EP3085253B2 - Strangmaschine der tabak verarbeitenden industrie und verfahren zum herstellen von multisegmentstäben - Google Patents

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EP3085253B2
EP3085253B2 EP16162770.8A EP16162770A EP3085253B2 EP 3085253 B2 EP3085253 B2 EP 3085253B2 EP 16162770 A EP16162770 A EP 16162770A EP 3085253 B2 EP3085253 B2 EP 3085253B2
Authority
EP
European Patent Office
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segments
light guide
light
wrapping strip
measuring device
Prior art date
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Active
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EP16162770.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3085253A1 (de
EP3085253B1 (de
Inventor
Dirk Sacher
Ilmar Jonat
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Koerber Technologies GmbH
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Publication date
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Application filed by Koerber Technologies GmbH filed Critical Koerber Technologies GmbH
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Publication of EP3085253B2 publication Critical patent/EP3085253B2/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0295—Process control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0229—Filter rod forming processes
    • A24D3/0233—Filter rod forming processes by means of a garniture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0275—Manufacture of tobacco smoke filters for filters with special features
    • A24D3/0287—Manufacture of tobacco smoke filters for filters with special features for composite filters

Definitions

  • the present invention relates to a rod-making machine for the tobacco processing industry for producing multi-segment rods, comprising an endless, driven format belt for conveying a wrapping strip placed on the format belt and a series of segments placed on the wrapping strip, an enclosing device for enclosing the segments with the wrapping strip, and an optical measuring device for detecting a property of the multi-segment rod formed from the segments and the wrapping strip.
  • the present invention further relates to a method for producing multi-segment rods in the tobacco processing industry.
  • a rod making machine in the tobacco processing industry for producing multi-segment rods with an endless format belt and an enclosing device has been known for a long time, see for example DE 27 36 871 A1 .
  • the object of the invention is to provide a strand machine and a method in which reliable optical detection of the segments is possible regardless of the nature of the wrapping material.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims.
  • the light exit is formed by at least one optical fiber.
  • optical fibers for example, based on fiber optics, optical detection can be advantageously implemented with minimal installation space.
  • the compact design allows for a measuring distance and angle of incidence that enable reliable measurement without the need for additional optical elements.
  • the at least one light exit is preferably arranged in direct measuring relationship with the surface to be measured.
  • direct measuring relationship means that the light exiting the light exit falls directly onto the object to be examined (segment or cladding strip), without any optical elements such as lenses, filters, or the like arranged in the beam path.
  • the measuring device is configured to perform at least one point and/or rectangular reflection measurement.
  • Optical reflection measurements can be performed with comparatively little effort compared to optical transmission measurements, which, depending on the material being examined, do not always function reliably.
  • a point measurement means that only the light intensity reflected by a point or light spot is determined, rather than the laborious capture and evaluation of a two-dimensional image consisting of a large number of pixels, for example, using a camera.
  • the measuring device comprises a first light exit arranged in a measuring relationship with the segment string.
  • the measuring device comprises a second light exit arranged in a measuring relationship with the wrapping strip.
  • the light exits are arranged at an angle in the range between 0° and 180°, more preferably between 50° and 110°, to each other. This advantageously enables reliable detection of both the segments and markings or print marks on the wrapping paper with sufficiently steep light incidence angles.
  • each light exit is generated by an associated transmitting optical fiber, whereby, in particular, each transmitting optical fiber can be associated with a corresponding receiving optical fiber.
  • the at least one optical fiber is advantageously held in a fiber optic head.
  • the transmitting optical fiber and the corresponding receiving optical fiber are preferably arranged in a common exit opening of the fiber optic head.
  • the fiber optic head is attached to a hold-down device for holding down the segments. Since the hold-down device is in a fixed spatial relationship to the segments, this easily ensures that the fiber optic head is also in a fixed spatial relationship to the multi-segment strand. This is advantageous for reliable and accurate optical measurement.
  • the fiber optic head can be attached to the hold-down device directly or indirectly, for example, via a support element.
  • the fiber optic head is guided through an opening in the hold-down device, which can be particularly space-saving.
  • the fiber optic head which is, for example, tubular or pin-shaped, is preferably arranged at an angle in the range between 0° and 90°, more preferably between 30° and 60°, to the horizontal. This advantageously enables detection of both the segments and the wrapping strip using a simply constructed fiber optic head.
  • the invention is applicable to all rod-making machines in the tobacco processing industry for producing multi-segment rods.
  • An advantageous application relates to a rod-making machine for producing multi-segment filter rods.
  • the invention can be used, in particular, for quality assurance with regard to defined segment lengths and/or for possible cutting position monitoring or control.
  • Relative position detection can be advantageously implemented using a corresponding fiber optic arrangement, for example, with contrast or color sensors.
  • the stranding machine 10 is part of a machine for producing multi-segment filter rods 48, each consisting of a plurality of optically distinguishable filter rod segments 17.
  • groups of filter segments 17 are assembled and, by means of an insertion device 33, continuously placed longitudinally axially onto a wrapping strip 39 drawn from a reel 37 and provided with glue by means of a gluing device 38.
  • an initially open multi-segment filter strand 41 is formed from the filter segment groups arranged longitudinally axially.
  • Optically detectable markings or printed marks 30 can be arranged on the inside of the wrapping strip 39.
  • the wrapping strip 39 can, in particular, be a wrapping paper strip.
  • the wrapping strip 39 and the multi-segment filter strand 41 rest on a strand conveyor in the form of an endless format belt 42 driven by a drive 40.
  • the format belt 42 guides the components 39, 41 through a format 45 or an enclosing device 43, which wraps the wrapping strip 39 completely around the filter strand 41, seals it by gluing, and thus forms an endless, closed multi-segment filter strand 44.
  • This can pass through a seaming plate 46, in which the glued seam is dried by heat input or cooling.
  • Individual multi-segment filter rods 48 are then continuously cut from the multi-segment filter strand 44 by a cutting device 47. and transferred to a downstream discharge conveyor.
  • the strand machine 10 is shown in a cross-section in the area between the insertion device 33 and the enclosing device 43, in which the filter strand 41 is not yet enclosed by the wrapping paper.
  • the format 45 has a longitudinal axial recess 49 for receiving and guiding the filter strand 41.
  • the format belt 45 is placed on the format 45 in a U-shaped cross-section.
  • the wrapping strip 39 is placed on the format belt 45 in a U-shaped cross-section, with the legs 39a of the wrapping strip 39 projecting upwards over the filter strand 41.
  • a longitudinally axially extending hold-down device 20 is provided, which is inserted into the Figures 2 and 4 is shown.
  • the hold-down device 20, which is, for example, plate- or strip-shaped, is arranged on the format 45 or in the recess 49 of the format 45 to hold down the segments 17 forming the filter strand 41.
  • the hold-down device 20 can be pivotable about a horizontal axis in order to make the format 45 accessible in the event of a malfunction.
  • a light guide head 21 is provided, which is part of an optical measuring device 19 (see Figure 4 ) for detecting the segments 17 in the filter strand 41 and/or for detecting markings or print marks 30 on the inside of the wrapping paper 39.
  • the light guide head 21 is advantageously attached to the hold-down device 20, so that due to the fixed spatial relationship between the filter strand 41 and the hold-down device 20, there is also a fixed spatial relationship between the light guide head 21 and the filter strand 41.
  • a holder 15 attached to the hold-down device 20 and extending perpendicularly thereto can be provided.
  • the light guide head 21 is guided at an angle advantageously in the range between 0° and 90°, more preferably between 30° and 60°, even more preferably between 40° and 50°, through an opening 16 in the hold-down device 20 (see Figures 4, 5 ), which allows for a particularly space-saving arrangement.
  • the light guide head 21 comprises a housing 22, for example, in the shape of a pin or tube, in which light guides 25, 31, 37, 50, which will be explained later, are arranged.
  • the pin shape results in an optimally small design and high stability and protection for the light guides 25, 31, 37, 50.
  • the hold-down device 20, including the light guide head 21 and the flexible light guides 25, 31, 37, 50 can be folded to the side.
  • the light guide head 21 comprises a first light exit 23 (see Figures 3 and 5 ), through which a first light beam or light cone 24 directed onto the jacket side of the filter strand 41 emerges.
  • the first light beam 24 is preferably directed vertically, or substantially vertically in the range of +- 20°, downwards and arranged such that it preferably strikes the center of the segments 17 of the filter strand 41.
  • a first transmitting light guide 25 is provided (see Figure 4 ), which extends from the first light exit 23 inside the housing 22 and is connected, for example, via a cable 26 to a remotely arranged light source 27.
  • the light source 27 can be any suitable source of visible light, an infrared source and/or UV source.
  • the first light exit 23 is formed by an end face of the first transmitting light guide 25, which is inclined at a suitable angle to the measuring head axis, preferably in the range between 30° and 60°, more preferably in the range between 35° and 55°, and even more preferably in the range between 40° and 50°.
  • the light exiting the first light exit 23 of the first transmitting light guide 25 falls directly and immediately, i.e., without intervening optical elements such as lenses, filters, etc., onto the surface to be examined—here, the lateral surface of the filter strand 41 or the segments 17.
  • the housing 22 has a transparent exit window that closes the first light exit opening 29.
  • the light reflected from the surface to be examined falls on a first light inlet 28, which can be arranged adjacent to the first light outlet 23. This thus involves a point-shaped and/or rectangular reflection measurement.
  • the first light outlet 23 and the first light inlet 28 are advantageously arranged together in one and the same outlet opening 29 of the measuring head 21 or the measuring head housing 22.
  • a first receiving optical fiber 31 is assigned to the first light inlet 28, with which the reflected light entering the measuring head 21 through the first light inlet 28 is guided to an optical sensor 32 arranged remotely, in particular in the region of the light source 27, in order to generate an electrical signal dependent on the intensity of the reflected light.
  • the optical sensor 32 is expediently matched to the measuring wavelength of the light source 27. It can preferably be a contrast or color sensor. A luminescence or infrared sensor can also be used depending on the requirements. In principle, all sensor principles that are physically connected to optical fibers or are based on other The sensor 32 can be conveniently installed at a suitable location due to the variable length of the optical fibers 25, 31, 37, and 50.
  • the light guide head 21 For detecting markings or print marks 30 on the inside of the wrapping strip 39, the light guide head 21 comprises a second light outlet 35 (see Figures 3 and 5 ), through which a second light beam or light cone 36 directed towards the inside of the wrapping strip 39 emerges.
  • the second light beam 36 is preferably directed approximately horizontally in the range of +- 20° laterally and is arranged such that it preferably strikes the wrapping strip 39 approximately perpendicularly.
  • a second transmitting light guide 37 is provided (see Figure 4 ), which extends from the second light exit 35 inside the housing 22 and is connected, for example, via the cable 26 to the light source 27 (or a suitable further light source).
