УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИГАРЕТ Российский патент 2004 года по МПК A24C5/34 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для контроля сигарет, а более конкретно к устройству для контроля противоположных концов сигареты для выявления неплотного табачного конца и наличия фильтра, а также для контроля средней части и определения наличия ленты из фольги, не содержащей железа.

Краткое описание изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является создание устройства для контроля сигарет для эффективного и надежного выявления дефектов в отдельных сигаретах в высокоскоростном потоке продукции и удаления бракованных сигарет из потока.

Согласно настоящему изобретению устройство для контроля сигарет, в частности для контроля отдельных сигарет в высокоскоростном потоке продукции, содержит станцию контроля и средство перемещения сигарет через станцию контроля. Станция контроля включает первый датчик для сканирования одного конца сигареты для выявления неплотного табачного конца и выработки сигнала о браке, если выявлена сигарета с неплотным табачным концом. Вторым датчиком сканируют противоположный конец сигареты для определения наличия сигаретного фильтра и выработки сигнала о браке, если сигаретный фильтр отсутствует. С помощью третьего датчика сканируют среднюю часть сигареты для определения наличия ленты из фольги, не содержащей железа, и выработки сигнала о браке, если лента отсутствует. Устройство для контроля сигарет дополнительно содержит четвертый датчик, предназначенный для обеспечения синхронизации работы блоков станции контроля для осуществления операций по выявлению брака и удалению любых бракованных сигарет из потока продукции.

Первый, второй и третий датчики предпочтительно выполняют, по меньшей мере, по шесть импульсов сканирования каждой сигареты. Кроме того, первый и второй датчики предпочтительно содержат волоконно-оптические датчики, тогда как третий и четвертый датчики предпочтительно содержат индуктивные датчики. Помимо этого, первый, второй и третий датчики могут осуществлять контроль в любом порядке.

Краткое описание иллюстраций

Новые отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения в дополнение к уже упомянутым выше станут очевидными специалистам в данной области при ознакомлении с последующим подробным описанием в сочетании с прилагаемыми иллюстрациями, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены одинаковые части и на которых изображено:

на Фиг.1 – представлен вид в перспективе устройства для контроля сигарет для выявления неплотных табачных концов, отсутствия фильтров и отсутствия металлических колец согласно настоящему изобретению;

на Фиг.2 – представлен вид сзади устройства, согласно Фиг.1;

на Фиг.3 – представлен вид справа устройства, согласно Фиг.1;

на Фиг.4 – представлено поперечное сечение сигареты, подлежащей контролю с помощью устройства, представленного на Фиг.1, 2 и 3;

на Фиг.5А, 5В, 5С – представлена ступенчатая схема функционирования системы управления устройства для контроля сигарет согласно настоящему изобретению;

на Фиг.6 – представлена принципиальная циклограмма выявления наличия неплотного табачного конца сигареты согласно настоящему изобретению;

на Фиг.7 – представлен вид одного из датчиков и сигаретной палочки, контролируемой с его помощью.

Подробное описание изобретения

На Фиг.1-3 изображено устройство 10 для контроля сигарет для проверки отдельных компонентов сигареты 12 и выявления любых дефектов в ней. Хотя устройство 10 для контроля сигарет предназначено для контроля ряда конструкций сигарет, ниже описана конструкция сигареты 12 и отдельных ее компонентов.

Сигарета 12 в основном включает внутренний стержень разрыхленного табака 14, окруженный наружным слоем уплотненного табака, или табачного мата, 16. Кончик сигареты 12 включает концевой фильтр 18 из ацетатцеллюлозы, а расположенный выше по потоку ацетатцеллюлозный фильтр 20 находится обычно в средней части сигареты. Фильтр 20 может быть в форме полой ацетатной трубки. Цилиндрическая втулка 22, которая также может быть в форме полой ацетатной трубки, отделяет один фильтр от другого, как показано на фиг.4. Лента 24 из металлической фольги, не содержащей железа, окружает средний фильтр 20, а наружная рубашка 26 из бумаги завершает конструкцию сигареты.

Сигарету 12 сначала проверяют на “курительных машинах”, которые выполняют очень небольшую, если вообще выполняют, “затяжку” во время курительного процесса. Сигарету вставляют в машину, и после периодического нанесения царапин в нагретом состоянии на внешней стороне табачного конца сигареты, оператор периодически продвигает машину. Для предотвращения использования некачественных сигарет в таких “курительных машинах”, сначала используют машину для определения наличия ленты 24 из фольги, не содержащей железа, перед процессом “курения”. Если лента отсутствует, то “курительная машина” не будет работать.

