CN112429514B - 不改变卷烟状态的插烟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不改变卷烟状态的插烟装置，所述插烟装置包括基座模块，插烟模块以及推烟模块。所述基座模块包括直线导轨和插烟气缸；所述插烟模块包括导烟管，烟支检测传感器及推烟气缸；所述推烟模块包括砝码机构及推烟杆。插烟气缸驱动装有卷烟烟支的导烟管行进到预设位置，所述砝码机构和推烟气缸驱动推烟杆行进实现插烟过程。所述砝码机构包括砝码及连接绳索，所述砝码的重力匹配于所述卷烟烟支的重量。本发明还提供一种基于上述插烟装置的插烟方法。本发明提出的插烟装置和插烟方法不会对吸烟实验过程中的烟支造成物理结构上的改变或损坏，进而不会对吸烟实验过程和实验结果带来影响。

Description

不改变卷烟状态的插烟装置及方法

技术领域

本发明涉及一种卷烟烟气分析检测设备技术领域，尤其涉及一种不改变卷烟状态的插烟装置及插烟实现方法。

背景技术

常用的插烟装置主要用在卷烟燃烧实验设备上，通过插烟装置自动实现给设定的吸烟通道依次完成插烟的功能，以备后续的燃烧步骤，气体中的总粒相物补集，以及一氧化碳CO分析等步骤的进行。

目前市场上用于吸烟实验的吸烟设备其采用的插烟装置通常设计为气动喷嘴式插烟装置。在吸烟实验过程中，当烟支进入插烟管后，在其头部利用喷射压缩空气来将烟支插入吸烟机的夹持器。但在压缩空气的喷射作用下，烟支中的烟草会被压实、压紧，烟支的头部会变形成为无烟草的空纸筒，而烟支的烟草部分的密度会比正常出产状态时有所增大，这样会改变一支香烟烟支原有的物理形状和结构。在烟支的抽吸监测过程中，由于烟支头部形成了空纸筒区的燃烧，会导致吸烟机在第一口抽吸捕集数据时严重失真，而后由于烟支烟草部分密度的增大，也会造成后续数口抽吸捕集数据与常态下卷烟烟支实验数据的偏移。

公开号为CN205941500U，名称为“上烟装置和吸烟机”的实用新型专利文献中公开了一种用于保证烟支的检测过程稳定性和检测结果准确性的上烟装置和吸烟机的技术方案。该专利方案采用的上烟装置包括用于夹持烟支的烟支夹持器和用于对进入烟支夹持器中的烟支产生负压的负压装置，负压装置的负压可调。通过将负压装置设计成负压可调的结构形式，上烟装置可根据不同烟支规格需求来调控负压大小。这种负压调节方式在具体实现过程中难以平衡烟支负压吸附到位和烟支烟丝缩头的矛盾，会给上烟和吸烟操作过程带来不确定的问题和影响。

本发明基于上述问题，提出一种新型的插烟装置及插烟方法，以有效解决当前的吸烟实验装置中插烟装置所存在的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型结构设计的不改变卷烟状态的插烟装置，所述插烟装置包括基座模块，插烟模块及推烟模块：

所述基座模块包括直线导轨和插烟气缸；所述直线导轨设置的方向和吸烟机卷烟夹持器的插入口中心线平行；

所述插烟模块包括导烟管，烟支检测传感器及推烟气缸；

所述推烟模块包括砝码机构及推烟杆；

所述推烟杆，所述导烟管及所述吸烟机卷烟夹持器的插入口具有同一轴心线；

所述直线导轨包括两组独立的直线滑块，靠近吸烟机卷烟夹持器一侧的直线滑块安装所述插烟模块，另一组直线滑块安装所述推烟模块；

所述砝码机构包括砝码，定滑轮及绳索；所述绳索一端固定在所述推烟模块，另一端连接于所述砝码上；所述定滑轮固定安装于所述基座模块上，将所述砝码的重力转向为拉动所述推烟模块向烟支推送方向运动的推力；所述砝码的重力匹配于一支所述烟支的重量；