  • the second light exit 35 is formed by an end face of the second transmitting optical fiber 37, which is inclined at a suitable angle relative to the measuring head axis, preferably in the range between 30° and 60°, more preferably in the range between 35° and 55°, and even more preferably in the range between 40° and 50°.
  • the light exits 23, 35 or the light beams 24, 26 form an angle in the range between 50° and 110°, preferably between 60° and 100°, and even more preferably between 70° and 90°.
  • the light emerging from the second light exit 35 of the second transmitting light guide 37 falls directly and immediately, i.e., without intervening optical elements such as lenses, filters, etc., onto the surface to be examined, here the inside of the enveloping strip 39.
  • the housing 22 has a transparent exit window that closes the second light exit opening 13.
  • the second light exit 35 is advantageously arranged below the upper edge of the enveloping strip 39, which allows for a spatially optimal measurement arrangement.
  • the light reflected from the surface to be examined falls on a second light inlet 11, which can be arranged adjacent to the second light outlet 35. This also involves a point-shaped and/or rectangular reflection measurement.
  • the second light outlet 35 and the second light inlet 11 are advantageously arranged together in one and the same outlet opening 13 of the fiber optic head 21 or the housing 22.
  • a second receiving optical fiber 50 is assigned to the second light inlet 11, with which the reflected light entering the optical fiber head 21 through the second light inlet 11 is guided to the optical sensor 32 (or a suitable further sensor) in order to generate a preferably electrical signal dependent on the intensity of the reflected light.
  • the electrical signals are converted into a digital signal and transmitted to an electronic data processing device 34.
  • the signals are evaluated in the data processing device 34 in order to determine the relative position and/or length of the individual segments 17, and/or a position and/or width detection of an internal mark 30 on the wrapping strip 39, as actual values for downstream monitoring and synchronization tasks.
  • the evaluation can be carried out, for example, by determining one or more rising or falling signal edges.
  • process-related material processing such as cutting position control of the cutting device 47, detection of the object or segment length, and position control, can then be carried out in a controlled and automatic manner and online during the manufacturing process.
  • an (error) signal can be generated if the relative assignment of a segment 17 to an inner marking 30 on the wrapping strip 39 exceeds or falls below predetermined limits.
  • the error signal can advantageously be used to eject defective articles, issue a warning to an operator, and/or stop the machine.
  • the light outlets 23, 35 are preferably flush with the exit surface of the light guide head 21.
  • the cone angle of the beam cone of the light cones 24, 36 is preferably small, in particular less than 70° or 68°, preferably less than 45°, more preferably less than 30°, and preferably 22°.
  • the shape of the light outlets 23, 35 can vary and be, for example, round or square.
  • the light outlets 23, 35 are preferably smoothly polished and can therefore be easily cleaned, for example, in the event of glue deposits, etc.
  • the optical measuring device 19 comprises the light source 27, the fiber optic head 21, the fiber optics 25, 31, 37, 50 and the optical sensor 32.
  • the fiber optic technology used makes it possible to realize any geometric holders and guides with one or more optical detection points as an online measuring device 19.
  • a plurality of fiber optic heads may also be provided.
  • one fiber optic head may be provided for each pair of transmit-receive fiber optics.
  • a separate fiber optic head for each fiber optic is also possible.

Landscapes

  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie zum Herstellen von Multisegmentstäben, umfassend ein endloses angetriebenes Formatband zur Förderung eines auf das Formatband aufgelegten Umhüllungsstreifens und einer Reihe von auf den Umhüllungsstreifen aufgelegter Segmente, eine Umschließungseinrichtung zum Umschließen der Segmente mit dem Umhüllungsstreifen, und eine optische Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des aus den Segmenten und dem Umhüllungsstreifen gebildeten Multisegmentstrangs. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen von Multisegmentstäben der Tabak verarbeitenden Industrie.
  • Eine Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie zum Herstellen von Multisegmentstäben mit einem endlosen Formatband und einer Umschließungseinrichtung ist seit langem bekannt, siehe beispielsweise DE 27 36 871 A1 .
  • Es ist auch bereits bekannt, in einer solchen Strangmaschine eine optische Messvorrichtung zur Erfassung der einzelnen Segmente vorzusehen, siehe beispielsweise EP 1 913 824 A1 . Das Signal von einer solchen optischen Messvorrichtung wird beispielsweise zur Schnittlageregelung einer nachfolgenden Schneideinrichtung zum Zerschneiden des endlosen Strangs in einzelne Stäbe verwendet. Dokument EP 2 628 399 A1 offenbart eine Strangmaschine für Multisegmentstäbchen, umfassend ein endloses angetriebenes Formatband zur Förderung eines auf das Formatband aufgelegten Umhüllungsstreifens und einer Reihe von auf den Umhüllungsstreifen aufgelegter Segmente, eine Umschließungseinrichtung zum Umschließen der Segmente mit der Umhüllungsstreifen, und eine optische Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des aus den Segementen und dem Umhüllungsstreifen gebildeten Multisegmentstrangs. Immer häufiger werden in der Tabak verarbeitenden Industrie lichtundurchlässige Umhüllungsmaterialien verwendet, bei denen heute bekannte optische Messvorrichtungen eine Positionserfassung der Segmente in dem geschlossenen Strang nicht gestatten. Die Verwendung von nicht-optischen Messvorrichtungen, wie beispielsweise Mikrowellen- oder Röntgenmessvorrichtungen, ist jedoch vergleichsweise aufwändig und kostspielig, und benötigt darüber hinaus einen erheblichen Bauraum. Zudem sind letztere hinsichtlich der erforderlichen Auswertegeschwindigkeit relativ langsam, so dass diese für eine Online-Messung für Online-Anwendungen nicht geeignet sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Strangmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, bei denen eine zuverlässige optische Erfassung der Segmente unabhängig von der Beschaffenheit des Umhüllungsmaterials möglich ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Durch die Anordnung des Lichtaustritts in Förderrichtung vor der Umschließungseinrichtung ist eine Inspektion der Segmente vor deren Umhüllung mit dem Umhüllungsstreifen am noch offenen Strang möglich. Für eine Strangmaschine mit einem Formatband ist es überraschend, dass eine solche Anordnung möglich ist, da im Bereich vor der Umhüllung der Segmente nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht und das Sichtfeld in der Regel durch einen Niederhalter zum Niederhalten der Segmente auf dem Format verdeckt wird.
