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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Überprüfen der
genauen Positionierung des Filterpapiers von Zigaretten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 sowie eine hierfür vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 5.
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Wie bei der Herstellung von Zigaretten
mit Filtermundstück
bekannt ist, wird nach dem Anordnen der eigentlichen Zigarette,
welche ein herkömmliches
weißes
Papier aufweist, das um den Tabak gewickelt ist, ein Filter, die
Zigarette verlängernd,
angeordnet und mit der Zigarette durch einen Verbindungsstreifen
aus normalerweise gelbem Papier (als Tipping" oder "Filterpapier" bekannt) verbunden. Insbesondere weist
das Filterpapier Klebebereiche auf und wird um das Filtermaterial
gewickelt, so daß das Zigarettenpapier
ein wenig überlappt
und folglich der Filter an der Zigarette befestigt wird.
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Beim Anbringen des Filterpapiers
kann es jedoch passieren, daß es
in Bezug auf den eigentlichen Zigarettenbereich unkorrekt positioniert
wird, so daß die Verbindungslinie
zwischen der Zigarette und dem Filter gekrümmt oder höher oder niedriger ist als
sie sein sollte.
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Folglich muß eine Kontrolle stattfinden
und jeder Stellungsfehler des Filterpapiers bezüglich der Zigarette angezeigt
werden.
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Aus der
DE 28 40 617 C2 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur opto-elektrischen Überprüfung des
gesamten Umfanges der Umhüllung
von stabförmigen
Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie bekannt, welche mit einer
durch die Umfangsgeschwindigkeit eines Stetigförderers vorgegebenen Geschwindigkeit
queraxial auf einer Förderbahn
transportiert werden und sich während
des Prüfvorgangs
im Stillstand bezüglich der
queraxialen Förderrichtung
und in Rotation um ihre eigene Längsachse
im Strahlengang einer ortsfesten Optikeinrichtung befinden. Dabei
erfolgt die Rotation der Artikel bei gleichzeitigem Stillstand in Förderrichtung
durch Abwälzen
der Artikel zwischen der Oberfläche
des Stetigförderers
und einer Gegenfläche,
die mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Stetigförderer,
jedoch in entgegengesetzter Richtung, angetrieben wird. Dort wird
also ein Verfahren zum Überprüfen von
aufeinander folgenden Zigaretten bzw. Doppelzigaretten beschrieben,
von welchen jede eine rohrförmige
Umhüllung
besitzt. Bei diesem bekannten Verfahren werden die zu prüfenden Zigaretten
bzw. Doppelzigaretten entlang eines vorgegebenen Pfades vorwärts bewegt,
in einem vorgegebenen Abschnitt des Pfades angehalten und im angehaltenen
Zustand um ihre Längsachse
gedreht. Dabei werden die Zigaretten während der Drehung opto-elektrisch
abgetastet, um den Zustand der Umhüllungen zu prüfen, d.h.
beispielsweise Löcher
in der Umhüllung
oder schlecht verklebte undichte Nahtstellen zu ermitteln. Beim
Abtasten werden eine Vielzahl von Lichtstrahlen im wesentlichen
radial und im wesentlichen parallel zur Rotationsachse gegen den jeweiligen
rotierenden Gegenstand gerichtet. Nach Auftreffen auf dem Gegenstand
wird eine Auswertung durchgeführt.
Insbesondere während
der Drehung des Gegenstandes werden die durch die Lichtquellen erzeugten
Lichtstrahlen durch die rohrförmige
Hülle reflektiert
und mittels eines Wandlers ausgewertet. Der Wandler wandelt jeden
reflektierten Lichtstrahl in ein elektrisches Signal um, das der
Farbe eines entsprechenden Abschnittes des Gegenstandes entspricht.
Das jeweilige elektrische Signal wird anschließend mit einem vorgegebenen
Schwellenwert verglichen. Wenn die Differenz zwischen dem jeweiligen
elektrischen Signalwert und dem jeweiligen vorgegebenen Schwellenwert
größer ist
als ein vorbestimmter Wert, wird der Gegenstand als mangelhaft identifiziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
unkompliziertes, verläßliches
Verfahren und eine unkomplizierte, verläßliche Vorrichtung der eingangs genannten
Art zum Überprüfen der
genannten Positionierung des Filterpapieres von Zigaretten zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Unteransprüchen
2 bis 4 gekennzeichnet.
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Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruches 5 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
in der Unteransprüchen
6 bis 9 gekennzeichnet.
