專利名稱：用于確定煙草工業(yè)中棒形物品之重量的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定煙草工業(yè)中棒形物品之重量或質量的方法和裝置，其特別適用于有一倍或多倍使用長度的包制好的煙桿。
存在著各種用于確定煙草工業(yè)中煙卷或其他棒形物品的密度或重量及質量的方法。目前，最廣泛的方法是用貝它射線(Beta)進行密度測量。為此一般方式是使β射線穿過待檢驗的煙卷桿并且得到穿過該煙桿的射線強度并將其作為煙桿密度的參量。根據(jù)這種煙桿的密度，就可以得出在進一步生產(chǎn)工藝中將煙桿分割成一倍或多倍使用長度的煙桿之重量。這一方法可得到能被接受的結果，但缺陷是，在不變的射線強度下隨著產(chǎn)品速度的增大其測量精度要下降，另外應用放射性的材料作為射線源導致技術安全的問題，以及拋給消費者更多的是是否接受的問題。另一種密度測量的方法利用了一種光學射線，其處于電磁波光譜的紅外線波長范圍內(nèi)。雖然其未出現(xiàn)放射線的問題，但是這個方法必需附加費用，以便補償附加的不希望的影響，即由于射線強度影響桿件或煙草材料的特性而導致的影響測量結果的問題。另一個公知的確定重量的方案是，從加工完畢的工序中提出煙卷或物品，將單個的或成組的物品在完工程序之外稱重。這是一個很可靠的重量確定方法，它幾乎允許任意的精度。當然它只允許抽查，因為以此方式不可能將所有制成的物品都稱重。
因此本發(fā)明任務在于進一步改進煙草工業(yè)中棒形物品的重量確定。
這一任務在開頭所述類型方法的前提下在本發(fā)明中是如此解決的使物品依次地沿一個彎曲的軌道運動并通過一個檢驗區(qū)；在該檢驗區(qū)中，檢測出一個作用在物品上的離心力并形成相應的離心力信號；該離心力信號被處理成代表著物品重量的重量信號。在物品沿一個彎曲的軌道運動時作用其上的離心力是直接與物品的質量有依賴關系的。由此該離心力的測量就是一種直接確定物品質量或重量的方法。與在生產(chǎn)程序之外對單個物品稱重相反，利用離心力測量方法可以確定每個所生產(chǎn)的物品之重量。
按照本發(fā)明對本方法的繼續(xù)發(fā)展和進一步的結構設置，包含在權利要求2至4中。同時權利要求2的方法提供的優(yōu)點是，在離心力和物品質量間為不復雜的數(shù)學關系。按照權利要求3的措施能夠在不同的物品速度下通過測量離心力實現(xiàn)重量確定。權利要求4包含了本發(fā)明方法的一個優(yōu)選的措施結構方案，其中，離心力作用是在到達檢驗區(qū)之前就已經(jīng)開始了，和在離開檢驗區(qū)之后才終止的。
在一個開頭所述類型的裝置情況下，為解決上述任務本發(fā)明提出一個輸送裝置用于使物品沿一個彎曲的軌道作通過檢測區(qū)的運動，還設置了用于檢測在檢測區(qū)作用于物品上離心力的之測量裝置，它可產(chǎn)生相應的離心力信號；以及一個評估裝置用于將離心力信號處理成代表物品重量的重量信號。
關于本發(fā)明裝置繼續(xù)發(fā)展和有利的結構設置之特征內(nèi)容記載在權利要求6至19中。同時權利要求6包含了當前優(yōu)選的裝置結構方案。權利要求7至10涉及的裝置和方法是檢測物品在運動通過檢測區(qū)時的離心力。權利要求11至13包含了應用力傳感器的特征方案，用它可產(chǎn)生與離心力對應的力信號。應用權利要求14和15的特征方案就可實現(xiàn)，能夠無干擾地進行離心力測量，同時，這些特征方案允許測量結構為一個很輕的結構設置。權利要求16至18涉及一個有利的檢測區(qū)結構配置和對其有利的條件，以便確保可以獲得可靠的離心力信號。權利要求19的特征方案允許在不同的物品速度下進行離心力測量。