  • Herkömmliche optische Sensoren mit entsprechenden optischen Elementen können nur bedingt sämtliche Inspektionsstellen erreichen. Gerade bei auf einem Umhüllungsmaterialstreifen innenliegenden Positionsmarkierungen, wie beispielsweise Druckmarken, und den mechanischen Randbedingungen im Formatbereich ist der Einfallswinkel zu flach, d.h. zu wenig Licht gelangt vom Objekt zurück auf die Empfangsoptik des herkömmlichen Sensors. Auch ein mechanischer Niederhalter und die Führung der noch losen Segmente erschweren die Integration üblicher Sensoren.
  • Erfindungsgemäß wird der Lichtaustritt von mindestens einem Lichtleiter gebildet. Mittels Lichtleiter beispielsweise auf Basis von Glasfaser lässt sich die optische Erfassung vorteilhaft mit minimalem Bauraum realisieren. Durch die kleine Bauform wird ein Messabstand und Einfallswinkel realisierbar, der ohne zusätzliche optische Elemente eine zuverlässige Messung ermöglicht.
  • Der mindestens eine Lichtaustritt ist vorzugsweise in unmittelbarer Messbeziehung zu der zu messenden Oberfläche angeordnet. In unmittelbarer Messbeziehung bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, dass das aus dem Lichtaustritt austretende Licht unmittelbar auf das zu untersuchende Objekt (Segment oder Umhüllungsstreifen) fällt, ohne dazwischen im Strahlengang angeordnete optische Elemente, wie Linsen, Filter oder dergleichen.
  • Vorzugsweise ist die Messvorrichtung zur Durchführung mindestens einer punktförmigen und/oder rechteckförmigen Reflektionsmessung eingerichtet. Optische Reflektionsmessungen können mit vergleichsweise geringem Aufwand durchgeführt werden, im Vergleich zu optischen Transmissionsmessungen, die je nach untersuchtem Material nicht immer zuverlässig funktionieren. Eine Punktmessung bedeutet, dass nur die von einem Punkt oder Lichtfleck reflektierte Lichtintensität bestimmt wird, nicht jedoch ein aus einer Vielzahl von Pixeln bestehendes zweidimensionales Bild aufwändig genommen und ausgewertet werden muss, beispielsweise mittels einer Kamera.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Messvorrichtung einen ersten Lichtaustritt, der in Messbeziehung zu dem Segmentstrang angeordnet ist. Damit lassen sich vorteilhaft (axiale) Positionen der einzelnen Segmente entlang der Förderrichtung und/oder Längen der Segmente, insbesondere von verschiedenen Segmenten mit unterschiedlicher Beschaffenheit, ermitteln. Die Segmente unterscheiden sich zu diesem Zweck vorteilhaft in der Farbgebung.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Messvorrichtung einen zweiten Lichtaustritt, der in Messbeziehung zu dem Umhüllungsstreifen angeordnet ist. Damit lassen sich vorteilhaft optische Unterscheidungen von Markierungen oder Druckmarken auf dem Umhüllungsstreifen, insbesondere auf der Innenseite des Umhüllungsstreifens, detektieren, aus der sich vorteilhaft die Position des Umhüllungsstreifens relativ zu den Segmenten bestimmen lässt. Die Markierungen bzw. Druckmarken unterscheiden sich zu diesem Zweck vorteilhaft von der Farbgebung des Umhüllungsstreifens.
  • Vorzugsweise sind die Lichtaustritte unter einem Winkel im Bereich zwischen 0° und 180°, weiter vorzugsweise zwischen 50° und 110° zueinander angeordnet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine zuverlässige Erfassung sowohl der Segmente als auch von Markierungen oder Druckmarken auf dem Umhüllungspapier mit ausreichend steilen Lichteinfallswinkeln.
  • Vorzugsweise wird jeder Lichtaustritt von einem zugeordneten Sende-Lichtleiter erzeugt, wobei insbesondere jedem Sende-Lichtleiter ein entsprechender Empfangs-Lichtleiter zugeordnet sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Lichtleiter vorteilhaft in einem Lichtleiterkopf gehalten. In diesem Fall sind der Sende-Lichtleiter und der entsprechende Empfangs-Lichtleiter vorzugsweise in einer gemeinsamen Austrittsöffnung des Lichtleiterkopfs angeordnet. Mit einer solchen Ausführung kann die optische Erfassung mit der gewünschten Funktionalität auf kleinstem Raum realisiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lichtleiterkopf an einem Niederhalter zum Niederhalten der Segmente befestigt. Da der Niederhalter in einer festgelegten räumlichen Beziehung zu den Segmenten steht, wird dadurch auf einfache Weise erreicht, dass auch der Lichtleiterkopf in einer festgelegten räumlichen Beziehung zu dem Multisegmentstrang steht. Dies ist für eine zuverlässige und genaue optische Messung vorteilhaft.
