DE3738983A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines faserstrangs der tabakverarbeitenden industrie - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines faserstrangs der tabakverarbeitenden industrieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen eines Faserstrangs der tabakverarbeitenden
Industrie.
Es ist bisher keine Möglichkeit bekannt, den Weichmacher
gehalt eines Filterstrangs oder vom Strang abgetrennter
Abschnitte während des Herstellunsprozesses kontinuierlich
und schnell mit hinreichend hoher Auflösung zu bestimmen.
Daß die genaue Bestimmung des Weichmachergehalts in einem
Filterstrang bisher nicht oder nur unbefriedigend gelöst
ist, liegt wohl im wesentlichen daran, daß das Filter
strangmaterial und das Weichmachermaterial eine gewisse
chemische Verwandtschaft zueinander haben und deswegen
durch bekannte Meßverfahren nur in unbefriedigendem Maße
voneinander unterschieden werden können.
Um den Weichmachergehalt in Filterstäben bestimmen zu
können, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem
der laufenden Produktion zunächst Filterstäbe mit einem
Weichmacheranteil entnommen und verwogen werden und bei
dem das Gewicht dieser Filterstäbe mit dem Gewicht ebenso
vieler Filterstäbe ohne Weichmacher aus der laufenden
Produktion verglichen wird. Die festgestellte Gewichts
differenz entspricht dem Weichmachergehalt in den Filter
stäben (US-PS 38 65 016). Ein Nachteil dieses Verfahrens
besteht darin, daß für die Entnahme von Filterstäben ohne
Weichmacher die Weichmacherzufuhr zum Filterstrang unter
brochen werden muß, was gleichbedeutend mit einer Unter
brechung der Herstellung ordnungsgemäßer Filterstäbe ist.
Die Messung ist diskontinuierlich und kann nur stichproben
artigen Aufschluß über den Weichmachergehalt in den produ
zierten Filterstäben geben. Ein anderes bekanntes Verfahren
zur Bestimmung des Weichmachergehalts in Filterstäben
beruht auf der Kernspinresonanzmessung (GB-PS 21 20 075).
Die Kernspinresonanzmessung erfordert eine gewisse end
liche Zeit, während der der zu messende Artikel in der
Meßposition festgehalten werden muß, so daß auch sie keine
kontinuierliche Bestimmung des Weichmachergehalts in
Filterstäben bzw. im Filterstrang gestattet. Auch die
Kernspinresonanzmessung führt also eher zu einer stich
probenartigen Aussage über den Gehalt an Weichmacher in
dem Filterstrang bzw. den Filterabschnitten, wobei hierfür
allerdings eine Produktionsunterbrechung nicht erforderlich
ist.
Es steht bisher auch kein Verfahren zur Messung der Feuch
tigkeit eines bewegten umhüllten oder nicht umhüllten
Tabakstrangs zur Verfügung, das in der Praxis allen zu
stellenden Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit und Auf
lösungsvermögen sowie Genauigkeit und Zuverlässigkeit
genügt. Insbesondere für die Feuchtemessung am umhüllten
Zigarettenstrang hat es bisher keine praktikablen Vor
schläge gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art weiter
zu verbessern und insbesondere eine Möglichkeit der kon
tinuierlichen Mengenbestimmung zusätzlicher Materialkompo
nenten in dem Faserstrang bzw. in den vom Faserstrang
abgetrennten Strangabschnitten anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß ein eine
zusätzliche Materialkomponente enthaltendes Fasermaterial
entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt wird, das Faser
material zu einem Faserstrang zusammengefaßt und mittels
den Strang durchdringender Strahlung die Strangdichte
gemessen und wenigstens ein Strangdichtesignal für die
Bestimmung des Mengenanteils wenigstens einer der Material
komponenten des Strangs gebildet wird. Wird gemäß der
Erfindung ein Strangdichtesignal für die Bestimmung des
Mengenanteils des trocknen Fasermaterials gebildet, wird
also die Menge der Trockenmasse im Strang bestimmt und die
Menge des trocknen Fasermaterials in Abhängigkeit vom
Strangdichtesignal geregelt, so ermöglicht die Erfindung
eine einfache Trockengewichtsregelung.
Vorzugsweise werden gemäß der Erfindung wenigstens zwei
den Einfluß der Strangkomponenten unterschiedlich erfas
sende Strangdichtemessungen vorgenommen und unterschied
liche erste und zweite Strangdichtesignale gebildet, die
gemäß weiterer Fortführung der Erfindung zu einem dem
Mengenanteil einer Strangkomponente im Strang entsprechen
den Vergleichssignal verarbeitet werden. Werden hierbei
die unterschiedlichen Strangdichtesignale zu einem dem
Mengenanteil des trocknen Fasermaterials entsprechenden
Vergleichssignal verarbeitet, so erhält man auch hier die
Möglichkeit einer Trockengewichtsregelung, wenn in Abhän
gigkeit von dem Vergleichssignal die Menge des trocknen
Fasermaterials im Strang geregelt wird. Aus dem ersten und
zweiten Strangdichtesignal kann gemäß der Erfindung ein
Differenzsignal gebildet werden, das ein Maß für den Mengen
anteil der im Faserstrang enthaltenen zugesetzten Mate
rialkomponente darstellt. Als zusätzliche Materialkompo
nente kommt gemäß der Erfindung in erster Linie eine
Flüssigkeit in Betracht, die im Fasermaterialstreifen oder
-strang enthalten ist, deren Menge in Fortführung der
Erfindung in Abhängigkeit von dem Vergleichssignal im Sinne
der Einstellung eines vorgegebenen Mengenanteils im
Faserstrang beeinflußt wird.
