DE68907986T2

DE68907986T2 - Device for checking the tobacco contents in a cigarette manufacturing machine.

Info

Publication number: DE68907986T2
Application number: DE1989607986
Authority: DE
Inventors: Yutaka Okumoto
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2009-03-21
Also published as: EP0339250A1; EP0339250B1; JPH0567273B2; JPH01277479A; DE68907986D1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Tabakfüllmenge auf einer Zigarettenherstellungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a system for controlling the tobacco filling quantity on a cigarette manufacturing machine according to the preamble of patent claim 1.

Die Verringerung der Gesamtbetriebskosten ist für Zigarettenhersteller von größter Wichtigkeit, da dies ein Hauptfaktor für die Steigerung der Rentabilität ist. Es sind daher ausgedehnte Untersuchungen durchgeführt worden mit dem Ziel, die Betriebskosten möglichst weitgehend zu senken.Reducing total cost of ownership is of utmost importance to cigarette manufacturers as it is a key factor in increasing profitability. Extensive research has therefore been carried out with the aim of reducing total cost of ownership as much as possible.

Eine Möglichkeit der Verringerung der Betriebskosten besteht darin, die Produktivität der Zigarettenherstellungsmaschinen zu steigern. In dieser Hinsicht haben technische Entwicklungen praktisch so weit geführt, daß eine einzige Zigarettenherstellungsmaschine nunmehr bis zu 8000 Zigaretten pro Minute produzieren kann.One way to reduce operating costs is to increase the productivity of cigarette manufacturing machines. In this respect, technical developments have practically led to the point where a single cigarette manufacturing machine can now produce up to 8,000 cigarettes per minute.

Eine weitere Möglichkeit der Verringerung von Betriebskosten ist die Herabsetzung des Tabakgehalts bzw. der Tabakfüllmenge der Einzelzigaretten. Wenn man die neuesten Preiserhöhungen für Blattabak berücksichtigt, kann dieses Vorgehen bei einer geringfügigen Herabsetzung der Tabakfüllmenge jeder Zigarette große Gewinne ergeben. Zu starke Verringerungen der Tabakfüllmenge erschweren es jedoch, die gewünschte Qualität beizubehalten. Das von Zigarettenherstellern am häufigsten angewandte Verfahren besteht deshalb darin, Unregelmäßigkeiten im Tabakfüllgewicht von Einzelzigaretten zu vermindern, um dadurch die Gesamttabakmenge zu verringern, die bei der Zigarettenherstellung eingesetzt wird.Another way to reduce operating costs is to reduce the tobacco content or fill weight of individual cigarettes. Given recent price increases for leaf tobacco, this approach can yield large profits by slightly reducing the fill weight of each cigarette. However, excessive reductions in the fill weight make it difficult to maintain the desired quality. The most common approach used by cigarette manufacturers is therefore to reduce irregularities in the fill weight of individual cigarettes, thereby reducing the total amount of tobacco used in cigarette production.

Insbesondere bei der heute durchgeführten Herstellung von Zigaretten werden das Gewicht der Tabakfüllmenge der Zigaretten und eine Standardabweichung, die Unregelmäßigkeiten im gemessenen Gewicht entspricht, gemessen. Die Standardabweichung wird dem geringstzulässigen Gewicht hinzuaddiert, um das Gewicht zu erhalten, das die minimale akzeptable Qualität, d. h. den Sollwert, bezeichnet. Die Zigaretten werden dann auf der Basis dieses Sollwerts hergestellt. Durch Herabsetzen von Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge der Einzelzigaretten wird der Produktions-Sollwert, d. h. das Gesamttabakgewicht, das bei der Zigarettenherstellung verwendet wird, notwendigerweise herabgesetzt.In particular, in the production of cigarettes as it is carried out today, the weight of the tobacco filling quantity of the cigarettes and a standard deviation that takes into account irregularities in measured weight. The standard deviation is added to the minimum permissible weight to obtain the weight which represents the minimum acceptable quality, ie the target value. Cigarettes are then manufactured on the basis of this target value. By reducing irregularities in the tobacco fill quantity of individual cigarettes, the production target value, ie the total tobacco weight used in cigarette manufacture, is necessarily reduced.

Um Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge zu verringern, ist es wichtig, die Zigarettenherstellungsmaschinen in gutem Betriebszustand zu halten, um unerwünschte Bewegungen von verschlissenen mechanischen Teilen auszuschließen. Die in dieser Hinsicht wirkungsvollste Maßnahme ist jedoch, eine Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung hoher Güte an der Zigarettenherstellungsmaschine vorzusehen. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene herkömmliche Vorrichtungen vorgeschlagen.In order to reduce irregularities in the tobacco filling quantity, it is important to keep the cigarette manufacturing machines in good working order to eliminate unwanted movements of worn mechanical parts. However, the most effective measure in this regard is to provide a high quality tobacco filling quantity control device on the cigarette manufacturing machine. In this connection, various conventional devices have been proposed.

Beispielsweise zeigt die JP-Patentveröffentlichung 40-14560 (US-PS 3 288 147) ein Verfahren zum Steuern der Tabakfüllmenge auf der Grundlage der Luftdurchlässigkeit unter Nutzung der Korrelation zwischen dem Gewicht der Tabakfüllmenge und ihrer Luftdurchlässigkeit. Dieses Verfahren wird jedoch durch Schwankungen des Saugdrucks, der Teilchengröße und der Zusammensetzung des Tabaks nachteilig beeinflußt. Diese Schwankungen haben die Tendenz, die vorher hergestellte Korrelation zwischen dem Gewicht und der Luftdurchlässigkeit der Tabakfüllmenge zu stören. Das Verfahren ist daher nicht in der Lage, Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge wesentlich zu reduzieren.For example, JP Patent Publication 40-14560 (US Pat. No. 3,288,147) shows a method for controlling the tobacco fill amount based on air permeability by utilizing the correlation between the weight of the tobacco fill amount and its air permeability. However, this method is adversely affected by variations in suction pressure, particle size and composition of the tobacco. These variations tend to disturb the previously established correlation between the weight and air permeability of the tobacco fill amount. The method is therefore unable to significantly reduce irregularities in the tobacco fill amount.

Sowohl DE-A-2 545 416 als auch US-A-2 937 280 und US-A-2 861 683 zeigen Verfahren zur Steuerung der Tabakfüllmenge auf der Basis der elektrostatischen Kapazität unter Nutzung der Korrelation zwischen der Tabakfüllmenge und ihrer elektrostatischen Kapazität. Diese Verfahren unterliegen jedoch den Einflüssen des Feuchtegehalts des Tabaks und der Temperatur, die die Korrelation zwischen der Tabakfüllmenge und ihrer elektrostatischen Kapazität verfälschen. Diese Verfahren tragen somit nicht wesentlich zur Herabsetzung von Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge bei und werden in der Praxis kaum angewandt.Both DE-A-2 545 416 and US-A-2 937 280 and US-A-2 861 683 show methods for controlling the tobacco filling quantity on the basis of the electrostatic capacity using the correlation between the tobacco filling quantity and their electrostatic capacity. However, these methods are subject to the influences of the moisture content of the tobacco and the temperature, which distort the correlation between the tobacco filling quantity and its electrostatic capacity. These methods therefore do not contribute significantly to reducing irregularities in the tobacco filling quantity and are rarely used in practice.

Noch ein anderes Verfahren zur Herabsetzung von Unregelmäßigkeiten des Gewichts der Tabakfüllmenge nutzt die Korrelation zwischen dem Ubertragungsfaktor von Strahlen, insbesondere der von Strontium 90 ausgehenden β-Strahlen, und der Dichte des Tabaks. Die Tabakfüllmenge wird auf der Basis des Ubertragungsfaktors dieser Strahlen gesteuert. Das Verfahren unterliegt jedoch Problemen wie der Sicherheit beim Arbeiten mit den Strahlen, der Drift und dem unzureichenden Ansprechverhalten eines Verstärkers in einer nachgeschalteten Stufe, und zwar aufgrund der Schwäche des Ausgangsstroms eines Ionisationsvorrichtung, die als Strahlungsdetektor dient. Da es jedoch eine zuverlässige Korrelation zwischen dem Ubertragungsfaktor von Strahlen und der Tabakfüllmenge gibt, wird dieses Verfahren heute bei den meisten Zigarettenherstellungsmaschinen angewandt.Yet another method for reducing unevenness in the weight of the tobacco fill uses the correlation between the transmission factor of rays, in particular the β-rays emitted by strontium 90, and the density of the tobacco. The tobacco fill is controlled on the basis of the transmission factor of these rays. However, the method is subject to problems such as safety in working with the rays, drift and insufficient response of an amplifier in a subsequent stage due to the weakness of the output current of an ionization device serving as a radiation detector. However, since there is a reliable correlation between the transmission factor of rays and the tobacco fill, this method is now used in most cigarette manufacturing machines.

