CN117441938A - 基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法及卷烟机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法及卷烟机组，构思在于基于既定条件，在检测起始时刻获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值及此时的卷烟纸纸盘尺寸值；当检测结束时，获取超声波流量计的第二累计流量值及此时的卷烟纸纸盘尺寸值；根据第一、第二累计流量值、搭口胶密度值，并结合检测起止时刻分别获取的纸盘尺寸值或既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。本发明不影响正常生产节奏，能满足对搭口胶施胶量进行在线实时检测的需求，便于在生产过程中进行动态调节，此外还提高了搭口胶施胶量的检测精度，规避了预估烟支总数的缺点，同时无需改动原卷烟机组硬件，大幅提升了搭口胶施胶量的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法及卷烟机组。
背景技术
卷烟纸搭口胶应用于烟支纵向接口处，宽度在1mm左右，其施胶量少，且在卷烟机上施胶区域小，导致检测难度较大。而卷烟纸搭口胶施胶量又对卷烟的物理质量、抽吸品质、安全性等参数产生重要影响，同时还对卷烟外观质量、原材料的消耗速度、设备的有效作业率等也起着一定的作用。但是，卷烟搭口胶施胶量的检测还没有国家标准、行业标准，以往在卷烟生产过程中烟机操作工判断搭口胶施胶量的大小主要依靠经验，例如通过观察胶的流速进行判断，这往往造成不同机台、不同班次实际施胶量存在较大差异。
现阶段，烟草行业多采用的搭口胶施胶量检测机制是模拟开机状态接胶并直接称重，然后根据卷烟机组车速计算施胶量，或者通过卷烟产量和用胶量推算施胶量；此外，还有通过精确称取干燥后的涂胶卷烟纸、未涂胶卷烟纸和胶的固含量推算卷烟搭口胶施胶量的方式；也有向搭口胶中添加标志物，再用含标志物的搭口胶卷烟，通过检测烟支中卷烟纸标志物的量来推算卷烟搭口胶施胶量；以及，在一些研究中也提出通过测量搭口胶痕宽度折算施胶量，并通过近红外探头测定搭口胶涂胶处的含水率折算施胶量的检测方法。
经实践验证及深入分析后，前述方式至少存在如下问题：(1)通过卷烟产量和用胶量来推算搭口胶施胶量(称重法)，由于卷烟跑条和残烟剔除等原因，所得结果不准确，只能粗略地测量搭口胶施胶量平均值；(2)通过精确称取干燥后的涂胶卷烟纸、未涂胶卷烟纸和胶的固含量推算卷烟搭口胶施胶量(烘干法)，由于卷烟纸定量和胶的固含量有波动，不是恒定值，很难准确测量搭口胶施胶量，只能大约测量某一长度的卷烟纸的搭口胶施胶量平均值，并且在样品制备过程中需要烘干等操作，程序较复杂，耗费时间较长，效率不高；(3)通过测量搭口胶胶痕宽度折算施胶量，由于浸润等作用，无法得知实际的涂胶厚度，且受涂胶均匀性的影响，不能准确测量；(4)通过红外探头探测涂胶处含水率折算施胶量，同样存在着无法得知实际涂胶厚度和胶的固含量有波动等问题，不能准确测量；(5)通过向搭口胶中添加标志物，再用含标志物的搭口胶卷烟，通过检测烟支中卷烟纸标志物的量推算卷烟搭口胶施胶量(标志物测量法)，该方法的程序烦琐，检测周期长，只适合进行设备点检、仪器标定和试验检测；(6)模拟开机状态接胶并直接称重然后根据卷烟机车速计算施胶量，由于接胶需要达到一定时间后才能比较准确，因此，只能测量一定时间段内单支卷烟施胶量的平均值，不能测量单支卷烟的施胶量，而且直接接胶，喷胶嘴没有卷烟纸堵塞和移动，但在实际生产过程中，搭口胶的施胶喷嘴与高速移动的卷烟纸近距离接触，卷烟纸会对喷嘴中的胶水自流过程产生一定的相互作用力，胶水自流过程中不存在这一作用力，因此与实际的施胶过程有差异，存在一定的测量误差。
综上而言，本发明在分析了目前行业内现有的施胶量检测方法及研究，认为普遍存在需要离线分析、操作较为复杂、检测结果的误差较大、检测效率较低等问题，无法有效解决搭口胶施胶量快速、准确测量的难题，并且无法满足根据检测结果在生产过程中对该参数实时调整的需求，进而也难以满足工业生产过程中高效率、高精度、高可靠性的要求。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法及卷烟机组，以解决前述提及的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面、本发明提供了一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法，其中包括：
基于既定条件，在检测起始时刻，获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
当卷烟机组运行至预设的检测结束时刻时，获取超声波流量计的第二累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
根据所述第一累计流量值、所述第二累计流量值、预先获取的搭口胶密度值，并结合检测起止时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值或结合既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。
在其中至少一种可能的实现方式中，结合卷烟纸纸盘尺寸值的施胶量计算方式包括：
利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
利用检测起始与结束时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值，求取检测时段内用于获取烟支总数的卷烟纸纸盘尺寸变化值；
基于所述胶液消耗总量、所述卷烟纸纸盘尺寸变化值、所述搭口胶密度值以及预设的卷烟纸特征参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述卷烟纸特征参数包括：卷烟纸厚度值以及单支烟支所用卷烟纸的长度值。
在其中至少一种可能的实现方式中，结合既定的生产参数的施胶量计算方式包括：
利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
基于所述胶液消耗总量、所述搭口胶密度值以及所述生产参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述生产参数包括：检测时段的时长以及卷烟机的车速。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述既定条件包括：卷烟机组的车速处于预设车速范围内，且未更换卷烟纸纸盘。
第二方面、本发明提供了一种执行前述检测方法的卷烟机组，其中，包括：外夹持在卷烟机组的供胶喷嘴与胶泵传动机构之间管路中的超声波流量计。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述超声波流量计与卷烟机组的原机控制器或独立配置的计算终端电信号连接。
与现有技术相比，本发明的主要设计构思在于，基于既定条件，在检测起始时刻，获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；当卷烟机组运行至预设的检测结束时刻时，获取超声波流量计的第二累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；根据所述第一累计流量值、所述第二累计流量值、预先获取的搭口胶密度值，并结合检测起止时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值或结合既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。本发明的检测时机不受限制且不影响正常生产节奏，能满足对搭口胶施胶量进行在线实时检测的需求，便于在生产过程中进行动态调节，此外还提高了搭口胶施胶量的检测精度，规避了预估烟支总数的缺点，更符合实际工况，同时无需改动原卷烟机组硬件，大幅提升了搭口胶施胶量的检测效率。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的超声波流量计的装配示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：
步骤S1、基于既定条件，在检测起始时刻，获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
步骤S2、当卷烟机组运行至预设的检测结束时刻时，获取超声波流量计的第二累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
步骤S3、根据所述第一累计流量值、所述第二累计流量值、预先获取的搭口胶密度值(可使用密度计测得)，并结合检测起始与结束时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值或结合既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。
对于结合卷烟纸纸盘尺寸值的施胶量计算方式，这里展开如下参考示例：
步骤S31、利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
步骤S32、利用检测起始与结束时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值，求取检测时段内的卷烟纸纸盘尺寸变化值；
步骤S33、基于所述胶液消耗总量、所述卷烟纸纸盘尺寸变化值、所述搭口胶密度值以及预设的卷烟纸特征参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述卷烟纸特征参数包括：卷烟纸厚度值(可由纸张厚度仪测得)、单支烟支所用卷烟纸的长度值(可来自工艺设定)。
具体来说，在卷烟机组正常生产状态下，采集检测起始时刻超声波流量计的第一累计流量V1(此流量值可等同于累计的供胶体积值/容积值，下同)，以及预安装在卷烟纸供纸辊处的位移传感器的第一示值d1(位移传感器可标定为检测卷烟纸纸盘直径，即在本实施例中，卷烟纸纸盘尺寸值为直径，但并不限于此)；当采集检测结束时刻到达后，获取此时的超声波流量计的第二累计流量V2，以及前述位移传感器的第二示值d2。在该检测时段内消耗的搭口胶量为V＝V2-V1，并按照公式G＝4000ρVhl/(πd1 2-πd2 2)计算出卷烟纸搭口胶施胶量，如前文所述，其中搭口胶密度ρ由密度计测得，卷烟纸厚度h由纸张厚度仪测得，单支烟支所用卷烟纸长度l为设定值(如常规卷烟为59mm，短支卷烟为50mm等)。
对于上述实施例中所用公式的推导过程可参考如下：设定在检测时段卷烟纸纸盘消耗部分的底面积S＝π[(d1/2)2-(d2/2)2]；此时段消耗的卷烟纸总长度L＝S/h；那么，此时段生产的烟支总数M＝L/l＝S/hl＝π[(d1/2)2-(d2/2)2]/hl；且可以立即地，此检测时段单支烟的施胶总质量G＝1000ρV/M，其中，G为单支烟支的卷烟纸搭口胶施胶量，单位mg/支；ρ为卷烟纸的搭口胶密度值，单位g/ml；V为检测期间消耗的搭口胶体积量，单位ml；M为检测期间生产的总烟支数，单位支；1000为单位换算常数。
由此，便可以得到前述公式G＝4000ρVhl/(πd1 2-πd2 2)。
对于结合既定的生产参数的施胶量计算方式，这里展开如下参考示例：
步骤S310、利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
步骤S320、基于所述胶液消耗总量、所述搭口胶密度值以及所述生产参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述生产参数包括：检测时段的时长以及卷烟机的车速。
具体来说，在搭口胶施胶量检测起始时刻，采集外夹式超声波流量计的第一累计流量V1；在检测结束时刻，采集外夹式超声波流量计的第二累计流量V2，按照公式G＝1000ρ(V2-V1)/TN计算卷烟纸搭口胶施胶量，其中，G为卷烟纸搭口胶施胶量，单位mg/支；ρ为卷烟纸搭口胶密度，单位g/ml；V1为检测初始时刻，外夹式超声波流量计累计流量，单位ml；V2为检测结束时刻，外夹式超声波流量计累计流量，单位ml；T为检测时长，单位min；N为卷烟机车速，单位支/min；1000为单位换算常数。可以理解地，TN即为检测时段内生产的烟支总数。
关于前述既定条件，具体可以是指在检测时段内，卷烟机组保持正常生产状态，卷烟机组车速处于预设车速范围内稳定运行，且除了非烟支跑条、输送带速度失控、纸带断裂等异常工况，还需在未更换卷烟纸纸盘的工况下。
最后，还可以说明的是，本发明还提供了一种执行上述检测方法的卷烟机组，在实际实施上述实施例时，如图2所示，根据卷烟机组的特点，可将外夹式超声波流量计4安装在胶泵传动机构1(图中简化示意)与供胶喷嘴3之间的一段胶管2上，所述超声波流量计与卷烟机组的原机控制器或独立配置的计算终端电信号连接，此实施方式无需对卷烟机组进行硬件改造，更加提升检测便利性及效率。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，基于既定条件，在检测起始时刻，获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；当卷烟机组运行至预设的检测结束时刻时，获取超声波流量计的第二累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；根据所述第一累计流量值、所述第二累计流量值、预先获取的搭口胶密度值，并结合检测起止时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值或结合既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。本发明的检测时机不受限制且不影响正常生产节奏，能满足对搭口胶施胶量进行在线实时检测的需求，便于在生产过程中进行动态调节，此外还提高了搭口胶施胶量的检测精度，规避了预估烟支总数的缺点，更符合实际工况，同时无需改动原卷烟机组硬件，大幅提升了搭口胶施胶量的检测效率。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法，其特征在于，包括：
基于既定条件，在检测起始时刻，获取夹持在胶液管路中的超声波流量计的第一累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
当卷烟机组运行至预设的检测结束时刻时，获取超声波流量计的第二累计流量值，并获取当前时刻的卷烟纸纸盘尺寸值；
根据所述第一累计流量值、所述第二累计流量值、预先获取的搭口胶密度值，并结合检测起止时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值或结合既定的生产参数，测得卷烟纸搭口胶的施胶量。
2.根据权利要求1所述的基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法，其特征在于，结合卷烟纸纸盘尺寸值的施胶量计算方式包括：
利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
利用检测起始与结束时刻分别获取的卷烟纸纸盘尺寸值，求取检测时段内用于获取烟支总数的卷烟纸纸盘尺寸变化值；
基于所述胶液消耗总量、所述卷烟纸纸盘尺寸变化值、所述搭口胶密度值以及预设的卷烟纸特征参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述卷烟纸特征参数包括：卷烟纸厚度值以及单支烟支所用卷烟纸的长度值。
3.根据权利要求1所述的基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法，其特征在于，结合既定的生产参数的施胶量计算方式包括：
利用所述第一累计流量值以及所述第二累计流量值，求取检测时段内的胶液消耗总量；
基于所述胶液消耗总量、所述搭口胶密度值以及所述生产参数，求取单支卷烟的卷烟纸搭口胶施胶量，其中所述生产参数包括：检测时段的时长以及卷烟机的车速。
4.根据权利要求1～3任一所述的基于超声波流量计的搭口胶施胶量检测方法，其特征在于，所述既定条件包括：卷烟机组的车速处于预设车速范围内，且未更换卷烟纸纸盘。
5.一种执行权利要求1～4任一项所述检测方法的卷烟机组，其特征在于，包括：外夹持在卷烟机组的供胶喷嘴与胶泵传动机构之间管路中的超声波流量计。
6.根据权利要求5所述的卷烟机组，其特征在于，所述超声波流量计与卷烟机组的原机控制器或独立配置的计算终端电信号连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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