CN103596845A - 用于控制和指令包装机器的操作单元的指令和控制装置及相应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制包装机器(1)的操作单元的装置，所述包装机器(1)适合通过所需的附件完成有序的烟制品组，所述包装机器(1)包括中央包裹轮(13)以通过领部(6)和至少一个第二外部包裹片材(8)完成至少一个有序的烟制品组，所述包裹轮(13)包括外周接收器(14)和至少一个或多个以下操作单元(22,25,26,27,34,37)：移动装置(9)、定位装置(25)、转移装置(22)、轮式或线性转移装置(27)、轮式终端包装和包裹装置(34)。所述指令和控制装置包括步进式伺服电机(71)，每个具有位置传感器并且被可编程的中央指令和控制单元(100)控制，并含有可编程的数据和时基(101)，所述可编程的数据和时基(101)含有至少与要进行的一个或多个工作周期相关的信息，为实现控制和指令，所述包裹轮(13)以双向且独立的方式与受中央单元(100)控制的每个操作单元(22,25,26,27,34,37)的步进式伺服电机(71)相连，所述中央单元(100)被配置用来为与包裹轮(13)以及操作单元(22,25,26,27,34,37)相连的步进式伺服电机(71)的每个配对(A,B;A,B1;A,B2;A,B3;A,B4)确定出单一且双向的对话，所述单一且双向的对话由所述中央单元(100)辅助并涉及相关的两个步进式伺服电机(71)的位置传感器，所述单一且双向的对话通过所述中央单元(100)用于包裹轮(13)和操作单元(22,25,26,27,34,37)之间产生的每个其他配对(A,B;A,B1;A,B2;A,B3;A,B4)。

Description

用于控制和指令包装机器的操作单元的指令和控制装置及相应方法
发明领域
本发明涉及用于控制包装机器的操作单元的指令、控制和安全装置及相应方法，该包装机器适合用来通过必要部件完成烟制品组(group of smoking articles)，以制成事实上处于待售状态的包装盒(packet)。
本发明还涉及具有所述指令和控制装置的包装机器。
背景技术
意大利工业发明专利申请MO2010A000015和MO2010A000016号公开了一种包装机器，其包括操作单元，该操作单元适用于转移、定位或折叠烟制品组以及相应的内部和外部包裹片材、领部(collar)、或它们的一部分，从而将它们包装在事实上处于待售状态的包装盒内。
特别地，这种已知类型的包装机器包括中央包裹轮，其由单个机器电机(single machine motor)移动，从而包装烟制品组，所述烟制品组通过相应的第一内部包裹片材而被包裹在各自的领部和各自的第二外部包裹片材（基本上平整的）之内。
该已知的机器还包括至少下述操作单元：
-移动装置，用来移动已经被第一内部包裹片材包裹的有序的烟制品组；
-定位装置，用来将领部径向地且按顺序地定位在中央包裹轮的外周罩吸收器(peripheral housing drawer)；
-转移装置，用来从径向方向上将已经包裹在内部包裹片材中的烟制品组转移至包裹轮，将它们从移动装置移除;
-轮型转移装置，用来从径向方向上将第二外部包裹片材传递至保持装置，所述保持装置与包裹轮的各自外周吸收器配合，
-轮式终端包装和包裹装置，用于每次在径向方向上从中央包裹轮接收引入在其中的材料，从而形成包装盒。
在该已知的包装机器中，操作单元被设置在单个平面（垂直平面或相对垂直平面稍微倾斜的平面）上并被它们各自的步进电机驱动。该机器与先前已知的包装机器不同，先前已知的包装机器设置在水平平面或多个平面上。
在其中一种先前已知的机器中，提供了一种编码装置，该编码装置与被单个电机机器驱动的中央包裹轮相连。编码装置作为时基(time base)使用，因而具有定量、确定和调节中央包裹轮及相关操作单元的期望的角度移动的功能。该期望的角度移动与装载到处理器的存储器中的预先制定的功能和工作程序相协调，并且用来调节为获得最终包装盒的所有组装和包装步骤。相连的操作单元为中央包裹轮服务，或每次从包裹轮接收所装载的材料，通过基于功能和工作程序的循环次数来安排相应的移动单元的介入而驱动该操作单元。
这种控制模式的一个明显缺点在于，当出现可能影响一个或另一个操作单元或其部分的破损、功能故障、中断、阻塞、干扰或其他问题或异常情况时，如果编码装置所确定的时基不介入，那么结果将是其余操作单元继续受程序操控。
这会使得操作无法进行或被遗漏，或再次出现装置或装置部件之间的干扰情形。
传统上，这种情况通过分布在包装机器的几个部件中的机械、电动和/或电子系统而被部分解决，这些系统执行安全和限制的任务。
这些情况使得机器更复杂，缺少工作线上的安全性和确定性，需要更多的视觉控制，并且增加维护需求，以及减少产率。
而且，EP-A-0716016公开了一种用于形成硬质包装盒的方法和机器，该硬质包装盒用于香烟或类似产品并具有盖子和领部，其中使用了中央旋转筒。
EP-A-0553636公开了一种用于盒形元件的包装机器，其具有缠绕轮，缠绕轮与应用轮连接，应用轮与缠绕轮同步旋转但方向相反。
EP-A-1396430公开了一种生产香烟包装盒的机器和方法，其使用了中央旋转轮。
EP-A-0336012公开了一种用于包装机器的控制装置，该机器包括三个电机：一个连接于传送带，一个用于指令一系列辊，第三个用于指令两个密封装置。
但是，上述四篇指令文献没有一个描述了对电机的适当控制，以优化存在于机器中的不同操作单元的功能。
本发明的一个目的在于获得一种指令、控制和安全装置，并且也在于完善相应的方法，从而在实现操作安全的情况下，以可靠、精确和可管理的方式，自动或自动控制地管理操作单元，从而降低因为机器的停止、材料的浪费和维护引起的成本和时间。
本发明的目的还在于提供次级介入安全性(second intervention security)以防止阻塞或干扰。
申请人已设计、测试和实现了本发明以克服现有技术的缺陷并获得了这些和其他的目的和优点。
发明内容
本发明已在独立权利要求中阐述和特征化，从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变化形式。
