EP2769632A1 - Messverfahren und Messanordnung zur Erfassung der Lage eines Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang, und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie - Google Patents

Messverfahren und Messanordnung zur Erfassung der Lage eines Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang, und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie Download PDF

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EP2769632A1
EP2769632A1 EP14155364.4A EP14155364A EP2769632A1 EP 2769632 A1 EP2769632 A1 EP 2769632A1 EP 14155364 A EP14155364 A EP 14155364A EP 2769632 A1 EP2769632 A1 EP 2769632A1
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EP
European Patent Office
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measuring
filter
strand
filter strand
determined
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EP2769632B1 (de
EP2769632B2 (de
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Dirk Sacher
Hanno Gast
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Koerber Technologies GmbH
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Hauni Maschinenbau GmbH
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24CMACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A24C5/3412Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes by means of light, radiation or electrostatic fields
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A24TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24DCIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0295Process control means

Definitions

  • the invention relates to a measuring method for detecting the position of a particular capsule-shaped object in a longitudinal axial funded filter strand of the tobacco-processing industry.
  • the invention further relates to a corresponding measuring arrangement and a machine of the tobacco-processing industry.
  • capsules are introduced into the filter material containing special flavors, usually in liquid form.
  • the capsules can be crushed by the consumer just prior to consumption to release the flavorings targeted and fresh into the filter.
  • a capsule with an insertion device automatically inserted into the filter train of a production machine per capsule a capsule with an insertion device automatically inserted into the filter train of a production machine.
  • the WO 2009/099793 A2 discloses a measuring device for determining the state of an object in a filter rod of a filter rod manufacturing machine.
  • the state to be detected includes, for example, the absence of an object, erroneous arrangement or faulty object.
  • the measuring device may, for example, comprise a microwave sensor, a beta radiation sensor, an infrared sensor or an X-ray sensor.
  • From the DE 10 2009 017 963 A1 is a microwave measuring device for determining the position of the capsule in the longitudinal direction of the strand in a filter rod machine known. Depending on the measurement signal, the rotational speed of a capsule insert pad or a cutting device for cutting the filter strand into filter rods can be regulated.
  • the capsule may be damaged or destroyed, in particular in further processing processes.
  • a filter with a capsule in a cigarette manufacturing machine is subject to different forces, for example when rolling with a launch bar. If the capsule is damaged or destroyed, the flavor is released uncontrollably and the desired controlled release by the consumer of the final product is no longer possible. So far, it is therefore attempted with great constructive effort to avoid mechanical stressing of the capsule, which is not always in the middle, from the outset, for example by means of undercuts, avoiding guides close to the capsule, But these efforts are set constructive limits.
  • the object of the invention is to provide a measuring method and a measuring arrangement in which the likelihood of damage to the object in the filter production or processing and thus of a defective end product can be reduced.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims. Due to the shell-side radiation of the filter strand by means of at least three optical axes which are arranged mutually independently, the position of the object in two directions perpendicular to the strand axis can be determined in a simple manner with high accuracy. On the basis of the determined position of the object, different suitable measures can be taken in order to be able to prevent damage to the inserted object during further processing. Elaborate constructive measures to avoid mechanical stress of a non-central object are dispensable due to the invention. Finally, the use of an optical measuring device is generally less expensive and thus considerably less expensive than microwave measuring devices used in the prior art. If the position of the object in line direction is also advantageously determined from the measurement signals, a maximum position information in all three spatial directions is available.
  • the object can be filled with a hollow object and with a liquid flavor in particular. It is preferably discrete, ie non-continuous in strand orientation, with regular axial spacing are arranged to each other, in particular capsules or balls.
  • a continuous object such as, for example, a flavor-impregnated thread is not excluded in principle.
  • the optical measuring device preferably operates in the visible wavelength range and / or in the infrared range. Also conceivable is an ultraviolet measuring device.
  • the optical axes of the measuring device mutually enclose an angle of at least 30 °, more preferably at least 45 ° with each other, whereby the accuracy of the position determination can be increased.
  • the optical axes are arranged at uniform angular intervals around the filter strand around.
  • each optical axis is associated with a uniaxial measuring device with a light source and a sensor.
  • the light source and sensor of each measuring device are arranged on opposite sides of the filter strand.
  • the measuring devices therefore work advantageously in the transmission method.
  • the number of optical axes is three, whereby the invention is realized with minimal effort.
