专利名称：一种卷烟、滤棒硬度测量装置及其方法
技术领域：
、^001]、'本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种用于测量巻烟、滤棒的硬度的装置及其
背景技术：
巻烟、滤棒的硬度是生产企业质量控制的一项重要指标。根据中国烟草行业标准 YC/T28. 6-1996规定硬度的定义为， 一定时间内试样的径向受压后直径与试样受压前直 径的百分比。测试仪器应为一个对试样径向点压的装置，施压负荷2. 94±0. OIN，压头直径 12±0. Olmm，压縮时间15± ls，施压速度0. 55±0. 05mm/s。在巻烟、滤棒硬度点压法测试 中，施压速度、施压负荷，施压时间对于硬度的测定都具有一定的影响，对巻烟作用更加明 显。减小这种影响的关键在于控制施压力、速度、时间的精度。目前，各厂家生产的硬度测 量仪器全都采用水平施压的方式，即将压力沿水平方向垂直作用于样品上。这种水平施压 的方式虽然可以在一定程度上控制施压速度和时间，但却无法准确校核施压力的大小，并 且其无法调节装置本身由于摩擦力等外界因素带来的施压力的误差，导致测试结果往往存 在明显差异。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种气浮支撑的重力竖直施压的 测量装置及其测量方法，其可以在国标范围内根据用户需求精确控制施压速度、施压力、施 压时间，而且施压过程无冲击。样品施压力可以通过天平进行校准、调节。精确控制样品预 压力、施压力。从而提高硬度测量的精准度和重复性。 为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种巻烟、滤棒硬度测量装置，包括 气浮施压机构，位于所述气浮施压机构上方的用于测量其预压状态和全压状态下的分别的 位置数值的激光位移测量头1，以及，控制所述气浮施压机构执行预压或全压操作的控制单 元；其中，所述气浮施压机构包括 施压砝码2，具有设置于其中央的供激光穿过的第一通孔； 气浮轴承托板3，具有设置于其中央的用于放置预压砝码5的第二通孔，支撑于所 述施压砝码2下方使其与预压砝码5保持预定间隔； 预压砝码5，可脱离式设置于所述第二通孔内，其顶部固定有感应激光位移测量头 1的堵头4。 其中，所述施压砝码2还包括设置于其上端面的凹槽。
其中，所述预压砝码5为空心砝码。 其中，所述气浮轴承托板3还包括设置于其两端的用于支撑所述述施压砝码2的 凸起部件。
本发明的另一个方面还提供了一种巻烟、滤棒硬度测量方法，包括以下步骤
Sl :将待测样品6水平放置于测试平台7上且位于气浮施压机构下方；
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S2 :控制气浮轴承托板3向下移动使其与施压砝码2脱离， S3 :使脱离气浮轴承托板3后的预压砝码5单独在待测样品6上施压，将激光位移测量头1此时测得的堵头4的位置数据记录为预压位置数值RD ; S4 :控制气浮轴承托板3继续向下移动使预压砝码5和施压砝码2在待测样品6上叠加施压，将激光位移测量头1此时测得的堵头4的位置数据记录为全压位置数值DD ;
S5 :根据所述预压位置数值RD和全压位置数值DD计算待测样品6的硬度。
其中，所述步骤S3中所述预压砝码5的施压时间为3S。
其中，所述步骤S5中所述预压砝码5和施压砝码2的叠加施压时间为15S。
其中，所述步骤S5中的硬度为DD/RD承100X。
其中，所述步骤S2-S4通过控制单元完成。
