專利名稱：一種卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于卷煙燃吸指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卷煙燃吸溫度分布檢測部 件的制作裝置。
背景技術(shù)：
卷煙燃吸溫度分布是影響卷煙煙氣化學(xué)形成的重要因素，是反映煙草發(fā)生何種種 類和程度化學(xué)反應(yīng)和物理過程的重要指標(biāo)，是反映卷煙品質(zhì)最重要的參數(shù)之一，同時也是 反映卷煙材料、添加劑、吸食環(huán)境等對感官質(zhì)量影響的重要指標(biāo)之一。測定卷煙燃吸過程中 溫度分布對研究卷煙煙氣氣溶膠的形成、傳遞以及最終煙氣的組成都具有重要意義。國外 此類工作開展較早，英美煙草公司R. R. Baker測繪出燃燒的卷煙在陰燃和抽吸時的溫度分 布，國內(nèi)主要是鄭州煙草研究院李斌、江威等、上海煙草公司鄭賽晶等利用微細(xì)熱電偶檢測 得到燃燒過程中溫度分布。并分析了燃燒溫度與氣相溫度的關(guān)系。目前在卷煙燃吸過程溫 度場測試方面，尚沒有商業(yè)化的測試儀器。通過文獻(xiàn)調(diào)研，用于測定卷煙燃燒溫度的方法可 分為兩種第一，接觸式測溫，即通過溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及對數(shù)據(jù)的后處理聯(lián)合 測試。第二，非接觸式測溫，通過紅外熱成像儀對卷煙燃燒錐溫度場進(jìn)行測試。兩種方法所 測試的內(nèi)容是相互補充的，第一種方法是測試卷煙燃吸過程中內(nèi)部氣相溫度，而第二種方 法是依據(jù)物質(zhì)自身輻射的紅外能量來測量，只能測試卷煙燃燒錐表面溫度，不能直接測量 內(nèi)部溫度。由于第一種方法在實施過程中需要用到數(shù)支(> 6)較細(xì)的溫度傳感器，即微細(xì) 熱電偶或是微細(xì)的光導(dǎo)纖維，所以在實驗中人為或環(huán)境的微小波動會引起溫度傳感器位置 的波動，造成測試數(shù)據(jù)的偏差?；谶@兩種檢測方法，前人做了大量的研究工作，形成了一些研究用的檢測裝置 和方法。英美煙草公司R. R. Baker (nature, 1974)利用多支石英管隔離鉬銠與鉬形成熱電 偶與微細(xì)的光導(dǎo)纖維(< Φ0.5πιπι)檢測了卷煙燃吸中的溫度分布，這為卷煙燃吸過程中內(nèi) 部溫度分布的測定確定了基本的方法。在應(yīng)用時的主要不足是由于使用的溫度傳感器過于 微細(xì)(< Φ0. 5mm)，操作時容易造成石英管和感溫焊點的斷裂。同時對測量位置的準(zhǔn)確判 斷造成相當(dāng)大的困難，因此該方法僅在實驗室中使用，而不利于作為常規(guī)檢測和檢測方法 的商品化。由云南瑞升煙草技術(shù)有限公司申請的發(fā)明專利(2006100010926.4)和上海煙 草(集團)公司的實用新型O00420114253.3)開發(fā)了一種用于卷煙燃吸過程溫度的檢 測元器件(即微細(xì)熱電偶)，其制作的技術(shù)方案為采用鉬絲與鉬銠合金絲，其中絕緣材 料采用石英毛細(xì)管。優(yōu)點為耐高溫，性能穩(wěn)定，不易氧化等。此類傳感器的發(fā)明為檢測卷 煙燃吸溫度提供的基本元器件，是檢測溫度時傳感器選擇時的方案之一。同時發(fā)明專利 (2006100010926. 4)中介紹了如何將薄膜絕緣感溫探頭應(yīng)用于測定卷煙燃吸中內(nèi)部動態(tài)溫 度，即燃燒溫度的測量，其主要描述為感溫探頭的信號端輸入到溫度捕集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路的輸入端組，輸出信號進(jìn)入數(shù)字信號處理器進(jìn)行信號處理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)娇刂朴嬎闫?。該發(fā)明的優(yōu)點為能夠動態(tài)的將燃燒溫度動態(tài)采集。同時未能明確的內(nèi)容是如何 將多支熱電偶插入檢測位，精度多少以及數(shù)據(jù)是否為同時采集等技術(shù)內(nèi)容，即從實施例用 可以看出，測試裝置中無定位信息，僅說明插入深度為卷煙圓周半徑，如何定位，定位精度 是多少，數(shù)采是否同時或近似同時等信息。如果需要測試卷煙燃吸過程中的溫度分布，則需要測量卷煙在燃吸過程中不同位 置，即不同的軸向位置和不同的徑向位置的溫度信息。不同的軸向位置可以通過設(shè)置多個 溫度傳感器(即熱電偶)來得到實現(xiàn)；不同的徑向位置可以通過檢測不同插入深度的相同 卷煙來實現(xiàn)。