EP2769632B2 - Messverfahren und Messanordnung zur Erfassung der Lage eines Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang, und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie - Google Patents

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

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EP2769632B2
EP2769632B2 EP14155364.4A EP14155364A EP2769632B2 EP 2769632 B2 EP2769632 B2 EP 2769632B2 EP 14155364 A EP14155364 A EP 14155364A EP 2769632 B2 EP2769632 B2 EP 2769632B2
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EP
European Patent Office
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measuring
filter
filter strand
determined
processing industry
Prior art date
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EP2769632A1 (de
EP2769632B1 (de
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Dirk Sacher
Hanno Gast
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A24C5/3412—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes by means of light, radiation or electrostatic fields
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0295—Process control means

Definitions

  • the invention relates to a measuring method for detecting the position of an object, in particular a capsule-shaped object, in a filter train in the tobacco processing industry that is conveyed along the longitudinal axis.
  • the invention also relates to a corresponding measuring arrangement and a machine in the tobacco processing industry.
  • capsules containing special aromas are increasingly being introduced into the filter material.
  • the capsules can be crushed by the consumer immediately before consumption in order to release the aromatic substances in a targeted and fresh manner into the filter.
  • one capsule per filter is automatically inserted into the filter rod of a production machine using an insertion device.
  • the exact position in the axial or strand direction is important for the further processing of the product, so that, for example, any laser perforation on the finished product does not damage the capsule.
  • the wrapping paper of the end product usually has a marking of the capsule position in order to make it easier for the consumer to crush the capsule, which is then no longer visible. The capsule should then always be exactly below the mark in the axial direction.
  • the WO 2009/099793 A2 discloses a measuring device for determining the condition of an object in a filter rod of a filter rod manufacturing machine.
  • the condition to be determined includes, for example, the absence of an object, incorrect arrangement or defective object.
  • the measuring device can have, for example, a microwave sensor, a beta radiation sensor, an infrared sensor or an X-ray sensor.
  • a microwave measuring device for determining the position of the capsule in the longitudinal axial direction of the rod in a filter rod machine is known.
  • the rotational speed of a capsule insertion wheel or a cutting device for cutting the filter rod into filter rods can be controlled.
  • the capsule can be damaged or destroyed, especially in further processing.
  • a filter with a capsule in a cigarette manufacturing machine is subject to different forces, e.g. during the rolling process with a starting bar. If the capsule is damaged or destroyed, the flavoring is released in an uncontrolled manner and the desired controlled release by the consumer of the end product is no longer possible.
  • attempts have been made with great design effort to avoid mechanical stress on the capsule, which is not always in the middle, from the outset, for example by means of undercuts, avoidance of guides in the vicinity of the capsule, etc. However, these efforts are subject to design limits.
  • WO 2011/083406 A2 discloses a measuring method for detecting an object in a longitudinally axially conveyed filter rod in the tobacco processing industry, the filter rod being irradiated on the casing side along at least three optical axes which are mutually independent of one another.
  • EP 1 557 100 A1 discloses a device for testing a filter rod in the tobacco processing industry using the transmitted light method, the light propagating in the filter rod in a conical manner as a result of scattering in the filter material of the filter rod.
  • U.S. 4,986,285 discloses a method for determining the density of tobacco material in a tobacco rod by means of transmission of infrared light along three independent optical axes.
  • the invention is based on the object of providing a measuring method and a measuring arrangement in which the probability of damage to the object during filter production or processing and thus of a defective end product can be reduced.
  • the position of the object can be determined easily and with high accuracy in two directions perpendicular to the axis of the filter rod due to the radiation through the filter rod on the casing side by means of at least three optical axes which are mutually independent of one another.
  • different suitable measures can be taken in order to be able to prevent damage to the inserted object during further processing.
  • Elaborate structural measures to avoid mechanical stress on an object that is not located in the center are unnecessary due to the invention.
  • the use of an optical measuring device is generally less complex and therefore considerably more cost-effective than the microwave measuring devices used in the prior art. If the position of the object in the direction of the strand is advantageously also determined from the measurement signals, maximum position information is available in all three spatial directions.
  • the object can in particular be a hollow object and filled with an in particular liquid aroma substance.