根据上述目的，本发明的指令和控制装置可被用来控制包装机器的至少连个操作单元的驱动，通常为意大利专利申请MO2010A000015和MO2010A000016中描述的类型的操作单元，所述操作单元适合通过所提供的辅助部件获得烟制品以获得烟制品(特别是香烟)的包装盒制成品，所述包装盒基本上为待售状态。
根据本发明，所述机器在例如单个基本上垂直的平面内延伸且包括至少一个中央包裹轮，该包裹轮适合用来获得一个或多个有序的烟制品组，所述烟制品可能已经包裹在第一内部包裹片材中，所述烟制品组具有至少一个领部和至少一个第二外部包裹片材，所述包裹轮包括外周罩吸收器。
根据本发明，控制机器的指令和控制装置包括至少以下操作单元：
-移动单元，其适合将烟制品送向包裹轮的；
-定位单元，其适合按顺序定位多个领部，将领部朝相对包裹轮的径向方向移向包裹轮的外周吸收器；
-第一转移单元，其适合沿径向方向将已经被内部包裹片材包裹的烟制品移动至包裹轮，将烟制品从移动单元取走；
-第二转移单元，其适合沿径向方向将外部包裹片材传递至包裹轮的外周吸收器；
-轮式终端包装和包裹单元，其适合每次径向地从中央包裹轮接收引入至其中的材料，以形成包装盒；
其中指令和控制装置包括可编程的中央指令和控制单元，该中央指令和控制单元与电子存储器相连，所述电子存储器含有可编程的数据和时基，该数据和时基含有至少关于所要进行的一个或多个工作周期的信息。
根据本发明的一个特有特征，控制机器的指令和控制装置还包括与包裹轮相连的第一步进式伺服电机以及至少两个第二步进式伺服电机，每个第二步进式伺服电机与至少两个操作单元的其中一个相连，其中第一和第二步进式伺服电机中的每一个都具有位置传感器并且受可编程的中央指令和控制单元控制，因而与包裹轮相连的第一步进式伺服电机，为了能够双向且独立地实现控制和指令，而与操作单元的两个第二步进式伺服电机的至少一个相连。而且，中央单元被配置用来，为第一步进式伺服电机和其中一个第二步进式伺服电机之间建立起的每一配对，基于电子存储器中记忆的数据和时间以及所涉及的步进式伺服电机的位置传感器提供的信息，来通过中央单元的协助确定单一且双向的对话，从而通过中央单元将由传感器提供且与对话相关的信息与电子存储器中的信息对比，从而核实它们是否与要进行的相应工作周期相一致。
本发明的用于控制操作的控制方法，通过用于烟制品终包装盒的包装机器的两个或更多的操作单元来进行，该方法用于通过中央包裹轮至少部分地包裹有序的烟制品组，所述烟制品先前通过相应的第一内部包裹片材包裹在相应的领部和相应的第二外部包裹片材中，并且所述方法提供一个或多个由操作单元进行的以下操作：
-输送至少一个有序的烟制品组；
-按顺序定位领部，沿径向方向通过操作定位单元将其移向包裹轮并移入包裹轮的外周吸收器中；
-通过第一转移操作单元沿径向方向将已经被内部包裹片材包裹的烟制品组转移至包裹轮，将其从移动操作单元取走；
-通过第二操作转移单元沿径向方向将第二外部包裹片材传递至包裹轮；
-通过轮式最终包装和包裹操作单元包装和包裹每次从中央包裹轮径向地接收到的材料，从而形成包装盒。
根据一个特有的特征，本发明的控制方法还使用第一步进式伺服电机以驱动包裹轮以及至少两个第二步进式伺服电机，每个第二步进式伺服电机与一个操作单元相连，其中每个步进式伺服电机具有位置传感器，并且本发明的方法还使得步进式伺服电机的运作受控于可编程的中央指令和控制单元，所述中央指令和控制单元与电子存储器相连，所述电子存储器含有可编程的数据和时基，该可编程的数据和时基含有至少与要进行的一个或多个工作周期相关的信息，因此，所述方法为控制和指令目的还被用来：
-以双向且独立的方式将包裹轮的第一步进式伺服电机与受中央单元控制的操作单元的至少一个第二步进式伺服电机相连；
-通过中央单元，为每个相互连接的步进式伺服电机对，基于电子存储器中记忆的数据和时间以及所涉及的步进式伺服电机的位置传感器提供的信息，来确定单一且双向的对话，因而通过中央单元将传感器提供的且与所述对话相关的信息与电子存储器中的信息比对从而核实它们是否与要进行的相应工作周期一致；
-当中央单元发现任何可能的异常情况时，为步进式伺服电机提供可能的校正。
所述伺服电机例如是无刷型步进式电机。
因此，即使一切都被中央单元控制且管理，也为每个工作周期持续且有利地独立建立同期的对话，但该对话仅仅是驱动中央包裹轮的伺服电机与驱动操作单元的每个伺服电机之间的双向对话。
这意味着，例如，驱动中央包裹轮的伺服电机与驱动移动装置的伺服电机双向对话，同时且以独立的方式，其也与驱动定位装置的伺服电机对话、与驱动轮式或线性转移装置的伺服电机对话、与驱动轮式终端包装和包裹装置的伺服电机对话，等等，并且对话的结果以及相应的信息由中央控制和指令单元接收。
因此，中央单元持续地识别每个操作单元相对于中央包裹轮的精确相互位置，反之亦然，并且引申地识别所有操作单元的以及包裹轮的相互位置。
而且，一旦中央单元识别出所有操作单元的和包裹轮的精确位置，中央单元将基于其自身的数据和时基装置核实该位置是否相互是正确的，以及是否与要进行的工作程序的且记忆在数据和时基装置中的数据和时间同步。
本发明的指令和控制装置及方法优选对每个工作周期每次且独立地在中央包裹轮的伺服电机和单个操作单元的每个伺服电机之间施加连续的、双向的对话，意味着当一个操作单元的伺服电机的角位置相对中央包裹轮的伺服电机的角位置出现异常时，调节其中一个或另一个伺服电机，甚至可能调节一个或多个其他伺服电机，使得它/它们放慢速度、加速或停止。
本发明还涉及节约循环时间，因而，例如，就有在包裹轮被正确定位之前启动一个操作单元的运作的问题。根据本发明，中央单元持续地控制操作单元的及包裹轮的相互位置，调节操作单元的步进式伺服电机，从而在期望的时刻，所涉及的两个单元同相位(in phase)。
