EP0038977A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von perforiertem Papier - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von perforiertem Papier Download PDF

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EP0038977A2
EP0038977A2 EP81102736A EP81102736A EP0038977A2 EP 0038977 A2 EP0038977 A2 EP 0038977A2 EP 81102736 A EP81102736 A EP 81102736A EP 81102736 A EP81102736 A EP 81102736A EP 0038977 A2 EP0038977 A2 EP 0038977A2
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EP
European Patent Office
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signal
voltage
paper
frequency
web speed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP81102736A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0038977A3 (de
Inventor
Bruno Kluss
Konrad Polzer
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.)
Softal Elektronik Erik Blumenfeld KG
Softal Elektronik GmbH
Original Assignee
Softal Elektronik Erik Blumenfeld KG
Softal Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Softal Elektronik Erik Blumenfeld KG, Softal Elektronik GmbH filed Critical Softal Elektronik Erik Blumenfeld KG
Publication of EP0038977A2 publication Critical patent/EP0038977A2/de
Publication of EP0038977A3 publication Critical patent/EP0038977A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/26Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet
    • B26F1/28Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet by electrical discharges

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of perforated paper, in particular cigarette and tip paper, in which the paper is placed between two electrodes, to which a voltage sufficient for arcing is applied.
  • the invention relates to a device for performing the method.
  • DE-AS 11 63 216 it is known to perforate cigarette paper by passing the paper through a field of electrical sparks. From DE-OS 25 31 285 it is also known to also perforate cigarette paper only in certain zones by high-voltage spark erosion.
  • the object of the present invention is to provide a way to adjust the ratio between the area of the perforations or air inlets in the paper and the paper area itself according to the requirements.
  • the task. is achieved in that the paper is continuously moved in a web, a signal which is dependent on the web speed is obtained, and the time interval between the sparkovers is controlled by a predetermined setting value and the speed-dependent signal.
  • the paper can be perforated without stopping it for perforation, the web speed of the paper and the hole spacing being made dependent on one another in such a way that the desired hole spacing is achieved at every web speed occurring during operation.
  • the hole spacing and thus the perforation density can be selected by a predefined setting value, the hole spacing and thus the frequency the holes determine the effective ventilation area.
  • the speed-dependent signal is a DC voltage proportional to the web speed, which is adapted to the operating conditions by a control and converted into a pulse train, the individual pulses each causing a sparkover after amplification.
  • the DC voltage which is dependent on the web speed, can be obtained without difficulty, and the adaptation to the operating conditions, for example to the desired porosity, can easily be achieved by regulating this DC voltage to a desired value using a potentiometer.
  • This DC voltage can be converted into a pulse train by conventional electrical components, the frequency of which depends on the level of the DC voltage. These individual pulses can then be used to generate the sparkover, each stabilized by amplification.
  • the pulses of the pulse train are reshaped to adjust the hole size before they are amplified.
  • the effective ventilation area is determined not only by the number of holes, but also by the size of the individual holes.
  • This adjustment can be adjusted by adjusting the DC voltage after the control additionally sets the DC voltage for each zone individually.
  • the supplied DC voltage value which is representative of the web speed, is thus influenced again before it is converted into a pulse train, and this time separately for each zone, so that the subsequent voltage-frequency converters deliver a pulse train set separately for each zone.
  • a preferred form of the method provides that the ventilation for each zone is measured, this actual value is compared with a target value and, in the event of a deviation between the actual value and the target value, the DC voltage for each zone is changed individually until the actual value and the target value match.
  • a controlled system is set up which uses known methods to check the perforation generated to determine whether the perforation value has assumed the desired value. By influencing the DC voltage, the perforation density can be changed in this controlled system until it is adjusted to the desired value.
  • a method provides for the ventilation of the individual zones to be measured simultaneously and the deviations of the actual values from the setpoint to be corrected by automatically changing the DC voltage for each zone. In this way, a control loop is set up for each zone, so that the perforation generated is automatically adapted to the desired value.
  • a pulse train is obtained as the signal dependent on the web speed, the frequency of which is a measure of the web speed, the pulse train drives a changeable gate signal, and that a pulse train with a fixed, at least five times the frequency of the signal dependent on the web speed to the electrodes for the arcing.
  • This method does not increase the perforation density, i.e. the number of holes per unit area, but rather sets the hole size.
  • a pulse train is taken, which is related to the web speed.
  • This pulse sequence can either be achieved, as described above, by obtaining a DC voltage and then converting it into a frequency, or by mechanically driving parts for the web speed mechanically by opening and closing contacts or via magnetic, optical or similar sensors Generate pulse train.
