DE2750038C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Perforierens von Zigaretten oder anderen stabförmigen Rauchartikeln, deren Füllung aus rauchfähigem Material zum Bilden eines Zigarettenstranges fortlaufend mit einem Umhüllungsstreifen umhüllt wird, wonach Zigaretten von dem Zigarettenstrang abgeschnitten werden.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zum Steuern des Perforierens von Zigaretten oder anderen stabförmigen Rauchartikeln mit einer Umhüllungsvorrichtung zum fortlaufenden Umhüllen eines Stranges aus rauchfähigem Material mit einem Umhüllungsstreifen zwecks Bildung eines Zigarettenstranges und mit einem Messerapparat zum fortlaufenden Abschneiden von Zigaretten.

Bei der Herstellung von sogenannten leichten Zigaretten, insbesondere Filterzigaretten, werden im Bereich der Filter zunehmend Nebenluftkanäle in Form von Löchern eingebracht, durch die beim Ziehen an den Zigaretten dem Rauch kühle Nebenluft zugeführt wird. Es wird dabei angestrebt, einen relativ großen Nebenluftstrom zuzuführen, der in einem vorgegebenen, möglichst konstanten Verhältnis zu dem die Zigaretten verlassenden Gesamtstrom stehen soll. Dieses Verhältnis wird mit "Ventilationsgrad" bezeichnet.

Es ist bereits bekannt, Zigaretten dadurch mit Löchern zu versehen, d. h. sie zu perforieren, daß sie an einer mit Nadeln besetzten Rollfläche entlanggerollt werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Zigaretten mittels Laserstrahlen zu perforieren, wobei jeweils eine bestimmte Anzahl von Löchern mit einem gewünschten Gesamtquerschnitt aufgebracht wird.

Durch die FR-PS 12 99 316 ist eine Perforationseinrichtung für Zigarettenpapier bekanntgeworden, bei dem die durch elektrische Überschläge erzeugten Perforationen in ihren wirksamen Abmessungen gesteuert werden können. Hierdurch ist es möglich, die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers zu variieren.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Ventilationsgrad von Zigaretten mit Nebenluftöffnungen (Löchern) möglichst auf einen gewünschten Wert zu bringen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein von der Menge des in einer Zigarette enthaltenen Tabaks abhängiges Meßsignal gebildet wird und daß in Abhängigkeit von dem Meßsignal das Perforieren der Umhüllung gesteuert wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den untergeordneten Verfahrensansprüchen zu entnehmen.

Die vorgenannte Anordnung, die insbesondere zum Ausüben des Verfahrens gemäß der Erfindung dient, ist gekennzeichnet durch einen Meßsignalgeber zum Bilden eines Meßsignals in Abhängigkeit von der Menge des in einer Zigarette enthaltenen Tabaks, der mit einer Steuereinrichtung einer Perforationsvorrichtung verbunden ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den untergeordneten Anordnungsansprüchen zu entnehmen.

Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, einen gewünschten Ventilationsgrad mit größerer Genauigkeit erreichen und in der Massenfabrikation von Zigaretten innerhalb relativ enger Grenzen halten zu können.

Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit im Zigarettenpapierstreifen,

Fig. 2 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von der in ein zugwiderstandsabhängiges Meßsignal umgewandelten Tabakmenge im Tabakstrang,

Fig. 2a eine Variante eines Meßsignalgebers für die Strangmengenmessung,

Fig. 3 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit sowohl von der in ein zugwiderstandsabhängiges Meßsignal umgewandelten Tabakmenge im Tabakstrang als auch von der Luftdurchlässigkeit im Zigarettenpapierstreifen,

Fig. 4 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit im Zigarettenpapierstreifen und dem Zugwiderstand des Tabaks in der fertigen Zigarette,

Fig. 5 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von der an der fertigen Zigarette gemessenen Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der fertigen Zigarette,

Fig. 6 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von dem an der fertigen Zigarette gemessenen Zugwiderstand des Tabaks und der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung,

Fig. 7 die Steuerung einer Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit sowohl von der in ein zugwiderstandsabhängiges Meßsignal umgewandelten Tabakmenge im Tabakstrang als auch von der Luftdurchlässigkeit im Zigarettenpapierstreifen, wobei die Perforationsvorrichtung im Zigarettenstrangbereich einer Zigarettenherstellmaschine angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt schematisch eine übliche Zigarettenmaschine 1 und eine mit ihr starr gekoppelte übliche Filteransetzmaschine 2. Der Zigarettenmaschine werden Tabakfasern oder ein anderes rauchfähiges Material entsprechender Konsistenz aus einem Vorratsbehälter 3 und ein Umhüllungsstreifen 4 aus Zigarettenpapier zugeführt, der von einer Bobine 6 abgezogen wird. In der Zigarettenmaschine wird fortlaufend aus den Tabakfasern zunächst ein breites und dünnes Tabakvlies und aus diesem ein Tabakstrang geformt. Der an einer Kante beleimte Papierstreifen 4 wird fortlaufend um den Tabakstrang herumgelegt und zur fortlaufenden Bildung eines Zigarettenstranges verklebt. Von dem Zigarettenstrang werden von einem Messerapparat dann fortlaufend Zigaretten 7 abgeschnitten. Der Zigarettenpapierstreifen 4 und der Tabakstrang aus von dem Vorrat 3 zugeführten Tabakfasern sind daher die Hauptkomponenten, aus denen die fertigen Zigaretten 7 hergestellt werden.