Es gibt viele Gründe für Unregelmäßigkeiten bei der Tabakfüllmenge von Zigaretten, etwa die Außermittigkeit einer Tabakschnitt-Aufgabetrommel, ein Verrutschen von Tabakschnitt während des Ansaugens in ein perforiertes Zigarettenband, eine Störung an einer Trimmeinrichtung, ungleichmäßigen Verschleiß einer Wand zum Stapeln von Tabakschnitt sowie Verrutschen bzw. Schlupf bei der Herstellung von Zigaretten. Aus diesem Grund sind gemäß einer Frequenzanalyse von Änderungen von Signalen, die Dichten von stangenartigen Zigaretten entsprechen, verschiedene Frequenzen zwischen einer niedrigen Frequenz von 0,001 Hz (langer Änderungszyklus) bis zu einer hohen Frequenz von 10 Hz oder 100 Hz (kurzer Änderungszyklus) kontinuierlich vorhanden, und daraus resultiert ein Zustand des sogenannten "weißen Rauschens".There are many reasons for irregularities in the tobacco filling amount of cigarettes, such as the off-center nature of a tobacco trimming feed drum, slippage of tobacco trimmings during suction into a perforated cigarette band, a malfunction of a trimming device, uneven wear of a wall for stacking tobacco trimmings, and slippage during cigarette manufacturing. For this reason, according to a frequency analysis of changes in signals corresponding to densities of stick-like cigarettes, various frequencies between a low frequency of 0.001 Hz (long change cycle) to a high frequency of 10 Hz or 100 Hz (short change cycle) are continuously present, and This results in a state of so-called "white noise".

Um Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge von Zigaretten herabzusetzen, kann eine schnell ansprechende Steuereinrichtung verwendet werden, um Änderungen von Dichtesignalen zu eliminieren, die unter der Ansprechgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeiten ausschließen.To reduce tobacco fill irregularities in cigarettes, a fast response controller can be used to eliminate changes in density signals that exclude speeds below the response speed.

In den fünfziger Jahren wurde für den obigen Zweck eine Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung vorgeschlagen, die einen radiometrischen Dichtedetektor verwendete. Ausführliche Untersuchungen wurden seither durchgeführt, um die Ansprechgeschwindigkeit der Einrichtung zu verbessern.In the 1950s, a tobacco filling level control device using a radiometric density detector was proposed for the above purpose. Extensive research has since been carried out to improve the response speed of the device.

Eine Einrichtung zur Steuerung der Tabakfüllmenge von Zigaretten unter Nutzung von Strahlen ist in US-A-2 954 775 beschrieben. Diese Einrichtung wendet ein Verfahren zur Steuerung der Aufgabegeschwindigkeit einer Tabakschnitt- Aufgabeeinrichtung auf der Basis eines Signals des radiometrischen Dichtedetektors an. Bei diesem Verfahren muß jedoch die Geschwindigkeit einer Aufgabeeinrichtung großer Trägheit gesteuert werden. Infolgedessen kann die Ansprechgeschwindigkeit nicht auf einen bestimmten oder höheren Wert erhöht werden. Somit sind die einzigen Gewichtsänderungen, die bei Verwendung dieser Einrichtung eliminiert werden, diejenigen, die einer niedrigen Frequenz von ca. 0,01 Hz oder weniger entsprechen.A device for controlling the tobacco fill level of cigarettes using radiation is described in US-A-2 954 775. This device uses a method for controlling the feed rate of a tobacco cut feeder based on a signal from the radiometric density detector. However, this method requires controlling the speed of a feeder with a large inertia. As a result, the response speed cannot be increased to a certain or higher value. Thus, the only weight changes that are eliminated when using this device are those corresponding to a low frequency of about 0.01 Hz or less.

Um die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen, schlägt die JP- Patentveröffentlichung 38-15949 (US-A-3 089 497) ein Verfahren zur Steuerung einer überführten Tabakschicht auf der Basis eines Signals von einem radiometrischen Dichtedetektor vor. Bei diesem Verfahren wird ein Antriebsmotor in Vorwärts/Rückwärtsrichtung gedreht, um die Trimmeinrichtung zu bewegen, um die Tabakmenge zu steuern. Die Trimmeinrichtung bietet eine relativ geringe Trägheit, wenn sie bewegt wird.In order to increase the response speed, JP Patent Publication 38-15949 (US-A-3 089 497) proposes a method of controlling a transferred tobacco layer based on a signal from a radiometric density detector. In this method, a drive motor is rotated in a forward/backward direction to move the trimmer to control the amount of tobacco. The trimmer provides a relatively small inertia when it is moved.

Außerdem ist das Zeitintervall (d. h. die Verzögerungszeit) zwischen der Detektierung der Gewichtsänderung durch den Strahlungsdetektor bis zum Treiben der Trimmeinrichtung relativ kurz. Aus diesen Gründen kann eine höhere Ansprechgeschwindigkeit erreicht werden, als sie durch Anwendung anderer Methoden erzielbar ist, wobei in diesem Fall Frequenzänderungen von 0,1 Hz oder weniger nahezu vollständig eliminiert werden. Infolgedessen wird diese Methode bei den meisten heutigen Zigarettenherstellungsmaschinen angewandt.In addition, the time interval (i.e., the delay time) between the detection of the weight change by the radiation detector until the driving of the trimming device is relatively short. For these reasons, a higher response speed can be achieved than is achievable by using other methods, in which case frequency changes of 0.1 Hz or less are almost completely eliminated. As a result, this method is used in most of today's cigarette manufacturing machines.

Die JP-Patentveröffentlichung 51-95198 (US-A-4 036 238) schlägt ein Verfahren zur Verwendung eines elektrohydraulischen Servomechanismus vor, um die Trimmeinrichtung auf- und abzubewegen, und zwar anstelle des Motors zum Antreiben der Trimmeinrichtung, der bei der obigen Methode angegeben wird. Bei dem verbesserten Verfahren kann eine Gewichtsänderung entsprechend einer niedrigen Frequenz von ca. 0,5 Hz oder weniger eliminiert werden.JP Patent Publication 51-95198 (US-A-4 036 238) proposes a method of using an electrohydraulic servomechanism to move the trimming device up and down, instead of the motor for driving the trimming device given in the above method. In the improved method, a weight change corresponding to a low frequency of about 0.5 Hz or less can be eliminated.

EP-A-160 799 schlägt ein Verfahren zur Minimierung der Verzögerungszeit vor, indem ein weiterer radiometrischer Dichtedetektor unmittelbar hinter der Trimmeinrichtung angeordnet wird, wobei aus dieser EP-A-160 799 auch die Verwendung von Mitkopplungs- und Rückführungs-Steuerschaltungen bekannt ist, um die von den beiden radiometrischen Dichtedetektoren zugeführten Signale zu verarbeiten. Dieses Verfahren erlaubt die Eliminierung von Frequenzänderungen von 1 Hz oder weniger.EP-A-160 799 proposes a method for minimizing the delay time by placing another radiometric density detector immediately after the trimming device, and from this EP-A-160 799 it is also known to use feedforward and feedback control circuits to process the signals supplied by the two radiometric density detectors. This method allows the elimination of frequency changes of 1 Hz or less.

Die Entwicklung dieser Hochgeschwindigkeitseinrichtungen hat jedoch, anstatt den Bedarf zu decken, nur zu einer noch stärkeren Nachfrage nach der Entwicklung einer noch schnelleren und leistungsfähigeren Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung geführt.However, the development of these high-speed devices, rather than meeting the need, has only led to an even greater demand for the development of an even faster and more efficient tobacco filling control device.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine hochleistungsfähige Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung für eine Zigarettenherstellungsmaschine anzugeben, die eine Tabakfüllmenge mit hoher Genauigkeit steuern kann und bei der Frequenzänderungen von 10 Hz oder weniger nahezu eliminiert werden.It is an object of the invention to provide a high-performance tobacco filling quantity control device for a cigarette manufacturing machine which can control a tobacco filling quantity with high accuracy and in which frequency variations of 10 Hz or less are virtually eliminated.

Die genannte Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs l gelöst.The stated object of the invention is achieved by the characterizing features of patent claim 1.

Bei dem System gemäß der Erfindung sind das Merkmal der Rückführungsregelung, die durch den zweiten radiometrischen Dichtedetektor erfolgt, das Merkmal der Vorwärtssteuerung, die von dem ersten radiometrischen Dichtedetektor durchgeführt wird, und die Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Signals aufgrund der Detektierung der Bewegung der Trimmeinrichtung vorteilhaft miteinander kombiniert. Als Ergebnis dieser Kombination wird durch die Erfindung ein Steuersystem angegeben, das sehr rasch auf ein Detektiersignal ansprechen kann. Es ist ferner zu beachten, daß der Verzögerungskreis für den Vorwärtssteuerkreis vorgesehen ist. Daher kann die Ubertragungszeit, die dem Zeitintervall zwischen der vom ersten radiometrischen Dichtedetektor durchgeführten radiometrischen Detektierung und dem Trimmen entspricht, im Hinblick sowohl auf mechanische als auch elektrische Verzögerungen des Steuersystems ausgeglichen werden. Dadurch kann die Tabakfüllmenge mit Präzision gesteuert werden.In the system according to the invention, the feature of the feedback control provided by the second radiometric density detector, the feature of the feedforward control provided by the first radiometric density detector and the means for generating a third signal based on the detection of the movement of the trimming means are advantageously combined. As a result of this combination, the invention provides a control system that can respond very quickly to a detection signal. It should also be noted that the delay circuit is provided for the feedforward control circuit. Therefore, the transmission time, which corresponds to the time interval between the radiometric detection provided by the first radiometric density detector and the trimming, can be compensated for both mechanical and electrical delays of the control system. This enables the tobacco filling amount to be controlled with precision.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; die Zeichnungen zeigen in:The invention will become apparent in detail from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings; the drawings show in:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Zigarettenherstellungsmaschine, die eine Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist;Fig. 1 is a front view of a cigarette manufacturing machine having a tobacco filling amount control device according to an embodiment of the invention;

Fig. 2 einen Schnitt eines ersten radiometrischen Dichtedetektors, der in Fig. 1 gezeigt ist;Fig. 2 is a cross-sectional view of a first radiometric density detector shown in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt eines zweiten radiometrischen Dichtedetektors, der in Fig. 1 gezeigt ist;Fig. 3 is a cross-sectional view of a second radiometric density detector shown in Fig. 1;

Fig. 4 ein Schaltbild der Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung nach der Erfindung;Fig. 4 is a circuit diagram of the tobacco filling quantity control device according to the invention;

Fig. 5 ein Schaltbild, das ein Beispiel für den Aufbau der Verzögerungsschaltung von Fig. 4 zeigt; undFig. 5 is a circuit diagram showing an example of the structure of the delay circuit of Fig. 4; and

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines hydraulischen Servoventils, das als eine Komponente der Tabakfüllmengen-Steuereinrichtung dient.Fig. 6 is a perspective view of a hydraulic servo valve serving as a component of the tobacco filling quantity control device.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.With reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the invention is described.

Fig. 1 ist eine Zigarettenherstellungsmaschine, die Tabakfüllmengen-Steuereinrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. In der Zigarettenherstellungsmaschine gemäß Fig. 1 wird Tabakschnitt durch einen Schacht 100 nach oben angesaugt und haftet durch die Saugkraft an der Unterseite eines perforierten Zigarettenförderers 103, der unter einer Saugkammer 102 positioniert ist. Die haftende Tabakschicht wird nach links in der Zeichnung zu einer Trimmeinrichtung 104 überführt. Die Dichte der Tabakschicht wird von einem ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 gemessen, der an der Aufstromseite der Trimmeinrichtung 104 positioniert ist. Die Dicke der Tabakschnittschicht wird von der Trimmeinrichtung 104 auf eine geeignete Dicke eingestellt. Die Tabakschnittschicht mit der richtigen Dicke wird auf Zigarettenpapier, das von einer Papierrolle 108 zugeführt wird, überführt und darin eingerollt und auf einem Textilband 110 gestapelt. Das Zigarettenpapier wird von einem Klebstoffapplikator 112 verklebt, und die verklebten Bereiche werden von einer Heizeinrichtung 114 getrocknet, um eine stangenartige Zigarette zu bilden. Die so geformte stangenartige Zigarette wird nach links überführt und durch einen zweiten radiometrischen Dichtedetektor 116 geführt, um ihre Dichte zu prüfen und die Zigaretten mit einer Schneideinrichtung 118 auf die erforderliche Länge zu trennen. Die Zigaretten von der Schneideinrichtung 118 werden von einem Förderer (nicht gezeigt) zu einem Behälter überführt.Fig. 1 is a cigarette manufacturing machine having tobacco filling amount control means according to an embodiment of the invention. In the cigarette manufacturing machine of Fig. 1, tobacco trimmings are sucked upward through a chute 100 and adhere by the suction force to the underside of a perforated cigarette conveyor 103 positioned under a suction chamber 102. The adhered tobacco layer is transferred to a trimming device 104 to the left in the drawing. The density of the tobacco layer is measured by a first radiometric density detector 106 positioned upstream of the trimming device 104. The thickness of the tobacco trimming layer is adjusted to an appropriate thickness by the trimming device 104. The tobacco trimming layer having the appropriate thickness is transferred to and rolled up on cigarette paper fed from a paper roll 108 and stacked on a textile belt 110. The cigarette paper is glued by a glue applicator 112 and the glued areas are dried by a heater 114 to form a stick-like cigarette. The stick-like cigarette thus formed is transferred to the left and a second radiometric density detector 116 to check their density and cut the cigarettes to the required length by a cutter 118. The cigarettes from the cutter 118 are transferred to a container by a conveyor (not shown).

Fig. 2 zeigt den Aufbau des ersten radiometrischen Dichtedetektors 106. Der Detektor 106 weist hauptsächlich eine Strahlungsquelle 106a, die Strahlen emittiert, und eine Ionisationsbox 106b auf, die den Strahl von der Strahlungsquelle 106a empfängt. Die Strahlungsquelle 106a und die Ionisationsbox 106b sind voneinander um eine vorbestimmte Strecke beabstandet. Fensteröffnungen 106c und 106d sind zwischen der Ionisationsbox 106b und der Strahlungsquelle 106a positioniert und dienen als ein Strahlengang. Die Fensteröffnungen 106c und 106d stehen einander gegenüber und sind voneinander um eine vorbestimmte Strecke beabstandet. Metallschichten 106e und 106f, die bevorzugt Titaniumfolien sind, sind haftend an den Fensteröffnungen 106c bzw. 106d angebracht. Ein Kanal zum Durchführen von getrimmtem Tabak T auf dem perforierten Förderer 103 ist zwischen den dünnen Metallfolien 106e und 106f vorgesehen. Ein Verschluß 106g ist zwischen der Strahlungsquelle 106a und der Fensteröffnung 106c vorgesehen, um einen Austritt von Strahlung zu verhindern.Fig. 2 shows the structure of the first radiometric density detector 106. The detector 106 mainly comprises a radiation source 106a that emits rays and an ionization box 106b that receives the beam from the radiation source 106a. The radiation source 106a and the ionization box 106b are spaced apart from each other by a predetermined distance. Window openings 106c and 106d are positioned between the ionization box 106b and the radiation source 106a and serve as a beam path. The window openings 106c and 106d face each other and are spaced apart from each other by a predetermined distance. Metal layers 106e and 106f, which are preferably titanium foils, are adhesively attached to the window openings 106c and 106d, respectively. A channel for passing trimmed tobacco T on the perforated conveyor 103 is provided between the thin metal foils 106e and 106f. A shutter 106g is provided between the radiation source 106a and the window opening 106c to prevent leakage of radiation.

Der Betrieb des ersten radiometrischen Dichtedetektors 106 wird nachstehend beschrieben.The operation of the first radiometric density detector 106 is described below.

Wenn der Verschluß 106g geöffnet ist, werden die von der Strahlungsquelle 106a ausgehenden Strahlen durch die dünne Metallfolie 106e der Fensteröffnung 106c durchgelassen und treffen auf den getrimmten Tabak T auf. Die Strahlen werden durch den getrimmten Tabak T nach Maßgabe der Dichte des Tabaks t durchgelassen und treffen auf die Ionisationsbox 106b durch die Metallfolie 106f der Fensteröffnung 106d auf. Der Außenumfang der Ionisationsbox 106b wird auf einem hohen Potential von einer Hochspannungsquelle 106h gehalten, so daß ein Ionisationsstrom entsprechend der gemessenen Dichte von getrimmtem Tabak T erzeugt wird, und dieser Strom wird einem Verstärker 106i zugeführt.When the shutter 106g is opened, the rays emitted from the radiation source 106a are transmitted through the thin metal foil 106e of the window opening 106c and impinge on the trimmed tobacco T. The rays are transmitted through the trimmed tobacco T in accordance with the density of the tobacco t and impinge on the ionization box 106b through the metal foil 106f of the window opening 106d. The outer periphery of the ionization box 106b is heated to a high Potential is maintained by a high voltage source 106h so that an ionization current corresponding to the measured density of trimmed tobacco T is generated, and this current is fed to an amplifier 106i.

