CN105628273A - 一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，其特征在于：包括卷烟夹持机构、位于卷烟夹持机构正前方的点烟装置、位于卷烟夹持机构一侧的卷烟弹击装置以及位于卷烟夹持机构另一侧的光学传感装置。本发明的优点，一是通过对人弹落烟灰的力学行为进行研究，保证机械装置在弹落烟灰时的力学行为与人实际的力学行为高度的一致性；二是通过光学传感装置监测卷烟抽吸过程中燃烧锥的表面温度，通过温度检测，实时记录卷烟落头现象，提高了弹击装置的自动化和智能化。
Description
技术领域
本发明属于卷烟产品质量检测技术领域，具体涉及卷烟燃烧过程中一种模拟人弹落烟灰过程中的力学行为装置。
背景技术
卷烟抽吸过程中，弹落烟灰会导致卷烟燃烧锥掉落的可能性增大。对于普通消费者，弹落烟灰的方式一般有侧击和敲击两种方式，但两种方式的弹击力均为瞬时力，作用时间短，且弹击力较小，常见的力学测量装置难以测量弹落烟灰过程中卷烟的受力状况。
中国发明专利（CN102937639A）所涉及的检测卷烟落头的装置中提供了一种靠机械作用力弹落烟灰的方式，但是该装置具有一定的不足之处，该装置的弹击过程只是模拟消费者弹灰的动作方式，且弹击力度不能灵活改变，与消费者真实的弹击烟灰的力学行为有较大差异，并不能精准的模拟卷烟抽吸过程中弹落烟灰时卷烟的受力状况。
中国实用新型专利（CN204165850U）所涉及的卷烟落头检测装置针对中国发明专利（CN102937639A）中装置弹击力度、角度不能灵活改变的问题作了改进，但仍存在一定的不足之处，专利中所涉及的弹击方式仍是靠机械外力对卷烟进行敲击，只是从表面的弹击行为进行模仿，由机械部件做出简单的敲击动作，并没有考虑本质上卷烟在弹击过程中真实的受力情况，无法真实反映人弹落烟灰过程中真实的力学行为。
发明内容
本发明的目的正是基于上述专利中的缺点及问题，通过对比机械与人弹落烟灰的力学行为，设计一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，以保证通过机械装置进行弹击卷烟时的力学行为与人保持一致。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，包括卷烟夹持机构、位于卷烟夹持机构正前方的点烟装置、位于卷烟夹持机构一侧的卷烟弹击装置以及位于卷烟夹持机构另一侧的光学传感装置；
所述卷烟夹持机构包括夹持器底座、用于插装卷烟的硅胶管、硅胶管支座、装在夹持器底座上的夹持器，用于对硅胶管施压的压紧气缸通过压紧气缸安装座固定在夹持器底座上；
所述点烟装置包括自动点烟器、点烟光电开关、点烟器固定座、点烟器固定座滑轨，点烟器固定座可在滑轨上前后移动；
所述卷烟弹击装置包括一维运动平台、气动滑台、位于气动滑台上用于控制弹片旋转的旋转气缸、以及用于弹击卷烟的弹片，弹片前端为弧形曲面结构。
本发明所述的光学传感装置包括一用于监视卷烟燃烧锥并可水平移动的光学传感器，该光学传感器通过安装座设置在一个由丝杠、滑座、导轨以及丝杠驱动电机和联轴器构成的滑移装置上，且该光学传感器的移动轨迹与卷烟中心轴线平行。
在卷烟下方设置有烟灰盒。
所述弹片通过旋转气缸控制实施弹击动作；在弹片前端的弧形曲面上包覆有可更换的柔质材料，以模拟与人手指弹击部位相似的摩擦力。
本发明的工作原理及使用过程如下：
1、通过卷烟弹击装置中的调节旋转气缸和气动滑台运行速度可以灵活调节弹片弹击作用力的大小和位置，通过气动滑台在一维运动平台的安装方式可以调节弹击的角度，以此实现敲击和侧击等不同的弹击方式，弹击前端使用可更换曲面材料，在不同的弹击模式下保持与人手指相同的摩擦力；