与现有技术相比，本发明的优势在于 本发明的巻烟、滤棒硬度测量装置采用"零摩擦"的精密气浮施压机构，同时使用了施压头和预压头一体化的设计，保证了测量过程中仪器的预压力和全压力良好的稳定性和一致性；而预压和施压砝码的可以改变压力大小的结构设计使得精确调整施压力成为可能，保证了硬度测试的精确度。 本发明的巻烟、滤棒硬度测量方法中，采用了控制单元精确控制气浮施压机构，可以在国标范围内根据用户需求精确控制施压速度和施压时间并且保证了施压过程的无冲击性；同时，通过填充铅砂的方式，可以使用精密天平精确控制施压力的大小；从而提高了硬度测量的精确性。
图1是根据本发明的巻烟、滤棒硬度测量装置的剖视图。
具体实施例方式
本发明提出的巻烟、滤棒硬度测量装置及其方法，结合附图和实施例说明如下。
图1所示为根据本发明的巻烟、滤棒硬度测量装置的一个实施例的剖视图。从图中可以看出，本实施例的装置包括高精密激光位移测量头1、气浮施压机构以及控制单元(未示出)。所述高精密激光位移测量头1用于测量所述气浮施压机构在对待测样品施加预压和全压状态下的分别的位置数据；所述控制单元用于控制所述气浮施压机构上下移动以执行预压或全压操作。 其中，所述气浮施压机构进一步包括施压砝码2，其为圆盘状，中央设置有供激光测量头1发射的激光通过的圆孔，上端表面设置有环状槽，环槽内可放置铅砂，由此改变施压砝码所施加压力的大小；支撑所述施压砝码2的气浮轴承托板3，其两端设置有用于承托施压砝码2的突出部件，中央设置有用于放置预压砝码5的通孔；预压砝码5，可分离式安装于气浮轴承托板3的所述通孔内，其上端面面积较下端面大，由此可以装卡于所述通孔内，其长度设置为足以穿过所述通孔并留有适当的穿出部分作为施压头(基于本实施例的装置结构，该施压头可以同时充当预压施压头和全压施压头)以对待测样品实行施压操作，其内可设置空腔，用于填充铅砂，由此改变预压砝码所施加的压力的大小；其顶部嵌有堵头4，用于感应所述激光测量头1，即激光测量头1发射的激光穿过施压砝码2上的圆孔
4投射到所述堵头4上，测量得到预压和全压两个状态下堵头4的位置数据。其中，气浮轴承
托板3承托住所述施压砝码2并使其与预压砝码5保持一定的间隔，这一间隔应该确保在
预压状态下，预压砝码5的上端面和施压砝码2的下端面无法相互接触。 其中，气浮施压机构的预压状态是指预压砝码5单独对待测样品施压的状态，全
压状态是指施压砝码2与预压砝码5叠加在一起对待测样品施压的状态。 优选地，本装置中的所述高精密激光位移测量头1可以为激光位移传感器；所述
施压砝码和预压砝码的材质为不锈钢；所述堵头可以为铝合金质；所述控制单元为电动滑
台o 本发明的巻烟、滤棒硬度测量装置采用"零摩擦"的精密气浮施压机构，同时使用了施压头和预压头一体化的设计，保证了测量过程中仪器的预压力和全压力良好的稳定性和一致性；而预压和施压砝码的可以改变压力大小的结构设计使得精确调整施压力成为可能，保证了硬度测试的精确度。 本发明还提供了一种巻烟、滤棒硬度测量方法。具体测试过程如下送料机构将待测样品6水平放置到测试平台7上，同时使预压砝码5置于样品中部上方(对于巻烟，不包括滤嘴部分)；通过控制单元控制气浮轴承托板3垂直向下移动，此时预压砝码5暂时脱开气浮轴承托板3的支撑，并在样品中部位置单独垂直施压(此过程称为预压)，优选地，施压3S，激光位移测量头1测量此时堵头4的位置数据，并将其记录为预压位置数值RD ;接着，控制单元控制气浮轴承托板3继续垂直向下移动，使得施压砝码2与预压砝码5相叠加并在待测样品6上联合施压(此过程称为全压)，优选地，施压15S，激光位移测量头1测量此时堵头4的位置数据，并将其记录为全压位置数值DD ;最后，根据样品硬度计算公式硬度=DD/RDW00X来计算样品硬度。 在具体操作过程中，还可以根据用户要求校核施压力大小。这时，取下测试平台7，将精密天平置于预压砝码5下面，通过控制单元中的压力校验程序控制气浮轴承托板向下移动，按照上述操作分别校验预压力(预压砝码5)和全压力(施压砝码2和预压砝码5)，同时通过向预压砝码的空腔内或施压砝码的凹槽内添加铅砂来精确调整压力大小。