本发明还涉及制造安全系统，该安全系统控制单个伺服电机的电流的吸收，并且通过具有电子对比和控制装置的中央单元将其与电流值范围进行对比，所述电流值范围限定出安全阈值并且通过数据和时基装置与每个单个操作单元和包裹轮的正在进行的特定操作子步骤相关联。这样，例如，当电流的吸收正低于最小阈值时，子步骤停止或仍然进行，控制系统将此识别为异常情况。同样，如果在决定性的操作子步骤中，检测到电流吸收超过最大阈值，这可能显示出现干扰或机械阻塞，在这种情况下控制系统也将此识别为异常情况，并相应地操作。这样，我们获得了对每个单个工作步骤的精确且直接的控制，该每个单个工作步骤与中央包裹轮相关联且涉及中央包裹轮，既然准确且精确地控制所有相关的步骤(上游及下游的)，因为它们都在包装机器内进行并且与包装机器相关。
附图说明
本发明的这些及其他特征将从下述关于优选实施方式的描述中明显看出，这些优选实施方式以非限制实施例的形式给出，其描述参考附图进行。
图1是本发明的与包装机器相关联的指令和控制装置的主示意图。
图2是图1的包装机器的俯视图，其中除去了一些细节以更好地显示其他部件。
图3示意性显示了本发明的装置和控制方法的结构。
图4和图5示意性显示操作单元之间的绝对干扰的两种情况。
图6显示相对干扰的情况。
图7显示被本发明的控制启动的安全系统的流程图。
图8和图9示意性显示了本发明的控制介入的两种情况。
图10是本发明的替代性运作逻辑的流程图。
为方便理解，当可能时，使用相同的附图标记来表示附图中相同的共同元件。要理解的是，一种形式的实施方式中的元件和特征可无需进一步阐释而方便地并入到其他形式的实施方式中。
具体实施方式
图1显示了本发明的指令和控制装置50，其可用在所讨论的类型的包装机器1中，用来将烟制品（特别是香烟）包装在待售包装盒3中。
该包装盒3为硬质类型，一旦制成则包括：
-第一内部包裹片材4，例如箔片或金属化纸片，用于容纳和包裹一组或一份(composition)香烟；
-领部6，例如由硬纸板制成，有可能与金属片结合，其至少部分地包裹第一内部包裹片材4，例如以形成最终包装盒3的内部包装，其被设置用来使包装盒变硬，并保持包装盒的盖子关闭；
-第二外部包裹片材8或冲压件，用于形成包装盒3的外壁，因此用来包裹领部6以及包裹在第一内部包裹片材4中的香烟组。
包装机器1沿单个基本上垂直的平面延伸并且包括形成传送器(formation conveyor)(未示出，因其为已知类型)，以至少部分地将香烟组包裹在相应的第一内部包裹片材4中。
包装机器1还包括移动装置9(图2)，其由电机71驱动，优选为无刷步进电机，从而沿基本上水平的移动方向M移动至少部分地处于相应内部包裹片材4中的被包裹的香烟组。在本实施例中，移动装置9包括环带10，其围绕两个未示出的滑轮形成一个环，并绕各自的水平轴旋转，以不同的运动沿移动方向M前进。在所示的方案中，移动装置9还包括多个邻接元件11，其附接至环带10并且相对于移动方向M横向延伸，邻接元件11被设置用来邻接在包裹于相应内部包裹片材4中的香烟组的较小侧部，从而沿移动方向M移动后者。
机器1还包括中央包裹轮13，其利用至少一个领部6和至少一个相应的第二外部包裹片材8，以形成至少一个有序的、先前通过相应的第一内部包裹片材4包裹的烟制品组，该中央包裹轮13包括具有容纳室的外周吸收器14。
在该实施例中，机器1至少还包括下述操作单元，这些操作单元以基本上环形构造围绕中央包裹轮13设置：
-定位装置25，用来按顺序定位领部6，以相对于包裹轮13的径向方向将领部6移动到外周吸收器14中；
-转移装置22，用来在径向方向上将已经由第一内部包裹片材4包裹的烟制品组转移至包裹轮13，将该烟制品组从移动装置9取走；
-转移装置(该实施例中为转移轮27，但其也可为线性的，类似于传送带)，用来将第二外部包裹片材8在径向上传递到包裹轮13的外周吸收器14中；
-轮式终端包装和包裹装置34，其每次在径向上从中央包裹轮13接收引入到其中的材料从而形成包装盒3。
特别地，包裹轮13包括盘形体15，其用来支承径向设置的多个外周吸收器14。
包裹轮13在旋转过程中通过电动步进伺服电机71逐步驱动，该电机71优选为无刷型(在图1中仅示意性显示)，包裹轮13绕旋转轴R旋转，旋转轴R基本上平行于沿环形包裹路径P的移动方向(图1中以点划线显示)。
在变化的方案中，转移装置22包括第一推进器24和第二推进器24，两者彼此配合从而将由第一内部包裹片材4包裹的其中一个香烟组接连保持和插入到外周吸收器14中。
第一推进器23和第二推进器24彼此相对，分别由上述移动装置9和包裹轮13滑动支承，并且被定位成对应于包裹轮13的第一装载站PSC。
第一推进器23和第二推进器24通过电动步进伺服电机71逐步驱动，该电机71优选为无刷型(在图1中仅示意性显示)。
根据本发明的一些实施方式，定位装置25被定位成对应于包裹轮13的第二装载站SSC，该定位装置25由未显示在图1中的步进伺服电机以交替运动的方式驱动，并且沿方向D移动领部6，方向D基本上呈直线并且相对包裹路径P呈径向。
特别地，第二装载站SSC相对于包裹路径P位于第一装载站PSC的上游。
在一些变化形式中，定位装置25包括冲压元件41，从而能够被至少部分地插入在外周吸收器14的一个室内，并且冲压元件41具有一个或多个吸取器(未示出)，从而一次保持和移动一个领部6。
根据本发明的变化形式，包装机器1还包括其他传输装置26(图1)，用来将每个第二包裹片材8连续地转移到相应的外周吸收器14上并位于相应的香烟组之上，所述香烟组被包装在第一内部包裹片材4中并且至少部分地被领部6包裹。
特别地，该其他转移装置26被定位成对应于包裹轮13的第三装载站TSC，该第三装载站TSC相对于包裹路径P位于第一装载站PSC的下游。
该其他转移装置26包括转移轮27，其径向上具有多个保持元件27，从而每个保持住一个相应的第二包裹片材8。
特别地，转移轮27能够通过保持元件28沿移动路径PM移动第二包裹片材8，该移动路径PM在图1中以点划线显示，并且实质上呈环形并实质上与包裹路径P共面。
而且，转移轮27在旋转过程中通过电动步进伺服电机71逐步驱动，该电机71优选为无刷型(在图1中仅示意性显示)，转移轮27绕轴W旋转，轴W基本上平行于旋转轴R，旋转方向与包裹轮13的旋转方向相反。
该其他转移装置26还包括第一转移臂29，用于在第二包裹片材8的存储站30和其中一个保持元件28之间连续地转移第二包裹片材8。
特别地，第一转移臂29以交替的运动被驱动并且绕实质上平行于轴W的第一旋转轴A1旋转。
