Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak und der Härte von Cigaretten

Abstract

 Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak und der Härte von Cigaretten beschrieben. Tabak (R) in einem Behälter (30) wird durch einen von einem Motor (18) in vorgegebener Weise angetriebenen Prüfstempel (8) komprimiert, wobei die auf den Tabak (R) ausgeübte Kraft gemessen und ebenso wie die gemessene Länge der Tabaksäule einem Rechner (44) zugeführt wird. Nach Abschluß der Kompressionsbewegung verharrt der Prüfstempel (8) während einer Relaxationsperiode in seiner Endstellung, und die auf den Tabak (R) wirkende Kraft wird in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und an den Rechner (44) weitergeleitet. Die Temperatur und die Feuchtigkeit des Ta­baks (R) werden in der Vorrichtung während der Durchführung des Verfahrens bestimmt und erlauben eine Korrektur der Meßwerte auf Standardbedingungen. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten unterscheidet sich von der Vorrichtung zu Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak lediglich durch den Aufbau des Prüfstempels und des Probenhalters. Beide Verfahren laufen gleich ab.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Füllfä­higkeit von Tabak, bei welchem auf eine vorgegebene Tabakmenge in einem an einer Seite durch einen bewegbaren Prüfstempel abgeschlossenen Behälter durch den Prüfstempel eine Kraft ausgeübt wird, und bei welchem die Länge der Tabaksäule unter der Wirkung der Kraft sowie die Zeit gemessen werden.

[0002] Die Füllfähigkeit entspricht der Visco-Elastizität oder Kompres­sibilität von Tabak. Sie kann als das Volumen definiert werden, das eine gegebene Tabakmasse nach Belastung durch einen bestimm­ten Druck über eine bestimmte Zeit einnimmt. Die Füllfähigkeit von Tabak hängt stark von dessen Temperatur und Feuchtigkeit ab. Da Tabak ein ausgeprägtes Relaxationsverhalten zeigt, ist eine reproduzierbare Messung der Füllfähigkeit von Tabak nur über ein auch zeitlich genau festgelegtes Verfahren möglich. Die Füllfä­higkeit hängt von der Tabaksorte ab und ist eine für die Beurteilung der Tabakqualität wichtige Kenngröße.

[0003] Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähig­keit von Schnittabak sind aus dem Artikel "Untersuchungen mit einem verbesserten Densimeter zum Prüfen der Füllfähigkeit von Schnittabak und der Härte von Cigaretten" von H.W. Lorenz und F. Seehofer, Beiträge zur Tabakforschung, Band 4, Heft 7 (1968) bekannt. Für eine Füllfähigkeitsmessung werden etwa 20 g Tabak locker in einen zylindrischen Behälter von etwa 60 mm Durchmes­ser eingefüllt. Nachdem dieser Behälter in die bekannte Vorrich­tung eingesetzt ist, wird durch einen Elektromotor von oben auf den Tabak eine Druckplatte mit einem aufgelegten Gewicht abgesenkt. Sobald sich die Druckplatte auf den Tabak gelegt hat, läuft der Motor bis in eine Endstellung leer weiter. Die Lage der Druckplatte und somit die Höhe der Tabaksäule wird auf eine Meßuhr oder eine andere Anzeigevorrichtung übertragen. Nachdem eine vorgewählte Zeit, die in der Größenordnung von 1 Minute liegt, verstrichen ist, hebt der Motor die Druckplatte mit dem aufgelegten Gewicht automatisch von dem komprimierten Schnittabak ab, und die Endhöhe der Tabaksäule, die im Laufe der Zeit abnimmt, wird als Maß für die Füllfähigkeit angezeigt.

[0004] Bei diesem Verfahren unter Verwendung der bekannten Vorrichtung wird in der Anfangsphase während des Absenkens der Druckplatte auf den Schnittabak die auf den Tabak wirkende Kraft schnell, aber in schlecht reproduzierbarer Weise aufgebaut. Danach ist die Kraft durch das aufgelegte Gewicht bestimmt. Das bekannte Verfahren ist somit auf die Anwendung einer im wesentlichen konstanten Prüfkraft beschränkt. Das genaue Ausmessen einer Kurve, die den Verlauf der Endhöhe der Tabaksäule als Funktion der Zeit darstellt, ist umständlich, da für jeden Zeitwert eine eigene Messung durchgeführt werden muß. Die Temperatur und die Feuchtigkeit oder der Wassergehalt des Tabaks, die einen starken Einfluß auf die Füllfähigkeit haben, können in der bekannten Vorrichtung nicht direkt gemessen werden. Die Feuchtigkeit beispielsweise muß separat mittels eines Trockenschranks bestimmt werden. Während der langwierigen Füllfähigkeitsmessungen oder wenn die zugehörige Feuchtebestimmung nicht unmittelbar vorher oder danach durchgeführt wird, kann sich die Tabakfeuchtigkeit ändern, was zu einer Verfälschung der Resultate für die Füll­fähigkeit führt.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht auf die Anwendung einer konstanten Prüfkraft beschränkt ist. Die Füllfähigkeit soll dabei mit hoher Genauigkeit unter Berücksichtigung der maßgeblichen Parameter gemessen werden. Weiterhin soll das Verfahren vollautomatisch ablaufen. Das Verfahren soll außer auf Schnittabak auch auf Blattabak anwendbar sein.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Prüfstempel zum Ausüben der Kraft mittels eines Motors in vorgegebener Weise angetrieben, wobei der Tabak komprimiert wird, wird die auf den Tabak ausgeübte Kraft am Prüfstempel oder an einer Unterstützungsfläche des Behälters gemessen, wird die Länge der Tabaksäule über die von dem Prüfstempel zurückgelegte Wegstrecke gemessen, werden die Meßwerte für Kraft und Wegstrecke während des Komprimierens erfaßt und über Meßwertwandler und Schnittstellen zur Weiter­verarbeitung an einen Rechner gegeben und werden weitere für die Größe der Füllfähigkeit maßgebliche Parameter in unabhängigen Messungen bestimmt und einem Rechner zugeführt.

[0007] Dadurch wird erreicht, daß das Verfahren zuverlässig, schnell, einfach und benutzerfreundlich abläuft. Da die auf den Tabak wirkende Kraft während des Komprimierens des Tabaks gemessen wird, eröffnen sich vielfältige Prüfmöglichkeiten zur Beurteilung der von Natur aus komplexen Größe "Füllfähigkeit". Der Antrieb des Prüfstempels durch einen Motor erlaubt die Verwendung größerer Behälter zur Aufnahme des Tabaks, wodurch eine größere Tabakmenge untersucht werden kann und die Reproduzierbarkeit der erzielten Meßwerte verbessert wird. Die Verwendung größerer Behälter zur Aufnahme des Tabaks ermöglicht weiterhin die Unter­suchung von Blattabak, so daß das Verfahren nicht auf Schnittabak beschränkt ist. An Blattabak gewonnene Füllfähigkeitswerte können mit den Fülfähigkeitswerten für den aus dem Blattabak später erhaltenen Schnittabak korreliert werden, was besonders zuverläs­sige Resultate liefert, da sowohl der Blattabak als auch der Schnittabak nach demselben Verfahren untersucht werden. Weil die Bewegung des Prüfstempels in vorgegebener Weise erfolgt, lassen sich in den normalen Verfahrensablauf automatische Kalibrierungs­messungen zur Überprüfung der Anlage integrieren. Alle Meßwerte werden sofort einem Rechner zugeführt, so daß eine Auswertung der Daten, z.B. in Form einer den Verlauf der auf den Tabak wirkenden Kraft als Funktion der Länge der Tabaksäule darstellenden Kurve, erheblich erleichtert wird. Außerdem lassen sich zukünftige Änderungen im Prüfablauf durch Änderungen an den Rechnerprogram­men leicht einrichten.

[0008] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das für die Beur­teilung der Füllfähigkeit wichtige Relaxationsverhalten von Tabak zu bestimmen.

[0009] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nach Abschluß der Kompressionsbewegung des Prüfstempels während einer Relaxations­periode der Prüfstempel in seiner Endstellung verharrt und daß während der Relaxationsperiode die auf den Tabak wirkende Kraft in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und zur Weiterverarbeitung an den Rechner gegeben wird.

[0010] Dadurch wird eine weitere aussagekräftige Kurve erhalten, die die im Verlauf der Relaxationsperiode abnehmende Kraft, die der Tabak auf den Prüfstempel ausübt, als Funktion der Zeit dar­stellt. Die Bedingungen sind wohl definiert, da die Länge der Tabaksäule konstant gehalten wird. Insgesamt stehen damit Kurven mit füllfähigkeitsrelevanten Daten zur Verfügung, aus denen ein Wert oder mehrere Werte zur Kennzeichnung einer zugeordneten Füllfähigkeitsgröße übernommen werden können. Weil die Relaxa­tionsmessung unmittelbar im Anschluß an die Kompressionsbewegung des Prüfstempels erfolgt, erhöht sich der Gesamtaufwand zur Durchführung des Verfahrens infolge der Relaxationsmessung nur ganz unbedeutend.

[0011] Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, alle für die Größe der Füllfähigkeit maßgeblichen Parameter zu messen.

[0012] Zur Lösung dieser Aufgabe werden während oder unmittelbar nach dem Komprimieren die Temperatur und die Feuchtigkeit des Tabaks mittels in dem Behälter oder an dem Prüfstempel angebrachter Meßeinrichtungen bestimmt.