本發(fā)明方法和裝置提供的優(yōu)點是，利用離心力就可測得一個直接與物品質量相關的參數(shù)。這種測量在流水線上進行和可獲得所有生產(chǎn)的物品，同時，利用本建議的方法就可以確定每個單獨生產(chǎn)的物品重量。依此就可確定重量平均值。按照本發(fā)明，不需要使用射線，因此，避免了關于核子或光學射線的缺陷。按照本發(fā)明獲得的測量值是與那些特別由于光學射線的透射性可能影響測量結果準確性的物品材料的特性完全無關的。而且實現(xiàn)這一點只需較小的成本和機械上的花費。
現(xiàn)在借助附圖詳細闡述本發(fā)明。其中，

圖1為本發(fā)明裝置一個實施例的截面圖；圖2為本發(fā)明裝置第二實施例的截面簡圖；圖3為帶有進口區(qū)，檢測區(qū)和出口區(qū)的轉鼓展開的局部簡圖；圖4為本發(fā)明裝置第三實施例的截面簡圖；在圖1中示意性地描述本發(fā)明裝置的一個實施例。用編號1表示一個沿箭頭2方向回轉的轉鼓輸送器，它在其圓周上設有帶抽氣口4且與軸線平行的凹槽3。在凹槽中置有煙草加工業(yè)中的棒形物品6，例如一倍或兩倍使用長度的煙桿，它們在轉鼓1轉動時與軸線成橫向地運動通過檢測區(qū)7。該轉鼓1在一個靜止的帶有沿圓周方向延伸的控制隙縫9的控制體8上轉動，該隙縫與凹槽3的抽氣口4相對應。該控制隙縫9通過抽氣管11與一個負壓源12相連接。這是傳統(tǒng)的技術不必要在此詳細說明。
按照本發(fā)明，該檢測區(qū)7設有一個測量裝置13，用于檢測在檢測區(qū)內(nèi)作用于物品6上的離心力和產(chǎn)生相應的離心力信號。在所示的實施例中并在檢測區(qū)7的范圍內(nèi)，這個測量裝置13設有兩個軸向并列的設置成窄軌結構的容置元件14和14a(還可參見圖3)，它們分別安置在一個彎曲桿16上，該桿支承一個作用于一個壓力傳感器例如一個壓電元件17上的壓力機構18。當需要或希望時，當然還可以設置多于兩個的并列容置元件。例如可以在兩個容置元件14和14a之間如圖3中附加地設置至少一個第三容置元件。依此，在物品通過檢測區(qū)產(chǎn)生的振動并因此會影響測量結果的問題就可減至最小。該彎曲桿和力傳感器是安置在一個與機器框相連接的靜止殼體19上的。在圖1的描繪中，看出該容置元件背側靠置的殼體19上。在此實施中，在容置元件14和殼體之間設置一個縫隙，以便允許容置元件向上相對于物品的運動軌道產(chǎn)生測量時必需的偏移。按照應用的力傳感器的種類和測量裝置結構的類型，這種偏移值計為幾個納米至約1/10mm(10-9m至0.1mm)。太大的容置元件的偏移可能在向導引軌22和24的過度中形成階梯，這將妨礙物品通過檢測區(qū)的運動和可能影響測量結果。應用兩個力傳感器來檢測作用在兩個容置元件14，14a上的離心力之優(yōu)點在于，可以使機械的傳遞系統(tǒng)設置得質量很小。但是，當然還可以使兩個或更多個容置元件作用在一個共同的力傳感器上。(未示出)。
該容置元件以及該實施例的整個測量裝置是相同的結構設置，因此，在這里描述一個這種測量裝置和其性能就足夠了。
