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Die Erfindung betrifft eine Zigarettenherstellungseinrichtung
zum kontinuierlichen Herstellen von Zigaretten gemäß dem einleitenden
Teil des Patentanspruchs 1 und wie sie in der Japanischen Patentschrift
Nr. 6 277030 A offenbart ist.
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Die Erfindung betrifft eine Zigarettenherstellungseinrichtung
zum Herstellen von Zigaretten durch kontinuierliches Zuführen von
Tabakschnittgut, das durch Feinschneiden von Tabakblättern erzeugt wurde,
durch kontinuierliches Umhüllen
des kontinuierlich zugeführten
Tabakschnittguts mit einem länglichen
Streifen Zigarettenpapier zur Bildung einer Tabakstange und durch
anschließendes
Schneiden der Tabakstange in Zigaretten vorbestimmter Länge. Mehr
im Einzelnen betrifft die Erfindung eine Zigarettenherstellungseinrichtung,
die eine Einrichtung zum Erfassen örtlichen Überschusses und Mangels der Füllmenge
von Tabakschnittgut in einer Tabakstange aufweist, um eine von der
Tabakstange abgeschnittene Zigarette zurückzuweisen, die einen örtlichen Überschussfüllabschnitt
oder Füllmangelabschnitt
an Tabakschnittgut enthält.
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1 zeigt
eine schematische Struktur einer Zigarettenherstellungseinrichtung.
Bei dieser Zigarettenherstellungseinrichtung wird in einen Behälter 1 eingebrachtes
Tabakschnittgut 2a kontinuierlich einer Umhüllungseinrichtung 4 zugeführt, indem
es an die Unterseite eines in einer Saugeinrichtung 3 angeordneten
Förderbands 3a bzw.
Tabakbands gesaugt wird, das. Die Saugmenge bzw. Zuführmenge
von Tabakschnittgut 2a, die an die Unterseite des Förderbandes 3a gesaugt
wird, wird mittels eine Trimmscheibe 5 gesteuert. Die Umhüllungseinrichtung 4 umhüllt das
Tabakschnittgut 2a kontinuierlich mit einem länglichen
Streifen Zigarettenpapier 6, das zur Bildung einer langen
Tabakstange 2b kontinuierlich von eine Rolle R zugeführt wird.
Diese Tabakstange 2b wird in der Schneideinrichtung 7 in
vorherbestimmten Längen
abgeschnitten. Zum Beispiel wird die Tabakstange 2b in
Zigarettenstangen 2c einer doppelten Längeneinheit geschnitten, die
der Länge von
im wesentlichen zwei fertigen Zigaretten entspricht und die Zigarettenstangen 2c werden
einer Filterbefestigungseinrichtung 8 zugeführt.
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Die Umhüllungseinrichtung 4 ist
mit einem Garniturband 4b versehen, das durch eine Hauptwelle 4a angetrieben
wird. Wie in 2 dargestellt
ist, rollt das Garniturband
4b während des Fördervorgangs beide Seiten des
von der Rolle R zugeführten Zigarettenpapiers 6 nach
innen und nach oben und umhüllt,
zusammenwirkend mit einer oberhalb des Garniturbands 4b und
diesem gegenüberliegend
angeordneten Zunge 4c, kontinuierlich das Tabakschnittgut 2a,
das auf das Zigarettenpapier 6 aufgegeben wird. Durch diesen
Umhüllungsvorgang
wird kontinuierlich die lange Tabakstange 2b geformt, in der
das Tabakschnittgut 2a mit dem Zigarettenpapier 6 umhüllt ist.
Die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes 3a,
welche die Zuführgeschwindigkeit
des Tabakschnittguts 2a zur Umhüllungseinrichtung 4 bestimmt,
ist synchron auf die Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle 4a abgestimmt,
das heißt,
sie hängt
von der Laufgeschwindigkeit des Garniturbands 4b ab.
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Die Trimmscheibe 5 wird
synchron zur Drehung der Hauptwelle 4a, d. h. zur Laufgeschwindigkeit
des Garniturbands 4b gedreht. Die Trimmscheibe 5 reguliert
durch Abstreifen von überschüssigem Schnittgut
die Schichtdicke des an die Unterseite des Förderbands 3a gesaugten
Tabakschnittguts 2a und steuert die Saugmenge bzw. Zuführmenge
von Tabakschnittgut 2a, das zur Umhüllungseinrichtung 4 gefördert wird.
Durch die Steuerung der Zuführmenge
des Tabakschnittguts 2a mittels der Trimmscheibe 5,
wird die Menge des mit dem Zigarettenpapier 6 umhüllten Tabakschnittguts 2a,
d.h. die Menge bzw. Füllmenge
von Tabakschnittgut 2a in der Tabakstange 2b gesteuert.
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Die Trimmscheibe 5 ist mit
Taschen 5a versehen, um die Füllmenge des Tabakschnittguts 2a in der
Tabakstange 2b teilweise zu erhöhen. Das Vorhandensein dieser
Taschen 5a erhöht
teilweise die Saugmenge bzw. Zuführmenge
des Tabakschnittguts 2a, das zu Umhüllungseinrichtung 4 gefördert wird zum
Beispiel jedes Mal, wenn die Trimmscheibe 5 eine halbe
Umdrehung ausführt.
Dies führt
dazu, dass die Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in der Tabakstange 2b in
jedem vorbestimmten Abschnitt in Längsrichtung teilweise erhöht wird.