  • a deviation of the determined position is determined to a desired position. This allows an advantageous good-bad evaluation of the position of the object based on a comparison of the determined deviation with a preferably adjustable threshold value.
  • a position signal containing information on the detected position of the objects is preferably provided automatically and continuously.
  • the position signal is provided in a clock-wise relative to the clock of a machine of the tobacco processing industry.
  • the position signal can advantageously be controlled means for inserting the objects in the filter strand.
  • an adjustment or regulation of the two-dimensional position of the inserted object can advantageously also take place perpendicular to the strand axis, the actual value of the layer measured by means of the measuring device coinciding with the generally centric desired value of the layer in the filter strand. This has not been known in the prior art.
  • an adjustment or regulation of the axial position of the object take place.
  • the clock-related position signal can advantageously be used for the discharge of filter elements with faulty object position.
  • the position information can advantageously be displayed on an operator terminal of a filter-processing machine.
  • the filter rod manufacturing machine 10 comprises a filter tow processing unit 120 and a subsequent filter rod machine 140.
  • a filter tow 61 is stretched, stretched and sprayed with a plasticizer, such as triacetin, after being stripped from the filter tow ball 110.
  • the thus processed material strip 61 is subsequently fed to the filter rod machine 140, in particular through an inlet funnel 141.
  • a formatting device 53 is provided which forms a filter strand 40 from the filter tow strip 61 by wrapping it with a wrapping strip (not shown) drawn from a bobbin.
  • an insertion device 42 for inserting flavor-filled capsules removed from a reservoir 12 is arranged in the material strip 61.
  • the loading device 42 can be designed differently, for example as Einlegerad, insert finger, or in any other suitable manner.
  • the loading device 42 is adjustable with respect to the axial position and / or the perpendicular position of the capsules in the filter strand.
  • the loading device 42 can be actuated by an electronic control unit 13 with regard to the axial and / or vertical position of the capsules in the filter strand.
  • the loading device 42 is disposed in the filter tow conditioning unit 120.
  • the filter strand 40 is cut by means of a cutting device 46 into filter rods 41, which usually have a multiple, for example twice the useful length.
  • a capsule is usually provided for each filter element corresponding to a cigarette.
  • a reject device 51 can be provided which is set up to remove individual filter rods 41 identified as defective from the filter flow, for example by means of compressed air.
  • the filter rods 41 are temporarily stored or fed to subsequent processing, for example, in a cigarette manufacturing machine.
  • FIG. 1 Between the format device 53 and the cutting device 46 is an in FIG. 1 arranged only schematically optical measuring device 45, by means of which the two-dimensional position (x, y) perpendicular to the filter strand and preferably also the axial position (z) of the capsules 20 in the filter strand 40 is determined continuously.
  • the measuring device 45 therefore provides a signal with the continuous coordinates of the capsule in the x, y and z directions.
  • the ascertained position of the capsules is transmitted to the electronic control unit 13 and displayed, for example, on a control terminal 14 connected to the control unit 13.
  • the control unit 13 preferably controls the insertion device 42 so that the two-dimensional position of the capsules determined by the measuring device 45 is perpendicular to the filter strand the particular central nominal position corresponds.
  • the axial position of the capsules is also regulated to its desired value in a similar manner.
  • an activation or regulation of the cutting device 46 can take place such that the axial position of the capsule in the individual filter element coincides with the axial desired position.
  • the measuring device 45 comprises a plurality of here three measuring devices 15, 15 ', 15 ".
  • Each measuring device 15 (15', 15") is preferably a uniaxial measuring device and comprises a light source 16 (16 ', 16 ") and a photosensitive sensor element 17 (17 ', 17 “), which along an optical axis 18 (18', 18") are arranged so that the shell of the light source 16 (16 ', 16 ") enters the filter strand 40, the filter strand passes through, shell side emerges from the filter strand 40 and falls onto the photosensitive sensor element 17 (17 ', 17 ").
  • the light sources 16, 16', 16" may be light-emitting diodes, for example.
  • the photosensitive sensor elements may be, for example, photodiodes or CCD elements.
  • the light sources 16, 16 ', 16 "and / or the sensor elements 17, 17', 17" can be arranged away from the filter strand 40, wherein the optical Connection to the filter strand 40 can be made in particular by means of light guides. This allows a small design and a flexible arrangement of the measuring device 45.
  • the measuring devices 15, 15 ', 15 " can, for example, work with red light or infrared light.