  • the pulses trigger gate signals, which are therefore dependent on the frequency of the pulses. Furthermore, a pulse train of high frequency is provided, and the gate signal opens the connection between the generator for the pulse train of high frequency and the electrodes, so that for the duration of the gate signal this pulse train of high frequency generates sparks after appropriate amplification. Ultimately, a sequence of sparks, also at a high frequency, is thus obtained on the spark gap, this frequency being chosen so high that not several holes are formed in succession on the paper web, but that the spark following the first spark is the hole created by the first spark expand. The strength of the extension depends on the gate signal, so the setting of the device signal can influence the hole size.
  • An order of magnitude of approximately 100 kHz has proven to be a favorable value for the pulse sequence with a fixed high frequency.
  • a typical value for the web speed of the paper is 60 meters per minute, and the paper moves only 0.01 mm between two 100 kHz discharges. This ensures that the successive sparks only form a hole.
  • a simplification of the method is achieved if each start of a pulse of the signal dependent on the web speed triggers the gate signal and the fixed frequencies are generated only during the application of the signal dependent on the web speed. Since the clock ratio of the pulses, which depend on the web speed, can be set to approximately 0.5, holes are produced which are separate from one another and which do not merge into one another, as long as the fixed frequency is generated only when the signal, which is dependent on the web speed, is present.
  • the method is further simplified in that each start of a pulse of the signal dependent on the web speed triggers the gate signal, since intermediate elements such as counters or frequency dividers can be omitted in this way.
  • the simplest possibility for setting the hole size has been found to be that the width of the gate signal can be changed.
  • the sparks are on the electrodes supplied by the high-voltage transformer, and the width of the gate signal can be easily adjusted depending on the desired hole size.
  • the invention further provides an apparatus for carrying out the method, with a paper web which is guided between electrodes which are connected to the high-voltage connections of a high-voltage transformer.
  • a measuring device detects the speed of the paper web and converts it into an electrical signal
  • a frequency generator is connected to the measuring device and, depending on the electrical signal, supplies a pulse train to a first amplifier, and the amplifier the Forward pulses to the primary side of the high voltage transformer.
  • FIG. 1 an adjustment path for adjusting the porosity is shown, with several identical paths lying in parallel in order to be able to adjust different zones of the paper passing through.
  • a speed-proportional analog signal in the form of a DC voltage is generated with a tachometer generator 10.
  • an actuator 11 for example in the form of a potentiometer, the input voltage is set jointly for all routes lying parallel to one another, thereby fixing the porosity level.
  • This section has a second actuator 12 with which the porosity is adjusted separately for each channel, that is to say separately for each perforation zone, in accordance with a previously determined measured value.
  • the voltage set with the actuator 12 reaches a voltage frequency converter 16.
  • This converter 16 generates a separate frequency for each channel, which determines the hole spacing.
  • a single device 17 for adjusting the hole size can be provided, the signal then passes to an amplifier 18.
  • the amplifier 18 supplies the necessary energy, which is brought to the necessary ignition voltage with the output transformer 19 and at the discharge pins 20 Discharge.
  • the channel that is routed in parallel with it has the same switching elements, each designated by a deleted reference numeral in FIG. 1. It is therefore possible to continuously bring the porosity to the desired value by adjusting the hole spacing separately for each channel using the potentiometers 12, 12 '.
  • FIG. 2 shows, partly using the same switching elements as in FIG. 1, the same elements being designated by the same reference numbers, the structure of a control circuit for the porosity.
  • the speed-proportional voltage signal of the tachometer generator 10 is set to a desired level with the actuator 11 for all channels.
  • the porosity of the zone is measured by the transducer 13 of a known type, passed as an actual value to the comparator 14 and compared there with the target value given to all channels by the target value transmitter 15.
  • the setpoint of the setpoint generator 15 is set by hand. If desired, however, it is conceivable that each channel is assigned its own setpoint, and thus different porosities are generated in the individual zones.
  • the output signal of the comparator 14 changes the actuator 12, the output voltage of the voltage-frequency converter 16 is converted into a frequency that determines the hole spacing and thus the porosity of the zone.
  • Fig. 3 shows a circuit structure by means of which the hole size can be adjusted.
  • the hole size can only be influenced to a small extent by the intensity of the discharge. Extending the discharge in an arc has not proven to be feasible, since generally visible fire edges develop very quickly because the paper is very strongly heated at certain points.
  • the sudden discharge of a high-voltage capacitor can only be changed in terms of energy, and this sudden discharge also leads to a torn hole shape and to the appearance of paper fibers, so that the holes are closed again in an uncontrolled manner during further processing. This in turn leads to an uncontrolled decrease in porosity.
  • the hole size is changed over a wide range by using a pulse generator 10 driven by the paper web to generate a speed-proportional frequency F 1 (G) which, depending on the web speed, is between 0 Hz and 20 kHz can.