  • Der Lichtleiterkopf kann direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Tragelement, an dem Niederhalter befestigt sein. In einer Ausführungsform ist der Lichtleiterkopf durch eine Öffnung in dem Niederhalter geführt, was besonders platzsparend sein kann. Vorzugsweise ist der beispielsweise rohr- oder stiftförmige Lichtleiterkopf unter einem Winkel im Bereich zwischen 0° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 30° und 60° zur Horizontalen geneigt angeordnet. Dies ermöglicht vorteilhaft sowohl eine Erfassung der Segmente als auch des Umhüllungsstreifens mittels eines einfach aufgebauten Lichtleiterkopfs.
  • Die Erfindung ist auf sämtliche Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie zum Herstellen von Multisegmentstäben anwendbar. Eine vorteilhafte Anwendung betrifft eine Strangmaschine zum Herstellen von Multisegment-Filterstäben. Die Erfindung kann insbesondere zur Qualitätssicherstellung bezüglich definierter Länge der Segmente und/oder einer möglichen Schnittlagenüberwachung bzw. -regelung dienen. Eine relative Lageerfassung kann durch eine entsprechende Lichtleiteranordnung beispielsweise mit Kontrast- oder Farbsensorik vorteilhaft realisiert werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer Multisegment-Filterstabherstellmaschine;
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht auf den Formatbereich einer Multisegment-Filterstabherstellmaschine;
    Fig. 3
    ein vergrößerter Auszug aus Figur 2 unter Weglassung des Niederhalters;
    Fig. 4
    eine perspektivische Schnittdarstellung des Niederhalters mit integriertem Lichtleiterkopf; und
    Fig. 5
    eine Schnittdarstellung des Lichtleiterkopfs mit zwei Lichtaustritten unter Weglassung des Niederhalters.
  • Die Strangmaschine 10 ist Teil einer Maschine zur Herstellung von Multisegment-Filterstäben 48, die jeweils aus einer Mehrzahl von optisch unterscheidbaren Filterstab-Segmenten 17 bestehen. In einer der Strangmaschine 10 vorgeordneten, nicht im Detail gezeigten Gruppenbildevorrichtung 12 werden Gruppen von Filtersegmenten 17 zusammengestellt und mittels einer Einlegevorrichtung 33 kontinuierlich auf einen von einer Bobine 37 abgezogenen und mittels einer Beleimungsvorrichtung 38 mit Leim versehenen Umhüllungsstreifen 39 längsaxial aufgelegt. Auf diese Weise wird aus den längsaxial aneinandergereihten Filtersegmentgruppen ein zunächst offener Multisegment-Filterstrang 41 gebildet. Auf der Innenseite des Umhüllungsstreifens 39 können optisch erfassbare Markierungen bzw. Druckmarken 30 angeordnet sein. Der Umhüllungstreifen 39 kann insbesondere ein Umhüllungspapierstreifen sein.
  • Der Umhüllungsstreifen 39 und der Multisegment-Filterstrang 41 liegen auf einem Strangförderer in Form eines endlosen, mittels eines Antriebs 40 angetriebenen Formatbandes 42 auf. Das Formatband 42 führt die Komponenten 39, 41 durch ein Format 45 bzw. eine Umschließungsvorrichtung 43, die den Umhüllungsstreifen 39 vollständig um den Filterstrang 41 herumlegt, aufgrund der Verleimung verschließt und somit einen endlosen geschlossenen Multisegment-Filterstrang 44 bildet. Dieser kann eine Nahtplätte 46 durchlaufen, in der die Klebenaht mittels Wärmeeintrag oder Kühlung abgetrocknet wird. Anschließend werden von dem Multisegment-Filterstrang 44 mittels einer Schneideinrichtung 47 fortlaufend einzelne Multisegment-Filterstäbe 48 abgeschnitten und an einen nachfolgend angeordneten Abgabeförderer übergeben.
  • In den Figuren 2 und 3 ist die Strangmaschine 10 in einem Querschnitt im Bereich zwischen der Einlegevorrichtung 33 und der Umschließungsvorrichtung 43 gezeigt, in dem der Filterstrang 41 noch nicht von dem Umhüllungspapier umschlossen ist. In diesem Bereich weist das Format 45 eine längsaxiale Ausnehmung 49 zur Aufnahme und Führung des Filterstrangs 41 auf. In der Ausnehmung 49 ist das Formatband 45 im Querschnitt U-förmig auf das Format 45 aufgelegt. Auf das Formatband 45 ist wiederum der Umhüllungsstreifen 39 im Querschnitt U-förmig aufgelegt, wobei die Schenkel 39a des Umhüllungsstreifens 39 nach oben über den Filterstrang 41 überstehen.
  • Da aufgrund des Formatbandes 42 eine Ansaugung des Filterstrangs 41 an das Format 45 nicht praktikabel ist, ist ein sich längsaxial erstreckender Niederhalter 20 vorgesehen, der in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist. Der beispielsweise platten- oder streifenförmige Niederhalter 20 ist zum Niederhalten der den Filterstrang 41 bildenden Segmente 17 auf dem Format 45 bzw. in der Ausnehmung 49 des Formats 45 angeordnet. Der Niederhalter 20 kann um eine horizontale Achse schwenkbar sein, um im Falle einer Störung das Format 45 zugänglich zu machen.