2、在卷烟夹持装置中，采用开模硅胶管夹持卷烟，通过调节压紧气缸的压力可以设置合适的卷烟夹持力度，保证与卷烟滤嘴端接触的端面材料与人手指的力学性能一致；
3、所述光学传感器装置通过底部的丝杆导轨滑台可以调节光学传感器沿卷烟卷烟燃烧方向水平移动，实时监测卷烟燃烧过程中燃烧锥的表面温度。
本发明的优点，一是对人弹落烟灰的力学行为进行对比，保证机械装置在弹落烟灰时的力学行为与人实际的力学行为高度的一致性；二是通过光学传感器监测卷烟抽吸过程中燃烧锥的表面温度，实时记录卷烟落头现象，提高了弹击装置的自动化和智能化。
附图说明
图1是模拟人侧击的装置结构示意图（弹片与卷烟呈倾向角度）;
图2是模拟人敲击的装置结构示意图（弹片与卷烟呈垂直角度）；
图1中：1为卷烟弹击装置，1.1为一维运动平台，1.2为气动滑台、1.3为旋转气缸支架、1.4为弹片安装座、1.5为旋转气缸、1.6为弹片、1.7为弹片前端；
2为卷烟夹持机构，2.1为硅胶管、2.2为压紧气缸、2.3为夹持器、2.4为气缸安装座、2.5为硅胶管支座、2.6为夹持器底座
3为光学传感装置，3.1为丝杠，3.2为限位光电开关，3.3为光学传感器，3.4为传感器安装座，3.5为传感器滑座，3.6为传感器导轨，3.7为联轴器，3.8为电机；
4为烟灰盒；
5为点烟装置，5.1为点火器固定座滑轨，5.2为点火器固定座，5.3为自动点烟器，5.4为点烟光电开关。
图3为人敲击卷烟的力学测试图；
图4为机械装置敲击卷烟的力学测试图。
图5为人侧击卷烟的力学测试图；
图6为机械装置侧击卷烟的力学测试图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的装置做进一步详细描述：
如图1所示：一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，包括卷烟夹持机构2、位于卷烟夹持机构正前方的点烟装置5、位于卷烟夹持机构一侧的卷烟弹击装置1以及位于卷烟夹持机构另一侧的光学传感装置3；
所述卷烟弹击装置1包括一维运动平台1.1、气动滑台1.2、固定在气动滑台上的旋转气缸支架1.3以及用于控制弹片旋转的旋转气缸1.5、用于弹击卷烟的弹片1.6和弹片安装座1.4，弹片前端1.7为弧形曲面结构，在弹片前端的弧形曲面上包覆有可更换的柔质材料，以模拟与人手指相似的摩擦力。
所述卷烟夹持机构2包括夹持器底座2.6、用于插装卷烟的硅胶管2.1、硅胶管支座2.5、装在夹持器底座上的夹持器2.3，用于对硅胶管施压的压紧气缸2.2通过压紧气缸安装座2.4固定在夹持器底座2.6上；
所述的光学传感装置3包括一用于监视卷烟燃烧锥并可水平移动的光学传感器（可为红外测温传感器）3.3，该红外测温传感器通过安装座3.4设置在一个由丝杠3.1、滑座3.5、导轨3.6以及丝杠驱动电机3.8和联轴器3.7构成的滑移装置上，且该红外测温传感器3.3的移动轨迹与卷烟中心轴线平行。光学传感器3.3可沿导轨3.6移动探测卷烟燃烧锥温度，实现卷烟落头探测功能。
在卷烟下方设置有烟灰盒4。
所述点烟装置5包括点火器固定座滑轨5.1，点火器固定座5.2，自动点烟器5.3，点烟光电开关5.4，点烟器固定座可在滑轨上前后移动，可带动点火器5.3向卷烟端部移动，并利用点烟光电开关,5.4探测卷烟位置，实现自动点烟功能，点烟光电开关5.4安装在点烟器固定座5.2上。
以下结合附图对模拟实验步骤说明如下（参见图1）：
1、将卷烟安插在开模硅胶管2.1中，根据测试的人手指对卷烟的夹持力，通过调压阀调节压紧气缸2.2的气压来调节其对卷烟施加适当的作用力。
2、通过滑轨5.1带动点烟器5.3点燃卷烟，烟支开始静燃或被吸燃，将点烟器5.3退后初始位置后，打开光学传感器3.3检测卷烟轴线的表面温度，当燃烧锥发生掉落或由于弹击发生偏移时，光学传感器3.3所测轴线温度将小于所设定阈值温度，从而判断其落头情况。
3、将弹击装置的弹片1.6通过弹片安装座1.4与旋转气缸1.5连接，卷烟通过对比人弹落烟灰时的弹击力学行为，通过控制旋转气缸1.5和气动滑台1.2的运行速度可以灵活控制弹片1.6的弹片前端1.7弹击卷烟的作用力的大小。弹击装置可以在一维运动平台1.1上灵活调节。
4、当卷烟静燃或吸燃到一定阶段，启动弹击装置后弹片1.6的弹击前端对卷烟进行敲击，敲击时间间隔最大可60秒，敲击次数可1～5次。
5、当卷烟出现落头现象或者卷烟燃烧到终止线时，本次实验结束，关闭弹击装置、点烟装置及传感装置光电开关。
图2为模拟人弹落烟灰的敲击装置，与图1中工作原理相同。不同之处在于图2中的敲击装置，是通过对旋转气缸1.5的角度调节弹片1.6上弹击前端与卷烟的接触面的角度（弹片与卷烟呈垂直角度），以符合人手指垂直弹击的行为力学。
实施例1模拟人弹落烟灰的侧击装置的力学行为测试
按照上述实施方法，对卷烟进行敲击测试，对比人弹落烟灰时卷烟的受力情况和机械装置弹落烟灰时卷烟的受力情况。通过自制卷烟力学性能测试仪,利用力学传感器与采集卡相结合,对人弹落烟灰时卷烟的所受力学曲线和机械装置侧击卷烟时的所受力学曲线进行了测试。图3为人侧击卷烟的力学测试图，图4为机械装置侧击卷烟的力学测试图。可以看出通过上述实施方法，本发明能够较为真实的模拟人弹落烟灰过程中的侧击行为。
实施例2模拟人弹落烟灰的敲击装置的力学行为测试
按照上述实施方法，对卷烟进行敲击测试，对比人弹落烟灰时卷烟的受力情况和机械装置弹落烟灰时卷烟的受力情况。图5为人敲击卷烟的力学测试图，图6为机械装置敲击卷烟的力学测试图。可以看出通过上述实施方法，本发明能够较为真实的模拟人弹落烟灰过程中的弹击行为。
以上结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，其特征在于：包括卷烟夹持机构、位于卷烟夹持机构正前方的点烟装置、位于卷烟夹持机构一侧的卷烟弹击装置以及位于卷烟夹持机构另一侧的光学传感装置；
所述卷烟夹持机构包括夹持器底座、用于插装卷烟的硅胶管、硅胶管支座、装在夹持器底座上的夹持器，用于对硅胶管施压的压紧气缸通过压紧气缸安装座固定在夹持器底座上；
所述点烟装置包括自动点烟器、点烟光电开关、点烟器固定座、点烟器固定座滑轨，点烟器固定座可在滑轨上前后移动；
所述卷烟弹击装置包括一维运动平台、气动滑台、位于气动滑台上用于控制弹片旋转的旋转气缸、以及用于弹击卷烟的弹片，弹片前端为弧形曲面结构。
2.根据权利要求1所述的模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，其特征在于：所述光学传感装置包括一用于监视卷烟燃烧锥并可水平移动的光学传感器，该光学传感器通过安装座设置在一个由丝杠、滑座、导轨以及丝杠驱动电机和联轴器构成的滑移装置上，且该光学传感器的移动轨迹与卷烟中心轴线平行。
3.根据权利要求1所述的模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，其特征在于：在卷烟下方安置有烟灰盒。
4.根据权利要求1所述的模拟人弹落烟灰过程的力学行为装置，其特征在于：在弹片前端的弧形曲面上包覆有可更换的柔质材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |