单支剔除排烟机构及排烟方法与流程

本发明涉及一种单支剔除排烟机构及排烟方法，属于智能控制的技术领域。

背景技术：

烟支生产完成后，需要经过多段严格的检查，才能进入包装环节，确保每个烟支的质量合格，通常烟支检查由传送带传送，实现在线无人检测，一旦发生烟支缺陷，就直接从传送带的一侧将烟支弹出传送带，同时要在传送带另一侧将烟支收集，要辅助烟支能够快速从传送带上离开，防止阻挡后续烟支传送，也防止移出的速度太慢，造成传送带上的烟支倾斜，而无法进行后续的生产。

申请人在2011年07月25日提交过一篇名为“能防堵烟的单支剔除装置”（专利号为：201110208392.7）的发明专利，其中公开了能够解决烟支从传送带上弹出后，将其快速引出传送带的装置，经过多年的使用，以及多年的再研发，总结使用经验，通过技术革新，在此申请一篇更新后的单支剔除排烟机构，更快速，成功率更高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种单支剔除排烟机构及排烟方法，其具体技术方案如下：

一种单支剔除排烟机构，包括挡板，所述挡板开设有一个以上的通槽，通槽的槽宽大于单支烟支的直径，同时小于两支烟支的直径之和，这样的结构保证剔除事件发生时，烟支队列中只能有一支烟进入通槽，上下相邻烟支被通槽有效阻挡。所述挡板的长度方向沿着烟支传送带的传送方向布置，挡板的宽度方向竖直设置，所述通槽与烟支传送带上的烟支等高度，所述挡板背离烟支传送带的一侧设置有剔除机构，所述剔除机构包括对称位于通槽上方和下方的转轴，所述转轴设置有凸轮，所述转轴的一端设置有驱动机构，所述驱动机构带着两根转轴同步反向旋转，通槽上方的转轴从上方朝向通槽旋转，通槽下方的转轴从下方朝向通槽旋转。

进一步的，所述通槽有一个时，每个转轴上的凸轮也只有一个，且凸轮的长度不小于通槽的长度，凸轮和通槽长度方向的中线重合；

所述通槽有多个时，每个转轴上的凸轮只有一个，凸轮的两端分别延伸到对应端的通槽外侧；或者每个通槽对应的转轴位置均设一个凸轮，凸轮的长度不小于对应的通槽长度，且凸轮与各自对应的通槽长度方向的中线重合。

进一步的，所述凸轮为圆周不对称的轴状、梳状或者齿状结构。

进一步的，任意相邻的通槽之间以及首/尾端的通槽外侧均设置有与其平行的凹槽，凹槽位于挡板朝向转轴的一侧面，凹槽中设置有测时传感器，所述测时传感器包括发射端和接收端，分别安装在首端和尾端凹槽中；

所述齿轮箱朝向转轴的一侧设置有校位传感器，所述校位传感器的感应区域为两个转轴之间。

进一步的，所述驱动机构包括电机和齿轮箱，所述电机的输出轴设置有主动轮，所述转轴的主动端伸入到齿轮箱，且该端设置有涡轮，两个转轴上的涡轮的轮齿旋转方向相反，其他规格一致；所述齿轮箱还竖直设置有蜗杆，所述蜗杆与涡轮啮合；

所述蜗杆的顶部延伸到齿轮箱的顶部上方，且与主动轮驱动连接。

进一步的，所述蜗杆的顶部套设有从动齿轮，在从动齿轮上方的蜗杆设置有端帽；所述主动轮为主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮通过皮带传动，皮带内侧面设置有与主动/从动齿轮啮合的齿。

进一步的，所述电机安装在l形安装板中，所述l形安装板一面与齿轮箱固定，另一面水平，减速器的输出轴向上穿过该水平面，主动轮位于该水平面上方；

所述蜗杆的上/下两端与齿轮箱的上/下面均通过轴承连接，所述转轴的的主动端与齿轮箱之间通过首端轴承连接，另一端插入到末端安装座，且与末端安装座通过末端轴承连接。

单支剔除排烟方法，包括以下步骤：

步骤1：组装单支剔除排烟机构：将上述的单支剔除排烟机构设置于烟支传送带旁边，让通槽与传送带平行，且与传送带上的烟支等高度，通槽的高度大于单支烟支的直径，同时小于两支烟支直径，两个转轴反向朝向通槽旋转，且旋转过程中，两个凸轮沿通槽的中线完全对称；

步骤2：静态位置校准：校位传感器安装位置使得转轴每一圈只有在一个小的角度范围内时，校位传感器是处于感应信号状态，其它位置校位传感器处于无感应状态，从而实现对这个特定位置的检测，该位置恰好是转轴之间的最大间隙位置，转轴处于该位置附近，被剔除烟支能够无障碍自由通过，定义该位置为静止位置；