  • the frequency can be obtained either directly by opening and closing mechanical contacts, by magnetic encoders and reed relays, by optical devices with photocells or similar structures, the voltage-frequency converter 16 according to FIG. 1 or 2 can also be used.
  • the duty cycle of the Frequency f 1 is of the order of 0.5.
  • an oscillator 21 is synchronized, which delivers a fixed frequency f 2 (0), the frequency of which is significantly higher than f. A reasonable order of magnitude for this frequency is 100 kHz.
  • a time stage 22 is triggered via f 1 , which emits an adjustable gate time T.
  • the gradual setting of this gate signal has proven to be sufficient in practice; a continuous change is of course also conceivable.
  • a gate 23 for example an AND gate
  • the 100 kHz signal 0 now only reaches an amplifier 18 during the gate time T.
  • This control signal S at the output of the AND gate thus consists of a number of 100 kHz that can be set by changing the gate signal Pulses that are repeated periodically with the fundamental frequency f1 (G) proportional to the web speed.
  • the number of pulses is generally between 1 and 10.
  • the amplifier 18 controls, as in the previous embodiments, the high-voltage transformer 19, which outputs the ignition voltage to the discharge pins 20.
  • FIG. 4 shows the signals which are obtained at the individual points in the circuit structure according to FIG. 3.
  • G represents the signal which is derived from the tachometer generator 10, a rectangular pulse sequence, the frequency of which is representative of the speed of the paper web.
  • the square-wave pulse sequence which is obtained from the fixed frequency generator 21 is represented by 0, wherein it should be mentioned that the fixed frequency is only present when the signal tapped at G is at logic 1.
  • T represents a rectangular pulse, the width of which can be adjusted continuously or in discrete steps. In order to achieve a reasonable circuit structure and a functionality of the circuit, the signal T must be at least as wide as a pulse of the fixed frequency 0, but not wider than the pulse of the speed-dependent signal G.
  • the signal S is at the output of the AND gate 23 removed, and shows that the signal 0 only passes the AND gate 23 when the signal T is present at the same time.
  • This signal S is amplified in a corresponding manner in the amplifier 18 and fed to the discharge pins after transformation.
  • FIG. 5 ultimately shows a complex circuit structure which is composed of the circuit structures according to FIGS. 2 and 3.
  • the arrangement of the elements 10 to 15. corresponds to the arrangement of FIG. 2, the speed-dependent DC voltage signal is then converted into a frequency in the frequency converter 16.
  • This frequency is fed to a unit 17 for setting a hole width which corresponds to the structure according to FIG. 3.
  • the setting of the width of the gate signal in the circuit element 22 can be carried out separately for each channel, as shown in FIG. 5, but if the ratio of the If the effective ventilation openings are to be made only by the number of openings, not by the hole size, a single setting would suffice for all channels.
  • the rest of the circuitry does not differ from that of the temporary examples.

Landscapes

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Abstract

ie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von perforiertem Papier, insbesondere Zigaretten- und Mundstückbelagpapier. Die Perforationen werden dadurch erzeugt, daß das Papier zwischen zwei Elektroden geführt wird, an die eine zum Funkenüberschlag ausreichende Spannung gelegt wird. Das Papier wird kontinuierlich zwischen den Elektroden durchgeführt, und der zeitliche Abstand zwischen den Funkenüberschlägen hängt ab einerseits von einem vorgegeben Wert und andererseits von der Bahngeschwindigkeit des durchgeführten Papiers. Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß unterschiedliche Zonen verschiedene Perforationsdichten besitzen, diese Perforationsdichten gemessen werden und über eine Regelstrecke die gewünschte Perforationsdichte stets eingehalten wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von perforiertem Papier, insbesondere Zigaretten-und Mundstückbelagpapier, bei dem das Papier zwischen zwei Elektroden gelegt wird, an die eine zum Funkenüberschlag ausreichende Spannung gelegt wird.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der DE-AS 11 63 216 ist es bekannt, Zigarettenpapier zu perforieren, indem das Papier durch ein Feld elektrischer Funken geführt wird. Aus der DE-OS 25 31 285 ist es weiterhin bekannt, Zigarettenpapier nur in bestimmten Zonen ebenfalls durch Hochspannungsfunkenerosionen zu perforieren.
  • 'Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, um entsprechend den Anforderungen das Verhältnis zwischen der Fläche der Perforationen oder Luftzutrittsöffnungen im Papier und der Papierfläche selbst einzustellen.