该其他转移装置26还具有第二转移臂31，用于连续地在其中一个保持元件28和相应的外周吸收器14之间将第二包裹片材8转移到包装在内部包裹片材4且至少部分地由领部6包裹的香烟组5之上。
特别地，第二转移臂31以交替的运动被驱动并且绕实质上平行于轴W的第二旋转轴A2旋转。
更准确地说，第二转移臂31沿转移轨迹TT移动第二包裹片材8，该转移轨迹TT在图1中以点划线显示，并且实质上呈直线且相对于包裹路径P呈径向。
而且，第二转移臂31包括端部32，端部32具有类似于“C”的轮廓，从而朝每个第二包裹片材8的内部外周区折叠并使得它们抵靠相应外周吸收器14的相应侧壁。
在本实施例中，轮式终端包装和包裹装置包括另一包裹轮34(图1)，用于围绕有序的香烟组(先前被包裹在内部包裹片材4和领部6中)折叠第二包裹片材8，以形成包装盒3，该另一包裹轮34为已知类型，因而不详细描述。
特别地，该另一包裹轮34能够沿另一包裹路径UP移动所述有序的香烟组，该有序的香烟组被包装在内部包裹片材4中且包裹在领部6中，并且至少部分地包裹在第二包裹片材8中，该包裹路径UP实质上呈环形并且在图1中以点划线显示，沿该包裹路径，相应的第二包裹片材8被绕着每个先前被包裹在相应第一内部包裹片材4和领部6中的香烟组折叠以形成包装盒3。
特别地，该另一包裹轮34在旋转过程中通过电动步进伺服电机71逐步驱动，该电机71优选为无刷型(在图1中仅示意性显示)，包裹轮34绕另一旋转轴UR旋转，该旋转轴UR基本上平行于旋转轴R，包裹轮34的旋转方向与包裹轮13的旋转方向相反。
包裹轮34实质上与包裹轮13和转移轮27共面。
包裹轮34包括另一盘形体35，其支承多个位于径向上的其他外周吸收器36，以接收包装在内部包裹片材4中且被领部6和第二包裹片材8包裹的香烟组5。
在变化的方案中，包装机器1还包括其他转移装置37(图1)，用于沿另一转移方向UT(相对包裹路径P呈径向)连续地将包装在第一内部包裹片材4中且至少部分地被领部6包裹以及被第二外部包裹片材8包裹的相应的香烟组从每个外周吸收器14转移至每个另一外周吸收器36。
特别地，该另一转移方向UT与移动方向M横切，并且与转移方向T实质上共面。
该其他转移装置37包括另一第一推进器38和另一第二推进器39，两者彼此配合以将包装在内部包裹片材4且至少部分地被领部6和第二包裹片材8包裹的相应香烟组5接连地保持和插入到每个其他外周吸收器36中。
特别地，该另一第一推进器38和另一第二推进器39被步进伺服电机(图1中未示出)以交替运动方式驱动，并且在平面内具有适当的形状是的它们能够在不碰到外周吸收器14和36的壁的情况下插入到外周吸收器14和另一外周吸收器36内部的通道(未示出)中。
被内部包裹片材4包裹的香烟组被插入到相应的另一外周吸收器36中，使得相应的第二包裹片材8一面朝向相应的另一外周吸收器36，第二包裹片材8的另一面(与上面的面相对)朝向被包裹在相应内部包裹片材4中的香烟组的另一个更大的相对侧面。
该另一第一推进器38和另一第二推进器39彼此相对，并且分别被包裹轮13和另一包裹轮34滑动支承，并且被定位成对应于包裹轮13的卸载站SS。
卸载站SS被定位成沿包裹路径P位于第三装载站TSC的下游。
在变化的实施方式中，包装机器1还包括卸载传输器40(图1)，用来移除由所述另一包裹轮34形成的包装盒3以及将它们从包装机器1径向的卸载，所述卸载传输器40是已知类型，因此不再详细描述。
当工作时，定位装置25将各个领部6连续地径向地放置到对应于第二装载站SSC的每个空的外周吸收器14内。
随后，领部6被沿着包裹路径P移动，并接连在对应第一装载站PSC的位置停止。
在第一装载站PSC，转移装置22通过移动装置9连续地且径向地将先前至少部分地包装在相应内部包裹片材4的每个香烟组转移到包裹轮13的各个保持有领部6的室中。这样，每个包装在相应内部包裹片材4中的香烟组都被相应领部6在三个侧面上包裹。
随后，被包装在内部包裹片材4中且被领部6至少部分地包裹的香烟组被沿着包裹路径P移动并接连在对应于第三装载站TSC的位置停止。在该第三装载站TSC，另一转移装置26径向地且连续地将每个第二外部包裹片材8转移到相应的外部吸收器14上并使其位于被包装在内部包裹片材4内且至少部分地被相应领部6包裹的相应香烟组5之上。
对应于第三装载站TSC，外周吸收器14的保持装置(对应于侧壁18)被驱动从而将第二包裹片材8保持固定至外周吸收器14。
随后，沿包裹路径P移动被包装在内部包裹片材4中且至少部分地被领部6和第二包裹片材包裹的香烟组，并接连在对应于卸载站SS的位置停止。
在卸载站SS，外周吸收器14的保持装置被释放，从而允许另一转移装置37连续地且径向地将被包装在第一内部包裹片材4且至少部分地被领部6和第二外部包裹片材8包裹的相应香烟组从每个外周吸收器14转移至每个另一外周吸收器16。
随后，另一包裹轮34沿另一包裹路径UP移动每个被包装在内部包裹片材4且至少部分地被领部6和第二包裹片材8包裹的香烟组，相应的第二包裹片材8被沿着该另一包裹路径UP绕每个香烟组折叠以形成包装盒3。
随后，所形成的包装盒3被径向地转移至卸载传输器40并从包装机器1卸载。
根据本发明，指令和控制装置50包括步进伺服电机71，每个伺服电机71都具有相应的位置传感器，例如编码器或其他起编码器作用的装置，在该实施例中为无刷型步进电机，并通过可编程型中央指令和控制单元100(在图1中仅示意性显示)控制。如前所述，每个伺服电机71都直接且单一地与相应操作单元相关联，所述操作单元至少包括移动装置9、包裹轮13、定位装置25、转移装置(轮式或线性的，例如传输带27)以及轮式终端包装和包裹装置34。
应当注意的是，本发明在上述不同操作单元上采用伺服电机71并且在电机中存在位置传感器，传感器直接连接至轴，因而连接至负载，本发明具有防止产生间隙(play)和摩擦的作用，并且具有能耗较低以及能够以有效且可靠的方式在电子水平上管理安全性、摩擦和干扰的优点。
在一些实施方式中，伺服电机71包括或者与电流传感器装置相连，电流传感器适合用来检测表明电流被伺服电机71吸收的信号，该信号被传送到中央指令和控制单元100从而控制其功能作用，这将在下文详细描述。