С помощью устройства 10 контролируют сигареты 12 для выявления: 1) наличия в сигарете концевого фильтра 18; 2) наличия в табаке, содержащемся в табачном стержне 14, неплотно упакованных концов; 3) наличия в сигарете ленты 24 из фольги.

При любом отклонении от требований, предъявляемых к сигаретам, устройство в конечном счете удаляет любую отбракованную сигарету из потока продукции.

Устройство 10 для контроля включает вращаемый транспортирующий барабан-митральезу 30 со множеством равномерно отстоящих друг от друга поперечных желобков 32 для приема сигарет, выполненных на его обечайке. Пара кольцевых канавок 34 прорезана перпендикулярно приемным желобкам 32, что лучше всего показано на Фиг.1. Посредством патрубка 36 для отсоса воздуха в желобках 32 для приема сигарет создают разрежение с целью удерживания сигарет 12 в выбранных желобках по мере их транспортировки с высокими рабочими скоростями.

Контрольная станция 38 расположена рядом с транспортирующим барабаном и опорный кронштейн 40 предназначен для поддержки контрольной станции в требуемом положении относительно барана. Контрольная станция 38 включает кронштейн 42 U-образной формы, выполненный и расположенный так, чтобы сигареты на транспортирующем барабане проходили между отстоящими друг от друга стенками 44, 46 контрольного кронштейна. Пластина 48 соединяет стенки 44, 46 и несущий кронштейн 40 может быть соединен с соответствующей рамой 49. Части 42, 44, 46 и 48 станции могут быть выполнены в виде единой конструкции, но могут быть изготовлены из какого-либо числа соединенных между собой элементов.

Волоконно-оптические датчики 50, 52 закреплены в стенках 44, 46 кронштейна 42 U-образной формы, по одному датчику в каждой стенке. Оба датчика направлены на концы сигарет 12, находящихся в желобках 32 для приема сигарет на барабане 30. Датчик 50 расположен несколько выше, чем датчик 52, что позволяет первым проверять один конец сигареты 12 датчиком 50 и непосредственно после этого датчиком 52 проверять другой конец сигареты. В действительности разница по высоте расположения датчиков 50, 52 приблизительно равна диаметру сигареты 12. Волоконно-оптическим датчиком 50 выявляют наличие неплотных табачных концов, если это имеет место, в то время как волоконно-оптическим датчиком 52 выявляют отсутствие фильтров 18. В случае обнаружения дефектов все сигареты с выявленными дефектами удаляют из потока продукции. Кроме того, конкретные датчики можно поменять местами.

Волоконно-оптические датчики 50, 52 коммерчески поставляет фирма Keyence Corporation (г. Осака, Япония) и фирма Keyence Corporation (США). Оба датчика являются волоконно-оптическими чувствительными элементами модели FU-35FА, а датчик 52 дополнительно включает фокусирующую линзу, также поставляемую фирмой Keyence под маркой F-2НАХ4. Датчик 50 модифицирован путем удаления фокусирующей линзы, как схематически показано на Фиг.7. Табачная палочка 100 освещается лучом света 51 конической формы, испускаемым датчиком 50. Оптимально табачная палочка 100 должна быть расположена так, чтобы ее наружная окружность по существу совмещалась с краями луча света. Практика настоящего изобретения включает позиционирование табачной палочки 100 несколько ближе или несколько дальше от датчика 50, поскольку при этом освещается часть табачной палочки 100, в которой наиболее вероятно недостаточно табака. Такое расположение позволяет контролировать весь конец сигареты 100 при высоких скоростях машины. Установлено, что погружение всего конца сигареты 100 в поток света позволяет значительно быстрее осуществлять сбор данных, чем это возможно при использовании сфокусированного луча света, получаемого с помощью линзы, вместе с датчиком. Следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие датчики, оснащенные соответствующими линзами, для формирования луча света, как показано на Фиг.7, для осуществления настоящего изобретения. Например, могут быть использованы линзы, с помощью которых можно создавать луч света с широким углом раскрытия. Правильный подбор датчика, а также, если требуется, линзы, находится в компетенции специалиста в данной области техники.