[0013] Weil die Messungen der Temperatur und der Feuchtigkeit des Tabaks in dem Behälter und in unmittelbarer zeitlicher Nachbarschaft zur Ermittlung der Füllfähigkeitsdaten erfolgen, ist sichergestellt, daß ihre Werte auch tatsächlich der während der Kompressions- und der Relaxationsmessung vorliegenden Temperatur und Feuchtigkeit des Tabaks entsprechen. Sind diese Werte erst einmal bekannt, können die Füllfähigkeitsdaten eines gegebenen Meß- oder Prüfablaufs auf Standardbedingungen (z.B. 22°C, 12% Tabakfeuch­tigkeit) korrigiert werden. Dies erleichtert den Vergleich von in verschiedenen Messungen erlangten Füllfähigkeitsdaten erheblich.

[0014] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten, bei welchem auf eine vorgegebene Anzahl von Cigaretten, die auf einem im wesentlichen ebenen Probenhal­ter liegen, von einem senkrecht zu der Oberfläche des Probenhal­ters bewegbaren Prüfstempel, der eine parallel zu der Oberfläche des Probenhalters verlaufende Druckfläche aufweist, eine Kraft ausgeübt wird, und bei welchem die Dicke der Cigaretten unter der Wirkung der Kraft sowie die Zeit gemessen werden.

[0015] Die Härte einer Cigarette ist eine für die Beurteilung ihrer Qualität bedeutsame Größe. Die Härte ist eng mit der Füllfähig­keit des Schnittabaks korreliert; ein Schnittabak hoher Füll­fähigkeit liefert bei gegebener Cigarettengröße und gegebenem Tabakgewicht eine harte Cigarette. Ein Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten kann völlig analog zu einem Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak ablaufen. Es ist lediglich durch eine geeignete Ausgestaltung der mit dem Tabakprodukt in Berührung kommenden Flächen dafür zu sorgen, daß die auf das Tabakprodukt wirkenden Kräfte optimal übertragen werden.

[0016] So ermöglicht die bereits erwähnte Vorrichtung aus dem Artikel "Untersuchungen mit einem verbesserten Densimeter zum Prüfen der Füllfähigkeit von Schnittabak und der Härte von Cigaretten" von H.W. Lorenz und F. Seehofer, Beiträge zur Tabakforschung, Band 4, Heft 7 (1968) auch ein Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten. Für eine Härtemessung werden 10 Cigaretten auf eine Unterlage gelegt, die an die Stelle des zylindrischen Behälters für den Schnittabak tritt. Der Motor senkt zu Beginn der Härtemessung von oben eine Druckplatte, die in ihrer Größe der Unterlage angepaßt ist, mit einem aufgelegten Gewicht auf die Cigaretten ab. Der weitere Verfahrensablauf erfolgt genau, wie im Zusammenhang mit der Bestimmung der Füllfähigkeit von Schnittabak beschrieben. Die Nachteile des mit der bekannten Vorrichtung ausgeübten Verfahrens sind auch für die Härtebestim­mung : Beschränkung auf im wesentlichen konstante Prüfkraft, umständlicher und langwieriger Ablauf, keine gleichzeitige Messung von Temperatur und Feuchtigkeit der Cigaretten.

[0017] Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten bekannt, bei der zu Beginn der Härtebestimmung mittels eines Motors über eine Druckplatte auf eine gegebene Zahl von Cigaretten ein Gewicht von ca. 5 g pro Cigarette abgelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dicke der Cigaretten gemessen, d.h. der Abstand zwischen der Unterlage der Cigaretten und der Druckplatte. Im weiteren Verlauf wird die Kraft auf die Cigaret­ten erhöht, aber dabei nicht gemessen, bis pro Cigarette ein definierter Wert von ca. 250 g anliegt. In diesem Augenblick wird wiederum die Dicke der Cigaretten gemessen. Das mit dieser bekannten Vorrichtung durchgeführte Verfahren zur Härtebestim­mung von Cigaretten liefert somit zwar einen Zusammenhang zwischen Kraft und Dicke der Cigaretten, für den aber nur zwei Meßpunkte vorliegen. Ein grundsätzliches Problem bei der Verwendung von Gewichten ist, daß die auf das Tabakprodukt wirkende Kraft infolge von Reibungskräften um einen nicht bekannten Betrag vermindert werden kann.

[0018] Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten der eingangs genannten Art zu verbessern. Genau wie beim Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak soll das Verfahren nicht auf eine konstante auf die Cigaretten wirkende Kraft oder lediglich zwei verschiedene Kraftwerte beschränkt sein, es soll vollautomatisch ablaufen und Meßwerte hoher Genauigkeit unter Berücksichtigung weiterer, für die Härte maßgeblicher Parameter liefern.

[0019] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Prüfstempel zum Ausüben der Kraft mittels eines Motors in vorgegebener Weise angetrieben wird, wobei die Cigaretten komprimiert werden, daß die auf die Cigaretten ausgeübte Kraft am Prüfstempel oder am Probenhalter gemessen wird, daß die Dicke der Cigaretten über die von dem Prüfstempel zurückgelegte Wegstrecke gemessen wird, daß die Meßwerte für Kraft und Wegstrecke während des Komprimie­rens erfaßt und über Meßwertwandler und Schnittstellen zur Weiterverarbeitung an einen Rechner gegeben werden, und daß weitere für die Größe der Härte maßgebliche Parameter in unabhängigen Messungen bestimmt und einem Rechner zugeführt werden.

[0020] Damit werden die bereits im Zusammenhang mit der Füllfähig­keitsbestimmung von Tabak genannten Vorteile erreicht. Analog zu einem großen Behälter zur Aufnahme des Schnittabaks oder Blattabaks kann diesmal ein großer Probenhalter verwendet werden, auf den viele Cigaretten gelegt werden können. Dann wird eine gute Reproduzierbarkeit der gemessenen Kraft erreicht, da während des Verfahrensablaufs eine Mittelung über eine große Zahl von Cigaretten erfolgt.

[0021] Eine weitere Aufgabe der Erfindung, für die Härte von Cigaretten relevante Relaxationsdaten zu gewinnen, wird dadurch gelöst, daß nach Abschluß der Kompressionsbewegung des Prüfstempels während einer Relaxationsperiode der Prüfstempel in seiner Endstellung verharrt und daß während der Relaxationsperiode die auf die Cigaretten wirkende Kraft in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und zur Weiterverarbeitung an den Rechner gegeben wird. Die dadurch erreichten Vorteile entsprechen den im Zusammenhang mit den Relaxationsmessungen an Tabak genannten.

[0022] Die Aufgabe der Erfindung, alle für die Größe der Härte von Cigaretten maßgeblichen Parameter zu messen, wird dadurch gelöst, daß die Temperatur und die Feuchtigkeit der Cigaretten während oder unmittelbar nach dem Komprimieren mittels an dem Prüfstempel und/oder dem Probenhalter angebrachter Meßeinrichtungen bestimmt werden. Damit liegen zuverlässige Temperatur- und Feuchtig­keitswerte für die Cigaretten vor, die zur Korrektur der erhaltenen Härtedaten auf Standardbedingungen (z.B. 22°C, 12% Feuchtigkeit) verwendet werden können. Ein Vergleich von Härtedaten, die in unterschiedlichen Meßabläufen erhalten wurden, wird dadurch erleichtert.

[0023] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak, mit einem einseitig offenstehenden Behälter zur Aufnahme des Tabaks, einem in eine Richtung in den Behälter hinein bewegbaren und diesen abschließenden Prüfstempel zur Ausübung einer Kraft auf den Tabak, einer Wegmeßeinrichtung zur Bestimmung der Länge der zwischen dem Prüfstempel und einer diesem gegenüberliegenden Wand des Behälters befindlichen Tabaksäule, sowie einer Zeitmeßeinrichtung.

[0024] Eine Vorrichtung nach diesem Oberbegriff ist aus dem Artikel "Untersuchungen mit einem verbesserten Densimeter zum Prüfen der Füllfähigkeit von Schnittabak und der Härte von Cigaretten" von H.W. Lorenz und F. Seehofer, Beiträge zur Tabakforschung, Band 4, Heft 7 (1968) bekannt, wie im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak diskutiert.

[0025] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die das eingangs erläuterte Verfahren zum Bestimmen der Füllfähig­keit von Tabak durchführt.

[0026] Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Vorrichtung auf: eine einen Motor enthaltende, von einem Rechner gesteuerte Antriebseinrich­tung für den Prüfstempel zur Aufbringung der Kraft auf den Tabak, an dem Prüfstempel oder an der Unterstützungsfläche des Behälters angebrachte Kraftmesser, sowie Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der Meßwerte für die Kraft und die Länge der Tabaksäule und deren Übertragung an einen Rechner.

[0027] Zur Bestimmung der Temperatur des Tabaks weist diese Vorrichtung in dem Behälter oder an dem Prüfstempel angeordnete Meßeinrich­tungen sowie zur automatischen Erfassung der die Temperatur repräsentierenden Werte und deren Übertragung an den Rechner Meßwertwandler und Schnittstellen auf. In vorteilhafter Weise ist an der mit dem Tabak in Berührung stehenden Fläche des Prüfstem­pels und an der dieser gegenüberliegenden Innenwand des Behälters jeweils ein Platin-Präzisionswiderstand zur Bestimmung der Temperatur des Tabaks angeordnet.

[0028] Die Vorrichtung weist weiterhin in dem Behälter oder an dem Prüfstempel angeordnete Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Feuchtigkeit des Tabaks sowie Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der die Feuchtigkeit repräsentieren­den Werte und deren Übertragung an den Rechner auf. In vorteil­hafter Weise ist an der mit dem Tabak in Berührung stehenden Fläche des Prüfstempels und an der dieser gegenüberliegenden Innenwand des Behälters jeweils eine Anordnung aus mehreren gegeneinander isolierten Elektroden angebracht, die an eine Spannungsquelle schaltbar sind, um über den gemessenen, durch den Tabak fließenden Strom und/oder die gemessene Spannung die elektrische Leitfähigkeit als Maß für die Feuchtigkeit des Tabaks zu bestimmen.

[0029] Vorzugsweise enthält die Antriebseinrichtung für den Prüfstempel eine von einem Schrittmotor gedrehte Präzisionsspindel, und die Zahl der von dem Schrittmotor zurückgelegten Schritte ist ein Maß für die Länge der Tabaksäule.

[0030] Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten, mit einem im wesentlichen ebenen Probenhalter zur Aufnahme der Cigaretten, einem senkrecht zur Oberfläche des Probenhalters bewegbaren Prüfstempel zur Ausübung einer Kraft auf die Cigaretten, welcher eine parallel zur Oberfläche des Probenhalters verlaufende Druckfläche aufweist, einer Wegmeßeinrichtung zur Bestimmung der Dicke der zwischen der Druckfläche des Prüfstempels und der Oberfläche des Proben­halters befindlichen Cigaretten, sowie einer Zeitmeßeinrichtung.

[0031] Eine Vorrichtung nach diesem Oberbegriff ist ebenfalls aus dem Artikel "Untersuchungen mit einem verbesserten Densimeter zum Prüfen der Füllfähigkeit von Schnittabak und der Härte von Cigaretten" von H.W. Lorenz und F. Seehofer, Beiträge zur Tabakforschung, Band 4, Heft 7 (1968) bekannt und wurde bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten erläutert.

[0032] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten zu schaffen, die das oben diskutierte Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten durchführt.

[0033] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten eine einen Motor enthaltende, von einem Rechner gesteuerte Antriebseinrichtung für den Prüfstempel zur Aufbringung der Kraft auf die Cigaretten, an dem Prüfstempel oder an dem Probenhalter angebrachte Kraftmesser, sowie Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der Meßwerte für die Kraft und die Dicke der Cigaret­ten und deren Übertragung an einen Rechner aufweist.

[0034] Vorzugsweise enthält die Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten an dem Probenhalter oder an dem Prüfstempel an­geordnete Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Temperatur und der Feuchtigkeit der Cigaretten sowie Meßwertwandler und Schnittstel­len zur automatischen Erfassung der die jeweilige Meßgröße repräsentierenden Werte und deren Übertragung an den Rechner.

[0035] Die Antriebseinrichtung für den Prüfstempel dieser Vorrichtung kann eine von einem Schrittmotor gedrehte Präzisionsspindel aufweisen, wobei die Zahl der vom Schrittmotor zurückgelegten Schritte als Maß für die Dicke der Cigaretten verwendbar ist.

[0036] In vorteilhafter Weise ist der Prüfstempel ringförmig ausgebil­det. Der Probenhalter zur Aufnahme der Cigaretten weist eine Vielzahl radial angeordneter Mulden auf, die jeweils etwa die Länge einer Cigarette haben, in dem dem Prüfstempel gegenüber­liegenden Mittenbereich plan ausgebildet sind und in den beiden Endbereichen durch Stege gegen die jeweils benachbarten Mulden abgegrenzt sind. Mittels eines derart ausgebildeten Probenhal­ters und der zugehörigen Druckfläche kann gleichzeitig eine große Zahl von Cigaretten der Härtebestimmung unterzogen werden. Die Geometrie der Druckfläche und des Probenhalters gewährleistet, daß die Kräfte gleichmäßig von der Druckfläche des Prüfstempels auf die Cigaretten übertragen werden können.

[0037] Um auch die Festigkeit oder Härte der Cigarettenfilter zu bestimmen, kann vorzugsweise der ringförmige Prüfstempel von der Vorrichtung abgenommen und gegen einen zweiten Ring ausgetauscht werden, der sich nach seiner Montage über dem Bereich der Filter der auf dem Probenhalter liegenden Cigaretten befindet. Der Prüfablauf für die Härtebestimmung der Filter ist mit dem für die Härtebestimmung der Cigaretten identisch.

[0038] Eine Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die Füllfähigkeit von Tabak als auch die Härte von Cigaretten nach den oben erläuterten Verfahren bestimmt werden können, um so die Gesamtkosten für diese Maschinen zu senken.

[0039] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an einer funktionsfähigen Vorrichtung zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak der Prüfstempel zur Füllfähigkeitsbestimmung mit den daran befind­lichen Meßeinrichtungen gegen den Prüfstempel zur Härtebestim­mung mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen austauschbar ist und daß der Behälter zur Füllfähigkeitsbestimmung mit den darin befindlichen Meßeinrichtungen gegen den Probenhalter zur Härtebestimmung mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen austauschbar ist.

[0040] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak,

Figur 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung aus Figur 1 in Form eines Schnitts entlang der Linie I-I aus Figur 1,

Figuren 3(a) und (b) einen Längsschnitt (a) und einen Quer­schnitt (b) entlang der Linie III-III aus Figur 3(a) einer Anordnung der Temperaturfühler und Elektroden zur Bestimmung der Feuchtigkeit des Tabaks in der Vorrich­tung aus den Figuren 1 und 2,

Figuren 4(a) und (b) zwei Schritte zur Bestimmung der Temperatur und der Feuchtigkeit des Tabaks mittels der Anordnung aus Figur 3,

Figur 5 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten,

Figur 6 eine Vorderansicht der Vorrichtung aus Figur 5 in Form eines Schnitts entlang der Linie V/1-V/1,

Figuren 7(a), (b), (c) und (d) verschiedene Querschnitte der Vorrichtung aus den Figuren 5 und 6, und zwar Figur 7(a) entlang der Linie V/2-V/2 aus Figur 5, Figur 7(b) und Figur 7(c) entlang der Linie V/3-V/3 aus Figur 5, wobei in Figur 7(c) anstelle eines Prüfstempels ein Fil­terstempel eingesetzt ist, und Figur 7(d) einen Schnitt entlang der Linie V/4-V/4 aus Figur 5,

Figuren 8(a) und (b) einen Probenhalter der Vorrichtung aus den Figuren 5 bis 7, und zwar Figur 8(a) eine Ausschnitts­vergrößerung aus Figur 7(d) und Figur 8(b) einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des Probenhalters mit Blick in Richtung des Pfeils VIII aus Figur 8(a),

Figuren 9(a), (b), (c) und (d) verschiedene Schritte bei der Durchführung des Verfahrens zum Bestimmen der Füllfä­higkeit von Tabak mittels der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, und zwar Figur 9(a) die Ausgangsposition der Vorrichtung, Figur 9(b) den Vorgang zum Einrichten der Wegstreckenmessung, Figur 9(c) den Vorgang des Komprimierens des Tabaks und Figur 9(d) den Vorgang einer Relaxationsmessung,

Figur 10 den Kalibriervorgang für einen Kraftmesser mittels der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung,

Figur 11 eine Kompressionskurve für Schnittabak, die die auf den Schnittabak ausgeübte Kraft F als Funktion der Resthöhe RH der Tabaksäule darstellt,

Figur 12 zwei Relaxationskurven für Schnittabak oder Cigaretten, die bei festgehaltener Resthöhe die ausgeübte Kraft F als Funktion der Zeit t_R darstellen, und

Figur 13 eine Kompressionskurve für Cigaretten, die die auf die Cigaretten ausgübte Kraft F als Funktion der Resthöhe RH der Cigaretten darstellt.

[0041] Zunächst wird der Aufbau der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak be­schrieben. Zwei parallele Führungsstangen 2 sind an einem Sockel 4 befestigt und an ihren oberen Enden durch eine Querstan­ge 6 stabilisiert. Ein im Querschnitt kreisförmiger Prüfstempel 8 ist über eine Verbindungsstange 10 an einer Arbeitstraverse 11 angebracht. Die Arbeitstraverse 11 ist entlang der Führungs­stangen 2 verschiebbar. Die am Prüfstempel 8 auftretenden Kräfte können über einen Kraftmesser 12 bestimmt werden, der zwischen der Verbindungsstange 10 und der unteren Seite der Ar­beitstraverse 11 installiert ist.

[0042] Die Arbeitstraverse 11 enthält einen Rahmen 14, der über Gleitlager 16 entlang der Führungsstangen 2 beweglich ist. Am oberen Ende des Rahmens 14 befindet sich ein Schrittmotor 18. Der Schrittmotor 18 treibt eine Präzisionsspindel 20 an, die an ihrem unteren Ende in einem an dem Rahmen 14 befestigten Lager 22 gelagert ist. Eine Mutter 24, die mit der Präzisionsspindel 20 in Eingriff steht, ist starr auf einer Traverse 26 befestigt, die wiederum unverrückbar mit den Führungsstangen 2 verbunden ist. Dieser Antrieb der Arbeitstraverse 11 über die Spindel 20 erlaubt ein Anheben oder Absenken der Arbeitstraverse 11. Nach außen treten dabei keine drehbaren Teile in Erscheinung; insbesondere ist der Kraftmesser 12 starr mit dem Rahmen 14 verbunden. Die Arbeitstraverse 11 ist durch zwei Verkleidungsbleche 28 abge­deckt, die in zur Ebene der Figur 2 parallelen Ebenen verlaufen, wie aus Figur 1 ersichtlich.

