制造用于烟草工业的棒状制品的方法和装置
技术领域
本发明涉及制造用于烟草工业的棒状制品。
背景技术
在本领域中，已知用于将各种类型的物体放置于棒状制品中的装置。球形物体和纵向物体都放置在香烟的烟嘴部分的过滤材料中以及烟草部分中。目前，能够见到“加热不燃烧(heat non burn)”类型的烟草产品，即，加热产生芳香的材料的产品。这样的产品的特点在于，与传统的燃烧烟草的香烟相比，对吸烟者有害的物质的排放减少。芳香可以由放置在烟草部分中的插入物散发的热量产生，这样的产品中的烟草可以是各种形式，例如切烟丝、皱纹纸、烟草膜或均质烟草片。为了加热烟雾产生材料，通常使用层状或棒状元件，该元件放置在由要加热的材料制成的香烟的一部分内。加热材料可以由吸烟者通常通过将其从香烟的末端引入烟雾产生材料所在的部分中而直接放置于这样的产品中，该加热元件也可以在生产这种香烟的阶段就已经被放置在其中。在制造阶段将加热元件放置在香烟的烟草部分中的情况下，通常使用电磁辐射的外部能源对其进行加热。加热元件可以被感应地加热，所产生的能量被用来加热烟草材料。
加热元件在香烟的烟草部分中的放置在生产用于烟草工业的棒状元件的机器上进行。通常，加热元件通过引入装置常常居中地引入由烟雾产生材料形成的未成形的轴中，使得加热元件在每一侧均被烟雾产生材料均匀地包围。
加热元件可以作为有限长度的精加工元件或环形的带插入到未成形的轴中，在成形该轴之后，有限长度的精加工元件或环形的带与与其一起的条带被切割。
PCT申请WO2016/184928公开了一种用于将由不锈钢制成的连续的带插入烟草材料丝束中的装置，烟草材料形成为连续的棒，该连续的棒通过切割头被切割成预定长度的单根棒。插入物适于被感应地加热并用于加热烟草材料，例如烟雾形成烟草基质。
PCT申请WO2016/184929公开了一种用于将由铁磁性金属制成的条带形加热元件插入烟草材料的绞合束(strand)中的装置，具有预定长度的条带位于绞合束中，因此可以在插入的条带之间切割最终形成的连续的棒。由此制造具有条带形加热元件的棒。
欧洲专利申请EP2677273A1公开了一种通过光学单元来估算棒状制品的端面质量的方法，其中来自所述单元的信号由控制器处理。可以使用切割表面的二维和三维测量。
发明内容
本文公开了一种制造用于烟草工业的棒状制品的方法，该棒状制品包括位于填充材料中的纵向插入物，该方法包括：供给连续移动的带状包装物；将填充材料的绞合束供给到运动的包装物上；以具有弱化部的带的形式将插入物材料供给到填充材料的绞合束中；将包装物包裹在具有插入物材料的填充材料的绞合束周围，以形成连续的棒；在横穿插入物材料的带中的弱化部的切割平面处，用切割头切割运动的连续的棒，以形成分离的端部终止的棒状制品；将棒状制品中的插入物的端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值；以及响应于所测得的相似度，相对于连续的棒的运动进行切割头的调节操作，以恢复棒状制品中的插入物的端部之间的最高相似度。
调节操作可以包括改变切割头的动作。
该方法还可以包括相对于连续的棒的运动速度来调节切割头的操作。
该方法还可以包括相对于连续的棒的运动速度来调节切割头的运动。
棒状制品的端部可以包括剪切表面，该方法还可以包括通过分析棒状制品的端部的剪切表面的图像来检查插入物的端部。
检查可以包括在棒状制品的端部处测量插入物的剪切表面的表面积。
将棒状制品中的插入物的端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值的步骤可以包括分析来自微波传感器的测量信号。
插入物材料带中的弱化部可通过在将插入物材料带供给到填充材料的绞合束中之前将插入物材料带传至组件来形成。
填充材料可以包含烟草。
弱化部可以包括位于插入物材料的纵向边缘处的两个相对的切口。
该方法还可以包括：渐进地调节切割头的运动与连续的棒的运动的同步度；以及在每次调节后将棒状制品中的插入物的端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值。
传感器可以是被构造为接收棒状制品的端部的剪切表面的图像的光学传感器。
该方法还可以包括使用弱化部形成组件来在带材料形式的插入物材料中形成弱化部。
本文还公开了一种制造用于烟草工业的棒状制品的装置，该棒状制品包括位于填充材料中的纵向插入物，其中装置包括：包装物供给组件，其被构造为供给连续的带状包装物；填充材料供给组件，其被构造为供给填充材料的绞合束；插入物材料带供给组件，其被构造为将具有弱化部的插入物材料的带供给到填充材料的绞合束中；配装组件，其被构造为形成包括填充材料和插入物材料带的连续的棒；切割头，其被构造为横穿插入物材料的带中的弱化部，从而形成具有端部的棒状制品；输送器，其被构造为将棒状制品输送至连续的棒；传感器，其被构造为在棒状制品的端部处检查插入物的端部；比较单元，其被构造为将插入物的端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值；以及控制器，其被构造为响应于相似度的度量值，相对于连续的棒的运动对切割头的操作进行调节操作，以在随后的棒状制品中恢复插入物的端部和模型之间的最高相似度。
控制器可以被构造为相对于连续的棒的运动来调节切割头的操作。
控制器可以调节切割头的操作速度。
传感器可以是被构造为接收棒状制品的端部的剪切表面的图像的光学传感器。
该装置还可以包括被构造为在插入物材料带中形成弱化部的弱化部形成组件。
换言之，本文公开了一种制造用于烟草工业的棒状制品的方法，该棒状制品包括位于填充材料中的纵向插入物，该方法包括：供给连续的带状包装物；将填充材料的绞合束供给到运动的包装物上；以具有弱化部的带的形式将插入物材料供给到填充材料的绞合束中；通过用包装物包裹在具有插入物材料的填充材料的绞合束周围而形成连续的棒；在横切插入物材料的带中的弱化部的切割平面处，通过切割头将运动的连续的棒切割成分离的棒状制品。该方法还包括：检查从连续的棒上切下的棒状制品中插入物的端部，并将端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值；以及根据相似度，相对于连续的棒的运动调节切割头的动作，以在后续的棒状制品中增加插入物的端部与模型之间的相似度。
换言之，本文还公开了一种制造用于烟草工业的棒状制品的装置，该棒状制品包括位于填充材料中的纵向插入物，其中该装置包括：包装物供给组件，其被构造为供给连续的带状包装物；填充材料供给组件，其被构造为供给填充材料的绞合束；插入物材料带供给组件，其被构造为将具有弱化部的插入物材料的带供给到填充材料的绞合束中；配装(garniture)组件，其被构造为形成包括填充材料和闭合的插入物材料带的连续的棒；切割头，其被构造为将连续的棒切割成分离的棒状制品，使得切割平面横穿插入物材料的带中的弱化部；输送器，其被构造为将棒状制品横向于连续的棒输送。该装置还包括：传感器，其被构造为在棒状制品的端部处检查插入物的端部；比较单元，其被构造为将插入物的端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值；以及控制器，其被构造为根据相似度来相对于连续的棒的运动调节切割头的动作，以便在随后的棒状制品中增加插入物的端部与模型之间的相似度。
本文所公开的制造棒状制品的方法和装置减少了被构造为切割连续的棒的切割头的能量消耗。此外，它改善了所制造的棒的质量。
附图说明
本文参照附图中所示的实施方式描述了根据本发明的方法和装置，在附图中：
图1示出了一种由连续的填充材料制造棒的机器，
图2示出了一种由烟草纤维制造棒的机器，
图3和图4示出了插入物材料的带的插入区域中的横截面，
图5和图6示出了插入物材料的带的弱化部，
图7和图8示出了在切割连续的棒CR之后在方向T上运动的棒R、R’、R”，
图9示意性示出了制棒机器的出料部件，
图10示出了滚筒输送器，
图11示出了检查装置的设置的例子，
图12示出了检查装置的设置的另一个例子。
具体实施方式
图1中所示的制棒机器1被设置成用于由填充材料2的连续的绞合束(例如，从储存单元3供应的均质烟草的绞合束)制造棒R。填充材料可以是适于含有香料、优选烟草香料的任何材料。它可以被定义为“烟雾产生烟草材料”。填充材料2的绞合束在制备单元4中通过辊卷曲和拉伸，以便于形成连续的棒。在制备单元中，可以使填充材料2的绞合束润湿，或者可以向其中添加香料。机器1设置有具有漏斗形状的引导元件5，填充材料的绞合束从制备单元4穿过该漏斗。填充材料2的绞合束在穿过引导元件5时被初始压缩。元件5可以设置有开口以将空气从填充材料2中排出。被初始压缩的填充材料穿过用作引导和压缩元件的引入管6。填充材料2的绞合束获得接近于所制造的棒CR的形状。引导和压缩元件5和引入管6可以形成为单个元件。
在机器1的棒形成部分中，设置有插入物材料带供给组件8，以将插入物材料9的带供给到填充材料2中。插入物材料可以由金属、塑料或任何其他材料制成。插入物材料带9从筒管10供给并穿过弱化部形成组件17到达插入物材料带供给组件11。弱化部是带的强度降低的区域。弱化部形成组件17可以是冲压装置或激光切割装置或被构造为形成切口的任何其他类型的装置。弱化部可以具有各种形状，这将在说明书中进一步描述。用于供给插入物材料带的插入物材料带供给组件11包括供给元件7，供给元件7具有轮的形式，该轮将其圆周周围的插入物材料的连续的带供给到填充材料的绞合束中。也可以采用任何其他供给元件，例如固定的引导弓形舌形物。引入管6设置为接收供给元件7和插入物材料带9。填充材料被放置到从包装物供给组件18供给的运动的连续包装物14上。插入物材料带供给组件8设置有弱化部形成组件17，并且带就在被插入到填充材料2的绞合束中之前被弱化。插入物材料带供给组件8可以适于供给具有在其他地方(即，在另一个机器上)形成的弱化部的带。
在弱化部处，插入物材料带具有较低的强度。弱化部可以具有缩颈、圆形或椭圆形开口的形式。在切断棒(具有多个芯棒的长度)时以及稍后将棒切成分离的芯棒的过程中，弱化部都应有助于切割插入物材料的过程。当穿过弱化部来切割连续的棒时，切割连续的棒所需的能量更少，因为切割插入物本身是与切割没有任何插入物的棒相比消耗更多能量的过程。
包装物14、填充材料2和插入物材料带9沿着设置有折叠构件13的配装床进一步移动到配装组件15中，而胶水是从胶水施加单元12施加的。胶水变干，包装物14被封闭以形成连续的棒。连续的棒CR经过切割头16，被切割成分离的棒R。棒R被转移到输送器25，输送器25横向于连续的棒CR的运动方向输送棒R。可以使用槽式滚筒输送器或带式输送器。在输送器25的两侧设置光学传感器26，以接收棒状制品的端部的剪切表面的图像。
图2所示的第二实施方式中给出的机器1’被设置为由粉碎的烟草制造棒R。机器1’设置有包括烟草供给组件27的制备单元4’。粉碎的烟草被运送到运动的包装物14上。所有其他组件与第一实施方式的那些相似。
图3和图4示出了在插入物材料带9的插入点处穿过供给元件7的横截面，以示出插入物材料带9的可能设置。在图3中，带9水平设置，而在图4中，带9垂直设置。
图5示出了弱化部30(即，带9的强度降低的区域)的例子。在带9的边缘9a和9b处设置有两个切口35。切口可以是三角形、梯形或矩形形状。在图6中示出矩形切口30’。它们也可以是圆形或椭圆形的。
图7示出了在切割连续的棒CR之后在方向T上运动的棒R、R’、R”，这些棒被示为透明的，插入物带9设置有多个弱化部30。棒R的长度表示为切割头16的刀片在其中运动的连续切割平面c1和c2之间的L，假定每次连续切割都产生长度为L的棒。示出棒状制品的端部的剪切表面的图像的横截面AA和A’-A’实质上相同。在所示的实施方式中，假设每五个弱化部与另外五个弱化部之间的距离等于L。在图7中可以看出，插入物材料带的剪切表面的面积PA和PA’彼此相等并且大于在切口35的中间截取的横截面BB和B’-B’中所示的目标面积。机器中设有控制器23，其包括比较单元24，以将每次连续切割的插入物材料的带的剪切表面的面积(示例面积PA和PA’，它们应相等)与目标面积(面积PB或PB’，它们是光学传感器拍摄的图像上测量或限定的最小横截面面积)进行比较。在这种情况下，需要暂时延迟切割头的动作，以使切割与驱动连续的棒的配装带的运动同步，从而使切割头与连续的棒的运动同步。切割的位置发生了位移，使得插入物材料的剪切表面减小，该位移可以通过施加一些增量位移来实现。当每次连续切割的剪切表面的测量面积PA、PA’与预定的目标面积之间的差相同，或者测量面积符合预定的公差范围时，换言之，当端部与预定模型相符时，结束该过程。切割平面c1’和c2’是调节后的切割头的切割平面。可以限定公差范围，使得插入物材料的带的剪切表面的实际面积与预定的目标面积之间的差不超过例如目标面积的10％。也可以应用其他公差条件，例如，插入物材料的带的剪切表面的实际面积小于最大横截面面积(即图7中的PC面积)的1/2。连续的棒被切断后插入物9A的剪切表面的面积是最小的情况预定义了插入物的参数模型，即，它与插入物9A的端部的位置有关。另一个参数可以是插入物的端部的剪切表面在棒状制品的端部的横截面中的中心位置。
图8示出了在切割连续的棒CR之后在方向T上运动的棒R、R’、R”，插入物带9设置有多个椭圆形的弱化部30”。在横截面GG和G’-G’的测量面积PG和PG’与横截面EE和E’-E’的目标面积PE和PE’不同的情况下，必须通过将切割平面c1和c2位移到c1’和c2’来调节切割平面c1和c2。
图9示意性示出了制棒机器的出料部件。配装组件15的配装带40由马达M1驱动。切割头16由马达M2驱动。马达M1和M2的同步由控制器23实现。光学传感器26和26’(摄像机或任何图像传感器)提供测量信号SM、SM’，这些信号代表在输送器25上运送的棒状制品R的端部的剪切表面的图像。这些图像由具有比较单元24的控制器23接收，并产生相应的控制信号SC并将该控制信号传输到马达M1和/或M2以相对于连续的棒CR的运动调节切割头16的动作，使得切割头16的动作相对于连续的棒CR的运动是同步的，以使插入物9A的端部与预定模型相符。例如，控制信号SC可以引起切割头16的动作的提前或延迟。替代地或补充地，控制信号SC可以引起连续的棒CR的运动的加速或减速。
端部与预定模型的相符性通过检查从连续的棒CR切下的棒状制品R中的插入物9A的端部并将端部与预定模型进行比较以获得相似度的度量值来评估。例如，模型可以指定表面积、表面形状、表面位置的期望值或与检查端部的传感器26、38的输出度量值对应的任何其他值。相似度例如测量为传感器26、38的输出与预定模型的比率。如果相似度高于阈值，例如高于50％或75％或90％或95％或97％或99％，则认为端部与模型相符。在相似度低于阈值的情况下，装置的动作被调节以在随后的棒状制品R中提高插入物9A的端部与模型之间的相似度。其可能是，由于测量和动作调节所需的时间，相似度对于紧接着的棒状制品R不会提高，但对于在随后的一些切割操作中切割的制品会提高。以等效的方式，可以通过不评估相似度，而评估插入物9A的端部与模型之间的差异并尝试使差异最小化来控制装置。
在接收到的图像显示有缺陷的棒的情况下，例如图像与图6的横截面C-C或图7的F-F相同(通常超出公差范围)，则有缺陷的棒可能会被剔除单元28剔除。可以设置插入物材料的剪切表面的测量面积与目标面积之间的差的一定公差范围。应剔除差超出规定范围的棒。
图10示出了一种滚筒输送器34，其具有旋转轴线36和用于输送制成的棒R的多个槽37。通过微波传感器38、38’检查棒状制品R的端部处的插入物9A的端部的位置。插入物的端部改变了由传感器产生的微波场，并且输出的信号表示与其在传感器的有效区域中的材料量有关的插入物的存在。由微波传感器38、38’产生的测量信号SM、SM’由控制器23中的比较单元24进行比较。
此外，可以使用在配装组件15和切割头16之间的检查装置21(图11)，以提高处理效率。检查装置21检测连续的弱化部30，并将检查信号S1发送至控制器23，控制器23用于使切割头16的运动与配装带40的运动并因此与连续的棒CR的运动同步，使得切割平面与带9中的弱化部30的切口的对称平面重合。检查装置21可以包括微波装置或光学装置(在可见和不可见范围内操作)以及任何其他基于辐射的检测器。检查装置21提供初始同步。如果未获得正确的同步并且插入物材料的剪切表面的面积与预定面积不同，则仍可以通过相对于连续的棒(即，配装带40的驱动器)暂时提前或延迟切割头的动作来进行调节。检查装置21也可以设置在配装带40上的配装组件15之前，即图12所示的包装物14的边缘未被折叠的区域中。