  • the measuring devices 15, 15 ', 15 "or the optical axes 18, 18', 18" are preferably arranged perpendicular to the strand axis and advantageously independently of one another, ie they intersect in a view along the strand axis as in FIG FIG. 2 at a non-zero angle of preferably at least 30 °, more preferably at least 45 °.
  • the measuring devices 15, 15 ', 15 "or the optical axes 18, 18', 18” regularly or at equal angular intervals, here 60 °, relative to each other around the filter strand 40 around.
  • the wavelength of the measuring devices 15, 15 ', 15 " is advantageously selected such that the filter material 21, in particular cellulose acetate fibers, and the wrapping strip cause a slight weakening of the light emitted by the light sources 16, 16', 16" as compared to the capsule 20.
  • the filter material 21 and the wrapping strip are thus substantially translucent or transparent with respect to the measuring wavelength.
  • the measurement signal of all measuring devices 15, 15', 15" is ideally the same size . If the capsule 20 is not located centrally in the filter strand 40, the measuring signals of the measuring devices 15, 15 ', 15 "differ from one another. From the relative size of the measuring signals of the measuring devices 15, 15', 15", the position of the capsule 20 can be determined radial direction or in the x- / y-direction, ie in a plane perpendicular to the strand axis (paper plane in FIG. 2 ), determine quantitatively. The corresponding evaluation of the measurement signals is carried out in particular in the electronic control unit 13.
  • the measuring signals are continuously taken off by the measuring devices 15, 15 ', 15 ". Due to the transport of the filter strand 40 in the direction of the line, the result is a chronological progression as shown in FIGS FIGS. 3 and 4 is reproduced.
  • the curves I, I 'and I represent the measurement intensity of the measurement signals recorded by the photosensitive sensor elements 17, 17' or 17". Due to the transport in the z-direction, the curves reflect the course in the z-direction.
  • the capsule 20 is located in the strand direction in the middle of the measurement plane. In this position, the intensity of the measurement due to the shading of the incident light through the capsule 20 is minimal.
  • the areas of maximum intensity in the FIGS. 3 and 4 correspond to the phases between the capsules, where the light falls unobstructed by the capsules 20 on the photosensitive sensor elements 17, 17 'and 17 ", respectively in FIGS. 3 and 4 each extends for slightly more than one capsule length 20.
  • FIG. 3 the measurement process for an ideally central capsule 20 is shown.
  • FIG. 4 the measurement history for an eccentric position of the capsule 20 is shown.
  • the measuring device 45 can also have more than three measuring devices 15, 15 ', 15 ",..., Whereby, if appropriate, the measuring accuracy can be increased.
  • the measuring device 45 can also perform further functions, for example segment monitoring or control, for example in the case of differently transparent filter segments of a multi-segment filter, and / or gap monitoring.

Abstract

Ein Messverfahren zur Erfassung der Lage eines insbesondere kapselförmigen Objekts (20) in einem längsaxial geförderten Filterstrang (40) der Tabak verarbeitenden Industrie zeichnet sich dadurch aus, dass der Filterstrang (40) entlang mindestens dreier optischer Achsen (18, 18', 18"), die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, mantelseitig durchstrahlt wird, wodurch mindestens drei unabhängige Messsignale erhalten werden, und die Lage des Objekts (20) in zwei Richtungen senkrecht zu dem Filterstrang (40) durch geeignete Verknüpfung der Messsignale ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur Erfassung der Lage eines insbesondere kapselförmigen Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Messanordnung und eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie.
  • In der Tabak bzw. Zigarettenfilter verarbeitenden Industrie werden immer häufiger Kapseln in das Filtermaterial eingebracht, die spezielle Aromen, meist in flüssiger Form, beinhalten. Die Kapseln können durch den Konsumenten unmittelbar vor dem Konsum zerdrückt werden, um die Aromastoffe gezielt und frisch in den Filter freizusetzen. Dabei wird beispielsweise pro Filter eine Kapsel mit einer Einlegevorrichtung in den Filterstrang einer Produktionsmaschine automatisch eingelegt.
