EP0284732A2 - Verfahren zur automatischen Kalibrierung von mindestens einer Regelgrösse der physikalischen Eigenschaften eines Materialstrangs für die Herstellung von rauchbaren Artikeln - Google Patents

Verfahren zur automatischen Kalibrierung von mindestens einer Regelgrösse der physikalischen Eigenschaften eines Materialstrangs für die Herstellung von rauchbaren Artikeln Download PDF

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EP0284732A2
EP0284732A2 EP88101628A EP88101628A EP0284732A2 EP 0284732 A2 EP0284732 A2 EP 0284732A2 EP 88101628 A EP88101628 A EP 88101628A EP 88101628 A EP88101628 A EP 88101628A EP 0284732 A2 EP0284732 A2 EP 0284732A2
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EP
European Patent Office
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product parameter
control
target value
actual values
strand
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EP88101628A
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EP0284732A3 (de
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Hartmut Dr. Federle
Friedrich Dipl.-Ing. Walther
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British American Tobacco Germany GmbH
Original Assignee
BAT Cigarettenfabriken GmbH
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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
    • A24C5/14—Machines of the continuous-rod type
    • A24C5/18—Forming the rod
    • A24C5/1871—Devices for regulating the tobacco quantity
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S131/00—Tobacco
    • Y10S131/906—Sensing condition or characteristic of continuous tobacco rod
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S131/00—Tobacco
    • Y10S131/908—Sensing unique characteristic or specific condition of finished product

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling at least two of the physical properties of a material strand made of filter or tobacco material for the production of smokable articles, which are decisive for the quality of the finished smokable article, in particular in the manufacture of filters or cigarettes, which are specified in the preamble of claim 1 Genus.
  • DE-OS 2 728 797 discloses a method for producing cigarette filters, in which the tensile resistance of the filter tow is determined, compared with a target value and the result of the comparison is used for the filter tow feed; the tow feed is controlled so that the pressure drop over the tow measured remains essentially constant.
  • Suitable sensors for detecting the hardness of the tobacco rod are described in DE-OS 3 306 543 and DE-OS 3 404 635.
  • the older patent application P 36 13 957.2-23 describes a method for regulating at least two of the physical properties of a strand made of smokable material, which are decisive for the quality of the finished product, in particular in the manufacture of cigarettes, in which the actual -Values of these properties are recorded, the respective differences between the actual values and the associated target values are determined and control signals are finally obtained from the differences determined: these control signals are compared with one another so that in each case the largest control signal at the time for a single actuator for the Mass flow of the smokable item can be given.
  • the control signals can be obtained from the hardness of the strand of smokable material, from the tensile resistance and / or from the weight of the strand and compared with one another.
  • a series of medium to long-term disturbances act on a rod machine, such as is used for the production of cigarettes and for filters, which can have a major influence on the essential product and quality parameters, namely weight, hardness, tensile resistance and diameter.
  • these interferences include the moisture, the composition and the properties of the tobacco mixture, as well as environmental influences, machine settings and the tolerance fluctuations resulting from the wear of machine parts, in particular the format tape and format parts, and the material properties of the filter material in the filter manufacturing machine, usually cellulose acetate, the plasticizer content (triacetin content) of the filter material and also the environmental influences.
  • machine settings and wear of machine parts, The temperature and humidity are among the main environmental influences, while the speed and thus the transport speed must be taken into account as the essential machine settings.
  • the actual values for the weight and / or the hardness and / or the tensile resistance and / or the diameter is determined by appropriate sensors and compared with predetermined target values in order to bring the manufacturing process to the optimal state.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for regulating at least two of the physical properties of a material strand for the production of smokable articles, in particular a tobacco strand or a strand of filter material, of the type specified, which are decisive for the quality of the finished smokable article, in which the problems mentioned above do not occur.
  • a method is to be proposed with which deviations from the normal operating state. in particular when starting off, but also during certain events, can be quickly and smoothly adjusted back to the optimal operating state.
  • Certain events can be: accidents, mixture changes, exceeding specified limit values.
  • the other essential secondary product parameters specified above in particular the hardness and / or the tensile resistance, have a certain value Actual value, which is recorded using the associated sensor and, after calculation and evaluation, is used as the target value for further control.
  • the hitherto customary, time-consuming re-calibrations of the corresponding product parameters with each change in the interference and the corresponding acquisition of an absolute measured value are therefore no longer necessary, since it has been found. that within the tolerance ranges of such a manufacturing process the actual value for the tensile resistance and / or the hardness. which adjusts itself to the optimal density or diameter after adjustment, leads to a more satisfactory control of the manufacturing parameters.
  • the corresponding product parameters such as tensile resistance and / or hardness
  • the corresponding product parameters can be used.
  • Moisture correction is also possible without any problems.
