DE3738983A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines faserstrangs der tabakverarbeitenden industrie - Google Patents

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.