Nach ihrer Herstellung werden die Zigaretten 7 zu der Filteransetzmaschine 2 gefördert, wo sie mit aus einem Vorratsbehälter 11 zugeführten Filterstopfen 8 verbunden werden. Hierzu wird der Filteransetzmaschine 2 außer den Filterstopfen auch ein Belagpapierstreifen 9 zugeführt, der von einer Bobine 12 abgezogen, beleimt und in Blättchen zerschnitten wird. Durch Rollen an einer stationären Gegenrollfläche werden die Zigaretten und axial fluchtend angelegten Filterstopfen zu fertigen Filterzigaretten konfektioniert. Bei Herstellung von Doppelfilterzigaretten mit zwei außen liegenden Tabakstöcken und innen angeordnetem Doppelfilterstopfen werden diese vorgenannten Gruppen nach dem Verbinden durch beleimte Belagblättchen durch mittiges Schneiden voneinander getrennt, die Zigaretten einer Reihe gewendet und mit den Zigaretten der anderen Reihe vereinigt und sodann in einer Reihe zur Weiterverarbeitung abgefördert.

Um dem Rauch der Filterzigaretten Nebenluft zuführen zu können, werden Löcher in die Filterstopfen eingebracht, wozu die gezeichnete Perforationsvorrichtung in Form einer Laseranordnung 16 auf der Filteransetzmaschine dient. Ein von einem steuerbaren Laser 17 ausgehender Laserstrahl 18 gelangt über Spiegel 19a und 19b sowie eine Linse 21 auf den Filterbereich, wo er ein Loch durch das Belagpapierblättchen und die meist ebenfalls aus Papier bestehende Oberfläche des Filterstopfens brennt, so daß beim Ziehen an der Zigarette 7 kühle Nebenluft durch die Löcher in das Filtermundstück eintreten kann, wo sie sich mit dem durch die Zigarette strömenden Rauchstrom vermischt. Bei diesem Perforieren befindet sich eine Zigarette auf einer Trommel 22, auf der sie in Richtung des Pfeiles 23 gefördert und dabei durch Saugluft in Kanälen 24 in Mulden 26 gehalten wird. Eine Rollvorrichtung 27 in Form einer gemäß Pfeil 28 rotierenden Nuttrommel 29 rollt die Zigarette an einer Rollstelle derart, daß sie während des Rollens ihre Förderbewegung in Richtung des Pfeils 23 unterbricht, indem sie auf dem Umfang der Trommel 22 relativ zurückrollt. Daher kann der Laserstrahl 18, der in Form von Impulsen vom Laser 17 abgegeben wird, aufeinanderfolgend Löcher in den Filterstopfen brennen, die dann in einer Reihe liegen. Die zeitliche Steuerung des Beginns der Perforierung einer Zigarette und die einzelnen Laserimpulse werden von einer Nockenscheibe ausgelöst, von der der äußere Ring 31 mit den Steuernocken 32 (auslösen) und 33 (Einzelimpulse) zu sehen ist. Die Steuersignale werden von einem Näherungsinitiator 34 auf einen Eingang a einer Steuereinrichtung 36 des Lasers 17 gegeben.

Ist der Zugwiderstand des Tabakstockes der Zigarette 7 konstant, so wird der Ventilationsgrad nur von Schwankungen der Luftdurchlässigkeit im Zigarettenpapier beeinflußt. Zur zusätzlichen Steuerung der Perforationsvorrichtung dient ein Meßsignalgeber 37 für die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapierstreifens 4, dessen Luftdurchlässigkeit gemessen wird, bevor er um den Tabakstrang herumgelegt wird. Der Meßsignalgeber 37 besteht im wesentlichen aus einer Unterdruckkammer 38, an der der Streifen 4 entlanggeführt wird. Der Unterdruck wird von der Saugseite eines Ventilators 39 erzeugt. Er ist abhängig von der Luftdurchlässigkeit des Papiers und wird durch einen Meßwertwandler 41, z. B. einen Membrangeber, erfaßt und als elektrisches Signal abgegeben. Nach Verstärkung im Verstärker 42 und Vergleich an einer Vergleichsstelle 43 mit einem von einem Sollwertgeber 44 abgegebenen Sollwertsignal wird das einer etwaigen Differenz entsprechende Signal einem Analog-Digital-Umsetzer 46 zugeführt, der das analoge Differenzsignal in ein digitales Signal umsetzt. Dieses Signal wird über ein Schieberegister 47 entsprechend der Förderzeit des Zigarettenpapierstreifens 4, des von diesem umhüllten Tabakstranges und der schließlich davon abgeschnittenen Zigaretten 7 bis zur Rollvorrichtung 27 verzögert. Das Schieberegister hat dabei für jede Dual-Stelle des digitalisierten Differenzsignals eine Reihe von parallelen Schiebestufen, die alle jeweils nach Ablauf eines Fördertaktes von einer synchron zu der Maschinengeschwindigkeit angetriebenen Steuerscheibe 48 und einem Näherungsinitiator 49 an ihren Schiebeeingängen einen Schiebeimpuls erhalten, der das Dualsignal um eine Stufe weiterschaltet. Wenn die Zigarette 7, deren Umhüllungsdurchlässigkeit durch den Meßsignalgeber 37 erfaßt worden war, an der Rollvorrichtung 27 angelangt ist, ist auch - wegen der starren mechanischen Kopplung der Maschinen 1 und 2 - das Meßsignal für die Luftdurchlässigkeit ihrer Umhüllung am Ausgang des Schieberegisters 47 angelangt. Das digitalisierte Meßsignal wird mittels des Digital-Analog-Umsetzers 51 in ein analoges Signal zurückgewandelt und einem Eingang b der Steuereinrichtung 36 für den Laser 17 zugeführt.

Die Beeinflussung ist derart möglich, daß die Länge der Impulse des Laserstrahles 18 oder dessen Intensität gesteuert wird.

Entsprechend der Luftdurchlässigkeit des Papierstreifens 4 wird somit der Ventilationsgrad durch Steuern der Lochquerschnitte konstant gehalten, wobei vorausgesetzt wird, daß die Tabakmenge im Tabakstrang und somit die Zugwiderstände in den fertigen Zigaretten konstant sind.

Anstelle einer als Laser ausgebildeten Perforationsvorrichtung kann eine mechanische, insbesondere mit Nadeln arbeitende Perforationsvorrichtung, etwa entsprechend der deutschen Anmeldung P 27 34 643.6, vorgesehen sein.

Anstelle der fertigen Zigarette kann auch das Belagpapier perforiert werden, wenn die Filterstopfen eine luftdurchlässige Oberfläche ausreichender Homogenität haben.

Eine andere Möglichkeit der Erfassung der Luftdurchlässigkeit des Papierstreifens 4 ist durch einen Meßsignalgeber 37′ in Form einer fotoelektrischen Abtastvorrichtung 52 gegeben, die im wesentlichen aus einer auf der einen Seite des Papierstreifens 4 angeordneten Lichtquelle 53 mit Linse 54 und aus einem auf der anderen Seite des Papierstreifens 4 angeordneten lichtelektrischen Detektor 56 mit Linse 57 und Verstärker 58 besteht. Einzelheiten einer derartigen an sich bekannten Meßanordnung, die die Luftdurchlässigkeit in Abhängigkeit von dem durch das Papier 4 hindurchtretenden Licht mißt, zeigt die DT-OS 22 06 477.

Fig. 2 zeigt eine Beeinflussung der Steuereinrichtung der Perforationsvorrichtung in Abhängigkeit von der Menge des Tabaks in einem Teilstück des Tabakstranges in der Zigarettenmaschine, aus dem anschließend eine Zigarette gefertigt wird, deren Perforierung zwecks Erreichen eines konstanten Ventilationsgrades gesteuert wird. Die Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers konstant ist.

Elemente der Fig. 2, die schon in Fig. 1 beschriebenen Elementen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen, vermehrt um 100, bezeichnet und nicht mehr besonders erläutert.

Ein Meßsignalgeber 137 für die Menge des Tabaks im Tabakstrang 161 besteht aus einer Luftleiteinrichtung zum Leiten von Meßluft durch den Tabakstrang in Form einer Unterdruckdüse 162, die an die Unterdruckseite eines Ventilators 163 angeschlossen ist. Ein Meßglied, z. B. ein an sich bekannter Membrangeber 164, erfaßt den Unterdruck, der abhängig ist von der Tabakmenge in dem von der Meßluft durchströmten Strangteil. Das durch einen Verstärker 166 verstärkte Meßsignal für die Tabakmenge an einem Strangabschnitt, aus dem die zu perforierende Zigarette 107 hergestellt wird, gelangt zu einem Funktionsgeber 167, in welchem gespeicherten Dichte- bzw. Mengenwerten zugeordnete Werte abgespeichert sind, die den Zugwiderständen entsprechen, die sich bei den aus den Strangabschnitten gefertigten Zigaretten einstellen. Das vom Funktionsgeber 167 abgegebene Signal gelangt über die Vergleichsstelle 143 und das verzögernde Schieberegister 147 zu einem Zeitpunkt zu dem Eingang b der Steuereinrichtung 136, an dem die Zigarette 107, die aus dem gemessenen Tabakstrangabschnitt hergestellt wurde, perforiert werden soll.

Eine andere Meßmethode zur Erfassung der Tabakmenge im Tabakstrang 161 zeigt ein Meßsignalgeber 137′ mit einer Beta-Strahlungsquelle 168, die ihre Beta-Strahlen quer durch den Tabakstrang 161 leitet. Auf der anderen Seite des Tabakstranges 161 werden die entsprechend der Tabakmenge geschwächten Beta-Strahlen von einem entsprechenden empfindlichen Meßglied 169, z. B. einer Ionisationskammer, in ein elektrisches Signal umgewandelt, das durch Verstärker 166 verstärkt und dem Funktionsgenerator 167 zugeführt wird.

Anstatt mit den oben beschriebenen Meßverfahren läßt sich die Tabakmenge im Tabakstrang 161 mit einer nicht dargestellten kapazitiven Meßanordnung erfassen, wie sie z. B. in US-PS 39 79 581 beschrieben ist.

Fig. 2a zeigt eine Variante der Meßsignalverarbeitung, bei der das von dem Meßsignalgeber 137m erfaßte mengenabhängige Meßsignal von dem Beta-Strahlenmeßgerät 169m nach Verstärkung im Verstärker 166m dem Vergleichsglied 143m direkt, also nicht über einen Funktionsgenerator für die Zugwiderstandsermittlung entsprechend 167, zugeführt wird. Dieses mengenabhängige Signal beeinflußt dann die Steuereinrichtung 136 allein, d. h. nicht mehr in Abhängigkeit von dem Zugwiderstand (den in Fig. 2 der Funktionsgeber 167 aus dem Mengenmeßsignal gebildet hatte), sondern von der Menge des Tabaks in dem Tabakstrang bzw. der Zigarette. Zwar beeinflußt die Tabakmenge in der Zigarette nicht (oder nur über den Zugwiderstand) den Ventilationsgrad der Zigarette, jedoch beeinflußt die Tabakmenge die Bestandteile oder deren Menge im Tabakrauch. Es kann sich daher gemäß der Erfindung als vorteilhaft erweisen, den Ventilationsgrad zusätzlich von der Tabakmenge zu beeinflussen, um die sogenannte Kondensatmenge, die neuerdings auf Zigarettenpackungen aufgedruckt wird, herabzusetzen oder doch auf einem konstanten Wert zu halten. Die von der Tabakmenge abhängige Steuerung der Perforierung kann daher allein oder zusätzlich zu der zugwiderstandsabhängigen Steuerung vorgenommen werden.

Fig. 3 zeigt eine Beeinflussung der Steuereinrichtung der Perforationsvorrichtung sowohl in Abhängigkeit von der Tabakmenge im Tabakstrang als auch in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers, die dann vorteilhaft ist, wenn sowohl die Tabakmenge als auch die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers schwanken können.

Elemente in Fig. 3, die schon beschriebenen Elementen der Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen, vermehrt um 100 bzw. 200, bezeichnet und nicht mehr besonders erläutert. Gleiche Bezugszahlen sind zur Unterscheidung mit "l" für die Luftdurchlässigkeitsmessung, mit "m" für die Tabakmengenerfassung und mit "z" für die Zugwiderstandsmessung versehen.

Ein Funktionsgenerator 271 erhält Meßsignale von den Meßsignalgebern 237m (für den aus der Tabakmenge im Tabakstrang 261 durch den Funktionsgenerator 267 gebildeten Zugwiderstand für die Zigarette) und 237l (für die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapierstreifens 204). Er hat die Werte für Ausgangssignale gespeichert, die zu bestimmten Zugwiderstandswerten und Luftdurchlässigkeitswerten gehören. Diese Ausgangssignale gelangen wieder über ein Schieberegister 247 zeitgleich mit der inzwischen produzierten Zigarette 207 zu dem Eingang b der Steuereinrichtung 236, die in Abhängigkeit von dem kombinierten Signal die Zigarettenperforierung im Sinne konstanter Ventilation steuert. Da die Meßstellen 237l und 237m auseinanderliegen, müssen die Ausgangssignale von 243l noch um die Zeit verzögert werden, die der Zigarettenpapierstreifen 204 benötigt, um zu dem Meßsignalgeber 237m zu gelangen. Diese Verzögerung wird vorteilhaft ebenfalls mit einem maschinentaktgesteuerten analogen oder digitalen Schieberegister vorgenommen, das aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung nur schematisch angedeutet und mit 240 bezeichnet ist.

Gegebenenfalls kann dem Funktionsgeber 271 über einen zusätzlichen Analog-Digital-Umsetzer 246m ein Meßsignal zugeführt werden, das wie in Fig. 2a dem Meßwert für die Tabakmenge in einer Zigarette entspricht. Die Gründe für die Beaufschlagung der Steuereinrichtung 236 mit einem derartigen mengenabhängigen Wert sind bei der Beschreibung von Fig. 2a ausführlich erläutert. Der Funktionsgeber 271 ist dann so auszulegen, daß er diese mengenabhängigen Signale bei der Ermittlung des kombinierten Steuersignals berücksichtigt.

Die Meßanordnung der Fig. 4 unterscheidet sich von den Meßanordnungen der vorhergehenden Figuren im wesentlichen dadurch, daß ein Meßsignal, nämlich das zugwiderstandsabhängige Meßsignal, bei der fertigen Zigarette gebildet wird. Das der Luftdurchlässigkeit der Zigarettenhülle entsprechende Signal wird hingegen bei dem noch unumhüllten Streifen gebildet.

Elemente in Fig. 4, die schon beschriebenen Elementen in den Fig. 1 bis 3 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen, vermehrt um 100 bzw. 200 bzw. 300, bezeichnet und nicht mehr besonders erläutert.

Gleiche Bezugszahlen sind zur Unterscheidung mit "l" für die Luftdurchlässigkeitsmessung, "m" für die Tabakmengenerfassung und "z" für die Zugwiderstandserfassung versehen.

Während das Meßsignal für die Luftdurchlässigkeit der Zigarettenhülle wie bei den Fig. 1 und 3 am Zigarettenpapierstreifen 304 gebildet und mittels eines Schieberegisters 347l verzögert wird, bis die aus dem Streifenabschnitt gefertigte Zigarette 307 die Perforationsvorrichtung erreicht hat, wird das dem Zugwiderstand des Tabakstockes entsprechende Signal nunmehr nicht mehr wie in den Fig. 2 und 3 am Tabakstrang der Zigarettenmaschine 301 abgenommen und durch einen Funktionsgeber entsprechend Position 167 bzw. 267 in einen dem Zugwiderstand entsprechenden Wert umgewandelt; das Meßsignal wird vielmehr bei dieser Variante der Erfindung direkt an der fertigen Zigarette abgenommen.

Hierzu dient ein als Prüftrommel 376 ausgebildeter Meßsignalgeber 337z, der der Trommel 322 vorgeordnet ist. Die Prüftrommel hat gesteuert bewegbare Klappen 377a und 377b, die an der Prüfstelle A die Umhüllung der Zigaretten dichtend umgeben, so daß ein in bekannter Weise durch das Innere der Zigaretten geblasener oder gesaugter Luftstrom nur vom Widerstand des Tabakstocks in der Zigarette abhängig ist, der Einfluß des luftdurchlässigen Papiers also ausgeschaltet ist. Details der Abdichtklappen zeigt die US-PS 33 39 402, der Zufuhr und Messung der Prüfluft die US-PS 34 08 858.

Das von der Prüftrommel im Meßwertwandler 378 gebildete und verstärkte, dem Zugwiderstand entsprechende Meßsignal gelangt nach Digitalisierung im Analog-Digital-Umsetzer 346z und Verzögerung entsprechend der Wegstrecke der geprüften Zigarette von der Prüfstelle zur Perforationsstelle im Schieberegister 347z zu dem Funktionsgeber 371, dessen Ausgangssignal wieder dem Eingang b der Steuereinrichtung 336 zugeführt ist.

Eine zusätzliche Beeinflussung der Steuereinrichtung 336 entsprechend der anhand der in Fig. 2a behandelten Problematik kann durch ein Meßsignal erfolgen, das in Abhängigkeit von der Tabakmenge in der Zigarette gebildet wird. Dieses Signal wird gebildet von dem Meßsignalgeber 337m (Beta-Strahlungsquelle 368 und für Beta-Strahlen empfindliches Meßglied 369) anhand des Abschnittes des Tabakstranges 361, aus dem die zu perforierende Zigarette hergestellt wird. Die Signalverzögerung erfolgt nach Digitalisierung im Analog-Digital-Umsetzer 346m durch das Schieberegister 347m. In dem Fall der zusätzlichen mengenabhängigen Meßsignalverarbeitung sind in dem Funktionsgeber 371 entsprechende Werte für zusätzliche Mengenfunktionen abzuspeichern.

Die Meßanordnung der Fig. 5 unterscheidet sich von der Meßanordnung der Fig. 4 im wesentlichen dadurch, daß ein der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der fertigen Zigarette entsprechendes Signal von einer Prüftrommel gebildet wird. Elemente in Fig. 5, die schon bezeichneten Elementen in Fig. 4 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen, vermehrt um 100, versehen und nicht mehr besonders erläutert.

An der Meßstelle A wird den Enden der Zigaretten auf der Prüftrommel 476 ein Prüfdruck über eine Drossel zugeführt. Ein Meßwertwandler 481 setzt den Druck in ein elektrisches Signal um und verstärkt ihn. Das vom Meßwertwandler gebildete, der aus der Umhüllung ausgeströmten Luftmenge entsprechende Signal, das somit der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung entspricht, wird an der Vergleichsstelle 482 mit einem von einem Sollwertgeber 483 abgegebenen Signal verglichen und ein Differenzsignal über ein Verzögerungsglied 484, z. B. ein Schieberegister, der Steuereinrichtung 436 zugeführt. Einzelheiten der Prüftrommel 476 zeigt die US-PS 35 75 041.

Die Meßanordnung der Fig. 6 unterscheidet sich von den Meßanordnungen der Fig. 4 und 5 im wesentlichen dadurch, daß die von der Luftdurchlässigkeit abhängigen und die von dem Zugwiderstand abhängigen Signale an der fertigen Zigarette mittels einer Prüftrommel erfaßt werden. Außerdem ist eine zusätzliche Beeinflussung der Steuereinrichtung der Perforationsvorrichtung im Sinne einer Korrektur in Abhängigkeit von einem Prüfsignal vorgesehen, das von einer Prüfeinrichtung für die in die Zigarette eingebrachten Löcher abgeleitet ist.

Elemente in Fig. 6, die schon beschriebenen Elementen in den Fig. 4 und 5 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszahlen, vermehrt um 100 bzw. 200, versehen und nicht mehr besonders erläutert.

Die Prüftrommel 576 enthält eine erste Prüfstelle A für die Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapiers der fertigen Zigarette 507, die der Prüfstelle A in Fig. 5 entspricht und an der von einem Meßwandler 581 bei offenen Klappen 577a, 577b der Druckabfall infolge der durch die Umhüllung abgeflossenen Prüfluft, die beiden Enden der Zigarette zugeführt worden war, erfaßt wird. Das Meßsignal wird in einem Analog-Digital-Umsetzer 586 digitalisiert und von einem Schieberegister 587, das seine Schiebeimpulse von einem Taktgeber 588 erhält, um vier Takte verzögert, bis die zu prüfende Zigarette 507 von der Meßstelle A zu einer Meßstelle B gefördert worden ist.

