卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置及方法、卷烟机与流程

本发明涉及烟草自动化控制技术领域，尤其涉及一种卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置及方法、卷烟机。

背景技术：

卷烟机中烟丝在输入后，通过如图1所示的装置进行烟丝分配，预分配箱1承接机器上游送来的烟丝，接着计量辊2从预分配箱1中取出定量的烟丝向下送入烟丝箱3中，然后输送带4再从烟丝箱3抓取烟丝向上运输，然后送入堆料槽6中，磁铁轨5可以去除烟丝中可能存在的含铁杂质，再由堆料槽6的下游机构将烟丝均匀取走。

如图2所示，现有技术中堆料槽6的烟丝料位的高低位置由料位检测部件7进行监控，可实时检测烟丝在堆料槽6的槽体内的料位高度。在实际使用过程中，发现在烟丝分配过程中存在两方面缺陷：堆料槽6内烟丝无法保持均匀；堆料槽面板内壁容易积累污垢，这些缺陷都会影响卷烟机工作的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置及方法、卷烟机，能够提高卷烟机工作的可靠性。

根据本发明的一方面，提出一种卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置，包括：

两组烟丝检测部件，分别设在卷烟机堆料槽内相对的两侧，且设置高度保持一致，用于检测所在位置是否存在烟丝；

两组吹气部件，分别设在与两组烟丝检测部件各自对应的一侧，用于向堆料槽内吹入气体；和

控制部件，用于在通过其中一侧烟丝检测部件的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位，且通过另一侧烟丝检测部件的检测信号判断出所在侧烟丝处于低料位时，使烟丝处于高料位一侧的吹气部件吹气以将部分烟丝吹向对侧。

进一步地，各个烟丝检测部件的设置高度为允许烟丝堆积到的最高位置。

进一步地，控制部件用于在其中一侧烟丝检测部件检测到所在位置有烟丝不小于第一预设时间时，判断出所在侧烟丝处于高料位。

进一步地，控制部件用于在两侧的烟丝检测部件检测到所在位置有烟丝的持续时间均不小于第二预设时间时，判定为堆料槽堵塞而使卷烟机停机。

进一步地，控制部件用于在判断出其中一侧吹气部件连续触发动作的次数超过预设次数，且在此期间内另一个吹气部件一直未被触发，判定为堆料槽堵塞而使卷烟机停机。

进一步地，控制部件用于在卷烟机开机供电或由于故障停机时，使两侧的吹气部件同时向堆料槽内吹气。

进一步地，控制部件用于在判断出其中一侧吹气部件超过第三预设时间未动作时，使未动作的吹气部件吹气清洁。

进一步地，吹气部件包括：

气源，用于提供高压空气；

气嘴，出口端连接在堆料槽的侧壁上，且与堆料槽内部连通；和

气阀，设在气源与气嘴之间的气路上，用于控制气嘴是否向堆料槽内吹气。

进一步地，气路包括公共气路和与各个气嘴对应设置的分支气路，气源设在公共气路上，每个分支气路上设置一个气阀，用于控制所在分支气路的通断。

进一步地，吹气部件还包括气压调节阀，设在公共气路上，且位于气源与分支气路的入口之间，用于调节提供的高压气体压力。

进一步地，还包括气压检测部件，设在气压调节阀与分支气路的入口之间，用于检测提供的高压气体压力。

根据本发明的另一方面，提出一种卷烟机，包括上述实施例的卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置。

根据本发明的再一方面，提出一种基于上述实施例卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置的控制方法，包括：

使两组烟丝检测部件分别检测卷烟机堆料槽内相对两侧烟丝检测部件所在位置是否存在烟丝；

在通过其中一侧烟丝检测部件的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位，且通过另一侧烟丝检测部件的检测信号判断出所在侧烟丝处于低料位时，使烟丝处于高料位一侧的吹气部件吹气以将部分烟丝吹向对侧。

进一步地，通过其中一侧烟丝检测部件的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位的步骤具体包括：

在其中一侧烟丝检测部件检测到所在位置有烟丝不小于第一预设时间时，判断出所在侧烟丝处于高料位。

进一步地，还包括：

在两侧的烟丝检测部件检测到所在位置有烟丝的持续时间均不小于第二预设时间时，判定为堆料槽堵塞而使卷烟机停机。

进一步地，还包括：

在判断出其中一侧吹气部件连续触发动作的次数超过预设次数，且在此期间内另一个吹气部件一直未被触发，判定为堆料槽堵塞而使卷烟机停机。

进一步地，还包括：

在卷烟机开机供电或由于故障停机时，使两侧的吹气部件向堆料槽内吹气。

进一步地，还包括：

在判断出其中一侧吹气部件超过第三预设时间未动作时，使未动作的吹气部件吹气清洁。

基于上述技术方案，本发明实施例的卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置，在卷烟机堆料槽内相对的两侧分别设有一组烟丝检测部件，可通过烟丝检测部件实时监测堆料槽内两侧的烟丝堆积情况，以在两侧烟丝堆积不均衡的情况下，通过吹气的方式使烟丝料位较高一侧的部分烟丝吹向料位较低一侧，一方面能够保持烟丝分配过程中堆料槽内烟丝在水平方向上动态分布均匀，并使烟丝下料重量均匀；另一方面能够及时的清洁堆料槽的内侧壁，防止堆料槽内壁积垢，保持堆料槽内各个烟丝检测部件的检测真实度，防止烟丝检测部件由于污垢积累而出现错误检测的情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明烟支卷烟机中烟丝分配流程示意图；

图2为本发明卷烟机堆料槽中的烟丝分布示意图；

图3为本发明卷烟机堆料槽中烟丝分布控制装置的一个实施例的安装示意图；

图4为本发明卷烟机堆料槽中烟丝分布控制装置中plc控制器的信号连接框图；

图5为本发明卷烟机堆料槽中烟丝分布控制方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。以图3为例，左右方向为堆料槽6的宽度方向，前后方向为堆料槽6的厚度方向，上下方向为堆料槽6的高度方向。

现有技术中的堆料槽6在烟丝分配过程中在水平面内无法保持均匀，主要原因参考图2进行说明。机器运行中，如果堆料槽6内有一侧烟丝堆积水平介于过高料位9和过低料位10之间，并且比另一侧的烟丝堆积高度要高得多，槽体内的烟丝堆积情况因为得不到改善，就会形成左侧过高料位11或者右侧过高料位12，致使卷烟机发生堵塞。在烟丝堆积至烟丝堵塞的过程中，最后下游机构只能从槽内烟丝高度低的一侧取得少量稀疏的烟丝，将会影响烟支包装成型的质量，且容易引发卷烟机故障停机。烟丝堵塞后需要人工整理堆料槽6内烟丝，让槽内烟丝变成预设的额定料位8。

而且，卷烟机长时间工作中，烟丝中混合的烟丝粉末、粉尘在烟丝也在下落过程中充盈整个堆料槽6的槽体，会附着在堆料槽6内工作的各个光电检测器表面以及槽体四壁的表面形成积垢，引发光电检测器的错误检测，导致卷烟机无法正常运用或者故障停机。

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种改进的卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置，后续简称“控制装置”，如图3所示，包括：控制部件、两组烟丝检测部件13和两组吹气部件2。其中，两组烟丝检测部件13分别设在卷烟机堆料槽6内相对的两侧，且设置高度保持一致，用于检测所在位置是否存在烟丝。可选地，两组烟丝检测部件13可设在堆料槽6宽度方向相对的两侧。两组吹气部件2分别设在与两组烟丝检测部件13各自对应的一侧，可设在堆料槽6的外部，用于向堆料槽6内吹入气体。

控制部件用于在通过其中一侧烟丝检测部件13的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位，且通过另一侧烟丝检测部件13的检测信号判断出所在侧烟丝处于低料位时，使烟丝处于高料位一侧的吹气部件2吹气以将部分烟丝吹向对侧，以使堆料槽6内两侧的烟丝高度在水平面内保持均衡。吹气部件2的吹气口可与烟丝检测部件13的设置高度保持一致。

本发明该实施例的控制装置通过烟丝检测部件实时监测堆料槽内两侧的烟丝堆积情况，可在两侧烟丝堆积不均衡的情况下，通过吹气的方式使烟丝料位较高一侧的部分烟丝吹向料位较低一侧，一方面能够保持烟丝分配过程中堆料槽内烟丝在水平方向上动态分布均匀，并使烟丝下料重量均匀；另一方面能够及时的清洁堆料槽的内侧壁，防止堆料槽内壁积垢，保持堆料槽内各个烟丝检测部件的检测真实度，防止烟丝检测部件由于污垢积累而出现错误检测的情况。

优选地，各个烟丝检测部件13的设置高度为允许烟丝堆积到的最高位置。当某一侧的烟丝堆积高度到达允许的最高位置时，且对侧烟丝高度未达到允许的最高位置时，就及时开启吹气部件，将堆积较高的烟丝吹向对侧，以使两侧烟丝分布均衡，不仅能够防止堆料槽内由于烟丝堆积过高而发生堵塞，而且烟丝检测部件13设置在允许烟丝堆积到的最高位置可以避免吹气部件频繁开启，使烟丝顺利下落，提高下料效率，并减少由于高压气体的冲击使烟丝造碎。

优选地，烟丝检测部件13为光电检测器，当烟丝到达光电检测器所在位置时，会遮挡光电检测器，此时检测到有烟丝，光电检测器输出24vdc直流电压信号，反之无信号输出。

在一些实施例中，卷烟机运行过程中，控制部件用于在其中一侧烟丝检测部件13检测到所在位置有烟丝不小于第一预设时间t1时，即该侧烟丝检测部件13被持续遮挡不小于第一预设时间t1，判断出所在侧烟丝处于高料位。该实施例在判断出烟丝检测部件13被持续遮挡时，才会判定所在侧烟丝处于高料位，能够客观准确地判断出烟丝在堆料槽6内的分布情况，可防止烟丝在下落过程中将烟丝检测部件13瞬时遮挡而发生误判，从而避免吹气部件频繁启停。

在一些实施例中，控制部件用于在两侧的烟丝检测部件13检测到所在位置有烟丝的持续时间均不小于第二预设时间t2时，判定为堆料槽6由于烟丝堆积位置整体过高而发生堵塞，从而使卷烟机停机，还可发出故障信息，以保障卷烟机的安全工作。

在一些实施例中，控制部件用于在判断出其中一侧吹气部件2连续触发动作的次数超过预设次数，且在此期间内另一个吹气部件2一直未被触发，判定为堆料槽6单侧发生堵塞而使卷烟机停机，还可发出故障信息，以保障卷烟机的安全工作。

在一些实施例中，控制部件用于在卷烟机开机供电时或发生除去堆料槽6烟丝堵塞以外的故障停机时，使两侧的吹气部件2向堆料槽6内吹高压空气，可同时吹气或单独吹气，以清理堆料槽6四周的槽壁，待停止吹气后再使卷烟机运行。

该实施例能够在卷烟机开机后先清理堵料槽6内部，防止烟丝在堆积过程中在槽壁上积累污垢，防止污垢在积累时间很长后难于清除，也能保持堆料槽内各个烟丝检测部件的检测真实度，防止烟丝检测部件由于污垢积累而出现错误检测的情况；而且在卷烟机故障停机时也可利用停机时间清除污垢，可减少额外设置污垢清除时间。

在一些实施例中，控制部件用于在判断出其中一侧吹气部件2超过第三预设时间t3未动作时，使未动作的吹气部件2吹气清洁。

在吹气部件2长时间未动作时，烟丝在下落过程中可能积累到吹气部件2的吹气口处，使长时间未动作的吹气部件2吹气可防止发生堵塞，防止由于吹气部件2故障而无法调整堆料槽6内的烟丝分布情况。控制部件通过同时监控两个吹气部件2的动作次数，分析动作规律，判断系统控制执行的有效性，一定时间内未动作的吹气部件2将执行自清洁动作。

如图3所示，吹气部件2包括：气源、气阀23和气嘴24，其中，气源用于提供高压空气，堆料槽6的侧壁上钻孔，气嘴24的出口端连接在堆料槽6的侧壁的孔位上，与堆料槽6内部连通，气阀23设在气源与气嘴24之间的气路上，用于控制气嘴24是否向堆料槽6内吹气。进一步地，气阀23还可调节向堆料槽6内吹气的量。

例如，气阀23可以是电控气阀，当电控气阀的线圈得电(24vdc)时，电控气阀的两端连通，高压气体通过堆料槽6侧壁上的孔吹向堆料槽6内，迫使堆积在堆料槽6内的高料位烟丝向低料位烟丝转移，起到在水平面内平衡烟丝的作用。

仍参考图3，气路包括公共气路21和与各个气嘴24对应设置的分支气路22，气源设在公共气路21上，每个分支气路22上设置一个气阀23，用于独立控制所在分支气路22的通断。此种设置方式可简化气路，并减少气源数量。可替代地，对两侧的吹气部件2设置独立的气路。

进一步地，吹气部件2还包括气压调节阀25，设在公共气路21上，且位于气源与分支气路22的入口之间，用于根据具体的压力需求调节提供的高压气体压力。气体压力的调节原则为：既要能使堆料槽6内的烟丝从高位侧向低位侧转移，使得槽体内烟丝堆积在水平方向上均匀分布，也要保证气压的压力能够有效的清洁槽体四壁上附着的尘灰、烟丝及烟丝粉末，同时气压不宜过大，防止槽体内一侧的烟丝转移过大，致使另一侧烟丝量过高。

进一步地，吹气部件2还包括气压检测部件26，例如气压表，设在气压调节阀25与分支气路22的入口之间，用于检测提供的高压气体压力，由此可准确地调节吹气压力，既能使堆料槽6内的烟丝从高位侧向低位侧转移，也能防止烟丝过度转移而需要反复调整。

根据堆料槽6设置烟丝检测部件13侧面的宽度，每组烟丝检测部件13可设置一个、两个或者更多个，以便更加准确客观地反映出烟丝沿堆料槽6厚度方向的分布情况，与沿堆料槽6宽度方向的烟丝分布情况综合，可全面地获得整个堆料槽6内烟丝的二维分布情况。例如，烟丝检测部件13可设在堆料槽6的内壁面上。

相应地，每组吹气部件2的数量也可与同侧的烟丝检测部件13数量一致，且设置位置一一对应。控制部件用于将每一个烟丝检测部件13均与对侧烟丝检测部件13的检测信号进行判断，以判断是否需要开启相应的吹气部件2，可实现将堆料槽6一侧局部高料位的烟丝吹向对侧的低料位。

如图3所示，控制装置还可包括三组料位检测部件7，例如采用光电传感器，三组料位检测部件7分布在堆料槽6的整个水平宽度方向上，用于实时检测烟丝在堆料槽6的槽体内的料位高度，以反映出堆料槽6内烟丝料位的整体高度。两组烟丝检测部件13可设在外侧两组料位检测部件7的内侧位置，在下料过程中，烟丝在堆料槽6边缘靠内的位置首先积累到最高，因此此种设置方式可某一侧的烟丝积累较高时及时开启吹气部件2。

例如，控制部件可采用plc控制器或硬件电路实现。如图4，示意出了plc控制器与其它各个部件的连接方式，plc控制器的j端口接收供电开机信号，l端口接收机器停机信号，g端口和h端口分别接收两侧烟丝检测部件13的检测信号，m端口和o端口分别连接两侧吹气部件2中气阀23的线圈，q端口连接至机器停机使能端。

其次，本发明还提供了一种卷烟机，包括堆料槽6和上述实施例的卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置。此种卷烟机能够对堆料槽内的烟丝进行均匀分布控制，一方面可减少卷烟机停机次数及停机时间，提高卷烟机的运行效率；另一个方面实现了烟丝的均匀送料，提升烟条成型合格率，提高了烟支的生产质量。

最后，本发明提供了一种基于上述实施例卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置的控制方法，在一个实施例中，包括：

使两组烟丝检测部件13分别检测卷烟机堆料槽6内相对两侧烟丝检测部件13所在位置是否存在烟丝；

在通过其中一侧烟丝检测部件13的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位，且通过另一侧烟丝检测部件13的检测信号判断出所在侧处于低料位时，使烟丝处于高料位一侧的吹气部件2吹气以将部分烟丝吹向对侧。

该实施例一方面能够保持烟丝分配过程中堆料槽内烟丝在水平方向上动态分布均匀，并使烟丝下料重量均匀；另一方面能够及时的清洁堆料槽的内侧壁，防止堆料槽内壁积垢，保持堆料槽内各个烟丝检测部件的检测真实度，防止烟丝检测部件由于污垢积累而出现错误检测的情况。

在一些实施例中，通过其中一侧烟丝检测部件13的检测信号判断出所在侧烟丝处于高料位的步骤具体包括：

在其中一侧烟丝检测部件13检测到所在位置有烟丝不小于第一预设时间t1时，判断出所在侧烟丝处于高料位。

该实施例在判断出烟丝检测部件13被持续遮挡时，才会判定所在侧烟丝处于高料位，能够客观准确地判断出烟丝在堆料槽6内的分布情况，可防止烟丝在下落过程中将烟丝检测部件13瞬时遮挡而发生误判，从而避免吹气部件频繁启停。

在一些实施例中，此种控制方法还包括：

在两侧的烟丝检测部件13检测到所在位置有烟丝的持续时间均不小于第二预设时间t2时，判定为堆料槽6堵塞而使卷烟机停机。

该实施例可判断出堆料槽6由于烟丝堆积位置整体过高而发生堵塞，在发生堵塞时使卷烟机及时停机，还可发出故障信息，以保障卷烟机的安全工作。

在一些实施例中，此种控制方法还包括：

在判断出其中一侧吹气部件2连续触发动作的次数超过预设次数，且在此期间内另一个吹气部件2一直未被触发，判定为堆料槽6堵塞而使卷烟机停机。

该实施例可判断出堆料槽6由于烟丝堆积发生单侧堵塞，在发生堵塞时使卷烟机及时停机，还可发出故障信息，以保障卷烟机的安全工作。

在一些实施例中，此种工作方法还包括：

在卷烟机开机供电或由于故障停机时，使两侧的吹气部件2同时向堆料槽6内吹气。

该实施例能够在卷烟机开机后先清理堵料槽6内部，防止烟丝在堆积过程中在槽壁上积累污垢，防止污垢在积累时间很长后难于清除，也能保持堆料槽内各个烟丝检测部件的检测真实度，防止烟丝检测部件由于污垢积累而出现错误检测的情况；而且在卷烟机故障停机时也可利用停机时间清除污垢，可减少额外设置污垢清除时间。

在一些实施例中，此种控制方法还包括：

在判断出其中一侧吹气部件2超过第三预设时间未动作时，使未动作的吹气部件2吹气清洁。

在吹气部件2长时间未动作时，烟丝在下落过程中可能积累到吹气部件2的吹气口处，使长时间未动作的吹气部件2吹气可防止发生堵塞，防止由于吹气部件2故障而无法调整堆料槽6内的烟丝分布情况。

下面结合图5来说明本发明卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置的具体控制方法。堆料槽6内左右两侧烟丝检测部件13的触发时间分别用ta和tb表示，左右两侧的电控气阀分别用e和f表示。

1、卷烟机堆料槽的清洁过程：

(1)卷烟机供电后的首次清洁

当卷烟机开机供电时，同时控制两侧的气阀23向堆料槽6内吹高压空气，然后交替吹气理清四周槽壁，最后停止吹气，等待机器运行。

(2)卷烟机运行时堆料槽清洁控制

当卷烟机运行中，如果两侧气阀23中的任意一个在第三预设时间t3内都没有触发控制动作，则plc系统控制该侧气阀23进行一次短暂的吹气清洁动作。

2、对堆料槽内的烟丝分布进行调整：

当卷烟机运行中，堆料槽6内位于对侧的两组烟丝检测部件13对槽内烟丝位置进行监控。

(1)堆料槽堵塞检测

堆料槽6内位于对侧的两组烟丝检测部件13的触发时间均不小于第一预设时间t1时，plc控制器识别到烟丝堆积位置过高使堆料槽6堵塞，则控制机器停机，并发出故障信息。

(2)堆料槽单侧料位过高时控制

堆料槽6其中一个侧烟丝检测部件13的触发时间不小于第一预设时间t1，期间另一侧的烟丝检测部件13未被触发过一次，则使烟丝检测部件13发生触发动作侧的气阀23动作，将高压气体吹如槽体内，迫使堆积在槽体内堆积的高位烟丝向低位转移。

如果其中一侧烟丝检测部件13连续触发的次数大于n次，期间另一侧烟丝检测部件13未被触发过一次，plc控制器将此种情况识别为堆料槽堵塞，控制机器停机，并发出故障信息。

以上对本发明所提供的一种卷烟机堆料槽烟丝分布控制装置及方法、卷烟机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。