Der gehärtete
Abschnitt, in dem die Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a erhöht ist, ist der Schnittbereich,
wo die zuvor erwähnten
Zigarettenstangen 2c abgeschnitten werden und außerdem auch
jede Zigarette abgeschnitten wird. Dies verhindert, dass Tabakschnittgut 2a aus
dem verdichteten Ende der Zigarette herausfällt. Die Füllungsdichte des Tabakschnittguts 2a in
der Tabakstange 2b wird kontinuierlich durch Verwendung
beispielsweise eines Strahlungsdichtemessgerätes erfasst. Durch Integration
der Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a, die kontinuierlich in jedem Abschnitt
der Tabakstange 2b in Längsrichtung
erfasst wird, werden infolgedessen über eine vorbestimmte Länge in Längsrichtung
der Tabakstange 2b zum Beispiel die Gesamt- und die Durchschnittsfüllmenge
und außerdem die
Standardabweichung der Füllmenge
und dergleichen pro Zigarette bestimmt.
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Beim Stand der Technik, der in der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 6-277030 offenbart ist, wird die
Menge des Tabakschnittguts ermittelt bzw. erhalten, die in jedem
Abschnitt einer vorbestimmten Anzahl von Abschnitten enthalten ist,
in die eine Zigarette unterteilt ist.
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Gemäß diesem Messergebnis wird
die Zuführmenge
des Tabakschnittguts 2a veränderbar gesteuert, zum Beispiel
durch die Trimmscheibe 5, so dass die Füllmenge bzw. Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in der Tabakstange 2b gesteuert
wird. Wenn aus dem zuvor erwähnten
Messergebnis hervorgeht, dass die Gesamt- oder Durchschnittsfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a pro Zigarette unzureichend ist,
werden die Zigarettenstange 2c oder die von der Tabakstange 2b abgeschnittene
Zigarette, welche den Abschnitt mit zu geringer Füllmenge
enthalten, zurückgewiesen.
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Manchmal fällt aufgrund mangelhafter Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
aus dem dichten Ende der Zigarette Tabakschnittgut 2a heraus.
Daher wird die Zigarettendichte zum Beispiel durch einen Lichtsensor
oder kapazitiven Näherungssensor
geprüft. Wenn
das Herausfallen von Tabakschnittgut 2a festgestellt wird,
wird diese Zigarette bzw. Zigarettenstange 2c ebenfalls
zurückgewiesen.
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Wie zuvor beschrieben wurde, werden,
sogar wenn die Gesamtfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a in der Tabakstange 2b gesteuert
wird, natürlich
einige Abweichungen der Füllungsdichte
verursacht. Im Einzelnen bedeutet dies, wenn die Zigarettenherstellungsgeschwindigkeit,
besonders die Umhüllungsgeschwindigkeit der
Tabakstange 2b steigt, dass die Abweichungen der Füllungsdichte
in Längsrichtung
der Tabakstange 2b anwachsen. Dies kann zum Beispiel der
Fall sein aufgrund des Schlupfes des Zigarettenpapapiers 6 in
Bezug auf das Garniturband 4b, oder aufgrund der Reaktion
des Tabakschnittguts 2a, wenn es an das Förderband 3a bzw. Tabakband
gesaugt wird, wobei die Füllungsdichte des
Tabakschnittguts 2a in der Tabakstange 2b örtlich gesteigert
(harte Stelle) oder verringert (weiche Stelle) wird.
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Der Überschussfüllabschnitt (harte Stelle) des
Tabakschnittguts 2a behindert den Luftstrom in der Zigarette,
was sich als Einfluss auf die Qualität der Zigarette zeigt. Währenddessen
verursacht der Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) des Tabakschnittguts 2a Änderungen
bei der Verbrennung, zum Beispiel beim Rauchen. Ferner behindert
der Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) des Tabakschnittguts 2a ein gleichmäßiges Rauchen
und hat einen Einfluss auf die Änderung
der Brenngeschwindigkeit, die abgegebene Menge an Teer und Nikotin und
damit auf den Rauchgeschmack.
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Herkömmlicherweise jedoch wird der
Füllungsstatus
des Tabakschnittguts zum Beispiel lediglich als Durchschnittsmenge
des in einer Zigarette enthaltenen Tabakschnittguts, als Durchschnitt
entsprechender Mengen von Tabakschnittgut in einer vorbestimmten
Anzahl von Abschnitten, in welche die Zigarette unterteilt ist ,
oder dergleichen angegeben, wie es oben beschrieben ist. Auch der
Vorgang des Herausfallens von Tabakschnittgut 2a am geschnittenen
Ende der Zigarette wird lediglich überwacht.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der
zuvor beschriebenen Verhältnisse
gemacht und demzufolge besteht eine ihrer Aufgaben darin, einen örtlichen Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und einen Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) von Tabakschnittgut in einer Tabakstange wirksam
und zuverlässig
zu erfassen und eine Zigarettenstange oder eine von der Tabakstange
abgeschnittene Zigarette sicher zurückzuweisen, die den örtlichen Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) oder Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) enthält.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, die Herstellungsqualität der Zigarette durch zuverlässiges Zurückweisen
einer Zigarette mit dem Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) oder Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) des Tabakschnittguts im Hinblick darauf zu verbessern,
dass diese fehlerhaften Abschnitte erzeugt werden, wenn die Zigarettenherstellungsgeschwindigkeit
steigt.
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Die vorliegende Erfindung schafft
eine Zigarettenherstellungseinrichtung, die fähig ist, diese Aufgaben zu
erfüllen.
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Diese Aufgabe wird endungsgemäß durch eine
Zigarettenherstellungseinrichtung zum kontinuierlichen Herstellen
von Zigaretten gemäß dem einleitenden
Teil des Patentanspruchs 1 gelöst,
welche die kennzeichnenden Merkmale dieses Patentanspruchs umfasst..