  • the relative new target value is determined according to a predetermined cycle using a mathematical function, in particular by averaging, that is to say the actual value for the tensile resistance and / or the hardness is sampled, for example, every second and an average value is formed after every 60 scans, ie once per minute, which then serves as the target value for the further control.
  • the product parameters tensile resistance and hardness can either be controlled separately or in combination by means of an auto-selector circuit, as described in the earlier patent application P 36 13 957.2-23.
  • the control signals can be mathematically linked, e.g. B. averaging or unear combinations can be determined.
  • the respective setpoint which depends on the current mixture, the machine setting and the environmental influences, can either be used individually for each product parameter or as a combination by linking the respective actual values.
  • the corresponding settings are made very quickly, so that, for example, the target value of the primary product parameter, i.e. the diameter or the density or the weight, is reached within a few seconds when a machine starts up and then after about 2 minutes with the actual values determined -Values for the secondary product parameters, namely hardness, tensile resistance and / or diameter, the further regulation can be included as a target value.
  • the recalculation of the relative target value of the secondary product parameters tensile resistance, hardness and diameter can be done with external. as well as internal events; External events include in particular the change of material or the machine stop. which are associated with a restart of the machine, while a limit violation of the primary or secondary product parameters can be considered as internal events.
  • external events include in particular the change of material or the machine stop. which are associated with a restart of the machine, while a limit violation of the primary or secondary product parameters can be considered as internal events.
  • This determination of the target value can be used not only on the cigarette-making machine, but also on the filter-making machine, and the corresponding product parameters can also be measured here. especially weight or density, diameter and tensile resistance.
  • a perforated belt 16 which serves as a conveying device, runs over the two rollers 12 and 14.
  • a vacuum chamber 18 is arranged between the two debris of the belt 16.
  • the tobacco transported from below in the direction of the arrow is sucked in by the negative pressure on the belt 16 rotating in the direction of the arrow and taken along, so that a tobacco layer 20 forms on the belt 16.
  • a "leveler”, namely trimmer disks 22, is used to adjust a tobacco layer 20 of a certain density, which can be moved in the vertical direction via a servomotor 24 as shown in FIG.
  • the excess tobacco separated from the trimmer disks 22 is indicated by the reference numeral 26.
  • At least two different types of physical properties are measured on the tobacco rod and on the finished cigarette cut to the respective length, namely a primary product parameter and a secondary product parameter;
  • the primary product parameters are the weight or the density or the diameter of the tobacco rod or the finished cigarette and the secondary product parameters are the tensile resistance and: or the hardness and or the diameter of the tobacco rod or the finished cigarette.
  • the corresponding actual values are transferred from a sensor 30 for the tensile resistance ZW and a sensor 32 for the weight G together with associated nominal values from nominal value transmitters 34 and 36 to a first differential element 37 for the tensile resistance ZW and a second differential element 39 given for the weight G.
  • the difference signals from the two difference elements 37, 39 are passed to associated controllers 38, 40, which form corresponding control signals, generally according to a predetermined control characteristic.
  • the two control signals are fed to an auto-selector circuit 42 which detects the largest of the control signals and controls the servomotor 24 for the trimmer disks 22 by means of this largest control signal.
  • the position of the trimmer disks 22 is set depending on the tension resistance ZW, i.e. the tension resistance controller 38 controls the strand production.
  • the auto-selector circuit 42 selects the output signal of the controller 40 and uses this control signal, which is dependent on the measured weight G, for the adjustment of the trimmer disks 22.
  • the actual control variable namely the tensile resistance ZW
  • ZW the tensile resistance
  • the controller takes over the inhomogeneous condition of the cut tobacco (tobacco fleece) 38 for the pulling resistance ZW the setting of the trimmer discs 22.
  • the trimmer disks 22 are brought into the driving position; / min on reaching a predetermined speed, for example a speed of 1200 rpm., the weight or is. Density control switched on. while the train resistance control remains switched off. The actual values for the pressure as a relative measure of the tensile resistance run up and finally reach the lower limit of a generally variable tolerance range, the "good"range; the current target values are determined after calculation and evaluation. Now the speed and / or humidity compensation can be used. ;
  • the actual values for the tensile resistance ZW are sampled in accordance with a predetermined cycle, so that, for example, 120 tensile resistance values are recorded within two minutes and a corresponding mean value is formed.
  • This mean value from the actual values of the tensile resistance ZW is formed in a corresponding circuit 41, which receives a clock signal derived, for example, from the machine cycle, and is then fed to the memory of the setpoint generator 34. As a rule, the saved, old target value is overwritten.
  • the weight control is changed and the Tension resistance control switched off. If the train resistance control signal again reaches the tolerance range, the above-mentioned calculation of the mean value begins again with subsequent overwriting of the setpoint obtained in the memory of the setpoint generator 34, after which the train resistance control is switched on.