  • These are preferably discrete objects, ie objects that are not continuous in the strand direction and are arranged at a regular axial distance from one another, in particular capsules or spheres.
  • a continuous object such as, for example, a thread impregnated with flavoring substance is not ruled out in principle.
  • the optical measuring device preferably works in the visible wavelength range and/or in the infrared range.
  • An ultraviolet measuring device is also conceivable.
  • the optical axes of the measuring device preferably enclose an angle of at least 30°, more preferably at least 45°, with one another, as a result of which the accuracy of the position determination can be increased.
  • the optical axes are particularly advantageously arranged at equal angular distances around the filter rod.
  • Each optical axis is expediently assigned a single-axis measuring device with a light source and a sensor.
  • the light source and sensor of each measuring device are preferably arranged on opposite sides of the filter rod.
  • the measuring devices therefore work advantageously using the radiographic method.
  • the number of optical axes is particularly advantageously three, as a result of which the invention is implemented with a minimum of effort.
  • a deviation of the determined position from a target position is preferably determined. This enables an advantageous good/bad evaluation of the position of the object based on a comparison of the determined deviation with a preferably adjustable threshold value.
  • a position signal containing information on the determined position of the objects is automatically and continuously provided in a filter production or filter processing machine.
  • the position signal is preferably provided in a cycle-related manner relative to the cycle of a machine in the tobacco processing industry.
  • a device for inserting the objects into the filter rod is controlled and/or regulated according to the invention.
  • the two-dimensional position of the inserted object can advantageously also be adjusted or controlled perpendicularly to the line axis, with the actual value of the position measured by the measuring device corresponding to the generally central setpoint value of the position in the filter line.
  • the axial position of the object can also be adjusted or regulated.
  • the clock-related position signal can advantageously be used to eject filter elements with an incorrect object position.
  • the position information can advantageously be displayed on an operator terminal of a filter-processing machine.
  • the filter rod manufacturing machine 10 comprises a filter tow processing unit 120 and a subsequent filter rod machine 140.
  • a filter tow strip 61 is stretched after being pulled off the filter tow bale 110, spread out and sprayed with a plasticizer, for example triacetin.
  • the strip of material 61 prepared in this way is subsequently fed to the filter rod machine 140 , in particular through an inlet funnel 141 .
  • a format device 53 is provided in the filter rod machine 140, which forms a filter rod 40 from the filter tow strip 61 by wrapping it with a wrapping strip (not shown) drawn off a bobbin.
  • An insertion device 42 for inserting capsules filled with flavoring substance and removed from a reservoir 12 into the material strip 61 is arranged between the inlet hopper 141 and the format device 53 .
  • the insertion device 42 can be designed in different ways, for example as an insertion wheel, insertion finger, or in some other suitable way.
  • the insertion device 42 is preferably adjustable with regard to the axial position and the position of the capsules perpendicular thereto in the filter rod.
  • the insertion device 42 can be controlled by an electronic control unit 13 with regard to the axial and perpendicular position of the capsules in the filter rod.
  • the insertion device 42 is arranged in the filter tow processing unit 120 .
  • the filter rod 40 is cut into filter rods 41 by means of a cutting device 46, which usually have a multiple, for example double, useful length.
  • a cutting device 46 which usually have a multiple, for example double, useful length.
  • One capsule is usually provided for each filter element corresponding to a cigarette.
  • a reject device 51 can be provided, which is set up to remove individual filter rods 41 identified as defective from the filter flow, for example by means of compressed air.
  • the filter rods 41 are temporarily stored or fed to subsequent processing, for example in a cigarette manufacturing machine.
  • optical measuring device 45 arranged, by means of the two-dimensional position (x, y) perpendicular to the filter rod and preferably also the axial position (z) of the capsules 20 in the filter train 40 is continuously determined.
  • the measuring device 45 therefore provides a signal with the continuous coordinates of the capsule in the x, y and z directions.
  • the determined position of the capsules is transmitted to the electronic control unit 13 and displayed, for example, on an operator terminal 14 connected to the control unit 13 .