可以理解的是，在本发明的优选方案中，可为多种操作单元提供一个或多个感知传感器装置(未示出)，例如光学传感器(如光电管)、机械传感器(如灵敏板)、压力传感器或其他传感器，这些传感器合适用来检测各种操作单元上是否存在材料，即，香烟组、包裹片材4、8以及领部6，和/或检测是否存在起决定性作用的操作单元的特定操作部件，以及适合用来将相应信号传送至中央指令和控制单元100。
在一些实施方式中，感知传感器装置可被提供在一个、另一个或多个位于中央包裹轮13的上游的操作单元上，例如在移动装置9上、在定位装置25上、在转移装置27上、同时在中央包裹轮13本身及其下游操作单元上，在本例中，至少在轮式终端包装和包裹装置34上。
中央指令和控制单元100有利于机器1的控制和自动操作并且可包括中央处理单元(CPU)102、存储器(未示出)和辅助电路(或I/O)(未示出)，中央处理单元102可执行电子比对和控制装置的功能。
特别地，中央指令和控制单元100包括或与可编程型的电子数据和时基101相连。
中央指令和控制单元100的CPU 102可为用在工业规则中用来控制不同进程和硬件装置(例如传输器、检测器、电机等)以及用来监控系统和所执行的操作的任何类型的计算机处理器。存储器与CPU相连并且可为一种或多种可获得的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或其他任何形式的本地或远程的数字存储器。软件指令和数据可被编码并存储在存储器中以指令CPU 102。辅助电路也连接至CPU 102从而以常规方式辅助处理器。辅助电路可包括缓存电路、供电电路、时钟电路、输入/输出电路、子系统等等。
能被中央指令和控制单元100读取的程序(或计算机指令)决定了每次能在上述操作单元中进行的功能。优选地，该程序是能够被中央指令和控制单元100读取的软件，其包括用来生成和记忆至少各种操作单元的角位置信息的编码，该信息对应于被包裹在第一内部包裹片材4、领部6和第二外部包裹片材8中的烟制品2 组5的位置信息、各种受控制部件的移动顺序信息以及任何其他相应组合。
因此，可编程中央指令和控制单元100被配置用来管理和指令一个或多个下述部件的电机71：转移装置22的第一推进器23和第二推进器24，另一转移装置37的另一第一推进器38和另一第二推进器39，定位装置25，另一转移装置26的第一转移臂29、第二转移臂31 ，移动装置9，中央包裹轮13，另一转移装置26的转移轮27和另一包裹轮34。
因此，本发明的指令和控制装置50的控制结构，基于机器1管理的操作单元对的充分识别而产生，在该操作单元对中，第一部件通常是中央包裹轮13，第二部件是其余操作单元。这些操作单元对被配置以彼此进行被相关伺服电机71的位置传感器检测到的信息的通信，并且被配置以将相应信息传送至中央指令和控制单元100。
根据本发明，指令和控制装置50的控制结构适合在控制中央包裹轮13的伺服电机71和控制至少转移装置9、转移装置22、定位装置25、转移轮27和另一包裹轮34和可能的另一转移装置37的每个伺服电机之间实现单一且双向的对话。
该双向对话在上述部件之间连续且同时进行，并且由中央指令和控制单元100辅助，并且每次都涉及伺服电机71的位置传感器的使用。
这样，对话即在驱动中央包裹轮13的伺服电机71和驱动操作单元的每个伺服电机之间连续且同时地建立起来，但仅仅是双向对话。对话的结果被传送至中央指令和控制单元100，其将结果与存储在其数据和时基装置101中的信息进行比对，以核实所涉及的两个单元的相互协调以及这两个单元与其余单元的协调，以及这两个单元与工作程序设置之间的协调，以及引申地，其余两个单元与工作程序设置之间的协调。
根据相应伺服电机71对于每个操作单元对所传输的信号，并通过中央指令和控制单元100将该信号与数据和时基装置101进行对比，可能会发现功能故障或异常情况，所述中央指令和控制单元100适当地指令伺服电机71，以实现包装机器1的正确功能，使各种单元在移动过程中制动、加速或停止。
特别地，本发明提供指令和控制装置50，上述各种操作单元对中每对都与中央指令和控制单元100相连并传送存在于伺服电机71中的相应位置传感器的数据和信息。
图3显示了本发明的指令和控制装置50的控制结构图，其中，对于选定的操作单元对(为简便起见以A和B表示)，确定第一部件A(通常是中央包裹轮13)和第二部件B之间的双单一(biunivocal)关系，并且显示了该关系是如何由中央指令和控制单元100通过相应的数据和时基装置101、并且考虑同时发生在第一部件A和其他操作单元(以B1、B2、B3、B4表示)之间的类似关系而管理的。
对于选定的操作单元对A和B、A和B1、A和B2、A和B3、A和B4，本发明的控制可以实现相应伺服电机71的角位置的相互控制(通过相关的位置传感器)，并且同时实现其余操作单元对之间的类似控制，从而将发送与由中央单元100执行的控制相关的信息并核实所检测到的角位置相对于数据和时基装置101中的规定项目的正确性，从而可以根据所发现的异常情况实现使一个或多个操作单元的移动加速、制动或停止的结果。
特别地，利用本发明，可以对每个上述操作单元对A和B、A和B1、A和B2、A和B3、A和B4执行至少两种类型的控制，即
a)控制各个轴之间的干扰(绝对的和相对的)；
b)控制扭矩过载(导致电子摩擦)。
控制a)基于与要被控制的单元对的两个操作单元相关的运动对工作。
中央指令和控制单元100基于实际初始动力学参数以及预设参考或阈值动力学参数计算出确保的、导致干扰的移动的制动空间和时间。
随后，中央指令和控制单元100将计算的值与制动时间过后所涉及的其他操作单元的旋转轴将处于的位置比较。
如果位置出现干扰，中央指令和控制单元100发出受控的停止信号，在单元之间发生干扰之前使移动停止。当停止时间过后，将从所涉及的伺服电机移除扭矩从而重新启动操作。
该控制根据数据和时基装置101中记忆的在工作循环内的位置(根据该位置，两个操作单元的驱动轴会干扰)来颠倒(invert)两个移动的作用。特别地，本发明以下将参考如上所述的两个操作单元(为方便起见以A和B表示)来描述，以下的描述也可适用于机器1的任何其他操作单元对A和B1，A和B2，A和B3，A和B4，前提是第一部件A通常为中央包裹轮13。