  • Es ist im Stand der Technik bekannt, das Vorhandensein und die taktbezogene Lage der Kapseln in Axial- bzw. Strangrichtung zu prüfen. Die genaue Lage in Axial- bzw. Strangrichtung ist einerseits für die Weiterverarbeitung des Produkts von Bedeutung, damit z.B. eine etwaige Laserperforation am fertigen Produkt die Kapsel nicht beschädigt. Des Weiteren weist das Umhüllungspapier des Endprodukts meist eine Markierung der Kapselposition auf, um dem Konsumenten das Zerdrücken der dann nicht mehr sichtbaren Kapsel zu erleichtern. Die Kapsel soll sich dann in Axialrichtung immer genau unter der Markierung befinden.
  • Die WO 2009/099793 A2 offenbart eine Messvorrichtung zur Ermittlung des Zustands eines Objekts in einem Filterstrang einer Filterstabherstellmaschine. Der festzustellende Zustand umfasst beispielsweise das Fehlen eines Objekts, fehlerhafte Anordnung oder fehlerhaftes Objekt. Die Messvorrichtung kann beispielsweise einen Mikrowellensensor, einen Betastrahlungssensor, einen Infrarotsensor oder einen Röntgensensor aufweisen.
  • Aus der DE 10 2009 017 963 A1 ist eine Mikrowellen-Messvorrichtung zur Ermittlung der Position der Kapsel in längsaxialer Richtung des Strangs in einer Filterstrangmaschine bekannt. In Abhängig des Messsignals kann die Drehgeschwindigkeit eines Kapseleinlegerads oder eine Schneideinrichtung zum Zerschneiden des Filterstrangs in Filterstäbe geregelt werden.
  • Bei einer Abweichung der Kapsellage senkrecht zu der Strangachse, d.h. wenn die Kapsel nicht mittig in dem Filtermaterial liegt, kann es zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Kapsel insbesondere in weiterverarbeitenden Prozessen kommen. Beispielsweise unterliegt ein Filter mit einer Kapsel in einer Zigarettenherstellmaschine unterschiedlichen Krafteinwirkungen, z.B. beim Rollprozess mit einer Startleiste. Wenn die Kapsel beschädigt oder zerstört wird, wird der Aromastoff unkontrolliert freigesetzt und die gewünschte kontrollierte Freisetzung durch den Konsumenten des Endprodukts ist nicht mehr möglich. Bisher wird daher mit hohem konstruktivem Aufwand versucht, eine mechanische Stressung der nicht immer mittig liegende Kapsel von vorneherein zu vermeiden, beispielsweise mittels Freistichen, Vermeidung von Führungen in Kapselnähe, etc. Diesen Bemühungen sind aber konstruktive Grenzen gesetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren und eine Messanordnung bereitzustellen, bei der die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Objekts in der Filterherstellung bzw. -verarbeitung und somit eines fehlerhaften Endprodukts reduziert werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Aufgrund der mantelseitigen Durchstrahlung des Filterstrangs mittels mindestens drei optischen Achsen, die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, kann die Position des Objekts in zwei Richtungen senkrecht zu der Strangachse auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Auf der Grundlage der ermittelten Lage des Objekts können unterschiedliche geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um bei der Weiterverarbeitung eine Beschädigung des eingelegten Objekts verhindern zu können. Aufwändige konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung einer mechanischen Stressung eines nicht mittig liegenden Objekts sind aufgrund der Erfindung entbehrlich. Schließlich ist die Verwendung einer optischen Messvorrichtung generell weniger aufwändig und somit erheblich kostengünstiger als im Stand der Technik eingesetzte Mikrowellenmessvorrichtungen. Wenn vorteilhaft auch die Position des Objekts in Strangrichtung aus den Messsignalen ermittelt wird, steht eine maximale Lageinformation in allen drei Raumrichtungen zur Verfügung.
  • Das Objekt kann insbesondere ein hohles Objekt und mit einem insbesondere flüssigen Aromastoff gefüllt sein. Es handelt sich vorzugsweise um diskrete, d.h. in Strangrichtung nichtkontinuierliche Objekte, die mit regelmäßigem axialem Abstand zueinander angeordnet sind, insbesondere Kapseln oder Kugeln. Die Anwendung der Erfindung für ein kontinuierliches Objekt wie beispielsweise einen mit Aromastoff getränkten Faden ist aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen.
  • Die optische Messvorrichtung arbeitet vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im Infrarotbereich. Denkbar ist auch eine Ultraviolett-Messvorrichtung.