[0043] Der Tabak R befindet sich in einem zylinderförmigen Behälter 30, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außen­durchmesser des Prüfstempels 8. Der Behälter 30 sitzt auf einem Schlitten 32, der auf zwei Schienen 34 gleitet und seitlich verschiebbar ist, wie in Figur 1 dargestellt. Ein Anschlag­stück 36 an jeder Schiene 34 definiert die genaue Position des Schlittens 32 und des Behälters 30 in bezug auf den Prüfstem­pel 8.

[0044] An der Querstange 6 ist ein Endabschalter 38 angebracht, der bei einer Aufwärtsbewegung der Arbeitstraverse 11 betätigt wird, sobald diese ihre höchste vorgesehene Position erreicht hat. Der Schrittmotor 18 wird dadurch sicher abgeschaltet, auch unabhängig von den übrigen Steuersignalen, die er empfängt.

[0045] Ein flexibles Verbindungskabel 40 verbindet den Schrittmotor 18 mit einer Schrittmotorsteuerung 42, siehe Figur 1. Die Schritt­motorsteuerung 42 steht mit einem Rechner 44 in Verbindung. Da die Steigung der Präzisionsspindel 20 bekannt ist, erhält man die Position der Arbeitstraverse 11 und damit des Prüfstempels 8 mit hoher Genauigkeit über die Zahl der von dem Schrittmotor 18 zurückgelegten Schritte. Damit diese Art der Wegstreckenmessung funktioniert, muß allerdings nach Einschalten der Vorrichtung die absolute Position des Prüfstempels 8 einmal bestimmt werden. Dazu wird der Prüfstempel 8 auf ein Einrichtnormal gefahren. Von dieser bekannten Wegstrecke zwischen der Unterkante des Prüfstem­pels 8 und einer vorgegebenen Nullpunktslage ausgehend halten die Schrittmotorsteuerung 42 und der Rechner 44 alle Vorwärts- und Rückwärtsschritte des Schrittmotors 18 nach, so daß zu jedem späteren Zeitpunkt die absolute Wegstrecke zwischen der Un­terkante des Prüfstempels 8 und der vorgegebenen Nullpunktslage ermittelt werden kann. Der Vorgang des Einrichtens mit Hilfe des Einrichtnormals wird unten im Zusammenhang mit der Beschreibung des Verfahrens zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak näher erläutert. Die Schrittmotorsteuerung 42 und der Rechner 44 übernehmen also nicht nur die Steuerung der Arbeitstraverse 11, sondern auch das Messen der vom Prüfstempel 8 zurückgelegten Wegstrecke. Die erforderlichen Meßwertwandler und Schnittstellen sind dabei in dem Schrittmotor 18, der Schrittmotorsteuerung 42 und dem Rechner 44 enthalten. Alternativ könnte eine Wegstrecken­messung auch über ein externes Längenmeßgerät erfolgen, das zu jedem Zeitpunkt die absolute Lage des Prüfstempels 8 über einen Meßwertwandler und eine Schnittstelle an den Rechner 44 meldet.

[0046] Im Ausführungsbeispiel besteht der Kraftmesser 12 aus einer handelsüblichen Kraftmeßnabe. Die Meßwerte des Kraftmessers 12 werden über eine Schnittstelle 48 an den Rechner 44 geliefert. Sie unterscheiden sich von der vom Prüfstempel 8 auf den Tabak ausgeübten Kraft um eine konstante Gewichtskraft, da der Kraftmesser 12 nicht unmittelbar an der Grenzfläche zwischen Prüfstempel 8 und Tabak R montiert ist. Das Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak erlaubt eine Korrektur der gemessenen Kraftwerte bezüglich dieser Konstanten und ermöglicht außerdem eine Kalibrierung des verwendeten Kraftmessers 12, siehe unten. Alternativ könnten ein oder mehrere Kraftmesser auch unterhalb des Behälters 30 eingebaut sein.

[0047] Figur 3 zeigt eine Anordnung von Temperaturfühlern und Elektro­den zur Bestimmung von Temperatur und Feuchtigkeit des Tabaks R. In seinem unteren Bereich besteht der Prüfstempel 8 aus einem Isolator 50, dessen Unterkante die Unterkante 51 des Prüfstempels definiert. Auf dem Boden 52 des Behälters 30 ist ebenso ein Isolator 54 angebracht, dessen Oberkante die Oberkante 55 des Bodens festlegt. In den Isolator 50 des Prüfstempels 8 ist ein erster Temperaturfühler 56 eingelassen und in den Isolator 54 am Boden des Behälters 30 ein zweiter Temperaturfühler 58. Die beiden Temperaturfühler sind vorzugsweise Pt 100-Widerstände. Dies sind Präzisionswiderstände aus Platin, durch die auf bekannte Weise ein Konstantstrom geleitet wird; der entlang der Widerstände gemessene Spannungsabfall ist ein Maß für die Temperatur. Die Temperaturfühler 56 und 58 sind über (nicht gezeigte) Meßwertwandler und Schnittstellen mit einem Rechner verbunden. Dies kann der Rechner 44 sein. Im Ausführungsbeispiel werden jedoch zwei untereinander kommunizierende Rechner verwendet, ein Hauptrechner und der Rechner 44 als Nebenrechner. In diesem Fall werden die Temperaturmeßwerte an den Hauptrechner geleitet.

[0048] Die Feuchtigkeit des Tabaks R wird durch eine Widerstandsmessung ermittelt. Zu diesem Zweck befinden sich am Isolator 50 des Prüfstempels 8 zwei erste Elektroden 60A und 60B und am Isola­tor 54 am Boden des Behälters 30 zwei zweite Elektroden 62A und 62B. Diese Elektroden sind mit einem bekannten Meßgerät zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Tabak verbunden (nicht gezeigt), und die Ergebnisse für die Feuchtigkeit des Tabaks werden über eine (nicht gezeigte) Schnittstelle an den Rechner, hier den Hauptrechner, übertragen. Eine Feuchtigkeitsmessung funktioniert im Prinzip so, daß zwischen zwei Elektroden eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude gelegt wird. Der durch den Tabak fließende Strom wird über einen vorgegebenen Widerstand in eine Spannung gewandelt, die somit ein Maß für den elektrischen Widerstand des Tabaks und damit seine Feuchtigkeit ist. Diese Spannung wird über die Schnittstelle dem Hauptrechner zugeführt. Die Meßeinrichtung zum Bestimmen der Feuchtigkeit des Tabaks muß gelegentlich mit Hilfe von Tabak bekannter Feuchtigkeit kali­briert werden. Zwischen den zweiten Elektroden 62A und 62B am Boden des Behälters 30 sind an dem Isolator 54 Metallscheiben 64 angebracht. Entsprechende Metallscheiben befinden sich auch zwischen den ersten Elektroden 60A und 60B. Bei Anliegen einer Spannung an den ersten Elektroden 60A, 60B bzw. zweiten Elektro­den 62A, 62B vergrößern diese Metallscheiben den durch die Messung erfaßten Tabakbereich und erhöhen somit die Zuverlässig­keit der Feuchtigkeitsmessungen. Die Innenseite der Seitenwand 66 des Behälters 30 ist mit einer elektrisch isolierenden Beschich­tung versehen.

[0049] Figur 4 zeigt, wie im Ausführungbeispiel die Elektroden geschal­tet werden, um die Feuchtigkeit des Tabaks R zu ermitteln. Nachdem die Tabaksäule im Behälter 30 im Verlauf des Verfahrens zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak auf ihre endgültige Resthöhe RHE komprimiert worden ist (siehe unten), wird zunächst eine Spannung zwischen die beiden Elektroden 60A und 60B gelegt. Der Meßwert U₁ entspricht einem ersten Wert für die Feuchtigkeit des Tabaks. Gleichzeitig wird über den ersten Temperaturfühler 56 die Temperatur T₁ des Tabaks gemessen, und die Meßwerte werden dem Hauptrechner zugeführt. Dies ist in Figur 4(a) dargestellt. Anschließend wird die Spannung zwischen die beiden Elektroden 62A und 62B gelegt, Figur 4(b). Ihr Meßwert U₂ wird ebenso wie die über den zweiten Temperaturfühler 58 bestimmte Temperatur T₂ an den Hauptrechner übertragen. Aus den Temperaturwerten T₁ und T₂ sowie den Spannungswerten U₁ und U₂ kann der Hauptrechner repräsentative Mittelwerte berechnen.

[0050] Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten. Diese Vorrichtung ist ähnlich aufgebaut wie die Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak, und gleiche oder entsprechende Bauteile sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen.

[0051] Zwei Führungsstangen 102 sind auf einem Sockel 104 befestigt und an ihren oberen Enden durch eine Querstange 106 verbunden. Ein ringförmiger Prüfstempel 108 mit einer Druckfläche 109 ist an einem Prüfstempelträger 110 angebracht. Derprüfstempelträger 110 ist über drei Kraftmesser 112A, 112B und 112C mit einem Zwi­schenstück 113 verbunden, das an der Unterseite des Rahmens 114 einer Arbeitstraverse 111 angebracht ist. Die Arbeitstraverse 111 wird von einem Schrittmotor 118 angetrieben. Die Antriebselemente der Arbeitstraverse 111 wie zum Beispiel eine Präzisionsspindel, die in einer Traverse abgestützt ist, sind die gleichen wie bei der Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak. Aus diesem Grunde sind in Figur 6 die innerhalb der Arbeitstraverse 111 befindlichen Bauteile nicht nochmals dargestellt.

[0052] Der Schrittmotor 118 ist über ein flexibles Verbindungskabel 140 an eine Schrittmotorsteuerung 142 angeschlossen, die wiederum mit einem Rechner 144 verbunden ist, siehe Figur 5. Die Steuerung der Auf- und Abbewegung der Arbeitstraverse 111 sowie das Messen der von dem Prüfstempel 108 zurückgelegten Wegstrecke erfolgt genau wie bei der Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak. An der Querstange 106 ist ein Endabschalter 138 an­gebracht.

