用于在烟草工业中使用的机器中传送的旋转段的检测的方法和设备以及包括该设备的用于生产多段杆的机器

技术领域

本发明涉及一种用于检测在烟草工业机器中传送的旋转段(rotated segments)的方法和设备。

本发明还涉及一种包括根据本发明的设备的用于生产多段杆(multisegment rod)的机器。

背景技术

烟草工业中生产的香烟被提供有由一种过滤材料或者具有不同物理特性的几种材料制成的滤嘴。由具有不同物理特性的几个段组成的滤嘴越来越常被使用。

用于生产单个杆的机器将由许多供给设备递送的许多不同段结合，该段通过借助于例如WO 2009/074540 Al中公开的装备有圆盘刀片的切割头切割由例如鼓式传送器传送的滤杆形成。

段被相继布置，以便形成连续的多段杆，多段杆最终被切割为单个多段杆。

由许多段形成多段杆的方法，以及借助切割头切割成多段杆的多段杆从EP 1763306 Bl中已知。在香烟生产工艺的进一步步骤期间，多段杆被切割成施加到单个香烟中的单个多段滤嘴。

多段杆的品质构成其生产的重要方面。高品质是通过保持段的精确尺寸(例如其直径和长度)并通过保持段的限定顺序以及其间的间隙而实现。

与通过将段的轴线与所生产的杆的轴线对齐来保持段正确对齐也很重要。目前，香烟生产商使用越来越短的段，例如段的长度接近段的直径。滤嘴也已知具有长度小于其直径的滤嘴，例如5mm或者更小。

在上述比例的情况下，存在段以这样的方式旋转的风险，即其轴线变得不平行于，例如横向于其所在的杆的轴线。

在杆中为这样的段指定的空间的尺寸能够使略微变形的段平行于杆的轴线以及大致垂直于杆的轴线定向时，上述是可能的。

这样的段相对于杆的轴线的倾斜定向也是可能的；于是段的变形更加明显，段相对于杆的旋转的方向和角度是完全随机的。

旋转段和包装多段杆的材料均发生变形，变形取决于旋转段的轮廓。换句话说，段的旋转导致生产的杆经受一定程度的变形，这意味着在不正确定位的段的区域中杆不是圆柱形的。

从以本申请人的名义的申请PL403464已知一种通过检测包装材料变形来检测旋转段的方法和设备。然而，其结果是在硬和/或厚的包装材料的情况下，旋转段不引起杆的变形，而相反，段随着包装材料的圆柱形形状被挤压。在这种情况下，包含旋转段的多段杆应从生产工艺中被排除。

所描述类型的已知设备的另一缺点在于，其操作的可靠性仅当杆以有限的速度被传送时可以令人满意。

发明内容

本发明的目标是提供一种方法、一种设备和一种机器，用于在一连串的段被包装在包装材料中之前可靠且快速地检测一连串的段中的旋转段，以便包含任何旋转段的杆可从一连串切割的多段杆中被排除。

本发明的另一目标是提供上述类型的一种方法、一种设备和一种机器，其中当杆以相对较高的速度，甚至在500米/分钟的范围内被传送时，该检测是可能的。

本发明涉及烟草工业的全完成品和半成品，例如包含滤嘴段的多段滤杆、包含滤嘴段及用于修改或给予芳香的附加部件的多段滤杆、包含滤嘴段和用于修改所使用材料的过滤特性的附加物件的多段滤杆、包含滤嘴段和非滤嘴段两者的多段滤杆、具有低烟草含量的多段商品，以及带有附接的单段或多段烟嘴的香烟。包含在杆中的段可被直接相继布置或者在其间布置有间隙。

根据本发明，提供一种用于在烟草工业中使用的机器中相继传送的未包装的一连串段中的旋转段的检测的方法，所述方法包括使用用于照亮所述段的辐射源和由所述段反射的辐射的接收器，所述方法进一步包括当检测到旋转段时借助于控制单元产生错误信号。

根据本发明的所述方法的特征在于，传送的一连串的段由激光束照亮，以便在每个段上形成其光轮廓，所述光轮廓的图像借助于辐射接收器被记录，并且在于，形成在每个段上的光轮廓借助于分析单元与限定的基准轮廓进行比较，并且每当检测到记录的光轮廓和所述基准轮廓之间的差异时产生所述错误信号。

一连串的段优选由具有选自包括平直束、具有弓状截面的束和椭圆段的形状的束的组的形状的激光束照亮。

一连串的段优选由垂直于一连串的段的行进方向的激光束照亮，激光束可选地与一连串的段的行进方向成角度地定向。

在本发明的优选实施例中，一连串的段优选由具有椭圆形状的激光束照亮，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度反射的辐射。

特别优选地，一连串的段由具有椭圆形状的激光束照亮，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成45°的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成45°的角度反射的辐射。

所述段的光轮廓的图像优选借助于摄像机被记录。

根据本发明，提供一种设备，用于在烟草工业中使用的机器中相继传送的未包装的一连串的段中的旋转段的检测的设备，所述设备包括辐射源、辐射接收器和用于产生错误信号的控制单元。

根据本发明的所述设备的特征在于，所述辐射源适于由激光束照亮传送的一连串的段，以便在每个段上形成其光轮廓，并且在于，辐射接收器适于记录形成在每个段上的所述光轮廓的图像，所述控制单元与分析单元相关联，所述分析单元适于将形成在每个段上的光轮廓与限定的基准轮廓进行比较，并且所述控制单元适于每当检测到记录的光轮廓和所述基准轮廓之间的差异时产生所述错误信号。

优选地，所述辐射源适于产生具有选自包括平直束、具有弓状截面的束和椭圆段的形状的束的组的形状的激光束。

所述辐射源可适于产生垂直于一连串的段的行进方向的激光束，激光束可选地与一连串的段的行进方向成角度地定向。

在优选的实施例中，所述辐射源适于产生具有椭圆形状的激光束，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度反射的辐射。

特别优选地，所述辐射源适于产生具有椭圆形状的激光束，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成45°的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成45°的角度反射的辐射。

所述辐射接收器优选为摄像机。

根据本发明，提供一种在烟草工业中使用的机器用于生产多段杆，包括：用于供给段的装置；用于供给包装材料的装置；用于传送位于所述包装材料上的一连串的段的装置；用于通过将一连串的段由所述包装材料封装形成连续的多段杆的装置，所述机器进一步包括用于将连续的杆切割成单个多段杆的切割组件和机器控制单元。

根据本发明的所述机器的特征在于，在用于形成连续的多段杆的装置的上游被提供有根据本发明的用于旋转段的检测的设备，根据本发明的所述设备的所述控制单元与所述机器控制单元相关联，所述机器被进一步提供有用于排除包含检测到的旋转段的杆的排除组件。

由于根据本发明的旋转段的检测是在一连串的段被封装在包装材料内之前实现的，所以所有的旋转段可被检测到，即使它们中的一些当被封装在最终的多段杆中时发生变形并且不可见。用于检测的设备的控制单元与机器控制单元相关联使得一旦多段杆已被切割成单个杆，则包含旋转段的杆能够被排除。

而且，根据本发明，由于仅使用一个辐射源来产生每个段的光轮廓的仅一个图像，所以待由分析单个段的光轮廓的单元处理的数据量相对较小。因此，用于检测的设备的控制单元的操作被显著加快，并因此整个机器的操作显著加快。

以上优点在使用椭圆形激光束时最明显，即与段成30°和60°之间的角度地定向的具有椭圆形的段的形状的激光束。

如果是这种情况，并且辐射接收器被定位在被调节到形成在段上的光轮廓的平面的适合的角度处，那么在未旋转的段的情况下，由接收器记录的图像是直线段。

因此，将未旋转的单个段的光轮廓与基准轮廓进行比较的分析单元，以及设备的控制单元，它们都处理相对较小量的数据，并因此它们在常规(未旋转)段的情况下操作相当快。

附图说明

已参考附图进一步描述本发明的优选实施例，附图中：

图1示出示例性的连续多段滤杆；

图2示出另一示例性的连续多段滤杆；

图3示出带有旋转段的图1的杆；

图4示出带有不同旋转段的图1的杆；

图5示出包含在具有薄包装材料的图4的杆中的旋转段的沿平面A-A的截面；

图6示出包含在具有硬包装材料的图4的杆中的旋转段的沿平面A-A的截面；

图7示出包含在图4的杆中的非旋转段的沿平面B-B的截面；

图8示意性地示出根据本发明的用于生产多段杆的机器的片断；

图9示意性地示出根据本发明的用于检测的设备；

图10a示意性地示出沿一连串的段的轴线截取的、由平直激光束在非旋转段上形成的光轮廓的视图；

图10b示出由平直激光束在图10a的非旋转段上形成并由辐射接收器记录的光轮廓；

图11a示出类似于图10a的视图，其中光束照在旋转段上；

图11b示出由辐射接收器记录的图11a的旋转段的光轮廓；

图12a示出类似于图11a的视图，其中光束照在与图11a不同的旋转段上；

图12b示出由辐射接收器记录的图12a的旋转段的光轮廓；

图13a示意性地示出横向于一连串的段的轴线取得的包装的段的俯视图，在一个段上可看见由椭圆形光束形成的光轮廓；

图13b示出由辐射接收器记录的图13a的非旋转段的光轮廓；

图13c示出由辐射接收器记录的、由椭圆形光束照射的旋转段的示例性光轮廓。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出示例性连续多段滤杆CR1、CR1'的片断，图1中包括交替的段2和段3，并且图2中包括交替的段2、段4和段5，这些段为任何已知的圆柱形段，为实心或中空的，由多种材料制成。段被封装在共同的包装中，特别是纸包装材料。图中示出的多段杆看起来像包装材料是透明的。

