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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Probenahme von stabförmigen Gegenständen und
sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen einschließlich Zigaretten,
Filterzigaretten und Filterstangen vor.
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Bei
der Herstellung von Zigaretten und Zigarettenfilterstangen ist es
wichtig, dass willkürlich
entnommene Proben in Bezug auf die erforderliche Qualität und das
erforderliche Verhalten, beispielsweise Gewicht, Druckabfall, Größe etc.,
getestet werden. Die Proben können
während
der Herstellung von einer Produktionsstraße, d.h. einem Massenstrom, entfernt
und zu einer Teststelle gefördert
werden, ohne dass der Herstellprozess unterbrochen wird. Jede Abweichung
der Proben von einer ausreichenden Qualitätsnorm und einem entsprechenden
Verhalten kann auf ein Problem im Herstellprozess zurückzuführen sein,
was eine Einstellung oder sogar eine Beendigung des Prozesses erfordert.
Zigaretten- und Zigarettenfilterstangenprodukte werden mit einer
Geschwindigkeit von einigen 100 pro Sekunde hergestellt. Es ist
daher wichtig, dass jedes Problem rasch erkannt (und gelöst) wird,
um die Herstellung von großen
Men gen von schlechteren Produkten (die dann vernichtet werden müssen) zu
vermeiden.
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Eine
Vorrichtung zur Entfernung von zylindrischen Gegenständen aus
einem Massenstrom ist aus der
GB 2241865 A bekannt. Diese Veröffentlichung
beschreibt einen ersten halbzylindrischen Aufnahmekörper zur
Aufnahme von zylindrischen Gegenständen, der so angeordnet ist,
dass er konkav auf den Massenstrom weist. Ein zweiter halbzylindrischer
Körper
ist relativ zum ersten halbzylindrischen Körper drehbar, so dass ein geschlossener
Zylinder gebildet wird. Zylindrische Gegenstände, die in diesem geschlossenen
Zylinder eingefangen werden, können
zu Testzwecken, wie beispielsweise einer Qualitätskontrolle, durch Lufteinführung ausgestoßen werden.
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Erfindungsgemäß wird ein
Prüfelement
zur Probenahme von stabförmigen
Gegenständen
aus einem Massenstrom von parallelen stabförmigen Gegenständen, die
sich senkrecht zu ihren Achsen bewegen, vorgesehen, mit einem länglichen
Gehäuse mit
einem generell keilförmigen
Querschnitt, das eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist,
die von einer schmalen Kante zu einer breiteren Basis divergieren,
und das parallel zu den stabförmigen
Gegenständen
montierbar ist, so dass es sich quer zu dem Massenstrom und seitlich über diesen
hinaus erstreckt, wobei die schmale Kante in aufstromseitiger Richtung
weist, einem Längskanal,
der sich im Gehäuse
in Längsrichtung
desselben erstreckt und zur Aufnahme eines stabförmigen Gegenstandes aus dem
Massenstrom dient, einer ersten Längsöffnung in der ersten Fläche, durch
die ein stabförmiger
Gegenstand aus dem Massen strom seitlich in den Kanal fallen kann,
um entlang dem Kanal vom Massenstrom weg in Längsrichtung gefördert zu
werden, und einer zweiten Längsöffnung,
durch die ein stabförmiger
Gegenstand seitlich aus dem Kanal des Gehäuses nach der Förderung
in Längsrichtung
fallen kann.
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Es
kann eine Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen vorgesehen
werden, die ein in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildetes
Prüfelement
und eine Einrichtung zum Fördern
eines entnommenen stabförmigen
Gegenstandes, der im Kanal angeordnet ist, in Längsrichtung desselben zur Abgabe
vom Prüfelement
durch die zweite Längsöffnung umfasst.
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Die
Erfindung kann ein Prüfelement
vorsehen, das keine freiliegenden sich bewegenden Teile aufweist,
so dass auf diese Weise die Möglichkeit
eines Blockierens oder Einfangens eines entnommenen stabförmigen Gegenstandes
verringert wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Probenahme von stabförmigen
Gegenständen
aus einem Massenstrom von sich senkrecht zu ihren Achsen bewegenden
parallelen stabförmigen
Gegenständen
vor, das die folgenden Schritte umfasst:
Sammeln eines stabförmigen Gegenstandes
in einem länglichen
Prüfelement
zur Probenahme, das einen generell keilförmigen Querschnitt und eine
erste und zweite Hauptfläche
besitzt, die von einer schmalen Kante zu einer breiteren Basis divergieren,
wobei sich das Prüfelement
zur Probenahme paral lel zu den stabförmigen Gegenständen über den
Massenstrom und über
denselben hinaus erstreckt;
Aufnehmen eines gesammelten stabförmigen Gegenstandes
in einem Längskanal
des Prüfelementes zur
Probenahme, wobei der stabförmige
Gegenstand seitlich in den Längskanal
durch eine erste Längsöffnung in
einer ersten Fläche
des Prüfelementes
zur Probenahme fällt;
Fördern des
gesammelten stabförmigen
Gegenstandes in Längsrichtung
entlang dem Längskanal
vom Massenstrom der stabförmigen
Gegenstände
weg; und
seitliches Fallenlassen des gesammelten stabförmigen Gegenstandes
aus einer zweiten Längsöffnung im
Längskanal.