  • control loop in operation and the associated control signal can be displayed on a central console.
  • FIG. 2 shows another embodiment with three control variables, i.e. in addition to the control of the weight G and the tensile resistance ZW, the hardness or the deformation D is also controlled.
  • the three controlled systems are linked to the controllers 38, 40 and 44 via an auto-selector circuit 46 or via a mathematical link between at least two of these measured variables, e.g. Averaging that the actuator 24 for the leveler. namely the trimmer disks 22, controls.
  • This figure also indicates the formatting and gluing with the subsequent sensors 30, 31 and 32 for the weight G, the tensile resistance ZW and the hardness or deformation D of the tobacco rod or the finished cigarette.
  • limit value circuits 48, 50 and 52 which, in a manner known per se, provide the respective Compare the actual value with a specified limit value and generate an ejection signal if one of these limit values is exceeded, ie cigarettes are ejected.
  • the actual values of sensor 30 for tensile resistance ZW and sensor 32 for hardness or deformation D via circuits 53 and 54 are used as target values for the corresponding controlled variables fed to the control loops.
  • the circuits 53, 54 form clock-controlled averages from the respectively sampled actual values and also enable a further correction, for example a speed and / or a moisture correction of these target values.
  • the diameter can also be used as a secondary product parameter, i.e. in such a case the weight would serve as the primary product parameter. so that after starting, the weight is controlled in conjunction with the diameter and / or tensile resistance and / or hardness control

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  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Regelung von mindestens zwei der für die Qualität des fertigen rauchbaren Artikels maßgeblichen physikalischen Eigenschaften eines Materialstranges aus Filter- oder Tabakmaterial für die Herstellung von rauchbaren Artikeln, insbesondere bei der Filter- oder Cigarettenherstellung, werden die Ist-Werte dieser Eigenschaften erfaßt, die jeweiligen Differenzen zwischen den Ist- und Soll-Werten ermittelt und aus den ermittelten Differenzen Regelsignale für die Masse des den Strang aufbauenden Materials beeinflussende Stellglieder gewonnen; um die Soll-Wert-Bildung zu erleichtern, wird während des Anlaufens oder bei bestimmten Ereignissen nur mittels eines einzigen, primären Produkt-Parameters geregelt, bei Erreichen des Soll-Wertes für diesen primären Produkt-Parameter die zugehörigen Ist-Werte für mindestens einen anderen, sekundären Produkt- Parameter erfaßt, und zumindest einer dieser Ist-Werte nach Berechnung und Bewertung als Soll-Wert für die dann ein- oder zugeschaltete Regelung mittels dieses sekundären Produkt-Parameters verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von mindestens zwei der für die Qualität des fertigen rauchbaren Artikels maßgeblichen physikalischen Eigenschaften eines Materialstranges aus Filter-oder Tabakmaterial für die Herstellung von rauchbaren Artikeln, insbesondere bei der Filter-oder Cigarettenherstellung, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Obwohl ähnliche Probleme auch bei anderen rauchbaren Artikeln auftreten, soll im folgenden auf diesen Problemkreis nur noch in Verbindung mit der Herstellung von Cigaretten eingegangen werden.
  • Bei der Herstellung von Cigaretten werden verschiedene Techniken eingesetzt, um die kontinuierliche Regelung der physikalischen Eigenschaften des Strangs von Tabakfasen während der Cigarettenherstellung und damit schließlich der entsprechenden Eigenschaften der fertigen Cigaretten zu ermöglichen. So ist es bspw. bekannt, die für die Gewichtskonstanz der Cigarette wesentliche Dichte des Strangs, die wiederum seinem Gewicht entspricht, zu bestimmen, den ermittelten Ist-Wert mit einem Soll-Wert zu vergleichen und die Ausbildung des Strangs in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleiches zu steuern (DE-OS 2 208 944). Zur Messung der Dichte kann bspw. die Absorption von Strahlen in dem Strang von Tabakfasern, insbesondere Beta-Strahlen oder Mikrowellen, dienen.
  • Weiterhin geht aus der DE-OS 2 728 797 ein Verfahren zum Herstellen von Cigarettenfiltern hervor, bei dem der Zugwiderstand des Filterwergs ermittelt, mit einem Soll-Wert verglichen und das Ergebnis des Vergleiches für die Filterwergzuführung benutzt wird; dabei wird die Wergzuführung so gesteuert, daß der Druckabfall über dem gemessenen Werg im wesentlichen konstant bleibt.