Für die Bildung eines ersten Strangdichtesignals ist gemäß
der Erfindung vorgesehen, eine erste Strangdichtemessung
mittels den Strang durchdringender Nuklearstrahlung vorzu
nehmen. Für die Bildung eines zweiten Strangdichtesignals
wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine zweite
Strangdichtemessung durch Erfassen der Intensität von in
den Strang eingestrahltem und ihn durchdringendem Licht
vorgenommen. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung besteht darin, daß für die Strangdichtemessung
zur Bildung des zweiten Strangdichtesignals den Strang
durchdringende Infrarotstrahlung verwendet wird.
Überraschenderweise wurde nämlich festgestellt, daß die
Intensität des den Strang durchdringenden Lichts und ins
besondere von Infrarotstrahlung geeigneter Wellenlänge
von der Menge der zusätzlich enthaltenen Materialkompo
nente, insbesondere vom Flüssigkeitsgehalt des Strangs,
nicht oder nur in vernachlässigbar geringem Ausmaß beein
flußt wird, so daß das aufgrund der Dichtemessung mit den
Strang durchdringendem Licht gewonnene Dichtemeßsignal ein
Maß für die Menge des im Faserstrang enthaltenen Faser
materials ist. Besonders geeignet erscheint in diesem
Zusammenhang Infrarotlicht in einem weiten Wellenlängen
bereich um 950 nm, das von den im Strang enthaltenen
Flüssigkeiten so gut wie gar nicht beeinflußt wird. Auch
Infrarotlicht um etwa 1700 nm wird für gut geeignet ange
sehen. Selbst noch größere Infrarotwellenlängen sind für
die Dichtemessung nicht auszuschließen. Die Strangdichte
messung mittels den Strang durchdringender Nuklearstrahlung
oder die Dichtemessung durch Wiegen von Strangabschnitten
führen dagegen zu Strangdichtesignalen, welche die Menge
aller im Faserstrang enthaltenen Komponenten repräsentieren.
Die Differenz der durch Nuklearstrahlung und Wiegen einer
seits und durch Infrarotstrahlung andererseits gewonnenen
Strangdichtesignale stellt also ein Maß für die Menge der
zusätzlich im Fasermaterialstreifen enthaltenen Material
komponente dar. Wichtig ist, daß die beiden Meßmethoden
wenigstens eine Strangkomponente (vorzugsweise die Flüssig
keit) unterschiedlich erfassen, dann läßt sich der Anteil
dieser Strangkomponente im Strang gemäß der Erfindung
ermitteln.
Normalerweise werden die Strangdichtemessungen am konti
nuierlich bewegten Faserstrang durchgeführt. Gemäß einer
Varianten der Erfindung ist es jedoch auch möglich, wenig
stens eine der Strangdichtemessungen zur Bildung eines
der Strangdichtesignale nach dem Abtrennen von Strangab
schnitten vom Faserstrang an den abgetrennten Strangab
schnitten vorzunehmen. Diese Dichtemessung an abgetrennten
Strangabschnitten kann gemäß der Erfindung durch Wiegen
erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß zur Bildung eines der Strangdichtesignale eine Strang
dichtemessung mittels den Strang durchdringender Röntgen
strahlung vorgenommen wird.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird
der Weichmachergehalt eines Filterstrangs bestimmt, indem
auf einen entlang einer vorgegebenen Bahn bewegten Filter
materialstreifen als zusätzliche Materialkomponente ein
Weichmacher aufgebracht wird und wenigstens zwei den Ein
fluß des Weichmachers unterschiedlich erfassende Strang
dichtemessungen vorgenommen werden. Aufgrund dieser
Strangdichtemessungen werden unterschiedliche Strang
dichtesignale gebildet, die zu einem dem Weichmacheranteil
im Filterstrang entsprechenden Vergleichssignal verarbeitet
werden. Dieses Vergleichssignal kann dann zur Steuerung
des Weichmacherauftrags auf den Filtermaterialstreifen
und damit zur Regelung des Weichmacheranteils im Filter
strang benutzt werden. Eine andere spezielle Ausführungs
form der Erfindung befaßt sich mit der Bestimmung des
Feuchtigkeitsanteils in einem Tabakstrang. Hierzu sieht
die Erfindung vor, daß ein entlang einer vorgegebenen Bahn
bewegter Tabakstrang als zusätzliche Materialkomponente
Feuchtigkeit (Wasser) enthält. Zur Bestimmung des Feuch
tigkeitsanteils im Tabakstrang werden wenigstens zwei
den Einfluß der Feuchtigkeit unterschiedlich erfassende
Strangdichtemessungen vorgenommen und unterschiedliche
Strangdichtesignale gebildet. Die unterschiedlichen Strang
dichtesignale werden zu einem dem Feuchtigkeitsanteil im
Tabakstrang entsprechenden Vergleichssignal verarbeitet,
das auch hier zur Beeinflussung der Feuchtigkeitsmenge
im Tabakstrang benutzt werden kann.
Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird
die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß Fördermittel zum Bewegen eines eine
zusätzliche Materialkomponente enthaltenden Faserstrangs
entlang einer vorgegebenen Bahn und eine Meßeinrichtung
zum Messen der Strangdichte und zum Bilden von der Strang
dichte entsprechenden Strangdichtesignalen für die Bestim
mung des Mengenanteils wenigstens einer der Materialkom
ponenten des Strangs vorgesehen sind.
Eine sehr vorteilhafte Trockengewichtsregelung erhält man
gemäß der Erfindung dadurch, daß die Meßeinrichtung an eine
Auswertanordnung angeschlossen ist, daß die Auswertanord
nung aus den Strangdichtesignalen dem Mengenanteil des
trocknen Fasermaterials im Strang entsprechende Steuer
signale bildend ausgebildet ist und daß sie in Abhängig
keit von diesen Steuersignalen ein Steuermittel zum
Beeinflussen der Menge des trocknen Fasermaterials im
Sinne einer Regelung dieser Fasermaterialmenge steuert.