[0053] Um ein zuverlässiges Messen der von dem Prüfstempel 108 auf die Cigaretten Z übertragenen Kraft zu gewährleisten, sind im Ausführungsbeispiel drei Kraftmesser 112A, 112B und 112C vorgesehen, siehe Figur 7(a), die den großflächigen Prüfstem­pelträger 110 mit dem Zwischenstück 113 verbinden, siehe Figur 7(b). Die Kraftmesser 112A, 112B und 112C können wiederum als handelsübliche Kraftmeßnaben ausgestaltet sein. Sie sind über ein flexibles Verbindungskabel 146 und eine Schnittstel­le 148 mit dem Rechner 144 verbunden. Alternativ könnten auch ein oder mehrere Kraftmesser an dem im folgenden Absatz beschriebenen Probenhalter 170 eingebaut sein.

[0054] Die Cigaretten Z, deren Härte bestimmt werden soll, liegen auf einem Probenhalter 170, der über eine Halterung 172 auf dem Sockel 104 angebracht ist. Der Probenhalter 170 ist insbesondere in Figur 7(d) und in Figur 8 dargestellt. Die Oberfläche des Probenhalters 170 ist im wesentlichen eben und verläuft parallel zu der Druckfläche 109 des Prüfstempels 108. Eine Vielzahl von Cigaretten Z liegt in einer kreisförmigen Anordnung auf dem Probenhalter 170. In radialer Richtung wird die Position jeder Cigarette Z durch einen zylinderförmigen Anschlagring 174 bestimmt, dessen Höhe etwa so groß wie die Dicke einer Cigaret­te Z ist, siehe Figur 6 und Figur 8(b). Für jede Cigarette Z ist eine Mulde 176 vorgesehen, deren Länge gleich dem Abstand zwischen dem Anschlagring 174 und dem äußeren Rand des Proben­halters 170 ist. Dies reicht zur Aufnahme einer langen Cigaret­te Z1 aus, siehe Figur 8(a). In einem Mittenbereich 178 sind die Mulden 176 plan oder eben ausgebildet. Die Mittenbereiche 178 der Mulden 176 befinden sich gegenüber der Druckfläche 109 des ringförmigen Prüfstempels 108. Um ein Wegrollen der Cigaretten in Umfangsrichtung zu verhindern, ist jede Mulde 176 gegen die jeweiligen Nachbarmulden durch innere Stege 180 und äußere Stege 182 abgegrenzt. Diese Stege 180 und 182 sind in Figur 8 schraffiert dargestellt. Sie erheben sich über die Ebene der Mittenbereiche 178 hinaus. Wie aus Figur 8(b) ersichtlich, liegen die Cigaretten Z1 und Z2 infolge der Ausgestaltung der inneren Stege 180 und der äußeren Stege 182 an beiden Enden in Mulden­bereichen, die vorzugsweise die Form eines Ausschnitts aus einem Zylindermantel haben. Die Tiefe beider Muldenbereiche ist vorzugsweise gleich dem Radius einer Cigarette Z1, Z2, und der Radius eines zugehörigen Zylinders ist etwas größer als der Radius einer Cigarette Z1, Z2 In radialer Richtung (bezogen auf den Probenhalter 170) erstrecken sich die inneren Stege 180 über eine Länge, die etwas größer als die Länge eines Cigarettenfil­ters ZF1, ZF2 ist. Die äußeren Stege 182 sind lang genug, um neben langen Cigaretten Z1 auch kurze Cigaretten Z2 zu halten. In Figur 8(a) sind lediglich zwei Cigaretten Z1 und Z2 un­terschiedlicher Länge eingezeichnet. In der Regel wird der Probenhalter 170 jedoch vollständig mit Cigaretten Z gleicher Länge und Art belegt.

[0055] Der Abstand zwischen der Druckfläche 109 des Prüfstempels 108 und den Mittenbereichen 178 auf dem Probenhalter 170 ist für alle Cigaretten Z gleich. Da aufgrund von Herstellungstoleranzen nicht alle Cigaretten Z den gleichen Durchmesser besitzen, werden sie während der Kompressionsbewegung des Prüfstempels unterschiedlich stark komprimiert. Die erhaltenen Meßwerte für die auf die Cigaretten ausgeübte Kraft sind trotzdem zuverlässige Durch­schnittswerte, da über eine große Anzahl von Cigaretten gemittelt wird. Ein ebener Mittenbereich 178 hat gegenüber einem gekrümmten den Vorteil, daß die Bedingungen auch für Cigaretten verschiede­ner Durchmesser vergleichbar sind, denn es stellt sich nicht die Frage nach einem geeigneten Krümmungsradius für den Mittenbereich 178, der nur auf einen Cigarettendurchmesser optimal abgestimmt werden könnte.

[0056] Um auch ein Bestimmen der Härte der Filter ZF1, ZF2 der Cigaret­ten Z1, Z2 zu ermöglichen, kann der ringförmige Prüfstempel 108 von dem Prüfstempelträger 110 abgeschraubt und durch einen zweiten Ring oder Filterstempel 190 ersetzt werden. Wie aus Figur 7(c) ersichtlich, hat der Filterstempel 190 einen kleineren Radius als der Prüfstempel 108 und liegt den Filtern ZF1, ZF2 der Cigaretten Z1, Z2 auf dem Probehalter 170 gegenüber. Ein Verfahren zum Bestimmen der Härte der Cigarettenfilter läuft genauso ab wie das Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten.

[0057] Die Temperatur der Cigaretten Z wird mittels eines oder mehrerer Temperaturfühler bestimmt, die am Probenhalter 170, am Prüfstem­pel 108 oder am Prüfstempelträger 110 eingebaut sind. Dazu können beispielsweise Pt 100-Platin-Präzisionswiderstände dienen, die über einen Meßwertwandler und eine Schnittstelle mit einem Hauptrechner verbunden sind, ähnlich wie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak beschrieben. Auch die Feuchtigkeit der Cigaretten oder genauer gesagt, des Tabaks in den Cigaretten, kann in vergleichbarer Weise gemessen und an den Computer übermittelt werden. Zum Beispiel kann der Prüfstempel 108 als eine Elektrode und der Probenhalter 170 als die andere Elektrode einer Spannungsein­richtung geschaltet werden, die den elektrischen Widerstand der auf dem Probenhalter 170 liegenden Cigaretten Z über eine Strommessung ermittelt. Weil der Strom dabei auch durch das Cigarettenpapier fließt, muß dessen elektrischer Widerstand als empirische Größe bei der Messung berücksichtigt werden, um auf den Widerstand und damit die Feuchtigkeit des Tabaks in den Cigaretten zu schließen. Hierzu sind Kalibrierungsmessungen erforderlich.

[0058] Die beschriebenen Vorrichtungen zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak und der Härte von Cigaretten sind weitgehend gleich aufgebaut. Zum Antreiben der Prüfstempel 8 bzw. 108 und zum Erfassen und Verarbeiten der Meßwerte für Wegstrecke, Kraft, Temperatur und Feuchtigkeit kann daher dieselbe Apparatur verwendet werden. Um eine funktionsfähige Vorrichtung zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak in eine funktionsfähige Vorrichtung zur Bestimmung der Härte von Cigaretten umzuwandeln, muß lediglich der Prüfstempel 8 mit der Verbindungsstange 10 und dem zugehörigen Kraftmesser 12 einschließlich der an dem Prüfstempel 8 angebrachten Meßeinrichtungen für Temperatur und Feuchtigkeit gegen den auf dem Prüfstempelträger 110 befindlichen Prüfstempel 108 mit den daran angebrachten Meßeinrichtungen für Temperatur und Feuchtigkeit sowie den auf dem Zwischenstück 113 montierten Kraftmessern 112A, 112B und 112C ausgetauscht werden. An die Stelle des auf dem Schlitten 32 sitzenden Behälters 30 mit den eingebauten Meßeinrichtungen für Temperatur und Feuchtigkeit tritt der Probenhalter 170 auf der Halterung 172 mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen für Temperatur und Feuchtigkeit.

[0059] Prinzipiell können die Kraftmesser 12 bzw. 112A, 112B, 112C anstatt an den Prüfstempeln 8 bzw. 108 auch unterhalb des Behälters 30, z.B. an dem Schlitten 32, bzw. am Probenhalter 170 oder der Halterung 172 angebracht sein.

[0060] Im folgenden wird das Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak beschrieben, das mit der erläuterten Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak durchgeführt wird. Im Ausführungsbeispiel erfolgen die Messungen an Schnittabak; entrippter Blattabak oder die vollen Blätter einer kleinblättri­gen Tabaksorte könnten ebenso gut verwendet werden.

[0061] Die Steuerung, Datenaufnahme und Datenverarbeitung erfolgt im Ausführungsbeispiel durch zwei Rechner. Der Rechner 44, fortan Nebenrechner genannt, steuert den Schrittmotor 18, wodurch die Position des Prüfstempels 8 bekannt ist, und nimmt die Meßwerte für die auf den Schnittabak ausgeübte Kraft entgegen. Dieser Nebenrechner kommuniziert mit einem Hauptrechner, an den die Einrichtungen zum Messen der Temperatur und Feuchtigkeit des Schnittabaks angeschlossen sind, und der auch die weitere Datenauswertung übernimmt. Genauso gut können aber sämtliche Steuer-, Datenerfassungs- und Auswertevorgänge von einem einzigen Rechner durchgeführt werden.