图4显示两个单元A和B之间的干扰，特别是当单元A开始移动、单元B离开干扰位置之时，W和V表示各自的代表性速度矢量（角速度和线速度）。
中央指令和控制单元100控制使得B在最小时间内离开干扰区，而在该时间内可以停止A而使其不与B形成干扰，该最小时间标记为TstopA。时间TstopA是单元A的实际动力学参数的函数，也是预设阈值动力学参数的函数。
该控制是基于计算单元A的位置或停止坐标(YstopA)、TstopA的函数、单元B的的位置或停止坐标、单元B和TstopA的实际动力学参数的函数而实现。
图5显示单元B和单元A之间的干扰，特别是当B开始移动而A正离开干扰之时。
中央指令和控制单元100控制使得A离开干扰区的最小时间，在该最小时间内可以使B停止而不与A形成干扰，该最小时间被表示为TstopB。时间TstopB是单元B的实际动力学参数的函数，也是预设阈值动力学参数的函数。
该控制基于计算单元B的位置或停止坐标(YstopB)、TstopB的函数、单元A的的位置或停止坐标、单元A和TstopB的实际动力学参数的函数而实现。
在两种情况下，每个周期都进行所述控制，从而在动力学发生瞬间变化时能够快速响应。
通常，干扰是绝对的(如图4和图5所示)，此时移动轨迹形成角度而非圆，或者干扰是相对的(图7)，此时移动轨迹在相同准线上。管理是类似的，差别在于在第二种情况下，中央指令和控制单元100基于移动之间的位置差异来操作，而非基于固定的非干扰量而操作。
上述扭矩过载的控制模式b)特别是指移动时提供的扭矩参数曲线(C=I*α),其上开有公差窗(tolerance window)或公开范围。如果扭矩未达到该公差窗，中央指令和控制单元100将发出与以上所述相同的立即停止信号。
特别地，当识别由伺服电机71吸收且被电流传感器装置检测到的一系列电流值后，要核实在位置YactualA或YactualB，由伺服电机71吸收的即时电流值是否位于参考范围之外。如是，指令和控制装置50使所涉及的单元A和B停止。为此，伺服电机71的电流传感器装置在每个控制周期内将相应信号传递至中央指令和控制单元100，并利用参考图3所述的控制结构。该控制不仅保护不发生扭矩过载，也保护不发生机械破损(移动用户机器所需的较低扭矩)。
图7显示本发明的指令和控制装置50执行的安全措施的流程图，该流程已在上文关于单元对A和B简要描述，但也可适用至机器1的任何其他单元对A和B1，A和B2，A和B3，A和B4。
指令和控制装置50适合用来在机械干扰发生前使移动停止，所述机械干扰包括下述事件，其在图7中被标示为严重错误：启动失败、启动中止、传送位置的总线上电缆的故障、电机上的编码器故障、马达故障、CPU故障。
本发明的指令和控制装置50的控制逻辑使得自动化操作可以在一个或多个周期中使得没有任何异常的操作单元或单元对停止，因而可以对在相应周期中相反显示出异常的单元或单元对进行处理，其中所述自动化操作在机器1的操作单元对A和B1、A和B2、A和B3、A和B4之间共同进行(developed modularly)且完全机动化。这能够保持机器的生产力并且防止丢弃任何产品或材料。
通常指令和控制装置50被提供用来利用上述感知传感器装置的定位，当在决定性操作单元的给定受控位置缺少材料时，或缺少或意外存在某个操作单元的特定操作部件时，指令和控制装置50可以启动：
-机器1的整体停止，或
-受控操作单元及其上游单元的停止，但下游操作单元以及包裹轮仍然操作直至受控单元下游的后续单元被清空。
这也适用移动装置9，其将有序的、已经包裹在第一内部包裹片材4中的烟制品组递送至中央包裹轮13。在该具体例子中，感知传感器装置可被设置在移动装置9上，或对应于包裹轮13的入口处设置，或设置在中央包裹轮13的每个外周吸收器14中，或设置在所有这些位置中，以交替地核实材料是否存在和/或操作单元的特定部件是否存在。
参考图8和图9，其显示了一些例子，其中介入了本发明的控制的启动 (由使用上述感知传感器装置辅助)，以核实是否存在需要的材料以及操作单元上是否存在附件。
图8特别显示了当在箭头VII所示的步骤中未拾取材料时的情况。此时，III所示的机动化会在适当的时候补偿该缺失位置，同时机动化I、II、IV、V、VI将停止(连续运作时)或保持静止(交替运作时)一个周期的时间。这使得保留自动化运作，而不丢弃任何产品或材料。这种逻辑控制可被适用至机器1的自动化操作的每个单元，实现比机械自动化更高的效率。
而且，本发明的指令和控制装置50的控制逻辑使得自动化操作可以在洪泛(flooding)时立即停止单个单元，能够停止同相位的之前的单元并清空之后的单元，因而将洪泛修复后重启时的丢弃降低至最小(大多数情况下完全消除丢弃)。
图9特别显示了在加工盒XII中产品时的洪泛情况。指令和控制装置50将自动停止单元IX(立即停止)，并且同相位的VIII组和X组，以及未显示出来的后续单元将能被清空。
当洪泛被修复后重新启动并且盒内的损坏产品被移除时，单元VIII和X将仍然静止一个步骤，而单元IX将执行一个步骤，取走要被加工的产品XI并且不在VIII单元上流出任何空置空间，因此可以在不丢弃任何产品或材料的情况下重新启动。
因此，指令和控制装置50能够执行“智能的”顺序逻辑，以保证严格遵守操作者设置的自动化速度，但不受制于期望的顺序，并且无论如何保证在出现任何机动化移动的错误时机械部件的安全性。
图10显示了另一种运作逻辑的流程图，其使得上述过程易于实际应用，并且提供了核实步骤，以通过相应的感知传感器装置核实受控的单元上是否存在材料，并且进一步提供通过相应感知传感器装置核实其他单元上是否存在材料。如果两个核实结果都为存在，即进行工作循环，否则该方法从头重复控制过程。

Claims (10)

1.用于控制用于烟制品包装盒制成品(3)的包装机器(1)的指令和控制装置，所述包装机器(1)具有中央包裹轮(13)以及以下操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)中的至少两个：
-移动单元(9)，其适合向所述包裹轮(13)输送所述烟制品；
-定位单元(25)，其适合按顺序定位多个小领部(6)，将它们以相对所述包裹轮(13)的径向方向朝所述包裹轮(13)的外周吸收器(14)移动；
