CN105072931A - 用于检测烟草行业中使用的机器中传送的多节棒中的旋转节的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于检测在烟草行业中使用的机器中传送的连续多节棒中的旋转节的方法和设备，该方法包括：生成所述连续多节棒(CR1,CR1ˊ)的形状差错信号，棒(CR1,CR1ˊ)包括一个接一个布置在公共包装中的多个节(2，3，4)，其中在沿棒(CR1,CR1ˊ)的轴线的方向上传送的棒(CR1,CR1ˊ)借助于至少两个光学传感器(5)被同时扫描，所述两个光学传感器(5)的扫描的方向彼此成不同于90°的角度定向。棒(CR1,CR1ˊ)的直径通过以使得棒(CR1,CR1ˊ)的最短的节被扫描至少一次这样的频率重复扫描而测量，扫描的结果与预定的参考值进行比较，并且扫描的结果中的任意一项与预定值之间的每个差异被转换成所述形状差错信号。

Description

用于检测烟草行业中使用的机器中传送的多节棒中的旋转节的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于检测烟草行业中使用的机器中传送的多节棒中的旋转节的方法和设备。
背景技术
在烟草行业中使用的过滤器可由一种材料制成，或者可由具有多种物理特性的很多材料组成。
在当今制作的香烟中，越来越常使用包括具有不同过滤特性的若干节的过滤器。用于从连续的多节过滤棒生产独立的多节过滤棒的机器在本领域中是已知的。
上述机器将从多种馈送设备中传递的很多不同的节进行结合，这些节通过在借助于装备有刀盘的切割头在例如鼓式传送器上传送过滤棒时切割过滤棒而形成。依据机器的类型，独立的节并排或一个接一个设置，以便最终形成连续的多节棒，连续的多节棒被切割成独立的多节棒。在生产过程的进一步步骤期间，多节棒被切割成应用到独立的香烟中的独立的多节过滤器。
多节棒生产的一个重要方面是多节棒的质量。通过保持节的精确尺寸，例如节的直径和长度，并且通过保持各节的预定序列以及各节之间的间隙来获得高质量。保持各节与形成的棒的轴线或其输送方向对齐也是重要的。
当前，香烟生产者使用越来越短的节，例如各节的长度(轴向尺寸)接近于其直径。也使用其长度小于其直径，例如5mm或更小的过滤器。以这样的比例，存在节被旋转的风险，使得节的轴线变为不平行，例如横向于节所处的棒的轴线。
以上所述是可能的，因为为这样的节提供的空间的尺寸使得轻微变形的节既可以其轴线平行于棒的轴线被定向又可以其轴线基本垂直于棒的轴线被定向。当节的变形稍微大点，节相对于棒的轴的倾斜状态也是可能的。
此外，这样的节相对于棒的旋转的方向和角度都是完全随机的。进一步，节和棒的包装都会变形，这是因为包装易于局部地适应节的形状。
换言之，节的旋转导致形成的棒经历某种程度的变形，意味着棒在脱位的节的区域中成为非圆柱形。根据制造商的需求，应当从产品中抛弃包含旋转节的多节棒。
用于控制多节棒的质量的系统在本领域中是已知的。这种系统已经在US4,001,579、US4,212,541、GB2043962和US2011/162665A1中做了描述。在以上所列公开文件中披露的系统被设计用于检查节的类型、棒中的节的彼此排布，以及被设计用于调节多节棒的切割的长度。然而，在这些公开文件中并没有披露检测旋转节的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速可靠的检测旋转节的方法和设备，以使得该检测与节的旋转方向无关而进行。
根据本发明，提供用于检测在烟草行业中使用的机器中传送的连续多节棒中的旋转节的方法，该方法包括：生成所述连续多节棒的形状差错信号，棒包括一个接一个布置在公共包装中的多个节，其中在沿棒的轴线的方向上传送的棒借助于至少两个光学传感器被同时扫描，所述两个光学传感器的扫描的方向彼此成不同于90°的角度定向，其中棒的直径通过以使得棒的最短的节被扫描至少一次这样的频率重复扫描而测量，扫描的结果与预定的参考值进行比较，并且扫描的结果中的任意一项与预定值之间的每个差异被转换成所述形状差错信号。
连续多节棒优选借助于两个光学传感器被扫描，光学传感器的扫描的方向以成40°和60°之间的角度，优选45°定向。