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Demzufolge wird die Füllmenge
von Tabakschnittgut in jedem Abschnitt in Längsrichtung der Tabakstange
durch die Messeinrichtung erfasst und der mittels der Messeinrichtung
erfasste Momentanwert wird mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen.
Dadurch werden örtlicher Überschuss
und Mangel der Füllmenge
von Tabakschnittgut in jedem Abschnitt in Längsrichtung der Tabakstange
beurteilt. Das Ergebnis der Beurteilung wird synchron zur Transporttaktung
bzw. Schnitttaktung der von der Tabakstange abgeschnittenen und
den erfassten Abschnitt enthaltenden Zigarette ausgegeben, wodurch
eine Zigarette mit einem örtlichen Überschussfüllabschnitt
(harten Stelle) oder Füllmangelabschnitt
(weichen Stelle) des Tabakschnittguts sicher zurückgewiesen werden kann.
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Die Gesamtfüllmenge an Tabakschnittgut pro
von der Tabakstange abgeschnittener Zigarette wird bestimmt durch
Integration der durch die Messeinrichtung erfassten Füllmenge,
die Zuführmenge von
Tabakschnittgut, das dem Umhüllungsvorgang zugeführt wird,
wird gemäß der Gesamtfüllmenge von
Tabakschnittgut geregelt und eine Zigarette, bei der die Füllmenge
von Tabakschnittgut unzureichend ist, wird durch Beurteilung der
Gesamtfüllmenge
von Tabakschnittgut erkannt.
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Die Steuerung der Zuführmenge
von Tabakschnittgut wird so durchgeführt, dass die Füllmenge von
Tabakschnittgut im kontinuierlich mit Zigarettenpapier umhüllten Schnittbereich
der Tabakstange größer ist
als die Füllmenge
von Tabakschnittgut außerhalb
des Schnittbereichs. Es werden ein erster Grenzwert, der höher ist
als die Zielfüllungsdichte von
Tabakschnittgut im Schnittbereich und ein zweiter Grenzwert verwendet,
der niedriger ist als die Zielfüllungsdichte
von Tabakschnittgut in Bereichen bzw. Abschnitten außerhalb
des Schnittbereichs. Wenn die Füllungsdichte
von Tabakschnittgut in jedem Abschnitt in Längsrichtung der Tabakstange
höher ist als
der Grenzwert, wird der Abschnitt der Tabakstange, in dem diese
Füllungsdichte
gemessen wird, als Überschussfüllabschnitt
beurteilt und wenn die Füllungsdichte
niedriger als der zweite Grenzwert ist, wird der Abschnitt der Tabakstange,
in dem diese Füllungsdichte
gemessen wird, als Füllmangelabschnitt
beurteilt.
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Dies bedeutet, dass die Füllmenge
von Tabakschnittgut in der Tabakstange so gesteuert wird, dass sie
im Schnittbereich teilweise erhöht
ist. Abgesehen von der Änderung
der Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
in jedem Abschnitt in Längsrichtung
wird der erste Grenzwert zur Beurteilung der örtlichen Überschussfüllung von Tabakschnittgut höher festgelegt
als die Zielfüllungsdichte
von Tabakschnittgut im Schnittbereich der Tabakstange und der zweite Grenzwert
zur Beurteilung des örtlichen
Füllmangels wird
niedriger festgelegt als die Zielfüllungsdichte von Tabakschnittgut
in Bereichen bzw. Abschnitten außerhalb des Schnittbereichs.
Deshalb können
der Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und/oder der Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) des Tabakschnittguts leicht und sicher erkannt werden.
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Ferner wird das Messergebnis des Überschussfüllabschnitts
oder des Füllmangelabschnitts synchron
mit der Transporttaktung der von der Tabakstange abgeschnittenen
Zigarette ausgegeben, wodurch Anweisungen, eine Zigarette mit fehlerhaftem
Abschnitt zurückzuweisen,
sicher gegeben werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 Eine
schematische Gesamtdarstellung einer Zigarettenherstellungseinrichtung,
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2 eine
schematische Darstellung des Stadiums, in dem das Tabakschnittgut
mit Zigarettenpapier umhüllt
wird,
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3 ein
Blockschaltbild einer Konfiguration eines Füllmengenüberwachungssystems für Tabakschnittgut
in einer erfindungsgemäßen Zigarettenherstellungseinrichtung,
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4 ein
Diagramm, das schematisch das Verhältnis zwischen dem Stadium
der Tabakstange, dem Schnitttaktsignal, die Signalart an jeder Position, wie
das analoge Füllmengensignal,
und die Prüftaktung
für diese
Signale darstellt, um ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu veranschaulichen,
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5 ein
Blockschaltbild eines anderen Konfigurationsbeispiels eines Stellenerfassungsabschnitts
eines anderen Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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6 ein
Blockschaltbild eines weiteren Konfigurationsbeispiels eines Stellenerfassungsabschnitts
eines anderen Ausführungsbeispiels
der Erfindung, und
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7 ein
Diagramm, welches das Verhältnis zwischen
dem ersten und zweiten Grenzwert S+ und S–, auf die der in 6 dargestellte Stellenerfassungsabschnitt
eingestellt ist, und dem analogen Füllmengensignal darstellt.
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Zur detaillierteren Erläuterung
der Erfindung wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zigarettenherstellungseinrichtung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Zigarettenherstellungseinrichtung
ist im Grunde so aufgebaut, wie es in den 1 und 2 dargestellt
ist und das Füllmengenüberwachungssystem
für Tabakschnittgut 2a, das
die erfindungsgemäßen Merkmale
aufweist, ist schematisch so aufgebaut, wie es in 3 dargestellt ist.
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Das Füllmengenüberwachungssystem erfasst kontinuierlich
die Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung der
Tabakstange 2b, überwacht
die Gesamtfüllmenge
bzw. Durchschnittsfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette gemäß der Füllungsdichte und ermittelt,
ob die Gesamtfüllmenge
der Zigarette überhöht oder
unzureichend ist. Das Füllmengenüberwachungssystem
erfasst darüber
hinaus örtliche Überschussfüllabschnitte
(harte Stellen) und Füllmangelabschnitte
(weiche Stellen) des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt
in Längsrichtung
der Tabakstange 2b gemäß der Füllungsdichte.
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Wie es genauer in 3 dargestellt ist, weist das Füllmengenüberwachungssystem
einen Abtastkopf 11 bzw. Sensor zum kontinuierlichen Erfassen der
Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der in der Umhüllungseinrichtung 4 kontinuierlich
umhüllten
Tabakstange 2b auf. Der Abtastkopf 11, der hauptsächlich aus
einem Strahlungsdichtemessgerät
besteht und dicht am Förderweg
der Tabakstange 2b angeordnet ist, erfasst kontinuierlich
die Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung der
Tabakstange 2b, die durch den Abtastbereich hindurchläuft.
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Im Einzelnen hat der Abtastkopf 11 zum
Beispiel ein Paar β-Strahlungsquellen
12, 12 und zwei Ionenkammern 13, 13, welche die von den β-Strahlungsquellen
12, 12 abgestrahlten β-Strahlen
empfangen. Ein β-Strahlengang
wird als Abtastbereich, durch den die Tabakstange 2b hindurchläuft, und
der andere β-Strahlengang
wird. als Referenzsystem benutzt. Die durch den Abtastbereich hindurchlaufende Tabakstange 2b dämpft die
die, Ionenkammer 13 erreichenden β-Strahlen
abhängig
von der Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a. Damit wird durch Messen der von
einer Ionenkammer 13 empfangenen β-Strahlungsmenge
die Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a durch den Dämpfungsbetrag der β-Strahlung
ermittelt. Im Einzelnen wird durch Ermitteln der Differenz zwischen
der abhängig
von der Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a gedämpften β-Strahlungsmenge und der durch
das Referenzsystem bestimmten β-Strahlungsmenge
mittels einer Subtraktionseinrichtung 14 die zeitabhängige Dämpfung der β-Strahlungsquellen
12, 12 kompensiert und die Füllungsdichte
bzw. Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a mit hoher Genauigkeit erfasst.
Die kontinuierlich auf diese Weise ermittelte Information über die Füllungsdichte
bzw. Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b wird als analoges Füllmengensignal über einen
Verstärker 15 ausgegeben.
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Die Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 spielt
eine Rolle bei der Ermittlung der Füllmenge des Tabakschnittguts 2a pro
Zigarette in der Tabakstange 2b gemäß dem vom Abtastkopf 11 erzeugten
Füllmengensignal,
indem sie es als Kontrollsignal der Füllmenge ausgibt und beurteilt,
ob die Füllmenge überhöht oder
unzureichend ist.
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Im Einzelnen umfasst die Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 einen
Integrator 22, einen Prüf-
und Haltekreis 23 und zwei Vergleicher 24 und 25.
Der Integrator 22, der durch ein von einer Zeitschaltung 51 synchron
mit der Drehung der Hauptwelle 4a erzeugtes Taktsignal
T zurückgestellt
wird, integriert das Füllmengensignal über eine
Periode des Taktsignals T. Durch diese Integration des Füllmengensignals
wird die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette bestimmt. Der Prüf- und Haltekreis 23,
der gemäß dem Taktsignal
T betätigt
wird, prüft
und hält
die Gesamtfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette bzw. den Integralwert
des Füllmengensignals,
die bzw. das durch den Integrator 22 ermittelt wird. Das
Taktsignal T besteht aus einem Zeitimpulssignal, das die Schnittstelle
der Tabakstange 2b kennzeichnet. Zum Beispiel wird der
Prüf- und Haltekreis 23 an
der Vorderflanke des Taktsignals T angesteuert und der Integrator 22 wird
an dessen Hinterflanke zurückgestellt.
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Die zwei Vergleicher 24 und 25 vergleichen den
Integralwert für
die Gesamtfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette, der durch den Prüf- und Haltekreis 23 gehalten
wird, mit den Füllmengengrenzwerten
V+ bzw. V–,
die durch einen Referenzkreis 61 im voraus gemäß der Zielfüllmenge
festgelegt wurden, um zu beurteilen, ob die Füllmenge an Tabakschnittgut 2a pro
Zigarette überhöht oder
unzureichend ist. Im Einzelnen bedeutet dies, wenn der Integralwert
für die
Gesamtfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a den Referenzwert bzw. Füllmengengrenzwert
V+ übersteigt,
entscheidet der Vergleicher 24, dass die Füllmenge überhöht ist.
Synchron mit dem Abschneiden des Zigarettenabschnittes von der Tabakstange 2b,
der als einen Füllmengenüberschuss
enthaltend beurteilt wird, erzeugt der Vergleichen 24 ein
Ausscheidesignal, das die Anweisung gibt, diese Zigarette zurückzuweisen.
Wenn die Gesamtfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a kleiner ist als der Referenzwert
bzw. Füllmengengrenzwert
V–, urteilt
der Vergleichen 25, dass die Füllmenge unzureichend ist. Synchron
mit dem Abschneiden des Zigarettenabschnitts von der Tabakstange 2b,
der als eine unzureichende Füllmenge
enthaltend beurteilt wird, erzeugt der Vergleicher 25 ein
Ausscheidesignal, das die Anweisung gibt, diese Zigarette zurückzuweisen.
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Außerdem spielt die Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 eine
Rolle bei der Ermittlung der Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a pro Zigarette in der Tabakstange 2b und
der Standardabweichung der Füllmenge
von der Gesamtfüllmenge
pro Zigarette, die aufeinanderfolgend ermittelt wird, wie zuvor beschrieben
wurde, und bei der Steuerung der Füllmenge des Tabakschnittguts 2a bzw.
Steuerung der. Durchschnittsfüllmenge.
Gemäß dieser
Steuerungsinformation werden zum Beispiel die Steuerung der Saugmenge
des Tabakschnittguts 2a zum Förderband 3a in der
Saugeinrichtung 3 durch Steuerung des Unterdrucks und die
Höheneinstellung
der Trimmscheibe 5 zur Steuerung der Dicke durchgeführt.
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Auf der anderen Seite spielt eine
Stellenerfassungseinrichtung 31 eine Rolle bei der Ermittlung des örtlichen Überschussfüllabschnitts
(harte Stelle) und des örtlichen
Füllmangelabschnitts
(weiche Stelle) des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt
in Längsrichtung
der Tabakstange 2b. Diese Stellenerfassungseinrichtung 31 hat
zwei Vergleicher 32 und 33 und zwei Verzögerungskreise 34 und 35.
Die Vergleicher 32 und 33 empfangen das Füllmengensignal und
beurteilen kontinuierlich die örtliche
Füllmenge bzw.
Füllungsdichte
durch Vergleichen des Momentanwerts, der die Füllmenge des Tabakschnittguts 2a in
jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b mit ersten und zweiten Grenzwerten S+
und S– anzeigt.
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Der erste Grenzwert S+ wird auf einen
Wert festgelegt, der 15 bis 25% höher als ein Referenzwert liegt,
wobei der Referenzwert beispielsweise die Zielfüllmenge bzw. Füllungsdichte
im Schnittbereich ist, wo die Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a in der Tabakstange 2b partiell
erhöht
ist. Der zweite Grenzwert S– wird
auf einen Wert 15 bis 25% niedriger als die Zielfüllmenge
bzw. Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a im Hauptabschnitt mit Ausnahme
des Schnittbereichs in der Tabakstange 2b festgelegt. Wenn
die örtliche
Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b, die als Momentanwert des Füllmengensignals
angezeigt wird, den ersten Grenzwert S+ überschreitet, entscheidet der
Vergleicher 32, dass dieser Abschnitt der Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) ist. Wenn die örtliche
Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a, die als Momentanwert des Füllmengensignals
angezeigt wird, niedriger als der zweite Grenzwert S– ist, entscheidet
der Vergleicher 33, dass der Abschnitt der Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) ist.
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Herkömmlich ist die Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a lediglich als Ganzes als Gesamtfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a pro Zigarette in der Tabakstange 2b durch
die zuvor erwähnte
Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 überwacht
worden oder als Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a im dichten Endbereich. Zusätzlich wird bei
der erfindungsgemäßen Zigarettenherstellungseinrichtung
der Momentanwert des Füllmengensignals,
der sich in jedem Moment ändert,
kontinuierlich mit dem ersten und zweiten Grenzwert S+ und S– verglichen
und durch die zwei Vergleicher 32 und 33 in der
Stellenerfassungseinrichtung 31 eine Beurteilung durchgeführt, durch
die das örtliche Überschreiten
und Unterschreiten der Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
des Tabakschnittguts 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b kontinuierlich erfasst werden.
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Das Beurteilungsergebnis dieser Vergleicher 32 und 33 wird
als Ausscheidesignal ausgegeben, das Anweisungen gibt, eine von
der Tabakstange 2b abgeschnittene Zigarette zurückzuweisen,
die den Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) oder Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) an Tabakschnittgut 2a enthält. Im Einzelnen
wird das Ausscheidesignal über
die Verzögerungskreise 34 und 35 taktgeregelt, die
durch Empfang des Taktsignals T angesteuert werden, und synchron
mit dem Abschneiden der Zigarette von der Tabakstange 2b erzeugt.
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Nachdem das analoge Füllmengensignal über eine
Zigarette in der Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 integriert
ist, wird die Gesamtfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a aus dem Integralwert beurteilt. Inzwischen
wird in der Stellenerfassungseinrichtung 31 das analoge
Füllmengensignal
in Echtzeit beurteilt.
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Aus diesem Grund tritt eine einer
Zigarette entsprechende Zeitverschiebung beim Beurteilungstakt auf.
Zur Absorption dieser Zeitverschiebung verzögern die Verzögerungskreise 34 und 35 das
Beurteilungsergebnis bzw. Ausscheidesignal der Vergleichen 32 und 33 um
eine einer Zigarette entsprechende Zeit, wodurch das Beurteilungsergebnis
der Vergleicher 32 und 33 mit dem Ausgangstakt
des Beurteilungsergebnisses bzw. Ausscheidesignal der Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 synchronisiert wird.
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Die Ausgangsinformationen (Ausscheidesignale)
aus der Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 und
der Stellenerfassungseinrichtung 31 sind Eingangsinformationen
für Schieberegister 43 und 44 für die Ausscheidesteuerung
durch Oder-Schaltungen 41 und 42. Die Ausscheidesignale
werden außerdem durch
die Schieberegister 43 und 44 taktgesteuert und
an die nicht dargestellte Ausscheidesteuereinrichtung einer Filterbefestigungseinrichtung 8 abgegeben.
