Verfahren und Vorrichtung zum Regeln von Perforiereinrichtungen mittels elektrischem Funkendurchschlag für Streifen aus Papier od.dgl.

Abstract

 Verfahren und Vorrichtung zum Regeln von Perforiereinrichtungen für Streifen aus Papier, welche nach dem Prinzip des elektrischen Funkendurchschlages arbeiten, wobei der perforierte Streifen (1), zwischen zwei Kammern (14, 15) durchläuft, die jeweils eine Öffnung (18, 20) aufweisen, welche dem Streifen (1) zugekehrt ist. Durch diese öffnungen gehen Wellen eines Senders (16), der sich in der einen Kammer (15) befindet, während die andere Kammer (14) zwei Empfänger (23, 24) aufweist, von denen der eine die durch die Perforierungen gehenden Wellen und der andere die durch den nicht perforierten Teil des Papieres dringenden Wellen empfängt. Aus dem Unterschied des Ist- und des Sollwertes der beiden durch die Empfänger (23, 24) gegebenen Impulse wird die Perforiereinrichtung gesteuert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln von Perforiereinriohtungen mittels elektrischem Funkendurchsohlag für Streifen aus Papier od.dgl. und ist insbesondere auf das Perforieren von Mundstückbelägen und Zigarettenpapier ausgerichtet.

[0002] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Maßnahmen, durch welche die Luftdurchlaßwerte der Perforation bzw. von Lochreihen in bestimmten Grenzen, z.B. in einem Bereich von ca. 20 - 500 1/h/4 cm²/1cbar (Borgwaldt-Messung) gehalten werden, wobei auch ein hoher Gleichmäßigkeitsgrad der Lochung erzielt werden kann.

[0003] Bei der Herstellung der Perforation von Mundstückbelägen oder Zigarettenpapier wird der Belag bzw. das Papier in Streifenform zwischen einem System paarweise angeordneter Elektroden ein- oder mehrfach hindurchgeführt. Die Elektroden können z.B. reihenweise auf schwenkbaren Haltern, wie es beispielsweise die AT-PS 364 637 zeigt oder gemäß der DE-AS 1 213 327, auf umlaufenden Walzen vorgesehen sein. Bei der Mehrfachperforation können mehrere Trägerpaare oder Walzenpaare miteinander gegenüber liegenden Elektrodenreihen oder Elektrodengruppen hintereinander angeordnet sein, sodaß die Lochreihen, die von den Elektroden des ersten Träger- bzw. Walzenpaares hergestellt wurden, mehrmals der Perforation durch Funkendurchschlag unterworfen werden, wodurch sich besonders die vorhandenen kleinen Löcher aufweiten, während die größeren Löcher keine nennenswerte Veränderung erfahren.

[0004] Es ist erwiesen, daß insbesondere bei der Erzeugung von großen Luftdurchlaßwerten bei nur einmaligem Durchlaufen des Streifens durch eine Elektrodenstrecke die Unterschiede der erzeugten Löcher besonders kraß sind, und weiters auch die Gefahr besteht, daß durch die verwendete hohe Energie Brandränder an den Löchern entstehen.

[0005] Bei der Mehrfachperforation hingegen ist in den ein- zelnen Perforationsetappen eine geringere Energie erforderlich, da durch das Aufweiten der Löcher eine entsprechende Steigerung der Luftdurchlaßwerte zustande kommt. Diese Methode ergibt bei gleichen Einstellwerten und sonstigen gleichen Voraussetzungen (Netzspannung, Erwärmung der Maschine u.s.w.) bereits einen sehr hohen Grad an Regelmäßigkeit.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Maßnahmen, durch welche ein sehr hoher Grad an Regelmäßigkeit der Löcher erzielt wird, ungeachtet der Tatsache, daß einerseits bei der Herstellung des Rohpapiers und beim Bedrucken Unregelmäßigkeiten auftreten können, und andererseits ein ungleicher Abbrand der Elektroden zu unangenehmen Schwankungen der Luftdurchlaßwerte führen kann.