根据本发明，提供一种通过生成连续多节棒的形状差错信号来检测在烟草行业中的机器中传送的所述棒中的旋转节的设备，所述棒包括一个接一个布置在公共包装中的多个节，该设备包括用于扫描被传送的棒的至少两个光学传感器，两个光学传感器的扫描的方向以彼此成不同于90°的角度定向，其中光学传感器适于通过以使得棒的最短的节被扫描至少一次这样的频率重复扫描来测量棒的直径，该设备进一步包括控制器，控制器使得能够将接续扫描的结果与预定的参考值进行比较，并且将扫描的结果中的任意一项与预定值之间的每个差异转换成所述形状差错信号。
根据本发明的设备优选包括两个光学传感器，光学传感器的扫描的方向成40°和60°之间的角度，优选45°被定向。
每个光学传感器可包括优选在可见谱中操作的辐射源，以及光敏元件，所述辐射源和所述光敏元件位于被传送的连续多节棒的彼此相对的两侧上。
优选地，所述光学传感器为线性传感器。
优选地，传感器的扫描的平面是基本共面的。
光学传感器也可以是面传感器。
优选地，传感器的扫描的区域是基本相同的。
根据本发明的方法和设备的优点在于它们的有效运作，同时保持其简单和低成本以实现本发明。
附图说明
参照附图进一步描述本发明的优选实施例，附图中：图1示出示例性连续多节过滤棒；图2示出另一示例性连续多节过滤棒；图3a示出用于生产独立多节棒的机器的一部分；图3b示出示例性独立多节棒，其中之一呈现出形状差错；图4示出图1的连续多节过滤棒，其中一节有旋转；图5示出图1的连续多节过滤棒，其中一节以不同的方式旋转；图6示出沿图5的棒中的旋转节的平面A-A的截面；图7示出沿图5的棒中的旋转节的平面B-B的截面；图8示出两个光学传感器的排布；图9a和图9b示出在非旋转节的情况下的独立的线性光学传感器的功能；图10a和图10b示出在旋转节的情况下的独立的线性光学传感器的功能；图11a和图11b示出在非旋转节的情况下的独立的面光学传感器的功能；图12a和图12b示出在旋转节的情况下的独立的面光学传感器的功能；图13示出在图2的连续多节过滤棒上扫描的点；图14示出借助于线性传感器扫描图1的连续多节过滤棒的结果。
具体实施方式
在图1和图2中，示例性连续多节过滤棒CR1、CR1'的分段被示出为包括图1中的交替的节2和3以及图2中的节2、3和4。通常，节是圆柱形、固体或中空、由不同的过滤材料制成的。节可形成棒，在棒中各节以末端接末端或一个接一个但之间有间隙的方式布置，并且在公共包装，特别是纸包装中被封装。
在附图中，如同包装是透明的似的示出多节棒。从图3中可以看出，示出了用于从连续棒CR1、CR1'生产多节棒S的机器的一部分，馈送组件101将以已知方式预先准备的过滤节传递到传送器102上，纸包装103布置在传送器102的表面上。在传送器102上输送各节期间，包装103被以已知的方式围绕节缠绕并胶合。以这样的方式形成的多节棒CR被传送通过控制组件104的操作区，然后借助于配置有刀106的切割头105被切割成棒S。图中没有示出用于支撑和引导连续棒CR的传统部件。
图3b中，示出三个示例性独立多节棒S、S'和S，棒S'呈现将借助于根据本发明的设备被探测到的缺陷。结果，棒S'将从生产过程中被丢弃。
在图1和图2中所示的两个示例中均呈现出节2是节中最短的，其长度接近于过滤棒的直径。在过滤器多节棒的生产过程中，可能发生这样的短节会意外旋转。这样的旋转节在图4和图5中标为2A和2B。在生产过程中输送棒的轴向方向由箭头10示出。图4中连续多节棒CR1的轴线Y位于附图的平面中，而旋转节2A的轴线XA垂直于附图定向。图5中的节2B的轴线XB相对于附图的平面倾斜，并垂直于轴线Z，尽管轴线XB相对于轴线Z倾斜定向也是可能的。图6和图7示出图5中所示的节2B和3的截面A-A和B-B。附图标记11表示其中封装有连续棒CR1的节的纸包装。沿整个棒是圆柱形的包装11在旋转节的区域中变形，以封装该节。换言之，包装11从其圆柱形状变为与旋转节2B对应的形状，然后再变回其圆柱形状。图7中，包装11具有与节3的圆形截面对应的圆形截面，包装11绕节3成形为圆柱形。
在生产过程中，连续多节过滤棒CR穿过至少两个光学传感器5的操作区域，至少两个光学传感器5一起形成被设计为测量棒的直径的形状传感器组件12，如图8中所示。形状传感器组件12可属于如图3a中所示的控制组件104。传感器5在附图的平面中操作，同时连续多节棒在与附图的平面垂直的方向上移动。每个光学传感器5包括在例如可见光谱中操作的辐射源6以及光敏元件7，两个传感器5都与控制器8相关联。辐射源6可以是线性或面源。附图标记9示出光学传感器5的扫描方向。