該容置元件14和14a設置成滑軌的結構，它們在圓周方向上基本與輸送表面平行地布置。其對著該輸送器的導引面到凹槽3的基底的距離大于物品直徑，因此，可以實現(xiàn)對容置元件上離心力的測量而與其他力無關。與該滑軌14，14a相對的轉鼓彎曲的導引表面半徑可以小于轉鼓1的外表面半徑，這樣，可提高物品的離心力和獲得改進的離心力信號。
在檢測區(qū)7的上游，該裝置置有一個進口區(qū)21，其中，在本描述的實施例中，設置兩個與物品軌道大致平行的在輸送方向上延伸的窄導引軌22，它到該輸送器1的凹槽3之基底的距離至少與物品直徑相一致。該導引軌22的內(nèi)導引表面具有一個曲線輪廓，它直接地和盡可能無接縫地通過容置元件14的導引表面。在下游，在容置元件14和14a上并在出口區(qū)23中連接兩個另外的導引軌24，它們執(zhí)行在物品離開容置元件14和14a后在檢測區(qū)中的物品導引工作。圖3中示意性地描述了導引軌22和24在進口區(qū)中或出口區(qū)的布置。
如從圖1和2看出的，該控制縫隙9安置在檢測區(qū)7的范圍內(nèi)。這個區(qū)域還設置一個分開的控制縫隙26。它通過一個通氣管道27與大氣相連。該分開的控制縫隙26在上游和下游都通過該檢測區(qū)7并伸入進口區(qū)21及出口區(qū)23中。
力傳感器17(壓電元件)是通過一個放大器28連接到一個評估裝置29上的。同樣，和第二容置元件14a對應設置的力傳感器17a通過另外一個放大器28a與評估裝置29相連接。此外，該評估裝置29與一個檢測物品在檢測區(qū)7中速度的測量裝置31相連接。
在運行時，物品6通過由負壓源12經(jīng)過控制縫隙9和抽氣口4施加的抽吸力在轉鼓旋轉期間如此保持在凹槽中，即使得抽氣口3與控制縫隙9相連通。如果一個抽氣口在轉鼓旋轉時，經(jīng)過在控制縫隙9和分開的控制縫隙26間的分隔肋32時，則負壓的作用就被中斷。此時，該物品就不再保持在凹槽中和因此就由于作用于其上的離心力而在進口區(qū)21的范圍內(nèi)朝著導引軌22運動。同時，該物品在輸送方向2上進一步運動直至它在檢測區(qū)7中與容置元件14和14a相接觸為止。該容置元件14和14a，由作用在物品上的離心力加載，因此，力傳感器17(壓電元件)相應地產(chǎn)生反應。該力傳感器17產(chǎn)生與離心力對應的力信號，它通過放大器28和28a到達評估裝置29。該容置元件14，14a的滑動表面的彎曲徑選得越小，測得的離心力就越大。這樣，該彎曲半徑就可以例如選為轉鼓表面之半徑的一半大。該物品的離心力在檢測區(qū)內(nèi)為在進口區(qū)和出口區(qū)的連接區(qū)域中的兩倍大，其中，軌道22和24的彎曲半徑大約等于轉鼓表面之半徑。
將力信號與一個測量裝置31中代表著檢測區(qū)中相關物品速度的速度信號一起處理成質量信號或重量信號33，該信號被評估裝置繼續(xù)送到一個未示出的后序控制裝置中。如果物品的離心力是在一個預定的恒定速度下測得的，那么該評估裝置就可以確定一個相應的常數(shù)作為速度信號。在這個情況下，速度測量是不必要的。但是事實上，機器的速度在運行期間是變化的，因此，相應地該物品的速度在檢測區(qū)也是變化的。對于這種正常的情況，應設置測量裝置31連續(xù)地進行速度測量和形成速度信號。該重量信號33是在評估裝置29中原則上基于等式m=F·RV2]]>產(chǎn)生的，該公式確定了離心力F，物品的速度V，物品軌道之彎曲半徑R，以及其質量m之間的相互關系。其他干擾參數(shù)例如物品在容置元件14上的摩擦對力信號的影響可以通過考慮相應的經(jīng)驗校正因素加以補償或者通過使測量裝置13減小摩擦的配置和結構來加以減小。