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Weitere
Schritte, die verwirklicht werden können, können die Abgabe des geförderten
stabförmigen
Gegenstandes in eine Aufnahmevorrichtung, das Wiederholen des Sammelvorganges,
Fördervorganges
und Abgabevorganges, um eine Vielzahl von parallelen stabförmigen Gegenständen in
der Aufnahmevorrichtung vorzusehen, das Bewegen der Aufnahmevorrichtung
mit den darin ausgerichteten stabförmigen Gegenständen bis
zu einer Teststelle entlang einer Führungsbahn, so dass die stabförmigen Gegenstände unter
Schwerkraft in eine lagegenaue Position gelangen, und das Überführen der
lagegenau angeordneten stabförmigen
Gegenstände von
der Aufnahmevorrichtung zur Teststelle umfassen, wobei der Sammelvorgang,
Fördervorgang
und Abgabevorgang ohne direkte Aufbringung von pneumatischem Druck
auf die stabförmigen
Gegenstände und
im Wesentlichen ohne Aufprall auf die stabförmigen Gegenstände durchgeführt werden.
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Des
Weiteren können
weitere Schritte die Abgabe des geförderten stabförmigen Gegenstandes
direkt zu einer Teststelle und das Wiederholen des Sammelvorganges,
Fördervorganges
und Abgabevorganges umfassen, wobei der Sammelvorgang, Fördervorgang
und Abgabevorgang ohne die direkte Aufbringung von pneumatischem
Druck auf die stabförmigen
Gegenstände
und im Wesentlichen ohne Aufprall auf die stabförmigen Gegenstände durchgeführt werden.
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Es
kann eine Vorrichtung zur Handhabung von stabförmigen Gegenständen vorgesehen
werden, die umfasst: einen Förderer
zum Fördern
eines Massenstromes von parallelen stabförmigen Gegenständen senkrecht
zu ihren Achsen, eine Rampe, entlang der die stabförmigen Gegenstände senkrecht zu
ihren Achsen zum Förderer
nach unten geführt werden,
ein in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildetes Prüfelement,
wobei das Prüfelement ein
längliches
Prüfelement
zur Probenahme ist, das sich über
die Strömungsbahn
erstreckt und in seiner oberen Fläche eine Längsöffnung zum Sammeln eines stabförmigen Gegenstandes
aus dem Massenstrom im Prüfelement
und Einrichtungen zum Fördern
des gesammelten stabförmigen
Gegenstandes in Längsrichtung
durch das Prüfelement
vom Massenstrom weg aufweist, und wobei das Prüfelement an der Rampe oder
benachbart zu dieser angeordnet ist und eine generell keilförmige Form
besitzt, wobei der Scheitelwinkel des Keiles in auf stromseitige Richtung
weist, wodurch das Prüfelement
den Massenstrom wenig stört.
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Es
kann eine Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen aus
einem Massenstrom der stabförmigen
Gegenstände
senkrecht zu ihren Achsen vorgesehen werden, die umfasst: ein in der
vorstehend beschriebenen Weise ausgebildetes Prüfelement, bei dem es sich um
ein längliches
Prüfelement
handelt, das sich über
den Massenstrom parallel zu den Achsen der stabförmigen Gegenstände erstreckt
und einen Kanal, der sich in Längsrichtung desselben
erstreckt und zur Förderung
eines entnommenen stabförmigen
Gegenstandes dient, sowie ein Längsfenster
aufweist, durch das ein dem Massenstrom entnommener stabförmiger Gegenstand
in den Kanal gelangen kann, wobei Einrichtungen zur Förderung
eines durch das Fenster empfangenen stabförmigen Gegenstandes in Längsrichtung
durch den Kanal vom Fenster weg bis zu einem Auslass und zum Rücksetzen
der Vorrichtung zur Aufnahme eines anderen stabförmigen Gegenstandes aus dem Massenstrom
durch das Fenster in den Kanal und Blockiereinrichtungen vorgesehen
sind, die sich gleichzeitig mit der Förderung entlang dem Kanal in eine
lagegenaue Position relativ zum Fenster bewegen und in dieser lagegenauen
Position bis zum Rücksetzen
verbleiben.
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Ausführungsformen
der Erfindung können nur
eine reduzierte oder überhaupt
keine Störung
des Massenstromes bewirken.