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Ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1a, 1b, 1c und 1d eine
Zigarette und Filterpapier in vier verschiedenen Relativstellungen zeigt;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer Zigarette nach dem Aufbringen des
Filters und während
der Positionssteuerung zeigt;
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3 ein
elektrisches Diagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
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4a, 4b, 4c und 4d Graphen
elektrischer Quantitäten
darstellen, die durch die in 3 gezeigte
Vorrichtung erzeugt werden und die jeder der relativen Zigarettenfilter-Stellungen
aus den 1a, 1b, 1c und 1d entsprechen.
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Die 1a, 1b, 1c und 1d zeigen
vier typische Filterpapier-Anwendungssituationen, die jeweils einem
korrekten Positionieren und drei unterschiedlichen, fehlerhaften
Arten entsprechen.
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1a entspricht
einem korrekten Positionieren des Filterpapiers und zeigt eine Zigarette 1, welche
einen Zigarettenbereich 2 und einen Filter 3 umfaßt. Sowohl
der Zigarettenbereich 2 als auch der Filter 3 weisen
jeweils Papiere 4 und 5 auf und das Filterpapier 5 überlappt
das Zigarettenpapier 4 ein wenig, so daß ein Rand 6 eine
Grenzlinie zwischen der Zigarette und dem Filter festlegt. Falls
das Filterpapier, wie dargestellt, korrekt aufgeklebt wird, erstreckt
sich die Grenzlinie 6 senkrecht zur Zigarettenachse 7 und
wird in einem genauen Abstand von dem Rand 8 des mundstücklosen
Bereichs 2 angeordnet.
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In 1b,
in welcher der Fehler aus Gründen
der Übersichtlichkeit übertrieben
dargestellt ist, fällt
die Grenzlinie 6 andererseits in Bezug auf die Achse 7,
bedingt durch einen beim Transport des Filterpapiers 5 resultierenden
Fehler ab, welches bezüglich
der korrekten Zuführstellung
gedreht ist.
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In den 1c und 1d weist die Grenzlinie 6 bedingt
durch einen aus dem Transport des Filterpapiers 5 resultierenden
Fehler, welche nach oben bzw. nach unten verschoben ist, eine korrekte
Ausrichtung auf, ist aber bezüglich
des Randes 8 falsch positioniert.
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Gemäß der Erfindung werden zum
Detektieren der Fehler, welche in den 1b, 1c und 1d dargestellt sind, entlang des Weges
der vollständig
mit dem Filter ausgestatteten Zigarette für das Reflektieren Opto-Sensoren
vorgesehen, welche an beiden Seiten der Grenzlinie 6 angeordnet
und für
das Erzeugen elektrischer Signale, welche die Farbe des Papiers
betreffen, vorgesehen sind.
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Insbesondere und wie in den 1a bis 1d und 2 dargestellt
ist, werden entlang des Weges der Zigarette 1 zwei Opto-Sensoren 9a, 9b angeordnet,
welche auf Farbvariationen ansprechen, und jeder ein licht-emittierendes
Element 10 und ein licht-empfangendes Element 11 aufweist,
die in eine jeweilige Trägereinrichtung 12 eingepaßt sind.
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Jedes Paar von Elementen 10 und 11 ist
so angeordnet, daß ein
Teil des vom Element 10 emittierten Lichtes auf der Zigarette
reflektiert wird, welche in einem Sitz 13 auf einer drehbaren
Trommel 14 aufgenommen ist, und durch das entsprechende
Element 11, wie in 2 dargestellt
ist, empfangen wird; und die Elemente 10 und 11 eines
jeden Sensors werden entlang einer Linie ausgerichtet, die koplanar mit
der Transportierungslinie 15 der Zigarette 1 und koplanar
mit der Grenzlinie 6 (in diesem Fall sind beide in der
Zeichenebene) ist.
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Die Sensoren 9a, 9b formen
einen Teil einer Positionssteuerungsvorrichtung (3), welche als Ganzes durch 16 gekennzeichnet
ist.
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In 3 werden
die licht-emittierenden Elemente durch geeignete betriebene licht-emittierende Dioden 17 und
die lichtempfangenden Elemente durch Fototransistoren 18 dargestellt.
Wie in 3 dargestellt
ist, repräsentiert
jeder Fototransistor 18 (NPN-Typ) einen geerdeten Emitter
und der Collector ist mit der Versorgung eines jeweiligen Widerstands 19 verbunden.
Die Collectoren der Fototransistoren 18 sind auch mit den
Eingängen
eines Differenzialverstärkers 20 verbunden,
insbesondere ist der Fototransistor 18 des Sensors 9a mit
einem nicht-invertierenden Eingang und der Fototransistor 18 des
Sensors 9b mit einem invertierenden Eingang des Differenzialverstärkers 20 verbunden.
