CN109564192A - 用于识别制品中的导电元件的测量装置和方法及用于制造烟草加工业制品的机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于识别处于烟草加工业的材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的导电元件（34、44、51）的测量装置，包括至少一个发送器，其在材料流或材料条的区域中或在棒形物品中构建电磁场，测量装置通过如下方式提高针对金属性物体的侦测可靠性：发送器（20、32）产生高频磁场（21），高频磁场在处于材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的导电元件（34、44、51）中感应出涡电流（23），此外设有至少一个接收器（24、33），其测量通过感应出的涡电流（23）引起的高频磁场的减弱和/或增强，以及与接收器（24、33）耦接的、用于分析接收器（24、33）的测量结果的装置（46、47）。本发明还涉及具有这种测量装置的方法和机器。

Description

用于识别制品中的导电元件的测量装置和方法及用于制造烟 草加工业制品的机器

技术领域

本发明涉及一种用于识别处于烟草加工业的材料流或材料条或棒形物品中的导电元件的测量装置，所述测量装置包括至少一个发送器，所述至少一个发送器在所述材料流或材料条的区域中或在所述棒形物品中构建了电磁场。此外，本发明涉及一种用于识别处于烟草加工业的材料流或材料条或棒形物品中的导电元件的方法以及一种用于制造烟草加工业制品的机器。

背景技术

识别或检查烟草加工业的制品、中间制品或原材料中的元件是重要的，以便确保所制造的制品的品质。液体填充胶囊被放入到香烟过滤嘴中并在胶囊的可能的缺陷和/或姿势方面被校验，除了像液体填充胶囊那样的元件之外还存在如下这样的导电元件，它们可能希望或不希望地存在于材料流或材料条或棒形物品中。希望的元件例如可以是木炭、金属颗粒或还有金属条带。金属颗粒和/或金属条带例如为了防伪保护的目的而被放入到棒形物品中，就像例如DE 19947282A1中第2栏第64-68行、第3栏第9-23行以及US6691493B1中图2和3、第5栏第48行-第6栏第14行、第8栏第18行-第9栏第16行描述的那样。

不希望的导电元件可以是金属性异物，它们必须被识别，以便从材料流中去除这些异物，或者只要在材料条或棒形物品中找到这些异物，就将相应的条区域或物品去除。针对识别金属性异物已知使用金属探测器。这些金属探测器包括一个或多个线圈，线圈轴线布置得平行于贯穿线圈运动的物品的输送流并且其磁***变场因此平行于输送流取向。具有这类线圈组件的金属探测器具有这样的缺点，即，处于物品的输送流中的金属性异物的投影到垂直于输送流的圆形面积上的横截面面积非常小，因此难以或甚至不能被识别。这种异物例如可以是沿着处于物品输送流中的薄的线材段。

DE 37 14 009 A1公开了一种用于识别运动物品的输送流中的金属性异物的探测器，该探测器包括构建了电磁场的、由物品输送流贯穿的线圈本体，其中，设置有至少两个线圈本体，这些线圈本体以相对于物品输送流的不同角度姿势进行布置。

已发现的是，该已知的探测器尤其在识别上面提到的沿着在输送流中布置的导电元件方面具有测量不准确性。

发明内容

本发明的任务是提供一种测量装置，其针对处于烟草加工业的材料流或材料条或棒形物品中的金属性物体的侦测可靠性被提高。

本申请的任务通过具有权利要求1的特征的测量装置来解决。

根据本发明的用于识别处于烟草加工业的材料流或材料条或棒形物品中的导电元件的测量装置被这样构造，即至少一个发送器在材料流或材料条的区域中或在棒形物品中产生高频磁场。高频磁场在处于材料流或材料条或棒形物品中的导电元件中感应出或者说诱导出涡电流。此外，根据本发明的测量装置具有至少一个接收器，所述至少一个接收器测量通过感应出的涡电流引起的高频磁场的减弱和/或增强。

本申请的测量装置基于涡电流测量原理。涡电流传感器在工业中被用于探测表面或用于金属性/铁磁性物体的间距测量。

但是，在本发明中认识到的是，涡电流测量的原理也可以有利地被用于识别导电元件，这些导电元件与表面远离且间隔开地处在材料流或材料条中或棒形物品中。

根据本发明，测量装置此外具有用于分析接收器的测量结果的装置，该装置与接收器耦接。分析装置可以直接布置在测量地点上或也可以布置在远离测量地点的地点上。该分析装置可以是独立的分析装置或是中央分析装置的部件。