Dies führt
dazu, dass die Zigarettenstange 2c, die den Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) oder den Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) enthält, in
der Schneideinrichtung 7 von der Tabakstange 2b abgeschnitten
wird und das Ausscheidesignal an die nicht dargestellte Ausscheidesteuereinrichtung
der Filterbefestigungseinrichtung 8 synchron mit dem Takt
abgegeben wird, in dem die Zigarettenstange 2c zur Filterbefestigungseinrichtung 8 geschickt
wird.
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4 zeigt
schematisch das Verhältnis
zwischen dem Stadium der in der Umhüllungseinrichtung 4 kontinuierlich
umhüllten
Tabakstange 2b, den Schnittstellen der Tabakstange 2b,
dem Schnitttaktsignal, das Anweisungen zum Schneiden der Tabakstange 2b gibt,
dem Füllmengensignal,
das kontinuierlich aus der Tabakstange 2b ermittelt wird,
dem Signalwert in jedem Abschnitt, der aus dem Füllmengensignal ermittelt wird,
und die Taktung dieser Signale.
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Die Funktionen und die Arbeitsweise
der Stellenerfassungseinrichtung 31 wir nun mehr im Einzelnen
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
In der Umhüllungseinrichtung 4 hat
eine Tabakstange 2b, die zu einer langen Stange umhüllt wurde, Bereiche,
in denen die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a durch die Wirkung der Taschen 5a der
synchron mit dem Taktsignal T gedrehten Trimmscheibe 5 in
Intervallen einer Zigarette partiell erhöht ist. Der Bereich, in dem die
Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a partiell erhöht ist, ist der Schnittbereich
der Tabakstange 2b, wie durch Schraffieren angezeigt ist.
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Das Taktsignal T wird bei jedem vorherbestimmten
Takt durch Zählen
eines Referenztakts erzeugt, der durch einen nicht dargestellten,
mit der Hauptwelle 4a verbundenen Kodierer erzeugt wird. Angenommen,
dass der Kodierer zum Beispiel bei einer Umdrehung der Hauptwelle 4a einen
Referenztakt von 1200 Impulsen entsprechend der Länge von vier
Zigarettenstangen 4c erzeugt, so wird das Taktsignal T
zur Bestimmung des ersten Schnitttaktes zu dem Zeitpunkt erzeugt,
an dem ausgehend vom Referenzpunkt (0-Impulspunkt) 81 Impulse des
Referenztakts gezählt
wurden und anschließend
wird es jedes Mal erzeugt, wenn 150 Impulse des Bezugtakts gezählt-wurden.
Daher wird das Taktsignal T mit einer Periode erzeugt, die einer
Zigarettenlänge
entspricht.
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Die Trimmscheibe 5 wird
synchron mit dem Taktsignal gedreht und deren Tasche 5a ist
in einem Bereich angeordnet, wo sie der Unterseite des Förderbands 3a über einen
Zeitraum von 20 Impulsen vor und nach dem Taktsignal T, d. h. während insgesamt
40 Impulsen, zugewandt ist, wie durch ein Torsignal G dargestellt
ist. Durch die Steuerung der Drehung der Trimmscheibe 5 wird
die Füllmenge
des Tabakschnittguts 2a in Längsrichtung der Tabakstange 2b im
Zeitabstand von einer Zigarettenlänge partiell erhöht.
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Die Tabakstange 2b wird
in der Schneideinrichtung 7 gemäß dem Taktsignal T in Zigarettenstangen 2c geschnitten,
die jeweils die Länge
von zwei Zigaretten haben. Die Zigarettenstangen 2c werden dann
nacheinander der Filterbefestigungseinrichtung 8 zugeführt, wo
sie auf die Länge
einer Zigarette geschnitten werden. Das Schneiden der Tabakstange 2b in
der Schneideinrichtung 7 erfolg synchron mit ungeradzahligen
Takten (schwarzer Pfeil C1) des Taktsignals T (Steuerung des Schnittstelle
der Tabakstange). Die geradzahligen Takte (weißer Pfeil C2) des Taktsignals
T werden jeweils als Takt für
die Einstellung der Lage bzw. Taktung der letzten Schnittstelle
verwendet, wo die Zigarettenstange 2c in Hälften geschnitten
wird, wenn in der Filterbefestigungseinrichtung 8 jeweils
ein Filterstückchen
an den Enden der Zigarettenstange 2c befestigt worden ist.
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Andererseits wird das kontinuierlich
umhüllte Tabakschnittgut 2a in
Verbindung mit dem Umhüllen dem
Abtastkopf 11 zugeführt
und die Füllmenge
jedes Abschnitts in Längsrichtung
wird kontinuierlich geprüft.
Der Abtastkopf 11 erfasst kontinuierlich die Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
an Tabakschnittgut 2a in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b, wie mit dem analogen Füllmengensignal D
in 4 dargestellt ist.
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Die zuvor beschriebene Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 integriert
das so erfasste Füllmengensignal
D über
den einer Zigarette entsprechenden Zeitraum gemäß dem Taktsignal T, wie es zum
Beispiel durch das Ausgangssignal des Integralwerts 1 in 4 dargestellt ist, und bestimmt
dadurch die Gesamtfüllmenge
des Tabakschnittguts 2a, das eine Zigarette füllt. Dir
zur Prüfung
im Prüf-
und Haltekreis 23 gehaltene Integralwert 1, d.
h. die Gesamtfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette wird mit den vorher
festgelegten Füllmengengrenzwerten V+
und V– in
einem durch das Taktsignal T festgelegten Takt verglichen, wie in 4 dargestellt ist. Dieser
Vergleich des Integralwerts 1 mit den Füllmengengrenzwerten V+ und
V– bestimmt,
ob die Füllmenge
pro Zigarette größer oderkleiner
als die Zielfüllmenge
ist. Mit anderen Worten, er bestimmt, ob die Zigarette eine übermäßig gefüllte Zigarette
oder eine unzureichend gefüllte
Zigarette ist..