Danach wird das verzögerte Signal von einem Digital-Analog-Umsetzer 589 wieder in ein analoges Signal umgewandelt und Eingang a eines Funktionsgebers 591 zugeführt.

An der Meßstelle B, die der Meßstelle A in Fig. 4 entspricht, wird bei geschlossenen Klappen 577a, 577b, die die Umhüllung der Zigarette nach außen abdichten, von einem Meßwertwandler 592 ein von dem Zugwiderstand abhängiges elektrisches Meßsignal gebildet, das einem Eingang b des Funktionsgebers 591 zugeführt ist. Der Funktionsgeber ermittelt aus gespeicherten Funktionswerten für den Zusammenhang zwischen Querschnitten der Löcher und Zugwiderstand bzw. Luftdurchlässigkeitswerten ein Ausgangssignal, das an einer Vergleichsstelle 593 mit einem von einem Sollwertgeber 594 abgegebenen Sollwertsignal verglichen wird. Das Differenzsignal beaufschlagt über einen Verstärker 596 den Steuereingang b der Steuereinrichtung 536 der Perforationsvorrichtung, die nunmehr Löcher in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit und dem Zugwiderstand der fertigen, kurz vor Erreichen der Perforationsvorrichtung gemessenen Zigarette einbringt.

Zusätzlich kann eine Beeinflussung der Steuereinrichtung 536 in Abhängigkeit von der Tabakmenge in der Zigarette erfolgen, die in geeigneter Weise, z. B. wie anhand von Fig. 2a beschrieben, gewonnen wird.

Der Perforationsvorrichtung nachgeordnet ist eine Prüfvorrichtung für die Querschnitte der eingebrachten Löcher in Form einer Prüftrommel 597. Diese ist mit Klappen 598a und 598b versehen, durch die die Umhüllung einer zu prüfenden Zigarette 507 abgedeckt werden kann außer im Bereich der Löcher. Ein Meßwertwandler 599 erzeugt ein der Luftdurchlässigkeit der Löcher entsprechendes Signal, das an einer Vergleichsstelle 601 mit einem von einem Sollwertgeber 602 abgegebenen Signal verglichen und über ein Verzögerungsglied in Form eines vierstufigen Schieberegisters 603 und einen Verstärker 604 der Steuerwicklung eines Elektromagnetventils 606 in einer zu einer vier Mulden später angeordneten Auswerfdüse 607 führenden Druckluftleitung 608 zugeführt ist.

Der Sollwert für die Prüftrommel 597 kann mit dem Steuersignal für die Steuereinrichtung 536 übereinstimmen. Es wird dann festgestellt, ob das tatsächliche Ergebnis des Perforierens mit dem gewünschten Ergebnis übereinstimmt, das zur Bildung des gewünschten Ventilationsgrades eingehalten werden soll.

Die Meßsignale der Prüftrommel 597 können einer Integrationsschaltung 609 zugeführt sein, die an Eingang c der Steuereinrichtung 536 korrigierend eingreift, wenn die tatsächlichen Ergebnisse des Perforierens von den gewünschten über längere Zeiten abweichen.

Die Anordnung der Fig. 7 unterscheidet sich von den Anordnungen der Fig. 1 bis 6 im wesentlichen dadurch, daß die Perforationsvorrichtung nicht auf der Filteransetzmaschine, sondern auf der Zigarettenherstellmaschine, und zwar in deren Zigarettenstrangbereich, angeordnet ist.

Soweit die Fig. 7 Elemente enthält, die bereits anhand von Fig. 3 beschrieben sind, sind diese Elemente mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 3, vermehrt um 400, bezeichnet und nicht mehr besonders erläutert.

Die Laseranordnung 716 ist im Bereich des fertigen Zigarettenstranges 783 auf der Zigarettenmaschine 701 (sichtbar ist eine Klebkammer 781 und ein sogenanntes Formatband 782) angeordnet, in welchem der Tabakstrang 761 bereits mit dem überlappend verklebten Zigarettenpapierstreifen 704 umhüllt ist. Von dem Zigarettenstrang 783 werden von einer umlaufenden Schneidvorrichtung 784 an den strichpunktiert angedeuteten Stellen 787 fertige Zigaretten 707 abgeschnitten, die dann als sogenannte Plain-Zigaretten direkt der Verpackung oder, wie in Fig. 7 dargestellt, der Filteransetzmaschine 702 zum Ansetzen eines Filterstopfens zuführbar sind. Der Laserstrahl 718 ist so geführt, daß er Löcher im oberen Bereich des Zigarettenstranges 783 einbrennt, wo sich die sogenannte Klebnaht 786 des Stranges befindet.

Die Steuereinrichtung 736 ist über das Schieberegister 747 mit dem Funktionsgeber 771 verbunden. Das Schieberegister 747 verzögert das von dem Funktionsgeber 771 abgegebene Steuersignal, das aus einem tabakmengenabhängigen Meßsignal (ermittelt durch Meßsignalgeber 737m und in ein zugwiderstandsabhängiges Signal umgewandelt von Funktionsgeber 767) und aus einem porositätsabhängigen Meßsignal (ermittelt durch Meßsignalgeber 737l) gebildet worden ist, bis das zugehörige Strangstück, von dem die Meßsignale gewonnen sind, in den Bereich der Laseranordnung 716 gelangt ist. Dabei wird das von der Luftdurchlässigkeit des Zigarettenpapierstreifens 704 abhängige Meßsignal noch taktabhängig um die Förderzeit des Papiers von der Meßstelle bis zur Erfassungsstelle der Tabakmenge von dem Schieberegister 740 verzögert.