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Der Ausgang des Differenzialverstärkers 20 ist
mit einem Eingang einer UND-Schaltung 21 verbunden, wobei
ein anderer Eingang davon mit einem Phasensignal, beispielsweise
von einem der Trommel 14 zugeordneten Encoder versorgt
wird. Der Ausgang der UND-Schaltung 21 ist mit einem Mikroprozessor 22 verbunden,
welcher zur Vereinfachung durch mehrere operative Einheiten dargestellt
ist, die mit den Verarbeitungsvorgängen korrespondieren, welche
durch den Mikroprozessor 22 durchgeführt werden.
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Im einzelnen wird innerhalb des Mikroprozessors 22 eine
Probennehmereinheit 23, deren Eingang mit dem Ausgang der
UND-Schaltung 21 verbunden ist; eine Zähleinrichtung 24,
deren Eingang mit dem Ausgang der Probennehmereinheit 23 verbunden
ist; und eine Beanstandungssignal-Erzeugungseinrichtung 25 gezeigt,
deren Eingang mit dem Ausgang der Zähleinrichtung 24 verbunden
ist und die ein binäres
Ausgangssignal erzeugt, welches den Beanstandungszustand der Zigarette
codiert, falls eine der Situationen erfaßt wird, die in den 1b, 1c und 1d dargestellt
ist.
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Der Betrieb der Positionssteuerungsvorrichtung 16 wird
nachfolgend mit Bezug auch auf die 4a, 4b, 4c und 4d beschrieben.
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Wenn eine korrekt positionierte Zigarette
mit Filterpapier 5, wie es in 1a dargestellt ist, an den Sensoren 9a, 9b vorbeigeführt wird,
wandert die Grenzlinie 6 parallel zu sich, derart, daß der Sensor 9a während des
Aufzeichnungsintervalles nur das weiße Papier des Bereiches 2 erfaßt und der
Sensor 9b nur das gelbe Paper des Filters 3 detektiert.
Folglich wird das durch die licht-emittierenden Elemente 10 erzeugte
Licht stärker
durch das weiße
Zigarettenpapier 4 als durch das gelbe Filterpapier 5 während des
Intervalls, in dem die Zigarette 5 beleuchtet wird, reflektiert,
d.h. während
des Intervalls, in dem die Zigarette 1 den Sensoren zugewandt
positioniert ist.
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Die Fototransistoren 18 werden
in bekannter Weise durch die Abwesenheit von Licht unwirksam und
bei Empfang von Licht in einem Ausmaß aktiv, welches von der Helligkeit
des empfangenes Lichtes abhängt,
wodurch die Spannung an dem Collector abgesenkt wird, entsprechend
einem Niveau, das der Versorgung auf einem niedrigen Niveau entspricht
(in Abwesenheit von Licht). Insbesondere erzeugt der Fototransistor 18 des
Sensors 9a, welcher während des
Aufzeichnungsintervalls dem weißen
Papier zugewandt ist, ein Spannungssignal v1 am Collector, wie durch
die gestrichelte Linie in dem 4a-Graph dargestellt
ist; während
bei Empfang von wenig Licht der Fototransistor 18 des Sensors 9b,
welcher während
des Überwachungsintervalls
dem gelben Papier zugewandt ist, ein Spannungssignal v2 am Collector erzeugt,
das in 4a durch die
dünne,
durchgezogene Linie dargestellt ist und welches ein geringer angesprochenes
Minimumniveau verglichen mit der Spannung v1 darstellt.
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Die Signale v1 und v2 stellen somit
verschiedene Werte praktisch während
des Überwachungsintervalls
dar (entsprechend einem vorgegebenen Rotationswinkel der Trommel 14 und
der Dauer des Phasenimpulses, welcher der UND-Schaltung 21 zugeführt wird),
während
welchem der Ausgang des Differenzialverstärkers 20 hoch ist.
Resultierend stellt das Signal s1 am Ausgang der UND-Schaltung 21 einen
breiten positivem Impuls dar, wie im 4a-Graph
gezeigt ist, wobei das Signal s1 durch die Einheit 23 zu
definierten Zeitpunkten t1, t2, t3 mit gleichmäßigen Abständen abgetastet wird, so daß das Ausgangssignal
s2 drei positive Proben darstellt.