Dabei sind gemäß der Erfindung vorzugsweise wenigstens
zwei den Einfluß der Strangkomponenten unterschiedlich
erfassende Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Strang
dichte und zur Bildung unterschiedlicher erster und zweiter
Strangdichtesignale vorgesehen. Die Meßeinrichtungen sind
an eine die Strangdichtesignale zu einem Vergleichssignal
verarbeitende Auswertanordnung angeschlossen, wobei die
Auswertanordnung ein die Menge des trocknen Fasermaterials
im Strang repräsentierendes Steuersignal abgebend ausge
bildet und ein Steuermittel zum Beeinflussen der Menge
des trocknen Fasermaterials in Abhängigkeit von dem
Steuersignal im Sinne der Regelung dieser Fasermaterial
menge an die Auswertanordnung angeschlossen ist.
In Weiterführung der Erfindung weist die Auswertanordnung
einen Differenzbildner auf, welcher aus den unterschied
lichen Strangdichtesignalen ein ein Maß für den im Faser
strang enthaltenen Mengenanteil wenigstens einer der Mate
rialkomponenten darstellendes Differenzsignal als Ver
gleichssignal bildet. Gemäß der Erfindung sind Mittel zum
Beeinflussen der Menge der im Strang enthaltenen zusätz
lichen Materialkomponente vorgesehen, welche mit einer an
die Auswertanordnung angeschlossenen, die Menge der zu
sätzlich aufgebrachten Materialkomponente in Abhängigkeit
von den Differenzsignalen im Sinne der Zuführung einer
vorgegebenen Menge einstellenden Steueranordnung
verbunden sind.
Als erste Meßeinrichtung zur Bestimmung der Strangdichte
und zur Bildung eines ersten Strangdichtesignals ist vor
zugsweise ein Nuklearmeßkopf vorgesehen. Der Nuklear
meßkopf erfaßt in gleicher Weise alle Komponenten des
Strangs und gibt ein entsprechendes Dichtesignal ab.
Als zweite Meßeinrichtung zur Bestimmung der Strangdichte
und zur Bildung eines zweiten Strangdichtesignals ist
gemäß der Erfindung vorzugsweise ein den Strang mit Licht
durchstrahlender optischer Meßkopf vorgesehen, wobei als
optischer Meßkopf vorteilhafterweise ein den Strang mit
Licht im infraroten Bereich des Spektrums durchstrahlender
Meßkopf verwendet wird. Dieser optische Meßkopf erfaßt
überraschenderweise im wesentlichen nur die Menge des im
Faserstrang enthaltenen Fasermaterials, wird aber von der
zusätzlich aufgebrachten Materialkomponente nicht oder
nur in vernachlässigbar geringem Maß beeinflußt.
Als besonders geeignet erscheint zu diesem Zweck gemäß
der Erfindung ein optischer, im infraroten Wellenlängen
bereich um 950 nm arbeitender Meßkopf. Auch Wellenlängen
bis zu 1600 nm erscheinen gut geeignet.
Die Dichtemessung mit wenigstens einer der Meßeinrichtungen
ist nicht ausschließlich auf den endlosen Faserstrang
beschränkt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann
eine Schneideinrichtung zum Abtrennen von Strangabschnitten
vom Faserstrang vorgesehen sein und wenigstens eine der
Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Strangdichte kann
stromab hinter der Schneideinrichtung angeordnet sein.
Als Meßeinrichtung kommt hierbei in erster Linie eine
Waage in Frage, die, wie der Nuklearmeßkopf, alle Strang
bestandteile gleichermaßen erfaßt. Diese Ausbildung der
Vorrichtung nach der Erfindung gestattet also auch die
Dichtemessung an von dem Faserstrang abgetrennten Strang
abschnitten.
Eine spezielle Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung für die Bestimmung der in einem Tabakstrang
enthaltenen Feuchtigkeit besteht darin, daß Fördermittel
zum Bewegen eines als zusätzliche Materialkomponente eine
Feuchtigkeit (Wasser) enthaltenden Tabakstrangs entlang
einer vorgegebenen Bahn, wenigstens zwei den Einfluß der
Strangkomponenten unterschiedlich erfassende Meßeinrich
tungen zur Bestimmung der Strangdichte und zur Bildung
unterschiedlicher Strangdichtesignale und eine die Strang
dichtesignale zu einem den Feuchtigkeitsanteil im Strang
repräsentierenden Vergleichssignal verarbeitende Auswert
anordnung vorgesehen sind. Die entsprechende Ausbildung
der Vorrichtung für die Bestimmung des Weichmacheranteils
in einem Filterstrang zeichnet sich dadurch aus, daß
Fördermittel zum Bewegen eines als zusätzliche Material
komponente einen Weichmacher (Triacetin) enthaltenden
Filterstrangs entlang einer vorgegebenen Bahn, wenigstens
zwei den Einfluß der Strangkomponenten unterschiedlich
erfassende Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Strang
dichte und zur Bildung unterschiedlicher Strangdichte
signale und eine die Strangdichtesignale zu einem den
Weichmacheranteil im Strang repräsentierenden Vergleichs
signal verarbeitende Auswertanordnung vorgesehen sind.
Eine der Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Strangdichte
kann gemäß Weiterbildung der Erfindung als den Strang
mit Röntgenstrahlung durchleuchtender Röntgenmeßkopf
ausgebildet sein.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
erstmals die kontinuierliche Bestimmung einer in einem
Tabak- oder Filterstrang enthaltenen Feuchtigkeits- bzw.