[0007] Es wurde bereits der Vorschlag gemacht, die Luftdurchlaßwerte bei konstant eingestelltem Vakuum von z.B. 10 mbar pneumatisch zu messen. Diese Messung verlangt eine präzise Abdichtung der Prüfstelle und ist durch die pneumatische Methode mit entsprechenden Zeitverzögerungen verbunden.

[0008] Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der erwähnten Nachteile der pneumatischen Methode dadurch gelöst, daß perforierte Streifen zwischen einem Sender und ersten und zweiten Empfängern von Wellen, z.B. elek-. tromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich, oder Ultraschallwellen, geführt wird, wobei die Wellen.welche die unperforierten Streifenteile durchsetzen, vom ersten Empfänger aufgenommen werden, und die Wellen, welche die perforierten Streifenteile durchsetzen, vom zweiten Empfänger aufgenommen werden, und daß anschließend die Differenz der Aufnahmewerte an eine Regeleinrichtung zur Regelung der Funkenenergie in Abhängigkeit von dieser Differenz übertragen wirdo

[0009] Bei der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung sind mindestens zwei Kammerteile vorgesehen, zwischen denen der perforierte Streifen führbar ist, wobei der eine Kammerteil einen Sender und der andere Kammerteil erste und zweite Empfänger zur Aufnahme der vom Sender ausgestrahlten Wellen aufweist, wobei die Kammern im Bereiche des Streifens Schlitze besitzen.

[0010] Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist im Kammerteil, welcher die Empfänger enthält, im Anschluß an den die Wellen durchlassenden Schlitz eine Linse zur Bündelung bzw. Fokussierung der Wellen auf die Empfänger vorgesehen.

[0011] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Kammerteil, welcher den Sender enthält, zwischen dem die Wellen durchlassenden Schlitz und dem Sender eine Blende vorgesehen.

[0012] Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist im Kammerteil, welcher den Sender enthält, zwischen dem die Wellen durchlassenden Schlitz und der Blende ein Umlenkspiegel vorgesehen.

[0013] Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist im Kammerteil, welcher dge Empfänger enthält, eine Zwischenwand zur optischen Trennung der Strahlengänge für die ersten und zweiten Empfänger vorgesehen.

[0014] Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist im Kammerteil, welcher den Sender enthält, eine Zwischenwand zur optischen Trennung der Strahlengänge für die ersten und zweiten Empfänger vorgesehen.

[0015] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung der gesamten Anlage mit der Vorrichtung zur Herstellung der Perforation sowie der Regeleinrichtung,

Figur 2 eihe Ausführungsform der Meßeinrichtung in axialem Querschnitt,

Figur 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen der Meßeinrichtung im gleichen Querschnitt wie Figur 2,

Figur 5 die Darstellung eines Streifens mit mehreren Perforationsreihen und

Figur 6 die Schaltung eines Meßverstärkers, welcher zwischen der Meß- und der Regeleinrichtung vorgesehen ist.

[0016] Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird der zu perforierende Streifen 1 von einer Abhaspel 2 abgezogen und über eine Umlenkrolle 3 zwischen einem ersten Satz einander gegenüber stehender Elektrodenreihen 4 geführt, die von Elektrodenhaltern 5 getragen sind, welche beispielsweise, wie in der AT-PS 364 637 beschrieben ist, ausgebildet sein können, sodaß sie unter einem bestimmten Winkel zur Bewegungsrichtung des Streifens 1 eingestellt werden können, wodurch auch die einander gegenüberliegenden Elektrodenreihen 4 einen entsprechenden Winkel zur Bewegungsrichtung des Streifens 1 einnehmen, welcher den Abstand zwischen den von den gegenüberliegenden Elektroden gebildeten Perforationsreihen bestimmt. Im vorliegenden Falle sind drei Gruppen von Trägerpaaren 5, 5a, 5h vorgesehen, wobei jeweils zwei Umlenkrollen 6, 6a bzw. 7, 7a den Streifen 1 von einem Elektrodensystem zum anderen Elektrodensystem umlenken, sodaß der Streifen im gegenständlichen Falle das erste Elektrodensystem von unten nach oben, das zweite Elektrodensystem von oben nach unten und das dritte Elektrodensystem wiederum von unten nach oben passiert. Hiebei ist der Einstellwinkel aller drei Trägerpaare 5, 5a, 5b der gleiche, sodaß die Funken des zweiten und des dritten Systems durch die gleichen Löcher treten, welche vom ersten System hergestellt wurden.