  • Ein weiteres Verfahren ist aus der EP-OS 32 399 bekannt, wobei die Feuchtigkeit, die Masse, die Maschinengeschwindigkeit und die Härte eines Strangs von Tabakfasern für die Regelung ermittelt werden; der gemessene Härte-Wert wird mittels der anderen Parameter, nämlich Feuchtigkeit, Masse und Maschinengeschwindigkeit, korrigiert, wodurch ein korrigierter Ist-Wert erhalten wird, der mit einem Soll-Wert verglichen wird. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches werden die Trimmerscheiben verstellt, die bei der Strangbildung eine bestimmte Höhe des Tabakstrangs einstellen.
  • Geeignete Fühler zur Erfassung der Härte des Tabakstrangs gehen aus der DE-OS 3 306 543 bzw. der DE-OS 3 404 635 hervor.
  • Schließlich wird in der älteren Patentanmeldung P 36 13 957.2-23 ein Verfahren zur Regelung von mindestens zwei der für die Qualität des ferti- i gen Produktes maßgeblichen physikalischen Eigenschaften eines aus rauchbarem Material nergestellten Strangs, insbesondere bei der Cigarettenherstellung, beschrieben, bei dem die Ist-Werte dieser Eigenschaften erfaßt, die jeweiligen Differenzen zwischen den Ist-Werten und den dazugehöngen Soll-Werten ermittelt und schließlich aus den ermittelten Differenzen Regelsignale gewonnen werden: diese Regelsignale werden miteinander verglichen, so daß jeweils das momentan größte Regelsignal auf ein einziges Stellglied für den Massenstrom des rauchbaren Artikels gegeben werden kann. Die Regelsignale können aus der Härte des Strangs aus rauchbarem Material, aus dem Zugwiderstand und/oder aus dem Gewicht des Strangs gewonnen und miteinander verglichen werden.
  • Dadurch wird es möglich, die wesentlichen Qualitätsparameter eines rauchbaren Artikels, bei einer Cigarette ihr Zugwiderstand und ihre Härte, sehr exakt auf den optimalen Wert einzustellen und auch bei Störungen des Betriebs rasch wieder in den optimalen Zustand zu gelangen.
  • Auf eine Strangmaschine, wie sie sowohl zur Cigaretten-als auch zur Filterherstellung verwendet wird, wirken eine Reihe von mittel-bis langfristigen Störungen ein, die die wesentlichen Produkt-und Qualitätsparameter, nämlich Gewicht, Härte, Zugwiderstand und Durchmesser, stark beeinflussen können.
  • Zu diesen Störeinflüssen gehören bei einer Cigaretten-Maschine die Feuchte, die Zusammensetzung und die Eigenschaften der Tabakmischung sowie Umgebungseinflüsse, Maschineneinstellungen und die sich durch die Abnutzung von Maschinenteilen, insbesondere Formatband und Format-Teile, ergebenden Toleranzschwankungen und bei der Filterherstellungsmaschine die Materialeigenschaften des Filtermaterials, in der Regel Zelluloseacetat, der Weichmacherge halt (Gehalt an Triacetin) des Filtermaterials und ebenfalls die Umgebungseinflüsse. Maschineneinstellungen und Abnutzung von Maschinenteilen, Zu den wesentlichen Umgebungseinflüssen gehören die Temperatur und die Feuchte, während als wesentliche Maschineneinstellung die Drehzahl und damit die Transportgeschwindigkeit berücksichtigt werden muß.
  • Bei der Regelung der Herstellung müssen beispielsweise die Ist-Werte für das Gewicht und/oder die Härte und/oder den Zugwiderstand und/ oder den Durchmesser durch entsprechende Sensoren ermittelt und mit vorgegebenen Soll-Werten verglichen werden, um den Fertigungsablauf schließlich auf den optimalen Zustand zu bringen.
  • Problematisch ist jedoch hierbei, daß die einzelnen Parameter sowohl voneinander als auch von den oben erläuterten Störeinflüssen abhängen, so daß die Einstellung der jeweiligen Soll-Werte, insbesondere beim Anlaufen der Maschine, problematisch ist.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung von mindestens zwei der für die Qualität des fertigen rauchbaren Artikels maßgeblichen physikalischen Eigenschaften eines Materialstrangs für die Herstellung von rauchbaren Artikeln, insbesondere eines Tabakstrangs oder eines Strangs aus Filtermaterial, der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Probleme nicht auftreten.
  • Insbesondere soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem Abweichungen vom normalen Betriebszustand. also insbesondere beim Anfahren, aber auch bei bestimmten Ereignissen, rasch und stoßfrei wieder auf den optimalen Betriebszustand eingeregelt werden können. Bestimmte Ereignisse können sein: Störfälle, Mischungswechsel, Überschreitung von vorgegebenen Grenzwerten.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
  • Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden Überlegungen: Für das Anfahren des Fertigungsprozesses, aber auch bei bestimmten Ereignissen, wird nur einer der primären Produkt-Parameter als Regelgröße verwendet; für die Cigarettenmaschine wird dies in der Regel das Gewichts-oder das Durchmesser-Signal sein, da es sich hier um leicht zu kalibrierende Größen handelt.