Weichmachermenge während des Produktionsprozesses auf
schnelle und praktikable Art möglich wird. Die Bestimmung
der Menge der jeweiligen zusätzlichen Komponente beruht
auf einer zweifachen Dichtemessung, die ohne Probenent
nahme und Produktionsunterbrechung erfolgt. Besonders
vorteilhaft ist das hohe Auflösungsvermögen der Messung,
welche eine Zuordnung von Meßwerten der Menge der zusätz
lichen Komponente zu allen Strangabschnitten ermöglicht.
Hinzu kommt, daß die Erfindung die Möglichkeit einer
geregelten Zufuhr und Aufbringung der zusätzlichen Mate
rialkomponente auf den Tabakstrang oder Filtermaterial
streifen bietet. Dadurch ergibt sich auch eine verbesserte
Strangqualität bei hohen Produktionsraten. Ein besonderer
Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß sie auf
einfache Art eine Trockengewichtsregelung auf der Strang
maschine erlaubt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung
nach der Erfindung und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der verwendeten
Meßanordnung.
In Fig. 1 ist als Beispiel einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung eine Maschine zum
Herstellen eines Filterstrangs, insbesondere für die Her
stellung von Filtern für Zigaretten und dergleichen rauch
baren Artikeln, in einer schematischen Seitenansicht dar
gestellt. Diese Vorrichtung besteht aus zwei Hauptbau
gruppen, einem Aufbereitungsgerät 1 für in einem endlosen
Filtermaterialstreifen zugeführtes Filtertow und einem
Bearbeitungsgerät 2 zur Herstellung von umhüllten Filter
stäben.
Das Aufbereitungsgerät 1 weist ein Walzenpaar 3 zum fort
laufenden Abziehen eines endlosen Filtermaterialstreifens
4 von einem Ballen 6 auf. Nach der Entnahme vom Ballen 6
passiert der Filtertowstreifen auf seinem Weg zum Walzen
paar 3, auf dem er über eine Umlenkrolle 5 geführt ist,
zwei Luftdüsen 7 und 8, die zur Ausbreitung und Auflocke
rung des Gewebes des Filtermaterialstreifens dienen. Dem
Walzenpaar 3 folgen zwei weitere Walzenpaare 9 und 11,
zwischen denen sich eine Auftragseinrichtung 12 zum Auf
bringen von Weichmacher auf den zwischen den Walzenpaaren
9 und 11 ausgebreitet geführten Filtermaterialstreifen 4
befindet. Von den einzelnen Walzen der Walzenpaare 9 und
ist vorteilhafterweise jeweils eine Walze an ihrem Umfang
mit Nuten versehen, während die Gegenwalze eine glatte
Oberfläche aus elastischem Material hat. Alle Walzenpaare
3, 9 und 11 sind von einem Hauptantriebsmotor 13 über
Riementriebe 13 a bis c antreibbar. Anstelle eines Hauptan
triebsmotors 13 können auch einer oder mehrere separate
Antriebe für die Walzenpaare vorgesehen sein.
Die Drehzahl des Walzenpaares 3 ist kleiner als diejenige
des Walzenpaares 9, so daß die Walzenpaare 3 und 9 eine
Reckeinrichtung bilden. Die Drehzahl des Walzenpaares 3 ist
über ein Getriebe 14 veränderbar, dessen Übersetzung durch
einen steuerbaren Verstellmotor 16 geändert werden kann.
Das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Walzenpaaren
3 und 9 gibt den Grad der Reckung des Filtermaterial
streifens 4 vor. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die
Bremswalzen 3 angetrieben. Sie können auch als Schlepp
walzen ausgebildet sein, die aufgrund von Reibungsverhält
nissen als Bremswalzen wirken.
In der Auftragseinrichtung 12 wird auf den ausgebreiteten
und gereckten Filtermaterialstreifen 4 in einer vorgege
benen Dosierung eine Weichmacherflüssigkeit aufgebracht.
Der aufbereitete, mit Weichmacher besprühte Filtermaterial
streifen 4 gelangt über das Walzenpaar 11 von dem Aufbe
reitungsgerät 1 in einen Einlauftrichter 17 des Bearbei
tungsgerätes 2, in welchem er zusammengefaßt und auf einen
von einer Bobine 18 abgezogenen und mittels einer Beleim
vorrichtung 19 mit Leim versehenen Umhüllungsstreifen 21
aufgelegt wird. Der Umhüllungsstreifen 21 und der zusammen
gefaßte Filtermaterialstreifen 4 gelangen auf ein Format
band 22, das beide Komponenten durch ein Format 23 führt,
das den Umhüllungsstreifen 21 um den Filtermaterialstrang
herumlegt und dabei einen endlosen Filterstrang 24 bildet.
Dieser durchläuft eine Nahtplätte 26, in welcher die Kleb
naht abgetrocknet wird. Anschließend werden von dem Filter
strang 24 mittels eines Messerapparates 27 fortlaufend
Filterstäbe 28 abgeschnitten, die von einem Beschleuniger 29
in eine Ablegertrommel 31 überführt werden, in der sie
in queraxialer Förderrichtung gefördert werden. Von der
Ablegertrommel 31 gelangen die Filterstäbe zu einem
Ablegerband 32, von dem aus sie einer Weiterverarbeitung
oder einer Zwischenlagerung zugeführt werden.
Die Weichmacherzufuhr zu der Auftragseinrichtung 12 erfolgt
mittels einer Dosierpumpe 33 über eine Zuführleitung 34
aus einem Weichmachervorrat 36.