  • the control unit 13 preferably regulates the insertion device 42 in such a way that the two-dimensional position of the capsules, determined by the measuring device 45, corresponds perpendicularly to the filter rod, in particular to the desired central position.
  • the axial position of the capsules is preferably also regulated to its desired value in a similar manner.
  • capsules whose distance from the particularly central target position exceeds a specific threshold value can also be ejected by actuating the reject device 51 .
  • the cutting device 46 can also be controlled or regulated in such a way that the axial position of the capsule in the individual filter element corresponds to the desired axial position.
  • the measuring device 45 comprises a plurality of here three measuring devices 15, 15', 15".
  • Each measuring device 15 (15', 15") is preferably a uniaxial measuring device and comprises a light source 16 (16', 16") and a light-sensitive sensor element 17 (17', 17"), which are arranged along an optical axis 18 (18', 18") in such a way that the light from the light source 16 (16', 16") entering the filter rod 40 on the casing side passes through the filter rod, on the casing side exits the filter rod 40 and falls on the light-sensitive sensor element 17 (17', 17").
  • the light sources 16, 16', 16" can be light-emitting diodes, for example.
  • the light-sensitive sensor elements can be photodiodes or CCD elements, for example.
  • the light sources 16, 16′, 16′′ and/or the sensor elements 17, 17′, 17′′ can be arranged at a distance from the filter train 40, in which case the optical connection to the filter train 40 can be made in particular by means of light guides. This enables a small design and a flexible arrangement of the measuring device 45.
  • the measuring devices 15, 15', 15'' can work with red light or infrared light, for example.
  • the measuring devices 15, 15′, 15′′ and the optical axes 18, 18′, 18′′ are preferably arranged perpendicular to the axis of the strand and advantageously independently of one another, ie they intersect in a view along the axis of the strand as in FIG figure 2 at a non-zero angle of preferably at least 30°, more preferably at least 45°.
  • the measuring devices 15, 15′, 15′′ and the optical axes 18, 18′, 18′′ are preferably arranged regularly or at equal angular distances, here 60°, relative to one another around the filter rod 40 .
  • the measuring devices 15, 15′, 15′′ are in the embodiment according to figure 2 arranged in the same plane, in particular perpendicular to the strand axis.
  • the measuring devices 15, 15', 15" can also be arranged one behind the other in the direction of the rod or at an axial distance from one another or at different axial positions of the filter rod. This can be advantageous in order to avoid unwanted interference between the measuring devices 15 , 15', 15" to prevent.
  • the wavelength of the measuring devices 15, 15', 15" is advantageously chosen such that the filter material 21, in particular cellulose acetate fibers, and the enveloping strip cause only a slight attenuation of the light emitted by the light sources 16, 16', 16" compared to the capsule 20.
  • the filter material 21 and the wrapping strip are thus essentially translucent or transparent with respect to the measurement wavelength.
  • Each of the measuring devices 15, 15′, 15′′ therefore essentially measures the shading of the light emitted by the corresponding light source 16, 16′, 16′′ by the capsule 20.
  • the measuring signal is all Measuring devices 15, 15', 15" are ideally of the same size.
  • the measuring signals of the measuring devices 15, 15', 15" differ from one another.
  • the corresponding evaluation of the measurement signals is carried out in the electronic control unit 13 .
  • the measuring signals are continuously taken from the measuring devices 15, 15′, 15′′. Due to the transport of the filter rod 40 in the direction of the rod, there is a time course as shown in FIGS Figures 3 and 4 is reproduced.
  • the curves I, I' and I" represent the measurement intensity of the measurement signals recorded by the light-sensitive sensor elements 17, 17' and 17". Due to the transport in the z-direction, the curves reflect the progression in the z-direction.
  • the capsule 20 is in the center of the measuring plane in the direction of the strand. In this position, the measurement intensity is minimal due to the shadowing of the incident light by the capsule 20.
  • the areas of maximum intensity in the Figures 3 and 4 correspond to the phases between the capsules, where the light falls unhindered through the capsules 20 onto the light-sensitive sensor elements 17, 17' or 17".
  • the duration of the curves in Figures 3 and 4 extends over each slightly more than a capsule length 20.
  • FIG 3 shows the course of measurement for a capsule 20 that is ideally located in the middle.