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Ausführungsformen
der Erfindung vermeiden die Probleme, die durch pneumatische Probenahmesysteme
verursacht werden, welche direkt Luft auf die Probe aufbringen und
auf diese weise Schädigungen
verursachen (Beschädigungen
der Probenenden, die durch Kollisionen verursacht werden, Tabakverluste
etc.). Ausführungsformen
der Erfindung können
ein Prüfelement
vorsehen, das eine Probe aus dem Massenstrom entnimmt und sie direkt in
eine Aufnahmevorrichtung fallenlässt.
Die Aufnahmevorrichtung kann eine Testmaschine sein, oder die Probe
oder die Proben können
direkt zu einer Teststelle in der Aufnahmevorrichtung gefördert werden.
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Bei
dem Prüfelement
kann es sich um einen Teil einer Vorrichtung zur Probenahme aus
einem Massenstrom auf einer Austrittsrampe einer Herstellmaschine
handeln.
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Das
Prüfelement
und die Vorrichtung zur Probenahme der stabförmigen Gegenstände können die
Entfernung der Proben aus dem Massenstrom zur Förderung zu einer Teststelle
ermöglichen,
um einen Test so schnell wie möglich
durchzuführen
und auf diese Weise die Ansprechzeit, d. h. die Zeit zwischen der
Erkennung eines Fehlers im Prozess und der Berichtigung des Fehlers,
zu verringern. Bei der Austrittsrampe der Herstellmaschine handelt
es sich um einen der frühesten
Punkte, an dem fertige Produkte zur Probenahme zur Verfügung stehen.
Vor diesem Punkt besteht das Risiko, dass der bei der Herstellung
verwendete Kleber nicht ausgehärtet
ist, so dass fehlerhafte Testergebnisse verursacht werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert.
Hiervon zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Prüfelement gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Ansicht des Prüfelementes
der 1 von oben und von einer Seite aus, wobei Elemente,
die von oben verborgen sind, gestrichelt dargestellt sind;
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3 einen
Längsschnitt
einer Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen, die
das Prüfelement
der 1 und 2 aufweist, entlang einer Linie,
die Linie Y-Y in 2 entspricht;
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4a eine
Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen der 3 im
Gebrauch in einem ersten Betriebszustand, wobei Elemente (die sich
innerhalb des Prüfelementes
befinden) gestrichelt dargestellt sind;
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4b eine
Ansicht gemäß 4a in
einem zweiten Betriebszustand;
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5 eine
weggeschnittene Seitenansicht eines zweiten Aspektes der Erfindung;
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die 5a und 5b Elemente
der 5 in unterschiedlichen Betriebszuständen; und
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6 eine
weggeschnittene Seitenansicht des Massenstromes und des Prüfelementes,
wobei ein anderer Aspekt der Erfindung dargestellt ist.
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Es
folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung der Erfindung.
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Das
Prüfelement
der 1 und 2 besitzt ein einheitliches
stromlinienförmiges
Prüfelementgehäuse 1,
das vorzugsweise als einheitliches Extrusionsteil ausgebildet ist.
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Das
Prüfelementgehäuse besitzt
einen generell keilförmigen
Querschnitt sowie eine obere Fläche 7 und
eine untere Fläche,
die winklig zueinander angeordnet sind, um die Keilform zu bilden.
Diese beiden Hauptflächen
divergieren unter einem Winkel, der wesentlich geringer ist als
45° und
vorzugsweise 30° oder
weniger beträgt,
d. h. 20° bis
30°. Bei
der dargestellten Ausführungsform
beträgt
die Divergenz etwa 24°.
Die Flächen 7 und 9 divergieren
von einer gemeinsamen Kante aus, die den Scheitelwinkel oder das
schmale Ende 3 der Keilform bildet, bis zu einer breiteren
Basis 5. Bei dieser Ausführungsform ist der Scheitel 3 abgerundet.
Die breitere Basis 5 kann auch abgerundet sein. Im dargestellten
Fall ist sie im Wesentlichen halbzylindrisch ausgebildet. Die dargestellte
Ausführungsform
ist zur Probenahme von Zigarettenstangen aus einem Massenstrom geeignet.
Für derartige
Proben beträgt
die „Länge" des Prüfelementes 30 mm
vom Scheitelpunkt oder vom schmalen Ende 3 bis zum weitesten
Punkt der breiteren Basis 5, und das Prüfelement 1 ist 12
mm „tief", d. h. der maximale
Abstand zwischen den divergierenden Flächen 7 und 9 beträgt 12 mm.
Wie vorstehend erläutert,
beträgt
die Divergenz etwa 25°.