校位传感器位置信号用于每次完成排烟动作以后，控制电路先将电机置于慢速运转状态，等到旋转位置到达校位传感器感应位置时控制电机停止运转，从而把电机停在静止位置附近；

步骤3：剔除缺陷烟支：通过校位传感器信号与电机控制逻辑的共同作用，使得正常剔除烟支事件发生时，烟支能够无障碍通过转轴之间的空隙，当测时传感器判定烟支出现滞留现象，有堵烟问题风险出现时，排烟电机迅速启动，两个转轴通过相对滚动，带动凸轮高速转动，间歇夹紧并拉动烟支朝一个方向运动，完成排烟功能，排烟结束以后，控制电路又将电机位置定位在静止位置停下来，为下一次剔除排烟做好准备，如此周而复始。

本发明的工作原理是：

本发明在实际使用时配合烟支检测机构和烟支弹出机构，对于烟支弹出机构的逻辑为：满足排烟条件（检测到通槽正前方有缺陷烟支，或者缺陷烟支由烟支传送带经过通槽正前方时）就启动，在启动后的一小段时间（该时间长度由两个时长综合得出：1是，一支烟由本发明机构排出的时长，该时长由测时传感器检测得到，2是，烟支弹出机构的弹出一致烟支的时长，烟支弹出机构一次只弹出一支烟支，只有当上一次的烟支弹出完毕后，才可能会启动下一次弹出烟支动作，避免弹出机构因发生两支以上烟支弹出，因为易出现气不足导致弹出失败问题，该一小段时间为这两个时长中的大值）不接受新的剔除烟支，有逻辑连琐设计，所以，确保本发明机构每次只有单支烟处于排出状态。

本发明机构在实际实场景的剔除事件发生率是比较小的，剔除比例大约在千分之几，然后属于剔除不畅需要排烟动作的会更少，所以，设计成单支烟支排出足够解决生产中的问题。

本发明的有益效果是：

本发明相对于目前的排烟机构减少了运动部件，排烟动作的反应时长大大缩短，提高了可靠性，具有更优良的实用价值。

烟支传送带的实际速度节拍在140毫秒，现有的排烟机构（专利号为：201110208392.7）气缸需要先完成夹紧动作后才能实现排烟功能，气缸夹紧动作需要时间，实测差不多要100毫秒，这个时间在本发明的方法下得到完全省却，使得实际排烟动作响应速度显著提升。

附图说明

图1是本发明的位于烟支传送带一个的立体视图，

图2是本发明的剔除机构立体图视图，

图3是图2的另一角度视图，

图4是图2的又一角度视图，

图5是图4中的a处放大图，

图6是本发明的侧视图，

图7是图6中的b-b向剖视图，

图中：1—挡板，2—通槽，3—烟支，4—电机，5—皮带，6—主动轮，7—端帽，8—齿轮箱，9—凸轮，10—转轴，11—电机安装座，12—凹槽，13—末端安装座，14—轴承安装座，15—传感器安装位置，16—末端轴承，17—首端轴承，18—涡轮。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的单支剔除排烟机构，包括挡板1，挡板1开设有一个以上的通槽2，图1中示例花了3个，根据实际使用，可开设一个、两个或者三个以上的通槽2。挡板1位于烟支3传送带传送方向的一侧，挡板1的长度方向沿着烟支3传送带的传送方向布置，挡板1的宽度方向竖直设置，通槽2与烟支3传送带上的烟支3等高度，图1中烟支3示例被弹出机构弹出，朝向通槽2飞去。通槽2的高度要大于烟支3的直径，允许烟支3能够进入到挡板1的后面。

参见图2-4，挡板1背离烟支3传送带的一侧设置有剔除机构，剔除机构包括对称位于通槽2上方和下方的转轴10，每根转轴均设置有凸轮9，凸轮9可分段设置，也可设置一个，使得每个通槽2都被凸轮9辐射到。转轴10的一端设置有驱动机构，驱动机构带着两根转轴10同步反向旋转，通槽2上方的转轴10从上方朝向挡板1旋转，通槽2下方的转轴10从下方朝向挡板1旋转，凸轮9旋转夹住烟支3，然后转动过程中，将烟支3往后传递，防止烟支3阻挡到烟支3传送带上的烟支3正常传送。

本专利中，凸轮9的设计是很有考究的，需要满足以下条件，每个通槽2位置均要有相对应的凸轮9。

为了实现本机构的实时检测以及安装时位置的校准，本专利设置有测时传感器和转轴位置传感器传感器（校位传感器安装在图4中的传感器安装位置15），测时传感器为了实现每次有烟支3通过时，测量烟支3通过的时长，根据时长判断电机4是否滞钝，烟支3被排出的时长是否满足要求，以及烟支3是否被堵住。为了设置测时传感器，任意相邻的通槽2之间以及首/尾端的通槽2外侧均设置有与其平行的凹槽12，测时传感器包括发射端和接收端，分别安装在首端和尾端凹槽12中，即实现测时传感器的测量范围贯穿所有的凹槽12。发射端发射出探测光束，穿过所有的凹槽12进入接收端，一旦探测光束被遮挡，接收端接收不到探测光束，接收端开始计时，接收端再次接收到探测光束，计时停止，得到烟支3通过通槽2的时长。

校位传感器为了校准静态时的两个转轴10上的凸轮9的位置，齿轮箱8朝向转轴10的一侧设置有校位传感器，校位传感器的感应区域为两个转轴10之间，实现准确定位上下凸轮9的旋转速度和相对位置能够绝对对称。定位原理：传感器安装位置使得电机（或者转轴）每一圈只有在一个小的角度范围内时，传感器是处于感应信号状态，其它位置传感器处于无感应状态，从而实现对这个特定位置的检测，该位置恰好是转轴之间的最大间隙位置，转轴处于该位置附近，被剔除烟支可以无障碍自由通过，定义该位置为静止位置。传感器位置信号用于完成排烟动作以后，控制逻辑先将电机置于慢速运转状态，等到旋转位置到达传感器感应位置时控制电机停止运转，从而可以把电机停在静止位置附近。通过传感器信号与电机控制逻辑的共同作用，使得正常剔除烟支事件发生时，烟支能够无障碍通过转轴之间的空隙，当烟支出现滞留现象（测时传感器判定）而有堵烟问题风险出现时，排烟电机迅速启动，带动排烟凸轮高速转动，两个转轴通过相对滚动，间歇夹紧并拉动烟支朝一个方向运动，完成排烟功能，排烟结束以后，控制电路又将电机位置定位在静止位置停下来，为下一次剔除排烟做好准备，如此周而复始。

下面介绍本专利中驱动机构：驱动机构包括电机4和齿轮箱8，电机4的输出轴设置有减速器（也可以没有减速器，主动轮直接安装在电机的输出轴），减速器的输出轴设置有主动轮6，转轴10的主动端伸入到齿轮箱8，且该端设置有涡轮18，两个转轴10上的涡轮18的轮齿旋转方向相反，其他规格一致；齿轮箱8还竖直设置有蜗杆，蜗杆与涡轮18啮合；蜗杆的顶部延伸到齿轮箱8的顶部上方，且与主动轮6驱动连接。

蜗杆的顶部套设有从动齿轮，在从动齿轮上方的蜗杆设置有端帽7；主动轮6为主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮通过皮带5传动，皮带5内侧面设置有与主动/从动齿轮啮合的齿。

电机4安装在l形安装板（即电机安装座11）中，l形安装板一面与齿轮箱8固定，另一面水平，减速器的输出轴向上穿过该水平面，主动轮6位于该水平面上方；

蜗杆的上/下两端与齿轮箱8的上/下面均通过轴承连接，转轴10的的主动端与齿轮箱8之间通过首端轴承17连接，另一端插入到末端安装座13，且与末端安装座13通过末端轴承16连接，末端轴承16设置在轴承安装座14中。

本发明方法核心思想是利用两根横截面不对称的转轴，在两根转轴旋转中心固定不变的条件下，通过上下两轴的旋转，由于偏心效应，在两轴之间人为设计出空隙大小可变的空间结构，小空隙位置适合于夹紧并拉动烟支，大的空隙位置适合于烟支自由通过，通过传感器控制电路保证位置符合相应的动作需要。作为对照，老式排烟机构的方法是采取对称圆形转轴结构，为了实现轴间间隙空间的大小可变，其设计思想是两根转轴的旋转中心位置在工作过程中是需要变化的，这需要通过额外的夹紧气缸来推动轴心的位置改变，这种结构额外增加了气缸组件、增加了复杂性，同时额外增加了动作时间。

这种间断性的夹紧排烟动作与老式连续排烟动作（标准圆形轴）相比，排烟功能相同，但是结构更加简单可靠，响应速度明显优于标准圆型轴的老式结构（背景技术中给出的专利结构，以及目前行业使用的结构），因此，由该思想出发，实际的工作轴并不限于凸轮这种轴的形状，也可以是其它基于该思想而设计的变形体，例如不对称的梳状、齿状结构，材料也可以是任何金属或非金属，例如橡胶等。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。