图1和图2中所示的示例中，段2均是各段中最短的，其长度接近于滤杆的直径。在多段杆的生产过程期间，这种短的段会意外发生旋转。

图3和图4中，这些旋转段被标记为2A和2B。杆在生产过程期间行进的轴向方向以箭头10表示。图3中的多段杆CR1的轴线Y位于附图的平面中，而旋转段2A的轴线XA被定向为垂直于附图的平面。图4中，段2B的轴线XB相对于附图的平面倾斜，并且垂直于轴线Z；轴线XB也可以被定向为与轴线Z成角度。

图5、图6和图7示出图4中示出的段2B和段3的截面A-A和B-B。图6示出包装材料11'足够硬而不变形，同时段已被挤压并适应于包装材料11'的圆柱形形状的情况。图7中，包装具有对应于封装在圆柱形包装中的段3的圆形截面的圆形截面。

如示出根据本发明的用于由杆CR1、CR1'生产多段杆S的机器的片断的图8中可见，供给组件101将常规预先制备的滤嘴段传递到传送器102，在传送器102的表面上设置有包装纸103。当段在传送器102上被运送时，包装纸103被卷绕围绕段并在格式化组件F中被粘合。多段杆CR随后被形成，其中封装有单个段；多段杆CR行进至控制单元104的操作区中，并且随后借助于装备有刀具106的切割头105切割成杆S。典型的杆支撑和引导元件已在附图中被省略。用于生产多段杆的机器被装备有用于检测旋转段的设备110。

图9示出放大的用于检测的设备110(也在图8中显示)，包括辐射源107、辐射接收器108和用于产生错误信号的控制单元111。辐射源与用于检测的设备的控制单元111相关联。用于检测的设备的控制单元111与分析单元112相关联。辐射源117适于用激光束12照亮行进的一连串的段，以便在每个段上形成其光轮廓。如图9中可见，激光束12可以以一角度α指向一连串的段，或者可以如图8中所示垂直于一连串的段的行进方向。此外，所产生的激光束12的截面可以具有多种形状，例如，其可以是平直束、弓状束或者椭圆形的段的形状的束。

在所描述的实施例中，辐射源107为激光源。包括光敏元件的辐射接收器108可以是记录行进的段的光轮廓(即照亮单个段的光束的图像)的摄像机。辐射接收器108接收由段反射且定向在与段的行进方向成角度β的辐射。对应于记录的光轮廓的信号被传递到与控制单元111相关联的分析单元112；分析单元112将记录的光轮廓与基准轮廓进行比较。基准轮廓是对应于非旋转段的轮廓。形成在段上的光轮廓和基准轮廓均可以以表示在坐标系中的一系列点的形式被记录，这易于通过常规分析单元来分析。

每当检测到在段上形成并由接收器108记录的光轮廓与基准轮廓之间的差异时，由控制单元111产生错误信号。概念：“由控制单元111产生错误信号”应被理解为也指由分析单元112产生错误信号的情况。分析单元112与控制单元111的关联使这两个电子组件的操作紧密地相互关联。

如果产生了对应于给定的旋转段的错误信号，则包含所述旋转段的杆S将由排除组件109排除，排除组件109并非必须位于切割头105的紧下游；其也可以位于例如收集所生产的杆的协作机器上。

返回参见图8，根据本发明的机器进一步被装备有与用于检测的设备的控制单元111相关联的机器控制单元113。响应于接收自控制单元111的错误信号，机器控制单元113使每个包含旋转段的杆借助于排除组件109被排除。

图10a、11a和12a示出由根据本发明的设备产生的辐射的平直束的视图，该视图沿一连串的段的轴线截取。

如在图10a中可见，来自辐射源107的激光束12指向随着包装材料103行进的长的非旋转段3的侧表面。在该实施例中，束12为垂直于段3的轴线定向并且位于附图的平面中的平直光束。由于光束指向段3的侧表面，光轮廓13A被形成在所述侧表面上。在辐射接收器108的视野14中，只有非旋转段3的侧表面的光轮廓13A是可见的。如以上提到的，这样的轮廓可以被认为是基准轮廓。