Wenn Zigaretten aus einem Massenstrom entnommen werden, werden die
Abmessungen des Prüfelementgehäuses so
ausgewählt,
dass sie an den Massenstrom angepasst sind. Bei einer kurzen Massen strombahn mit
einer Probenahmevorrichtung an der Basis des Massenstromes darf
das Prüfelementgehäuse vom Scheitelpunkt
bis zur Basis nicht zu lang sein, da hierdurch die vom Förderer auf
den Massenstrom ausgeübte
Antriebskraft reduziert wird. Wenn eine längere Massenstrombahn vorhanden
ist, ist es möglich,
eine größere Länge (vom
Scheitelpunkt bis zur Basis) des Prüfelementes ohne Verringerung
der Antriebskraft des Förderers
auszuwählen.
Bei einem längeren
Prüfelement
kann der Keilwinkel/die Divergenz geringer sein.
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Das
Prüfelementgehäuse 1 besitzt
einen Kanal 10, der sich von einem Ende zum anderen Ende erstreckt
und an beiden Enden offen ist. Der Kanal 10 hat einen ersten
Kanal oder eine erste Bohrung 11 und einen zweiten engeren
Kanal oder eine Bohrung 13, die beide parallel zum Scheitel 3 und
zur Basis 5 des Keiles verlaufen. Der Durchmesser der ersten Bohrung
ist größer als
der der zu entnehmenden stabförmigen
Gegenstände.
Die Bohrungen 11, 13 stehen seitlich über einen
schmalen Kanal 15 über die
gesamte Länge
der Bohrungen miteinander in Verbindung. Zum Gebrauch mit Zigarettenstangenproben
hat die Bohrung 11 einen Durchmesser von 9 mm, was für Zigarettenstangenproben
eines Durchmesserbereiches geeignet ist.
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Das
einheitliche stromlinienförmige
Prüfelement 1 besitzt
einen Probenahmeabschnitt 17 und einen Austrittsabschnitt 19.
Im Gebrauch ist das Probenahmeende 17 in einem Massenstrom
von stabförmigen
Gegenständen,
die sich parallel zu ihren Achsen bewegen, angeordnet, wobei der
Scheitelpunkt 3 des Keiles in auf stromseitiger Richtung
weist. Das Prüfelement
kann auf jeder beliebigen. Höhe
im Massenstrom und je der beliebigen Position entlang seiner Länge angeordnet
sein. Vorteilhafterweise besitzt es eine solche Form und solche
Abmessungen, dass der Massenstrom nur wenig oder überhaupt
nicht gestört
wird, und kann am Boden des Massenstromes oder in der Nähe derselben
und am Beginn des Massenstromes angeordnet sein (siehe 6).
Das Austrittsende befindet sich außerhalb des Massenstromes und
seitlich benachbart zu diesem.
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Die
obere Fläche 7 des
Prüfelementes
besitzt am Probenahmeabschnitt eine erste Längsöffnung oder ein Probenahmefenster 21,
das mit der ersten Bohrung 11 in Verbindung steht und so
dimensioniert ist, dass ein stabförmiger Gegenstand 2 vom Massenstrom
durch das Fenster 21 herabfallen kann, um in der ersten
Bohrung 11 gelagert zu werden.
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Am
Austrittsabschnitt des Prüfelementes
befindet sich eine zweite Längsöffnung oder
ein Austrittsfenster 25 in der Bodenfläche. Dieses ist so dimensioniert,
dass ein stabförmiger
Gegenstand 2 in der Bohrung 11, der sich in lagegenauer
Beziehung zum Astrittsfenster 25 befindet, durch das Austrittsfenster 25 herausfällt. Eine
Aufnahmekartusche 47 (die in 2 nur schematisch
dargestellt ist) kann zur Aufnahme von derartigen stabförmigen Gegenständen angeordnet
sein.
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3 zeigt
eine Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen, die
ein in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildetes Prüfelement
sowie eine Fördereinrichtung
oder ein Shuttle 27 zur Bewegung eines gesammelten stabförmigen Gegenstandes
entlang dem Kanal 10 des Prüfele mentes aufweist. Das Shuttle
besitzt eine zylindrische Stange 29, die in der Bohrung 13 gelagert ist.
Es versteht sich, das die Stange 29 nicht unbedingt zylindrisch
ausgebildet sein muss. Jede beliebige Form ist akzeptabel, wenn
sich die Stange in der Bohrung 13 hin- und zurückbewegen
kann. Die Stange 29 ist über einen ersten und einen
zweiten Verbinder 31a, 33a mit einem ersten und
zweiten Element (d. h. zylindrischen Trennwänden 31, 33)
verbunden, welche in der ersten Bohrung 11 angeordnet sind. Diese
Elemente können
jede beliebige Form besitzen, wenn sie sich durch die Bohrung 11 bewegen können. Das
Element 33 kann eine sanfte Kraft auf einen entnommenen
stabförmigen
Gegenstand ausüben,
die zur Bewegung desselben ausreicht. Das erste und zweite Element 31, 33 sind
so dimensioniert, dass sie in der Bohrung 11 aufgenommen
sind und sich entlang der Bohrung 11 bewegen können. Die
Verbinder 31a, 33a erstrecken sich durch den engen
Kanal 15. Somit bewirkt die Längsbewegung der Stange 29 innerhalb
und entlang der Bohrung 13 eine gleiche und gleichzeitige
Längsbewegung
des ersten und zweiten Elementes 31, 33 innerhalb
und entlang der ersten Bohrung 11. Das erste und zweite
Element 31, 33 sind innerhalb der Bohrung 11 mit
einem Abstand angeordnet, der geringfügig größer ist als die Länge eines
entnommenen stabförmigen
Gegenstandes.