  • In dem Bereich zwischen der Einlegevorrichtung 33 und der Umschließungsvorrichtung 43, in dem der Filterstrang 41 noch nicht von dem Umhüllungspapier umschlossen ist, ist ein Lichtleiterkopf 21 vorgesehen, der Teil einer optischen Messvorrichtung 19 (siehe Figur 4) zur Erfassung der Segmente 17 in dem Filterstrang 41 und/oder zur Erfassung von Markierungen bzw. Druckmarken 30 auf der Innenseite des Umhüllungspapiers 39 ist. Der Lichtleiterkopf 21 ist vorteilhaft an dem Niederhalter 20 befestigt, so dass aufgrund der festen räumlichen Beziehung zwischen dem Filterstrang 41 und dem Niederhalter 20 ebenfalls eine feste räumliche Beziehung zwischen dem Lichtleiterkopf 21 und dem Filterstrang 41 besteht. Zur Befestigung des Lichtleiterkopfs 21 an dem plattenförmigen Niederhalter 20 kann beispielsweise ein an dem Niederhalter 20 angebrachter, sich senkrecht zu diesem erstreckender Halter 15 vorgesehen sein. Der Lichtleiterkopf 21 ist unter einem Winkel vorteilhaft im Bereich zwischen 0° und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 30° und 60°, noch weiter vorzugsweise zwischen 40° und 50°, durch eine Öffnung 16 in dem Niederhalter 20 geführt (siehe Figuren 4, 5), was eine besonders platzsparende Anordnung ermöglicht.
  • Der Lichtleiterkopf 21 umfasst ein beispielsweise stift- oder rohrförmiges Gehäuse 22, in dem später zu erläuternde Lichtleiter 25, 31, 37, 50 angeordnet sind. Die Stiftform ergibt eine optimale kleine Bauform und eine hohe Stabilität und Schutz für die Lichtleiter 25, 31, 37, 50. Im Falle eines Produktstaus ist der Niederhalter 20 inklusive Lichtleiterkopf 21 und den flexiblen Lichtleitern 25, 31, 37, 50 zur Seite klappbar.
  • Zur Erfassung von Unterschieden, insbesondere Farbunterschieden, auf der Mantelseite des Filterstrangs 41, die insbesondere durch Übergänge zwischen den Segmenten 17 in dem Filterstrang 41 hervorgerufen werden, umfasst der Lichtleiterkopf 21 einen ersten Lichtaustritt 23 (siehe Figuren 3 und 5), durch den ein auf die Mantelseite des Filterstrangs 41 gerichteter erster Lichtstrahl oder Lichtkegel 24 austritt.
  • Der erste Lichtstrahl 24 ist vorzugsweise vertikal, oder im Wesentlichen vertikal im Bereich von +- 20°, nach unten gerichtet und so angeordnet, dass er vorzugsweise mittig auf die Segmente 17 des Filterstrangs 41 trifft. Zur Erzeugung des ersten Lichtstrahls 24 ist ein erster Sende-Lichtleiter 25 vorgesehen (siehe Figur 4), der ausgehend von dem ersten Lichtaustritt 23 im Inneren des Gehäuses 22 verläuft und beispielsweise über ein Kabel 26 mit einer entfernt angeordneten Lichtquelle 27 verbunden ist. Die Lichtquelle 27 kann jede geeignete Quelle von sichtbarem Licht, eine Infrarotquelle und/oder UV-Quelle sein.
  • Der erste Lichtaustritt 23 wird von einer Stirnfläche des ersten Sende-Lichtleiters 25 gebildet, die unter einem geeigneten Winkel vorzugsweise im Bereich zwischen 30° und 60°, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 35° und 55°, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 40° und 50° gegen die Messkopfachse geneigt ist. Das aus dem ersten Lichtaustritt 23 des ersten Sende-Lichtleiters 25 austretende Licht fällt direkt und unmittelbar, d.h. ohne zwischengeordnete optische Elemente, wie Linsen, Filter etc., auf die zu untersuchende Oberfläche, hier die Mantelfläche des Filterstrangs 41 bzw. der Segmente 17. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass das Gehäuse 22 ein transparentes, die erste Lichtaustrittsöffnung 29 verschließendes Austrittsfenster aufweist.
  • Das von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Licht fällt auf einen ersten Lichteintritt 28, der benachbart zu dem ersten Lichtaustritt 23 angeordnet sein kann. Es handelt sich somit um eine punktförmige und/oder rechteckförmige Reflektionsmessung. Der erste Lichtaustritt 23 und der erste Lichteintritt 28 sind vorteilhaft gemeinsam in ein und derselben Austrittsöffnung 29 des Messkopfs 21 bzw. des Messkopfgehäuses 22 angeordnet.
  • Dem ersten Lichteintritt 28 ist ein erster Empfangs-Lichtleiter 31 zugeordnet, mit dem das durch den ersten Lichteintritt 28 in den Messkopf 21 eintretende reflektierte Licht zu einem entfernt, insbesondere im Bereich der Lichtquelle 27, angeordneten optischen Sensor 32 geleitet wird, um ein von der Intensität des reflektierten Lichts abhängiges elektrisches Signal zu erzeugen.
  • Der optische Sensor 32 ist zweckmäßigerweise auf die Messwellenlänge der Lichtquelle 27 abgestimmt. Es kann sich vorzugsweise um einen Kontrast- oder Farbsensor handeln. Auch ein Lumineszenz- oder Infrarot-Sensor kann entsprechend den Anforderungen Anwendung finden. Grundsätzlich können sämtliche Sensorprinzipien vorteilhaft Verwendung finden, die sich physikalisch mit Lichtleitfasern verbinden oder auf andere Weise kombinieren lassen. Durch variable Länge der Lichtleiter 25, 31, 37, 50 kann der Sensor 32 an geeigneter Stelle zweckmäßig verbaut werden.