[0017] Nachdem der Streifen 1 das letzte Elektrodensystem passiert hat, wird er über Umlenkrollen 8, 8a, 8b durch die Meßeinrichtung geführt.

[0018] Wie Figur 5 zeigt, können bei jedem Streifen beispielsweise vier Felder 9 von Perforationsreihen hergestellt werden, wofür in jedem System für jedes Feld ein Trägerpaar 5 bzw. 5a bzw. 5b (Figur 1) vorgesehen ist, wobei alle Trägerpaare die gleiche Winkeleinstellung besitzen. Ein solcher Streifen 1 wird, falls er als Mundstückbelag dienen soll, über benachbarte Enden zweier koaxial liegender Zigaretten gewickelt, worauf die beiden Zigaretten entlang der Mitte des Belagstreifens, wie in Figur 5 strichpunktiert angedeutet ist, zerschnitten werden, sodaß jedes Mundstück zwei Felder von Perforationsreihen besitzt. In einem solchen Falle ist für jedes Feld von Perforationsreihen eine eigene Meßeinrichtung vorgesehen. In Figur 1 ist nur eine Meßeinrichtuhg schematisch dargestellt, während die anderen drei Meßeinrichtungen durch aufeinanderfolgende strichpunktierte Linien angedeutet sind. Nach Passieren der Meßeinrichtungen wird der Streifen durch eine Umlenkrolle 8c und Walzen 10, 11 auf eine Aufhaspel 12 aufgewickelt.

[0019] Die Meßeinrichtung kann, wie Figur 2 zeigt, nur eine Meßkammer 13 besitzen, welche aus zwei Kammerteilen 14, 15 besteht, zwischeh denen der Streifen 1 senkrecht zur Bildebene geführt wird. Im Kammerteil 15 ist eine punktförmige Lichtquelle 16 vorgesehen, deren Strahlen durch eine Blende 17 und einen Schlitz 18 in einer Stirnwand 19 das Lochreihenfeld 9 passieren, und durch einen Schlitz 20 in der Stirnwand 21 in den Kammerteil 14 eintreten, und durch eine im Anschluß an den Schlitz 20 vorgesehene Linse 22 hindurchtreten, welche die durch die perforierten Löcher des Feldes 9 tretenden Strahlen durch direkte Fokussierung der Lichtquelle 16 auf eine Fotozelle 24 lenkt, während die den unperforierten Teil des Feldes 9 passierenden Strahlen als Streulicht eine Fotozelle 23 erreichen. Die Signale der beiden Fotozellen 23, 24 werden über einen Vorverstärker 25 einem Signalverstärker (nicht dargestellt) zugeführt, welcher später beschrieben wird. Vom Signalverstärker gelangt das Meßsignal einerseits zu einer Istwertanzeige 26 und andererseits zu einer Regeleinrichtung 28. An die Regeleinrichtung 28 ist auch ein Sollwertgeber 27 angeschlossen. Weicht der Istwert vom eingestellten Sollwert ab, so gibt die Regeleinrichtung 28 ein Regelsignal an die jeweiligenLeistungsregeleinrichtungen 28a, 28b, 28c ab, sodaß die Funkenenergie auf den jeweils optimalen Wert eingestellt wird.

[0020] Zur Verhinderung einer Verstaubung der Linse 22 und der punktförmigen Lichtquelle 16 kann jeder Kammer- teil 14 bzw. 15 an eine Blasluftleitung 29 bzw. 30 angeschlossen sein, wodurch Luftstrom durch die Kammerteile 14 und 15 in der Richtung zu den Schlitzen 20 bzw. 18 erzeugt wird, sodaß ein Eindringen von Staubteilen aus den Löchern der Lochreihenfelder des Streifens 1 in die Kammerteile 14 bzw. 15 verhindert wird.

[0021] Anstelle der konstruktiven Ausgestaltung der Meßeinrichtung als Einkammersystem nach Figur 2 kann auch ein Zweikammersystem nach den Figuren 3 oder 4 gewählt werden. Beim Zweikammersystem nach Figur 3 ist jeder der beiden Kammerteile 14 bzw. 15 in zwei Kammern 14a, 14b bzw. 15a, 15b unterteilt. Die Lichtquelle 16 ist in einem Gehäuse 31 untergebracht, aus dem die Lichtstrahlen durch Blenden 32 und 33 auf Umlenkspiegeln 34 und 35 auftreffen, von denen je einer in der Kammer 15a und 15b untergebracht ist. Die beiden Kammern 15a und 15b besitzen eine gemeinsame Stirnwand 19', in welcher für jeder der beiden Kammern ein Schlitz 18a bzw. 18b vorgesehen ist. In ähnlicher Weise besitzen die Kammern 14a, 14b eine gemeinsame Stirnwand 21, die mit entsprechenden Schlitzeh 20a, 20b versehen ist, hinter denen je eine Linse 22a, 22b angeordnet ist. Die Schlitze 18b, 20b befinden sich in einer perforierten Zone und die Schlitze 18a, 20a in einer nicht perforierten Zone des Streifens 1, sodaß die vom Umlenkspiegel 34 gegen den Schlitz 18a reflektierten Strahlen von einer Fotozelle 23 der Kammer 14a und die vom Umlenkspiegel 35 gegen den Schlitz 18b reflektierten Strahlen von einer Fotozelle 24 der Kammer 14b aufgefangen werden.

[0022] Die Messung erfolgt in gleicher Weise wie bei der Einrichtung nach Figur 2. In den Zwischenwänden 36, 37 des Kammerteiles 14 bzw. 15 ist je eine Öffnung 38 bzw. 39 zum Durchgang des Luftstromes für die Verhinderung der Verstaubung der Linsen bzw. der Lichtquelle und der Spiegel vorgesehen.

[0023] Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 4 sind ähnliche Verhältnisse vorgesehen, wie bei der Ausführungsform nach Figur 3, mit dem Unterschied, daß die Lichtquelle16 die Strahlen, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Figur 2, durch eine Blende 17 sendet, die parallel zum Streifen 1 gelegen ist, wobei die Querwand 37 nur kurz gestaltet ist, sodaß sich die Strahlen der Lichtquelle 16 einerseits durch den Spalt 18a zu einer nicht perforierten Spur und durch den Spalt 18b zu einer perforierten Spur verteilen.