  • Vorzugsweise schließen die optischen Achsen der Messvorrichtung wechselseitig einen Winkel von mindestens 30°, weiter vorzugsweise mindestens 45° miteinander ein, wodurch die Genauigkeit der Lagebestimmung erhöht werden kann. Besonders vorteilhaft sind die optischen Achsen in gleichmäßigen Winkelabständen um den Filterstrang herum angeordnet. Zweckmäßigerweise ist jeder optischen Achse eine einachsige Messeinrichtung mit einer Lichtquelle und einem Sensor zugeordnet. Vorzugsweise sind Lichtquelle und Sensor jeder Messeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Filterstrangs angeordnet. Die Messeinrichtungen arbeiten demnach vorteilhaft im Durchstrahlungsverfahren. Besonders vorteilhaft beträgt die Anzahl der optischen Achsen drei, wodurch die Erfindung mit minimalem Aufwand realisiert wird.
  • Auf der Grundlage der ermittelten Lage des Objekts können unterschiedliche vorteilhafte Maßnahmen ergriffen werden. Vorzugsweise wird eine Abweichung der ermittelten Lage zu einer Solllage ermittelt. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Gut-Schlecht-Bewertung der Lage des Objekts anhand eines Vergleichs der ermittelten Abweichung mit einem vorzugsweise einstellbaren Schwellwert.
  • In einer Filterherstellungs- oder filterverarbeitenden Maschine wird vorzugsweise ein Lagesignal, das Information zu der ermittelten Lage der Objekte enthält, automatisch und kontinuierlich bereitgestellt. Vorzugsweise wird das Lagesignal taktbezogen relativ zu dem Takt einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie bereitgestellt.
  • Auf der Grundlage des Lagesignals kann vorteilhaft eine Einrichtung zum Einlegen der Objekte in den Filterstrang angesteuert werden. Insbesondere kann vorteilhaft auch eine Verstellung bzw. Regelung der zweidimensionalen Lage des eingelegten Objekts senkrecht zur Strangachse erfolgen, wobei der mittels der Messvorrichtung gemessene Ist-Wert der Lage mit dem in der Regel zentrischen Soll-Wert der Lage im Filterstrang übereinstimmt. Dies war im Stand der Technik bisher nicht bekannt. Selbstverständlich kann zusätzlich auch eine Verstellung oder Regelung der axialen Lage des Objekts erfolgen.
  • In einer Ausführungsform kann das taktbezogene Lagesignal vorteilhaft zur Ausschleusung von Filterelementen mit fehlerhafter Objektlage verwendet werden. Generell kann die Lageinformation vorteilhaft auf einem Bedienerterminal einer filterverarbeitenden Maschine angezeigt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
  • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer Filterstab-Herstellungsmaschine;
    Fig. 2
    eine Querschnittsansicht einer optischen Messvorrichtung; und
    Fig. 3, 4
    Kurvendiagramme der Messintensität bei einer mittig und einer exzentrisch in einem Filterstrang liegenden Kapsel.
  • Die Filterstab-Herstellungsmaschine 10 gemäß Figur 1 umfasst eine Filtertow-Aufbereitungseinheit 120 und eine daran anschließende Filterstrangmaschine 140. In der Aufbereitungseinheit 120 wird ein Filtertowstreifen 61 nach dem Abziehen von dem Filtertowballen 110 gereckt, ausgebreitet und mit einem Weichmacher, beispielsweise Triacetin, besprüht. Der so aufbereitete Materialstreifen 61 wird nachfolgend der Filterstrangmaschine 140 insbesondere durch einen Einlauftrichter 141 zugeführt. In der Filterstrangmaschine 140 ist eine Formatvorrichtung 53 vorgesehen, die aus dem Filtertowstreifen 61 durch Umhüllung mit einem nicht gezeigten, von einer Bobine abgezogenen Umhüllungsstreifen einen Filterstrang 40 bildet.
  • Zwischen dem Einlauftrichter 141 und der Formatvorrichtung 53 ist eine Einlegevorrichtung 42 zum Einlegen von mit Aromastoff gefüllten, aus einem Reservoir 12 entnommenen Kapseln in den Materialstreifen 61 angeordnet. Die Einlegevorrichtung 42 kann unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise als Einlegerad, Einlegefinger, oder auf andere geeignete Weise. Vorzugsweise ist die Einlegevorrichtung 42 hinsichtlich der axialen Lage und/oder der dazu senkrechten Lage der Kapseln in dem Filterstrang verstellbar. Insbesondere ist die Einlegevorrichtung 42 hinsichtlich der axialen und/oder der dazu senkrechten Lage der Kapseln in dem Filterstrang von einer elektronischen Steuereinheit 13 ansteuerbar.