  • all curves I, I', I" are at the same minimum intensity level.
  • FIG 4 the course of measurement for an eccentric position of the capsule 20 is shown.
  • the curves I, I', I" are at different intensity levels at time t o .
  • the measuring device 45 can also have more than three measuring devices 15, 15', 15", . . . , as a result of which the measuring accuracy can be increased if necessary.
  • the measuring device 45 can also perform other functions, for example segment monitoring or control, for example in the case of filter segments of a multi-segment filter having different translucency, and/or gap monitoring.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zur Erfassung der Lage eines insbesondere kapselförmigen Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Messanordnung und eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie.
  • In der Tabak bzw. Zigarettenfilter verarbeitenden Industrie werden immer häufiger Kapseln in das Filtermaterial eingebracht, die spezielle Aromen, meist in flüssiger Form, beinhalten. Die Kapseln können durch den Konsumenten unmittelbar vor dem Konsum zerdrückt werden, um die Aromastoffe gezielt und frisch in den Filter freizusetzen. Dabei wird beispielsweise pro Filter eine Kapsel mit einer Einlegevorrichtung in den Filterstrang einer Produktionsmaschine automatisch eingelegt.
  • Es ist im Stand der Technik bekannt, das Vorhandensein und die taktbezogene Lage der Kapseln in Axial- bzw. Strangrichtung zu prüfen. Die genaue Lage in Axial- bzw. Strangrichtung ist einerseits für die Weiterverarbeitung des Produkts von Bedeutung, damit z.B. eine etwaige Laserperforation am fertigen Produkt die Kapsel nicht beschädigt. Des Weiteren weist das Umhüllungspapier des Endprodukts meist eine Markierung der Kapselposition auf, um dem Konsumenten das Zerdrücken der dann nicht mehr sichtbaren Kapsel zu erleichtern. Die Kapsel soll sich dann in Axialrichtung immer genau unter der Markierung befinden.
  • Die WO 2009/099793 A2 offenbart eine Messvorrichtung zur Ermittlung des Zustands eines Objekts in einem Filterstrang einer Filterstabherstellmaschine. Der festzustellende Zustand umfasst beispielsweise das Fehlen eines Objekts, fehlerhafte Anordnung oder fehlerhaftes Objekt. Die Messvorrichtung kann beispielsweise einen Mikrowellensensor, einen Betastrahlungssensor, einen Infrarotsensor oder einen Röntgensensor aufweisen.
  • Aus der DE 10 2009 017 963 A1 ist eine Mikrowellen-Messvorrichtung zur Ermittlung der Position der Kapsel in längsaxialer Richtung des Strangs in einer Filterstrangmaschine bekannt. In Abhängig des Messsignals kann die Drehgeschwindigkeit eines Kapseleinlegerads oder eine Schneideinrichtung zum Zerschneiden des Filterstrangs in Filterstäbe geregelt werden.
  • Bei einer Abweichung der Kapsellage senkrecht zu der Strangachse, d.h. wenn die Kapsel nicht mittig in dem Filtermaterial liegt, kann es zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Kapsel insbesondere in weiterverarbeitenden Prozessen kommen. Beispielsweise unterliegt ein Filter mit einer Kapsel in einer Zigarettenherstellmaschine unterschiedlichen Krafteinwirkungen, z.B. beim Rollprozess mit einer Startleiste. Wenn die Kapsel beschädigt oder zerstört wird, wird der Aromastoff unkontrolliert freigesetzt und die gewünschte kontrollierte Freisetzung durch den Konsumenten des Endprodukts ist nicht mehr möglich. Bisher wird daher mit hohem konstruktivem Aufwand versucht, eine mechanische Stressung der nicht immer mittig liegende Kapsel von vorneherein zu vermeiden, beispielsweise mittels Freistichen, Vermeidung von Führungen in Kapselnähe, etc. Diesen Bemühungen sind aber konstruktive Grenzen gesetzt.
  • WO 2011/083406 A2 offenbart Messverfahren zur Erfassung eines Objekts in einem längsaxial geförderten Filterstrang der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei der Filterstrang entlang mindestens dreier optischer Achsen, die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, mantelseitig bestrahlt wird.
  • EP 1 557 100 A1 offenbart eine Einrichtung zum Prüfen eines Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie im Durchlichtverfahren, wobei sich das Licht durch Streuung im Filtermaterial des Filterstrangs kegelförmig im Filterstrang ausbreitet.
  • US 4,986,285 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Dichte von Tabakmaterial in einem Tabakstrang mittels Durchstrahlung mit Infrarotlicht entlang dreier unabhängiger optischer Achsen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren und eine Messanordnung bereitzustellen, bei der die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Objekts in der Filterherstellung bzw. -verarbeitung und somit eines fehlerhaften Endprodukts reduziert werden kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Aufgrund der mantelseitigen Durchstrahlung des Filterstrangs mittels mindestens drei optischen Achsen, die wechselseitig unabhängig zueinander angeordnet sind, kann die Position des Objekts in zwei Richtungen senkrecht zu der Strangachse auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Auf der Grundlage der ermittelten Lage des Objekts können unterschiedliche geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um bei der Weiterverarbeitung eine Beschädigung des eingelegten Objekts verhindern zu können. Aufwändige konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung einer mechanischen Stressung eines nicht mittig liegenden Objekts sind aufgrund der Erfindung entbehrlich. Schließlich ist die Verwendung einer optischen Messvorrichtung generell weniger aufwändig und somit erheblich kostengünstiger als im Stand der Technik eingesetzte Mikrowellenmessvorrichtungen. Wenn vorteilhaft auch die Position des Objekts in Strangrichtung aus den Messsignalen ermittelt wird, steht eine maximale Lageinformation in allen drei Raumrichtungen zur Verfügung.
  • Das Objekt kann insbesondere ein hohles Objekt und mit einem insbesondere flüssigen Aromastoff gefüllt sein. Es handelt sich vorzugsweise um diskrete, d.h. in Strangrichtung nichtkontinuierliche Objekte, die mit regelmäßigem axialem Abstand zueinander angeordnet sind, insbesondere Kapseln oder Kugeln. Die Anwendung der Erfindung für ein kontinuierliches Objekt wie beispielsweise einen mit Aromastoff getränkten Faden ist aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen.
  • Die optische Messvorrichtung arbeitet vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im Infrarotbereich. Denkbar ist auch eine Ultraviolett-Messvorrichtung.
  • Vorzugsweise schließen die optischen Achsen der Messvorrichtung wechselseitig einen Winkel von mindestens 30°, weiter vorzugsweise mindestens 45° miteinander ein, wodurch die Genauigkeit der Lagebestimmung erhöht werden kann. Besonders vorteilhaft sind die optischen Achsen in gleichmäßigen Winkelabständen um den Filterstrang herum angeordnet. Zweckmäßigerweise ist jeder optischen Achse eine einachsige Messeinrichtung mit einer Lichtquelle und einem Sensor zugeordnet. Vorzugsweise sind Lichtquelle und Sensor jeder Messeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Filterstrangs angeordnet. Die Messeinrichtungen arbeiten demnach vorteilhaft im Durchstrahlungsverfahren. Besonders vorteilhaft beträgt die Anzahl der optischen Achsen drei, wodurch die Erfindung mit minimalem Aufwand realisiert wird.
  • Auf der Grundlage der ermittelten Lage des Objekts können unterschiedliche vorteilhafte Maßnahmen ergriffen werden. Vorzugsweise wird eine Abweichung der ermittelten Lage zu einer Solllage ermittelt. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Gut-Schlecht-Bewertung der Lage des Objekts anhand eines Vergleichs der ermittelten Abweichung mit einem vorzugsweise einstellbaren Schwellwert.
  • In einer Filterherstellungs- oder filterverarbeitenden Maschine wird erfindungsgemäß ein Lagesignal, das Information zu der ermittelten Lage der Objekte enthält, automatisch und kontinuierlich bereitgestellt. Vorzugsweise wird das Lagesignal taktbezogen relativ zu dem Takt einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie bereitgestellt.
