EP0032398B1 - Apparat und Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Zigarettenmaschine - Google Patents

Apparat und Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Zigarettenmaschine Download PDF

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EP0032398B1
EP0032398B1 EP19810100183 EP81100183A EP0032398B1 EP 0032398 B1 EP0032398 B1 EP 0032398B1 EP 19810100183 EP19810100183 EP 19810100183 EP 81100183 A EP81100183 A EP 81100183A EP 0032398 B1 EP0032398 B1 EP 0032398B1
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EP
European Patent Office
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moisture content
moisture
rod
signal
sensor
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EP19810100183
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English (en)
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EP0032398A2 (de
EP0032398A3 (en
Inventor
Jerome Sydney Osmalov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philip Morris USA Inc
Original Assignee
Philip Morris USA Inc
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Publication date
Application filed by Philip Morris USA Inc filed Critical Philip Morris USA Inc
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Publication of EP0032398A3 publication Critical patent/EP0032398A3/en
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes

Definitions

  • This invention pertains to cigarette manufacture and, in particular, to control of cigarette manufacture at the cigarette maker.
  • the tobacco is usually stored for a period of time, which may be up to three days, in storage areas before being further processed into actual cigarettes at a cigarette maker.
  • these storage areas are subjected to a controlled climate in order to maintain the tobacco moisture content at the predetermined level established during the primary processing.
  • This storage procedure is costly and the tobacco may still undergo moisture changes during subsequent transport of the tobacco to the cigarette maker.
  • These moisture changes adversely affect maker operation, particularly in cases where the maker is provided with controls for establishing preselected values for various cigarette rod parameters such as, for example, rod density and/or rod firmness.
  • This is mentioned in British Specification 1,376,747 which discloses a microwave system for controlling tobacco rod density. In this system, since the microwave energy is affected by moisture as well as tobacco content, the system is constructed to permit obtaining values of each of these parameters from microwave signals which depend on both.
  • determined rod moisture content is utilized to control the moisture content of the input tobacco as it is being conveyed to the maker. Control is effected by determining the difference between the output rod moisture content and a desired target moisture content and using this difference to control the addition or subtraction of moisture to the input tobacco until output rod moisture content is at target moisture.
  • the invention further contemplates utilization of a number of techniques for determining rod moisture content. These techniques require a number of sensors for generating sensor signals related to output rod parameters such as moisture, firmness, density and speed.
  • Fig. 1 shows a system in accordance with the principles of the present invention for providing moisture control at a cigarette maker 1.
  • the maker 1 provides from the input tobacco stream 2 a continuous cigarette rod which is cut into lengths to provide individual cigarettes.
  • cigarette maker operation is controlled such that the cigarette rod has a moisture content which is substantially equal to a desired or target moisture value M t .
  • individual cigarettes resulting from the rod have a substantially equal precisely determined moisture content, thereby providing enhanced uniformity in cigarette production and improved quality control.
  • a moisture sensor 3 at the cigarette maker 1 monitors the cigarette rod and generates an output electrical signal M s indicative of rod moisture content.
  • the moisture sensor signal M s is fed to a signal processor 4 which develops an output control signal C for controlling the moisture content of the rod.
  • control is effected by changing or varying the moisture content of the input tobacco 2 until the output rod moisture content is at the target moisture value. This may be accomplished by utilizing the signal C to appropriately control conventional moistening means and/or dryer means situated adjacent the conveyance path of the input tobacco.
  • a moistening unit 5 which might comprise, for example, a steam source followed by a controllable valve, and a dryer 6 are responsive to the signal C and add and subtract moisture, respectively, to and from the input tobacco 2.
  • the control signal C brings the moistening unit 5 into operation during periods when the output rod moisture content is below target moisture and brings the dryer 6 into operation during periods when the output rod moisture content is above target moisture.