  • Die Aufgabe. wird dadurch gelöst, daß das Papierkontinuierlich in einer Bahn bewegt wird, ein von der Bahngeschwindigkeit abhängiges Signal gewonnen wird, und der zeitliche Abstand zwischen den Funkenüberschlägen durch einen vorgegebenen Einstellwert und das geschwindigkeitsabhängige Signal gesteuert wird. Auf diese Weise kann das Papia?perforiert werden, ohne daß es zur Perforation angehalten wird, wobei die Bahngeschwindigkeit des Papiers und der Lochabstand so voneinander in Abhängigkeit gebracht werden, daß der gewünschte Lochabstand bei jeder im Betrieb auftretenden Bahngeschwindigkeit erzielt wird. Der Lochabstand und somit die Perforationsdichte ist durch einen vorgegebenen Einstellwert wählbar, der Lochabstand und somit die Häufigkeit der Löcher bestimmt die wirksame Belüftungsfläche.
  • Eine Möglichkeit dabei ist es, daß das geschwindigkeitsabhängige Signal eine der Bahngeschwindigkeit proportionale Gleichspannung ist, die durch eine Steuerung den Betriebsbedingungen angepaßt und in eine Impulsfolge umgesetzt wird, wobei die einzelnen Impulse nach Verstärkung jeweils einen Funkenüberschlag herbeiführen. Die von der Bahngeschwindigkeit abhängige Gleichspannung ist ohne Schwierigkeiten zu gewinnen, und auch die Anpassung an die Betriebsbedingungen beispielsweise an die gewünschte Porosität, ist leicht dadurch zu erzielen, daß diese Gleichspännung durch ein Potentiometer auf einen gewünschten Wert reguliert wird. Diese Gleichspannung läßt sich durch übliche elektrische Bauelemente in eine Impulsfolge umsetzen, deren Frequenz von der Höhe der Gleichspannung abhängig ist. Diese einzelnen Impulse können dann, jeweils durch eine Verstärkung stabilisiert, zur Erzeugung des Funkenüberschlags dienen.
  • Dabei wird bevorzugt, daß die Impulse der Impulsfolge vor ihrer Verstärkung zur Einstellung der Lochgröße umgeformt werden. Durch diesen Verfahrensschritt wird die wirksame Belüftungsfläche nicht nur durch die Anzahl der Löcher festgelegt, sondern gleichzeitig auch durch die Größe der einzelnen Löcher.
  • Bei bestimmten Anwendungsgebieten, insbesondere'bei Zigarettenpapier und bei Mundstückbelagpapier, ist es wünschenswert, unabhängig von Materialschwankungen und Bauteiltoleranzen, in den einzelnen Bereichen eine für alle Bereiche vorgegebene Durchlüftung möglichst genau zu erreichen.
  • Diese Angleichung kann dadurch eingestellt werden, daß man nach der Steuerung zur Anpassung der Gleichspannung die Gleichspannung zusätzlich für jede Zone einzeln einstellt. Der gelieferte Gleichspannungswert, der repräsentativ für die Bahngeschwindigkeit ist, wird somit vor einer Umsetzung in eine Impulsfolge nochmals, und dieses Mal für jede Zone getrennt, beeinflußt, so daß die nachfolgenden Spannungs-Frequenz-Wandler eine für jede Zone getrennt eingestellte Impulsfolge liefern.
  • Eine bevorzugte Form des Verfahrens sieht vor, daß man für jede Zone die Durchlüftung mißt, diesen Istwert mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichung zwischen Istwert und Sollwert die Gleichspannung für jede Zone einzeln bis zur Ubereinstimmung von Istwert und Sollwert ändert. Auf diese Weise wird eine Regelstrecke aufgebaut, die nach bekannten Verfahren die erzeugte Perforation daraufhin überprüft, ob der Perforationswert den gewünschten Wert angenom- .men hat. Durch eine Beeinflussung der Gleichspannung kann in dieser Regelstrecke die Perforationsdichte geändert werden, bis sie auf den gewünschten Wert eingeregelt ist.
  • Darüberhinaus sieht ein Verfahren vor, die Durchlüftung der einzelnen Zonen gleichzeitig zu messen und die Abweichungen der Istwerte vom Sollwert durch automatische Veränderung der Gleichspannung für jede Zone auszuregeln. Auf diese Weise wird für jede Zone ein Regelkreis aufgebaut, so daß die erzeugte Perforation automatisch dem gewünschten Wert angepaßt wird.
  • Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß man als das von der Bahngeschwindigkeit abhängige Signal eine Impulsfolge erhält, deren Frequenz ein Maß für die Bahngeschwindigkeit ist, von der Impulsfolge ein änderbares Gatesignal angesteuert wird, und daß man für die Dauer des Gatesignals eine Impulsfolge mit fester, mindestens fünffacher Frequenz des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals an die Elektroden für den Funkenüberschlag legt. Durch dieses Verfahren wird nicht die Perforationsdichte, also die Anzahl von Löchern pro Flächeneinheit erhöht, sondern es wird die Lochgröße eingestellt. Dazu wird eine Impulsfolge abgenommen, die mit der Bahngeschwindigkeit zusammenhängt. Diese Impulsfolge kann entweder, wie oben beschrieben, durch das Gewinnen einer Gleichspannung und anschließendes Umsetzen in eine Frequenz erzielt werden, oder aber, indem mechanische Antriebsteile für die Bahngeschwindigkeit auf mechanischem Wege durch öffnen und Schließen von Kontakten oder über magnetische, optische oder ähnliche Geber eine Impulsfolge erzeugen. Die Impulse lösen Gatesignale aus, die somit von der Frequenz der Impulse abhängig sind. Weiterhin ist eine Impulsfolge hoher Frequenz vorgesehen, und das Gatesignal öffnet die Verbindung zwischen dem Generator für'die Impulsfolge hoher Frequenz und den Elektroden,-so daß für die Dauer'des Gatesignals diese Impulsfolge hoher Frequenz nach entsprechender Verstärkung Funken erzeugt. Letztendlich wird also an der Funkenstrecke eine Folge von Funken, ebenfalls mit hoher Frequenz, erhalten, wobei diese Frequenz so hoch gewählt wird, daß nicht auf der Papierbahn mehrere Löcher hintereinander entstehen, sondern daß die dem ersten Funken folgenden Funken das vom ersten Funken erzeugte Loch erweitern. Die Stärke der Erweiterung.wiederum hängt mit dem Gatesignal zusammen, durch die Einstellung des Gätesignals kann also die Lochgröße beeinflußt werden.
  • Als günstiger Wert für die Impulsfolge mit fester hoher Frequenz hat sich eine Größenordnung von etwa loo kHz erwiesen. Ein typischer Wert für die Bahngeschwindigkeit des Papiers ist 60 Meter pro Minute, und das Papier bewegt sich zwischen zwei 100 kHz-Entladungen nur um 0,01 mm. Damit ist gewährleistet, daß die aufeinanderfolgenden Funken nur ein Loch bilden.
  • Eine Vereinfachung des Verfahrens wird erreicht, wenn jeder Beginn.eines Impulses des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals das Gatesignal auslöst und die Festfrequen nur während des Anliegens des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals erzeugt wird. Da das Taktverhältnis der Impulse, die von der bahngeschwindigkeit abhängen, etwa auf 0,5 einstellbar ist, werden voneinander getrennte Löcher erzeugt, die nicht ineinander übergehen, solange die Festfrequenz nur während des Anliegens des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals erzeugt wird. Das Verfahren vereinfacht sich weiterhin dadurch, daß jeder Beginn eines Impulses des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals das Gatesignal auslöst, da auf diese Weise Zwischenglieder wie Zähler oder Frequenzteiler entfallen können.
  • Als einfachste Möglichkeit zur Einstellung der Lochgröße hat sich erwiesen, daß das Gatesignal in seiner Breite veränderbar ist. Während der zeitlichen Dauer des Gatesignals liegen die Funken an den vom Hochspannungstransformator versorgten Elektroden, und die Breite des Gatesignals ist, je nach der gewünschten Lochgröße, leicht einstellbar.
  • Die Erfindung sieht weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor, mit einer Papierbahn, die zwischen Elektroden geführt-wird, die mit den hochspannungsseitigen Anschlüssen eines Hochspannungstransformators verbunden sind.
  • Derartige Vorrichtungen sind aus dem oben angeführten Stand der Technik bekannt. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Meßvorrichtung die Geschwindigkeit der Papierbahn erfaßt und in ein elektrisches Signal umsetzt, ein Frequenzgenerator mit der Meßvorrichtung verbunden ist, der abhängig von dem elektrischen Signal eine Impulsfolge an einen ersten Verstärker liefert, und der Verstärker die Impulse an die Primärseite des Hochspannungstransformators weiterleitet.
  • Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Im folgenden wird die Erfindung an Hand der zugehörigen Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Einstellung des Verhältnisses zwischen der Fläche der Lüftungsöffnungen und der Fläche, des Papiers;
    • Fig. 2 Regelkreise zur Einstellung des Verhältnisses in mehreren voneinander getrennten Zonen;
    • Fig. 3 ein Schaltungsaufbau zur Einstellung der Lochgröße;
    • Fig. 4 die Arbeitsdiagramme, abgegriffen an einigen Punkten des Schaltungsaufbaus nach Fig. 3;
    • Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau zur Regelung von Lochdichte und Lochgröße.
  • In Fig. 1 ist eine Einstellstrecke zur Einstellung der Porosität aufgezeigt, wobei mehrere gleiche Strecken parallel liegen, um verschiedene Zonen des durchlaufenden Papiers abgleichen zu können. Mit einem Tachogenerator 10 wird ein geschwindigkeitsproportionales Analogsignal in Form einer Gleichspannung erzeugt. Mit einem Stellglied 11, beispielsweise in der Form eines Potentiometers, wird die Eingangsspannung für sämtliche parallel zueinander liegende Strecken gemeinsam eingestellt, dadurch wird das Porositätsniveau fixiert.
  • Diese Strecke weist ein zweites Stellglied 12 auf, mit dem entsprechend einem vorher ermittelten Meßwert für jeden Kanal, das heißt für jede Perforationszone getrennt die Porosität angeglichen wird. Die mit dem Stellglied 12 eingestellte Spannung gelangt auf einen Spannungsfrequenzwandler 16. Durch diesen Wandler 16 wird für jeden Kanal eine eigene Frequenz erzeugt, die den Lochabstand bestimmt. Im weiteren Verlauf der Strecke kann eine Einzelvorrichtung 17 zur Einstellung der Lochgröße vorgesehen werden, das Signal gelangt dann auf einen Verstärker 18. Der Verstärker 18 liefert die notwendige Energie, die mit dem Ausgangstransformator 19 auf die notwendige Zündungsspannung gebracht wird und an den Entladungsstiften 20 die Entladung hervorruft.
  • Der parallel dazu geführte Kanal besitzt die gleichen Schaltelemente, in Fig. 1 jeweils mit gestrichenen Bezugszeichen bezeichnet. Es ist also dadurch möglich, durch eine für jeden Kanal getrennt durchgeführte Einstellung des Lochabstandes über die Potentiometer 12, 12' die Porosität kontinuierlich auf den gewünschten Wert.zu bringen.
  • Fig. 2 zeigt, teilweise unter Verwendung der gleichen Schaltelemente wie in Fig. 1, wobei die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, den Aufbau eines Regelkreises für die Porosität. Das geschwindigkeitsproportionale Spannungssignal des Tachometergenerators 10 wird mit dem Stellglied 11 für alle Kanäle auf ein gewünschtes Niveau eingestellt. Die Porosität der Zone wird durch den Meßwertaufnehmer 13 bekannter Bauart gemessen, als Istwert auf den Komparator 14 gegeben und dort mit dem an alle Kanäle vom Sollwertgeber 15 abgegebenen Sollwert verglichen. Der Sollwert des Sollwertgebers 15 wird von Hand eingestellt. Es ist, falls erwünscht, jedoch denkbar, daß jedem Kanal ein eigener Sollwert zugewiesen wird, und damit in den einzelnen Zonen unterschiedliche Porositäten erzeugt werden. Das Ausgangssignal des Komparators 14 verändert das Stellglied 12, dessen Ausgangsspannung in den Spannungs-frequenzumsetzer 16 in eine Frequenz umgewandelt wird, die den Lochabstand und damit die Porosität der Zone bestimmt.
  • Diese Frequenz gelangt, wie bei dem Schaltungsaufbau nach Fig. 1, über ein Stellglied 17 für die Lochgröße und den Verstärker 18 auf den Hochfrequenztransformator 19, der die Impulse hochspannt, so daß an den Elektroden 20 ein Funkenüberschlag stattfindet. Die Stellglieder 12 werden so lange verändert, bis Sollwert und Istwert übereinstimmen. So werden die Porositätsschwankungen für jeden Kanal ausgeregelt.
  • Fig. 3 zeigt einen Schaltungsaufbau, mit dessen Hilfe die Lochgröße eingestellt werden kann. Die Lochgröße kann bei Entladungen nur in geringem Umfang durch die Intensität der Entladung beeinflußt werden. Die Entladung in einem Licht-boge auszuweiten, hat sich als nicht durchführbar erwiesen, da in der Regel sehr schnell deutlich sichtbare Brandränder entstehen, weil das Papier punktförmig sehr stark erhitzt -wird. Die schlagartige Entladung eines Hochspannungskondensators läßt sich energetisch nur umständlich verändern, und außerdem führt diese schlagartige Entladung zu einer zerrissenen Lochform und zum Aufweisen von Papierfasern, so daß bei der Weiterverarbeitung die Löcher unkontrolliert wieder zugedrückt werden. Dies wiederum führt zu einem unkontrollierten Absinken der Porosität.
  • Nach dem Schaltungsaufbau nach Fig. 3 wird die Lochgröße in weiten Bereichen dadurch verändert, daß mit einem durch die Papierbahn angetriebenen Impulsgenerator 10 eine geschwindigkeitsproportionale Frequenz F1 (G) erzeugt wird, die, abhängig von der Bahngeschwindigkeit, zwischen 0 Hz und 20 kHz liegen kann. Die Gewinnung der Frequenz kann entweder direkt über das öffnen und Schließen von mechanischen Kontakten, über Magnetgeber und Reedrelais, über optische Vorrichtungen mit Fotozellen oder ähnliche Aufbaüten erhalten werden, es kann auch der Spannungs-Frequenzumsetzer 16 nach Fig. 1 oder 2 verwendet werden. Das Tastverhältnis der Frequenz f1 liegt in der Größenordnung 0,5. Mit diesem Signal G wird einerseits ein Oszillator 21 synchronisiert, der eine Festfrequenz f2 (0) liefert, deren Frequenz deutlich höher als f ist. Eine vernünftige Größenordnung für diese Frequenz ist 100 kHz.