Контрольная станция 30 также включает индуктивный датчик 54, закрепленный в соединительной пластине 48 кронштейна 42 U-образной формы. Датчик 54 может быть направлен на центральную часть поперечных желобков 32 для приема сигарет транспортирующего барабана 30, где расположена лента 24 из металлической фольги сигареты 12. С помощью датчика 54 определяют наличие или отсутствие ленты из фольги в каждой сигарете и, если лента отсутствует, то эту сигарету впоследствии удаляют из потока продукции.

Датчик 54 коммерчески поставляется фирмой Keyence Corporation (г. Осака, Япония) и фирмой Keyence Corporation (США), например, марки Keyence ЕТ-308, и может быть использован в сочетании с усилителем, например, марки Keyence ЕТ-90.

Устройство 10 для контроля сигарет также содержит четвертый датчик 56 в форме индуктивного датчика, посредством которого обеспечивают информацию о синхронизации работы блоков устройства для осуществления трех условий контроля, а именно: наличия неплотных табачных концов, отсутствие фильтров 18 и отсутствие ленты 24 из фольги. Информация в двоичной форме от датчика 56 затем поступает в малый программируемый логический контроллер (ПЛК) для предварительной обработки и выработки сигнала о наличии брака. Как пояснено более подробно ниже, программа программируемого логического контроллера позволяет многократно сканировать конец табачной палочки каждой сигареты 12 с помощью волоконно-оптического датчика 50 и исключает оптическое восприятие табачного мата 16, которым обернут табачный стержень 14. Кроме того, выявление наличия фильтра 18 осуществляют волоконно-оптическим датчиком 52, а выявление наличия ленты 24 из фольги производят индуктивным датчиком 54 в то же самое время, когда выявляют неплотный табачный конец. Полученные результирующие данные обследований загружают в сдвиговый регистр (не показан), и он может управлять выбрасывающим клапаном или подобным механизмом (не показан) с целью удаления любой бракованной сигареты из потока продукции.

Далее приведено описание принципиальной схемы системы управления, представленной на Фиг.5, иллюстрирующей работу устройства 10 для контроля сигарет.

Позвенные пояснения

Звено 3. Это звено вводит все важные входные сигналы для программируемого логического контроллера для работы в высокоскоростном режиме. Это обеспечивает возможность не потерять ни один входной сигнал.

Звено 9. Это звено устанавливает ячейки памяти СЧЕТ, НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ и ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ в “0”, “0” и “2000” соответственно. Контакты НАЧАЛО готовы для выполнения первого импульса сканирования по программе программируемого логического контроллера.

Звено 11. Включает индикаторную лапочку, если нажимная кнопка “ВКЛЮЧЕНО” нажата. Кнопка “ВКЛЮЧЕНО” является фиксируемой.

Звено 13. Это звено определяет нарастающий и убывающий фронты сигнала синхронизации “CLOCK” блоков устройства. Сигнал синхронизации “CLOCK” формируется зубчатым колесом, установленным на барабане устройства, и индуктивный бесконтактный датчик детектирует зубчатую поверхность. Значения сигнала “ВЕРХНИЙ КРАЙ” и “НИЖНИЙ КРАЙ” являются логической истиной только при переходе сигнала “CLOCK” в условия наличия соответствующего фронта.

Звено 16. Если значения сигнала “ВЕРХНИЙ КРАЙ” - истина, а значения сигнала “НИЖНИЙ КРАЙ” - не истина, то задается режим “ОКНО”.

Звено 18. Если значение сигнала “ВЕРХНИЙ КРАЙ” - не истина, а значение сигнала “НИЖНИЙ КРАЙ” – истина, то осуществляют сброс режима “ОКНО”. Сигнал режима “ОКНО” отслеживает сигнал “CLOCK”.

Звено 20. Значение ячейки “СЧЕТЧИК” увеличивается при каждом импульсе сканирования программируемого логического контроллера до тех пор, пока присутствует режим “ОКНО” и не присутствует сигнал “ОКНО ЗАКРЫТО”. Это число затем является общим числом импульсов сканирования программируемого логического контроллера во время наличия режима “ОКНО”. Значение ячейки “СЧЕТЧИКА” будет затем использовано в программе для определения программируемым логическим контроллером входных сигналов, соответствующих неплотному табачному концу, отсутствию фильтра и кольца из фольги, осуществляя это, программа может “НЕ ОПРЕДЕЛИТЬ конец сигареты”, который содержит лист табака, а детектор определения неплотного табачного конца может “смотреть на” центральную часть сигареты, где расположен табачный наполнитель.