Gemäß der Erfindung sind eine erste und eine zweite Meß
einrichtung 37 bzw. 38 zur 8estimmung der Strangdichte vor
gesehen, welche den Einfluß der Strangkomponenten unter
schiedlich erfassen. Wie Fig. 2 zeigt, ist als erste Meß
einrichtung ein nuklearer Meßkopf 37 mit einer Betastrahlen
quelle 39 und einer Ionisationskammer 41 vorgesehen. Dieser
Nuklearmeßkopf 37 erfaßt sowohl den Mengenanteil des
Filtermaterials als auch den des Weichmachers im Filter
strang und gibt über einen Verstärker 41 a an eine Auswert
anordnung 42 ein erstes Strangdichtesignal ab, das der
Menge aller Komponenten im Strang entspricht. Der ersten
Meßeinrichtung 37 ist nun gemäß der Erfindung die zweite
Meßeinrichtung 38 in Gestalt eines optischen Meßkopfes mit
einer Infrarotstrahlungsquelle 43 und einem Infrarotdetek
tor 44 zugeordnet, welcher die von der Strahlungsquelle 43
ausgehende, den Filterstrang 24 durchdringende Infrarot
strahlung erfaßt. Die Intensität des den Strang durchdrin
genden Infrarotlichts wird von dem Weichmacheranteil im
Strang nicht beeinflußt, so daß der Infrarotdetektor 44
über einen Verstärker 44 a an die Auswertanordnung 42 ein
zweites Strangdichtesignal abgibt, das nur dem Mengenanteil
des Filtermaterials im Filterstrang 24 entspricht. In der
Auswertanordnung 42 wird mittels eines Differenzbildners 46
(vergl. Fig. 1) aus dem ersten und dem zweiten Strangdichte
signal ein Differenzsignal gebildet, welches dem Mengen
anteil des Weichmachers im Filterstrang 24 entspricht.
Dieses Differenzsignal kann als Weichmachermenge oder
Weichmacherdichte in einer in Fig. 2 gestrichelt angedeu
teten Anzeigevorrichtung 47 angezeigt werden. Gemäß Fig. 1
wird das Differenzsignal einem Komparator 48 der Auswert
anordnung 42 zugeführt und als Istwert mit einem vorgege
benen Sollwert verglichen. Bei Abweichungen des Differenz
signals von dem Sollwert gibt der Komparator 48 ein
Steuersignal an eine Steueranordnung 49 ab, deren Ausgangs
signal die Dosierpumpe 33 im Sinne der Aufbringung einer
vorgegebenen Menge von Weichmacher auf den Filtermaterial
streifen 4 beeinflußt. Die Erfindung gestattet also auf
überraschend einfache Weise eine zuverlässige und schnelle
Bestimmung des Weichmacheranteils in einem Filterstrang 24
sowie eine gezielte Beeinflussung der zur Auftragseinrich
tung 12 zugeführten Weichmachermenge, so daß stets ein
gewünschter Weichmacherauftrag erfolgen kann. Durch die
Erfindung werden also die Zuverlässigkeit der Maschine und
die Qualität der mit der Maschine erzeugten Filterprodukte
erhöht.
Gemäß Fig. 1 sind beide Meßeinrichtungen 37 und 38 stromauf
vor dem Messerapparat 27 angeordnet. Es liegt jedoch auch
im Rahmen der Erfindung, wenigstens eine der Meßeinrich
tungen 37 bzw. 38 stromab hinter der Schneideinrichtung 27
anzuordnen, wobei dann die Dichte der vom Strang abge
trennten Filterstäbe gemessen wird. Die Auswertung der so
gewonnenen Strangdichtesignale bleibt dadurch unberührt.
Anstelle des in der Beschreibung erwähnten Infrarotmeß
kopfes als zweite Meßeinrichtung kann auch ein anderer
optischer Meßkopf eingesetzt werden, der mit einer
Strahlung im sichtbaren oder ultravioletten Teil des
elektromagnetischen Spektrums arbeitet. Auch das liegt im
Rahmen der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 ist ein optischer Meßkopf mit einer den Strang 24
kreuzenden Lichtschranke 43, 44 dargestellt. Zur Dichte
messung an einem Filterstrang reicht das normalerweise aus.
Um die Messung aber dennoch zu verbessern, können mehrere
den Strang unter verschiedenen Winkeln und gegebenenfalls
an längsaxial versetzten Stellen kreuzende Lichtschranken
eingesetzt werden, die so betrieben werden, daß sie nach
einander im wesentlichen jeweils denselben Strangabschnitt
erfassen. So können mehrere sich auf ein und denselben
Strangabschnitt beziehende Messungen vorgenommen werden,
was die Zuverlässigkeit der Bestimmung des Mengenanteils
der betreffenden Materialkomponente zusätzlich erhöht.
Die in Fig. 2 dargestellte Meßeinrichtung ist im Zusammen
hang mit der Bestimmung der Triacetinmenge in einem Filter
strang beschrieben worden. Mit derselben Vorrichtung kann
gemäß der Erfindung auch der Feuchtigkeitsanteil eines
umhüllten oder nicht umhüllten Tabakstrangs bestimmt
werden. Auch hier gilt, daß der nukleare Meßkopf 37
sowohl den Mengenanteil des Tabakmaterials als auch den
des Wasseranteils im Tabak erfaßt und über den Verstärker
41 a ein erstes Strangdichtesignal abgibt, das der Menge
aller Komponenten im Tabakstrang entspricht. Der als
zweite Meßeinrichtung 38 vorgesehene optische Meßkopf mit
einer Infrarotstrahlungsquelle 43 und einem Infrarot
detektor 44 erfaßt den Wasseranteil im Tabak des Tabak
strangs nicht oder nur in einem zu vernachlässigenden Maß.