  • Zur Erfassung von Markierungen oder Druckmarken 30 auf der Innenseite des Umhüllungsstreifens 39 umfasst der Lichtleiterkopf 21 einen zweiten Lichtaustritt 35 (siehe Figuren 3 und 5), durch den ein auf die Innenseite des Umhüllungsstreifens 39 gerichteter zweiter Lichtstrahl oder Lichtkegel 36 austritt.
  • Der zweite Lichtstrahl 36 ist vorzugsweise etwa horizontal im Bereich von +- 20° seitlich gerichtet und so angeordnet, dass er vorzugsweise etwa senkrecht auf den Umhüllungsstreifen 39 trifft. Zur Erzeugung des zweiten Lichtstrahls 36 ist ein zweiter Sende-Lichtleiter 37 vorgesehen (siehe Figur 4), der ausgehend von dem zweiten Lichtaustritt 35 im Inneren des Gehäuses 22 verläuft und beispielsweise über das Kabel 26 mit der Lichtquelle 27 (oder einer geeigneten weiteren Lichtquelle) verbunden ist.
  • Der zweite Lichtaustritt 35 wird von einer Stirnfläche des zweiten Sende-Lichtleiters 37 gebildet, die unter einem geeigneten Winkel vorzugsweise im Bereich zwischen 30° und 60°, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 35° und 55°, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 40° und 50° gegen die Messkopfachse geneigt ist. Vorzugsweise schließen die Lichtaustritte 23, 35 bzw. die Lichtstrahlen 24, 26 einen Winkel im Bereich zwischen 50° und 110°, vorzugsweise zwischen 60° und 100°, noch weiter vorzugsweise zwischen 70° und 90° zueinander ein.
  • Das aus dem zweiten Lichtaustritt 35 des zweiten Sende-Lichtleiters 37 austretende Licht fällt direkt und unmittelbar, d.h. ohne zwischengeordnete optische Elemente, wie Linsen, Filter etc., auf die zu untersuchende Oberfläche, hier die Innenseite des Umhüllungsstreifens 39. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass das Gehäuse 22 ein transparentes, die zweite Lichtaustrittsöffnung 13 verschließendes Austrittsfenster aufweist. Der zweite Lichtaustritt 35 ist vorteilhaft unterhalb der oberen Kante des Umhüllungsstreifens 39 angeordnet, was eine räumlich optimale Messanordnung gestattet.
  • Das von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Licht fällt auf einen zweiten Lichteintritt 11, der benachbart zu dem zweiten Lichtaustritt 35 angeordnet sein kann. Es handelt sich hier ebenfalls um eine punktförmige und/oder rechteckförmige Reflektionsmessung. Der zweite Lichtaustritt 35 und der zweite Lichteintritt 11 sind vorteilhaft gemeinsam in ein und derselben Austrittsöffnung 13 des Lichtleiterkopfs 21 bzw. des Gehäuses 22 angeordnet.
  • Dem zweiten Lichteintritt 11 ist ein zweiter Empfangs-Lichtleiter 50 zugeordnet, mit dem das durch den zweiten Lichteintritt 11 in den Lichtleiterkopf 21 eintretende reflektierte Licht zu dem optischen Sensor 32 (oder einem geeigneten weiteren Sensor) geleitet wird, um ein von der Intensität des reflektierten Lichts abhängiges, vorzugsweise elektrisches Signal zu erzeugen.
  • Die elektrischen Signale werden in ein digitales Signal gewandelt und an eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung 34 übermittelt. In der Datenverarbeitungseinrichtung 34 erfolgt eine Auswertung der Signale, um daraus die relative Position und/oder Länge der einzelnen Segmente 17, und/oder eine Positions- und/oder Breitenerfassung einer innenliegenden Marke 30 auf dem Umhüllungsstreifen 39, als Ist-Werte für nachgeschaltete Überwachungs- und Synchronisationsaufgaben zu ermitteln. Die Auswertung kann beispielsweise durch Ermittlung einer oder mehrerer steigender oder fallender Signalflanken erfolgen. Auf der Grundlage der ausgewerteten Signale können dann prozessbedingte Materialverarbeitungen, beispielsweise Schnittlageregelung der Schneideinrichtung 47, Erfassung der Objekt- bzw. Segmentlänge und Lageregelung kontrolliert und automatisch sowie online im Herstellungsprozess durchgeführt werden.
  • In einer Ausführungsform kann ein (Fehler-)Signal erzeugt werden, wenn die relative Zuordnung eines Segments 17 zu einer innenliegenden Markierung 30 auf dem Umhüllungsstreifen 39 vorgegebene Grenzen über- bzw. unterschreitet. Das Fehlersignal kann vorteilhaft zum Auswurf fehlerhafter Artikel, Ausgabe einer Warnung an einen Bediener und/oder für einen Maschinenstopp verwendet werden.
  • Die Lichtaustritte 23, 35 liegen vorzugsweise bündig zur Austrittsfläche des Lichtleiterkopfs 21. Der Kegelwinkel des Strahlenkegels der Lichtkegel 24, 36 ist vorzugsweise klein, insbesondere kleiner als 70° oder 68°, vorzugsweise kleiner als 45°, weiter vorzugsweise kleiner als 30° und beträgt bevorzugt 22°. Die Form der Lichtaustritte 23, 35 kann variieren und beispielsweise rund oder eckig sein. Die Lichtaustritte 23, 35 sind vorzugsweise glatt poliert und lassen sich daher leicht reinigen, beispielsweise bei Leimabsatz etc.