  • the processing operations of the signal processor 4 involve the generating of a rod moisture content signal M e from the moisture sensor signal M s and the formation of the control signal C from comparison of the generated signal M e with the target moisture M t .
  • Generation of the signal M e by the processor 4 depends to a large degree on the particular moisture sensor being used and such generation is carried out by processing the signal M s to provide a signal which is representative of the actual or true rod moisture content. Where the characteristics of the moisture sensor are such that the sensor signal M s is itself representative of true rod moisture content, then this processing is carried out by equating M e to M s .
  • adjusting factors are provided to account for the influence of the sensor characteristics. In actual practice, these adjusting factors can be empirically determined for each particular moisture sensor.
  • a speed or velocity sensor 9 may be provided for cigarette rod speed determination and included for sensor signal adjustment.
  • a first sensor which might be employed for the sensor 3 is a resistance type moisture sensor.
  • a resistance type moisture sensor might be formed on the above- mentioned conventional maker by inserting probes through apertures spaced along the length of the so-called tongue of the maker whereat the rod is being formed, the probes being of sufficient length to enter into the tobacco rod.
  • a current or voltage could then be supplied to the probe and the resultant voltage or current through the probe circuit measured to determine the tobacco rod resistance, and, therefore, the rod moisture content.
  • moisture content can be expressed as follows:
  • a o -A3 are constants which can be empirically determined for each particular tobacco blend and resistance sensor.
  • the signal processor 4 utilizes the sensor signal M s , the firmness sensor signal F s and the speed sensor signal S to derive the moisture content signal M e based on the expression (1).
  • the moisture sensor signal M s is a function of reflected and transmitted microwave power values in the absence and presence of the cigarette rod, these values being suitably adjusted for temperature variations in the cavity and/or the rod.
  • M s is as follows: where R a and T a are temperature adjusted values of the reflectance and transmittance of microwave power in the absence of the cigarette rod and Rp and Tp are temperature adjusted values of the reflectance and transmittance in the presence of the cigarette rod.
  • the obtained sensor signal M s requires adjustment related to the mass of the cigarette rod.
  • the moisture content is given as:
  • the constants B o and B 1 can also be empirically determined for the particular tobacco blend and microwave sensor being used.
  • the signal processor 4 determines the control signal C based upon the sensor signal M s adjusted by certain of the other sensor signal F s , D s and S as provided in equations 1, 2 and 3.
  • the processor 4 might typically take the form of a general or special purpose digital computer programmed in accordance with such equations and having stored therein the target values and appropriate constants.
  • the firmness sensor 3 utilized with the present invention can be of a strain gauge type and may, for example, be of a type as shown and described in United States Patent No. 4,033,360. Additionally, the density sensor 7 might be a beta gauge type manufactured by Molins Ltd. and supplied with its model number MK8 or MK9 cigarette maker. The speed sensor 9, on the other hand, might be a tachometer of conventional design yielding a value of voltage to represent revolutions per minute.
  • the signal processor may be utilized to also generate a firmness control signal C designed to control the maker such that the output rod has a predetermined or target firmness F t at the target moisture M t . Since the moisture control of the system maintains the output rod moisture content substantially at target moisture M t , the firmness variations requiring correction will depend almost solely on tobacco content variations.
  • control signal C' is expressed as follows: where F sm is firmness content in the tobacco attributable to moisture referenced to target moisture and is given as The latter expression, in turn, is derivable from rod firmness attributable to moisture which can be expressed as: where K o is a constant determined by the tobacco blend and the rod weight per unit volume and K, is a negative constant determined by the tobacco blend only.
  • firmness control can be achieved by utilizing the control signal C' to adjust the height of the ecreteur blade used to cut the tobacco stream at a given depth during rod formation.
  • the control signal C' might be used to control the maker distributor to obtain the desired control.