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Die durchschnittliche Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a, die eine Zigarette füllt, wird
aus dem Durchschnittswert der Gesamtfüllmengen bzw. Integralwerte 1,
die nacheinander für
jede Zigarette über eine
Vielzahl von Perioden bestimmt wurden, berechnet. Die Standardabweichung
der Füllmenge
wird berechnet durch Bestimmung der Verteilung der Integralwerte
1 der Füllmengen.
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Obwohl die Verarbeitungsschaltung
hier nicht besonders dargestellt ist, integriert die Füllmengenbeurteilungseinrichtung 21 partiell
das Füllmengensignal
D im Schnittbereich wie es als Signal für den partiellen Integralwert
B in 4 dargestellt ist, zum
Beispiel gemäß dem in 4 dargestellten Taktsignal
T und dem den Schnittbereich darstellenden Torsignal G. Diese partielle
Integration des Füllmengensignals
D bestimmt die Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
an Tabakschnittgut 2a am dichten Ende der Zigarette, wo
die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a partiell erhöht ist. Durch Beurteilung der
Füllmenge
bzw. des partiellen Integralwerts B bei jedem durch das Taktsignal
T festgelegten Takt wird die Möglichkeit des
Austretens von Tabakschnittgut 2a aus dem geschnittenen
Ende der Zigarette beurteilt.
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Im Gegensatz dazu vergleicht die
Stellenerfassungseinrichtung 31 die durch das Füllmengensignal
D dargestellte Füllungsdichte
an Tabakschnittgut 2a selbst in jedem Abschnitt in Längsrichtung
der Tabakstange 2b mit den ersten und zweiten Grenzwerten
S+ und S–,
wie in 4 dargestellt
ist. In diesem Fall wird das kontinuierliche Vergleichen des Füllmengensignals
D mit den ersten und zweiten Grenzwerten S+ du S– ungeachtet des Taktsignals
T durchgeführt.
Wenn die Größe bzw.
der Momentanwert des Füllmengensignals
D den ersten Grenzwert S+ überschreitet
oder unter den zweiten Grenzwert S– fällt, wird entschieden, dass
die Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
an Tabakschnittgut 2a in dem erfassten Abschnitt der Füllmenge
der Tabakstange 2b, die durch den Erfassungstakt dargestellt
ist, örtlich überhöht oder örtlich unzureichend
ist. Das heißt,
es wird entschieden, dass der erfasste Abschnitt ein Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) oder ein Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) ist, der ein Qualitätsproblem darstellt.
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So wird mit der Einrichtung, die
in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, in dem Arbeitsverfahren,
bei dem die Tabakstange 2b durch kontinuierliches Umhüllen des
Tabakschnittguts 2a hergestellt wird, nicht nur aufeinanderfolgend
beurteilt, ob die Gesamtfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a pro Zigarette richtig ist oder nicht,
sondern es kann auch beurteilt werden, ob ein örtlicher Überschussfüllabschnitt (harte Stelle)
und/oder ein Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) in der Zigarette vorhanden ist.
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Wenn die Umhüllungsgeschwindigkeit ansteigt,
besteht die Gefahr, dass die Füllungsdichte des
Tabakschnittguts 2a in Längsrichtung der Tabakstange 2b ungleichförmig ist,
was einen örtlichen Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) an Tabakschnittgut 2a verursacht. Diese
Zigarettenherstellungseinrichtung kann solche fehlerhaften Abschnitte
bei der Herstellung bzw. beim Umhüllen sicher und in Echtzeit
erkennen. Außerdem
können
der Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) durch Benutzung des zur Überwachung der Füllmenge
der Tabakstange 2b verwendeten Abtastkopfs 11,
d. h. durch das analoge Füllmengensignal
D, sicher erfasst werden. Ferner wird das Erfassungsergebnis bzw.
das Ausscheidesignal des Überschussfüllabschnitts
(harte Stelle) und Füllmangelabschnitts
(weiche Stelle) synchron mit dem Beurteilungssignal der Gesamtfüllmenge
bzw. Ausscheidesignal ausgegeben, so dass fehlerhafte Zigaretten
in der anschließenden
Filterbefestigungseinrichtung 8 leicht und sicher zurückgewiesen
werden können.
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Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind der erste und der zweite Grenzwert S+ und S– starr festgelegt und die örtliche
Füllmenge
der Tabakstange 2b wird gleichförmig in Längsrichtung beurteilt. Jedoch
kann, wie es in 5 dargestellt
ist, eine Torschaltung 36 in der Vorstufe der Vergleichen 32 und 33 in
der Stellenerfassungseinrichtung 31 angeordnet sein, um
nur den örtlichen Überschuss
und Mangel der Füllmenge
im Schnittbereich zu beurteilen, wo die Füllmenge an Tabakschnittgut 2a in
der Tabakstange 2b erhöht
ist. In diesem Fall können
der erste und der zweite Grenzwert S+1 und S–1 15 bis 25% höher bzw.
niedriger als der Referenzwert festgelegt werden, wobei der Referenzwert
die Zielfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a in der Tabakstange 2b im
Schnittbereich ist. Wenn die Füllmenge
den ersten Grenzwert S+1 übersteigt,
der 15 bis 25% über
der Zielfüllmenge
festgelegt ist, kann der erfasste Abschnitt als Überschussfüllabschnitt (harte Stelle 9
beurteilt werden, und wenn die Füllmenge
unter den zweiten Grenzwert S–1
fällt,
der 15 bis 25% niedriger als die Zielfüllmenge festgelegt ist, kann
der Abschnitt als Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) beurteilt werden.