所述推烟杆向推烟方向的运动的驱动力是砝码的重力所产生的拉力；所述推烟杆返回方向的驱动力是所述推烟气缸的顶杆端面接触传递的推力；

所述推烟气缸固定安装在所述插烟模块上，所述推烟气缸的顶杆和所述推烟模块之间采用非固定连接方式，以便于所述推烟气缸的顶杆和所述推烟模块的顺利分离；

所述插烟气缸固定安装于所述基座模块上，所述插烟气缸的气缸杆和所述插烟模块连接，驱动所述插烟模块沿所述吸烟机卷烟夹持器的夹持口中心线平行方向往复直线运动；

所述导烟管的端部为薄壁圆管，其后部开设为圆弧槽，所述圆弧槽和所述薄壁圆管部具有同一轴心线，所述圆弧槽的开口宽度和长度正好能够适合于容纳一支所述烟支；

所述推烟杆的长度设置为适于当所述导烟管拔出所述吸烟机卷烟夹持器后，所述推烟模块和所述顶杆端部之间仍然保持间隙，以使所述推烟杆继续保持对所述烟支的推力；

所述烟支检测传感器可优选设置为对射光电传感器，用于实时感测所述导烟管内的烟支是否存在；

所述插烟模块和所述推烟模块的行进速度可根据应用设定，其速度可调。

本发明还提供一种基于上述不改变卷烟状态的插烟装置的插烟方法，所述插烟方法包括以下实现步骤：

插烟初始状态时，推烟气缸的顶杆伸出推动推烟模块处于推烟预备位置，插烟气缸驱动插烟模块处于预设落料位置；

卷烟烟支从烟库落入插烟模块的导烟管内的圆弧槽，烟支检测传感器感测到卷烟烟支后，插烟气缸驱动所述导烟管行进；所述导烟管前端圆管部插入吸烟机卷烟夹持口入口预设位置时，撑开吸烟实验设备的卷烟夹持口；

推烟气缸的顶杆缩回，释放推烟模块，砝码通过绳索和定滑轮将所述砝码重力转换的拉力作用于所述推烟杆推动烟支插烟到位插入吸烟机卷烟夹持口，当烟支端部接触卷烟夹持口底部贴合时，夹持口底部对烟支的反作用力和所述拉力平衡，推烟杆到位静止；

插烟气缸驱动所述导烟管缩回，所述导烟管离开吸烟机卷烟夹持口；

推烟气缸的顶杆伸出推动推烟模块，使推烟杆回到推烟预备位置；

推烟气缸顶杆到位，插烟完成，继续循环开始下一次的插烟操作；

上述插烟过程实现步骤中：

当所述导烟管离开吸烟机卷烟夹持口时，所述推烟气缸的顶杆和推烟模块之间保持间隙，所述推烟杆能够持续保持推力，使所述卷烟夹持口闭合时保持烟支位置；

所述推烟杆的推力为所述砝码的重力作用于所述推烟杆而产生的相应拉力，所述砝码的重力匹配于一支所述卷烟烟支的重量；

所述插烟气缸驱动所述导烟管行进时，所述砝码机构和所述推烟气缸驱动所述推烟杆同步行进；

所述导烟管的端部为薄壁圆管，其后部开设为圆弧槽，所述圆弧槽和所述薄壁圆管部同心，所述圆弧槽的开口宽度和长度正好适合于容纳一支烟支，以便于烟支能够从所述导烟管顺利推入吸烟机卷烟夹持器的插入口；

上述步骤中当完成一次插烟操作后，开始进行下一次的插烟动作，所述插烟模块和所述推烟模块正好处于下一次插烟动作的初始位置。

本发明提出的上述不改变卷烟状态的插烟装置及插烟方法，采用两组运动模块结合的实现方案，插烟模块和推烟模块的结构设计简易且便于操作。插烟过程的运行机制能够实现在不改变卷烟烟支状态的前提下，将烟支准确无误地插入到吸烟实验设备的卷烟夹持口内，并且完全没有烟支烟丝缩头的问题或者改变烟支状态的现象，对吸烟实验设备的后续实验步骤及结果分析不会带来任何不良的影响。

