專利名稱：香煙過濾嘴生產設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種香煙過濾咀的生產設備。
到目前為止，常規的香煙過濾咀生產設備其組成如圖7所示，其中纖維束101(名為乙酸酯纖維束)，從纖維包102中被抽拉出來并繞過位于纖維包102上方的一個導向托架103從一對予壓輥輪104被輸進纖維束加工裝置105中，在所述的纖維束加工裝置105中，第一道加工工序是將纖維束101沿規定的方向在一對予壓輥輪104和一對送料輥輪106之間被拉伸，而在第二道加工工序上則將所述纖維束101按規定比率在一對送料輥輪106和一對出料輥輪107之間被松弛，經上述工序加工并加入增塑劑后的纖維束101被送進一個過濾咀成形裝置108中，在該裝置中，纖維束101在被加工形成條狀的同時，用包裝紙110包裝而加工成一根連續的長過濾咀條109。然后再將該過濾咀條109切割成規定長度的過濾咀，再送到過濾咀打包裝置(圖中未示出)中。最后連續生產出來的是已切割并打包好的過濾咀成品。
在生產現場上或在檢驗室內進一步確定，由上述加工工序所生產的過濾咀其重量，壓力降和固定長度的過濾咀條的周長等參數是否在規定標準值范圍內。
對所述纖維束檢驗值若在較高或較低標準范圍內，則要對生產狀態進行很細致地調整使之所生產的過濾咀參數能落在所規定的標準的中值。
在上述質量控制過程中，檢驗人員一般取固定長度的過濾咀條作為試樣來測量過濾咀的重量，并根據測得的數據手動地仔細調整其生產狀態，使輸進所述生產設備中的纖維束量能恒定不變。
但是上面所述的質量控制過程是一種相當簡單的重復操作，因此希望能將上述檢驗改成自動化過程以保證所生產的過濾咀質量的穩定性。于是就出現了另一種具有一定自動化程度的質量控制過程。
在這種自動化檢驗過程中，一般用β射線對在過濾咀成形裝置108中正在移動的過濾咀條109進行透射，這種透射連續被測量。然后自動地調整纖維束101的送進速度，以保持β射線的透射量恒定不變。
但是，用手動操作的質量控制過程需要檢驗人員有一定的操作經驗，且往往容易降低操作效率和濾咀質量的穩定性。
此外，上述自動化的質量控制過程還必需配備有效的放射性射線的處理設備及其合格的操作人員。而這種昂貴的放射性射線設備卻很難加裝到現有的老設備上，同時也需要雇用有經驗及有資格的輔助人員。
本發明的目的就是針對上述問題而提供一種具有自動控制裝置的香煙過濾咀生產設備，該設備既能自動地進行過濾咀重量的控制，又能降低安裝和運行的成本而且能簡便地加裝到現有制造設備上，而無需添置任何專用設備或附加有資格操作該控制裝置的專業人員。
為了達到上述目的，所述的纖維束加工設備執行的第一道加工工序是通過位于纖維包上面的導向托架將纖維束從一對予壓輥輪輸進纖維束加工裝置以便在所述一對予壓輥輪和一對送料輥輪之間按規定方向拉伸纖維束;接著執行的第二道工序是在所述一對送料輥輪和一對出料輥輪之間按一定的比率將纖維束松弛，該設備的特點是具有拉力計用來測試在第一工序中的纖維束拉力;以及一個控制系統用于通過由拉力計測得的數據經微計算機處理后的信號來增大予壓輥輪的轉速，從而調整在第一工序中的纖維束的拉力使其保持規定的恒定值。
本發明的構成已如上所述，第一道工序中，在一對予壓輥輪和一對送料輥輪之間所述纖維束的張拉程度由上述拉力計測量。拉力計內的應變被轉換成電信號，最好使所述予壓輥輪的轉速得到調節。由于送料輥輪的轉速不變，當增大所述予壓輥輪的轉速時，就使送入第一道工序中的纖維束量也隨之增加。所以通過改變送入的纖維束量，就可以控制在第一道工序中纖維束間的拉力保持不變。
這樣，第一道工序中的纖維束拉伸程度若恒定不變，則每單位時間所輸入的纖維束量也將是不變的，其結果就能獲得具有均勻一致規定重量的香煙過濾咀。


圖1表示根據本發明的過濾咀重量自動控制器的電氣線路圖，圖2是表示本發明所作的試驗1中所用的拉力測量儀的裝配位置簡圖，圖3是表示本發明所作試驗2所獲得的過濾咀的一個特性圖，圖4所示的是本發明所作試驗2所獲得的過濾咀的另一個特性曲線圖，圖5所示的是本發明所作試驗2中有關予壓輥輪和送料輥輪的轉速比相對于纖維包高度的關系曲線圖，圖6所示的是本發明所述實施例所獲得的過濾咀特性圖，圖7所示的是常規的香煙過濾咀生產設備示意圖。
現參考附圖所示的一個最佳實施例，對本發明進行如下的詳細介紹。
圖1是香煙過濾咀的重量自動控制裝置的電路圖。該裝置安裝在常規香煙過濾咀生產設備100上、纖維束加工裝置105的第一道工序中。
該重量控制裝置是由一個拉力計1和一個控制系統2組成。該拉力計1安裝在緊靠拉力桿11。該拉力桿和在一對予壓輥輪104和一對送料輥輪106之間移動的纖維束101相接觸。而所述控制系統2則通過應用由拉力桿11的應變經微計算機處理后轉換而成的信號來增大所述予壓輥輪104的轉速，以便將通過第一道工序的纖維束101的拉力調節在規定值。該控制系統2又包括一個測力傳感器21，它將拉力計1測得的應變轉換為電信號。
一個A-D轉換器22將測力傳感器21的模擬信號轉換成數字信號。
微計算機23儲存控制程序，該程序是根據下面所述的一些試驗予先得到的結果組成的。
一個脈沖電動機控制器24，它被微機23發出的指令所觸發。
一個脈沖電動機25，由脈沖電動機控制器24所控制。
一個驅動系統，該系統通過所述脈沖電動機25來驅動速度變換器29，使予壓輥輪104和其它輥輪的轉速能發生變化，所述脈沖電動機25由脈沖電動機控制器24，減速齒輪26、電磁離合器27和聯接齒輪28發出的指令所驅動。
從圖1中還可看到號碼為30的零件是一個從手動到自動的操作轉換開關，而標號31是一個手動的變速按鈕。
當纖維束101的拉力增大，而拉力計1測得的應變也因此增大時，在第一處理階段中的驅動系統就開始工作使所述予壓輥輪104的轉速加速以增加輸入到輥輪中的纖維束量并使纖維束的拉力在微計算機23內所貯存的控制程序作用下保持于規定的常數值。
在此情況下儲存在微計算機23中的控制程序是應用先前試驗所得到的結果予先編制好的。
在常規的香煙過濾咀生產設備100中，由于纖維束101有卷曲，因此在抽拉纖維束101時，其卷曲將隨載荷的大小被拉伸。這樣當卷曲的纖維101被輸入常規香煙過濾咀的纖維加工裝置105時，在所受到載荷的作用下，存在于纖維101中的卷曲被拉伸如下即，雖然從纖維包102抽拉出的纖維束輸入纖維加工裝置105時是通過位于纖維包102上方的一個導向托架103，但在這種情況下，由于在纖維包102的表面上產生了對抗抽拉纖維束101的抽拉力的抽拉阻力，使存在于纖維束101中的卷曲或多或少被拉伸從而有些拉力作用在纖維束101上。在該情況下，這種拉力在過濾咀的生產中幾乎不變。
另外，纖維束101還會因其自重而被拉伸，換句話說，隨著過濾咀生產過程的進展，纖維包102離地面111的高度H將越來越小，使所述導向托架103和纖維包102上的表面之間的距離越來越大，從而使垂懸在導向托架103和纖維包102表面之間的纖維束101的重量變得較重，其結果使纖維束101的卷曲受到逐漸加大的拉伸作用。
由于這一現象當纖維束101內的拉力較大時在單位時間內輸入纖維束加工裝置105內的纖維束量變得較小，就生產出重量較輕的過濾咀。
考慮到在常規的過濾咀生產設備中纖維束101的卷曲狀態的變化，通過下述試驗可確定在第一道工序中對纖維束101的拉力和在生產過程中過濾咀重量之間的相互關系。
試驗1(1)過濾咀的形成所用的機器型號KDF2/AF1(由德國HAWNI公司制造)加工條件速度400米/分(2)各對輥輪轉速比予壓輥輪轉速(PT)/送料輥輪轉速(F)＝0.5～0.7送料輥輪轉速(F)/出料輥輪轉速(D)＝1.3輥輪壓力予壓輥輪(RTR)＝1.0～1.8送料輥輪(FR)＝1.0～1.8(3)拉伸測量裝置拉力計由Minibea公司制造
C261-20K型和DSA-605C型在纖維束的內力用應變量度，而應變又被轉換成電信號并被記錄下來。
拉力桿11和置于常規過濾咀生產設備中的予壓輥輪104和送料輥輪106之間的纖維束相接觸，為此安裝了所述的拉力計如圖2的所示。
(1)纖維束和過濾咀纖維束3Y-36，000及4Y-35，000(都由Daicell化學工業公司生產)(2)過濾咀條102毫米(長度)×24.7毫米(周長)(3)對過濾咀條的特性測定重量用物理天平稱，可測到+進制的小數點后三位數字。
壓力降用英國Filtroner公司制造的“FTS-400”試驗臺測試。
各殘留卷曲比的定義及其計算公式殘留卷曲比(RCR)，在過濾咀條的最后一個稱為RCR，而在過濾咀形成裝置中每個輥輪上的卷曲比，其計算公式如下;
公式1RCR＝(NTW)×9000/(TD)×L其中NTW纖維束凈重，即各自過濾咀條中的纖維束重量(克)TD總纖度(但尼爾)L過濾咀條長度公式2DCR＝(RCR)×(Vt/Vd)其中DCR在送料輥輪上的殘留卷曲比Vd，Vt送料輥輪和過濾咀條109的線速度公式3PT·CR＝D·CR×(Vd/Vpt)其中PT.CR予壓輥輪上的殘留卷曲比
Vpt予壓輥輪的線速度公式4F·CR＝D·CR×(Vd/Vf)其中F.CR送料輥輪上的殘留卷曲比Vf送料輥輪的線速度。
通過在上述條件下進行的試驗，可測得如下參數在過濾咀中的纖維束凈重(NTW)、空氣壓力降(PD)、在過濾咀和各輥輪(RCR、D.CR、F.CR和PT.CR)上的殘留卷曲比以及常規香煙過濾咀生產設備中相對于纖維包高度H的纖維束拉力T。這些試驗結果列于表1
從表1中可清楚地看到NTW的上下值具有大于3%的差值而PD在纖維包最高高度和最低高度之間的差值則小于10%。
雖然上述表1中所列出的結果僅僅是在所述纖維束工藝條件下的例子，但既使以不同的操作條件進行試驗，存在于纖維包高度H、各NTW和PD值之間的關系仍為線性關系。
在各情況下，隨著纖維包高度H的降低，各殘留卷曲比線性地變小，而纖維束101內的拉力線性地變大。從數值上這可理解為當纖維束的卷曲被逐步拉伸時，纖維束被輸進過濾咀形成裝置中，這種拉伸是因垂懸在導向托架103和纖維包102表面之間的纖維束101自重所致。由于在輸進纖維束101后，予壓輥輪104和送料輥輪106的轉速不變，且根據PT.CR的變化D.CR和F.CR逐漸變小而纖維束的卷曲也被拉伸，使纖維束的拉力逐漸變大。
在這種情況下測得的纖維束101的拉力表示了纖維束在予壓輥輪104和送料輥輪106之間通過和被處理時的狀態(即當纖維束在第一道工序中被加工時)的纖維束狀態。換句話說，在纖維束中的拉力能很好地反映出纖維束的卷曲狀態。
鑒于上述情況，通過連續地增加予壓輥輪104的轉速使纖維束的拉力保持恒定(亦即送料輥輪106的轉速保持如初始狀態下的轉速不變)以及通過將纖維束101輸入纖維束加工裝置105，可以予計在予壓輥輪104和送料輥輪106之間纖維束101的卷曲能回復到其初始狀態，且使生產加工過程能在一種恒定不變的殘留卷曲狀態下進行。亦就是說在這種情況下，單位時間內所通過的纖維束重量恒定不變。
試驗2使用和在試驗1相同的試驗裝置，試驗2將檢驗當纖維束在過濾咀形成裝置中被加工而保持其拉力不變時，是否有可能獲得具有恒定重量和壓力降的過濾咀。
在過濾咀的形成過程中，當監測著纖維束中的拉力和用手工增大予壓輥輪(PTR)104轉速的同時，加工處理了纖維束的一個包。
圖3所示的是纖維束在成品濾咀中的重量(NTW)和壓力降(PD)相對于纖維包高度的關系圖。
通過觀察這些結果可以斷定NTW的平均值為0.565而PD的平均值為300mmAg，且這些平均值都能維持在實用的范圍內。
圖4所示的是RCR、D.CR、F.CR和PT.CR相對于纖維包高度的關系圖。
當考慮到在過濾咀形成裝置中的纖維束狀態和各殘留卷曲比的情況后，即可獲得下述結果;可以認為D.CR是出料輥輪107和送料輥輪106之間的殘留卷曲比的比值;F.CR是送料輥輪106和予壓輥輪104之間的殘留卷曲比，而PT.CR則是恰好在輸進予壓輥輪104之前的纖維束的殘留卷曲比。在此前提下即要進一步考慮下述情況。
PT.CR即纖維束101在進入予壓輥輪104之前的殘留卷曲比對纖維包高度呈線性變化，這和試驗1中的情況幾乎同值。
這種變化趨勢是由于盡管對纖維包的抽拉速度越來越快，但在纖維束輸進過濾咀形成裝置時，纖維束受到與試驗1相同的自重載荷而卷曲受到拉伸。
F.CR即送料輥輪106和予壓輥輪104之間的殘留卷曲比，保持恒定不變。此外圖3中所示的NTW值也恒定不變，從而證實在試驗1中的這一考慮是正確的。
隨著予壓輥輪104的轉速增大，而單位時間內輸進過濾咀形成裝置的纖維束101的重量不變(雖然卷曲正被拉伸)以及送料輥輪106的轉速保持其初始狀態不變，予壓輥輪104和送料輥輪106之間的轉速比(PT/F)變得越來越大(如圖5所示)，卷曲回復到初始狀態并總是保持著恒定的殘留卷曲比。
D.CR，即，出料輥輪107和送料輥輪106之間的殘留卷曲比也保持恒定。這是由于纖維束101和所述送料輥輪106和出料輥輪107的各個轉速在過濾咀條成形時保持恒定(因而F/D也恒定不變)所致，所述纖維束101具有恒定的卷曲比，且從送料輥輪106到出料輥輪107受到載荷作用。結果，在考慮以上情況后可以斷定通過測試予壓輥輪104和送料輥輪106之間在纖維束內的拉力以及通過增大予壓輥輪104的轉速將纖維束101輸進過濾咀形成裝置就能保持在加工生產過程中纖維束101的拉力不變，從而能生產加工出具有規定均勻一致重量的過濾咀。
在本發明的實施例中，存儲在微計算機23內的控制程序是這樣組成的通過使用由試驗2所得的結果，使得機械部分的驅動系統2根據拉力計1中應變的增大，連續地增大了予壓輥輪104的轉速。
根據本實施例的設備使用了應用在試驗1中的拉力測量裝置如拉力計1，并使轉換開關30自動化。
該設備在試驗1中所設定的過濾咀成形條件下，使用Daicell化工公司生產的4Y-35000纖維束，自動進行操作。
在此操作條件下所得特性性能，如圖6所示。
從圖6中可清楚地看到，過濾咀條重量，壓力降(PD)和PD的變化系數(在PD中的CV值)相對于纖維包的高度，全都落在質量控制允許的范圍內，從而在應用本實施例的設備后能自動和連續地生產出重量均勻一致的過濾咀。
正如前文所詳述的，由于使用本發明實施例所述的香煙過濾咀自動化重量控制裝置，使得有可能在原有的香煙過濾咀生產設備上簡便地加裝一個自動化裝置，生產出均勻重量的香煙過濾咀而無需增加任何具有專門操作經驗的人員和專用的裝置。所述自動化控制裝置包含拉力儀和控制系統。該拉力儀是用來測試纖維束內的拉力，而控制系統則根據由拉力儀傳來的并經微機處理的信號來調節增大予壓輥輪的轉速。
權利要求
1.執行如下加工工序的一種香煙過濾咀生產設備第一道加工工序是從一對予壓輥輪開始穿過位于纖維包上方的導向托架將纖維束拉進纖維束加工裝置，在該加工工序中，所述纖維束按規定方向在所述的一對予壓輥輪和一對送料輥輪之間被拉伸；和第二道加工工序是按規定定額范圍，在所述送料輥輪對和出料輥輪對之間將所述纖維束松弛；所述香煙過濾咀生產設備是由以下裝置所組成一個拉力計，用于測量在所述第一道加工工序中所述纖維束的拉力；和一個控制系統，該系統通過應用所述拉力計發出的并經微機處理的信號來增大上述予壓輥輪的轉速，從而能將所述第一道加工工序內所述纖維束的拉力調節到規定的恒定值。
全文摘要
本發明的目的是為過濾嘴生產設備提供一種廉價的重量自動控制裝置。該裝置能簡便地加裝在現有的設備上，易于操作且不需增加專用設備或具有專門經驗的操作人員。所述重量自動控制裝置是由一個拉力計和一個重量控制系統組成。該拉力計用來測試制造纖維束過程中第一道加工工序內的纖維束拉力，而重量控制系統則按拉力計測得的經微機處理后的信號來增大預壓輥輪的轉速以便調節第二工序內的纖維束拉力使其保持在規定恒定值。
文檔編號A24D3/02GK1090150SQ93118889
公開日1994年8月3日 申請日期1993年10月21日 優先權日1992年10月21日
發明者竹川正治, 小谷元春, 橫田拓 申請人:大世呂化學工業株式會社