  • Die optische Messvorrichtung 19 umfasst die Lichtquelle 27, den Lichtleiterkopf 21, die Lichtleiter 25, 31, 37, 50 und den optischen Sensor 32. Die verwendete Lichtleitertechnologie ermöglicht es, beliebige geometrische Halter und Führungen mit einem oder mehreren optischen Erfassungspunkten als online-Messvorrichtung 19 zu realisieren.
  • Anstelle eines Lichtleiterkopfs 21 kann auch eine Mehrzahl von Lichtleiterköpfen vorgesehen sein. Beispielsweise kann jeweils ein Lichtleiterkopf für ein Paar von Sende-Empfangs-Lichtleitern vorgesehen sein. Auch ein separater Lichtleiterkopf für jeden Lichtleiter ist nicht ausgeschlossen.

Claims (12)

  1. Strangmaschine (10) der Tabak verarbeitenden Industrie zum Herstellen von Multisegmentstäben, umfassend ein endloses angetriebenes Formatband (42) zur Förderung eines auf das Formatband (42) aufgelegten Umhüllungsstreifens (39) und einer Reihe von auf den Umhüllungsstreifen (39) aufgelegter Segmente (17), eine Umschließungseinrichtung (43) zum Umschließen der Segmente (17) mit dem Umhüllungsstreifen (39), und eine optische Messvorrichtung (19) zur Erfassung einer Eigenschaft des aus den Segmenten (17) und dem Umhüllungsstreifen (39) gebildeten Multisegmentstrangs (41), wobei die optische Messvorrichtung (19) mindestens einen in Förderrichtung vor der Umschließungseinrichtung (43) angeordneten Lichtaustritt (23; 35) umfasst, wobei die Messvorrichtung (19) einen ersten Lichtaustritt (23) umfasst, der in Messbeziehung zu den Segmenten (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtaustritt (23; 35) von mindestens einem Lichtleiter (25; 37) gebildet ist und die Messvorrichtung (19) einen zweiten Lichtaustritt (35) umfasst, der in Messbeziehung zu dem Umhüllungsstreifen (39) angeordnet ist.
  2. Strangmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (19) zur Durchführung mindestens einer punktförmigen und/oder rechteckförmigen Reflektionsmessung eingerichtet ist.
  3. Strangmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustritte (23, 35) unter einem Winkel im Bereich zwischen 0° und 180°, insbesondere zwischen 50° und 110° zueinander angeordnet sind.
  4. Strangmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtaustritt (23, 35) von einem zugeordneten Sende-Lichtleiter (25, 37) gebildet ist, wobei vorzugsweise zu jedem Sende-Lichtleiter (25, 37) ein Empfangs-Lichtleiter (31, 50) vorgesehen ist.
  5. Strangmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtleiter (25, 31, 37, 50) in einem Lichtleiterkopf (21) gehalten ist.
  6. Strangmaschine nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sende-Lichtleiter (25; 37) und der entsprechende Empfangs-Lichtleiter (31; 50) in einer gemeinsamen Austrittsöffnung (29; 13) des Lichtleiterkopfs (21) angeordnet sind.
  7. Strangmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiterkopf (21) an einem Niederhalter (20) zum Niederhalten der Segmente (17) in dem Format (45) befestigt ist.
  8. Strangmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiterkopf (21) durch eine Öffnung (16) in dem Niederhalter (20) geführt ist.
  9. Strangmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiterkopf (21) unter einem Winkel im Bereich zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 60° zur Horizontalen geneigt angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Herstellen von Multisegmentstäben der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend Fördern eines Umhüllungsstreifens (39) und einer Reihe von auf den Umhüllungsstreifen (39) aufgelegter Segmente (17) mittels eines Formatbands (42), Umschließen der Segmente (17) mit dem Umhüllungsstreifen (39) mittels einer Umschließungseinrichtung (43), und optische Erfassung einer Eigenschaft des aus den Segmenten (17) und dem Umhüllungsstreifen (39) gebildeten Multisegmentstrangs (41) mittels einer optischen Messvorrichtung (19), wobei die optische Erfassung vor der Umschließung der Segmente (17) mit dem Umhüllungsstreifen (39) erfolgt, wobei die optische Messvorrichtung (19) mindestens einen in Förderrichtung vor der Umschließungseinrichtung (43) angeordneten Lichtaustritt (23; 35) umfasst, wobei die Messvorrichtung (19) einen ersten Lichtaustritt (23) umfasst, der in Messbeziehung zu den Segmenten (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtaustritt (23; 35) von mindestens einem Lichtleiter (25; 37) gebildet ist und die Messvorrichtung (19) einen zweiten Lichtaustritt (35) umfasst, der in Messbeziehung zu dem Umhüllungsstreifen (39) angeordnet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Signale aus der optischen Erfassung ausgewertet werden, um daraus die relative Position und/oder Länge der einzelnen Segmente (17), und/oder eine Positions- und/oder Breitenerfassung einer innenliegenden Markierung (30) auf dem Umhüllungsstreifen (39), als Ist-Werte für eine nachgeschaltete Überwachungs- und Synchronisationsaufgabe, beispielsweise eine Schnittlageregelung, zu ermitteln.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal erzeugt wird, wenn die relative Zuordnung eines Segments (17) zu einer innenliegenden Markierung (30) auf dem Umhüllungsstreifen (39) vorgegebene Grenzen über- bzw. unterschreitet.
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