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Das
Shuttle wird von einer Betätigungseinheit 28 (beispielsweise
einem stangenfreien Kolben) angetrieben. Die Betätigungseinheit 28 ist
mit der zylindrischen Stange 29 verbunden. Sie ist am Austrittsabschnitt
des Prüfelementes
(d. h. außerhalb
des Massenstromes) angeordnet. Die Bewegung der Betätigungseinheit 28 wird
mit Hilfe des Shuttles 27 auf den entnommenen stabförmigen Gegenstand 2 ausgeübt. Auf
diese Weise ist es nicht erforderlich, eine große Antriebseinrichtung innerhalb
des Probenahmeabschnittes 17 des Prüfelementes anzuordnen. Die
Bewegung der Betätigungseinheit 28 wird
von einem Mikrocomputer gesteuert.
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Das
erste Element 31, das am nächsten zum Austrittsabschnitt
des Prüfelementgehäuses angeordnet
ist, trägt
einen Sensor 32 in der Form einer optischen Faser. Der
Sensor registriert die Abwesenheit oder Anwesenheit eines entnommenen
stabförmigen Gegenstandes 2 zwischen
der ersten und zweiten Trennwand 31, 33 innerhalb
der Bohrung 11. Der Sensor steht mit dem Mikrocomputer
in Verbindung. Es versteht sich, dass das erste Element 31 für die tatsächliche
Förderung
der Probe keine Rolle spielt und lediglich als zweckmäßige Montageeinrichtung für den Sensor 32 dient.
Der Sensor kann irgendwo angeordnet sein, beispielsweise im Prüfelementgehäuse, am
Element 33 etc.
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Die
Vorrichtung zur Probenahme von stabförmigen Gegenständen umfasst
ferner ein Blockteil 37. Dieses Blockteil umfasst ein Gleitelement 39 aus Kunststoff,
das gleitend innerhalb der Bohrung 11 gelagert ist. Das
Gleitelement 39 ist mit einem magnetisierten Stift 41 verbunden,
der sich durch den engen Kanal 15 und die Bohrung 13 in
den Kanal 16 erstreckt. Das Gleitelement 39 ist
in der Bohrung 11 auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten
Trennwand 33 in Bezug auf den Austrittsabschnitt angeordnet.
Es umfasst einen Magneten 40, der auf einem Abschnitt angeordnet
ist, der dem Austrittsabschnitt (und dem zweiten Element 33)
am nächsten
liegt. Der Magnet 40 wird von einem zweiten Ele ment 33, das
beispielsweise aus Stahl besteht, angezogen. Das Gleitelement 39 kann
zwischen einer ersten und zweiten Position gleiten. In der ersten
Position, in der es sich weiter vom Austrittsabschnitt entfernt
befindet, befindet sich das Gleitelement 39 nicht mehr
in Ausrichtung zum Fenster 21 und in magnetischem Kontakt
mit dem zweiten Element 33. In der zweiten Position befindet
sich die Gleiteinrichtung in lagegenauer Beziehung zum Fenster 21 und
verhindert auf diese Weise das Eindringen eines stabförmigen Gegenstandes.
Die Gleiteinrichtung wird durch magnetische Anziehung zwischen dem
magnetischen Stift 41 und einer Stahlschraube 43,
die im Kanal 16 des Prüfelementes 1 angeordnet
ist, in der zweiten oder blockierenden Position gehalten. In dieser
blockierenden Position wird das Gleitelement 39 vom zweiten
Element 33 gelöst
(und verbleibt in der blockierenden Position, während sich das Shuttle weiterhin zum
Austrittsabschnitt bewegt, bis es zurückkehrt, wie vorstehend erläutert).
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Es
versteht sich, dass es wichtig und wünschenswert sein kann, dass
Fenster 21 zu blockieren, während eine Probe in Längsrichtung
gefördert wird,
um zu verhindern, dass weitere Proben in die Bohrung 11 eindringen
oder im Fenster 21 blockiert oder eingefangen werden. Das
blockierende Gleitelement 39 mit dem Magneten 40 und
Stift 41 übt
diese Funktion aus. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise eine
Feder vorzusehen, die ein gleitfähiges
Blockierelement in die blockierende Position drückt. Ein derartiges Blockierelement
wird verschoben, wenn das Shuttle 27 und das darauf angeordnete
Element 33 die Federkraft überwinden, um das Blockierelement
zum Öffnen
des Fensters wegzudrücken.
