CN1139755A - 用于确定烟草工业中棒形物品之重量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种方法和装置，其用于确定在烟草工业中棒形物品的重量或质量，特别适用于包装好的烟杆。该物品(6)沿一个弯曲的轨道通过检测区(7)输送，同时，其离心力被测定和产生一个在的离心力信号。这个离心力信号在一评估装置(29)中处理成一个密度或质量信号(33)。上述措施的目的在于，能够在烟草工业中确定物品的重量或质量，同时不会对物品有辐射作用，这种装置之优点特别在于由离心力信号直接确定出物品质量。

Description

用于确定烟草工业中棒形 物品之重量的方法和装置

本发明涉及一种用于确定烟草工业中棒形物品之重量或质量的方法和装置，其特别适用于有一倍或多倍使用长度的包制好的烟杆。

存在着各种用于确定烟草工业中烟卷或其他棒形物品的密度或重量及质量的方法。目前，最广泛的方法是用贝它射线(Beta)进行密度测量。为此一般方式是使β射线穿过待检验的烟卷杆并且得到穿过该烟杆的射线强度并将其作为烟杆密度的参量。根据这种烟杆的密度，就可以得出在进一步生产工艺中将烟杆分割成一倍或多倍使用长度的烟杆之重量。这一方法可得到能被接受的结果，但缺陷是，在不变的射线强度下随着产品速度的增大其测量精度要下降，另外应用放射性的材料作为射线源导致技术安全的问题，以及抛给消费者更多的是是否接受的问题。另一种密度测量的方法利用了一种光学射线，其处于电磁波光谱的红外线波长范围内。虽然其未出现放射线的问题，但是这个方法必需附加费用，以便补偿附加的不希望的影响，即由于射线强度影响杆件或烟草材料的特性而导致的影响测量结果的问题。另一个公知的确定重量的方案是，从加工完毕的工序中提出烟卷或物品，将单个的或成组的物品在完工程序之外称重。这是一个很可靠的重量确定方法，它几乎允许任意的精度。当然它只允许抽查，因为以此方式不可能将所有制成的物品都称重。

因此本发明任务在于进一步改进烟草工业中棒形物品的重量确定。

这一任务在开头所述类型方法的前提下在本发明中是如此解决的：使物品依次地沿一个弯曲的轨道运动并通过一个检验区；在该检验区中，检测出一个作用在物品上的离心力并形成相应的离心力信号；该离心力信号被处理成代表着物品重量的重量信号。在物品沿一个弯曲的轨道运动时作用其上的离心力是直接与物品的质量有依赖关系的。由此该离心力的测量就是一种直接确定物品质量或重量的方法。与在生产程序之外对单个物品称重相反，利用离心力测量方法可以确定每个所生产的物品之重量。

按照本发明对本方法的继续发展和进一步的结构设置，包含在权利要求2至4中。同时权利要求2的方法提供的优点是，在离心力和物品质量间为不复杂的数学关系。按照权利要求3的措施能够在不同的物品速度下通过测量离心力实现重量确定。权利要求4包含了本发明方法的一个优选的措施结构方案，其中，离心力作用是在到达检验区之前就已经开始了，和在离开检验区之后才终止的。

在一个开头所述类型的装置情况下，为解决上述任务本发明提出：一个输送装置用于使物品沿一个弯曲的轨道作通过检测区的运动，还设置了用于检测在检测区作用于物品上离心力的之测量装置，它可产生相应的离心力信号；以及一个评估装置用于将离心力信号处理成代表物品重量的重量信号。

关于本发明装置继续发展和有利的结构设置之特征内容记载在权利要求6至19中。同时权利要求6包含了当前优选的装置结构方案。权利要求7至10涉及的装置和方法是检测物品在运动通过检测区时的离心力。权利要求11至13包含了应用力传感器的特征方案，用它可产生与离心力对应的力信号。应用权利要求14和15的特征方案就可实现，能够无干扰地进行离心力测量，同时，这些特征方案允许测量结构为一个很轻的结构设置。权利要求16至18涉及一个有利的检测区结构配置和对其有利的条件，以便确保可以获得可靠的离心力信号。权利要求19的特征方案允许在不同的物品速度下进行离心力测量。

本发明方法和装置提供的优点是，利用离心力就可测得一个直接与物品质量相关的参数。这种测量在流水线上进行和可获得所有生产的物品，同时，利用本建议的方法就可以确定每个单独生产的物品重量。依此就可确定重量平均值。按照本发明，不需要使用射线，因此，避免了关于核子或光学射线的缺陷。按照本发明获得的测量值是与那些特别由于光学射线的透射性可能影响测量结果准确性的物品材料的特性完全无关的。而且实现这一点只需较小的成本和机械上的花费。

现在借助附图详细阐述本发明。其中，

图1为本发明装置一个实施例的截面图；

图2为本发明装置第二实施例的截面简图；

图3为带有进口区，检测区和出口区的转鼓展开的局部简图；

图4为本发明装置第三实施例的截面简图；

在图1中示意性地描述本发明装置的一个实施例。用编号1表示一个沿箭头2方向回转的转鼓输送器，它在其圆周上设有带抽气口4且与轴线平行的凹槽3。在凹槽中置有烟草加工业中的棒形物品6，例如一倍或两倍使用长度的烟杆，它们在转鼓1转动时与轴线成横向地运动通过检测区7。该转鼓1在一个静止的带有沿圆周方向延伸的控制隙缝9的控制体8上转动，该隙缝与凹槽3的抽气口4相对应。该控制隙缝9通过抽气管11与一个负压源12相连接。这是传统的技术不必要在此详细说明。

按照本发明，该检测区7设有一个测量装置13，用于检测在检测区内作用于物品6上的离心力和产生相应的离心力信号。在所示的实施例中并在检测区7的范围内，这个测量装置13设有两个轴向并列的设置成窄轨结构的容置元件14和14a(还可参见图3)，它们分别安置在一个弯曲杆16上，该杆支承一个作用于一个压力传感器例如一个压电元件17上的压力机构18。当需要或希望时，当然还可以设置多于两个的并列容置元件。例如可以在两个容置元件14和14a之间如图3中附加地设置至少一个第三容置元件。依此，在物品通过检测区产生的振动并因此会影响测量结果的问题就可减至最小。该弯曲杆和力传感器是安置在一个与机器框相连接的静止壳体19上的。在图1的描绘中，看出该容置元件背侧靠置的壳体19上。在此实施中，在容置元件14和壳体之间设置一个缝隙，以便允许容置元件向上相对于物品的运动轨道产生测量时必需的偏移。按照应用的力传感器的种类和测量装置结构的类型，这种偏移值计为几个纳米至约1/10mm(10^-9m至0.1mm)。太大的容置元件的偏移可能在向导引轨22和24的过度中形成阶梯，这将妨碍物品通过检测区的运动和可能影响测量结果。应用两个力传感器来检测作用在两个容置元件14，14a上的离心力之优点在于，可以使机械的传递系统设置得质量很小。但是，当然还可以使两个或更多个容置元件作用在一个共同的力传感器上。(未示出)。

该容置元件以及该实施例的整个测量装置是相同的结构设置，因此，在这里描述一个这种测量装置和其性能就足够了。

该容置元件14和14a设置成滑轨的结构，它们在圆周方向上基本与输送表面平行地布置。其对着该输送器的导引面到凹槽3的基底的距离大于物品直径，因此，可以实现对容置元件上离心力的测量而与其他力无关。与该滑轨14，14a相对的转鼓弯曲的导引表面半径可以小于转鼓1的外表面半径，这样，可提高物品的离心力和获得改进的离心力信号。

在检测区7的上游，该装置置有一个进口区21，其中，在本描述的实施例中，设置两个与物品轨道大致平行的在输送方向上延伸的窄导引轨22，它到该输送器1的凹槽3之基底的距离至少与物品直径相一致。该导引轨22的内导引表面具有一个曲线轮廓，它直接地和尽可能无接缝地通过容置元件14的导引表面。在下游，在容置元件14和14a上并在出口区23中连接两个另外的导引轨24，它们执行在物品离开容置元件14和14a后在检测区中的物品导引工作。图3中示意性地描述了导引轨22和24在进口区中或出口区的布置。

如从图1和2看出的，该控制缝隙9安置在检测区7的范围内。这个区域还设置一个分开的控制缝隙26。它通过一个通气管道27与大气相连。该分开的控制缝隙26在上游和下游都通过该检测区7并伸入进口区21及出口区23中。

力传感器17(压电元件)是通过一个放大器28连接到一个评估装置29上的。同样，和第二容置元件14a对应设置的力传感器17a通过另外一个放大器28a与评估装置29相连接。此外，该评估装置29与一个检测物品在检测区7中速度的测量装置31相连接。

在运行时，物品6通过由负压源12经过控制缝隙9和抽气口4施加的抽吸力在转鼓旋转期间如此保持在凹槽中，即使得抽气口3与控制缝隙9相连通。如果一个抽气口在转鼓旋转时，经过在控制缝隙9和分开的控制缝隙26间的分隔肋32时，则负压的作用就被中断。此时，该物品就不再保持在凹槽中和因此就由于作用于其上的离心力而在进口区21的范围内朝着导引轨22运动。同时，该物品在输送方向2上进一步运动直至它在检测区7中与容置元件14和14a相接触为止。该容置元件14和14a，由作用在物品上的离心力加载，因此，力传感器17(压电元件)相应地产生反应。该力传感器17产生与离心力对应的力信号，它通过放大器28和28a到达评估装置29。该容置元件14，14a的滑动表面的弯曲径选得越小，测得的离心力就越大。这样，该弯曲半径就可以例如选为转鼓表面之半径的一半大。该物品的离心力在检测区内为在进口区和出口区的连接区域中的两倍大，其中，轨道22和24的弯曲半径大约等于转鼓表面之半径。

将力信号与一个测量装置31中代表着检测区中相关物品速度的速度信号一起处理成质量信号或重量信号33，该信号被评估装置继续送到一个未示出的后序控制装置中。如果物品的离心力是在一个预定的恒定速度下测得的，那么该评估装置就可以确定一个相应的常数作为速度信号。在这个情况下，速度测量是不必要的。但是事实上，机器的速度在运行期间是变化的，因此，相应地该物品的速度在检测区也是变化的。对于这种正常的情况，应设置测量装置31连续地进行速度测量和形成速度信号。该重量信号33是在评估装置29中原则上基于等式 $m=\frac{F\·R}{V^2}$ 产生的，该公式确定了离心力F，物品的速度V，物品轨道之弯曲半径R，以及其质量m之间的相互关系。其他干扰参数例如物品在容置元件14上的摩擦对力信号的影响可以通过考虑相应的经验校正因素加以补偿或者通过使测量装置13减小摩擦的配置和结构来加以减小。

在离开容置元件14和14a以后，在出口区23范围内的物品到达导引轨24上，它导引着该物品直至在控制缝隙26的端部并通过一个分隔肋34以后，该负压源12的抽吸力又通过抽吸口起作用时为止和使物品6保持在凹槽中。

在图1的实施例中该转鼓1沿箭头2的方向即顺时针转动。可以证明有利的是，在测量装置结构相同的情况下，将转鼓的转动方向选为相反的方向，因为这样就可以避免摩擦力对于离心力信号的影响，进而保证可靠的测量结果。

按照图2装置的输送装置与图1描述的配置关系完全一致。这些相同的内容指的是，进口区21，检测区7以及出口区23与相应的导引装置的结构配置。图2的装置与图1不同之处仅仅在于，测量装置的结构。此处，在机器支架36的一侧上安置一个弯曲杆37，它在其自由端部支承容置元件14。为检测物品6在容置元件14上作用的离心力，该弯曲杆37支承两个延伸测量条38和38a，它们产生与物品离心力对应的力信号，并又通过放大器28和28a发送到评估装置29中，这与图1的装置相一致。评估装置29如前面所述，将力信号处理成一个重量信号或质量信号33。

在图4中描述本发明另一个实施例，其中，相同的构件用与图1和图3中相同的编号表示。该带有转鼓1的输送装置如图1和2那样是相同的。该导引轨道22和24是一个基本成板形的支承体39的组成部分。在该支承体39的空槽41中的平行膜片42上支承一个销柱43，它本身以其前侧端与容置元件14相连接。在后端，容置元件14通过销柱43作用在一个力传感器44上，例如也是一个压电元件，它的输出端，如前面已描述的，通过放大器28连接在评估装置29上。将销柱保持在起平行导引结构作用的膜片对上，因而具有的优点是，该销柱只有在纵方向上可以作接近和远离该力传感器44的运动。因此，在测量过程中以与膜片42确定的纵向相垂直地施加于容置元件14上的力分量的作用例如摩擦力的作用，就可以大大削弱了或者甚至完全消除了。该力传感器44是与在检测区7的辐射中心并在物品的运动轨道上设置的法线46成倾斜地安置的。这个倾斜角在实施例中约为约30°并可以按照实际的条件作不同的选择。这个倾斜位置同样实现了，使至少一部分在测量过程中出现的摩擦力是相互反向起作用的和因此相互抵消。

如果，所有物品的重量或质量是分别确定的，即么要应用一个容置元件14，它的长度在转鼓1的圆周方向上要小于一个转鼓分度，如图1和3描绘的。在此情况下，要使两次连续测量之间的离心力信号返回到零。这样的优点是，测量时不需要绝对(值)的测量系统，因而大大地节省了费用。如果容置元件14，14a的滑动面在圆周方向上延伸超过多个转鼓分度，那么就可获得一个总信号，它包含了多个物品的离心力信号。由此，可以获得一个用时间平均的离心力信号。

如果滑动表面的长度等于一个转鼓分度，那么，在依次的测量之间的信号就不返回到零，但是又代表一个单独物品的离心力。在此情况下，应该使用一个测量绝对值的测量系统。

在附图中，并在图1和2中描绘了容置元件14和14a，它们通过弯曲杆16，37作用在力传感器17或38，38a上。一个在图4中描绘的另外的并同样有利的变型方案在于，该容置元件直接作用在力传感器上，亦即形成该力传感器的一个组成构件。

将力传感器确定为压电元件17以及延伸测量条38和38a。当然为了检测离心力还可以应用其他适合的传感器。例如，那种以电容或电感方式工作的器件。

Claims (21)

1.用于测定烟草工业中棒形物品特别是一倍或多倍使用长度的已包装烟杆的重量或质量的方法，其特征在于：该物品依次地沿一个弯曲的轨道通过一个检测区运动；在该检测区中检测作用在物品上的离心力；然后形成相应的离心力信号；并将该离心力信号处理成代表物品重量的重量信号。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：该物品沿一个圆形轨道并与轴线成横向地运动并通过检测区。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：测量物品在检测区中的速度和形成相应的速度信号；然后将速度信号与离心力信号处理成一个代表物品重量的重量信号。

4.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于：该物品借助抽气作用被保持在转动输送器上与轴线平等的凹槽中；该物品在检测区之前或之后通过中断所述抽气作用而被释放；它们在一个具有力传感器的容置元件上运行通过检测区以便测量出作用于其上的离心力；接着，该物品通过转入抽气装置又被保持在输送器的凹槽中。

5.用于测定在烟草工业中棒形物品特别是有一倍或多倍使用长度的已包装之烟杆的重量或质量的装置，其特征在于：设有一个输送装置(1)用于使物品(6)沿一个弯曲轨道作通过检测区(7)的运动；还有测量装置(13)用于检测在检测区(7)中作用于物品上的离心力并产生相应的离心力信号和设置一个评估装置(29)用于将离心力信号处理成代表物品重量的重量信号(33)。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于：输送装置(1)是一个转鼓并在圆周上设有和轴线平行的凹槽(3)以便容纳物品(6)；该凹槽(3)设有抽气口(4)；控制装置(9，26)是为了将负压施加在位于检测区(7)之外部并在圆周部分中的抽气口上以及为了以后在检测区内中断该负压作用而设置的。

7.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于：将测量装置(13)设置成容置元件(14，14a)结构，其具有至少一个在检测区(7)中基本与弯曲轨道平行的并沿物品(6)的输送方向(2)延伸的导引表面；该容置元件(14，14a)与力传感器(17，38，38a)相互作用；该传感器依据一个径向上作用在容置元件(14，14a)上的力产生力信号；并且传感器与评估装置(29)相连接，该评估装置(29)用于将力信号处理成代表物品重量的重量信号。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于：

该容置元件(14，14a)本身是一个力传感器的组成构件并直接作用在该力传感器上。

9.按权利要求7所述的装置，其特征在于：

该容置元件(14，14a)通过一个力传递装置(16，18；37)与一个传感器(17，38，38a)形成作用连接。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于：

该容置元件(14，14a)安置在一个带有压力机构(18)的回转杠杆或弯曲杆(16)上，该压力机构(18)作用在力传感器(17)上；这样，一个径向作用在容置元件上的力通过该回转杠杆或弯曲杆(16)和该压力机构(18)被传递到力传感器(17)上。

11.按权利要求7至10之一所述的装置，其特征在于：

在一个弯曲杆(37)上设置作为力传感器的延伸测量条(38，38a)，该弯曲杆(37)一侧固定在机器支架(36)上；该容置元件(14，14a)安置在弯曲杆的自由端部。

12.按权利要求7至10之一所述的装置，其特征在于：

力传感器(17)是一个压电元件。

13.按权利要求7至12之一所述的装置，其特征在于：

容置元件(14，14a)的长度在转鼓(1)圆周方向上是小于转鼓分度的。

14.按权利要求7至13之一所述的装置，其特征在于：

在检测区(7)中轴向上设置至少两个并列的容置元件(14，14a)；该容置元件(14，14a)设置成在圆周方向上与输送表面平行布置的滑轨；该轨道上对着输送装置设置的导引表面至输送装置(1)的凹槽基底的距离大于一个物品直径。

15.按权利要求14所述的装置，其特征在于：

每个容置元件(14，14a)与一个和评估装置(29)连接的力传感器(17，38，38a)形成作用连接；该评估装置的结构设置得将两个力传感器的力信号分别处理成重量信号。

16.按权利要求5至15之一所述的装置，其特征在于：

在检测区(7)的前边上游，设置一个进入区(21)，在该进入区中设置至少一个大约与物品的轨道平行的并在输送方向(2)上延伸的导引表面(22)，它到输送装置(1)的凹槽(3)基底之距离至少与一个物品直径相一致，将控制装置(9，26)的结构设置成在物品离开检测区(7)以后在出口区(23)中又将负压源与凹槽(3)的抽气口(4)接通。

17.按权利要求5-16之一所述的装置，其特征在于，检测区(7)的后部下游设有一个出面区，在输出区中设置至少一个大约与物品(6)的通道平行且在输送方向(2)上延伸的引导表面(24)，它到输送装置(1)的凹槽(3)基底的距离至少与一个物品的直径相一致，而且该控制装置(9，26)的结构设置成在物品离开检验区(7)之后在出口区(23)再次将负压源与凹槽)的抽气口(4)接通。

18.按权利要求16或17所述的装置，其特征在于：

在进口区(21)和出口区(23)的导引表面(22，24)上，分别设置至少两个平行的导引轨。

19.按权利要求5至18之一所述的装置，其特征在于：

设置测量装置(31)用于检测物品(6)在运动通过检测区(7)时的速度和产生相应的速度信号；该速度测量装置(31)连接到评估装置(29)上和该评估装置(29)的功能是将速度信号和力传感器(17，38，38a)的力信号处理成代表物品重量的重量信号。

20.按权利要求7至19之一所述的装置，其特征在于：

至少两个容置元件(14，14a)与一个共同的力传感器(17，38，38a)形成作用连接。

21.按权利要求7至20之一所述的装置，其特征在于：

该容置元件(14，14a)之导引表面的弯曲半径小于转鼓半径。

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