Der Infrarotdetektor 44 gibt also ein zweites Strangdichte
signal ab, das im wesentlichen nur dem Mengenanteil des
Tabaks im Tabakstrang 24 entspricht. Das vom Differenz
bildner 46 aus dem ersten und dem zweiten Strangdichte
signal gebildete Differenzsignal entspricht also dem Mengen
anteil der Feuchtigkeit bzw. des Wassers im Tabakstrang,
der in der Anzeigevorrichtung 47 angezeigt werden kann.
Im Komparator 48 kann das Differenzsignal mit einem Soll
wertsignal verglichen und in der Steueranordnung 49 zu
einem Steuersignal verarbeitet werden, das zur Beein
flussung des Mengenanteils der Feuchtigkeit im Tabakstrang
verwendet werden kann. So gestattet die Erfindung auf
überraschend einfache Weise auch eine zuverlässige und
schnelle Bestimmung der Feuchtigkeit in einem Tabakstrang.
Es ist bekannt, daß die Dichte eines Fasermaterials seinem
Gewicht bzw. seiner Masse direkt proportional ist. Aus
diesem Grunde ist es möglich, mit einer Waage das Gewicht
bzw. die Masse von Strangabschnitten zu bestimmen und
daraus direkt auf die Dichte des in ihnen enthaltenen
Fasermaterials zu schließen. Eine Waage 31 a kann bei
spielsweise, wie in Fig. 1 angedeutet, hinter der Ableger
trommel 31 im Bereich des Ablegerbandes 32 angeordnet sein,
von dem die zu wiegenden Artikel auf die Waage übergeben
werden. Die mit der Waage gewonnenen Dichtewerte berück
sichtigen wie die mit dem Nuklearmeßkopf erhaltenen den
Einfluß aller im Strangabschnitt vorhandenen Materialkom
ponenten. Bei Filterstäben gehen in diesen Dichtemeßwert
also sowohl das Filtermaterial als auch der aufgebrachte
Weichmacher ein. Bei Zigaretten beruht dieser Dichtemeßwert
auf dem Tabakanteil und dem Feuchtigkeitsanteil des Faser
materials. Wie oben beschrieben, werden die durch Wiegen
gewonnenen Dichtewerte mit den durch eine optische Dichte
messung gewonnenen Dichtewerten verglichen. Die Differenz
gibt wieder den Mengenanteil der zusätzlichen Materialkom
ponente, bei Filtern also die Menge des Weichmachers und
bei Zigaretten die Menge des Wassers an.
Beide Dichtemessungen, die mit dem Nuklearmeßkopf bzw. der
Waage und die mit dem optischen Meßkopf, können an vom
Faserstrang abgetrennten Strangabschnitten vorgenommen
werden. Zu diesem Zweck können die Meßköpfe in einem sepa
raten Gerät angeordnet sein, durch welches die Strangab
schnitte hindurchgeschoben oder auf andere Weise hindurch
gefördert werden.
Eine für die Gewichtsbestimmung von Strangabschnitten
geeignete Waage ist beispielsweise in der GB-PS 10 85 684
der Anmelderin beschrieben.
Oben wurde ausgeführt, daß die Dichtemessung mit einer
Infrarotlichtschranke 38 oder 38 a im wesentlichen den
Mengenanteil des Fasermaterials im Strang erfaßt, wobei
im Strang enthaltene Feuchtigkeit nur in vernachlässigbar
geringem Maß in den Meßwert eingeht. Dies gilt für im
Tabakstrang enthaltenes Wasser insbesondere in einem weiten
Wellenlängenbereich um 950 nm und um 1700 nm sowie außer
halb der Absorptionsbanden des Wassers. Generell gilt, daß
zwei Dichtemessungen, die die Bestandteile des Faserstrangs
unterschiedlich erfassen, die Bildung unterschiedlicher
Dichtemeßwerte ermöglichen, aus denen durch Vergleich
(z.B. Differenz- oder Quotientenbildung), wie oben
beschrieben, ein den Mengenanteil der zusätzlichen Materi
alkomponente (Feuchtigkeit) repräsentierendes Signal
gebildet werden kann. In vielen Fällen ist es erwünscht,
die Menge der Trockenmasse im Strang, also die Menge des
trocknen Fasermaterials zu beeinflussen, d. h. sie
konstant zu halten bzw. zu regeln. Die vorliegende Erfin
dung bietet hierfür eine geeignete Möglichkeit, weil die
Messung der Dichte mit Infrarotlicht in den genannten
Wellenlängenbereichen nur die Trockenmasse erfaßt und
damit einen Meßwert der Trockenmasse liefert. Wird durch
Vergleich zweier unterschiedlicher Dichtemeßwerte, wie
oben beschrieben, die Feuchtigkeit des Strangs bestimmt,
so ist die Differenz zwischen der Gesamtmasse, gewonnen
z.B. durch Dichtemessung mit ein Nuklear-Meßkopf oder durch
Wiegen, und der Feuchtigkeit die Trockenmasse. Das die
Trockenmasse repräsentierende Dichtesignal erlaubt die
Regelung der Trockenmasse, die sogenannte Trockengewichts
regelung. Hierzu wird durch die Auswertanordnung 42 ein
von der im Strang enthaltenen Trockenmasse abhängiges
Steuersignal erzeugt. Bei der auf der rechten Seite der
Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Herstellung eines Ziga
rettenstrangs 24 wird in Abhängigkeit von diesem Steuer
signal das Steuermittel 50 gesteuert, das als Überschußab
nahmeeinrichtung mit Trimmerscheiben 50 a und einem Antrieb
50 b ausgebildet ist, der die Trimmerscheiben in Richtung
des Doppelpfeiles 50 c auf den auf einem Saugstrangförderer
25 in Pfeilrichtung 25 a geförderten Tabakstrang 24 a zu und
von ihm weg bewegt, wobei weniger oder mehr Überschuß 24 b
vom Tabakstrang abgenommen wird. Über eine gestrichelt
eingezeichnete Verbindung 42 a ist die Auswertanordnung 42
mit dem Steuermittel 50 verbunden. Diese Anordnung erlaubt
also eine Trockengewichtsregelung bei der Herstellung
eines Tabakstrangs.