Eine Trimmeinrichtung (nicht gezeigt) wird von diesem Signalstrom gesteuert und getrieben. Ein Detektierausgangssignal des ersten radiometrischen Dichtedetektors 106 stellt ein Dichtesignal dar, das die Dichte der Tabakschicht vor dem Formen von Zigaretten bezeichnet.A trimming device (not shown) is controlled and driven by this signal current. A detection output of the first radiometric density detector 106 represents a density signal indicative of the density of the tobacco layer before forming cigarettes.

Fig. 3 zeigt den Aufbau des zweiten radiometrischen Dichtedetektors 116.Fig. 3 shows the structure of the second radiometric density detector 116.

Der Detektor 116 gleicht dem an bekannten Zigarettenherstellungsmaschinen der oben beschriebenen Art verwendeten Detektor und weist im wesentlichen die Strahlungsquelle 116a und eine Ionisationsbox 116b auf, die einander gegenüberstehen und voneinander um eine vorbestimmte Strecke beabstandet sind. Eine stangenartige Zigarette S liegt zwischen der Strahlungsquelle 16a und der Ionisationsbox 116b. Ein Verschluß 116c zur Strahlungsabschirmung ist zwischen der Strahlungsquelle 116a und der stangenartigen Zigarette S vorgesehen. Zusätzlich zu der Strahlungsquelle 116a und der Ionisationsbox 116b, die dazu dienen, die Dichte der stangenartigen Zigarette S zu detektieren, weist der Detektor 116 außerdem ein Referenzobjekt 116e, eine Strahlungsquelle 116d und eine Ionisationsbox 116f auf, die dazu dienen, einen Sollwert der Zigarettendichte zu liefern. Die Strahlungsquelle 116d und die Ionisationsbox 116f stehen einander durch das Referenzobjekt 116e gegenüber. Die Ionisationsbox 116f detektiert die Dichte des Referenzobjekts 116e und ist elektrisch über Zuleitungsdrähte mit der Ionisationsbox 116b zur Detektierung der Zigarettendichte verbunden.The detector 116 is similar to the detector used in known cigarette manufacturing machines of the type described above and essentially comprises the radiation source 116a and an ionization box 116b which face each other and are spaced apart from each other by a predetermined distance. A stick-like cigarette S is located between the radiation source 116a and the ionization box 116b. A shutter 116c for radiation shielding is provided between the radiation source 116a and the stick-like cigarette S. In addition to the radiation source 116a and the ionization box 116b which serve to detect the density of the stick-like cigarette S, the detector 116 also comprises a reference object 116e, a radiation source 116d and an ionization box 116f which serve to provide a target value of the cigarette density. The radiation source 116d and the ionization box 116f face each other through the reference object 116e. The ionization box 116f detects the density of the reference object 116e and is electrically connected via lead wires to the ionization box 116b for detecting the cigarette density.

Der Betrieb des zweiten radiometrischen Dichtedetektors wird nachstehend beschrieben.The operation of the second radiometric density detector is described below.

Von dem Detektor 116 ausgehende Strahlen treffen auf die stangenartige Zigarette S und werden durch sie je nach der Zigarettendichte durchgelassen. Die durchgelassene Strahlung trifft auf die Ionisationsbox 116b. Eine negative Spannung wird von einer Hochspannungsversorgung an den Außenumfang der Ionisationsbox 116b angelegt. Wenn die Strahlung auf die Ionisationsbox 116b auftrifft, wird ein Ionisationsstrom nach Maßgabe der Intensität des auftreffenden Strahls erzeugt.Rays emanating from the detector 116 strike the stick-like cigarette S and are transmitted through it according to the cigarette density. The transmitted radiation strikes the ionization box 116b. A negative voltage is applied from a high voltage supply to the outer periphery of the ionization box 116b. When the radiation strikes the ionization box 116b, an ionization current is generated according to the intensity of the incident beam.

Die Strahlen von der Referenzstrahlenquelle 116d werden durch das Referenzobjekt 116e durchgelassen und treffen auf die Ionisationsbox 116f. Eine positive Spannung wird von der Hochspannungsversorgung an den Außenumfang der Ionisationsbox 116f angelegt. Bei Empfang eines Strahls erzeugt die Ionisationsbox 116f einen Ionisationsstrom, der dem Sollwert entspricht. Der Ionisationsstrom, der beim Anlegen der negativen Spannung an die Ionisationsbox 116b erzeugt wird, und der Ionisationsstrom, der beim Anlegen der positiven Spannung an die Ionisationsbox 116f erzeugt wird, werden von den Leitungsdrähten, die mit den rückwärtigen Bereichen der Ionisationsboxen 116b und 116d verbunden sind, elektrisch gekoppelt. Ein zusammengesetzter Strom wird dann dem Verstärker 116g, der in dem oberen Bereich des Detektors positioniert ist, zugeführt. Wenn die stangenartige Zigarette S die Referenzdichte hat, ist ein Ausgangssignal vom Verstärker 116g Null. Wenn jedoch die Dichte der stangenartigen Zigarette S höher als die Referenzdichte ist, hat ein Ausgangssignal des Verstärkers 116g einen negativen Pegel; und wenn die Dichte der stangenartigen Zigarette S geringer als die Referenzdichte ist, hat ein Ausgangssignal des Verstärkers 116g einen positiven Pegel. Daher entspricht das Ausgangssignal des Verstärkers 116g einer Dichteabweichung der stangenartigen Zigarette S gegenüber der Referenzdichte.The rays from the reference ray source 116d are transmitted through the reference object 116e and impinge on the ionization box 116f. A positive voltage is applied from the high voltage supply to the outer periphery of the ionization box 116f. Upon receiving a ray, the ionization box 116f generates an ionization current equal to the set point. The ionization current generated when the negative voltage is applied to the ionization box 116b and the ionization current generated when the positive voltage is applied to the ionization box 116f are electrically coupled by the lead wires connected to the rear portions of the ionization boxes 116b and 116d. A composite current is then applied to the amplifier 116g positioned in the upper portion of the detector. When the stick-like cigarette S has the reference density, an output signal from the amplifier 116g is zero. However, when the density of the stick-like cigarette S is higher than the reference density, an output signal from the amplifier 116g has a negative level; and when the density of the stick-like cigarette S is lower than the reference density, an output signal from the amplifier 116g has a positive level. Therefore, the output signal from the amplifier 116g corresponds to a density deviation of the stick-like cigarette S from the reference density.

Fig. 4 zeigt eine Steuerschaltung der Tabakfüllmengen- Steuereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 3 bezeichnen in Fig. 4 die gleichen Teile.Fig. 4 shows a control circuit of the tobacco filling amount control device according to this embodiment. The same Reference numerals as in Fig. 1 and 3 designate the same parts in Fig. 4.

Wie oben beschrieben, wird Tabakschnitt T durch den Schacht 100 nach oben gesaugt und haftet in Schichtform an der Unterseite des perforierten Zigarettenförderers 103, der unter der Saugkammer 102 positioniert ist. Der Tabak T wird in der zugelassenen Richtung überführt, und die Dichte der Tabakschicht wird von dem ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 detektiert. Die von der Strahlungsquelle 106a, die im ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 vorgesehen ist, emittierten Strahlen werden durch den Tabak T durchgelassen und treffen auf die Ionisationsbox 106b auf. Da an die Ionisationsbox 106b eine hohe Spannung angelegt ist, wird dadurch ein kleiner Ionisationsstrom erzeugt. Das kleine Stromsignal wird im Verstärker 106i verstärkt, und das verstärkte Signal wird dem Referenzsignal vom Standardsignalgeber 200 hinzuaddiert. Das Summensignal wird einem Verstärker 202 zugeführt. Ein Ausgangssignal als verstärktes Signal vom Verstärker 202 ist ein Spannungssignal einer Polarität und einer Größe, die beide der Dichteabweichung der Tabakschicht von der Referenzdichte entsprechen.As described above, tobacco cut T is sucked up through the chute 100 and adheres in a layer form to the bottom of the perforated cigarette conveyor 103 positioned under the suction chamber 102. The tobacco T is transferred in the permitted direction and the density of the tobacco layer is detected by the first radiometric density detector 106. The rays emitted from the radiation source 106a provided in the first radiometric density detector 106 are transmitted through the tobacco T and impinge on the ionization box 106b. Since a high voltage is applied to the ionization box 106b, a small ionization current is thereby generated. The small current signal is amplified in the amplifier 106i and the amplified signal is added to the reference signal from the standard signal generator 200. The sum signal is supplied to an amplifier 202. An output signal as an amplified signal from the amplifier 202 is a voltage signal of a polarity and a magnitude, both of which correspond to the density deviation of the tobacco layer from the reference density.

Der Tabakschnitt, dessen Dichte von dem ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 detektiert wird, wird nach links überführt, und überschüssiger Tabak wird von der Trimmerscheibe 104a abgestreift. Danach wird der Tabak in Zigarettenpapier gerollt, und Klebstoff wird auf das Papier aufgebracht, um die stangenartige Zigarette zu formen. Die Dichte der stangenartigen Zigarette wird von dem zweiten radiometrischen Dichtedetektor 116 gemessen. Wie oben beschrieben, werden in dem zweiten radiometrischen Dichtedetektor 116 von der Strahlungsquelle 116a emittierte Strahlen von der stangenartigen Zigarette S durchgelassen und treffen auf die Ionisationsbox 116b auf. Von der Strahlungsquelle 116d emittierte Strahlen werden durch das Referenzobjekt 116e durchgelassen und treffen auf die Ionisationsbox 106f auf. Die Spannungen entgegengesetzter Polarität werden an den jeweiligen Außenumfang der Ionisationsboxen 106b und 106f angelegt, und die rückwärtigen Bereiche dieser Ionisationsboxen werden elektrisch miteinander verbunden. Ein verstärktes Ausgangssignal vom Verstärker 116g dient als ein Spannungssignal einer Polarität und Größe, die beide eine Abweichung der gemessenen Dichte der stangenartigen Zigarette S von der Dichte des Referenzobjekts darstellen. Ein Ausgangssignal vom Verstärker 116g wird vom Verstärker 204 verstärkt und von einem Integrierer 222 integriert. Das integrierte Ausgangssignal vom Integrierer 222 bezeichnet eine Summe von Signalen, die einer Abweichung der gemessenen Dichte der stangenartigen Zigarette von der Referenzdichte entsprechen, d. h. die mittlere Abweichung der Tabakdichte. Der Operationsanschluß in der letztgenannten Stufe wird so getrieben, daß die Summe Null wird, so daß die Dichte der Zigarette immer konstantgehalten wird. Das Ausgangssignal vom Integrierer 222 wird im Verstärker 224 verstärkt und als ein zweites Detektiersignal einem Addierer 226 zugeführt.The tobacco cut whose density is detected by the first radiometric density detector 106 is transferred to the left, and excess tobacco is stripped off by the trimmer disc 104a. After that, the tobacco is rolled into cigarette paper, and glue is applied to the paper to form the stick-like cigarette. The density of the stick-like cigarette is measured by the second radiometric density detector 116. As described above, in the second radiometric density detector 116, rays emitted from the radiation source 116a are transmitted from the stick-like cigarette S and impinge on the ionization box 116b. Rays emitted from the radiation source 116d are transmitted through the reference object 116e and impinge on the ionization box 106f. The voltages of opposite polarity are applied to the respective outer peripheries of the ionization boxes 106b and 106f, and the rear portions of these ionization boxes are electrically connected to each other. An amplified output from the amplifier 116g serves as a voltage signal of a polarity and magnitude both representing a deviation of the measured density of the stick-like cigarette S from the density of the reference object. An output from the amplifier 116g is amplified by the amplifier 204 and integrated by an integrator 222. The integrated output from the integrator 222 represents a sum of signals corresponding to a deviation of the measured density of the stick-like cigarette from the reference density, that is, the average deviation of the tobacco density. The operation terminal in the latter stage is driven so that the sum becomes zero, so that the density of the cigarette is always kept constant. The output signal from the integrator 222 is amplified in the amplifier 224 and fed to an adder 226 as a second detection signal.

Das Ausgangssignal vom Verstärker 202 wird einem Hochpaßfilter zugeführt, das aus einem Kondensator 251, einem Widerstand 252 und einem Spannungsregler 253 besteht. Das Filter ist vorgesehen, um zuzulassen, daß eine Hochfrequenzkomponente des Ausgangssignals hindurchgeht, und um zu verhindern, daß eine Niederfrequenzkomponente des Ausgangssignals, die ebenfalls im Ausgangssignal des Verstärkers 204 enthalten ist, hindurchgeht. Somit wird die momentane Änderung des Ausgangssignals vom Hochpaßfilter zugeführt. Die Zeitkonstante dieses Filters ist bevorzugt etwa eine Minute. Ein Schalter 205 ist vorgesehen, um die Filterfunktion während der Kalibrierung zu sperren.The output signal from amplifier 202 is fed to a high-pass filter consisting of a capacitor 251, a resistor 252 and a voltage regulator 253. The filter is provided to allow a high-frequency component of the output signal to pass through and to prevent a low-frequency component of the output signal, which is also contained in the output signal of amplifier 204, from passing through. Thus, the instantaneous change in the output signal is fed by the high-pass filter. The time constant of this filter is preferably about one minute. A switch 205 is provided to disable the filter function during calibration.

Das Abweichungs-Detektiersignal, das frei von der Gleichspannungskomponente ist, wird von Verstärkern 254 und 255 verstärkt, und das verstärkte Signal wird einem Addierer 226 als ein erstes Detektiersignal auf die gleiche Weise wie bei dem zweiten Detektiersignal zugeführt.The deviation detection signal free from the DC component is amplified by amplifiers 254 and 255, and the amplified signal is supplied to an adder 226 as a first detection signal in the same manner as the second detection signal.

Ein Summen-Ausgangssignal des Addierers 226 wird von einem Verstärker 228 verstärkt, und das verstärkte Signal wird von einem Verstärker 230 weiter verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 230 wird einem elektrohydraulischen Servoventil 232 zugeführt. Das elektrohydraulische Servoventil 232 liefert selektiv Drucköl von einer Zahnradpumpe 234 an die obere und untere Kammer eines Zylinders 236 nach Maßgabe der angelegten Spannung, um dadurch einen Kolben 238 im Zylinder 236 nach oben oder unten zu verlagern. Die Aufoder Abbewegung des Kolbens 238 wird auf die Trimmerscheibe 104a der Trimmeinrichtung 104 durch ein Verbindungselement 240, eine Welle 242, ein Verbindungselement 244 und eine Verbindungsstange 246 übertragen, um die Trimmerscheibe 104a nach oben oder unten zu bewegen. Die Position der Trimmerscheibe 104a wird von einem Differentialtransformator 248 detektiert, der eine Primärwicklung hat, an die ein Wechselspannungs-Referenzsignal von einigen kHz vom Oszillator 250 angelegt wird, und dessen Mittelkern mit dem Kolben 238 über die Welle 242 und das Verbindungsglied 240 verbunden ist. Aufgrund der Auf- und Abbewegung des Kolbens 238 erscheint daher ein entsprechendes Signal in der Sekundärwicklung des Differentialtransformators 248 durch eine induktive Gegenkopplung, und dieses Signal wird von einem Verstärker 257 verstärkt. Halbwellenanteile des Ausgangssignals vom Verstärker 257 werden über einen Schalter 259, der von dem Ausgangssignal des Verstärkers 250 betätigt wird, an Masse geführt, und die restlichen Halbwellenanteile werden von einem Tiefpaßfilter 256 abgeflacht. Ein Ausgangssignal des Verstärkers 258 wird dem Addierer 226 als drittes Eingangssignal zugeführt.A sum output of the adder 226 is amplified by an amplifier 228, and the amplified signal is further amplified by an amplifier 230. The output of the amplifier 230 is supplied to an electro-hydraulic servo valve 232. The electro-hydraulic servo valve 232 selectively supplies pressure oil from a gear pump 234 to the upper and lower chambers of a cylinder 236 in accordance with the applied voltage to thereby move a piston 238 in the cylinder 236 up or down. The up or down movement of the piston 238 is transmitted to the trimmer disc 104a of the trimmer 104 through a link 240, a shaft 242, a link 244 and a link rod 246 to move the trimmer disc 104a up or down. The position of the trimmer disk 104a is detected by a differential transformer 248 having a primary winding to which an AC reference signal of several kHz is applied from the oscillator 250 and the central core of which is connected to the piston 238 via the shaft 242 and the link 240. Due to the up and down movement of the piston 238, a corresponding signal therefore appears in the secondary winding of the differential transformer 248 through an inductive negative feedback and this signal is amplified by an amplifier 257. Half-wave components of the output signal from the amplifier 257 are fed to ground via a switch 259 which is operated by the output signal of the amplifier 250 and the remaining half-wave components are flattened by a low-pass filter 256. An output signal of the amplifier 258 is supplied to the adder 226 as a third input signal.

Wenn mit der vorstehend beschriebenen Anordnung die Summe des ersten und des zweiten Eingangssignals des Addierers 226 positiv ist, d. h. wenn die Tabakfüllmenge mangelhaft ist, erscheint eine Spannung am Ausgang des Addierers 226. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Verstärkers 230 in positiver Richtung erhöht, so daß das elektrohydraulische Servoventil 232 den Öldurchfluß langsam ändert, um den Kolben 238 nach oben zu drücken und die Trimmerscheibe 104a über das Verbindungselement 240, die Welle 242, das Verbindungselement 244 und die Verbindungsstange 246 zu senken, um die Tabakfüllmenge zu erhöhen. Die Trimmerscheibe 104a wird gesenkt, bis das dritte Signal gleich der Summe des Signals (d. h. des ersten Signals) vom ersten radiometrischen Dichtedetektor und des Signals (d. h. des zweiten Signals) vom zweiten radiometrischen Dichtedetektor ist. Wenn die Tabakfüllmenge zu groß ist, werden die Polaritäten bei der vorstehenden Operation umgekehrt.With the arrangement described above, if the sum of the first and second input signals of the adder 226 is positive, ie if the tobacco filling quantity is insufficient, a voltage appears at the output of the adder 226. As a result, the output of the amplifier 230 is increased in the positive direction so that the electro-hydraulic servo valve 232 slowly changes the oil flow to push the piston 238 upward and lower the trimmer disc 104a via the link 240, the shaft 242, the link 244 and the connecting rod 246 to increase the tobacco charge. The trimmer disc 104a is lowered until the third signal is equal to the sum of the signal (i.e., the first signal) from the first radiometric density detector and the signal (i.e., the second signal) from the second radiometric density detector. If the tobacco charge is too large, the polarities are reversed in the above operation.

Das zweite von der obigen Anordnung erzeugte Signal, d. h. das vom zweiten radiometrischen Dichtedetektor 116 erzeugte Signal, wird durch Integration eines Signals, das der Dichteabweichung entspricht, im Integrierer 222 erhalten. Das erste Signal, d. h. das vom ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 erzeugte Signal, ist ein der Dichteabweichung entsprechendes Signal. Wenn also zwischen dem ersten und dem zweiten Signal eine Differenz besteht, kann zwar das erste Signal während einer kurzen Zeit dominierend sein, aber das zweite Signal wird allmählich durch Integration auf einen Wert erhöht, der das erste Signal übersteigt. Daher kann die Tabakfüllmenge nach Maßgabe des ersten Signals in bezug auf kurzzeitige Änderungen und nach Maßgabe des zweiten Signals in bezug auf langdauernde Änderungen festgelegt und gesteuert werden.The second signal produced by the above arrangement, i.e., the signal produced by the second radiometric density detector 116, is obtained by integrating a signal corresponding to the density deviation in the integrator 222. The first signal, i.e., the signal produced by the first radiometric density detector 106, is a signal corresponding to the density deviation. Therefore, when there is a difference between the first and second signals, the first signal may be dominant for a short time, but the second signal is gradually increased by integration to a value exceeding the first signal. Therefore, the tobacco filling amount can be set and controlled in accordance with the first signal with respect to short-term changes and in accordance with the second signal with respect to long-term changes.

Bei dieser Ausführungsform ist der erste radiometrische Dichtedetektor 106 an der Aufstromseite der Trimmeinrichtung 104 aus folgenden Gründen angeordnet. Bei der in der Praxis verwendeten Steuereinrichtung tritt eine Verzögerung (Verzögerungsdauer) Td zwischen der Detektierung durch den ersten radiometrischen Dichtedetektor und dem Treiben der Trimmeinrichtung auf der Basis des Detektiersignals auf. Es ist also wegen der Verzögerungsdauer Td schwierig, die Tabakfüllmenge der Zigaretten exakt zu steuern. Insbesondere kann die Verzögerungsdauer Td nicht vernachlässigt werden, wenn höherfrequente Änderungen eliminiert werden sollen. Bei der Zigarettenherstellungsmaschine ist der erste radiometrische Dichtedetektor an der Aufstromseite der Trimmeinrichtung positioniert, so daß das erste Detektiersignal aufgeschaltet und die Tabakfüllmenge der Zigaretten gesteuert werden kann. Bei dem unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 4 erwähnten Vorwärtsführungs-Steuersystem wird jedoch die Tabakfüllmenge entlang dem Förderer 103 vom ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 zu der Trimmeinrichtung 104 überführt. Daher wird eine Überführungsdauer Tt zwischen der Tabakfüllmengen-Dichtedetektierung, die vom ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 durchgeführt wird, und dem von der Trimmeinrichtung 104 durchgeführten Trimmen benötigt. Das heißt, die Überführungsdauer Tt ist die Zeit, die benötigt wird, um die Tabakfüllmenge von dem Detektor 106 zu der Trimmeinrichtung 104 zu überführen. Wenn eine Trimmeinrichtung mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, wie das bei dieser Ausführungsform der Fall ist, ist die Überführungsdauer Tt im Vergleich mit der Verzögerungsdauer Td lang. Die Überführungsdauer Tt und die Verzögerungsdauer Td können gesteuert werden durch Einstellen der Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers 254 des Mitkopplungssteuersystems. In diesem Fall kann jedoch der Verstärker 254 nicht auf die maximale Ansprechgeschwindigkeit eingestellt werden, so daß die Frequenzgangkennlinien nicht zufriedenstellend sind. Bei der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung verzögert ein Verzögerungskreis 400 das von dem ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 abgegebene Detektiersignal um eine Differenzdauer ΔT, so daß die Differenzdauer ΔT der Differenz zwischen tJberführungsdauer Tt (d. h. einer mechanischen Verzögerung) und der Verzögerungsdauer Td (d. h. einer elektrischen Verzögerung) entspricht. Auf diese Weise wird die Uberführungsdauer, die erforderlich ist, um die Tabakfüllmenge von dem ersten radiometrischen Dichtedetektor 106 zu der Trimmeinrichtung 104 zu überführen, kompensiert. Infolge dieser Kompensation werden nur hochfrequenzte Komponenten, die von dem Detektiersignal, das vom ersten radiometrischen Dichtedetektor geliefert wird, durch die Verwendung des Hochpaßfilters aufgenommen werden und einer momentanen Änderung der Dichte der Tabakfüllmenge entsprechen, um die Differenzdauer ΔT verzögert, so daß verhindert wird, daß die Ansprechgeschwindigkeit des Mitkopplungssteuersystems verringert wird.In this embodiment, the first radiometric density detector 106 is arranged on the upstream side of the trimming device 104 for the following reasons. In the control device used in practice, a delay (delay time) Td occurs between the detection by the first radiometric density detector and the driving of the trimming device based on the detection signal. Therefore, it is difficult to accurately control the tobacco filling amount of the cigarettes because of the delay time Td. In particular, the delay time Td cannot be neglected when higher frequency changes are to be eliminated. In the cigarette manufacturing machine, the first radiometric density detector is positioned upstream of the trimming device so that the first detection signal can be applied and the tobacco filling amount of the cigarettes can be controlled. However, in the feed-forward control system mentioned with reference to Figs. 1 and 4, the tobacco filling amount is transferred along the conveyor 103 from the first radiometric density detector 106 to the trimming device 104. Therefore, a transfer time Tt is required between the tobacco filling amount density detection performed by the first radiometric density detector 106 and the trimming performed by the trimming device 104. That is, the transfer time Tt is the time required to transfer the tobacco charge from the detector 106 to the trimmer 104. When a trimmer operates at high speed as in this embodiment, the transfer time Tt is long compared with the delay time Td. The transfer time Tt and the delay time Td can be controlled by adjusting the response speed of the amplifier 254 of the feed-forward control system. In this case, however, the amplifier 254 cannot be adjusted to the maximum response speed, so that the frequency response characteristics are not satisfactory. In the control device according to the invention, a delay circuit 400 delays the detection signal output from the first radiometric density detector 106 by a difference time ΔT so that the difference time ΔT corresponds to the difference between the transfer time Tt (i.e., a mechanical delay) and the delay time Td (i.e., an electrical delay). In this way, the transfer time required to complete the tobacco filling amount from the first radiometric density detector 106 to the trimming device 104. As a result of this compensation, only high frequency components which are picked up from the detection signal supplied from the first radiometric density detector by the use of the high pass filter and which correspond to an instantaneous change in the density of the tobacco filling amount are delayed by the difference period ΔT, so that the response speed of the feedforward control system is prevented from being reduced.

Fig. 5 ist ein Beispiel für den Aufbau des Verzögerungskreises 400 von Fig. 4.Fig. 5 is an example of the structure of the delay circuit 400 of Fig. 4.