Zusätzlich zu dem zugwiderstandsabhängigen Signal kann die Steuereinrichtung 736 noch durch ein mengenabhängiges Signal beeinflußt werden, das dem Funktionsgeber 771 über den Analog-Digital-Umsetzer 746m zuführbar ist.

Das Auslösen der Laserstrahlimpulse für einen Zigarettenstrangabschnitt, der einer fertigen, von dem Zigarettenstrang abgeschnittenen Zigarette 707 entspricht, übernimmt der Steuernocken 732 in Verbindung mit dem Näherungsinitiator 734; das Auslösen der Einzelimpulse für einen Strangabschnitt übernehmen die Steuernocken 733 in Verbindung mit dem Näherungsinitiator 734. Die Steuerung des Lasers 717 ist durch Steuerung der Zeitdauer und/oder Energie der Laserstrahlimpulse möglich.

Die Steuereinrichtung 736 der Laseranordnung 716 kann anstatt mit dem kombinierten Signal (Zugwiderstand und Porosität, ggf. noch Tabakmenge) auch von Signalen gesteuert werden, die nur in Abhängigkeit von einem Meßwert, also in Abhängigkeit von der Porosität, dem Zugwiderstand, der Tabakmenge in einem Strangabschnitt gebildet sind.

Die Variante der Erfindung gemäß Fig. 7 kann auch derart abgewandelt werden, daß die Laserstrahlanordnung in dem Bereich der Zigarettenstrangmaschine 701 angeordnet wird, dem die Einzelzigaretten 707 von der Schneideinrichtung 784 zugeführt sind.

Claims (33)

1. Verfahren zum Steuern des Perforierens von Zigaretten oder anderen stabförmigen Rauchartikeln, deren Füllung aus rauchfähigem Material zum Bilden eines Zigarettenstranges fortlaufend mit einem Umhüllungsstreifen umhüllt wird, wonach Zigaretten von dem Zigarettenstrang abgeschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Menge des in einer Zigarette enthaltenen Tabaks abhängiges Meßsignal gebildet wird und daß in Abhängigkeit von dem Meßsignal das Perforieren der Umhüllung gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal in Abhängigkeit von der Menge des in einem Teil eines endlosen Tabakstranges befindlichen Tabaks gebildet wird, die in der von dem Tabakstrang abgeschnittenen Zigarette enthalten ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal für die Tabakmenge im Tabakstrang in an sich bekannter Weise durch Durchleiten von Luft quer zur Längsrichtung und Erfassen einer von der Tabakmenge abhängigen pneumatischen Größe oder durch Durchleiten von Beta-Strahlen und Erfassen der aus dem Strang austretenden Beta-Strahlung gebildet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Löchern in Abhängigkeit von einem Steuersignal erfolgt, das sowohl in Abhängigkeit von einem von der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung abhängigen Meßsignal als auch in Abhängigkeit von einem von der Menge des in einem endlosen Tabakstrang befindlichen Tabaks abhängigen Meßsignal gebildet wird, wobei die der Durchlässigkeit und der Tabakstrangmenge entsprechenden Meßsignale von dem Teil der Umhüllung bzw. des Tabakstranges gebildet werden, aus dem die Zigarette hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Meßsignal für die Tabakmenge in einem Tabakstrangteil ein Signal gebildet wird, das ein Maß für den Zugwiderstand der aus dem Tabakstrangteil hergestellten fertigen Zigarette ist, und daß das Einbringen von Löchern in die Zigarette in Abhängigkeit von diesem Signal erfolgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Löchern in Abhängigkeit von einem Meßsignal erfolgt, das in Abhängigkeit von dem Zugwiderstand der fertigen Zigarette gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung abhängige Meßsignal durch Erfassen der Luftdurchlässigkeit in der Umhüllung gebildet wird, bevor diese um den Tabakstrang herumgelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung abhängige Meßsignal durch unmittelbares Erfassen der Luftdurchlässigkeit in der Umhüllung der fertigen Zigarette gebildet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Löchern in Abhängigkeit von einem Signal erfolgt, das sowohl in Abhängigkeit von einem von der Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der Zigarette abhängigen Meßsignal als auch in Abhängigkeit von einem von dem Zugwiderstand der fertigen Zigarette abhängigen Meßsignal gebildet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Löchern in Abhängigkeit von einem Meßsignal erfolgt, das in Abhängigkeit von der Tabakmenge in der fertigen Zigarette gebildet wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher mittels Laserstrahlen eingebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte der Löcher durch Steuern der Laserstrahlintensität oder der Einwirkungsdauer je Loch beeinflußt werden.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit der eingebrachten Löcher für in die Zigarette strömende Nebenluft gemessen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Zigaretten mit außerhalb des gewünschten Wertes liegender Durchlässigkeit ausgeworfen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Durchlässigkeit der eingebrachten Löcher entsprechendes Meßsignal mit einem Sollwertsignal verglichen und das Einbringen der Löcher von einem Differenzsignal korrigiert wird.