在離開容置元件14和14a以后，在出口區(qū)23范圍內(nèi)的物品到達導引軌24上，它導引著該物品直至在控制縫隙26的端部并通過一個分隔肋34以后，該負壓源12的抽吸力又通過抽吸口起作用時為止和使物品6保持在凹槽中。
在圖1的實施例中該轉鼓1沿箭頭2的方向即順時針轉動?？梢宰C明有利的是，在測量裝置結構相同的情況下，將轉鼓的轉動方向選為相反的方向，因為這樣就可以避免摩擦力對于離心力信號的影響，進而保證可靠的測量結果。
按照圖2裝置的輸送裝置與圖1描述的配置關系完全一致。這些相同的內(nèi)容指的是，進口區(qū)21，檢測區(qū)7以及出口區(qū)23與相應的導引裝置的結構配置。圖2的裝置與圖1不同之處僅僅在于，測量裝置的結構。此處，在機器支架36的一側上安置一個彎曲桿37，它在其自由端部支承容置元件14。為檢測物品6在容置元件14上作用的離心力，該彎曲桿37支承兩個延伸測量條38和38a，它們產(chǎn)生與物品離心力對應的力信號，并又通過放大器28和28a發(fā)送到評估裝置29中，這與圖1的裝置相一致。評估裝置29如前面所述，將力信號處理成一個重量信號或質量信號33。
在圖4中描述本發(fā)明另一個實施例，其中，相同的構件用與圖1和圖3中相同的編號表示。該帶有轉鼓1的輸送裝置如圖1和2那樣是相同的。該導引軌道22和24是一個基本成板形的支承體39的組成部分。在該支承體39的空槽41中的平行膜片42上支承一個銷柱43，它本身以其前側端與容置元件14相連接。在后端，容置元件14通過銷柱43作用在一個力傳感器44上，例如也是一個壓電元件，它的輸出端，如前面已描述的，通過放大器28連接在評估裝置29上。將銷柱保持在起平行導引結構作用的膜片對上，因而具有的優(yōu)點是，該銷柱只有在縱方向上可以作接近和遠離該力傳感器44的運動。因此，在測量過程中以與膜片42確定的縱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。該力傳感器44是與在檢測區(qū)7的輻射中心并在物品的運動軌道上設置的法線46成傾斜地安置的。這個傾斜角在實施例中約為約30°并可以按照實際的條件作不同的選擇。這個傾斜位置同樣實現(xiàn)了，使至少一部分在測量過程中出現(xiàn)的摩擦力是相互反向起作用的和因此相互抵消。
如果，所有物品的重量或質量是分別確定的，即么要應用一個容置元件14，它的長度在轉鼓1的圓周方向上要小于一個轉鼓分度，如圖1和3描繪的。在此情況下，要使兩次連續(xù)測量之間的離心力信號返回到零。這樣的優(yōu)點是，測量時不需要絕對(值)的測量系統(tǒng)，因而大大地節(jié)省了費用。如果容置元件14，14a的滑動面在圓周方向上延伸超過多個轉鼓分度，那么就可獲得一個總信號，它包含了多個物品的離心力信號。由此，可以獲得一個用時間平均的離心力信號。
如果滑動表面的長度等于一個轉鼓分度，那么，在依次的測量之間的信號就不返回到零，但是又代表一個單獨物品的離心力。在此情況下，應該使用一個測量絕對值的測量系統(tǒng)。
在附圖中，并在圖1和2中描繪了容置元件14和14a，它們通過彎曲桿16，37作用在力傳感器17或38，38a上。一個在圖4中描繪的另外的并同樣有利的變型方案在于，該容置元件直接作用在力傳感器上，亦即形成該力傳感器的一個組成構件。
將力傳感器確定為壓電元件17以及延伸測量條38和38a。當然為了檢測離心力還可以應用其他適合的傳感器。例如，那種以電容或電感方式工作的器件。