-第一转移单元(22)，其适合以相对所述包裹轮(13) 的径向方向移动已由内部包裹片材(4)包裹的所述烟制品，将其从所述移动单元(9)取走；
-第二转移单元(27)，其适合以径向方向将外部包裹片材(8)传递至所述包裹轮(13)的所述外周吸收器(14)内；
-轮式终端包装和包裹单元(34)，其适合每次径向地从所述包裹轮(13)接收引入到包裹轮中的材料从而形成所述包装盒(3)；
其中所述指令和控制装置包括可编程的中央指令和控制单元(100)，所述中央指令和控制单元(100)与含有可编程的数据和时基(101)的电子存储器相连，所述可编程的数据和时基(101)含有至少与要进行的一个或多个工作周期相关的信息，
其特征在于，所述指令和控制装置还包括与所述包裹轮(13)相连的第一步进式伺服电机(71A)和至少两个第二步进式伺服电机(71B)，每个第二步进式伺服电机(71B)与所述至少两个操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)中的一个相连，其中每个所述第一和第二步进式伺服电机(71A, 71B)具有位置传感器并且被所述可编程的中央指令和控制单元(100)控制，因而为实现所述控制和指令，与所述包裹轮(13)相连的所述第一步进式伺服电机(71A)以双向且独立的方式与所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)的所述两个第二步进式伺服电机(71B)的至少一个结合，所述中央单元(100)被配置用来为所述第一步进式伺服电机(71A)和其中一个所述第二步进式伺服电机(71B)之间建立的每一个配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4, A-Bn)，基于记忆在所述电子存储器(101)中的数据和时间以及所涉及的步进式伺服电机(71A, 71B)的位置传感器提供的信息，通过所述中央单元(100)的辅助，确定一个单一且双向的对话，因而所述传感器提供的且与所述对话相关的信息通过所述中央单元(100)与包含在所述电子存储器(101)中的信息相比较，以核实它们是否与要进行的相应工作周期相一致。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述步进式伺服电机(71A, 71B)包括自身的电流感测装置或与自身的电流感测装置相连，所述电流感测装置与所述中央单元(100)通信，并且其特征在于，所述中央单元(100)包括与所述电子存储器(101)相连的电子对比和控制装置(102)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)包括一个或多个感知传感器，所述感知传感器适合用来检测在一个或多个所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)中是否存在材料，和/或用来检测其中一个操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)的特定操作部件是否存在，和/或用来检测所述中央包裹轮(13)的特定操作部件是否存在，所述感知传感器装置与所述中央单元(100)相连。
4.包含前述任一权利要求所述的治疗和控制装置的包装机器。
5.用于控制操作的控制方法，所述操作由用于烟制品包装盒制成品的包装机器(1)的两个或更多的操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)进行，所述包装机器(1)用来通过中央包裹轮(13)至少部分地包裹至少一个有序的烟制品(2)组(5)，所述烟制品组(5)先前已由相应的第一内部包裹片材(4)包裹，且在相应领部(6)和相应第二外部包裹片材(8)中；
所述方法用来提供由所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)进行的至少一个或多个以下操作：
-输送所述至少一个有序的烟制品(2)组；
-以径向方向朝所述包裹轮(13)移动领部，通过定位操作单元(25)按顺序将领部(6)定位在所述包裹轮(13)的外周吸收器(14)内；
-通过第一转移操作单元(22)，以径向方向将烟制品(2)组(5)转移至所述包裹轮(13)，将所述烟制品组(5)从移动操作单元(9)取走，所述烟制品组(5)已经被内部包裹片材(4)包裹；
-通过第二操作转移单元(27)以径向方向将第二外部包裹片材(8)传递至所述包裹轮(13)；
-通过轮式终端包装和包裹单元(34)包装和包裹每次从所述中央包裹轮(13)径向接收的材料，以形成所述包装盒(3)；
其特征在于，所述方法还使用第一步进式伺服电机(71A)以驱动所述包裹轮(13)并使用至少两个第二步进式伺服电机(71B)，每个第二步进式伺服电机与其中一个所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)相连，其中每个所述步进式伺服电机(71A, 71B)具有位置传感器并且被提供用来使所述步进式伺服电机(71A, 71B)的运作受控于可编程的中央指令和控制单元(100)，所述中央指令和控制单元(100)与含有可编程的数据和时基(101)的电子存储器相连，所述可编程的数据和时基(101)含有至少与要进行的一个或多个工作周期相关的信息，为实现控制和指令，所述方法：
-以双向且独立的方法将所述包裹轮(13)的第一步进式伺服电机(71A)与受所述中央单元(100)控制的所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)的所述第二步进式伺服电机(71B)中的至少一个结合；
-通过所述中央单元(100)，为相互结合的步进式伺服电机的(71A, 71B)的每个配对(A-B1; A-B2; A- B3; A-B4; A-Bn)，基于记忆在所述电子存储器(101)中的数据和时间以及所涉及的步进式伺服电机(71A, 71B)的位置传感器提供的信息，确定一个单一且双向的对话，因而所述传感器提供的且与所述对话相关的信息通过所述中央单元(100)与包含在所述电子存储器(101)中的信息相比较，以核实它们是否与要进行的相应工作周期相一致；