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Die Anzahl der positiven Impulse
(die einer korrekten Beziehung zwischen den Signalen v1 und v2 entsprechen)
wird durch die Zähleinrichtung 24 gezählt und
dem Beanstandungsbzw. Aussortiergenerator 25 zugeführt, welcher
festlegt, ob die Anzahl der gezählten
Impulse einem vorgegebenen Wert entspricht (in dem dargestellten
Beispiel, drei), und wenn ja beispielsweise ein niedrigniveau-logisches Signal,
einem Beanstandungssignal (Aussortiersignal) entgegenwirkend, zuführt.
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Falls ein Filterpapier 5,
wie in 1b dargestellt
ist, geneigt ist, detektieren beide Sensoren 9a, 9b anfänglich das
gleiche Papier (beispielsweise das gelbe Filterpapier), so daß während des
ersten Teils des Überwachungszyklus
die Spannungen v1 und v2 im wesentlichen gleich sind (4b). Anschließend beginnt
der Sensor 9a das weiße
Zigarettenpapier 4 zu erfassen, während der Sensor 9b fortfährt, das gelbe
Filterpapier 5 zu detektieren, wodurch die unterschiedlichen
Spannungen v1 und v2 resultieren; und während des abschließenden Teils
des Überwachungszyklus
detektieren wieder beide Sensoren 9a, 9b das gleiche
Papier (diesmal das weiße),
so daß die
Spannungen v1 und v2 wieder gleich sind.
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Folglich ist der Ausgang des Differenzialverstärkers 20 anfänglich niedrig;
nur während
des Zentralbereiches des Überwachungszyklus
hoch; und springt abschließend
auf niedrig zurück,
um ein Signal s1 mit einem schmäleren
Impuls als in 4 dargestellt
ist, abzugeben. Nach dem Probenehmen erzeugt das Signal s1 nur eine
positive Probe (Signal s2 in 4b),
so daß der
Beanstandungsgenerator 25, welcher weniger als die vorgegebene
Anzahl von Proben empfängt,
ein Beanstandungssignal, beispielsweise ein hochlogisches Niveausignal
erzeugt.
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In dem in 1c dargestellten Fall erfassen die beiden
Sensoren 9a, 9b das gelbe Filterpapier 5, während des
Durchlaufes der Zigarette 1, so daß die Signale v1 und v2 gleich
sind und dem Signal v2 (durch die dünne durchgehende Linie dargestellt)
in 4a entsprechen. Als
Ergebnis bleiben der Ausgang des Differenzialverstärkers 20 und
der Schaltung 21 niedrig, umfaßt das Signal s2 keine positiven Proben
und liefert der Beanstandungsgenerator 25 ein Beanstandungsausgangssignal.
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Gleichzeitig erfassen in dem in 1d dargestellten Fall die
Sensoren 9a, 9b das weiße Zigarettenpapier 4,
während
des Durchlauf es der Zigarette 1, so daß die Signale v1 und v2 gleich
sind und dem Signal v1 in 4a entsprechen
(durch die gepunktete Linie dargestellt). Folglich bleibt der Ausgang
der Schaltung 21 (Signal s1) niedrig, umfaßt das Signal
s2 keine positiven Proben und liefert der Aussortiergenerator 25 wieder
ein Aussortierausgangssignal.
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Folglich ist es möglich, bei der Bewertung der
Differenz zwischen den Signalen, welche durch die Sensoren 9a, 9b erzeugt
werden, zwischen korrekten und verschiedenen Typen von unkorrekten Positionierungen
des Filterpapieres zu unterscheiden, ungeachtet eines geringen Unterschiedes
der Farbe der Zigarette und von Filterpapieren.
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Es ist anzumerken, daß die Einheiten 23 bis 25 in 3 lediglich darstellende
Funktion haben und vorzugsweise durch geeignete Programmschritte
des Mikroprozessors 22 ausgeführt werden.
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Zusammenfassend ist festzustellen,
daß eine
Zigarette mit einem Zigarettenpapier und einem Filterpapier aus
unterschiedlichen Farben und welche durch eine Grenzlinie mit einer
vorgegebenen Normalstellung getrennt sind, an einem Paar von Opto-Sensoren
(9a, 9b) vorbeigeführt wird, welche an beiden
Seiten der Normalstellung der Grenzlinie angeordnet sind. Die Opto-Sensoren
erzeugen ein Paar von elektrischen Signalen (v1, v2), von denen
jedes zu der Farbe des jeweiligen, aufgezeichneten Bereiches der
Zigarette führt
und die miteinander verglichen werden; und falls der Unterschied
zwischen den Signalen (v1, v2) unter einem vorgegebenen Schwellenwert
liegt, ein Fehlersignal zum Entfernen der Zigarette erzeugen.