  • Auf der Grundlage des Lagesignals wird erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Einlegen der Objekte in den Filterstrang angesteuert und/oder geregelt. Insbesondere kann vorteilhaft auch eine Verstellung bzw. Regelung der zweidimensionalen Lage des eingelegten Objekts senkrecht zur Strangachse erfolgen, wobei der mittels der Messvorrichtung gemessene Ist-Wert der Lage mit dem in der Regel zentrischen Soll-Wert der Lage im Filterstrang übereinstimmt. Dies war im Stand der Technik bisher nicht bekannt. Selbstverständlich kann zusätzlich auch eine Verstellung oder Regelung der axialen Lage des Objekts erfolgen.
  • In einer Ausführungsform kann das taktbezogene Lagesignal vorteilhaft zur Ausschleusung von Filterelementen mit fehlerhafter Objektlage verwendet werden. Generell kann die Lageinformation vorteilhaft auf einem Bedienerterminal einer filterverarbeitenden Maschine angezeigt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer Filterstab-Herstellungsmaschine;
    Fig. 2
    eine Querschnittsansicht einer optischen Messvorrichtung; und
    Fig. 3, 4
    Kurvendiagramme der Messintensität bei einer mittig und einer exzentrisch in einem Filterstrang liegenden Kapsel.
  • Die Filterstab-Herstellungsmaschine 10 gemäß Figur 1 umfasst eine Filtertow-Aufbereitungseinheit 120 und eine daran anschließende Filterstrangmaschine 140. In der Aufbereitungseinheit 120 wird ein Filtertowstreifen 61 nach dem Abziehen von dem Filtertowballen 110 gereckt, ausgebreitet und mit einem Weichmacher, beispielsweise Triacetin, besprüht. Der so aufbereitete Materialstreifen 61 wird nachfolgend der Filterstrangmaschine 140 insbesondere durch einen Einlauftrichter 141 zugeführt. In der Filterstrangmaschine 140 ist eine Formatvorrichtung 53 vorgesehen, die aus dem Filtertowstreifen 61 durch Umhüllung mit einem nicht gezeigten, von einer Bobine abgezogenen Umhüllungsstreifen einen Filterstrang 40 bildet.
  • Zwischen dem Einlauftrichter 141 und der Formatvorrichtung 53 ist eine Einlegevorrichtung 42 zum Einlegen von mit Aromastoff gefüllten, aus einem Reservoir 12 entnommenen Kapseln in den Materialstreifen 61 angeordnet. Die Einlegevorrichtung 42 kann unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise als Einlegerad, Einlegefinger, oder auf andere geeignete Weise. Vorzugsweise ist die Einlegevorrichtung 42 hinsichtlich der axialen Lage und der dazu senkrechten Lage der Kapseln in dem Filterstrang verstellbar. Insbesondere ist die Einlegevorrichtung 42 hinsichtlich der axialen und der dazu senkrechten Lage der Kapseln in dem Filterstrang von einer elektronischen Steuereinheit 13 ansteuerbar.
  • In anderen Ausführungsformen ist die Einlegevorrichtung 42 in der Filtertow-Aufbereitungseinheit 120 angeordnet.
  • Der Filterstrang 40 wird mittels einer Schneidvorrichtung 46 in Filterstäbe 41 geschnitten, die üblicherweise eine mehrfache, beispielsweise doppelte Gebrauchslänge aufweisen. Pro einer Zigarette entsprechendem Filterelement ist üblicherweise eine Kapsel vorgesehen. Anschließend an die Schneidvorrichtung 46 kann eine Ausschussvorrichtung 51 vorgesehen sein, die eingerichtet ist, einzelne als fehlerhaft erkannte Filterstäbe 41 beispielsweise mittels Druckluft aus dem Filterstrom zu entfernen. Nach Verlassen der Filterstrangmaschine 140 werden die Filterstäbe 41 zwischengelagert oder einer nachfolgenden Verarbeitung beispielsweise in einer Zigarettenherstellmaschine zugeführt.