  • In anderen Ausführungsformen ist die Einlegevorrichtung 42 in der Filtertow-Aufbereitungseinheit 120 angeordnet.
  • Der Filterstrang 40 wird mittels einer Schneidvorrichtung 46 in Filterstäbe 41 geschnitten, die üblicherweise eine mehrfache, beispielsweise doppelte Gebrauchslänge aufweisen. Pro einer Zigarette entsprechendem Filterelement ist üblicherweise eine Kapsel vorgesehen. Anschließend an die Schneidvorrichtung 46 kann eine Ausschussvorrichtung 51 vorgesehen sein, die eingerichtet ist, einzelne als fehlerhaft erkannte Filterstäbe 41 beispielsweise mittels Druckluft aus dem Filterstrom zu entfernen. Nach Verlassen der Filterstrangmaschine 140 werden die Filterstäbe 41 zwischengelagert oder einer nachfolgenden Verarbeitung beispielsweise in einer Zigarettenherstellmaschine zugeführt.
  • Zwischen der Formatvorrichtung 53 und der Schneidvorrichtung 46 ist eine in Figur 1 nur schematisch dargestellte optische Messvorrichtung 45 angeordnet, mittels der die zweidimensionale Lage (x, y) senkrecht zum Filterstrang und vorzugsweise auch die axiale Lage (z) der Kapseln 20 in dem Filterstrang 40 kontinuierlich bestimmt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der optischen Messvorrichtung 45 wird nachfolgend noch genauer erläutert. Die Messvorrichtung 45 stellt daher ein Signal mit den fortlaufenden Koordinaten der Kapsel in x-, y- und z-Richtung zur Verfügung. Die ermittelte Position der Kapseln wird an die elektronische Steuereinheit 13 übermittelt und beispielsweise auf einem mit der Steuereinheit 13 verbundenen Bedienterminal 14 angezeigt.
  • Die Steuereinheit 13 regelt die Einlegevorrichtung 42 vorzugsweise so, dass die von der Messvorrichtung 45 bestimmte zweidimensionale Position der Kapseln senkrecht zum Filterstrang der insbesondere mittigen Solllage entspricht. Vorzugsweise wird in ähnlicher Weise auch die axiale Lage der Kapseln auf ihren Sollwert geregelt.
  • Zusätzlich oder alternativ zu der Regelung der zweidimensionale Lage der Kapseln senkrecht zum Filterstrang kann auch eine Ausschleusung von Kapseln, deren Abstand zur insbesondere zentrischen Sollposition einen bestimmten Schwellwert überschreitet, durch Ansteuerung der Ausschussvorrichtung 51 erfolgen.
  • Anhand der ermittelten axialen Lage der Kapseln in dem Filterstrang kann des Weiteren eine Ansteuerung bzw. Regelung der Schneidvorrichtung 46 so erfolgen, dass die axiale Lage der Kapsel in dem einzelnen Filterelement mit der axialen Solllage übereinstimmt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der optischen Messvorrichtung 45 ist in Figur 2 gezeigt. Die Messvorrichtung 45 umfasst eine Mehrzahl von hier drei Messeinrichtungen 15, 15', 15". Jede Messeinrichtung 15 (15', 15") ist vorzugsweise eine einachsige Messeinrichtung und umfasst eine Lichtquelle 16 (16', 16") und ein lichtempfindliches Sensorelement 17 (17', 17"), die entlang einer optischen Achse 18 (18', 18") so angeordnet sind, dass das von der Lichtquelle 16 (16', 16") mantelseitig in den Filterstrang 40 eintritt, den Filterstrang durchläuft, mantelseitig aus dem Filterstrang 40 austritt und auf das lichtempfindliche Sensorelement 17 (17', 17") fällt. Die Lichtquellen 16, 16', 16" können beispielsweise Leuchtdioden sein. Die lichtempfindlichen Sensorelemente können beispielsweise Photodioden oder CCD-Elemente sein. Die Lichtquellen 16, 16', 16" und/oder die Sensorelement 17, 17', 17" können entfernt von dem Filterstrang 40 angeordnet sein, wobei die optische Verbindung zu dem Filterstrang 40 insbesondere mittels Lichtleitern erfolgen kann. Dies ermöglicht eine kleine Bauform und eine flexible Anordnung der Messvorrichtung 45. Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" können beispielsweise mit Rotlicht oder Infrarotlicht arbeiten.
  • Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" bzw. die optischen Achsen 18, 18', 18" sind vorzugsweise senkrecht zur Strangachse und vorteilhaft unabhängig zueinander angeordnet, d.h. sie schneiden sich in einer Ansicht entlang der Strangachse wie in Figur 2 unter einem von Null verschiedenen Winkel von vorzugsweise mindestens 30°, weiter vorzugsweise mindestens 45°. Vorzugsweise sind die Messeinrichtungen 15, 15', 15" bzw. die optischen Achsen 18, 18', 18" regelmäßig bzw. mit gleichen Winkelabständen, hier 60°, relativ zueinander um den Filterstrang 40 herum angeordnet. Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" sind in der Ausführungsform gemäß Figur 2 in derselben Ebene insbesondere senkrecht zur Strangachse angeordnet. Dies ist aber nicht zwingend der Fall, die Messeinrichtungen 15, 15', 15" können auch in Strangrichtung hintereinander bzw. axial beabstandet zueinander bzw. an unterschiedlichen axialen Positionen des Filterstrangs angeordnet sein. Dies kann vorteilhaft sein, um unerwünschte Interferenzen zwischen den Messeinrichtungen 15, 15', 15" zu verhindern.
  • Die Wellenlänge der Messeinrichtungen 15, 15', 15" ist vorteilhaft so gewählt, dass das Filtermaterial 21, insbesondere Zelluloseacetatfasern, und der Umhüllungsstreifen eine gegenüber der Kapsel 20 nur geringe Abschwächung des von den Lichtquellen 16, 16', 16" ausgestrahlten Lichts bewirken. Das Filtermaterial 21 und der Umhüllungsstreifen sind somit in Bezug auf die Messwellenlänge im Wesentlichen lichtdurchlässig bzw. transparent. Jede der Messeinrichtungen 15, 15', 15" misst daher im Wesentlichen die Abschattung des von der entsprechenden Lichtquelle 16, 16', 16" ausgesandten Lichts durch die Kapsel 20. Wenn die Kapsel 20 mittig in dem Filterstrang 40 liegt, ist das Messsignal sämtlicher Messeinrichtungen 15, 15', 15" idealerweise gleich groß. Wenn die Kapsel 20 nicht mittig in dem Filterstrang 40 liegt, unterscheiden sich die Messsignale der Messeinrichtungen 15, 15', 15" voneinander. Aus der relativen Größe der Messsignale der Messeinrichtungen 15, 15', 15" lässt sich die Lage der Kapsel 20 in radialer Richtung bzw. in x-/y-Richtung, d.h. in einer Ebene senkrecht zu der Strangachse (Papierebene in Figur 2), quantitativ bestimmen. Die entsprechende Auswertung der Messsignale wird insbesondere in der elektronischen Steuereinheit 13 durchgeführt.
  • Die Messsignale werden kontinuierlich von den Messeinrichtungen 15, 15', 15" abgenommen. Aufgrund des Transports des Filterstrangs 40 in Strangrichtung ergibt sich ein zeitlicher Verlauf, wie er in den Figuren 3 und 4 wiedergegeben ist. Die Kurven I, I' und I" geben die Messintensität der von den lichtempfindlichen Sensorelementen 17, 17' bzw. 17" aufgenommenen Messsignale wieder. Aufgrund des Transports in z-Richtung spiegeln die Kurven den Verlauf in z-Richtung wider. Zum Zeitpunkt to befindet sich die Kapsel 20 in Strangrichtung mittig in der Messebene. In dieser Position ist die Messintensität aufgrund der Abschattung des einfallenden Lichts durch die Kapsel 20 minimal. Durch Feststellung von to, oder eines anderen charakteristischen Zeitpunkts, kann somit ein auf den Maschinentakt bezogener Lagebezug in z-Richtung ermittelt werden. Die Bereiche maximaler Intensität in den Figuren 3 und 4 entsprechen den Phasen zwischen den Kapseln, wo das Licht unbehindert durch die Kapseln 20 auf die lichtempfindlichen Sensorelemente 17, 17' bzw. 17" fällt. Die Zeitdauer der Kurven in Figuren 3 und 4 erstreckt sich jeweils über etwas mehr als eine Kapsellänge 20.