图8示出形状传感器组件12包括被设计为在方向13和14上扫描的两个光学传感器5，光学传感器连接至用于控制传感器5的操作的控制器8。光学传感器的扫描方向以彼此成角度α定向，角度α不同于90°。优选地，扫描方向13和14之间的角度α为45°。当角度为45°时，检测的效用最高。这是因为，多节棒的旋转节具有矩形截面，并且传感器可根据节相对于落到棒上的光的方向的实际旋转角度而生成信号的不同值。信号通常是模拟的。传感器5适于测量棒的直径，特别是通过重复扫描来测量棒的独立节的直径。
测量结果，即接续的节的直径值被传送至控制器8。在检测到特定结果与预定参考值之间的差异的情况下，控制器8生成形状差错信号。结果，每当任何节的直径值不同于参考值时，都会生成形状差错信号。概念：“棒的直径”在这里应当理解为实际直径或理解为实际上并非直径的尺寸(如果节被旋转并导致棒在该区域中不是圆柱形)。实际上，其是处于长度A1和B1或A2和B2之间的长度(参照图9a、图9b、图10a、图10b)。根据针对传感器的扫描方向之间的各种角度α执行的测试，在旋转节的正确检测方面最高的可靠度针对角度α等于45°而取得。重要的是，在控制器8中发生的将得到的结果进行比较以及生成形状差错信号(换言之，直径差错)快于例如比较示出棒的变形的扫描图像。这是因为比较结果与生成信号需要分析更少量的数据。
图9a示出根据本发明的设备的示例，其中光敏元件形成为线性元件7'。在生产连续多节过滤棒CR1期间，线性辐射源6'(图9a)照射棒CR1和部分的光敏元件7'(图9a和图9b)。如果过滤棒CR1中没有旋转节，并且没有随之带来的形状差错出现，则属于线性传感器5'的光敏元件7'的两部分(长度)A1和B1被照射。
图10a示出如图9a中所示由于节2B的旋转而带来的在两部分A2和B2中被照射的线性光敏元件7'。图10b示出从多节棒CR1的轴向方向上看出的相同的情况。依据光学传感器5'相对于节2B的位置，可能有多种情况：A2<A1且B2<B1；A2＝A1且B2<B1或B2＝B1且A2<A1；以及A2＝A1且B2＝B1(后者表示棒的变形对传感器是“不可见的”的情况)。图10a中标出的值A1和B1应当看作存储于控制器8中的参考值。
在实践中，与大于标称棒直径值的值对应的特定限制值Ag和Bg应当输入到控制器8。这意味着应当针对在生产过程中可能在某种程度上改变的棒直径保持特定的尺寸容差。当光敏元件7'上的照射长度A1、A2、B1、B2的之一短于相应的Ag或Bg时，控制器8将生成形状差错信号。在包括例如以适当角度布置的两个线性光传感器的形状传感器组件12(图8)中，在针对传感器之一A2＝A1且B2＝B1并且针对另一传感器A2<A1且B2<B1的情况下，仅由一个传感器生成的形状差错信号确认在连续多节棒CR1中有旋转节。不管旋转节的位置如何，形状传感器组件将总能检测到形状差错，即将找到旋转节。
图11a示出根据本发明的设备的示例性实施例，其中光敏元件为面元件7”，例如，光敏矩阵。在制造过程期间，连续多节棒CR1和部分的光敏元件7”被平坦的辐射源6”照射(图11a和图11b)。如果在多节过滤棒CR1中没有旋转节，因此没有形状差错，则元件的两个部分被照射，即光敏元件7”的区域P1和R1。
图12a示出图11a中所示的光敏元件7”平的面，但由于存在旋转节2B而在两个部分上(区域P2和R2)上被照射，其中P2<P1且R2<R1。依据光传感器5”相对于节2的位置，可能有各种情况：P2<P1且R2<R1；P2＝P1且R2<R1或R2＝R1；P2<P1；以及P2＝P1且R2＝R1(后者表示棒的变形对传感器来说是“不可见的”的情况)。图11a中示出的值P1和R1应当看作参考值。在实践中，与大于标称棒直径值的值对应的特定限制值Pg和Rg应当被输入到与光传感器相关联的控制器中。这意味着应当针对在生产过程中可能在某种程度上改变的棒直径保持特定的尺寸容差。当光敏元件7”的照射区域中的一个小于相应的Pg或Rg时，控制器将生成形状差错信号。在例如包括以适当角度布置的两个面光学传感器的形状传感器组件12中(图8)，在针对传感器之一P2＝P1且R2＝R1且针对另一个传感器P2<P1且R2<R1的情况下，仅由一个传感器生成的形状差错信号将确认在多节棒中有旋转节。不管旋转节的位置如何，形状传感器组件将总能检测到形状差错，即将找到旋转节。形状传感器组件可包括任意数目的光传感器，并且来自光传感器中的每一个的信号可被视作确认检测到旋转节。