Wie Fig. 5 zeigt, arbeitet der Verzögerungskreis 400 auf der Basis einer Referenzspannungsquellenspannung Vref und kann ein Signal um eine maximale Überführungsdauer Tt (Td = 0) verzögern. In dem Verzögerungskreis 400 wird das hochfrequente Signal, das von dem Hochpaßfilter aufgenommen wird, durch einen Eingang 401 eingegeben, und seine Amplitude wird von einem Verstärker 402 justiert. Das amplitudenjustierte Signal wird einem analogen Verzögerungselement 403 zugeführt, das ein Ladungsverschiebungselement wie etwa ein BBD ist, und wird dann am Ausgang 404 nach einer vorbestimmten Differenzdauer ΔT abgegeben. Das analoge Verzögerungselement 403 ist mit einem Taktgeber 405 verbunden, und dieser Taktgeber 405 ist mit einem Stellwiderstandskreis 406 verbunden, um die Signalübertragungsfrequenz des Taktgebers 405 einzustellen. Daher wird die Signalübertragungsfrequenz des Taktgebers 405 durch Verstellen des Widerstands des Stellwiderstandskreises 406 eingestellt, und die von dem analogen Verzögerungselement 405 gesteuerte Uberführungsgeschwindigkeit wird von dem vom Taktgeber 405 gelieferten Taktsignal eingestellt. Somit wird die Differenzdauer ΔT eingestellt.As shown in Fig. 5, the delay circuit 400 operates based on a reference power source voltage Vref and can delay a signal by a maximum transfer time Tt (Td = 0). In the delay circuit 400, the high frequency signal received by the high pass filter is input through an input 401 and its amplitude is adjusted by an amplifier 402. The amplitude adjusted signal is supplied to an analog delay element 403 which is a charge shift element such as a BBD and is then output at the output 404 after a predetermined difference time ΔT. The analog delay element 403 is connected to a clock 405 and this clock 405 is connected to a variable resistor circuit 406 to adjust the signal transfer frequency of the clock 405. Therefore, the signal transmission frequency of the clock 405 is adjusted by adjusting the resistance of the variable resistor circuit 406, and the transfer speed controlled by the analog delay element 405 is adjusted by the clock signal supplied from the clock 405. Thus, the difference period ΔT is adjusted.

In dem in Fig. 5 gezeigten Verzögerungskreis 400 wird das Analogsignal verzögert und so, wie es ist, abgegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Analogsignal in einem A/D-Wandler in ein Digitalsignal umgewandelt werden, bevor es verzögert wird, und das verzögerte Digitalsignal kann in einem D/A-Wandler erneut in ein Analogsignal umgewandelt werden.In the delay circuit 400 shown in Fig. 5, the analog signal is delayed and output as it is. However, the invention is not limited to this. For example, the analog signal may be converted into a digital signal in an A/D converter before being delayed, and the delayed digital signal may be converted into an analog signal again in a D/A converter.

Fig. 6 zeigt eine Antriebseinheit zum Antreiben der Trimmerscheibe 104a, um die Dicke der Tabakschicht zu steuern. Gemäß Fig. 6 ist ein Kolben 238 vertikal verschiebbar in einem Zylinder 236 angeordnet, der an einem äußeren Gehäuse 306 angebracht ist. Der Kolben 238 wird nach unten geschoben, wenn Drucköl in die Zylinderkammer 236a durch eine Leitung 300 eingeleitet wird, so daß das Öl in der Zylinderkammer 236b durch eine Leitung 302 und eine Rücklaufleitung 304 in den Behälter abläuft. Wenn Drucköl in die Zylinderkammer 236b eingeleitet wird, um den Kolben 238 nach oben zu schieben, wird gleichermaßen Öl in der entgegengesetzten Zylinderkammer 236a durch Leitung 300 und Rücklaufleitung 304 zum Behälter abgeleitet.Fig. 6 shows a drive unit for driving the trimmer disk 104a to control the thickness of the tobacco layer. As shown in Fig. 6, a piston 238 is vertically slidably disposed in a cylinder 236 attached to an outer housing 306. The piston 238 is pushed downward when pressurized oil is introduced into the cylinder chamber 236a through a line 300 so that the oil in the cylinder chamber 236b is drained to the container through a line 302 and a return line 304. Similarly, when pressurized oil is introduced into the cylinder chamber 236b to push the piston 238 upward, oil in the opposite cylinder chamber 236a is drained to the container through line 300 and return line 304.

Das Hydrauliksystem wird auf einem vorbestimmten Öldruck gehalten. Wenn ein den vorgegebenen Druck überschreitender Öldruck von der Zahnradpumpe geliefert wird, wirkt der Öldruck durch Leitung 312, die mit der Leitung 310 in der Mitte zwischen der Zahnradpumpe 234 und dem elektrohydraulischen Servoventil 232 verbunden ist, auf ein Entlastungsventil 314 und wird durch die Rücklaufleitung 36 und einen Filter 308 abgeleitet. Der Druck im Hydrauliksystem wird durch eine Druckeinstellschraube 318 eingestellt.The hydraulic system is maintained at a predetermined oil pressure. When an oil pressure exceeding the predetermined pressure is supplied from the gear pump, the oil pressure acts on a relief valve 314 through line 312 connected to line 310 midway between the gear pump 234 and the electro-hydraulic servo valve 232 and is discharged through the return line 36 and a filter 308. The pressure in the hydraulic system is adjusted by a pressure adjusting screw 318.

Die Auf- und Abbewegung des Kolbens 238 bewegt eine Verbindungsstange 320, die mit dem Kolben 238 schwenkbar verbunden ist. Das andere Ende der Verbindungsstange 320 ist mit dem Verbindungselement 240 schwenkbar verbunden, so daß die Aufund Abbewegung des Kolbens 238 das Verbindungselement 240 veranlaßt, in Vertikalrichtung gemeinsam mit der Welle 242 zu schwingen. Die Welle 242 ist in Axialrichtung von dem äußeren Gehäuse 306 abgestützt. Die Schwingbewegung wird von der Welle 242 durch das Verbindungselement 244 übertragen, das an dem Ende der Welle 242 befestigt ist, um die Verbindungsstange 246 vertikal zu bewegen, die an dem anderen Ende des Arms schwenkbar abgestützt ist. Die Trimmerschelbe 104a wird durch die Auf- und Abbewegung der Verbindungsstange 246 in Vertikalrichtung bewegt.The up and down movement of the piston 238 moves a connecting rod 320 which is pivotally connected to the piston 238. The other end of the connecting rod 320 is pivotally connected to the connecting element 240 so that the up and down movement of the piston 238 moves the connecting element 240 caused to oscillate vertically together with the shaft 242. The shaft 242 is axially supported by the outer casing 306. The oscillating motion is transmitted from the shaft 242 through the link 244 fixed to the end of the shaft 242 to vertically move the link rod 246 pivotally supported at the other end of the arm. The trimmer disc 104a is moved vertically by the up and down movement of the link rod 246.

Ein Verbindungsglied 330 ist am anderen Ende der Welle 242 axial abgestützt und ist beim Drehen der Welle 242 schwingbar. Ein Verbindungselement 332 ist an dem Verbindungselement 330 angebracht und wird durch die Schwingbewegung des Verbindungselements 330 in Vertikalrichtung nach oben oder unten bewegt.A link 330 is axially supported at the other end of the shaft 242 and is oscillatable when the shaft 242 rotates. A link 332 is attached to the link 330 and is moved vertically up or down by the oscillating motion of the link 330.

Der zentrale Kern des Differentialtransformators 248 ist an dem Verbindungselement 332 befestigt, so daß der Kern ebenso wie das Verbindungselement 332 in Vertikalrichtung bewegbar ist.The central core of the differential transformer 248 is fixed to the connecting element 332 so that the core as well as the connecting element 332 is movable in the vertical direction.

Beispielsweise ist der Differentialtransformator 248 ausgebildet, um eine positive Spannung zu erzeugen, wenn der Kern nach oben bewegt wird, und eine negative Spannung zu erzeugen, wenn der Kern nach unten bewegt wird, und zwar proportional zu der Bewegungsstrecke. Das heißt, der Differentialtransformator 248 erzeugt eine positive Spannung, wenn die Verbindungsstange 246 nach oben bewegt wird, und eine negative Spannung, wenn die Verbindungsstange 246 nach unten bewegt wird.For example, the differential transformer 248 is configured to produce a positive voltage when the core is moved upward and a negative voltage when the core is moved downward, in proportion to the distance of movement. That is, the differential transformer 248 produces a positive voltage when the connecting rod 246 is moved upward and a negative voltage when the connecting rod 246 is moved downward.

Ein Motor 336 ist mit der Zahnradpumpe 234 durch ein Universalgelenk 338 verbunden.A motor 336 is connected to the gear pump 234 through a universal joint 338.