Звено 24. Это звено является самой существенной частью программы. Каждое сканирование, выполняемое программируемым логическим контроллером, пока имеет место режим “ОКНО”, эти линии сравнивают текущее значение сканирования значения (СЧЕТЧИКА) со значениями в ячейках “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” и выдает битовый сигнал “НИЗКИЙ КРАЙ”, если значение ячейки “СЧЕТЧИКА” больше значения ячейки “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА”, и выдает сигнал “ВЫСОКИЙ КРАЙ”, если значение ячейки “СЧЕТЧИКА” меньше значения ячейки “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА”. Значение ячейки “СЧЕТЧИКА” находится между значениями “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” тогда, когда определен входной сигнал о наличии Неплотного табачного конца. Например, если число сканирований равно 6, а “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” равно 2 и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЧЕТЧИКА” равно 4, то Неплотный табачный конец определяется только во время значения “СЧЕТЧИКА”, равного 3. Смотрите, пожалуйста, Звено 39 для вычислений “НИЗКОГО ЗНАЧЕНИЯ СЧЕТЧИКА” и “ВЫСОКОГО ЗНАЧЕНИЯ СЧЕТЧИКА”.

Звено 29. Это звено определяет Неплотный табачный конец. Между значениями сигнала “НИЗКИЙ КРАЙ” и “ВЫСОКИЙ КРАЙ”, если присутствует сигнал “КОНЦЫ” – хорошая сигарета, - то (к сдвиговому регистру) посылается сигнал “ВХОД”.

Звено 31. Как и в Звене 29, детекторы “ФОЛЬГА” и “ФИЛЬТР” считываются таким же образом. Сигнал “ВХОД 2” является входным сигналом сдвигового регистра для второй стадии. Это осуществляется из-за механического смещения, соответствующего одному желобку, в расположении датчиков для выявления наличия как ФОЛЬГИ, так и ФИЛЬТРА.

Звено 35, 36. Это звено включает Соленоид удаления брака. Для удаления бракованной сигареты вручную с помощью кнопки “УДАЛЕНИЕ БРАКА” включают соленоид, если кнопка “УДАЛЕНИЯ БРАКА” переведена в положение “ВКЛЮЧЕНО”, а для работы в автоматическом режиме (нормальный режим работы) выходной сигнал от сдвигового регистра (СДВИГОВЫЙ РЕГИСТР 2) подает сигнал удаления во время наличия режима “ОКНО” и “ВЫСОКИЙ КРАЙ”. Значение сигнала “ВЫСОКИЙ КРАЙ” используют потому, что соленоид удаления брака действует медленно во время переключения в закрытое состояние, и нежелательно удалять больше одной бракованной сигареты за один раз.

Звено 39, 40. На нисходящем фронте сигнала режима “ОКНО” осуществляются все действия по восстановлению элементов для выполнения следующей операции контроля на следующей сигарете. Текущее значение “СЧЕТЧИКА” делится на 3 и хранится в ячейке “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ” (“СЧЕТЧИКА-НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ”) или ²/₃ СЧЕТЧИКА хранится в ячейке “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ”. Все это происходит, если нет сигнала “ОКНО ЗАКРЫТО” (значение ячейки “СЧЕТЧИКА” не больше 2000), что означает, что устройство работает слишком медленно, чтобы в ней была продукция.

Звено 45, 50. Это – сдвиговый регистр. Имеется два входа ВХОД 1 для первой стадии и ВХОД 2 для второй стадии. Сигналы о Неплотных табачных концах – это входные сигналы в ВХОД 1, а сигналы об отсутствии ФОЛЬГИ и ФИЛЬТРА – это входные сигналы во вторую стадию. Если не определены входные сигналы, то первую стадию помещают во вторую стадию и ВХОД 1 помещают в Стадию 1. Логический “0” для Сдвигового регистра 2 означает, что сигарета будет отбракована.

Последняя линия переводит все рабочие регистры, за исключением регистров “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ” и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ”, в исходное положение для следующего сигнала “ОКНО”.

Звено 52. Инициализирующее звено для рабочих регистров памяти.