[0024] Figur 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Meßverstärkers. Die von den Fotozellen 23, 24 abgegebenen Signale werden jeweils zu ersten und zweiten Vorverstärkern 41, 42 geleitet, welche als Operationsverstärker ausgebildet und mit entsprechenden Versorgungsspannungen, sowie mit einem entsprechenden RC-Netzwerk (nicht bezeichnet) zwischen Ein- und Ausgang versehen sind, um das gewünschte Verstärkungs- und Frequenzverhalten zu erhalten. Die Ausgänge der Vorverstärker 41, 42 sind über Kopplungswiderstände (nicht bezeichnet) mit den Eingängen eines Differenzverstärkers 43 verbunden, welcher in herkömmlicher Weise gegengekoppelt ist. An den Ausgang des Differenzversttärkers 43 ist über einen Kopplungswiderstand (nicht bezeichnet) ein ebenfalls gegengekoppelter Operationsverstärker 45 zur Nullpunkteinstellung der Meßeihrichtung angeschlossen. Zu diesem Zweck wird dem Operationsverstärker 45 ein Gleichspannungssignal über einen variablen Spannungsteiler 44 zugeführt, welches dem Signal des Differenzverstärkers 43 am Eingang des Operationsverstärkers 45 additiv überlagert wird. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers wird einerseits einem als Endstufe geschaltenen Operationsverstärker 46 und andererseits über ein Vorwiderstandsnetzwerk 47 und einen Umschalter 48 zu einem Nullabgleichs-Anzeigeinstrument 49 geleitet. In der dargestellten Stellung des Umschalters 48 erfolgt der Grobabgleich des Nullpunktes, während in der anderen der Feinabgleich erfolgt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 46 ist mit dem Istwerteingang der Regeleinrichtung 28 verbunden, welche vorzugsweise als PID-Regler ausgeführt ist. Der Nullabgleich erfolgt in der Weise, daß zunächst nur umperforiertes Papier in die Meßkammer 13 eingebracht wird, sodaß von den beiden Fotozellen 23, 24 im wesentlichen ein Signal gleicher Größe an den Vor- und Signalverstärker 25 bzw. 40 abgegeben wird. Anschließend erfolgt über den Grob- und Feinabgleich eine exakte Einstellung des Nullpunktes mittels des variablen Spannungsteilers 44, worauf der Perforationsvorgang eingeleitet werden kann. Die Dioden (nicht bezeichnet) im Vorwiderstands-Netzwerk 47 dienen als Überlastungsschutz für das Anzeigeninstrument 49.

Ansprüche

1. Verfahren zum Regeln von Perforieieinrichtungen mittels elektrischem Funkendurchschlag für Streifen aus Papier od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Streifen zwischen einem Sender und ersten und zweiten Empfängern von Wellen, z.B. elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich, oder Ultraschallwellen, geführt wird, wobei die Wellen, welche die unperforierten Streifenteile durchsetzen, vom ersten Empfänger aufgenommen werden, und die Wellen, welche die perforierten Streifenteile durchsetzen vom zweiten Empfänger aufgenommen werden, und daß anschließend die Differenz der Aufnahmewerte an eine Regeleinrichtung zur Regelung der Funkenenergie in Abhängigkeit von dieser Differenz übertragen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kammerteile (14, 15) vorgesehen sind, zwischen denen der perforierte Streifen (1) führbar ist, wobei der eine Kammer-teil (15) einen Sender (16) und der andere Kammerteil (14) erste und zweite Empfänger (23, 24) zur Aufnahme der vom Sender (16) ausgestrahlten Wellen aufweist, wobei die Kammern im Bereiche des Streifens (1) Schlitze (18, 18a, 18b, 20, 20a, 20b) besitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerteil (14), welcher die Empfänger (23, 24) enthält, im Anschluß an den die Wellen durchlassenden Schlitz (20, 20a, 20b) eine Linse (22, 22a, 22b) zur Bündelung bzw. Fokussierung der Wellen auf die Empfänger (23, 24) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerteil (15), welcher den Sender (16) enthält, zwischen dem die Wellen durchlassenden Schlitz (18, 18a, 18b) und dem Sender (16) eine Blende (17, 32, 33) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerteil (15), welcher den Sender (16) enthält, zwischen dem die Wellen durchlassenden Schlitz (18a, 18b) und der Blende (32, 33) ein Umlenkspiegel (34, 35) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerteil (14), welcher die Empfänger enthält eine Zwischenwand (36) zur optischen Trennung der Strahlengänge für die ersten und zweiten Empfänger (23, 24) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerteil (15), welcher den Sender (16) enthält, eine Zwischehwand (37) zur optischen Trennung der Strahlengänge für die ersten und zweiten Empfänger (23, 24) vorgesehen ist.

Zeichnung