[0062] Die Länge der Tabaksäule zwischen der Unterkante 51 des Prüfstem­pels 8 und der Oberkante 55 des Bodens des Behälters 30 wird fortan als Resthöhe RH bezeichnet. Dabei gibt die Oberkante 55 des Bodens die Nullpunktslage 0 für die Position des Prüfstem­pels 8 an. Aufgrund des unten beschriebenen Einrichtvorgangs zur Bestimmung einer Anfangsposition des Prüfstempels 8 in absoluten Längeneinheiten sind automatisch alle Werte für die Resthöhe RH auf die Nullpunktslage 0 bezogen.

[0063] Infolge von Gewichtskräften steht auch bei unbelastetem Stempel 8 am Kraftmesser 12 ein Kraftwert an. Zu Beginn eines Prüfablaufs zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Schnittabak wird dieser Offset-Wert automatisch erfaßt und im Nebenrechner abgespeichert. Bei allen folgenden Kraftmessungen wird er subtrahiert, so daß die für die Kraft F angegebenen Meßwerte Nullpunkt-korrigiert sind.

[0064] Anhand der Figuren 9 und 10 werden im folgenden die einzelnen Schritte für den Prüfablauf, d.h. die einzelnen Verfahrens­schritte zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Schnittabak erläutert.

[0065] Zu Beginn werden alle Geräte eingeschaltet und die Programme für den Hauptrechner und den Nebenrechner geladen. Die Arbeitstra­ verse 11 fährt bis zum Endabschalter 38, siehe Figur 9(a). Diese oberste Position ist die Ausgangsposition für den Prüfstempel 8. Der Nebenrechner gibt dann ein Signal BS1 an den Hauptrechner ab, das dessen Programmstart auslöst. Anschließend übermittelt der Hauptrechner Parameter für das Einrichten und den Prüfablauf an den Nebenrechner. Diese Parameter geben beispielsweise an: den Meßbereich A des Kraftmessers 12, die Höhe E eines Ein­richtnormals 68, den Abstand L zwischen der Oberkante 55 des Bodens und dem oberen Rand des Behälters 30, die Lage G der Startposition des Prüfstempels 8 in bezug auf den Nullpunkt 0, den zeitlichen Abstand H zwischen Einzelmessungen während der Relaxationsperiode, den Abstand M zwischen der Unterkante 51 des Prüfstempels 8 und der Oberkante 55 des Bodens des Behälters 30, bei dem mit der Datenaufnahme begonnen wird, die Prüfgeschwindig­keit N, mit der der Prüfstempel 8 während des Komprimierens des Schnittabaks verfahren wird, die Maximalkraft F(MAX), bei deren Erreichen der Kompressionsvorgang beendet und der Prüfstempel 8 gestoppt wird, das Meßintervall P während des Kompressionsvor­gangs, die Relaxationsperiode Q (Größenordnung Minuten) und die Lage V der Ausgangsposition des Prüfstempels 8 in bezug auf die Nullpunktslage O.

[0066] Nun wird ein Einrichtnormal 68, etwa ein Zylinder bekannter Höhe E mit einem Halterand, auf den oberen Rand des Behälters 30 gesetzt und der Befehl zum Beginn des Einrichtens an den Hauptrechner gegeben, siehe Figur 9(b). Der Hauptrechner übermittelt das Kommandosignal "a" an den Nebenrechner. Daraufhin wird der Prüfstempel 8 bis kurz vor das Einrichtnormal 68 abgesenkt, und anschließend wird das Einrichtnormal 68 bis zu einer definierten Kraft angefahren, die über den Kraftmesser 12 bestimmt wird. Der Absolutwert für diese Position des Prüfstem­pels 8 beträgt L+E, siehe Figur 9(a) und Figur 9(b). Da dieser Wert bekannt ist, können alle zukünftigen Positionen des Prüfstempels 8 über die Zahl der von dem Schrittmotor 18 zurückgelegten Schritte (vorwärts oder rückswärts) ermittelt werden, wie bereits erläutert. Im Anschluß wird der Prüfstempel 8 in die Startposition G verschoben, und der Nebenrechner sendet ein Signal BS2 an den Hauptrechner, das anzeigt, daß die Startposition G erreicht ist. Die Vorrichtung ist nun für Messungen an Schnittabak bereit.

[0067] Nach Entfernen des Einrichtnormals 68 von dem Behälter 30 werden Daten zur Versuchsbezeichnung und Kenndaten für den Schnittabak, dessen Füllfähigkeit bestimmt werden soll, in den Hauptrechner eingegeben. Die Probe des Schnittabaks wird ausgewogen (z.B. 400 g), wobei die Tabakmasse automatisch von dem Hauptrechner, mit dem die Waage verbunden ist, entgegengenommen wird. Anschlie­ßend kann der Schnittabak in den Behälter 30 eingefüllt werden. Dabei ist es nützlich, daß der Behälter 30 auf dem Schlitten 32 entlang der Schienen 34 verschiebbar ist, wobei die genaue Lage in bezug auf den Prüfstempel 8 durch die Anschlagstücke 36 definiert ist. Nach Eingabe des Startbefehls an den Hauptrechner durch den Benutzer übermittelt der Hauptrechner den Steuerbefehl "c" an den Nebenrechner, der daraufhin zunächst den Probenstem­pel 8 bis zu der Stelle M steuert, siehe Figur 9(c). Dort beginnt die Aufnahme der Meßwerte für die Kraft F und die Resthöhe RH, die mit dem Meßintervall P, d.h. in zeitlichen Abständen von P Sekunden, im Nebenrechner abgespeichert werden. Dabei bewegt sich der Prüfstempel 8 mit der konstanten Prüfgeschwindigkeit N nach unten. Sobald die Kraft F den vorgegebenen Maximal­wert F(MAX) erreicht hat, wird der Prüfstempel 8 gestoppt und der Kompressionsvorgang ist beendet. Dies wird dem Hauptrechner durch das von dem Nebenrechner abgegebene Steuersignal BS4 angezeigt.

[0068] Der Prüfstempel 8 verharrt nun bei der endgültigen und minimalen Resthöhe RH=RHE, die von dem Nebenrechner abgespeichert wird, siehe Figur 9(d). Jetzt wird während der Relaxationsperiode Q eine Relaxationsmessung für den Schnittabak R durchgeführt, indem der Nebenrechner mit dem Intervall H Meßwerte für die Kraft F entgegennimmt und abspeichert. Zur gleichen Zeit veranlaßt der Hauptrechner die Messungen der Temperaturen T₁ und T₂ und der feuchtigkeitsrelevanten Spannungswerte U₁ und U₂, wie bei der Beschreibung der Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak erläutert. Diese Werte werden an den Hauptrechner übergeben und dort abgespeichert. Nach Ablauf der Relaxationsperiode Q übersendet der Nebenrechner das Steuersignal BS9 an den Haupt­rechner, woraufhin dieser das Steuersignal "i" an den Nebenrech­ner abgibt. Das veranlaßt den Nebenrechner, den Prüfstempel 8 wieder in seine Startposition G zu fahren. Beim Erreichen der Startposition G gibt der Nebenrechner das Steuersignal BS3 an den Hauptrechner ab.

[0069] Der Hauptrechner fordert anschließend über das Steuersignal "k" alle Meßwerte des Prüfablaufs vom Nebenrechner an. Die Meßwerte werden im Format "Kraft F, Resthöhe RH, Prüfbereich" übermittelt und abgespeichert, wobei der Parameter für den Prüfbereich zwischen den Werten für die Kompressionsmessung und denen für die Relaxationsmessung unterscheidet. Die Werte für die Kraft F sind bereits bezüglich des Offsets korrigiert.

[0070] Der Hauptrechner stellt aus den übernommenen Meßdaten eine Kompressionskurve und eine Relaxationskurve für den geprüften Schnittabak dar, woraus Werte für die Füllfähigkeit entnommen werden können. Außerdem führt der Hauptrechner über die ihm zur Verfügung stehenden Daten für die Tabakart-Kennung und die gemessene Temperatur und Feuchtigkeit eine Korrektur der erhaltenen Kurven oder Füllfähigkeitswerte auf Standardbedingun­gen durch. Dies wird unten näher erläutert.

[0071] Während der Berechnungen im Hauptrechner und der Ausgabe der Ergebnisse verharrt der Prüfstempel 8 in der Startposition G. Sobald eine neue Schnittabakprobe in den Behälter 30 eingefüllt ist, kann eine weitere Messung zur Bestimmung der Füllfähigkeit beginnen. Der folgende Prüfablauf wird vom Benutzer durch einen neuen Kommandobefehl an den Hauptrechner eingeleitet, der daraufhin das Steuersignal "c" an den Nebenrechner übermittelt. Ein erneutes Einrichten zum Bestimmen der Absolutlage des Prüfstempels 8 ist in der Regel nicht erforderlich. Bei kriti­ schen Fehlermeldungen schickt jedoch der Hauptrechner die Arbeitstraverse 11 über das Steuersignal "m" wieder in die Ausgangsposition mit Anschlag am Endabschalter 38 zurück. Das Steuersignal "m" wird zum Beispiel dann abgegeben, wenn die von dem Kraftmesser 12 aufgenommene Kraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet oder wenn Schalter von Sicherheitsvor­richtungen der Anlage nicht geschlossen sind. In diesen Fällen und grundsätzlich beim Einschalten der Vorrichtung muß das Einrichten mittels des Einrichtnormals 68 wiederholt werden.