權利要求
1.用于測定煙草工業(yè)中棒形物品特別是一倍或多倍使用長度的已包裝煙桿的重量或質量的方法，其特征在于該物品依次地沿一個彎曲的軌道通過一個檢測區(qū)運動；在該檢測區(qū)中檢測作用在物品上的離心力；然后形成相應的離心力信號；并將該離心力信號處理成代表物品重量的重量信號。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于該物品沿一個圓形軌道并與軸線成橫向地運動并通過檢測區(qū)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于測量物品在檢測區(qū)中的速度和形成相應的速度信號；然后將速度信號與離心力信號處理成一個代表物品重量的重量信號。
4.按權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于該物品借助抽氣作用被保持在轉動輸送器上與軸線平等的凹槽中；該物品在檢測區(qū)之前或之后通過中斷所述抽氣作用而被釋放；它們在一個具有力傳感器的容置元件上運行通過檢測區(qū)以便測量出作用于其上的離心力；接著，該物品通過轉入抽氣裝置又被保持在輸送器的凹槽中。
5.用于測定在煙草工業(yè)中棒形物品特別是有一倍或多倍使用長度的已包裝之煙桿的重量或質量的裝置，其特征在于設有一個輸送裝置(1)用于使物品(6)沿一個彎曲軌道作通過檢測區(qū)(7)的運動；還有測量裝置(13)用于檢測在檢測區(qū)(7)中作用于物品上的離心力并產(chǎn)生相應的離心力信號和設置一個評估裝置(29)用于將離心力信號處理成代表物品重量的重量信號(33)。
6.按權利要求5所述的裝置，其特征在于輸送裝置(1)是一個轉鼓并在圓周上設有和軸線平行的凹槽(3)以便容納物品(6)；該凹槽(3)設有抽氣口(4)；控制裝置(9，26)是為了將負壓施加在位于檢測區(qū)(7)之外部并在圓周部分中的抽氣口上以及為了以后在檢測區(qū)內(nèi)中斷該負壓作用而設置的。
7.按權利要求5或6所述的裝置，其特征在于將測量裝置(13)設置成容置元件(14，14a)結構，其具有至少一個在檢測區(qū)(7)中基本與彎曲軌道平行的并沿物品(6)的輸送方向(2)延伸的導引表面；該容置元件(14，14a)與力傳感器(17，38，38a)相互作用；該傳感器依據(jù)一個徑向上作用在容置元件(14，14a)上的力產(chǎn)生力信號；并且傳感器與評估裝置(29)相連接，該評估裝置(29)用于將力信號處理成代表物品重量的重量信號。
8.按權利要求7所述的裝置，其特征在于該容置元件(14，14a)本身是一個力傳感器的組成構件并直接作用在該力傳感器上。
9.按權利要求7所述的裝置，其特征在于該容置元件(14，14a)通過一個力傳遞裝置(16，18；37)與一個傳感器(17，38，38a)形成作用連接。
10.按權利要求9所述的裝置，其特征在于該容置元件(14，14a)安置在一個帶有壓力機構(18)的回轉杠桿或彎曲桿(16)上，該壓力機構(18)作用在力傳感器(17)上；這樣，一個徑向作用在容置元件上的力通過該回轉杠桿或彎曲桿(16)和該壓力機構(18)被傳遞到力傳感器(17)上。
11.按權利要求7至10之一所述的裝置，其特征在于在一個彎曲桿(37)上設置作為力傳感器的延伸測量條(38，38a)，該彎曲桿(37)一側固定在機器支架(36)上；該容置元件(14，14a)安置在彎曲桿的自由端部。