Landscapes

  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)

Claims (16)

1. Apparat zur Überwachung des Betriebes einer Zigarettenmaschine (1), welcher Tabak zugeführt wird, aus dem sie einen Zigarettenstrang herstellt, wobei das Gerät einen Sensor (8), der ein in Beziehung zu der Festigkeit des Stranges stehendes Festigkeitssignal (Fs) abgibt, sowie eine auf das Festigkeitssignal (Fs) ansprechende Anlage (4) zum Überwachen der Festigkeit des Stranges aufweist, gekennzeichnet durch
einen Sensor (3), der ein in Beziehung zu dem Feuchtigkeitsgehalt des Stranges stehendes Feuchtigkeitssensorsignal (Ms) abgibt,
und eine Anlage (4), die auf das Feuchtigkeitssensorsignal (Ms) anspricht, um den Feuchtigkeitsgehalt des zugeführten Tabaks zu steuern.
2. Apparat nach Anspruch 1, worin:
die Feuchtigkeitssteueranlage (4) den Feuchtigkeitsgehalt des zugeführten Tabaks auf einer solchen Höhe hält, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Stranges einem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt entspricht,
und die Festigkeitssteueranlage (4) die Festigkeit des Stranges bei dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt bei einer vorbestimmten Festigkeit hält.
3. Apparat nach Anspruch 1, außerdem umfassend:
einen Sensor (9), der ein in Beziehung zu der Geschwindigkeit des Stranges stehendes Geschwindigkeitssensorsignal (S) abgibt.
4. Apparat nach Anspruch 3, worin:
der Sensor zur Abgabe eines Feuchtigkeitssensorsignals (Ms) als Widerstands - Feuchtigkeitssensor ausgebildet ist.
5. Apparat nach Anspruch 1, außerdem umfassend:
einen weiteren Sensor (7) zur Abgabe eines in Beziehung zu der Dichte des Stranges stehenden Dichtesensorsignals (Os),
6. Apparat nach Anspruch 5, worin:
der Sensor zur Abgabe eines Feuchtigkeitssensorsignals (Ms) als Mikrowellen - Feuchtigkeitssensor ausgebildet ist.
7. Apparat nach den Ansprüchen 1, 3, 4, 5 oder 6, worin:
die Steuerungseinrichtung umfaßt:
eine Signalverarbeitungsanlage (4), die auf die Sensorsignale anspricht und ein der tatsächlichen Feuchtigkeit in dem Strang entsprechendes Feuchtigkeitsgehaltssignal abgibt,
und eine Feuchtigkeitssteuerungseinrichtung (5, 6), die auf das Feuchtigkeitsgehaltssignal anspricht, um den Feuchtigkeitsgehalt des zugeführten Tabaks einzustellen.
8. Apparat nach Anspruch 7, worin der zugeführte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt hat, der unter einem in dem Strange geforderten vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt liegt, und worin:
die Signalverarbeitungsanlage (4) ein Steuersignal (C) erzeugt, das von einem Vergleich des Feuchtigkeitsgehaltssignals mit dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt abhängt, und die Feuchtigkeitssteuerungseinrichtung auf das Steuersignal (C) anspricht und eine Einrichtung (5) zum Zuführen von Feuchtigkeit zu dem zugeführten Tabak aufweist.
9. Apparat nach Anspruch 7, worin der zugeführte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt hat, der über einem in dem Strang geforderten vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt liegt, und worin:
die Signalverarbeitungsanlage (4) ein Steuersignal (C) erzeugt, das von einem Vergleich des Feuchtigkeitsgehaltssignals mit dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt abhängt, und die Feuchtigkeitssteuerungseinrichtung auf das Steuersignal (C) anspricht und eine Einrichtung (6) zum Entziehen von Feuchtigkeit aus dem zugeführten Tabak aufweist.
10. Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Zigarettenmaschine, welcher Tabak zugeführt wird, aus dem sie einen Zigarettenstrang bildet, wobei das Verfahren das Abtasten der Festigkeit des Stranges für die Abgabe eines Festigkeitssensorsignals sowie das Überwachen der Festigkeit des Stranges auf der Grundlage des Festigkeitssensorsignals umfaßt, gekennzeichnet durch
Abtasten des Feuchtigkeitsgehalts des Stranges zur Abgabe eines Feuchtigkeitssensorsignals und Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks auf der Grundlage des Feuchtigkeitssensorsignals.
11. Verfahren nach Anspruch 10, worin: der Schritt der Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks ausgeführt wird, indem der Feuchtigkeitsgehalt des zugeführten Tabaks auf einer solchen Höhe gehalten wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Stranges einem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt entspricht,
und der Schritt der Steuerung der Festigkeit des Stranges in der Weise ausgeübt wird, daß die Festigkeit bei dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt auf einer vorbestimmten Festigkeit gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, außerdem umfassend:
das Abtasten der Dichte des Stranges zur Abgabe eines Dichtesensorsignals,
und daß der Schritt zur Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks auf dem Feuchtigkeitssensor- und dem Dichtesensorsignal beruht.
13. Verfahren nach Anspruch 10, worin: der Schritt der Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des Stranges auf den Feuchtigkeitssensor- Festigkeitssensor- und Geschwindigkeitssensorsignalen beruht.
14. Verfahren nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, worin:
der Schritt der Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks umfaßt:
Verarbeiten der Sensorsignale zum Erzeugen eines Feuchtigkeitsgehaltssignals, das der tatsächlichen Feuchtigkeit in dem Strang entspricht,
und Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehaltssignals.
15. Verfahren nach Anspruch 14, worin der zugeführte Tabak einen Feuchtigkeitsgehalt unter einem in dem Strang geforderten vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt hat und worin:
der Schritt des Verarbeitens der Sensorsignale das Vergleichen des Feuchtigkeitsgehaltssignals mit dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt umfaßt,
und der Schritt des Einstellens des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks dadurch ausgeführt wird, daß dem Tabak Feuchtigkeit auf der Grundlage des Vergleichs des Feuchtigkeitsgehaltssignals und des vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalts zugeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, worin der zugeführte Tabak einen über einem in dem Strang geforderten Feuchtigkeitsgehalt liegenden Feuchtigkeitsgehalt hat und worin
der Schritt des Verarbeitens der Sensorsignale das Vergleichen des Feuchtigkeitsgehaltssignals mit dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt umfaßt,
und der Schritt des Einstellens des Feuchtigkeitsgehalts des zugeführten Tabaks in der Weise ausgeführt wird, daß dem zugeführten Tabak auf der Grundlage des Vergleichs des Feuchtigkeitsgehaltssignals mit dem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt Feuchtigkeit entzogen wird.
EP19810100183 1980-01-14 1981-01-13 Apparat und Verfahren zur Überwachung des Betriebes einer Zigarettenmaschine Expired EP0032398B1 (de)

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