Bei der Herstellung eines Filterstrangs wird zur Trocken
gewichtsregelung in Abhängigkeit von dem von dem Trocken
masseanteil des Strangs abhängigen Steuersignal beispiels
weise die Towzufuhr durch Beeinflussung der Towreckung
oder der Zufuhrgeschwindigkeit des Tows gesteuert. Gemäß
Fig. 1 ist hierzu die Auswertanordnung 42 über eine
gestrichelt eingezeichnete Verbindung 42 b mit dem Verstell
motor 16 verbunden, der das Geschwindigkeitsverhältnis
der Walzen 3 und 9 und damit die Reckung des Tows einstellt.
Die in Fig. 2 gezeigte Meßanordnung kann auf jeder an sich
bekannten Zigarettenstrangmaschine, beispielsweise auf
einer Zigarettenstrangmaschine vom Typ PROTOS der Anmelde
rin, zwischen dem Formatteil und der Schneideinrichtung
angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, den nuklearen
Meßkopf 37 und den optischen Meßkopf 38 voneinander zu
trennen und den nuklearen Meßkopf 37 in gewohnter Weise
zwischen dem Formatteil und dem Schneidapparat anzuordnen,
während der optische Meßkopf im Bereich des Trimmers so
angeordnet wird, daß er die Dichte des noch nicht geschlos
senen Tabakstrangs erfaßt. Diese Art der Anordnung des
optischen Meßkopfes 38 a ist inzwischen bekannt und daher
in Fig. 2 nur gestrichelt angedeutet, wobei der Sensor
mit 44 b und die Lichtquelle mit 43 a bezeichnet sind.
Claims (31)
1. Verfahren zum Herstellen eines Faserstrangs der tabak
verarbeitenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß ein
eine zusätzliche Materialkomponente enthaltendes Faser
material entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt wird, das
Fasermaterial zu einem Faserstrang zusammengefaßt und
mittels den Strang durchdringender Strahlung die Strang
dichte gemessen und wenigstens ein Strangdichtesignal für
die Bestimmung des Mengenanteils wenigstens einer der
Materialkomponenten des Strangs gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Strangdichtesignal für die Bestimmung des Mengenan
teils des trocknen Fasermaterials gebildet und daß die
Menge des trocknen Fasermaterials in Abhängigkeit vom
Strangdichtesignal geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens zwei den Einfluß der Strangkomponenten unter
schiedlich erfassende Strangdichtemessungen vorgenommen
und unterschiedliche erste und zweite Strangdichtesignale
gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die unterschiedlichen Strangdichtesignale zu einem dem
Mengenanteil einer Strangkomponente im Strang entsprechen
den Vergleichssignal verarbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die unterschiedlichen Strangdichtesignale zu einem
dem Mengenanteil des trocknen Fasermaterials entsprechenden
Vergleichssignal verarbeitet werden und daß die Menge des
trocknen Fasermaterials in Abhängigkeit vom Vergleichs
signal geregelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß aus dem ersten und zweiten Strang
dichtesignal ein Differenzsignal gebildet wird, das ein
Maß für den Mengenanteil der im Faserstrang enthaltenen
zusätzlichen Materialkomponente darstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die im Fasermaterial enthaltene
zusätzliche Materialkomponente eine Flüssigkeit ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge der zusätzlichen Material
komponente in Abhängigkeit von dem Vergleichssignal im
Sinne der Einstellung eines vorgegebenen Mengenanteils
im Faserstrang beeinflußt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung eines ersten Strangdichte
signals eine erste Strangdichtemessung mittels den Strang
durchdringender Nuklearstrahlung vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung eines zweiten Strangdichte
signals eine zweite Strangdichtemessung durch Erfassen der
Intensität von in den Strang eingestrahltem und ihn durch
dringendem Licht vorgenommen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Strangdichtemessung zur Bildung des zweiten
Strangdichtesignals den Strang durchdringende Infrarot
strahlung verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Strangdichte
messungen zur Bildung eines der Strangdichtesignale nach
dem Abtrennen von Strangabschnitten vom Faserstrang an den
abgetrennten Strangabschnitten erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Strangdichtemessungen zur Bildung eines der
Strangdichtesignale nach dem Abtrennen von Strangabschnitten
vom Faserstrang durch Wiegen einer vorgegebenen Anzahl
abgetrennter Strangabschnitte erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung eines der Strangdichte
signale eine Strangdichtemessung mittels den Strang durch
dringender Röntgenstrahlung vorgenommen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß auf einen entlang einer vorgegebenen
Bahn bewegten Filtermaterialstreifen als zusätzliche
Materialkomponente ein Weichmacher aufgebracht wird, daß
wenigstens zwei den Einfluß des Weichmachers unterschied
lich erfassende Strangdichtemessungen vorgenommen und
unterschiedliche Strangdichtesignale gebildet werden und
daß die unterschiedlichen Strangdichtesignale zu einem dem
Weichmacheranteil im Filterstrang entsprechenden Vergleichs
signal verarbeitet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß ein entlang einer vorgegebenen Bahn
bewegter Tabakstrang als zusätzliche Materialkomponente
Wasser enthält, daß wenigstens zwei den Einfluß der
Feuchtigkeit unterschiedlich erfassende Strangdichte
messungen vorgenommen und unterschiedliche Strangdichte
signale gebildet werden und daß die unterschiedlichen
Strangdichtesignale zu einem dem Feuchtigkeitsanteil im
Tabakstrang entsprechenden Vergleichssignal verarbeitet
werden.