类似于图10a，图11a示出以直角照在短的旋转段2B的侧表面上的平直激光束12。因此，所述侧表面的光轮廓13B被形成在其上。在辐射接收器108的视野14中，段2B的侧表面的光轮廓13B是可见的。

图12a中，平直激光束12以直角照在短的段2C的侧表面上。段2C被旋转但是不同于图11a；其横向于一连串的段的行进方向定向。因此，段2C的侧表面的光轮廓13C被形成在其上，并且其具有直线段的形状。在辐射接收器108的视野14中，段2C的侧表面的光轮廓13C是可见的。

图13a示意性地示出横向于一连串的段的轴线截取的、由照在非旋转段上的椭圆形光束形成的光轮廓的俯视图。椭圆形光束应指向与一连串的段的行进方向成30°至60°范围的角度α处。在此情况下，光轮廓在俯视图中具有椭圆形的段的形状。对于某一角度α，可以将辐射接收器定位在这样的角β处，即形成在非旋转段上的光轮廓具有直线段的形状，即其如直线段一样对于接收器是“可见的”。本领域的技术人员将能够为具有给定直径的段选择适合的椭圆形和适合的角度α和β。优选地，如图9中所示，两个角度均为45°，并且椭圆形的长轴等于段的直径。

图13b示出在上述状况下形成在图13a的非旋转段上的光轮廓，该轮廓由接收器记录。在旋转段的情况中，由接收器记录的光轮廓15B可具有椭圆形形状，或者其可以具有弧形或椭圆形与直线段组合的形状(如图13c中所示)，或一些难以限定的曲线。如果基准轮廓是直线段，则这种曲线可由分析单元容易地辨别。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种在烟草工业中使用的机器中相继传送的未包装的一连串的段中的旋转段的检测的方法，所述方法包括使用用于照亮所述段的辐射源和由所述段反射的辐射的接收器，所述方法进一步包括当检测到旋转段时借助于控制单元产生错误信号，其特征在于，传送的一连串的段由激光束照亮，以便在每个段上形成其光轮廓，所述光轮廓的图像借助于辐射接收器被记录，并且在于，形成在每个段上的光轮廓借助于分析单元与限定的基准轮廓进行比较，并且每当检测到记录的光轮廓和所述基准轮廓之间的差异时产生所述错误信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一连串的段由具有选自包括平直束、具有弓状截面的束和椭圆段的形状的束的组的形状的激光束照亮。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一连串的段由垂直于一连串的段的行进方向的激光束照亮。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一连串的段由与一连串的段的行进方向成角度地定向的激光束照亮。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一连串的段由具有椭圆形状的激光束照亮，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度反射的辐射。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一连串的段由具有椭圆形状的激光束照亮，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成45°的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成45°的角度反射的辐射。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述段的光轮廓的图像借助于摄像机被记录。

8.一种用于在烟草工业中使用的机器中相继传送的未包装的一连串的段中的旋转段的检测的设备，所述设备包括辐射源、由所述段反射的辐射的接收器和用于产生错误信号的控制单元，其特征在于，所述辐射源适于由激光束照亮传送的一连串的段，以便在每个段上形成其光轮廓，并且在于，辐射接收器适于记录形成在每个段上的所述光轮廓的图像，所述控制单元与分析单元相关联，所述分析单元适于将形成在每个段上的光轮廓与限定的基准轮廓进行比较，并且所述控制单元适于每当检测到记录的光轮廓和所述基准轮廓之间的差异时产生所述错误信号。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述辐射源适于产生具有选自包括平直束、具有弓状截面的束和椭圆段的形状的束的组的形状的激光束。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述辐射源适于产生垂直于一连串的段的行进方向的激光束。

11.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述辐射源适于产生与一连串的段的行进方向成角度地定向的激光束。

12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述辐射源适于产生具有椭圆形状的激光束，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成30°和60°之间的角度反射的辐射。

13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述辐射源适于产生具有椭圆形状的激光束，该激光束定向为与一连串的段的行进方向成45°的角度，所述辐射接收器记录由每个段以与一连串的段的行进方向成45°的角度反射的辐射。

14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述辐射接收器为摄像机。

15.一种在烟草工业中使用的用于生产多段杆的机器，包括：

用于供给段的装置；

用于供给包装材料的装置；

用于传送位于所述包装材料上的一连串的段的装置；

用于通过将一连串的段封装在所述包装材料中形成连续的多段杆的装置；

用于将连续的杆切割成单个多段杆的切割组件；和

机器控制单元，

其特征在于，在用于形成连续的多段杆的装置的上游提供有根据权利要求8-14中任一项所述的用于旋转段的检测的设备，用于检测的所述设备的所述控制单元与所述机器控制单元相关联，所述机器被进一步提供有用于排除包含检测到的旋转段的杆的排除组件。