  • Weiterhin wird über f1 eine Zeitstufe 22 getriggert, die eine einstellbare Torzeit T abgibt. Die stufenweise Einstellung dieses Gatesignals hat sich in der Praxis als ausreichend erwiesen, es ist natürlich auch eine kontinuierliche Veränderung denkbar. Uber ein Gatter 23, beispielsweise ein UND-Gatter gelangt nun das 100 kHz-Signal 0 nur während der Torzeit T auf einen Verstärker 18. Dieses Steuersignal S am Ausgang des UND-Gatters besteht also aus einer durch Veränderung des Gatesignals einstellbaren Anzahl von 100 kHz-Impulsen, die periodisch mit der bahngeschwindigkeitsproportionalen Grundfrequenz f1 (G) wiederholt wird. Die Zahl der Impulse liegt in der Regel zwischen 1 und 10. Der Verstärker 18 steuert, wie bereits in den vorherigen Ausführungsformen, den Hochspannungstransformator 19, der die Zündspannung auf die Entladungsstifte 20 abgibt.
  • An den Stiften 20 finden nun im 100 kHz-Rhythmus so viele Entladungen statt, wie Impulse durch das Gatesignal T'eingestellt sind. Dieser Anfall von hochfrequenten Entladungen erzeugt in der Papierbahn jedoch nur ein Loch, da die Papierbahngeschwindigkeit im Vergleich zu 100 kHz klein ist. Bei einer Bahngeschwindigkeit von 60 Metern pro Minute, was einen praxisnahen Wert darstellt, bewegt sich das Papier zwischen zwei 100 kHz-Entladungen nur um 0,01 mm. Je nach Länge des Gatesignals wird ein verschieden großes Loch in der Papierbahn erzeugt, die Lochgröße ist daher in weiteren Bereichen einstellbar. Die Lochgröße ist bei einer Einstellung sehr konstant reproduzierbar, so daß nur sehr geringe Schwankungen in der Porosität erhalten werden.
  • In Fig. 4 sind die Signale, die an den einzelnen Punkten des Schaltungsaufbaus nach Fig. 3 erhalten werden, aufgeführt. In der ersten Zeile ist mit G das Signal dargestellt, das von dem Tachometergenerator 10 abgeleitet wird, eine Rechteckimpulsfolge, deren Frequenz repräsentativ für die Geschwindigkeit der Papierbahn ist. Mit 0 ist die Rechteckimpulsfolge, die von dem Festfrequenzgenerator 21 erhalten wird, dargestellt, wobei zu erwähnen ist, daß die Festfrequenz nur anliegt, wenn das bei G abgegriffene Signal auf logisch 1 ist. Mit T ist ein Rechteckimpuls dargestellt, der in seiner Breite kontinuierlich oder auch in diskreten Schritten einstellbar ist. Um zu einem vernünftigen Schaltungsaufbau und zu einer Funktionsfähigkeit der Schaltung zu kommen, muß das Signal T mindestens so breit wie ein Impuls der Festfrequenz 0 sein, jedoch nicht breiter als der Impuls des geschwindigkeitsabhängigen Signals G. Das Signal S ist am Ausgang des UND-Gatters 23 abgenommen, und zeigt, daß das Signal 0 nur dann das UND-Gatter 23 passiert, wenn gleichzeitig das Signal T anliegt. Dieses Signal S wird in entsprechender Weise im Verstärker 18 verstärkt und nach Transformierung den Entladungsstiften zugeführt.