12.按權利要求7至10之一所述的裝置，其特征在于力傳感器(17)是一個壓電元件。
13.按權利要求7至12之一所述的裝置，其特征在于容置元件(14，14a)的長度在轉鼓(1)圓周方向上是小于轉鼓分度的。
14.按權利要求7至13之一所述的裝置，其特征在于在檢測區(qū)(7)中軸向上設置至少兩個并列的容置元件(14，14a)；該容置元件(14，14a)設置成在圓周方向上與輸送表面平行布置的滑軌；該軌道上對著輸送裝置設置的導引表面至輸送裝置(1)的凹槽基底的距離大于一個物品直徑。
15.按權利要求14所述的裝置，其特征在于每個容置元件(14，14a)與一個和評估裝置(29)連接的力傳感器(17，38，38a)形成作用連接；該評估裝置的結構設置得將兩個力傳感器的力信號分別處理成重量信號。
16.按權利要求5至15之一所述的裝置，其特征在于在檢測區(qū)(7)的前邊上游，設置一個進入?yún)^(qū)(21)，在該進入?yún)^(qū)中設置至少一個大約與物品的軌道平行的并在輸送方向(2)上延伸的導引表面(22)，它到輸送裝置(1)的凹槽(3)基底之距離至少與一個物品直徑相一致，將控制裝置(9，26)的結構設置成在物品離開檢測區(qū)(7)以后在出口區(qū)(23)中又將負壓源與凹槽(3)的抽氣口(4)接通。
17.按權利要求5-16之一所述的裝置，其特征在于，檢測區(qū)(7)的后部下游設有一個出面區(qū)，在輸出區(qū)中設置至少一個大約與物品(6)的通道平行且在輸送方向(2)上延伸的引導表面(24)，它到輸送裝置(1)的凹槽(3)基底的距離至少與一個物品的直徑相一致，而且該控制裝置(9，26)的結構設置成在物品離開檢驗區(qū)(7)之后在出口區(qū)(23)再次將負壓源與凹槽)的抽氣口(4)接通。
18.按權利要求16或17所述的裝置，其特征在于在進口區(qū)(21)和出口區(qū)(23)的導引表面(22，24)上，分別設置至少兩個平行的導引軌。
19.按權利要求5至18之一所述的裝置，其特征在于設置測量裝置(31)用于檢測物品(6)在運動通過檢測區(qū)(7)時的速度和產(chǎn)生相應的速度信號；該速度測量裝置(31)連接到評估裝置(29)上和該評估裝置(29)的功能是將速度信號和力傳感器(17，38，38a)的力信號處理成代表物品重量的重量信號。
20.按權利要求7至19之一所述的裝置，其特征在于至少兩個容置元件(14，14a)與一個共同的力傳感器(17，38，38a)形成作用連接。
21.按權利要求7至20之一所述的裝置，其特征在于該容置元件(14，14a)之導引表面的彎曲半徑小于轉鼓半徑。
全文摘要
一種方法和裝置，其用于確定在煙草工業(yè)中棒形物品的重量或質量，特別適用于包裝好的煙桿。該物品(6)沿一個彎曲的軌道通過檢測區(qū)(7)輸送，同時，其離心力被測定和產(chǎn)生一個在的離心力信號。這個離心力信號在一評估裝置(29)中處理成一個密度或質量信號(33)。上述措施的目的在于，能夠在煙草工業(yè)中確定物品的重量或質量，同時不會對物品有輻射作用，這種裝置之優(yōu)點特別在于由離心力信號直接確定出物品質量。
文檔編號A24C5/34GK1139755SQ9511506
公開日1997年1月8日 申請日期1995年8月4日 優(yōu)先權日1994年8月4日
發(fā)明者D·施羅德, D·扎赫爾, P·斯特勞布 申請人:豪尼機械制造股份公司