  • Zwischen der Formatvorrichtung 53 und der Schneidvorrichtung 46 ist eine in Figur 1 nur schematisch dargestellte optische Messvorrichtung 45 angeordnet, mittels der die zweidimensionale Lage (x, y) senkrecht zum Filterstrang und vorzugsweise auch die axiale Lage (z) der Kapseln 20 in dem Filterstrang 40 kontinuierlich bestimmt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der optischen Messvorrichtung 45 wird nachfolgend noch genauer erläutert. Die Messvorrichtung 45 stellt daher ein Signal mit den fortlaufenden Koordinaten der Kapsel in x-, y- und z-Richtung zur Verfügung. Die ermittelte Position der Kapseln wird an die elektronische Steuereinheit 13 übermittelt und beispielsweise auf einem mit der Steuereinheit 13 verbundenen Bedienterminal 14 angezeigt.
  • Die Steuereinheit 13 regelt die Einlegevorrichtung 42 vorzugsweise so, dass die von der Messvorrichtung 45 bestimmte zweidimensionale Position der Kapseln senkrecht zum Filterstrang der insbesondere mittigen Solllage entspricht. Vorzugsweise wird in ähnlicher Weise auch die axiale Lage der Kapseln auf ihren Sollwert geregelt.
  • Zusätzlich zu der Regelung der zweidimensionale Lage der Kapseln senkrecht zum Filterstrang kann auch eine Ausschleusung von Kapseln, deren Abstand zur insbesondere zentrischen Sollposition einen bestimmten Schwellwert überschreitet, durch Ansteuerung der Ausschussvorrichtung 51 erfolgen.
  • Anhand der ermittelten axialen Lage der Kapseln in dem Filterstrang kann des Weiteren eine Ansteuerung bzw. Regelung der Schneidvorrichtung 46 so erfolgen, dass die axiale Lage der Kapsel in dem einzelnen Filterelement mit der axialen Solllage übereinstimmt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der optischen Messvorrichtung 45 ist in Figur 2 gezeigt. Die Messvorrichtung 45 umfasst eine Mehrzahl von hier drei Messeinrichtungen 15, 15', 15". Jede Messeinrichtung 15 (15', 15") ist vorzugsweise eine einachsige Messeinrichtung und umfasst eine Lichtquelle 16 (16', 16") und ein lichtempfindliches Sensorelement 17 (17', 17"), die entlang einer optischen Achse 18 (18', 18") so angeordnet sind, dass das von der Lichtquelle 16 (16', 16") mantelseitig in den Filterstrang 40 eintritt, den Filterstrang durchläuft, mantelseitig aus dem Filterstrang 40 austritt und auf das lichtempfindliche Sensorelement 17 (17', 17") fällt. Die Lichtquellen 16, 16', 16" können beispielsweise Leuchtdioden sein. Die lichtempfindlichen Sensorelemente können beispielsweise Photodioden oder CCD-Elemente sein. Die Lichtquellen 16, 16', 16" und/oder die Sensorelement 17, 17', 17" können entfernt von dem Filterstrang 40 angeordnet sein, wobei die optische Verbindung zu dem Filterstrang 40 insbesondere mittels Lichtleitern erfolgen kann. Dies ermöglicht eine kleine Bauform und eine flexible Anordnung der Messvorrichtung 45. Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" können beispielsweise mit Rotlicht oder Infrarotlicht arbeiten.
  • Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" bzw. die optischen Achsen 18, 18', 18" sind vorzugsweise senkrecht zur Strangachse und vorteilhaft unabhängig zueinander angeordnet, d.h. sie schneiden sich in einer Ansicht entlang der Strangachse wie in Figur 2 unter einem von Null verschiedenen Winkel von vorzugsweise mindestens 30°, weiter vorzugsweise mindestens 45°. Vorzugsweise sind die Messeinrichtungen 15, 15', 15" bzw. die optischen Achsen 18, 18', 18" regelmäßig bzw. mit gleichen Winkelabständen, hier 60°, relativ zueinander um den Filterstrang 40 herum angeordnet. Die Messeinrichtungen 15, 15', 15" sind in der Ausführungsform gemäß Figur 2 in derselben Ebene insbesondere senkrecht zur Strangachse angeordnet. Dies ist aber nicht zwingend der Fall, die Messeinrichtungen 15, 15', 15" können auch in Strangrichtung hintereinander bzw. axial beabstandet zueinander bzw. an unterschiedlichen axialen Positionen des Filterstrangs angeordnet sein. Dies kann vorteilhaft sein, um unerwünschte Interferenzen zwischen den Messeinrichtungen 15, 15', 15" zu verhindern.