优选地，预压力为10-20g，全压力为300g左右。 本发明的巻烟、滤棒硬度测量方法中，采用了控制单元精确控制气浮施压机构，可以在国标范围内根据用户需求精确控制施压速度和施压时间并且保证了施压过程的无冲击性；同时，通过填充铅砂的方式，可以使用精密天平精确控制施压力的大小，从而提高了硬度测量的精确性。 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
一种卷烟、滤棒硬度测量装置，其特征在于，包括气浮施压机构，位于所述气浮施压机构上方的用于测量其预压状态和全压状态下的分别的位置数值的激光位移测量头(1)，以及，控制所述气浮施压机构执行预压或全压操作的控制单元；其中，所述气浮施压机构包括施压砝码(2)，具有设置于其中央的供激光穿过的第一通孔；气浮轴承托板(3)，具有设置于其中央的用于放置预压砝码(5)的第二通孔，支撑于所述施压砝码(2)下方使其与预压砝码(5)保持预定间隔；预压砝码(5)，可脱离式设置于所述第二通孔内，其顶部固定有感应激光位移测量头(1)的堵头(4)。
2. 如权利要求1所述的巻烟、滤棒硬度测量装置，其特征在于，所述施压砝码(2)还包 括设置于其上端面的凹槽。
3. 如权利要求1所述的巻烟、滤棒硬度测量装置，其特征在于，所述预压砝码(5)为空 心砝码。
4. 如权利要求1所述的巻烟、滤棒硬度测量装置，其特征在于，所述气浮轴承托板(3) 还包括设置于其两端的用于支撑所述述施压砝码(2)的凸起部件。
5. —种巻烟、滤棒硬度测量方法，其特征在于，包括以下步骤51 :将待测样品(6)水平放置于测试平台(7)上且位于气浮施压机构下方；52 :控制气浮轴承托板(3)向下移动使其与施压砝码(2)脱离，53 :使脱离气浮轴承托板(3)后的预压砝码(5)单独在待测样品(6)上施压，将激光位 移测量头(1)此时测得的堵头(4)的位置数据记录为预压位置数值RD ;54 :控制气浮轴承托板(3)继续向下移动使预压砝码(5)和施压砝码(2)在待测样品 (6)上叠加施压，将激光位移测量头(1)此时测得的堵头(4)的位置数据记录为全压位置数 值DD ;S5:根据所述预压位置数值RD和全压位置数值DD计算待测样品(6)的硬度。
6. 如权利要求5所述的巻烟、滤棒硬度测量方法，其特征在于，所述步骤S3中所述预压 砝码(5)的施压时间为3S。
7. 如权利要求5所述的巻烟、滤棒硬度测量方法，其特征在于，所述步骤S5中的硬度为 DD/RD*100%。
8. 如权利要求5所述的巻烟、滤棒硬度测量方法，其特征在于，所述步骤S2-S4通过控 制单元完成。
全文摘要
本发明提供了一种卷烟、滤棒硬度测量装置及其方法。所述装置包括气浮施压机构，位于所述气浮施压机构上方的用于测量其预压状态和全压状态下的分别的位置数值的激光位移测量头(1)，以及，控制所述气浮施压机构执行预压或全压操作的控制单元；其中，所述气浮施压机构包括施压砝码(2)，具有设置于其中央的供激光穿过的第一通孔；气浮轴承托板(3)，具有设置于其中央的用于放置预压砝码(5)的第二通孔，支撑于所述施压砝码(2)下方使其与预压砝码(5)保持预定间隔；预压砝码(5)，可脱离式设置于所述第二通孔内，其顶部固定有感应激光位移测量头(1)的堵头(4)。其采用气浮支撑的重力竖直施压，可以在国标范围内根据用户需求精确控制施压速度、施压力、施压时间。
文档编号G01N3/42GK101696921SQ200910176100
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者李彦辉, 苗向阳, 赵战辉, 闫丹晨 申请人:北京欧美利华科技有限公司;