  • In Figur 3 ist der Messverlauf für eine ideal mittig liegende Kapsel 20 gezeigt. Hier befinden sich zum Zeitpunkt to sämtliche Kurven I, I', I" auf demselben minimalen Intensitätsniveau. In Figur 4 ist der Messverlauf für eine exzentrische Position der Kapsel 20 gezeigt. Hier befinden sich zum Zeitpunkt to die Kurven I, I', I" auf unterschiedlichen Intensitätsniveaus.
  • Die Messvorrichtung 45 kann auch mehr als drei Messeinrichtungen 15, 15', 15", ... aufweisen, wodurch gegebenenfalls die Messgenauigkeit erhöht werden kann.
  • Die Messvorrichtung 45 kann neben der Lageermittlung der Kapseln 20 auch weitere Funktionen ausüben, beispielsweise Segmentüberwachung bzw. -kontrolle beispielsweise bei verschieden lichtdurchlässigen Filtersegmenten eines Multisegmentfilters, und/oder Lückenüberwachung.

Claims (15)

  1. Messverfahren zur Erfassung der Lage eines insbesondere kapselförmigen Objekts (20) in einem längsaxial geförderten Filterstrang (40) der Tabak verarbeitenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstrang (40) entlang mindestens dreier optischer Achsen (18, 18', 18"), die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, mantelseitig durchstrahlt wird, wodurch mindestens drei unabhängige Messsignale erhalten werden, und die Lage des Objekts (20) in zwei Richtungen senkrecht zu dem Filterstrang (40) durch geeignete Verknüpfung der Messsignale ermittelt wird.
  2. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung der ermittelten Lage zu einer Solllage ermittelt wird.
  3. Messverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gut-Schlecht-Bewertung der Lage des Objekts (20) anhand eines Vergleichs der ermittelten Abweichung mit einem Schwellwert erfolgt.
  4. Messverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagesignal, das Information zu der ermittelten Lage enthält, automatisch und kontinuierlich bereitgestellt wird.
  5. Messverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Lagesignals eine Einrichtung (42) zum Einlegen der Objekte (20) in den Filterstrang (40) gesteuert und/oder geregelt wird.
  6. Messverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagesignal taktbezogen relativ zu dem Takt einer Maschine (140) der Tabak verarbeitenden Industrie bereitgestellt wird.
  7. Messverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagesignal zur Ausschleusung von Filterelementen (41) mit fehlerhafter Objektlage verwendet wird.
  8. Messverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageinformation auf einem Bedienerterminal (14) einer filterverarbeitenden Maschine (10) angezeigt wird.
  9. Messverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Durchstrahlungsverfahren ist, wobei jeweils die Abschattung der durch den Filterstrang (40) hindurchtretenden optischen Strahlung durch das Objekt (20) gemessen wird.
  10. Messanordnung mit einer Messvorrichtung (45) zur Erfassung der Lage eines Objekts (20) in einem längsaxial geförderten Filterstrang (40) der Tabak verarbeitenden Industrie und einer elektronische Steuereinheit (13) zur Auswertung der von der Messvorrichtung (45) übermittelten Messsignale, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (45) zur mantelseitigen Durchstrahlung des Filterstrangs (40) entlang mindestens dreier optischer Achsen (18, 18', 18"), die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, und zur Erzeugung von mindestens drei entsprechenden unabhängigen Messsignalen eingerichtet ist, und die elektronische Steuereinheit (13) zur Ermittlung der Lage des Objekts (20) in einer Ebene senkrecht zu dem Filterstrang (40) durch geeignete Verknüpfung der Messsignale eingerichtet ist.
  11. Messanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achsen (18, 18', 18") der Messvorrichtung (45) wechselseitig einen Winkel von mindestens 30° miteinander einschließen.
  12. Messanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen (18, 18', 18") in gleichmäßigen Winkelabständen um den Filterstrang (40) herum angeordnet sind.
  13. Messanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder optischen Achse (18, 18', 18") eine Messeinrichtung (15, 15', 15") mit einer Lichtquelle (16, 16', 16")und einem lichtempfindlichen Sensorelement (17, 17', 17") zugeordnet ist, die insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Filterstrangs (40) angeordnet sind.
  14. Messanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl der optischen Achsen (18, 18', 18") bzw. der optischen Messeinrichtungen (15, 15', 15") drei beträgt.
  15. Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstrangmaschine (140), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Messanordnung (45) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 umfasst.
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