist und daß der Strahlungskopf (49) den Energie­ strahl (56) auf den bewegten Hüllmaterialstreifen (13) in der Perforationszone (53) ausrichtet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein Laser (54) vor­ gesehen ist.