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Das
Funktionsverfahren der in den 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsform
wird nunmehr anhand der 4a und 4b beschrieben.
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In 4a ist
das Prüfelement 1 im
fixierten Zustand gezeigt, wobei der Probenahmeabschnitt 17 in
einem Massenstrom von parallelen stabförmigen Gegenständen gehalten
wird, die sich senkrecht zu ihren eigenen Achsen von einer Herstellstraße aus bewegen.
Die Richtung des Massenstromes 50 ist durch den Pfeil 51 angedeutet.
Das Prüfelement 1 erstreckt
sich senkrecht zur Richtung des Massenstromes 50. Die Orientierung
von Zigaretten im Massenstrom 50 ist die gleiche wie die
des schmalen Endes 3 des Prüfelementes 1, und
des Prüfelementes 1 ist so
fixiert, dass das schmale Ende 3 auf den Massenstrom weist,
d. h. das schmale Ende auf stromseitig angeordnet ist. In 4a ist
das Prüfelementgehäuse 1 in
der Probenahmeposition dargestellt. Das Probenahmefenster 21 ist „offen". Das Shuttle 27 befindet
sich am Probenahmeabschnitt 17, und das erste und zweite
Element 31, 33 sind an jedem Ende des Fensters 21 angeordnet,
d. h. umklammern dasselbe. Bis die Probe in das Fenster eindringt,
zeigt der Sensor 32 aus der optische Faser an, dass keine Probe
vorhanden ist.
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Der
Massenstrom der stabförmigen
Elemente trifft auf das schmale Ende des Keiles des Prüfelementes 1.
In Abhängigkeit
von der Positionierung des Prüfelementes 1 innerhalb
des Massenstromes 50 strömen der größte Teil der stabförmigen Elemente und
manchmal alle stabförmigen
Elemente über
die Oberseite 7 des Prüfelementes 1.
Wenn ein stabförmiges Element 2,
das über
die Oberseite 7 fließt
oder diese passiert, in Übereinstimmung
mit dem Probenahmefenster 21 tritt, fällt das stabförmige Element 2 in
seitlicher Richtung durch das Fenster 21, um in der ersten
Bohrung 11 gelagert zu werden.
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Der
Sensor 32 aus optischer Faser registriert das Vorhandensein
des entnommenen stabförmigen Elementes 2 und
aktiviert die Betätigungseinheit 28, die
sich in Richtung auf den Auslassabschnitt 19 des Prüfelementes
bewegt. Die Betätigungseinheit 28 ist mit
der Stange 29 des Shuttles 27 verbunden. Durch die
Bewegung der Betätigungseinheit 28 wird
eine Bewegung der zylindrischen Stange 29 bewirkt, die eine
Bewegung des ersten und zweiten Elementes 31, 33 in
Längsrichtung
entlang der Bohrung 11 zum Auslassabschnitt 19 verursacht.
Die Probe wird in Längsrichtung
vom Fenster 21 im Probenahmeabschnitt weg zum Auslassabschnitt
und in diesen hinein gedrückt.
Ferner bewirkt die magnetische Anziehung zwischen dem zweiten Element 33 und
dem Magneten 40 auf dem Gleitelement 39, dass
das Gleitelement in Längsrichtung
in Richtung des Auslassabschnittes und somit über das Fenster 21 gezogen
wird und dadurch das Eindringen von weiteren Proben blockiert. Das
Gleitelement wird in Längsrichtung
in Richtung des Auslassabschnittes gezogen, bis der magnetische
Stift 41 eine im Kanal 16 angeordnete Stahlschraube 43 kontaktiert.
Die Schraube verhindert eine weitere Bewegung des Stiftes 41 und des
Gleitelementes 39 und hält
das Gleitelement 39 durch die magnetische Anziehung zwischen
dem Stift 41 und der Schraube 43 an Ort und Stelle.
Das Gleitelement 39 wird mit dem zweiten Element 33 (und
dem Shuttle 27) außer
Eingriff gebracht, wenn das zweite Element weiter zum Austrittabschnitt 19 gezogen
wird, und bleibt in Position, um das Eindringen von weiteren Proben
zu blockieren.
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Wenn
das entnommene stabförmige
Element in Längsrichtung
entlang der Bohrung 11 in den Auslassabschnitt 19 bewegt
wird, gelangt es in Übereinstimmung
mit dem Austrittfenster 25 und fällt durch dieses in eine Aufnahmevorrichtung.
Hierbei kann es sich um eine Aufnahmekartusche 47 handeln,
wie in 4b gezeigt. Bei einer Alternative kann
die Aufnahmekartusche durch einen Probenahme/Testmaschineneinlasstrichter
ersetzt werden, so dass das entnommene stabförmige Element direkt in die
Testmaschine überführt werden
kann.