17. Vorrichtung zum Herstellen eines Faserstrangs der
tabakverarbeitenden lndustrie, dadurch gekennzeichnet, daß
Fördermittel (22) zum Bewegen eines eine zusätzliche
Materialkomponente enthaltenden Faserstrangs (24) entlang
einer vorgegebenen Bahn und eine Meßeinrichtung (37, 38)
zum Messen der Strangdichte und zum Bilden von der Strang
dichte entsprechenden Strangdichtesignalen für die
Bestimmung des Mengenanteils wenigstens einer der Mate
rialkomponenten des Strangs (24) vorgesehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (37, 38) an eine Auswertanordnung
(42) angeschlossen ist, daß die Auswertanordnung aus den
Strangdichtesignalen dem Mengenanteil des trocknen Faser
materials im Strang (24) entsprechende Steuersignale
bildend ausgebildet ist und daß sie in Abhängigkeit von
diesen Steuersignalen ein Steuermittel (50) zum Beeinflussen
der Menge des trocknen Fasermaterials im Sinne einer
Regelung dieser Fasermaterialmenge steuert.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß wenigstens zwei den Einfluß der Strangkompo
nenten unterschiedlich erfassende Meßeinrichtungen (37, 38)
zur Bestimmung der Strangdichte und zur Bildung unter
schiedlicher erster und zweiter Strangdichtesignale vorge
sehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtungen (37, 38) an eine die Strangdichte
signale zu einem Vergleichssignal verarbeitende Auswert
anordnung (42) angeschlossen sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertanordnung (42) ein die Menge des trocknen
Fasermaterials im Strang (24) repräsentierendes Steuer
signal abgebend ausgebildet ist und daß ein Steuermittel
(50) zum Beeinflussen der Menge des trocknen Fasermaterials
im Strang in Abhängigkeit von dem Steuersignal im Sinne
der Regelung dieser Fasermaterialmenge an die Auswertan
ordnung (42) angeschlossen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auswertanordnung (42) einen Differenz
bildner (46) aufweist, welcher aus den unterschiedlichen
Strangdichtesignalen ein ein Maß für den im Faserstrang (24)
enthaltenen Mengenanteil wenigstens einer der Material
komponenten darstellendes Differenzsignal als Vergleichs
signal bildet.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12) zum Beeinflussen
der Menge der im Strang enthaltenen zusätzlichen Material
komponente vorgesehen sind und daß sie mit einer an die
Auswertanordnung (42) angeschlossenen, die Menge der zu
sätzlich aufgebrachten Materialkomponente in Abhängigkeit
von den Differenzsignalen im Sinne der Zuführung einer
vorgegebenen Menge einstellenden Steueranordnung (49, 33)
verbunden sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß als erste Meßeinrichtung (37) zur
Bestimmung der Strangdichte und zur Bildung eines ersten
Strangdichtesignals ein Nuklearmeßkopf vorgesehen ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß als zweite Meßeinrichtung (38) zur
Bestimmung der Strangdichte und zur Bildung eines zweiten
Strangdichtesignals ein den Strang mit Licht durchstrah
lender optischer Meßkopf vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß als optischer Meßkopf (38) ein den Strang (24) mit
Licht im infraroten Bereich des Spektrums durchstrahlender
Meßkopf vorgesehen ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneideinrichtung (27)
zum Abtrennen von Strangabschnitten (28) vom Faserstrang
(24) vorgesehen ist und daß wenigstens eine der Meßein
richtungen (37, 38) zur Bestimmung der Strangdichte stromab
hinter der Schneideinrichtung angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Meßeinrichtungen (31 a) zur Bestimmung der
Strangdichte der abgetrennten Strangabschnitte eine Waage
ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß Fördermittel (25) zum Bewegen eines
als zusätzliche Materialkomponente eine Feuchtigkeit
(Wasser) enthaltenden Tabakstrangs (24, 24 a) entlang einer
vorgegebenen Bahn, wenigstens zwei den Einfluß der Strang
komponenten unterschiedlich erfassende Meßeinrichtungen
(37, 38, 38 a) zur Bestimmung der Strangdichte und zur
Bildung unterschiedlicher Strangdichtesignale und eine
die Strangdichtesignale zu einem den Feuchtigkeitsanteil
im Strang repräsentierenden Vergleichssignal verarbeitende
Auswertanordnung (42) vorgesehen sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß Fördermittel (22) zum Bewegen
eines als zusätzliche Materialkomponente einen Weich
macher enthaltenden Filterstrangs (24) entlang einer vor
gegebenen Bahn, wenigstens zwei den Einfluß der Strang
komponenten unterschiedlich erfassende Meßeinrichtungen
(37, 38) zur Bestimmung der Strangdichte und zur Bildung
unterschiedlicher Strangdichtesignale und eine die
Strangdichtesignale zu einem den Weichmacheranteil im
Strang repräsentierenden Vergleichssignal verarbeitende
Auswertanordnung (42) vorgesehen sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Meßeinrichtungen
(37 bzw. 38) zur Bestimmung der Strangdichte als den
Strang (24) mit Röntgenstrahlung durchleuchtender Röntgen
meßkopf ausgebildet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Ipc: A24D 3/02 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HAUNI MASCHINENBAU AG, 21033 HAMBURG, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |