DE2542082C2

DE2542082C2 - Vorrichtung zum photoelektrischen Prüfen von Filterzigaretten

Info

Publication number: DE2542082C2
Application number: DE2542082A
Authority: DE
Inventors: Robert Wilson Belfast Mc Loughlin; Colin Philip Bangor Nuttall
Original assignee: Gallaher Ltd
Current assignee: Gallaher Ltd
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-20
Publication date: 1987-03-26
Also published as: US4011950A; DE2542082A1; FR2285086B1; IT1047195B; NL184555C; NL7511218A; CA1024033A; FR2285086A1; JPS5826952B2; GB1474454A; JPS5164000A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum photoelektrischen Prüfen und Feststellen von Konturabweichungen und Formungenauigkeiten von Filterzigaretten mit mindestens einer Srahlungsquelle auf der einen Seite eines Förderers und mindestens einer im Strahlengang angeordneten komplementären Photozelle auf der anderen Seite des Förderers, deren Ausgänge zum Erfassen der Dauer der Strahlenunterbrechung der die Strahlengänge passierenden Zigaretten und zum Vergleichen mit einem vorgegebenen Wert an eine mit einem Auswerfer für fehlerhafte Zigaretten gekoppelte Auswerteschaltung angeschlossen sind.
Beim Herstellen von Filterzigaretten wird üblicherweise eine ein Korkmundstück vortäuschende Papierhülse in der Weise geformt, daß man ein Filterstück am Ende eines Tabakstrangabschnittes ansetzt und mit einem bedruckten Verbindungspapierblatt so umklebt, daß dieses das Filterstück und teilweise auch den Tabakstrangabschnitt überdeckt. Üblicherweise befindet sich zwischen zwei Tabakstrangabschnitten ein doppelt langes Filterstück, um das ein dementsprechend breites Verbindungspapierblatt gewickelt wird. Auf diese Weise entstehen Doppelzigaretten, die anschließend entlang der Mittellinie des Filterstücks in einzelne Filterzigaretten unterteilt werden.
Aus der DE-OS 24 11 231 ist eine nach der Reflexions-Meßmethode arbeitende Vorrichtung zum photoelektrischen Prüfen von Filterzigaretten mit mehreren Strahlern und photoelektrischen Sensoren bekannt, mit der sich insbesondere Fehler, beispielsweise Überstände am Filtermundstück oder an der Verbindungsnaht des Filterpapiers automatisch während des Herstellens der Zigaretten ermitteln lassen. Die von Strahlungsquellen ausgehenden Lichtstrahlen werden dabei von dem zu untersuchenden Mundstück reflektiert, und die Photozellen sind im Strahlengang des reflektierten Lichts angeordnet. Mit Hilfe der Photozellen wird die durch Oberflächenfehler gegebenenfalls geschwächte Intensität des von den Mündstücken reflektierten Lichts gemessen. Allerdings ist die Reflexions-Meßmethode sehr abhängig von Störfaktoren. So können beispielsweise im Strahlengang aufgewirbelter Staub und Störstrahlungen zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen.
Bei der durch die US-PS 34 55 444 bekanntgewordenen Vorrichtung zum photoelektrischen Messen der Länge eines Artikels ist auf einer Seite eines Förderers eine Strahlungsquelle und auf der anderen Seite im Strahlengang eine komplementäre Photozelle angeordnet. Die Meßgutlänge, d. h. die Länge eines Artikels, wird hierbei aufgrund der gemessenen Dauer der Unterbrechung des Strahlengangs durch das Meßgut unter Berücksichtigung der Vorschubgeschwindigkeit des Prüfguts gemessen. Bei dem dabei verwirklichten Prinzip der Strahlengangunterbrechung handelt es sich um ein äußerst exaktes Meßverfahren.