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Der
Sensor aus optischen Fasern detektiert das Verlassen der Bohrung 11 durch
die Probe, und der Mikrocomputer kehrt die Bewegungsrichtung der Betätigungseinheit 28 um.
Das Shuttle 27 wird (über die
Stange 29) in Längsrichtung
zum Probenahmeende 17 bewegt, so dass es in die Ausgangsposition
zurückkehrt,
in der das Probenahmefenster 21 „offen" ist. Das Gleitelement 39 wird
wieder mit dem Shuttle 27 in Eingriff gebracht und vom
zweiten Element von der magnetischen Schraube weggedrückt, um
das Fenster zu öffnen.
Das Fenster 21 ist nunmehr bereit, eine weitere Zigarettenstangenprobe 2' vom Massenstrom 50 aufzunehmen.
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Die
Gleiteinrichtung 39 ermöglicht
ein sogenanntes Absperren, d. h. das Probenahmefenster wird von
der Gleiteinrichtung 39 blockiert oder ist offen, um eine
Probe aufzunehmen. Der Eintritt einer Probe in das Fenster blockiert
das Fenster gegenüber
anderen Proben und verhindert, dass andere stabförmige Elemente in der Nachbarschaft
des Fensters festgehalten oder eingefangen werden. Die stabförmigen Elementproben
können
somit diverse Durchmesser besitzen, ohne dass eine Blockade verursacht
wird.
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
wurden allgemein in Bezug auf die Probenahme von stabförmigen Gegenständen und
auch in Bezug auf die Probenahme von Zigarettenstangen erläutert. Es versteht
sich, dass diese Ausführungsformen
für Zigaretten,
Filterzigaretten und Filterstangen geeignet, jedoch hierauf nicht
beschränkt
sind. Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind für eine generelle
Probenahme geeignet.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform,
die in 5 gezeigt ist, umfasst ein Aufnahmegehäuse ein Probenahmeprüfelement
des vorstehend beschriebenen Typs, das eine Charge von stabförmigen Elementen 2, 2' aus einem Massenstrom
entnimmt und diese einer Teststation zum Testen zuführt.
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In 5 ist
mit 100 ein Prüfelement
bezeichnet, wie es beschrieben und in den 1 bis 4 gezeigt wurde. Dieses Prüfelement
funktioniert in der vorstehend beschriebenen Weise und entnimmt stabförmige Elemente 2, 2' aus dem Massenstrom 50 und
lagert sie in der Kartusche 47. Das gesamte System wird
von einem Mikroprozessor gesteuert, und das Steuersystem (nicht
gezeigt), das die Probenahme unter Verwendung eines Sensors 30 überwacht, betätigt das
Prüfelement 100,
bis die gewünschte
Anzahl von Proben, beispielsweise 10, in der Kartusche 47 vorhanden
ist.
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Die
Teststation 100 ist entfernt vom Prüfelement 100 und dem
Massenstrom 50 angeordnet. Derartige Teststationen sind
bekannt. Wenn es sich beispielsweise bei den Proben um Zigaretten
handelt, kann die Teststation 105 einen Stapel von diversen
Testmaschinen zum Messen des Druckabfalls etc. der entnommenen stabförmigen Elemente 2, 2' aufweisen.
Die Teststation 105 umfasst einen Einlasstrichter 106.
Während
des Betriebs der Teststation werden stabförmige Proben 2, 2' vom Einlasstrichter 106 nacheinander
durch den Testeinlass 108 entfernt und individuell getestet.
Um Fehler im Betrieb zu vermeiden (d. h. das Blockieren der stabförmigen Elemente 2, 2' während der
Entfernung aus dem Trichter 106) müssen die Enden der stabförmigen Elemente 2, 2' mit einem Datum
ausgerichtet werden, das sich in Übereinstimmung mit dem Testeinlass 108 befindet.
Damit dies der Fall sein kann, stoßen die Enden 102, 102' der stabförmigen Elemente 2, 2' im Trichter gegen
eine Wand des Trichters 107.
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Die
Kartusche 47 ist an einer Wand 120 an einem Laufelement 110 montiert,
das zwischen der Probenahmevorrichtung 100 und der Teststation 105 läuft. Das
Laufelement kann ein stangenfreies magnetisches Kolbensystem umfassen,
das pneumatisch läuft,
wie ein von der japanischen Firma SMC verkauftes System. Ein Magnet
bewegt sich auf und ab innerhalb des Laufelementes von der Probenahmevorrichtung 100 bis
zur Teststation 105. Die Kartusche 47 umfasst
einen Schlitten, der mit dem Magneten in Eingriff stehen kann. Wenn
die Kartusche 47 mit dem Magneten in Eingriff steht, wird
sie mit dem Magneten gefördert.