  • Fig. 5 zeigt letztendlich einen komplexen Schaltungsaufbau, der sich aus den Schaltungsaufbauten nach Fig. 2 und Fig. 3 zusammensetzt. Die Anordnung der Elemente 10 bis 15 . entspricht der Anordnung nach Fig. 2, das geschwindigkeitsabhängige Gleichspannungssignal wird dann in dem Frequenzumsetzer 16 in eine Frequenz umgewandelt. Diese Frequenz wird einer Einheit 17 zur Einstellung einer Lochbreite zugeführt, die dem Aufbau nach Fig. 3 entspricht. Die Einstellung der Breite des Gatesignals im Schaltungselement 22 kann nach der Darstellung in Fig. 5 für jeden Kanal getrennt vorgenommen werden, falls jedoch das Verhältnis der der wirksamen Lüftungsöffnungen lediglich durch die Anzahl von öffnungen, nicht durch die Lochgröße, vorgenommen werden soll, würde eine einzige Einstellung für alle Kanäle ausreichen. Der übrige Schaltungsaufbau weicht nicht von dem der vorübergehenden Beispiele ab.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von perforiertem Papier, insbesondere Zigaretten- und Mundstückbelagpapier, bei dem das Papier zwischen zwei Elektroden gelegt wird, an dieeine zum Funkenüberschlag ausreichende Spannung gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) das Papier kontinuierlich in einer Bahn bewegt,
b) ein von der Bahngeschwindigkeit abhängiges Signal gewinnt, und
c) den zeitlichen Abstand zwischen den Funkenüberschlägen durch einen vorgegebenen'Einstellwert und das geschwindigkeitsabhängige Signal steuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsabhängige Signal eine der Bahngeschwindigkeit proportionale Gleichspannung ist, die durch-eine Steuerung den Betriebsbedingungen angepaßt und in eine Impulsfolge umgesetzt wird, wobei die einzelnen Impulse nach Verstärkung jeweils einen Funkenüberschlag herbeiführen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der Impulsfolge vor ihrer.Verstärkung zur Einstellung der Lochgröße umgeformt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinander liegende Funken- überschlagzonen eine in den einzelnen Bereichen einstellbare Perforation erzeugen, wobei man nach der Steuerung zur Anpassung der Gleichspannung die Gleichspannung zusätzlich für jede Zone einzeln einstellt..
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man für alle Zonen die Perforationsdichte mißt, diesen Istwert mit einem Sollwert vergleicht und bei Abweichungen zwischen Istwert und Sollwert die Gleichspannung für jede Zone einzeln bis zur Ubereinstimmung von Istwert und Sollwert ändert.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als das von der Bahngeschwindigkeit abhängige Signal eine Impulsfolge erhält, deren Frequenz ein Maß für die Bahngeschwindigkeit ist, von der Impulsfolge ein Gatesignal angesteuert wird, und man für die Dauer des Gatesignals eine Impulsfolge mit fester, mindestens fünffacher Frequenz des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals an die Elektroden für den Funkenüberschlag legt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Beginn eines Impulses des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals das Gatesignal auslöst und die Festfrequenz nur während des Anliegens des von der Bahngeschwindigkeit abhängigen Signals erzeugt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, mit einer Papierbahn, die zwischen Elektroden geführt wird, die mit den hochspannungsseitigen Anschlüssen eines Hochspannungstransformators verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
a) eine Meßvorrichtung (10) die Geschwindigkeit der Papierbahn erfaßt und in ein elektrisches Signal umsetzt,
b) ein Frequenzgenerator (16) mit der Meßvorrichtung (10) verbunden ist, der abhängig von dem elektrischen Signal eine Impulsfolge an einen Verstärker (18 liefert,
und
c) der Verstärker (18) die Impulse an die Primärseite des Hochspannungstransformators (19) weiterleitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet: daß die Meßvorrichtung (10) eine Gleichspannung abgibt, die einem Spannungseinsteller (11) zugeführt wird, und der Frequenzgenerator (16) die Gleichspannung in eine Impulsfolge umwandelt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,- daß zwischen den Frequenzgenerator (16) und den Verstärker (18) eine Vorrichtung (17) zur Einstellung der Lochgröße geschaltet ist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertaufnehmer (13) zur . Messung der Porosität der behandelten Papierbahn und ein Sollwertgeber (15) für die Porosität vorgesehen sind, und die Ausgänge des Meßwertaufnehmers (13) und des Sollwertgebers (15) einem Komparator (14) zugeführt werden, dessen Ausgangssignal über eine Einstellvorrichtung (12) das von der Meßvorrichtung (10) zur Erfassung der Bahngeschwindigkeit abgegebene Signal beeinflußt.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Zonen der Papierbahn jeweils eine Strecke mit Frequenzgenerator (16, 16'), Lochgrößeneinstellung (17, 17'), Verstärker (18, 18'), Hochspannungstransformator (19, 19') und Elektroden (20, 20') vorgesehen ist, und in jeder Strecke das von der Bahngeschwindigkeit abhängige Signal über eine Einstellung (12, 12') getrennt einstellbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, zur Einstellung der Lochgröße, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber (10) eine Impulsfolge (G) niederer Frequenz abhängig von der Papierbahngeschwindigkeit liefert, ein- Gatesignalgenerator (22) dem Meßwertgeber (10) nachgeschaltet ist, der Gatesignale (T) einstellbarer Breite liefert, ein Festfrequenzgenerator (21) eine Festfrquenz (0) liefert, das Gatesignal (T) dem einen Eingang und die Festfrequenz (0) dem anderen Eingang eines UND-Gatters (23) zugeführt werden, dessen Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers (18) verbunden ist.
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