На Фиг.6 показана базовая циклограмма для выявления неплотного табачного конца. На этой диаграмме показано 12 импульсов сканирования. Обычно только шесть импульсов сканирования осуществляют при самой высокой скорости работы машины. На диаграмме представлен вариант Сигнала при “НЕПЛОТНОМ ТАБАЧНОМ КОНЦЕ”, или “КОНЦАХ”, но выявление наличия “ФОЛЬГИ” и “ФИЛЬТРА” производится таким же способом путем введения в действие “ВХОДА 2”. Края сигареты не воспринимаются чувствительными элементами из-за наличия бумаги сигареты или МАТА, которые могли бы вызвать ложное срабатывание ВХОДА 1, и только центральную часть сигареты проверяют, где присутствует реальный табачный наполнитель. Так как новое вычисление значений “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ” и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ” осуществляют во время периода логического нуля сигнала “ОКНО”, то программа использует n-ную сигарету для установки параметров для сигареты (n+1). Скорость устройства не может быть изменена достаточно быстро так, чтобы нарушить это вычисление, однако если скорость изменяется медленно, то программа будет автоматически изменять “НИЗКОЕ ЗНАЧЕНИЕ” и “ВЫСОКОЕ ЗНАЧЕНИЕ”, всегда “смотря” на центральную часть сигареты, таким образом всегда определяя наличие табака.

Вообще режим “ОКНО” создают механически тактируемым сигналом, который указывает на то, что нужно проконтролировать сигарету во время интервала “ОКНО”, а во время интервала между режимами “ОКНО” нужно устанавливать исходные параметры для следующей группы импульсов сканирования, выполняемой программируемым логическим контроллером при контроле следующей сигареты. Длительность каждого импульса сканирования, выполняемого программируемым логическим контроллером, обычно составляет 700 мкс, тогда как сигарета находится на месте контроля в течение около 4 мс. Кроме того, сдвиг сдвигового регистра производится во время логической низкой области режима “ОКНО”. Это инициирует выходной сигнал сдвигового регистра включить (или приостановить, в зависимости от значений ВХОД 1 или ВХОД 2) соленоид для отбраковки во время следующего сигнала ОКНО.

Устройство для контроля сигарет содержит четыре датчика: два для контроля концов и один для контроля средней части сигареты для выявления неплотного табачного конца сигареты, выявления наличия фильтра на другом конце сигареты и наличия кольца из фольги в средней части сигареты. Четвертый датчик обеспечивает устройство информацией для синхронизации действия блоков устройства для выявления трех факторов контроля. Затем информация в двоичной форме подается на вход программируемого логического контроллера для обработки данных и отбраковки, если обнаружены дефекты. Программа, заложенная в программируемом логическом контроллере, позволяет сканировать конец сигареты множество раз для выявления неплотного табачного конца сигареты. Получаемые в результате индикации данные направляют в сдвиговый регистр, и он управляет браковочным клапаном или подобным устройством, которое срабатывает для удаления бракованных сигарет из потока продукции. Изобретение позволяет эффективно и надежно выявить дефекты отдельных сигарет в высокоскоростном потоке продукции и удалить бракованные сигареты из потока. 3 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для контроля сигарет, предназначенное для контроля отдельных сигарет в потоке продукции, содержащее станцию контроля и средство перемещения сигарет через станцию контроля, причем станция контроля содержит первый датчик для сканирования одного конца сигареты для выявления неплотного табачного конца и выработки сигнала отбраковки, если выявлен неплотный табачный конец; второй датчик для сканирования другого конца сигареты для определения наличия сигаретного фильтра и выработки сигнала отбраковки, если отсутствует сигаретный фильтр; третий датчик для сканирования средней части сигареты для определения наличия ленты из металлической фольги и выработки сигнала отбраковки, если лента из металлической фольги отсутствует; четвертый датчик для обеспечения информации о синхронизации работы органов машины для отбраковки и удаления любых бракованных сигарет из потока продукции.2. Устройство для контроля сигарет по п.1, в котором каждый из первого, второго и третьего датчиков осуществляют, по меньшей мере, шесть импульсов сканирования каждой сигареты.3. Устройство для контроля сигарет по п.1, в котором каждый из первого и второго датчиков представляет собой волоконно-оптический датчик.4. Устройство для контроля сигарет по п.1, в котором каждый из третьего и четвертого датчиков представляет собой индуктивный датчик.