Auf diese Weise kann die Kartusche 47 entlang der Bahn 110 von
einer Beladeposition 111, in der die Kartusche unter dem
Auslass der Probenahmevorrichtung 100 angeordnet ist (wenn die
Wand 120 vertikal ist), bis zu einer ersten Entladeposition 112 vor
dem Eingriff mit dem Trichter 106 der Teststation 105 bewegt
werden. Während
der Förderung
verfolgt die Kartusche 47 eine solche Bahn, dass die Orientierung
der Kartusche und der darin befindlichen Proben verändert wird.
In der Beladeposition 111 (in der die Wand 120 vertikal
ist) liegen die entnommenen stabförmigen Gegenstände horizontal
innerhalb der Kartusche 47, wobei die Enden 102, 102' am nächsten zur
Wand 120 liegen. In der ersten Entladeposition 112 (wobei
die Wand 120 horizontal ist) liegen die entnommenen stabförmigen Gegenstände vertikal
innerhalb der Kartusche 47, wobei die Enden 102, 102' durch Schwerkraft
gehalten werden, so dass sie gegen den Datumpunkt der Wand 120 stoßen, d.
h. mit diesem in Übereinstimmung
sind.
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Somit
kann das Steuersystem registrieren, wenn die gewünschte Zahl von Proben von 2, 2' in der Kartusche 47 vorhanden
ist, und diese zur Teststation zum Entladen fördern.
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Das
Entladen der Kartusche 47 ist in Verbindung mit den 5a und 5b,
die ein Detail der 5 zeigen, besser verständlich.
In der 5a ist die Kartusche 47 in
der vorstehend beschriebenen ersten Entladeposition 112 gezeigt.
Ein Ende der Wand 120 steht mit einem Scharnier 121 in
Eingriff.
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In 5b ist
die Kartusche 47 in der zweiten Entladeposition 113 dargestellt.
Die Kartusche ist um das Scharnier 121 verschwenkt worden,
so dass die Wand 120 vertikal ist (und die stabförmigen Gegenstände 2, 2' horizontal
angeordnet sind). Die Kartusche hat hier die gleiche Orientierung
wie in der Beladeposition 111. Das Verschwenken zwischen
den Positionen 112 und 113 wird langsam durchgeführt, so
dass die stabförmigen
Gegenstände 2, 2' in der Kartusche 47 nicht
gestört
werden. Sie werden mit der Wand 120 in Übereinstimmung gehalten.
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In
der zweiten Entladeposition 113 ist die Wand 120 der
Kartusche 47 zur Wand des Trichters 107 ausgerichtet.
Die Enden 102, 102' der
stabförmigen
Gegenstände 2, 2' (die mit der
Wand 120 übereinstimmen)
sind in Übereinstimmung
mit dem Einlass 108. Die Kartusche 47 wird geöffnet, und
die Proben können
sofort in den Trichter 106 und von dort zum Einlass 108 geführt werden.
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Es
versteht sich für
den Fachmann, dass der Trichter 47 entfernbare lösbare Schließeinrichtungen erfordert,
um die Proben 2, 2' während der
Förderung/Reorientierung
im Behälter
zu halten, während das
Beladen/Entladen der Proben 2, 2' ermöglicht wird. Diese Einrichtungen
sind herkömmlicher
Art und bekannt und werden daher zur Vereinfachung der Beschreibung
nicht erwähnt.
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6 zeigt
einen weiteren Aspekt der Erfindung. Ein Prüfelement 1 zur Probenahme
befindet sich in einer Position in einem Massenstrom 50 von Proben 2,
die sich in der Richtung 51 bewegen. Der Massenstrom bewegt
sich die Austrittsrampe 149 einer Herstellmaschine (die
Maschine ist nicht gezeigt) herunter und wird von einem Förderer 150 weiter
bewegt. Das Prüfelement 1 ist
an der Basis des Mas senstromes im Bereich der Verbindung zwischen
der Rampe 149 und dem Förderer 150 angeordnet.
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In 4a sind
die stabförmigen
Gegenstände 2 aus
dem Massenstrom 50 als Filterzigaretten gezeigt, wobei
die Filterabschnitte vom Auslassabschnitt 19 der Probenahmevorrichtung
weg orientiert sind. Die Filterzigaretten können auch in der umgekehrten
Orientierung angeordnet sein, wobei Filterenden in Richtung auf
den Auslassabschnitt weisen. Die Orientierung wird dabei in Abhängigkeit
von der in den nachfolgenden Operationen erforderlichen Orientierung
für die
stabförmigen
Gegenstände
ausgewählt.
Auch können
die Filterzigaretten durch andere Typen von stabförmigen Gegenständen ersetzt werden,
beispielsweise Zigaretten ohne Spitze, Filterstangen oder Stangen,
die sich hiervon vollständig unterscheiden
und keine Raucherartikel betreffen. In den anderen Figuren sind
daher die stabförmigen Gegenstände ohne
Anzeige einer Struktur, Zusammensetzung oder Orientierung dargestellt.