Wie oben beschrieben, kann im Gegensatz zu dem Dichtedetektor, der Luftdurchlässigkeits-Eigenschaften oder eine Änderung der elektrostatischen Kapazität nutzt, der zweite radiometrische Dichtedetektor gemäß der Erfindung ein exaktes Detektiersignal erzeugen und führt eine sehr stabile Messung aus. Eine Abweichung des Meßwerts von dem Sollwert wird integriert, und der integrierte Wert wird rückgeführt, um die mittlere Dichte der hergestellten Zigaretten exakt zu steuern.As described above, in contrast to the density detector, the air permeability properties or a change the electrostatic capacity, the second radiometric density detector according to the invention can produce an accurate detection signal and performs a very stable measurement. A deviation of the measured value from the target value is integrated, and the integrated value is fed back to accurately control the average density of the cigarettes produced.

Eine Verzögerung (Verzögerungsdauer) tritt auf, bis die Trimmeinrichtung aufgrund des Detektiersignals nach Messung des Signals von dem radiometrischen Dichtedetektor gestartet wird. Diese Verzögerungsdauer verschlechtert das Steuerverhalten, weil das Steuersystem in unerwünschter Weise schwingt, wenn die Ansprechzeit auf 1/5 oder weniger der Leerlaufzeit verkürzt wird, wenn der Standard für das Ansprechen des Steuersystems insgesamt erhöht wird.A delay (delay time) occurs until the trimming device is started based on the detection signal after measuring the signal from the radiometric density detector. This delay time degrades the control performance because the control system oscillates undesirably when the response time is shortened to 1/5 or less of the idle time when the standard for the response of the control system as a whole is increased.

Eine Einrichtung, die in US-Serial-Nr. 705 877 (JP-Patentveröffentlichung (Kokai) 60-234574 und EP-Offenlegungsschrift 160 799) angegeben ist, dient dazu, die Ansprech- Charakteristiken zu verbessern, um so die Verzögerungsdauer zu minimieren.A device disclosed in US Serial No. 705,877 (JP Patent Publication (Kokai) 60-234574 and EP Laid-Open Publication 160,799) is intended to improve the response characteristics so as to minimize the delay time.

Die Mitkopplungs- bzw. Vorwärtssteuerung bei der Erfindung ist eine rückführungslose Steuerung. Die Abweichung vom Sollwert kann nicht integriert werden. Die Ansprechzeit des Steuersystems kann aber auf eine Zeit verkürzt werden, die zur Zuführung des Tabakschnitts zwischen den radiometrischen Dichtedetektor als Detektierendpunkt und die Trimmeinrichtung als Betriebsendpunkt benötigt wird.The feedforward control in the invention is a closed-loop control. The deviation from the setpoint cannot be integrated. The response time of the control system can, however, be shortened to a time that is required to feed the tobacco cut between the radiometric density detector as the detection end point and the trimming device as the operating end point.

Eine Anordnung zur Vorwärtssteuerung ist in der JP-Patentveröffentlichung 40-14560 beschrieben, wobei Druckänderungen in der Luftkammer von einem Balg in Positionsänderungen umgewandelt und die Änderungen von einer Hydraulikeinheit aufgeschaltet werden. Die Signalgenauigkeit ist jedoch schlecht, und ein zufriedenstellender Effekt kann nicht erreicht werden.A feedforward control arrangement is described in JP Patent Publication 40-14560, where pressure changes in the air chamber are converted into position changes by a bellows and the changes are fed through a hydraulic unit. However, the signal accuracy is bad and a satisfactory effect cannot be achieved.

Gemäß der Erfindung werden die Vorteile der Vorwärtssteuerung des radiometrischen Dichtedetektors, des elektrohydraulischen Servomechanismus, der als Operationsterminal mit kurzer Ansprechzeit betrieben wird, und der Vorwärtssteuerung kombiniert, um ein ideales Steuersystem zu erhalten, das mit hoher Geschwindigkeit nach Maßgabe des Detektiersignals betrieben wird.According to the invention, the advantages of the feedback control of the radiometric density detector, the electrohydraulic servomechanism operated as an operating terminal with short response time, and the feedback control are combined to obtain an ideal control system which operates at high speed in accordance with the detection signal.

Ferner wird bei dem Steuersystem mit Vorwärtssteuerung die Überführungszeit, d. h. die Zeit, die die Tabakfüllmenge, deren Dichte gemessen wurde, zu ihrer Überführung zu der Trimmeinrichtung benötigt, unter Berücksichtigung sowohl der mechanischen als auch der elektrischen Verzögerungsdauer kompensiert. Infolgedessen arbeitet das Steuersystem nach der Erfindung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision.Furthermore, in the feedforward control system, the transfer time, i.e. the time required for the tobacco charge, the density of which has been measured, to be transferred to the trimming device, is compensated by taking into account both the mechanical and electrical delay times. As a result, the control system according to the invention operates at high speed and high precision.

Als Resultat der oben angegebenen Steuerung ist die Ansprechgeschwindigkeit der Steuereinrichtung zehnmal so hoch wie die Steuergeschwindigkeit der bekannten Steuereinrichtung. Außerdem können die Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge von Zigaretten von 2,5 % (Stand der Technik) auf 1,8 % herabgesetzt werden.As a result of the control described above, the response speed of the control device is ten times higher than the control speed of the known control device. In addition, the irregularities in the tobacco filling quantity of cigarettes can be reduced from 2.5% (state of the art) to 1.8%.

Bei der Steuereinrichtung von Fig. 4 ist in dem Vorwärtssteuersystem kein Verzögerungskreis vorgesehen. In diesem Fall werden die Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge von Zigaretten auf 2,0 % herabgesetzt. Angesichts dieses Werts ist verständlich, daß die Erfindung Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge erheblich reduzieren kann.In the control device of Fig. 4, no delay circuit is provided in the feedforward control system. In this case, the irregularities in the tobacco filling amount of cigarettes are reduced to 2.0%. In view of this value, it is understandable that the invention can significantly reduce irregularities in the tobacco filling amount.

Normalwerweise ist das Gewicht von Zigaretten durch die folgende Formel gegeben:Normally, the weight of cigarettes is given by the following formula:

Gewicht = (Fehlgrenze) - 3,0 x Schwankung.Weight = (error limit) - 3.0 x fluctuation.

Daher kann die Tabakfüllmenge um ca. 1,7 % bei der Erfindung verringert werden.Therefore, the tobacco filling quantity can be reduced by approx. 1.7% with the invention.

Wie vorstehend beschrieben, kann ein Höchstgeschwindigkeits- Steuersystem gemäß der Erfindung ausgelegt sein, und Unregelmäßigkeiten der Tabakfüllmenge von Zigaretten können außerdem minimiert werden.As described above, a maximum speed control system can be designed according to the invention, and irregularities in the tobacco filling amount of cigarettes can also be minimized.

Claims

1. A system for controlling the amount of tobacco in a cigarette manufacturing machine, the system comprising:

- a conveyor (103) for conveying cut tobacco, the conveyor comprising a cigarette conveyor belt provided with holes for holding the cut tobacco thereon;

- a trimming device (104) for trimming the cut tobacco on the conveyor belt and thereby regulating the amount of cut tobacco;

- a wrapping device (108, 110, 112, 114) for wrapping the cut tobacco trimmed by the trimming device (104) to thereby produce long cigarette sticks; and

- a density detector (106) for detecting a density of the cut tobacco before the cut tobacco enters the trimming device (104);

characterized in that the system further comprises:

- a second density detector (116) disposed downstream of the wrapping device (108, 110, 112, 114) for detecting the density of the cigarettes; both the first (106) and the second (116) density detectors are radiometric density detectors;

- a feedforward control circuit (200, 202, 205, 251, 252, 253, 254, 255) having a high-pass filter (251, 252, 253) for receiving only high-frequency components from a first signal provided by the first radiometric density detector (106); and a delay circuit (400) for delaying the high-frequency components by a predetermined duration, the feedforward control circuit < 200, 202, 205, 251, 252, 253, 254, 255) generates a feedforward control signal corresponding to a momentary change in the first signal;

- a feedback control circuit (204, 222, 224) having an integrator (222) for integrating a second signal provided by the second radiometric density detector (116), the feedback control circuit (204, 222, 224) generating a feedback control signal corresponding to an average change in the second signal; and

- a control device (232, 234, 236, 238, 240) with an adder (226) for adding the feedforward control signal and the feedback control signal to one another, an output signal of the adder being used to control the trimming device (104);

wherein the conveyor means (103) comprises means for generating a third signal based on the detection of the movement of the trimming means, and the adder (226) adds the third signal to both the feedback control signal and the feedforward control signal.

2. System according to claim 1, characterized in that the conveyor device (1039) has an electro-hydraulic servo valve (232) to move the trimming device (104).