  • Hat der Herstellungsprozeß den entsprechenden Soll-Wert, also entweder für das Gewicht bzw. die Dichte oder aber für den Durchmesser, erreicht, so haben die anderen, oben angegebenen wesentlichen sekundären Produkt-Parameter, insbesondere die Härte und/oder der Zugwiderstand, einen bestimmten Ist-Wert, der mittels des zugehörigen Fühlers erfaßt und nach Berechnung und Bewertung als Soll-Wert für die weitere Regelung eingesetzt wird. Die bisher üblichen, aufwendigen Neu-Kalibrierungen der entsprechenden Produkt-Parameter bei jeder Änderung der Störeinflüsse und die entsprechende Gewinnung eines absoluten Meßwertes ist also nicht mehr erforderlich, da sich herausgestellt hat. daß innerhalb der Toleranzbereiche eines solchen Fertigungsprozesses der Ist-Wert für den Zugwiderstand und/oder die Härte. der sich nach der Einregelung auf die optimale Dichte oder den optimalen Durchmesser einstellt, zu einer zufriedenstellenderen Regelung der Fertigungs-Parameter führt.
  • Sollte die Maschine mit einer variablen Drehzahl gefahren werden, können die entsprechenden Produkt-Parameter, wie beispielsweise Zugwiderstand und/oder Härte. durch eine leicht zu messende Korrekturgröße, die von der Drehzahl der Maschine abhängt, korrigiert werden. Auch eine Feuchtigkeitskorrektur ist problemlos möglich.
  • Um bei der Ermittlung des jeweiligen Soll-Wertes mit größerer statistischer Genauigkeit zu arbeiten, wird der relative neue Sollwert nach einem vorgegebenen Takt über eine mathematische Funktion ermittelt, insbesondere durch eine Mittelwertbildung, d.h., der jeweils vorliegende Ist-Wert für den Zugwiderstand undioder die Härte wird beispielsweise im Sekundentakt abgetastet und nach jeweils 60 Abtastungen, also einmal pro Minute, ein Mittelwert gebildet, der dann als Soll-Wert für die weitere Regelung dient.
  • Die Produktparameter Zugwiderstand und Härte können entweder getrennt oder aber kombiniert mittels einer Autoselektorschaltung geregelt werden, wie es in der älteren Patentanmeldung P 36 13 957.2-23 beschrieben wird. Alternativ können die Regelsignale über eine mathematische Verknüpfung, z. B. eine Mittelwertbildung oder Unearkombinationen, ermittelt werden.
  • Der jeweilige Sollwert, der von der aktuellen Mischung, der Maschineneinstellung und den Umgebungseinflüssen abhängt, kann entweder einzeln für jeden Produkt-Parameter oder als Kombination eingesetzt werden, indem die jeweiligen Ist-Werte miteinander verknüpft werden. Die entsprechenden Einstellungen erfolgen sehr rasch, so daß beispielsweise beim Anlaufen einer Maschine innerhalb weniger Sekunden der Soll-Wert des primären Produkt-Parameters, also des Durchmessers oder der Dichte bzw. des Gewichtes, erreicht wird und dann nach etwa 2 Minuten mit den ermittelten Ist-Werten für die sekundären Produkt-Parameter, nämlich Härte, Zugwiderstand und/oder Durchmesser, als Soll-Wert die weitere Regelung aufgenommen werden kann.
  • Die Neuberechnung des relativen Soll-Wertes der sekundären Produkt-Parameter Zugwiderstand, Härte und Durchmesser kann sowohl bei externen. als auch bei internen Ereignissen erfolgen; zu den externen Ereignissen gehören insbesondere der Materialwechsel oder der Maschinenstop. die mit einem erneuten Anlaufen der Maschine verbunden sind, während als interne Ereignisse eine Grenzwertverletzung der primären oder sekundären Produkt-Parameter in Frage kommen. Es kann beispielsweise festgelegt werden, daß bei einer Abweichung des sekundären Produkt-Parameters Zugwiderstand und:oder Härte von mehr als 10 0 von dem vorliegenden, relativen Soll-Wert eine Neuberechnung erfolgt: auch bei einer entsprechenden Änderung des primären Produkt-Parameters, bei einer Cigarettenherstellungsmaschine das Gewicht bzw. die Dichte oder der Durchmesser. kann eine solche Neuberechnung vorgenommen werden.
  • Diese Soll-Wert-Ermittlung läßt sich nicht nur an der Cigarettenherstellungsmaschine, sondern auch an der Filterherstellungsmaschine einsetzen, wobei auch hier die entsprechenden Produkt-Parameter gemessen werden können. insbesondere Gewicht bzw. Dichte, Durchmesser und Zugwiderstand.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 den Grundaufbau einer Regelvorrichtung für das Gewicht und den Zugwiderstand und die Härte des Tabakstrangs bei der Cigarettenherstellung, und
    • Fig. 2 eine andere Ansicht einer Regelvorrichtung für die Härte, den Zugwiderstand und das Gewicht eines Tabakstrangs bei der Cigarettenherstellung.
  • Die aus Fig. 1 ersichtliche, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Strangmaschine weist zwei drehbar gelagerte Rollen 12 und 14 auf, von denen mindestens eine angetrieben wird. Über die beiden Rollen 12 und 14 läuft ein perforiertes, als Fördereinrichtung dienendes Band 16. Zwischen den beiden Trümmern des Bandes 16 ist eine Unterdruckkammer 18 angeordnet.
  • Der von unten in Pfeilrichtung antransportierte Tabak wird durch den Unterdruck an das in Pfeilrichtung umlaufende Band 16 angesaugt und mitgenommen, so daß sich eine Tabakschicht 20 an dem Band 16 ausbildet. Zur Einstellung einer Tabakschicht 20 bestimmter Dichte dient ein "Egalisator", nämlich Trimmerscheiben 22, die gemäß der Darstellung in Fig. 1 in vertikaler Richtung über einen Stellmotor 24 verschoben werden können. Der von den Trimmerscheiben 22 abgetrennte Überschuß-Tabak ist durch das Bezugszeichen 26 angedeutet.
  • Dadurch entsteht an dem Band 16 eine egalisierte Tabakschicht bestimmter Höhe, die durch das Bezugszeichen 28 angedeutet ist und mittels eines Formatfingers auf Strangform gebracht und vom Cigarettenpapier umhüllt wird.
  • Am Tabakstrang und an der fertigen, auf die jeweiligen Länge geschnittenen Cigarette werden mindestens zwei verschiedene Arten von physikalischen Eigenschaften gemessen, nämlich ein primärer Produkt-Parameter und ein sekundärer Produkt-Parameter; als primärer Produkt-Parameter kommen das Gewicht bzw. die Dichte oder der Durchmesser des Tabakstrangs bzw. der fertigen Cigarette und als sekundärer Produkt-Parameter der Zugwiderstand und: oder die Härte und oder der Durchmesser des Tabakstrangs bzw. der fertigen Cigarette in Frage.
  • Im folgenden soll diese Ausführungsform für die Variante beschrieben Nerden, bei der als primärer Produkt-Parameter das Gewicht G und als sekundärer Produkt-Parameter der Zugwiderstand ZW dienen.
  • Die entsprechenden Ist-Werte werden von einem Fühler 30 für den Zugwiderstand ZW und einem Fühler 32 für das Gewicht G zusammen mit zugehörigen Soll-Werten von Soll-Wertgebern 34 bzw. 36 auf ein erstes Differenzglied 37 für den Zugwiderstand ZW und ein zweites Differenzglied 39 für das Gewicht G gegeben. Die Differenzsignale von den beiden Differenzgliedern 37. 39 werden auf zugehörige Regler 38, 40 geführt, die entsprechende Regelsignale, im allgemeinen nach einer vorgegebenen Regelcharakteristik, bilden.
  • Die beiden Regelsignale werden auf eine Auto-Selector-Schaltung 42 geführt, die das jeweils größte der Regelsignale feststellt und den Stellmotor 24 für die Trimmerscheiben 22 mittels dieses größten Regelsignals ansteuert.
  • Beim normalen Betrieb wird die Lage der Trimmerscheiben 22 in Abhängigkeit vom Zugwiderstand ZW eingestellt, d.h., der Zugwiderstandsregler 38 steuert die Strangherstellung.
  • Bei einem zu starken Anstieg des Gewichtes G entspricht jedoch das Endprodukt Cigarette nicht mehr den Vorgaben, so daß bei einem zu großen Ausgangssignal des Reglers 40 dieser die Führung der Trimmerscheiben 22 übernimmt, d.h. in diesem Fall wählt die Auto-Selector-Schaltung 42 das Ausgangssignal des Reglers 40 aus und benutzt dieses von dem gemessenen Gewicht G abhängige Regelsignal für die Einstellung der Trimmerscheiben 22.
  • Zwangsläufig treten nun geringe Abweichungen im Zugwiderstand ZW auf; diese können jedoch im Vergleich mit zu starken Schwankungen des Gewichtes G akzeptiert werden.
  • In einem solchen Fall, der beispielsweise durch Einwirken von Störgrößen, insbesondere durch inhomogenen Schnittabak, verursacht werden kann, bleibt die eigentliche Regelgröße.nämlich der Zugwiderstand ZW, ungeregelt, bis die Bedingungen bei der Strangbildung eine erneute Übernahme in den Normalbetrieb gestatten. Auch diese erneute Übernahme erfolgt - in ähnlicher Weise wie beim Übergang von der Zugwiderstandsregelung auf die Gewichtsregelung - automatisch und stoßfrei.
  • Nach Abklingen der eingetretenen Störungen. beispielsweise der inhomogenen Kondition des Schnittabakes (Tabakvlies), übernimmt der Regler 38 für den Zugwiderstand ZW die Einstellung der Trimmerscheiben 22.
  • Diese Regelung entspricht im wesentlichen dem Verfahren nach der älteren Anmeldung P 36 13 957.2-23.
  • Beim Anlaufen der Strangmaschine 10 wird mit folgender Regelung gearbeitet: Die Trimmerscheiben 22 werden in die Fahrposition gebracht; bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl, beispielsweise einer Drehzahl von 1200 U/min., wird die Gewichts-bzw. Dichteregelung eingeschaltet. während die Zugwiderstands-Regelung noch abgeschaltet bleibt. Die Ist-Werte für den Druck als relatives Maß für den Zugwiderstand laufen hoch und erreichen schließlich den unteren Grenzwert eines in aller Regel variablen Toleranzbereiches, den "gut"-Bereich; die aktuellen Soll-Werte werden nach Berechnung und Bewertung ermittelt. Jetzt kann bereits die Drehzahl undioder Feuchte-Kompensation eingesetzt werden. ;
  • Die Abtastung der Ist-Werte für den Zugwiderstand ZW erfolgt entsprechend einem vorgegebenen Takt, so daß beispielsweise innerhalb von zwei Minuten 120 Zugwiderstandswerte erfaßt und ein entsprechender Mittelwert gebildet wird.
  • Dieser Mittelwert aus den Ist-Werten des Zugwiderstandes ZW wird in einer entsprechenden Schaltung 41 gebildet, die ein beispielsweise aus dem Maschinentakt abgeleitetes Taktsignal empfängt, und dann dem Speicher des Soll-Wertgebers 34 zugeführt. In aller Regel wird dabei der gespeicherte, alte Soll-Wert überschrieben.
  • Nun wird die Regelung von der Gewichtsrelegung auf die Zugwiderstandsregelung umgeschaltet. wobei als Soll-Wert der ermittelte Mittelwert der Ist-Werte des Zugwiderstandes ZW dient.
  • Tritt beim anschließenden Betrieb eine Störung auf, so daß die Ist-Werte den oben erläuterten Toleranz-Bereich verlassen, also beispielsweise einen Wert, der um mehr als ± 10 % von dem Soll- Wert abweicht, so wird auf die Gewichtsregelung um-und die Zugwiderstandsregelung abgeschaltet. Erreicht das Zugwiderstands-Regelsignal wieder den Toleranz-Bereich, so beginnt wieder die oben erwähnte Mittelwertberechnung mit anschließender Überschreibung des gewonnenen Sollwertes in den Speicher des Sollwertgebers 34, wonach die Zugwiderstandsregelung zugeschaltet wird.
  • Selbstverständlich ist auch eine solche Umstellung möglich, daß nur mit Gewichtsregelung gearbeitet wird, also die Zugwiderstandsregelung abgeschaltet bleibt, wie es für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig ist.
  • Der im Betrieb befindliche Regelkreis sowie das zugehörige Stellsignal können auf einer zentralen Konsole angezeigt werden.
  • Fig. 2 zeigt in einer anderen Darstellungsart eine Ausführungsform mit drei Regelgrößen, d.h., neben der Regelung des Gewichtes G und des Zugwiderstandes ZW wird noch eine Regelung der Härte bzw. der Deformation D vorgenommen. Die Verknüpfung der drei Regelstrecken mit den Reglern 38, 40 und 44 erfolgt über eine Auto-Selector-Schaltung 46 oder über eine mathematische Verknüpfung von mindestens zwei dieser Meßgrößen z.B. Mittelwertbildung, die den Stellmotor 24 für den Egalisator. nämlich die Trimmerscheiben 22, ansteuert. In dieser Figur sind außerdem noch die Formatierung und die Beleimung mit den anschließenden Fühlern 30, 31 und 32 für das Gewicht G, den Zugwiderstand ZW und die Härte bzw. Deformation D des Tabakstrangs bzw. der fertigen Cigarette angedeutet.
  • In den Leitungen, die die Ist-Werte für Gewicht, Zugwiderstand und Härte von den Fühlern 30, 31 und 32 den jeweiligen Reglern 38, 40 und 44 zuführen, befinden sich Grenzwertschaltungen 48, 50 und 52, die in an sich bekannter Weise den jeweiligen Ist-Wert mit einem vorgegebenen Grenzwert vergleichen und bei Überschreiten eines dieser Grenzwerte ein Ausstoßsignal erzeugen, d.h., Cigaretten werden ausgestoßen.
  • Auch hier werden während des Anlaufens der Strangmaschine, aber auch bei einer Betriebsstörung, die Ist-Werte des Fühlers 30 für den Zugwiderstand ZW und des Fühlers 32 für die Härte bzw. Deformation D über Schaltungen 53 und 54 als Soll-Werte für die entsprechenden Regelgrößen den Regelkreisen zugeführt. Die Schaltungen 53, 54 bilden in der bereits erörterten Weise taktgesteuert Mittelwerte aus den jeweils abgetasteten Ist-Werten und ermöglichen außerdem noch eine weitere Korrektur, beispielsweise eine Drehzahl-und/oder eine Feuchtekorrektur dieser Soll-Werte.
  • Bisher sind nur Ausführungsformen beschrieben worden, bei denen mittels der Auto-Selector-Schaltungen 42 und 46 das jeweils momentan größte Regelsignal für die Regelung verwendet wird.
  • Als Alternative hierzu ist es auch möglich, auf die Auto-Selector-Schaltung 42, 46 zu verzichten und beispielsweise während des Anfahrens nur mit Gewichtsregelung zu arbeiten, nach dem Anfahren aber auf die Zugwiderstands-und/oder Härteregelung umzuschalten. In diesem Fall dient also die Gewichtsregelung nur für das Anfahren und die gleichzeitige Ermittlung eines geeigneten Soll-Wertes für die anschließende Zugwiderstands-oder Härteregelung.
  • Als Alternative zu den beschriebenen Ausführungsformen ist es auch möglich, als primären Produkt-Parameter nicht das Gewicht, sondern den Durchmesser des Tabakstrangs bzw. der fertigen Cigarette zu verwenden, wobei ein entsprechender Fühler vorgesehen werden muß, wie er beispielsweise in der älteren Anmeldung P 36 07 244.3-52 beschrieben wird. Dann kann in gleicher Weise wie bisher beschrieben für das Anlaufen oder bei Störungen allein mit Durchmesserregelung gearbeitet und bei Erreichen einer Art Gleichgewichtszustand auf eine andere Regelung, gegebenenfalls auch mit Auto-Selector-Schaltung, umgeschaltet werden.
  • Schließlich kann jedoch der Durchmesser auch noch als sekundärer Produkt-Parameter eingesetzt werden, d.h., in einem solche Falle würde das Gewicht als primärer Produkt-Parameter dienen. so daß nach dem Anfahren die Gewichtsregelung in Verbindung mit der Durchmesser-und;oder Zugwiderstands-und/oder Härte-Regelung erfolgt

Claims (5)

1. Verfahren zur Regelung von mindestens zwei der für die Qualität des fertigen rauchbaren Artikels maßgeblichen physikalischen Eigenschaften eines Materialstranges aus Filter-oder Tabakmaterial für die Herstellung von rauchbaren Artikeln, insbesondere bei der Filter-oder Cigarettenherstellung,
a) bei dem die Ist-Werte dieser Eigenschaften erfaßt.
b) die jeweiligen Differenzen zwischen den Ist-Werten und dazugehörigen Soll-Werten ermittelt, und
c) aus den ermittelten Differenzen Regelsignale für die Masse des den Strang aufbauenden Materials beeinflussende Stellglieder gewonnen werden,
dadurch gekennzeichnet daß
d) während des Anlaufens oder bei bestimmten Ereignissen nur mittels eines einzigen, primären Produkt-Parameters geregelt wird, daß
e) für diesen primären Produkt-Parameter die zugehörigen Ist-Werte für mindestens einen anderen, sekundären Produkt-Parameter erfaßt. und daß
f) zumindest einer dieser Ist-Werte nach Berechnung und Bewertung als Soll-Wert für die dann ein-oder zugeschaltete Regelung mittels dieses sekundären Produkt-Parameters verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als primärer Produkt-Parameter das Gewicht des Materialstranges oder sein Durchmesser dient.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als sekundärer Produkt-Parameter die Härte und/oder der Zugwiderstand und/oder der Durchmesser des Materialstrangs dienen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet. daß nach Erreichen des Soll-Wertes für den primären Produktparameter mehrere Ist-Werte mindestens eines sekundären Produkt-Parameters erfaßt und ein ent- sprechender Mittelwert gebildet werden, der als Soll-Wert für diese Regelung verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß bei Erreichen des Soll-Wertes des Primären Produkt-Parameters mindestens eine weitere Regelung mit einem sekundären Produkt-Parameter zugeschaltet wird.
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