Bei der aus der DE-GM 18 44 252 bekannten Vorrichtung zum Messen der Länge einer Zigarette definieren die Strahlengänge von parallel zur Förderbahn und quer zur Förderrichtung jeweils am Anfang und Ende der der Normlänge einer Zigarette entsprechenden Länge angeordneten Prüflampen mit gegenüberliegenden Photozellen das Normmaß der Zigarette. Die mit ihren Strahlengängen die Enden einer Normzigarette definierenden Prüflampen und gegenüberliegenden Photozellen sind mit an Signallampen angeschlossenen Meßbrücken verbunden; die Prüfanordnung an einem Ende der Zigarette definiert eine Anschlaglage. Falls eine zugeführte Zigarette nicht der gewünschten Länge entspricht, erreicht die Zigarette nicht die Lage zwischen den Strahlengängen, und das dem Anschlag abgewandte Ende der Zigarette liegt entweder innerhalb oder außerhalb des Strahlengangs der dortigen Prüfvorrichtung; in einem solchen Fall würde die Meßbrücke dieser Prüfvorrichtung nicht abgestimmt werden, und zwar würde dies durch einen bezogen auf einen Mittelwert entweder zu niedrigen oder zu hohen Widerstand in der entsprechenden Photozelle verursacht. Ein geringerer Widerstand ist dabei gleichbedeutend mit einer zu kurzen, übermäßig viel Lichtstrahlen durchlassenden Zigarette, und ein höherer Widerstand ist gleichbedeutend mit einer zu langen, entsprechend weniger Lichtstrahlen durchlassenden Zigarette. Damit sich zudem auch Dickenunterschiede der Zigarette feststellen lassen, wird gemäß der DE-GM 18 84 252 vorgeschlagen, daß die eine Prüflampe mit der zugehörigen Photozelle einen oberhalb der Mitte des Zigarettenstranges liegenden Meßbereich und die Prüflampe der zweiten Meßvorrichtung einen unterhalb der Strangmitte des Zigarettenstranges liegenden Meßbereich erfaßt; die Strahlengänge verlaufen hierbei quer zur Längsachse der Zigarette.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach dem Prinzip der Strahlengangunterbrechung arbeitende Vorrichtung zum photoelektrischen Prüfen und Feststellen von Konturabweichungen und Formungenauigkeiten von quergeförderten Filterzigaretten zu schaffen, mit der sich der größte Teil des Umfangs einer Zigarette erfassen und mit vorgegebenen Normwerten vergleichen läßt, ohne dabei kleinere Formabweichungen als Fehlersignal eingehen zu lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch mindestens zwei Strahlungsquellen mit sich in einem in der Bewegungsbahn der quergeförderten Zigaretten liegenden Punkt kreuzenden, von Zigaretten, die eine runde Normkontur besitzen und mit konstanter Fördergeschwindigkeit transportiert werden, gleichzeitig und während einer gleichlangen Zeit unterbrochene Strahlachsen gelöst, welche voneinander unterschiedlich zur Förderrichtung der Zigaretten geneigt sind. Der Strahlengang wird hierbei durch jede einzelne Zigarette für eine Zeitlang unterbrochen, deren Dauer sich nach den Querabmessungen der Zigarette in bezug auf den Strahl bemißt. Die den Strahlungsquellen, beispielsweise Infrarotlichtstrahlern, gegenüberliegenden Photozellen sind mit Anzeigeinstrumenten verbunden, die dann ansprechen, wenn die Dauer einer Strahlunterbrechung einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Vorteilhaft verlaufen die Strahlachsen im wesentlichen in einer senkrecht zur Längsachse der Zigaretten ausgerichteten Ebene und die Strahlachse der einen Strahlungsquelle senkrecht und die Strahlachsen der zwei anderen Strahlungsquellen jeweils unter einem Winkel von höchstens 40° zur Bewegungsbahn der Zigaretten. Obgleich der Umfang der Zigaretten in der Bewegungsbahn nicht erkennbar ist, gelingt es mit Hilfe der winklig zueinander verlaufenden Strahlen den größten Teil des Umfangs einer Zigarette zu erfassen.
Die Photozellen geben während der Unterbrechung des betreffenden Strahlgangs durch eine zu prüfende Zigarette einen Impuls ab. Die von allen Photozellen einlaufenden Impulse werden je Zigarette addiert bzw. integriert. Das Integratorsignal wird dann von einem Komparator mit einem vorgegebenen Sollwertbereich verglichen. Liegt das Integratorsignal außerhalb der vorgegebenen Grenzen, dann wird ein Fehlersignal ausgelöst. Das Fehlersignal kann gespeichert werden, um anschließend einen Auswerfer zu betätigen, der die betreffende Zigarette entfernt. Die Impulsaddition verhindert, daß Zigaretten, welche nur geringfügig, noch zulässig oval sind, als fehlerhaft entfernt werden, da ein der langen Ovalachse entsprechend längerer Impuls durch einen der kurzen Ovalachse entsprechenden kürzeren Impuls ausgeglichen wird.
Die Zigaretten lassen sich vorteilhaft mit Hilfe eines Endlosförderers mit U-förmigen Rillen transportieren. Es läßt sich dann je ein Zigarettenpaar durch im Abstand voneinander angeordnete optische Systeme hindurchführen, die unabhängig voneinander die Überlappung der Hülse an beiden Seiten eines doppeltlangen Filters prüfen.
Die Zigaretten lassen sich jedoch auch mit Hilfe einer Saugtrommel mit perforierten Halterillen fördern, in denen die Zigaretten unter dem Einfluß eines Unterdrucks so festgehalten werden, daß die Mundstücke seitlich überstehen. Dabei läßt sich vorteilhaft in der Bewegungsbahn der über die Saugtrommel vorstehenden Mundstücke ein mit einem Schlitz versehenes Gehäuse mit den Strahlungsquellen und den jeweils zugehörigen Photozellen anordnen.
Das optische System kann vorzugsweise in dem Gehäuse beiderseits der Bewegungsbahn der Zigaretten zusätzlich je eine Strahlungsquelle mit einer mit jeweils parallel zur Bewegungsbahn und quer zur Förderrichtung der Zigaretten verlaufenden Strahlengang angeordneten komplementären Photozelle aufweisen. Im Gegensatz zu den aus der DE-GM 18 84 252 bekannten Ausrichtung des Strahlenganges zwischen der Strahlungsquelle und dem Lichtempfänger ebenfalls parallel zur Bewegungsbahn und quer zur Förderrichtung sind die Strahlungsquellen hierbei allerdings nicht quer zur Längsachse, sondern in Richtung der Längsachse der Zigarette angeordnet. Dabei wird einer der beiden Parallelstrahlen nur dann unterbrochen, wenn beispielsweise eine Fahne im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsbahn der Zigaretten vorsteht. In diesem Falle sind nicht mehr als zwei die Bewegungsbahn kreuzende Strahlen zweckmäßig, da rechtwinklig von der Bewegungsbahn der Zigaretten abstehende Teile durch die beiden zusätzlichen, zur Bewegungsbahn parallelen Strahlengänge erfaßt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Auslaßseite einer Zigarettenmaschine mit einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Prüfvorrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Prüfvorrichtung nach Fig. 2;
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild;
Fig. 5 eine andere Ausführung einer Prüfvorrichtung in Förderrichtung gesehen; und
Fig. 6 eine Seitenansicht der Prüfvorrichtung nach Fig. 5.
Am Ausgang einer Zigarettenmaschine werden Zigarettenpaare 12 mit doppeltlangem Filterstück auf einer Abgabetrommel 7 geordnet; gleichzeitig wird von einer Korkpapierüberrolltrommel 8 eine Mundstückhülse 26 aufgebracht. Dabei werden von einer über Rollen 11 zu der Trommel 8 geführten Korkpapierbahn 10 dem Hülsenumfang entsprechende Stücke abgeschnitten und beleimt. Die doppeltlange Zigarette 12 wird zwischen der Korkpapierüberrolltrommel 8 und einer erwärmten Halteplatte 9 überrollt, wonach die Doppelzigarette 12 in die im Abstand voneinander angeordneten U-förmigen Rillen 13 eines Endlosförderers mit einem Kettenpaar 14 gelegt wird, das über Kettenräder 15, 16, 17 angetrieben und geführt wird.
Mit Hilfe des Endlosförderers werden die Doppelzigaretten durch zwei optische Systeme aus je einem oberen Block 19 und einem unteren Block 20 geführt, deren Einzelheiten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich sind. Gemäß Fig. 3 besteht jede Doppelzigarette 12 aus zwei Tabakstrangabschnitten 25 mit einem dazwischenliegenden, von einer Mundstückhülse 26 umschlossenen doppeltlangen Filter. Die beiden optischen Systeme sind in den Überlappungsbereichen 27 zwischen den Hülsenenden und dem jeweils zugehörigen Ende der Tabakstrangabschnitte 25 angeordnet.