[0072] Die Kalibrierung des Kraftmessers 12 sollte in periodischen Abständen überprüft werden. Dazu wird eine geeichte Kalibrier­meßnabe 69 verwendet, die anstelle des Behälters 30 unter den Prüfstempel 8 gelegt wird, siehe Figur 10. Die Höhe C der Kalibriermeßnabe 69 über der Nullpunktslage O sowie die Start­position G′ für Kalibrierungsmessungen werden als Parameter vom Hauptrechner an den Nebenrechner übergeben. Zum Kalibrieren fährt der Prüfstempel von der Startposition G′ ausgehend mit minimaler Geschwindigkeit auf die Kalibriermeßnabe 69. Anschließend können die über den Kraftmesser 12 erhaltenen Meßwerte für die Kraft mit denen der geeichten Kalibriermeßnabe 69 verglichen werden, um gegebenenfalls die vom Kraftmesser 12 erhaltenen Werte zu korrigieren.

[0073] Nach Beendigung eines vollständigen Prüfablaufs zum Messen füllfähigkeitsrelevanter Daten an einer gegebenen Schnittabak­probe stehen dem Hauptrechner folgende Meßwerte zur Verfügung: die Wertepaare der Kompressionsmessung (Kraft F, Resthöhe RH bei konstanter Geschwindigkeit N des Prüfstempels 8), die Wertepaare der Relaxationsmessung (Kraft F, Zeit t_R bei gemessener, konstanter Resthöhe RH = RHE), die Masse m des Schnittabaks (etwa 400 g bei einem Volumen des Behälters 30 von ca. 5 Liter), die Temperaturmeßwerte T₁, T₂ und deren Mittelwert T, sowie die Spannungswerte U₁, U₂ der Leitfähigkeitsmessung und deren Mittelwert U.

[0074] Aus den während der Kompressions- und Relaxationsmessungen erhaltenen Daten können allgemeine tabakelastische Kenngrößen wie z.B. die Kompressibilität oder das Fest/Flüssig-Verhalten des Schnittabaks berechnet oder empirisch abgeschätzt werden. Diese Kenngrößen hängen einerseits von der Tabakmischung und andererseits stark von der Temperatur und Tabakfeuchtigkeit ab.

[0075] Aus den Meßwertepaaren der Kompressionsmessung läßt sich eine Kompressionskurve darstellen, siehe Figur 11. Hier ist die auf den Tabak wirkende Kraft F als Funktion der Resthöhe RH auf­getragen. Die Resthöhe RH nimmt von links nach rechts ab. Da im Ausführungsbeispiel der Prüfstempel 8 mit einer konstanten Geschwindigkeit N verfahren wird, besteht zwischen der Resthö­he RH und der während der Kompression des Schnittabaks ver­strichenen Zeit t_k ein linearer Zusammenhang; die Zeit t_k wächst von links nach rechts. Die Kurve in Figur 11 endet bei der Maximalkraft F(MAX). Als "Füllfähigkeit" FF des Schnittabaks kann man die Resthöhe RH1 bei einer definierten Prüfkraft F1 bezeichnen, siehe Figur 11.

[0076] In Figur 12 ist die während der Relaxationsmessung bestimmte Kraft F als Funktion der Zeit t_R für zwei verschiedene Tabaksor­ten aufgetragen. Die Kraft F nimmt von ihrem Maximalwert F(MAX) zur Zeit t_R = 0 stetig ab, bis die Messung nach Ablauf der Relaxationsperiode zur Zeit Q beendet wird. Die in Figur 12 aufgetragen Kurven repräsentieren das Fest/Flüssig-Verhalten der beiden untersuchten Tabaksorten.

[0077] Um die Ergebnisse verschiedener Messungen vergleichen zu können, müssen sie auf Standardbedingungen korrigiert werden. Als Standardbedingungen gelten beispielsweise 400 g Tabakmasse, eine Temperatur von 22°C und eine Tabakfeuchtigkeit von 12% (bezogen auf die Gesamtsubstanz). Die Korrekturen können nach Ablauf der Relaxationsmessung im Hauptrechner wie nachfolgend erläutert durchgeführt werden, so daß nach einer Messung bereits der korrigierte Wert der Füllfähigkeit ausgegeben werden kann.

[0078] Die im folgenden aufgeführten Korrekturschritte beruhen alle auf bekannten, empirischen Beziehungen. Bei ihrer Berechnung werden empirische Koeffizienten verwendet, die für die untersuchte Tabakmischung spezifisch sind. Diese Korrekturkoeffizienten sind im Hauptrechner abgespeichert.

[0079] Aus den nach Figur 11 aufgetragenen unkorrigierten Daten erhält man beispielsweise durch eine Spline-Interpolation die Füllfä­higkeit FF(0) (entspricht RH1) bei gegebener Masse, Feuchtigkeit und Temperatur des Schnittabaks.

[0080] Zunächst wird durch Normierung auf die ausgewogene Tabakmasse eine Massekorrektur durchgeführt, die einen korrigierten Füllfähigkeitswert FF(1) liefert.

[0081] Der gemessene Wert U für die Spannung hängt direkt von der Temperatur T ab. Dies ist zu berücksichtigen, wenn mit Hilfe von U die tatsächliche Feuchtigkeit WG des Tabaks berechnet wird.

[0082] Die Füllfähigkeit bei einer gegebenen Feuchtigkeit hängt auch direkt von der Temperatur T ab. Mit Hilfe der mischungsabhängigen Beziehung FF = f(T) kann die Füllfähigkeit FF(1) in den Füllfähigkeitswert FF(2) bei 22°C und der gegebenen Feuchtigkeit WG des Tabaks umgerechnet werden. Eine weitere Gleichung erlaubt bei Verwendung der tatsächlichen Feuchtigkeit WG schließlich die Umrechnung von FF(2) in FF(3), wobei FF(3) der auf eine Tabak­feuchtigkeit von 12% korrigierte Füllfähigkeitswert und damit der vollständig auf Standardbedingungen korrigierte Wert für die Füllfähigkeit der untersuchten Tabaksorte ist.

[0083] Das Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten verläuft praktisch genauso ab wie das Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak. Es können sogar dieselben Rech­nerprogramme verwendet werden. Lediglich die Werte für einige der in den Hauptrechner eingegebenen Parameter sind anders. Zum Beispiel wird ein Einrichtnormal der Höhe E direkt auf den Probenhalter 170 gelegt, so daß L = 0. Die Nullpunktslage 0 ist durch die Oberfläche des Probenhalters 170 in den Mitten­bereichen 178 der Mulden 176 für die Cigaretten Z definiert. Der Resthöhe RH entspricht nun dies"Restdicke" der Cigaretten; sie ist durch den Abstand zwischen der Oberfläche des Probenhal­ters 170 in den Mittenbereichen 178 und der Druckfläche 109 des Prüfstempels 108 festgelegt. Da im Ausführungsbeispiel drei Kraftmesser 112A, 112B und 112C verwendet werden, ist die gesamte auf die Cigaretten ausgeübte Kraft F gleich der Summe der Offset­korrigierten Kräfte, die von den drei Kraftmessern 112A, 112B, 112C angezeigt werden.

[0084] Figur 13 zeigt eine an Cigaretten gemessene Kompressionskurve. Der Härtewert HÄ der Cigaretten kann über zwei bei definierten Kräften F1 und F2 auftretenden Resthöhen RH1 und RH2 als "Eindringtiefe" definiert werden:
HÄ = RH1 - RH2.
Ebensogut ist die Angabe einer prozentualen "Verformung" HÄ (%) möglich:
HÄ(%) = 100 * RH2 / RH1.

[0085] Die die Ausgangslage definierende Kraft F1 sollte möglichst klein gewählt werden.

[0086] Figur 12 zeigt zwei an Cigaretten gemessene Relaxationskurven. Sie verlaufen ähnlich wie die Relaxationskurven von Schnittabak.

[0087] Die Härtewerte sind wiederum mischungsspezifisch abhängig von den Parametern Temperatur, Tabakfeuchtigkeit und Tabakgewicht pro Cigarette. Die Härtewerte können genau wie die Füllfähig­keitswerte für Schnittabak mittels empirischer Beziehungen auf Standardbedindungen korrigiert werden, wobei zusätzlich die empirisch bekannten Eigenschaften des Cigarettenpapiers berück­sichtigt werden müssen, um aus den feuchtigkeitsrelevanten Meßwerten auf die Feuchtigkeit des in der Cigarette enthaltenen Tabaks zu schließen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak, bei welchem auf eine vorgegebene Tabakmenge in einem an einer Seite durch einen bewegbaren Prüfstempel (8) abgeschlossenen Behälter (30) durch den Prüfstempel (8) eine Kraft ausgeübt wird, und bei welchem die Länge der Tabaksäule unter der Wirkung der Kraft sowie die Zeit gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstempel (8) zum Ausüben der Kraft mittels eines Motors (18) in vorgegebener Weise angetrieben wird, wobei der Tabak (R) komprimiert wird, daß die auf den Tabak (R) ausgeübte Kraft am Prüfstempel (8) oder an einer Unterstützungsfläche des Behälters (30) gemessen wird, daß die Länge der Tabaksäule über die von dem Prüfstempel (8) zurückgelegte Wegstrecke gemessen wird, daß die Meßwerte für Kraft und Wegstrecke während des Komprimierens erfaßt und über Meßwertwandler und Schnittstellen (42, 48) zur Weiter­verarbeitung an einen Rechner (44) gegeben werden, und daß weitere für die Größe der Füllfähigkeit maßgebliche Parameter in unabhängigen Messungen bestimmt und einem Rechner zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Kompressionsbewegung des Prüfstempels (8) während einer Relaxationsperiode der Prüfstempel (8) in seiner Endstellung verharrt und daß während der Relaxations­periode die auf den Tabak (R) wirkende Kraft in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und zur Weiterverarbeitung an den Rechner (44) gegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Tabaks (R) als ein für die Größe der Füllfähigkeit maßgeblicher Parameter mittels in dem Behäl­ter (30) oder an dem Prüfstempel (8) angebrachter Meßeinrich­ tungen (56, 58) während oder unmittelbar nach dem Komprimie­ren bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit des Tabaks (R) als ein für die Größe der Füllfähigkeit maßgeblicher Parameter mittels in dem Behäl­ter (30) oder an dem Prüfstempel (8) angebrachter Meßeinrich­tungen (60A, 60B, 62A, 62B) während oder unmittelbar nach dem Komprimieren bestimmt wird.