  • Die Wellenlänge der Messeinrichtungen 15, 15', 15" ist vorteilhaft so gewählt, dass das Filtermaterial 21, insbesondere Zelluloseacetatfasern, und der Umhüllungsstreifen eine gegenüber der Kapsel 20 nur geringe Abschwächung des von den Lichtquellen 16, 16', 16" ausgestrahlten Lichts bewirken. Das Filtermaterial 21 und der Umhüllungsstreifen sind somit in Bezug auf die Messwellenlänge im Wesentlichen lichtdurchlässig bzw. transparent. Jede der Messeinrichtungen 15, 15', 15" misst daher im Wesentlichen die Abschattung des von der entsprechenden Lichtquelle 16, 16', 16" ausgesandten Lichts durch die Kapsel 20. Wenn die Kapsel 20 mittig in dem Filterstrang 40 liegt, ist das Messsignal sämtlicher Messeinrichtungen 15, 15', 15" idealerweise gleich groß. Wenn die Kapsel 20 nicht mittig in dem Filterstrang 40 liegt, unterscheiden sich die Messsignale der Messeinrichtungen 15, 15', 15" voneinander. Aus der relativen Größe der Messsignale der Messeinrichtungen 15, 15', 15" lässt sich die Lage der Kapsel 20 in radialer Richtung bzw. in x-/y-Richtung, d.h. in einer Ebene senkrecht zu der Strangachse (Papierebene in Figur 2), quantitativ bestimmen. Die entsprechende Auswertung der Messsignale wird in der elektronischen Steuereinheit 13 durchgeführt.
  • Die Messsignale werden kontinuierlich von den Messeinrichtungen 15, 15', 15" abgenommen. Aufgrund des Transports des Filterstrangs 40 in Strangrichtung ergibt sich ein zeitlicher Verlauf, wie er in den Figuren 3 und 4 wiedergegeben ist. Die Kurven I, I' und I" geben die Messintensität der von den lichtempfindlichen Sensorelementen 17, 17' bzw. 17" aufgenommenen Messsignale wieder. Aufgrund des Transports in z-Richtung spiegeln die Kurven den Verlauf in z-Richtung wider. Zum Zeitpunkt to befindet sich die Kapsel 20 in Strangrichtung mittig in der Messebene. In dieser Position ist die Messintensität aufgrund der Abschattung des einfallenden Lichts durch die Kapsel 20 minimal. Durch Feststellung von to, oder eines anderen charakteristischen Zeitpunkts, kann somit ein auf den Maschinentakt bezogener Lagebezug in z-Richtung ermittelt werden. Die Bereiche maximaler Intensität in den Figuren 3 und 4 entsprechen den Phasen zwischen den Kapseln, wo das Licht unbehindert durch die Kapseln 20 auf die lichtempfindlichen Sensorelemente 17, 17' bzw. 17" fällt. Die Zeitdauer der Kurven in Figuren 3 und 4 erstreckt sich jeweils über etwas mehr als eine Kapsellänge 20.
  • In Figur 3 ist der Messverlauf für eine ideal mittig liegende Kapsel 20 gezeigt. Hier befinden sich zum Zeitpunkt to sämtliche Kurven I, I', I" auf demselben minimalen Intensitätsniveau. In Figur 4 ist der Messverlauf für eine exzentrische Position der Kapsel 20 gezeigt. Hier befinden sich zum Zeitpunkt to die Kurven I, I', I" auf unterschiedlichen Intensitätsniveaus.
  • Die Messvorrichtung 45 kann auch mehr als drei Messeinrichtungen 15, 15', 15", ... aufweisen, wodurch gegebenenfalls die Messgenauigkeit erhöht werden kann.
  • Die Messvorrichtung 45 kann neben der Lageermittlung der Kapseln 20 auch weitere Funktionen ausüben, beispielsweise Segmentüberwachung bzw. -kontrolle beispielsweise bei verschieden lichtdurchlässigen Filtersegmenten eines Multisegmentfilters, und/oder Lückenüberwachung.

Claims (12)

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