-当所述中央单元(100)发现任何可能的异常情况时，对所述步进式伺服电机(71A, 71B)引入可能的校正。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法：
-为选定的步进式伺服电机/71A, 71B)配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4; A-Bn)，通过相连的位置传感器实现相应步进式伺服电机(71A, 71B)的角位置的相互控制；
-同时实现其余步进式伺服电机(71A,71B)配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4; A-Bn)的类似控制；
-将与所进行的控制相关的信息传送至所述中央单元(100)；
-相对于记忆在所述电子存储器(101)中的预期的数据和时间比较并核实所检测到的角位置的正确性。
7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，通过所述中央单元(100)，并基于与所述角位置值相关且在控制过程中检测到的信息以及记忆在所述电子存储器(101)中的数据和时间的信息，所述方法：
I)为步进式伺服电机(71A, 71B)的每个所述配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4; A-Bn)，核实在该配对的第一步进式伺服电机(A)的相互开始移动和该配对的第二步进式伺服电机( B1, B2, B3, B4, Bn)的离开过程中，是否存在干扰，如是：
I.a)在第一步进式伺服电机(A)的最短停止时间(TstopA)后，对该配对的第一步进式伺服电机(A)的停止位置(YstopA)与第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的预期位置进行比较，如果位置形成干扰，则停止两个步进式伺服电机，如果位置不存在干扰，则从头重复循环；
然而，如否，
I.b)为所述步进式伺服电机的每个配对，核实在该配对的第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的相互开始移动和该配对的第一步进式伺服电机(A)的离开过程中，是否存在干扰，如是，
I.b.i)在第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的最短停止时间(TstopB)后，对该配对的第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的停止位置(YstopB)与第一步进式伺服电机(A)的预期位置进行比较，如果位置形成干扰，则停止两个步进式伺服电机，如果位置不存在干扰，则从头重复循环；
然而，如否：
I.b.ii)在第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的最短停止时间(TstopB)后，对该配对的第二步进式伺服电机(B1, B2, B3, B4, Bn)的停止位置(YstopB)与该配对的第一步进式伺服电机(A)的实际位置(YactualA)进行比较，如果位置形成干扰，则停止两个步进式伺服电机，如果位置不存在干扰，则从头重复循环。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，通过所述中央单元(100)，并根据与每个伺服电机(71A, 71B)相连的电流感测器装置接收的电流信息以及记忆在所述电子存储器(101)中的数据和时间信息，所述方法：
II)通过电子对比和控制装置(102)，为步进式伺服电机的每个所述配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4, A-Bn)，核实该配对的相应伺服电机(71)在第一(A)和第二(B1, B2, B3, B4, Bn)步进式伺服电机的相应实际位置(YactualA, YactualB)吸收的电流是否处于预定阈值范围之外，如是，则停止两个步进式伺服电机，如否，则重复循环。
9.根据权利要求5至8的任何一项所述的方法，其特征在于，所述方法通过所述中央单元(100)：
III)为步进式伺服电机的每个所述配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4, A-Bn)，核实在该配对的第一步进式伺服电机中和该配对的第二伺服电机中是否出现严重错误，所述严重错误选自：启动失败、启动中止、传送位置的总线上电缆的损坏、伺服电机上的传感器的故障、伺服电机的故障、中央单元(100)的故障。
10.根据权利要求5至9的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法通过所述中央单元(100)和感知传感器装置，为步进式伺服电机的每个所述配对(A-B1; A-B2; A-B3; A-B4, A-Bn)，首先核实是否存在决定性的材料，所述决定性的材料选自步进式伺服电机配对的第一部件(A)上的一个或其他的所述有序的烟制品(2)组、第一(4)和第二(8)包裹片材以及领部(6)，和/或核实是否存在其中一个所述操作组(22, 25, 26, 27, 34, 37)的和/或所述中央包裹轮(13)的特定操作部件，如是，再核实是否存在协同材料，所述协同材料选自该配对的第二步进式伺服电机 (B1, B2, B3, B4, Bn)上的一个或其他的所述有序的烟制品(2)组、第一(4)和第二(8)包裹片材以及领部(6)，和/或核实是否存在其中一个所述操作单元(22, 25, 26, 27, 34, 37)的和/或所述中央包裹轮(13)的特定操作部件，如是，则启动工作周期，而如果首次和再次核实的结果为否，则从头重复控制循环。
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