附图说明

图1A～1H为本发明提供的插烟装置运行过程示意图；

图2为本发明提供的插烟装置的系统应用示意图。

具体实施方式

以下结合各个附图对本发明提出的内容进行详细的说明。本发明所给出的多个附图是为了示意和说明以帮助理解发明内容的目的，图中各个模块的尺寸大小以及结构比例等不对本发明内容构成限制。

图1A～图1H为本发明提出的不改变卷烟状态的插烟装置及其插烟方法的实现过程示意图。以下结合给出的各个分步示意图，对本发明给出具有新型设计结构的插烟装置及其插烟方法实现过程进行详细说明：

如图1A中所示，插烟初始状态时，推烟气缸108的顶杆105伸出推动推烟模块处于推烟预备位置，插烟气缸107驱动插烟模块处于预先设定好的落料位置。上述的插烟气缸107固定安装于基座模块的直线导轨101上，插烟气缸107的气缸杆106和插烟模块连接，驱动插烟模块沿吸烟机卷烟夹持器的夹持口110中心线平行方向往复直线运动。

卷烟烟支114从烟库113中逐一释放，落入插烟模块的导烟管109内。插烟模块中设置有烟支检测传感器，其优选可采用对射光电传感器，用于对导烟管109内的卷烟烟支114进行实时感测，一旦感测到卷烟烟支114已存在，则进行下一步动作。如图1B中所示，落入卷烟烟支114的导烟管109其端部为薄壁圆管，导烟管109的后部开设为圆弧槽，圆弧槽和薄壁圆管部为同心轴设置，所述圆弧槽的开口宽度和长度正好适合于容纳一支烟支114，以便于顺利实现推进该烟支进行后续的插烟过程。基座模块的直线导轨101包括两组独立的直线滑块，靠近吸烟机卷烟夹持器一侧的直线滑块上安装设置插烟模块，其包括导烟管109，烟支检测传感器及推烟气缸108；另一组直线滑块上安装设置推烟模块，其包括砝码112，绳索104，定滑轮111及推烟杆103和挡板102。

如图1C中所示，插烟气缸107驱动所述导烟管109行进，所述导烟管109前端的圆管部插入到吸烟机的卷烟夹持口110入口处的预设位置时，撑开吸烟机的卷烟夹持口110，此时所述导烟管109内部形成烟支推送通道。

图1D至图1F中所示，推烟气缸108的顶杆105缩回，释放推烟模块，砝码112通过绳索104和定滑轮111将所述砝码112的重力转换的拉力作用于推烟杆103推动烟支114插入吸烟机卷烟夹持口110。通常砝码112的重力匹配于一支待插入的烟支114的重量，以便于推烟杆103顺利推动该烟支114，根据不同的卷烟烟支114类型，砝码112重量可调。当烟支114端部接触吸烟机卷烟夹持口110底部贴合时，持口底部对烟支114的反作用力和上述的拉力平衡，推烟杆103到位静止。推烟气缸108固定安装在插烟模块上，所述推烟气缸108的顶杆105和推烟模块的挡板102之间采用非固定连接方式，以便于推烟气缸顶杆105顺利分离。推烟杆103的长度设置为适于当导烟管109拔出上述吸烟机卷烟夹持器的夹持口110后，推烟模块和顶杆105端部之间仍然保持间隙，使推烟杆103继续保持对所插烟烟支114的推力。

如图1G～1H所示，插烟气缸107驱动导烟管109缩回，导烟管109离开吸烟机卷烟夹持口110。推烟气缸108的顶杆105伸出推动推烟模块，使推烟杆103回到推烟预备位置。推烟气缸108的顶杆105到位，完成一次插烟。

根据应用设置继续开始下一次插烟操作。完成一次插烟操作后，开始进行下一次的插烟动作时，插烟模块和推烟模块正好处于插烟动作的初始位置。

上述插烟过程中，由于卷烟烟支114的重量相当于砝码112的重力，所以在烟支114插入过程中不会产生过大的挤压力度，不会对卷烟烟支114造成物理结构上的变形或损坏。本发明提出的上述不改变卷烟状态的插烟装置及插烟方法，其插烟装置结构简易，设计合理，非常易于卷烟烟支的插烟操作过程。同时，采用砝码机构及推烟气缸驱动作用于推烟杆至烟支插入的推力，其不会损伤待插烟烟支的物理结构，不会对其所插烟支头部造成挤压或损坏，也不会对烟支产品外观造成损伤，即不会对后续吸烟实验过程带来影响。

图2为本发明提供的插烟装置的系统应用结构示意图，结合图2中给出的应用实施例，对本发明提出的插烟装置及方法的具体应用进行说明。烟库21中整齐排列存放有待插烟及检测的卷烟烟支，在实际应用中可根据需求设定逐个释放到插烟装置22的导烟管中。

处于插烟初始状态时，插烟装置22的顶杆伸出推动推烟模块处于推烟预备位置，插烟气缸驱动插烟模块处于预设的落料位置。插烟装置22的导烟管中安装有烟支检测传感器，实际应用中可以选用对射式光电传感器作为检测传感器装置，用于感测烟支是否已释放到导烟管凹槽内。当感测到导烟管内烟支已存在，开始下一步的插烟操作。

插烟装置22的插烟气缸驱动导烟管带动烟支行进，导烟管前端部插入吸烟机转盘24的卷烟夹持口23的预设位置时，撑开卷烟夹持口23，以便于后续顺利将卷烟烟支插入。导烟管和吸烟机转盘22的卷烟夹持口23具有同一轴心线，以确保插烟过程中烟支不会偏离卷烟夹持口23。这种方式在插烟过程中不会对烟支头部中的烟草造成压实、压紧而改变烟支原有的物理形状和结构的问题。

插烟装置22在其内部设置的插烟模块和推烟模块的驱动下，将推烟杆推动烟支插烟到吸烟机转盘24的卷烟夹持口23。当烟支端部与吸烟机转盘24的卷烟夹持口23的底部接触贴合时，推烟杆将烟支推入插到位并停止2至3秒，插烟装置22的推烟模块动作，导烟管缩回并离开烟机转盘24的卷烟夹持口23。返回后插烟装置22的插烟模块和所述推烟模块正好处于下一次插烟动作的初始位置上，以便于顺利进行下一次的插烟操作。

图2中给出的应用例中插烟装置22采用推烟杆推力的实现插烟操作的方式，具体实现中，推杆的推力设计相应于一支卷烟烟支的重量，通常采用相当于一支烟支重量的砝码作为推力的驱动力实现方式，砝码的重量根据待插烟支的重量可调。这种实现方式，烟支的头部不会出现由于推力挤压变形成为无烟草的空纸筒，也不会出现由于挤压力度多大导致烟支的烟草部分的密度比正常状态时有所增大的问题。因此能够实现本发明方案所提出的不改变卷烟状态的插烟装置的实现过程，保证吸烟实验设备吸烟机转盘24在后续吸烟实验过程中，如燃烧步骤中气体中的总粒相物补集，一氧化碳CO分析等，各项实验数据的准确性。

Claims (16)

1.一种不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述插烟装置包括：基座模块，插烟模块及推烟模块；所述基座模块包括直线导轨和插烟气缸；所述插烟模块包括导烟管，烟支检测传感器及推烟气缸；所述推烟模块包括砝码机构及推烟杆；

其中，所述直线导轨设置的方向和吸烟机卷烟夹持器的插入口中心线平行；所述推烟杆，所述导烟管及所述吸烟机卷烟夹持器的插入口具有同一轴心线；

所述砝码机构包括砝码，定滑轮及绳索；所述绳索一端固定于所述推烟模块，一端连接于所述砝码；所述定滑轮固定安装于所述基座模块上。

2.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述直线导轨包括两组独立的直线滑块，其中一组直线滑块上安装所述插烟模块，另一组直线滑块上安装所述推烟模块。

3.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述砝码的重力匹配于烟支的重量。

4.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述推烟气缸固定安装在所述插烟模块上，所述推烟气缸的顶杆和所述推烟模块之间非固定连接。

5.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述推烟杆向推烟方向运动的驱动力是砝码的重力产生的拉力；所述推烟杆返回方向的驱动力是所述推烟气缸的顶杆端面接触传递的推力。

6.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述插烟气缸固定安装于所述基座模块上，所述插烟气缸的气缸杆和所述插烟模块连接，驱动所述插烟模块沿所述吸烟机卷烟夹持器的夹持口中心线平行方向往复直线运动。

7.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述导烟管的端部为薄壁圆管，其后部开设有圆弧槽，所述圆弧槽和所述薄壁圆管具有同心轴，所述圆弧槽的开口宽度和长度适于容纳一支烟支。

8.根据权利要求5所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述推烟杆的长度设置为适于当所述导烟管拔出所述吸烟机卷烟夹持器后，所述推烟模块和所述顶杆的端部之间仍然保持间隙，使所述推烟杆继续保持对烟支的推力。

9.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述烟支检测传感器为对射光电传感器，用于实时感测所述导烟管内的烟支。

10.根据权利要求1所述的不改变卷烟状态的插烟装置，其特征在于，所述插烟模块和所述推烟模块的行进速度可调。

11.根据权利要求1至10任一项所述的不改变卷烟状态的插烟装置的插烟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

插烟初始状态，推烟气缸的顶杆伸出推动推烟模块处于推烟预备位置，插烟气缸驱动插烟模块处于预设落料位置；

烟支从烟库落入插烟模块的导烟管内，烟支检测传感器感测到烟支后，插烟气缸驱动所述导烟管行进，所述导烟管前端圆管部插入吸烟机卷烟夹持口入口预设位置时，撑开吸烟机卷烟夹持口；

推烟气缸的顶杆缩回，释放推烟模块，砝码通过绳索和定滑轮将所述砝码重力转换的拉力作用于所述推烟杆推动烟支插入吸烟机卷烟夹持口，当烟支端部接触吸烟机卷烟夹持口底部贴合时，所述吸烟机卷烟夹持口底部对烟支的反作用力和所述拉力平衡，推烟杆到位静止；

插烟气缸驱动所述导烟管缩回，所述导烟管离开吸烟机卷烟夹持口；

推烟气缸的顶杆伸出推动推烟模块，使推烟杆回到推烟预备位置；

推烟气缸的顶杆到位，插烟完成，循环下一插烟操作。

12.根据权利要求11所述的插烟方法，其特征在于，所述导烟管离开卷烟夹持口时，所述推烟气缸的顶杆和推烟模块之间保持间隙，所述推烟杆能够持续保持推力，使所述吸烟机卷烟夹持口闭合时保持烟支位置。

13.根据权利要求11所述的插烟方法，其特征在于，所述插烟气缸驱动所述导烟管行进时，所述砝码机构和所述推烟气缸驱动所述推烟杆同步行进。

14.根据权利要求11所述的插烟方法，其特征在于，所述导烟管的端部为薄壁圆管，其后部开设为圆弧槽，所述圆弧槽和所述薄壁圆管部具有同一轴心线，所述圆弧槽的开口宽度和长度适于容纳一支所述烟支。

15.根据权利要求11所述的插烟方法，其特征在于，所述砝码的重力匹配于一支烟支的重量。

16.根据权利要求11所述的插烟方法，其特征在于，当完成一次插烟操作后，所述插烟模块和所述推烟模块正好处于下一次插烟动作的初始位置。

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