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In gleicher Weise kann, unter Ausschluss des
Schnittbereichs, in dem die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a erhöht ist, nur das Füllmengensignal
im Hauptabschnitt über
die Torschaltung 36 extrahiert werden und die Füllmenge
in diesem Abschnitt wird mit ersten und zweiten Grenzwerten S+2
und S–2 verglichen,
die 15 bis 25% höher
bzw. niedriger als die Zielfüllmenge
an Tabakschnittgut 2a in diesem Abschnitt ist, wodurch
ein Überschussfüllabschnitt (harte
Stelle) und ein Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) erfasst werden können.
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Zum getrennten Erfassen eines Überschussfüllabschnitts
(harte Stelle) und Füllmangelabschnitts (weiche
Stelle) im Hauptabschnitt der Tabakstange 2b und des Schnittbereichs,
wo die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a erhöht ist, sind ferner, wie zum
Beispiel in 6 dargestellt
ist, Wähler 37 und 38 zum wahlweisen
Einstellen der ersten und zweiten Grenzwerte S+1, S+2, S–1, und
S–2 vorgesehen,
durch die an den Vergleicher 32 und 33 gegebene
Vergleichsgrenzwerte S+ und S– gemäß dem gewöhnlichen
Niveauwechsel des Füllmengensignals
D veränderlich eingestellt
werden können,
wie es in 7 dargestellt
ist. In diesem Fall können
zum Beispiel die ersten und zweiten Grenzwerte S+ und S–, die vorher eingestellt
werden, um einen Betrag a entsprechend der erhöhten Menge an Tabakschnittgut 2a im Schnittbereich
der Tabakstange 2b verändert
werden. Im Einzelnen kann die Zigarettenherstellungseinrichtung
so ausgebildet werden, dass der Betrag a zu bzw. von den ersten
und zweiten Grenzwerten S+ uns S– unter Verwendung eines nicht
dargestellten Addierers anstelle der Wähler 37 und 38 addiert
bzw. subtrahiert wird.
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Gemäß der Konfiguration, bei der
die Grenzwerte S+ und S– zum
Erfassen des Überschussfüllabschnitts
(harte Stelle) und des Füllmangelabschnitts
(weiche Stelle) gemäß der Änderung
der Füllmenge
der Tabakstange 2b veränderlich
eingestellt wird, so dass die Füllmenge
an Tabakschnittgut 2a im Schnittbereich erhöht ist,
können
der Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und der Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) in Bezug auf die Zielfüllmenge an Tabakschnittgut 2a in
jedem Bereich in Längsrichtung
der Tabakstange 2b erfasst werden. Durch Zurückweisen
der Zigarette mit diesen fehlerhaften Bereichen kann die Herstellungsqualität der Zigaretten
gesteigert werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das zuvor
beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Zum Beispiel kann die Erfindung in ähnlicher Weise bei einer Zigarettenherstellungseinrichtung
verwendet werden, die beim Abtastkopf 11 Infrarotstrahlen
oder Ultraschallwellen anstelle von β-Strahlen verwendet. Außerdem können als
Verzögerungskreise 34 und 35 für die Takteinstellung
Schieberegister verwendet werden, die zum Beispiel durch Empfang
des Taktsignals T angesteuert werden. Es ist überflüssig, zu erwähnen, dass
zusätzlich
zu den Sensoren bzw. Messeinrichtungen zum Erfassen der Füllmenge
einer Zigarette spezielle Sensoren zum Erfassen eines Überschussfüllabschnitts
(harte Stelle) und Füllmangelabschnitts
(weiche Stelle) vorgesehen sein können.
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Wie zuvor beschrieben wurde, kann
bei der erfindungsgemäßen Zigarettenherstellungseinrichtung
in jedem Bereich in Längsrichtung
der Tabakstange ein örtlicher Überschussfüllabschnitt
oder Füllmangelabschnitt
erfasst werden, indem der Momentanwert des Füllmengensignals, das für die Füllmenge
bzw. Füllungsdichte
an Tabakschnittgut in jedem Bereich in Längsrichtung der Tabakstange kennzeichnend
ist, mit vorher festgelegten Grenzwerten verglichen wird und das
Erfassungsergebnis synchron mit der Transporttaktung der von der
Tabakstange abgeschnittenen Zigarettenstange einer vorherbestimmten
Länge oder
der Zigarette ausgegeben wird. Daher kann zusätzlich zum Ausscheiden einer
Zigarette mit unzureichender Gesamtfüllmenge, was herkömmlich bewirkt
wurde, die Zigarette mit einem örtlichen Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und/oder Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle) an Tabakschnittgut sicher zurückgewiesen werden. Als Ergebnis
kann die Herstellungsqualität
gesteigert werden, sogar wenn die Herstellungsgeschwindigkeit erhöht wird.
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Weil darüber hinaus der zuvor genannte Überschussfüllabschnitt
oder Füllmangelabschnitt unter
den Grenzwerten erfasst wird, die gemäß den Füllmengen in jedem Bereich eingestellt
werden, in dem die Füllmenge
gesteuert wird, können
ein örtlicher Überschussfüllabschnitt
(harte Stelle) und ein örtlicher
Füllmangelabschnitt
(weiche Stelle), die ein Qualitätsproblem
darstellen, leicht und sicher erfasst werden. Daher kann die Wirkung
erzielt werden, dass fehlerhafte Zigaretten aufgrund des Prüfergebnisses der
Gesamtfüllmenge
der Zigarette und auch eine Zigarette mit den mangelhaften Bereichen
sicher zurückgewiesen
werden können.