图13示出示例连续多节过滤棒CR1'；在方向10上传送棒期间发生扫描的位置由短线M指示。借助于形状传感器组件12执行的扫描以一频率重复发生，以使得最短的节的长度被扫描至少一次。棒的连续扫描之间的时间隙被调节为比等于最短的节的长度除以棒的移动速度的值要小。如图13中所示的在移动的棒上的扫描的接续点的分布仅是示例性例示。实际上，这种扫描点的数目更大且将由扫描的频率产生，例如，依据所使用的控制器或计算机以及棒的移动速度可为10kHz、20kHz、50kHz或100kHz，棒的移动速度可在例如从50m/分钟到600m/分钟的范围。可根据棒的移动速度调节扫描频率。扫描的接续点之间的距离在图13中由“w”表示。例如，如果扫描频率为20kHz，并且棒的移动速度为500m/分钟，则每次棒在形状传感器组件的操作区域内被纵向传送0.416mm时，棒的平面将被扫描到。这意指5mm长的节将被扫描12次。不沿连续多节棒的整个长度而是仅沿其包含短节的部分来扫描连续多节棒的备选解决方案也是可以的。
图14示出短垂线ML形式的、由线性光学传感器执行的扫描的示例结果。值A1和B1针对正确布置的节被记录，值A2和B2针对旋转节2B被记录。基于测量值，可丢弃包括旋转节的独立过滤棒S'。

Claims (9)

1.一种检测在烟草行业中使用的机器中传送的连续多节棒中的旋转节的方法，该方法包括：生成所述连续多节棒(CR1,CR1')的形状差错信号，棒(CR1,CR1')包括一个接一个布置在公共包装中的多个节(2，3，4)，其中在沿棒(CR1,CR1')的轴线的方向上传送的棒(CR1,CR1')借助于至少两个光学传感器(5)被同时扫描，所述两个光学传感器(5)的扫描的方向以彼此成不同于90°的角度定向，其中棒(CR1,CR1')的直径通过以使得棒(CR1,CR1')的最短的节被扫描至少一次这样的频率重复扫描而测量，扫描的结果与预定的参考值进行比较，并且扫描的结果中的任意一项与预定值之间的每个差异被转换成所述形状差错信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中棒(CR1,CR1')借助于两个光学传感器(5)被扫描，光学传感器(5)的扫描的方向以成40°和60°之间的角度，优选45°定向。
3.一种通过生成连续多节棒(CR1,CR1')的形状差错信号来检测在烟草行业中使用的机器中传送的所述棒(CR1,CR1')中的旋转节的设备，所述棒(CR1,CR1')包括一个接一个布置在公共包装中的多个节(2，3，4)，该设备包括用于扫描被传送的棒(CR1,CR1')的至少两个光学传感器(5)，两个光学传感器(5)的扫描的方向以彼此成不同于90°的角度定向，其中光学传感器(5)适于通过以使得棒(CR1,CR1')的最短的节被扫描至少一次这样的频率重复扫描来测量棒(CR1,CR1')的直径，该设备进一步包括控制器(8)，控制器(8)使得能够将接续扫描的结果与预定的参考值进行比较，并且将扫描的结果中的任意一项与预定值之间的每个差异转换成所述形状差错信号。
4.如权利要求3所述的设备，包括两个光学传感器(5)，所述光学传感器(5)的扫描的方向以成40°和60°之间的角度，优选45°定向。
5.如权利要求4所述的设备，其中每个光学传感器(5)包括优选在可见谱中操作的辐射源(6)，以及光敏元件(7)，所述辐射源(6)和所述光敏元件(7)位于被传送的棒(CR1,CR1')的彼此相对的两侧上。
6.如权利要求3所述的设备，其中所述光学传感器(5)为线性传感器(5')。
7.如权利要求6所述的设备，其中传感器(5')的扫描的平面是基本共面的。
8.如权利要求3所述的设备，其中所述光学传感器(5)为面传感器(5”)。
9.如权利要求8所述的设备，其中传感器(5”)的扫描的区域是基本相同的。
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