16. Anordnung zum Steuern des Perforierens von Zigaretten oder anderen stabförmigen Rauchartikeln mit einer Umhüllungsvorrichtung zum fortlaufenden Umhüllen eines Stranges aus rauchfähigem Material mit einem Umhüllungsstreifen zwecks Bildung eines Zigarettenstranges und mit einem Messerapparat zum fortlaufenden Abschneiden von Zigaretten, gekennzeichnet durch einen Meßsignalgeber (137, 137′, 137m, 237m, 337m, 737m; 376, 576) zum Bilden eines Meßsignals in Abhängigkeit von der Menge des in einer Zigarette enthaltenen Tabaks, der mit einer Steuereinrichtung (36, 136, 236, 336, 536, 736) einer Perforationsvorrichtung verbunden ist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Meßsignalgeber (137, 137′, 137m) zum Bilden eines Meßsignals in Abhängigkeit von der Menge des in einem Teil eines endlosen Tabakstranges (161) befindlichen Tabaks, die in der von dem umhüllten Tabakstrang abgeschnittenen, zu perforierenden Zigarette (107) enthalten ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsignalgeber (137) einen Meßluftstrom quer durch den Tabakstrang (161) durchleitende Luftleiteinrichtung (162, 163) und ein eine sich in Abhängigkeit von der Tabakmenge im Tabakstrang ändernde pneumatische Größe der Luft erfassendes Meßglied (164) aufweist.

19. Anordnung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Meßsignalgeber (137′) mit einer Beta-Strahlungsquelle (168), deren Beta-Strahlen quer durch den Tabakstrang (161) verlaufen, und mit einem für die in Abhängigkeit von der Tabakmenge geschwächten Beta-Strahlen empfindlichen Meßglied (169).

20. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (136) sowohl mit einem Meßsignalgeber (237l) für die Luftdurchlässigkeit der noch nicht um den Tabak herumgelegten Umhüllung (204) als auch mit einem Meßsignalgeber (237m) für die Tabakmenge im endlosen Tabakstrang (261) verbunden ist, wobei die abgegebenen Meßsignale der Luftdurchlässigkeit desjenigen Abschnittes der Umhüllung (204) bzw. der Tabakmenge desjenigen Abschnittes des Tabakstranges (261) entsprechen, aus denen die zu perforierende Zigarette (207) gebildet ist.

21. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, gekennzeichnet durch einen Funktionsgeber (367) zum Umsetzen des von der Tabakmenge im Tabakstrang (261) abhängigen Meßsignals in ein Steuersignal, das dem Zugwiderstand des Tabaks in der fertigen Zigarette (207) entspricht.

22. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21, gekennzeichnet durch einen Meßsignalgeber (376, 576) zum Bilden eines Meßsignals in Abhängigkeit von dem Zugwiderstand des Tabaks in den fertigen Zigaretten (307, 507).

23. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (536) sowohl mit einem Meßsignalgeber (576, 581) für die Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der fertigen Zigarette (507) als auch mit einem Meßsignalgeber (576, 592) für den Zugwiderstand des Tabaks in der fertigen Zigarette verbunden ist.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mit einem Meßsignalgeber für die Menge des Tabaks in der fertigen Zigarette verbunden ist.

25. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Perforationsvorrichtung (16, 116, 216, 316, 416, 516) ein Laser (17, 117, 217, 317, 417, 517) vorgesehen ist.

26. Anordnung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Rollvorrichtung (27, 127, 227, 327, 427, 527) in einer Förderbahn der Zigaretten, die die Zigaretten zum Einbringen von Löchern rollt, wobei die Förderbewegung der Zigaretten unterbrochen ist.

27. Anordnung nach Anspruch 25 und/oder 26, gekennzeichnet durch eine Änderungen der Lochquerschnitte durch Steuerung der Intensität des Laserstrahls bewirkende Steuereinrichtung.

28. Anordnung nach Anspruch 25 und/oder 26, gekennzeichnet durch eine Änderungen der Lochquerschnitte durch Steuerung der Einwirkungsdauer des Laserstrahls je Loch bewirkende Steuereinrichtung.

29. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 28, gekennzeichnet durch eine Prüfvorrichtung (597) für die Luftdurchlässigkeit der in einer Zigarette (507) eingebrachten Löcher.

30. Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfvorrichtung (597) mit einer Steuerungsvorrichtung einer Auswerfvorrichtung (606 . . . 608) für Zigaretten mit außerhalb eines Zulässigkeitsbereiches liegenden Prüfwerten verbunden ist.

31. Anordnung nach Anspruch 29 und/oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Prüfsignalen abgeleitetes Signal der Steuereinrichtung (536) zum Steuern der die Löcher in die Zigaretten (507) einbringenden Perforationsvorrichtung zugeführt ist.

32. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die mit mindestens einem Signalgeber verbundene Perforationsvorrichtung (716) auf einer Zigarettenmaschine (701) im Bereich des Zigarettenstrangs (783) angeordnet ist.

33. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationsvorrichtung (716) Löcher in einer Linie (786), vorzugsweise einer im oberen Bereich des Zigarettenstrangs (783) liegenden Linie, in den Zigarettenstrang einbringend ausgebildet ist.