5. Verfahren zum Bestimmen der Härte von Cigaretten, bei welchem auf eine vorgegebene Anzahl von Cigaretten (Z), die auf einem im wesentlichen ebenen Probenhalter (170) liegen, von einem senkrecht zu der Oberfläche des Probenhalters (170) beweg­baren Prüfstempel (108), der eine parallel zu der Oberfläche des Probenhalters (170) verlaufende Druckfläche (109) aufweist, eine Kraft ausgeübt wird, und bei welchem die Dicke der Cigaretten (Z) unter der Wirkung der Kraft sowie die Zeit gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstempel (108) zum Ausüben der Kraft mittels eines Motors (118) in vorgegebener Weise angetrieben wird, wobei die Cigaretten (Z) komprimiert werden, daß die auf die Cigaretten (Z) ausgeübte Kraft am Prüfstempel (108) oder am Probenhalter (170) gemessen wird, daß die Dicke der Cigaretten (Z) über die von dem Prüfstempel (108) zurückgelegte Wegstrecke gemessen wird, daß die Meßwerte für Kraft und Wegstrecke während des Komprimierens erfaßt und über Meßwertwandler und Schnitt­stellen (142, 148) zur Weiterverarbeitung an einen Rechner (144) gegeben werden, und daß weitere für die Größe der Härte maßgebliche Parameter in unabhängigen Messungen bestimmt und einem Rechner zugeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Kompressionsbewegung des Prüfstempels (108) während einer Relaxationsperiode der Prüfstempel (108) in seiner Endstellung verharrt und daß während der Relaxations­ periode die auf die Cigaretten (Z) wirkende Kraft in vorgegebenen Zeitabständen gemessen und zur Weiterverar­beitung an den Rechner (144) gegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit der Cigaret­ten (Z) als für die Größe der Härte maßgebliche Parameter mittels an dem Prüfstempel (108) und/oder dem Probenhalter (170) angebrachter Meßeinrichtungen während oder unmittelbar nach dem Komprimieren bestimmt werden.

8. Vorrichtung zum Bestimmen der Füllfähigkeit von Tabak, mit einem einseitig offenstehenden Behälter (30) zur Aufnahme des Tabaks (R), einem in eine Richtung in den Behälter hinein bewegbaren und diesen abschließenden Prüfstempel (8) zur Ausübung einer Kraft auf den Tabak (R), einer Wegmeßeinrich­tung (18, 42, 44) zur Bestimmung der Länge der zwischen dem Prüfstempel (8) und einer diesem gegenüberliegenden Wand (55) des Behälters (30) befindlichen Tabaksäule, sowie einer Zeit­meßeinrichtung (44), gekennzeichnet durch eine einen Motor (18) enthaltende, von einem Rechner (44) gesteuerte Antriebs­einrichtung (11) für den Prüfstempel (8) zur Aufbringung der Kraft auf den Ttabak (R), durch an dem Prüfstempel (8) oder an der Unterstützungsfläche des Behälters (30) angebrachte Kraftmesser (12), sowie durch Meßwertwandler und Schnittstel­len (42, 48) zur automatischen Erfassung der Meßwerte für die Kraft und die Länge der Tabaksäule und deren Übertragung an einen Rechner (44).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch in dem Behälter (30) oder an dem Prüfstempel (8) angeordnete Meßeinrichtungen (56, 58) zur Bestimmung der Temperatur des Tabaks (R) sowie durch Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der die Temperatur repräsentierenden Werte und deren Übertragung an einen Rechner.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Tabak (R) in Berührung stehenden Fläche (51) des Prüfstempels (8) und an der dieser gegenüberliegenden Innenwand (55) des Behälters (30) jeweils ein Platin-­Präzisionswiderstand (56, 58) zur Bestimmung der Temperatur des Tabaks (R) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch in dem Behälter (30) oder an dem Prüfstempel (8) angeordnete Meßeinrichtungen (60A, 60B, 62A, 62B) zur Bestimmung der Feuchtigkeit des Tabaks (R) sowie durch Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der die Feuchtig­keit repräsentierenden Werte und deren Übertragung an einen Rechner.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Tabak (R) in Berührung stehenden Fläche (51) des Prüfstempels (8) und an der dieser gegenüberliegenden Innenwand (55) des Behälters (30) jeweils eine Anordnung aus mehreren gegeneinander isolierten Elektroden (60A, 60B, 62A, 62B) angebracht ist, die an eine Spannungsquelle schaltbar sind, um über den gemessenen, durch den Tabak (R) fließenden Strom und/oder die gemessene Spannung die elektrische Leitfähigkeit als Maß für die Feuchtigkeit des Tabaks (R) zu bestimmen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11) für den Prüfstempel (8) eine von einem Schrittmotor (18) gedrehte Präzisionsspindel (20) aufweist, wobei die Zahl der vom Schrittmotor (18) zurückgelegten Schritte als Maß für die Länge der Tabaksäule verwendbar ist.

14. Vorrichtung zum Bestimmen der Härte von Cigaretten, mit einem im wesentlichen ebenen Probenhalter (170) zur Aufnahme der Cigaretten (Z), einem senkrecht zur Oberfläche des Probenhal­ ters (170) bewegbaren Prüfstempel (108) zur Ausübung einer Kraft auf die Cigaretten (Z), welcher eine parallel zur Oberfläche des Probenhalters (170) verlaufende Druckfläche (109) aufweist, einer Wegmeßeinrichtung (118, 142, 144) zur Bestimmung der Dicke der zwischen der Druckfläche (109) des Prüfstempels (108) und der Oberfläche des Probenhalters (170) befindlichen Cigaretten (Z), sowie einer Zeitmeßeinrichtung (144), gekennzeichnet durch eine einen Motor (118) enthal­tende, von einem Rechner (144) gesteuerte Antriebseinrichtung (111) für den Prüfstempel (108) zur Aufbringung der Kraft auf die Cigaretten (Z), durch an dem Prüfstempel (108) oder an dem Probenhalter (170) angebrachte Kraftmesser (112A, 112B, 112C), sowie durch Meßwertwandler und Schnittstellen (142, 148) zur automatischen Erfassung der Meßwerte für die Kraft und die Dicke der Cigaretten (Z) und deren Übertragung an einen Rechner (144).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch an dem Probenhalter (170) oder an dem Prüfstempel (108) angeordnete Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Temperatur der Cigaret­ten (Z) sowie durch Meßwertwandler und Schnittstellen zur automatischen Erfassung der die Temperatur repräsentierenden Werte und deren Übertragung an einen Rechner.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch an dem Probenhalter (170) oder an dem Prüfstempel (108) angeordnete Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Feuchtigkeit der Cigaretten (Z) sowie durch Meßwertwandler und Schnitt­stellen zur automatischen Erfassung der die Feuchtigkeit repräsentierenden Werte und deren Übertragung an einen Rechner.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (111) für den Prüfstem­pel (108) eine von einem Schrittmotor (118) gedrehte Präzisionsspindel aufweist, wobei die Zahl der vom Schritt­ motor (118) zurückgelegten Schritte als Maß für die Dicke der Cigaretten (Z) verwendbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstempels (108) ringförmig ausgebildet ist und daß der Probenhalter (170) zur Aufnahme der Cigaretten (Z) eine Vielzahl radial angeordneter Mulden (176) aufweist, die jeweils etwa die Länge einer Cigarette (Z1, Z2, Z) haben, in dem dem Prüfstempel (108) gegenüberlie­genden Mittenbereich (178) plan ausgebildet sind und in den beiden Endbereichen durch Stege (180, 182) gegen die jeweils benachbarten Mulden abgegrenzt sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Prüfstempel (108) von der Vorrichtung abnehmbar und gegen einen zweiten Ring (190) austauschbar ist, der sich gegenüber dem Bereich der Filter (ZF1, ZF2) der auf dem Probenhalter (170) liegenden Cigaretten (Z) befindet und für eine Härtebestimmung der Filter ZF1, ZF2) verwendbar ist.

20. Vorrichtung zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak und der Härte von Cigaretten nach einem der Ansprüche 8 bis 13 einerseits und einem der Ansprüche 14 bis 19 andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß an einer funktionsfähigen Vorrichtung zur Bestimmung der Füllfähigkeit von Tabak der Prüfstempel (8, 10) zur Füllfähigkeitsbestimmung mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen (12, 56, 60A, 60B) gegen den Prüfstempel (108, 110, 113) zur Härtebestimmung mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen (112A, 112B, 112C) austauschbar ist und daß der Behälter (30) zur Füllfähig­keitsbestimmung mit den darin befindlichen Meßeinrichtungen (58, 62A, 62B) gegen den Probenhalter (170) zur Härtebestim­mung mit den daran befindlichen Meßeinrichtungen austauschbar ist.

Zeichnung