Nach Verlassen der optischen Systeme wird jede Doppelzigarette 12 entlang der Mittellinie des doppeltlangen Filterstücks mit Hilfe eines mit einer Stütztrommel 22 zusammenwirkenden Messers 21 unterteilt. Nach dem Unterteilen werden die durch die optischen Systeme als fehlerhaft ausgewiesenen Zigaretten mit Hilfe des Luftstrahls eines Auswerfers 23 eliminiert, während die einwandfreien Zigaretten aus den Rillen 13 auf eine Ablaufschräge 24 gelangen.
Jedes optische System enthält drei Strahlungsquellen T 1, T 2, T 3 und wirft seine Strahlen durch die Bewegungsbahn 28 bzw. -ebene der Doppelzigaretten 12 auf zugehörige Photozellen P 1, P 2 und P 3. Der von der Strahlungsquelle T 2 auf die Photozelle P 2 fallende Lichtstrahl verläuft im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsbahn 28 der Doppelzigaretten, während die Strahlen der Strahlungsquellen T 1 und T 3 die Bewegungsbahn in einem Winkel von jeweils 35°, bezogen auf die Bewegungsbahn schneiden, ehe sie auf die zugehörigen Photozellen P 1 und P 3 treffen. Die Photozellen P 1, P 2 und P 3 sind (vgl. Fig. 4) so geschaltet, daß sie das auftreffende Licht in eine elektrische Spannung umwandeln, die über einen Verstärker 30 einem Pulsformer 31 zugeführt und in quadratische Signale umgeformt werden. Der im Falle einer Behinderung des Lichtstrahls anfallende Impuls dient dazu, ein Gatter 32 anzusteuern, das dementsprechend eine Spannung an einen gemeinsamen Integrator 33 liefert. Dabei kann es sich um eine konstante oder, falls Schwankungen der Fördergeschwindigkeit der Zigaretten 12 auftreten, um eine der Maschinengeschwindigkeit proportionale Spannung handeln. Sämtliche aus Spannungsänderungen gewonnenen Impulse der drei Photozellen P 1, P 2, P 3werden in dem Integrator 33 addiert bzw. integriert. Das Ausgangssignal des Integrators 33 wird in einem Komparator 34 mit einem oberen und einem unteren Grenzwert verglichen. Liegt das Integratorsignal nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen, dann gibt der Komparator 34 ein Signal an ein logisches Oder-Gatter 35 ab. Am Ende eines jeden Prüfvorganges für eine Zigarette werden die Ausgangssignale des Gatters 35 logisch an einem Gatter 36 geprüft und gelangen im Falle eines Fehlers in einen Speicher 37, der den Auswerfer 23 betätigt, sobald die betreffende Zigarette 12 den Auswerfer 23 erreicht hat.
Ein synchron mit dem Zigarettenförderer arbeitender Zeitschalter 38 gibt am Ende eines jeden Prüfvorganges einen Impuls an einen monostabilen Kreis 39, der seinerseits einen kurzen Probeimpuls an das Gatter 36 abgibt und nach dem Probeimpuls einen monostabilen Kreis 40 triggert. Der Kreis 40 seinerseits erregt einen Löschkreis 41, der den Integrator 33 freimacht für den nächsten Prüfvorgang.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 werden die Doppelzigaretten 12 noch vor dem Einlaufen in das optische System unterteilt. Alsdann gelangen die einzelnen Zigaretten in die Rillen 43 einer rotierenden Saugtrommel und werden mit ihren Mundstückenden durch ein optisches System 42 geführt. Dabei werden die Mundstücke 26 durch einen Gehäuseschlitz 45 geführt und kreuzen zwei zwischen Strahlungsquellen T 1 und T 3 und zugehörigen Photozellen P 1 und P 3 verlaufende Lichtstrahlen. Diese Lichtstrahlen schneiden die Bewegungsbahn 28 der Zigaretten unter einem Winkel von 60°, bezogen auf die Bewegungsbahn 28.
Senkrecht aus der Bewegungsbahn 28 der Zigaretten abstehende Teile werden von zwei zusätzlichen Lichtstrahlen beiderseits der Bewegungsbahn 28 erfaßt. Diese zusätzlichen Lichtstrahlen verlaufen zwischen zwei Strahlungsquellen T 4 und T 5 sowie den zugehörigen Photozellen P 4 und P 5. Während einwandfreie Zigaretten zwischen den beiden zusätzlichen Lichtstrahlen hindurchgeführt werden, stören über die Bewegungsbahn 28 vorstehende Teile fehlerhafter Zigaretten einen der beiden zusätzlichen Lichtstrahlen und bewirken auf diese Weise ein Fehlersignal.
Die Ausgangssignale der Photozellen P 1 und P 3 werden wie beschrieben mittels der Schaltung gemäß Fig. 4 ausgewertet. Wird dagegen einer der beiden zusätzlichen Lichtstrahlen unterbrochen, gelangt ein Fehlersignal über je einen Wechselstromverstärker 48 unmittelbar zu einer von zwei Flip-Flop-Schaltungen 46. Das Ausgangssignal jeder Flip-Flop-Schaltung 46 gelangt zu dem logischen Oder-Gatter 35. Von dort gelangt ein Fehlerimpuls über das Gatter 36 zu dem Speicher 37, sobald der monostabile Kreis 39 am Ende eines Prüfvorganges den Probeimpuls abgibt. Die Flip-Flop-Schaltungen 46 werden zusammen mit dem Integrator 33 durch denselben Probeimpuls von dem monostabilen Kreis 40 erregt.

Claims

1. Vorrichtung zum photoelektrischen Prüfen und Feststellen von Konturabweichungen und Formungenauigkeiten von Filterzigaretten, mit mindestens einer Strahlungsquelle auf der einen Seite eines Förderers und mindestens einer im Strahlengang angeordneten komplementären Photozelle auf der anderen Seite des Förderers, deren Ausgänge zum Erfassen der Dauer der Strahlenunterbrechung der die Strahlengänge passierenden Zigaretten und zum Vergleichen mit einem vorgegebenen Wert an eine mit einem Auswerfer für fehlerhafte Zigaretten gekoppelte Auswerteschaltung angeschlossen sind, gekennzeichnet durch mindestens zwei Strahlungsquellen (T 1, T 2, T 3) mit sich in einem in der Bewegungsbahn (28) der quergeförderten Zigaretten (12) liegenden Punkt kreuzenden, von Zigaretten (12), die eine runde Normkontur besitzen und mit konstanter Fördergeschwindigkeit transportiert werden, gleichzeitig und während einer gleichlangen Zeit unterbrochene Strahlenachsen, welche voneinander unterschiedlich zur Förderrichtung der Zigaretten (12) geneigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlachsen im wesentlichen in einer senkrecht zur Längsachse der Zigaretten (12) ausgerichteten Ebene und die Strahlachse der einen Strahlungsquelle (T 2) senkrecht und die Strahlachsen der zwei anderen Strahlungsquellen (T 1, T 3) jeweils unter einem Winkel von höchstens 40° zur Bewegungsbahn (28) der Zigaretten (12) verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Endlosförderer mit U-förmigen Rillen (13).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Saugtrommel mit perforierten Halterillen (43).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewegungsbahn (28) der über die Saugtrommel vorstehenden Mundstücke (26, 27) ein mit einem Schlitz (45) versehenes Gehäuse (42) mit den Strahlungsquellen (T 1, T 3) und den jeweils zugehörigen Photozellen (P 1, P 3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (42) beiderseits der Bewegungsbahn (28) der Zigaretten ( 12) zusätzlich je eine Strahlungsquelle (T 4, T 5) mit einer im jeweils parallel zur Bewegungsbahn und quer zur Förderrichtung der Zigaretten verlaufenden Strahlengang angeordneten komplementären Photozelle (P 4, P 5) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Photozellen (P 1, P 2, P 3, P 4, P 5) über einen Pulsintegrator (33) mit einem Komparator (34) verbunden sind.