此外，分析装置可以被这样构造，即该分析装置能够识别导电元件的位置以及其大小、长度以及该元件的其他特性。

本发明的一有利设计方案设置：发送器是激励线圈。

测量装置的接收器可以有利地被构造为接收线圈。通过可以被集成在发送线圈内部中的接收线圈可以测量磁场的减弱。替代接收线圈也可以利用另外的传感器类型例如霍尔传感器来测量磁场。

在一有利的设计方案中，接收器也可以被构造为差值传感器。在一差值传感器中设置两个并排布置的接收线圈。为了分析而使用由两个接收器所产生的压差。

接收器也可以被构造为多极传感器或传输传感器（Transmissionssensor）。在这些传感器中，接收器不处于发送线圈内部。

接收器可以被构造为电路，该电路探测电感的改变，尤其是减少或增加。

优选地，测量装置包括至少两个传感器单元，其中，一传感器单元由至少一个发送器和至少一个接收器形成。传感器单元可以尤其是行列形或矩阵形地被布置为一传感器阵列。也可以考虑，围绕材料条布置这些传感器单元。这些传感器单元可以环形地绕材料条延伸或线性地横向于运输方向并排地布置。

已证实为有利的是，测量装置此外也包括至少一个光学传感器，因为光学传感器的测量结果有助于分析以识别导电元件。利用光学传感器有利地探测条位置与额定姿势的改变和/或偏离，优选是在纵向输送材料流、材料条或棒形物品时的横轴向偏离以及在横向输送材料流、材料条或棒形物品时的纵轴向偏离。这些改变和/或偏离在分析测量结果时被考虑，由此超出一“测量窗口”的短时运动可以被考虑用于获知元件的位置或多个元件、例如尤其是木炭和/或金属颗粒的分布。以这种方式可以避免误读，在满足所有品质标准但以一定量超出测量窗口的条或物品例如沿横轴向或纵轴向被推移地相对于所设置的测量范围被推移了的情况下。

本发明的任务也通过用于识别处于烟草加工业的材料流或材料条或棒形物品中的导电元件的方法来解决，其中，在材料流或材料条或棒形物品的区域中产生电磁场。

根据本发明设置：电磁场是高频磁场，由此在处于材料流或材料条或棒形物品中的导电元件中感应出涡电流，这些涡电流导致磁场的减弱。在下一步骤中检测磁场的减弱并接下来分析磁场的检测出的减弱。

在根据本发明的方法的一设计方案中，通过分析来检测导电元件的特性。在此情况下例如可以涉及元件的位置或其大小。尤其地，元件的分析可以如下地进行，即识别出该元件是否是“不希望的”元件。

被分析的测量结果于是根据本发明的另一设计方案可以被用于调节和/或控制烟草加工业的机器。这点尤其对于被识别为不希望的元件的去除是有利的。通过识别不希望的元件和获知例如材料条中的位置可以经由调节和/或控制来获知，元件什么时候可以从制造方法中去除。该去除可以经由随后的机器区段中的抛出借助于抛出装置来进行，该抛出装置根据机器控制器的测量结果***控。

上面提到的任务此外也通过一种用于制造烟草加工业制品的机器来解决，其中，在该机器中布置至少一个根据本发明的测量装置。用于制造烟草加工业制品的机器例如可以是已知的过滤嘴制造机AF/KDF，就像US 3974007、US4412505、EP2633769A1图1-10或WO2005/058079A1中描述的那样，或涉及如下这样的香烟制造机，其包括分配器、成条单元和过滤嘴安装机，就像US5135008、EP1330961B1或WO2000/16647A1中描述的那样。这种香烟制造机例如以名称“Protos”被已知并由申请人所制造。

附图说明

图1示出了香烟机的示意图；

图2示出了涡电流原理的示图；

图3示出了具有霍尔传感器的测量装置；

图4示出了具有分析装置的作为传感器阵列的测量装置；

图5示出了围绕材料条的测量装置。

具体实施方式

就像上面已经提到的那样，根据本发明的测量装置可以被布置在就像图1中所示的香烟制造机中。

香烟制造机包括分配器11、成条单元12和随后布置的过滤嘴安装机13。分配器11包括也被称作背篓的烟草储备装置，烟草储备装置从上方被填充烟草材料。借助于陡坡输送器从烟草储备装置取出烟草。分配器此外包括：填塞井道，借助于分离装置从该填塞井道取出烟草并由此使其分离；以及筛分装置，用以筛分烟草，尤其是用以从烟草材料中筛出叶脉。筛分装置可以被任意地实施；在未示出的实施方式中例如可以是锯齿筛分器。

最后，被筛分的烟草被抛向至少一个抽吸条输送器或抽吸带，在其上借助于在负压腔中产生的负压来保持烟草并抖出（aufgeschauert）烟草条。借助于整理器，多余的烟草从烟草条被去除并例如借助于输送带到达容器中，引导回来的烟草可以从该容器中由陡坡输送器15又取出。

在成条单元12中于是将烟草条放置在同步地或以较小的超速度被引导的香烟纸条带上，该香烟纸条带从卷轴拉出并被放置到被驱动的规格带上。规格带通过规格器来运输烟草条和香烟纸条带，在该规格器中，香烟纸条带绕烟草条合拢。香烟纸条带的伸出的棱边借助于涂胶设备被涂胶。接下来，粘合缝被闭合并干燥，从而以这种方式产生至少一个以香烟纸包裹的烟草条。烟草条由刀具设备切割成双倍长度的烟草棒，烟草棒由传递装置传递到过滤嘴安装机13的接管滚筒上。

过滤嘴安装机13包括滚筒组件，借助于该滚筒组件由成条单元12接管双倍使用长度的烟草棒并将其切割成单倍使用长度的烟草棒。接下来将切割好的烟草棒沿纵轴向方向展开并彼此分隔开。纵轴向间隔开的烟草棒的相对置的头端部之间的间距这样地大，使得在随后的步骤中将优选双倍长度的过滤嘴塞放入到一对烟草棒的纵轴向间隔开的烟草棒之间。

由烟草棒-过滤嘴塞-烟草棒组构成的组合在一起的棒形物品组被覆层纸包裹并将双倍长度的过滤嘴香烟输送给切割滚筒，与该切割滚筒相邻地布置切割刀具，该切割刀具从双倍长度的过滤嘴香烟通过中间分开步骤制造出单倍使用长度的过滤嘴香烟。

可以考虑的是，根据本发明的测量装置不仅可以设置在分配器11中，而且可以设置在成条单元12或过滤嘴安装器13中。根据本发明的测量装置也可以被布置在开头引用的类型的过滤嘴制造机的成条单元的入口处或入口前、规格器中和/或端部处。

图2示出了根据本发明的测量装置的根据本发明的原理。如果通过激励线圈20产生磁场21并通过磁场21使导电元件22运动，那么在导电元件中产生涡电流23，因为在传导材料中感应出电压。感应出的涡电流23本身又产生磁场，该磁场减弱磁场21。由于一个或多个导电元件的出现或消失和/或纵轴向和/或横轴向的姿势改变所造成的磁场21的减弱和/或增强可以通过接收线圈24来测量。替代接收线圈，磁场也可以利用另一传感器类型来测量，例如利用霍尔传感器。

图3中示出了具有霍尔传感器的测量装置30。测量装置30引导经过具有导电元件34的测量物体31。经由布置在测量装置中的激励线圈32产生磁场，磁场在导电元件34中感应出涡电流。通过感应出的涡电流引起的、由于一个或多个导电元件的出现/消失和/或姿势改变所造成的磁场的减弱和/或增强经由布置在测量装置中的霍尔传感器33来测量。

根据本发明的测量装置的使用方案是布置在分配器11中例如在用于筛分烟草的筛分装置的区域中，就像图1的实施方案中描述的那样。用于这种测量装置的实施例在图4A中示出。

在根据图4A的实施例中，测量装置40在筛分装置41上方在分配器中示出。在筛分装置41上，由松散布置的烟草纤维42构成的烟草流被运输至未示出的规格装置并筛分。测量装置40包括六个传感器单元43，这六个传感器单元并排地以传感器阵列形式横向于运输方向布置在筛分装置41上方。传感器单元由发送器和接收器形成。在烟草质量流中具有长形的导电元件44，例如金属条带。如果元件44被引导经过测量装置处，那么通过测量装置40感应出元件44中的涡电流并且通过测量装置40产生的磁场被减弱，就像其在图4B）的图表中示出那样。对应的传感器单元43的测量结果被继续传递给分析单元46，分析单元对此确定元件44的位置并造成元件44的接下来的去除47，如果在此是不希望的异物的话。

图5示出了四个传感器单元S1、S2、S3、S4围绕材料条50或棒形物品的布置方案。形式为金属性线材段51的导电元件51处于材料条50中。使用相对置的传感器S1和S2以及S3和S4能够实现导电元件沿径向方向的位置以及尺寸的获知。彼此相对置的传感器，例如S1和S2或S3和S4相对彼此具有2至15mm、优选4至12mm和特别优选5至9mm的间距。

沿条的周向方向布置的传感器沿周向方向以10至180度、优选25至90度相对彼此错开布置。

感应传感器就像图5中所示那样的布置方案测量该元件在测量***中的位置，即关于传感器的位置。但是，如果材料条或棒形物品的姿势与其额定位置偏离，那么元件关于材料条或棒形物品的所获知的位置不再正确。

为此有利的是，（沿X/Y方向）分开地获知材料条或棒形物品的姿势。这点例如可以通过光学测量装置、例如激光三角测量来进行。

在本发明中在材料流或材料条或棒形物品运动期间检测通过感应出的涡电流引起的高频磁场的改变，由此在线地通过磁场的减弱和/或增强来探测一个或多个传导元件在条或物品中的每次出现或消失和/或每次姿势改变。以这种方式可以将导电元件可靠地识别为不希望的异物或识别为希望的组成部件或者说根据预期的品质参数来检查导电元件。

检测和分析高频磁场的改变是利用1至200kHz、优选5至100kHz的扫描频率来进行的，这允许了优化的地点分辨率。测量装置具有为此构造并设置的分析电路，由此能够实现直到十分之一毫米的范围中的地点分辨率，即使在快速运动的条或物品的情况下。

Claims (15)

1.用于识别处于烟草加工业的材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的导电元件（34、44、51）的测量装置，所述测量装置包括至少一个发送器，所述至少一个发送器在所述材料流或材料条的区域中或在所述棒形物品中构建了电磁场，其特征在于，所述发送器（20、32）产生高频磁场（21），所述高频磁场在处于所述材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的所述导电元件（34、44、51）中感应出涡电流（23），此外设置有至少一个接收器（24、33），所述至少一个接收器测量通过感应出的涡电流（23）引起的所述高频磁场的减弱和/或增强，以及设置有与所述接收器（24、33）耦接的、用于分析所述接收器（24、33）的测量结果的装置（46、47）。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述发送器被构造成激励线圈（24、34）。

3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述接收器被构造为接收线圈（24）。

4.根据前述权利要求1或2中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述接收器被构造为霍尔传感器（33）。

5.根据前述权利要求1或2中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述接收器被构造为差值传感器。

6.根据前述权利要求1或2中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述接收器被构造为多极传感器或传输传感器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，至少一个发送器和至少一个接收器形成传感器单元（43、S1、S2、S3、S4）。

8.根据前述权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括至少两个传感器单元（43、S1、S2、S3、S4）。

9.根据前述权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述至少两个测量单元（43）以行列或矩阵形式布置为传感器阵列。

10.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述至少两个传感器单元（S1、S2、S3、S4）被布置成围绕材料条（50），尤其是环形地具有穿通开口地彼此沿直径正相对置地在构造出用于所述条或物品的穿通通道的情况下布置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述装置还包括至少一个光学传感器。

12.用于识别处于烟草加工业的材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的导电元件（34、44、51）的方法，其具有下列步骤：

-在所述材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品的区域中产生电磁场，

其特征在于，

-所述电磁场是高频磁场（21），由此在处于所述材料流（31、41）或材料条（50）或棒形物品中的导电元件（34、44、51）中感应出涡电流（23），所述涡电流导致所述磁场（21）的减弱和/或增强，

-检测所述磁场（21）的减弱和/或增强，

-分析所述磁场（21）的检测到的减弱和/或增强。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过所述分析来获知所述导电元件（34、44、51）的特性。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述分析的结果被用于调节或控制烟草加工业的机器。

15.用于制造烟草加工业制品的机器（10），其特征在于，在所述机器（10）中布置根据权利要求1-10所述的至少一个测量装置。