上海煙草(集團)公司的實用新型O00420114252.9)研制了一種卷煙測溫 夾持裝置，該裝置包括固定板、主支架、滑軌和端蓋，所述主支架套在吸煙機夾持器上，主支 架的上面開有一道截面為T形的狹長缺口，所述滑軌嵌在T形缺口中與主支架滑動配合，滑 動上有若干沿垂直方向的細(xì)小通孔，所述端蓋裝在主支架的前端，端蓋上有一個圓孔，圓孔 的直徑與卷煙的直徑相同，所述固定板固定在滑軌的上方。本實用新型的夾持裝置直接固 定在吸煙機上，安裝方便；滑軌上的細(xì)小通孔用來夾持細(xì)小的測溫探頭，并能保證測溫探頭 間隔一定的距離垂直插入卷煙中；滑軌可以前后滑動，便于調(diào)節(jié)測溫探頭的插入位置。該 專利主要優(yōu)點是通過上滑道的靈活設(shè)置，方便的確定卷煙測量時的軸向位置(位移)，不足 之處，一是端蓋上的圓孔(與卷煙的直徑相同)和與之連接的弧形槽離燃吸中的卷煙過近， 能夠影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流(即空氣的擴散、側(cè)流煙氣的擴散及 濾嘴處的通風(fēng)作用等)；二是未能體現(xiàn)對徑向位置的準(zhǔn)確定位(即熱電偶的插入深度)。鄭 州煙草研究院的實用新型O00520143744. 5)研制了一種卷煙氣相溫度場測量用微細(xì)熱電 偶夾持裝置。其裝置包括底板和固定在底板上的立柱，立柱上端設(shè)置有滑道板，多支熱電偶 等距固定在該滑道板上且可以上下移動，軸向與徑向定位后(卡尺定位)，可固定于滑道板 上。該專利的主要優(yōu)點是較好的保證了熱電偶在測溫過程中位置的穩(wěn)定；可以滿足溫度場 測試中對熱電偶在卷煙中放置不同測溫點的準(zhǔn)確定位放置的要求。不足之處，一是插入深 度卡尺檢測準(zhǔn)確度不高，為使其不影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流，熱電 偶的較長距離，易造成感溫部位的等間距位置的偏移，造成檢測的人為偏差；二是濾嘴部分 的卡槽易對濾嘴處的通風(fēng)作用產(chǎn)生影響。由于卷煙燃吸中溫度分布的檢測是在吸煙機上進(jìn)行，測溫裝置與各種形式的吸煙 機如何匹配的問題，在相關(guān)文獻(xiàn)與專利說明方面未見報道。綜上所述，前人開發(fā)的種種方法，由于各種原因，仍然停留在實驗室專業(yè)人員研究 階段，限制了該項檢測指標(biāo)在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。其需要解決的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容為 1、測試卷煙的熱電偶的軸向與徑向的定位(位置檢測精度應(yīng)大于0. Imm) ；2、熱電偶的插入 不能或較小影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流；3、熱電偶在插入過程中無傷 害，無變形；4、熱電偶夾持裝置應(yīng)能夠與各種類型的吸煙機較好匹配；5、熱電偶插入卷煙 中是均采用人工單根依次插入的方法，人為影響因素較大。本發(fā)明針對以上分析得到的需 要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，提供了一種自動化程度較高的卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作 裝置及自動控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上分析得到的需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，提供一種卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作裝置，以滿足研究者和質(zhì)量檢測人員檢測卷煙燃吸過程中溫度分布的需要。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作 裝置，包括溫度傳感器自動進(jìn)位裝置、溫度傳感器進(jìn)位深入限位裝置、卷煙夾持裝置組合而 成，各裝置之間通過自動控制系統(tǒng)相互連接；所述溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括預(yù)打孔針器組、設(shè)置在針器組上方云臺上的溫 度傳感器組、預(yù)打孔針器組與溫度傳感器組插入執(zhí)行元件和自動切換元件、吸煙機配合插 件與溫度傳感器連接部件、物體感應(yīng)元件、物體感應(yīng)鎖緊元件組成；所述溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置包括限位單元云臺、螺旋測微器、設(shè)置在限位 單元云臺上的位移固定擋塊和卷煙扶持器、聯(lián)動負(fù)壓鎖緊機構(gòu)、整體位置調(diào)整部件組成；所述與吸煙機匹配的卷煙夾持裝置包括夾持單元云臺、插裝在單元云臺上的配合 插件、橫向縱向螺旋測微器、物體感應(yīng)元件、動作執(zhí)行元件組成，夾持單元云臺通過橫向縱 向螺旋測微器移動位置。本發(fā)明的工作步驟是首先將吸煙機的配合插件從吸煙機中取下，在配合插件上 放置被測卷煙后，一同放置于卷煙夾持裝置中，夾持裝置自動感應(yīng)到此插件后，自動鎖緊插 件，同時聯(lián)動限位裝置，將卷煙鎖緊固定；按鍵啟動溫度傳感器自動進(jìn)位裝置，其裝置中的 預(yù)打孔針器組開始工作，在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙半徑深入的導(dǎo)向孔；將溫度傳感器 放置于進(jìn)位裝置上固定；按鍵啟動插入溫度傳感器，將溫度傳感器定位插入卷煙煙支中； 將吸煙機配合插件(包括已經(jīng)插入溫度傳感器煙支)與溫度傳感器進(jìn)行連接；控制退出夾 持器的制作程序，將連接好的吸煙機配合插件、溫度傳感器與被測卷煙一起轉(zhuǎn)移安裝至吸 煙機。本發(fā)明中所述卷煙夾持裝置包括針對個性化的吸煙機設(shè)置的配合插件(與吸煙 機匹配)、橫縱兩螺旋測微器和物體感應(yīng)鎖緊裝置等組成。該裝置的工作過程可描述為，在 控制程序的指導(dǎo)下，將吸煙機的配合插件取下，在配合插件上放置被測卷煙后，一同放置于 該裝置中，該裝置的物體感應(yīng)鎖緊裝置感應(yīng)到此插件后，自動鎖緊該插件，在控制程序的指 導(dǎo)下，完成預(yù)打孔、定位，溫度傳感器組定量插入等步驟后，將吸煙機配合插件與溫度傳感 器連接部件連接，松開該裝置對吸煙機配合插件的鎖緊，該裝置的工作過程結(jié)束。本發(fā)明中所述溫度傳感器組進(jìn)位深入限位裝置包括螺旋測微器、位移固定擋塊、 卷煙扶持器及聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置以及整體位置調(diào)整部件等組成，其中扶持器可根據(jù)被測卷 煙直徑調(diào)整扶持器的種類(目的為適應(yīng)不同直徑的被測卷煙)，即通過調(diào)整可以檢測細(xì)支 煙，正常卷煙以及雪茄煙等種類的卷煙樣品。該裝置的工作過程可描述為，在控制程序的指 導(dǎo)下，將配合插件與被測卷煙一同放置于卷煙夾持裝置中，夾持裝置自動感應(yīng)到此插件后， 自動啟動夾持裝置中的鎖緊插件，同時聯(lián)動溫度傳感器組進(jìn)位深入限位裝置中的卷煙扶持 器的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置，將被測卷煙固定，緊貼于扶持器上，當(dāng)導(dǎo)向針孔完成后，旋轉(zhuǎn)螺旋 測微器旋鈕，定量移動(位移精度為0.01mm)位移固定擋塊(即設(shè)置溫度傳感器的插入深 度)，該裝置的工作過程結(jié)束。本發(fā)明中所述卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括預(yù)打孔針 器組裝置(包括6 10支針器，等間距排列)、溫度傳感器組(包括6 10支溫度傳感 器，等間距排列)、預(yù)打孔針器與溫度傳感器組自動切換裝置、吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件和物體感應(yīng)鎖緊裝置等組成。該裝置的工作過程可描述為在控制程序的指導(dǎo) 下，啟動該裝置后，首先預(yù)打孔針器組裝置開始工作，在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙半徑深 入的導(dǎo)向孔，然后裝入吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件，物體感應(yīng)鎖緊裝置將感應(yīng) 到該部件的存在，將其鎖緊；將溫度傳感器組按照設(shè)定溫度傳感器進(jìn)位深入限位裝置的限 位裝入吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件，而后預(yù)打孔針器與溫度傳感器組自動切換 裝置啟動，將溫度傳感器組插入被測卷煙中，固定吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件， 該裝置的工作過程結(jié)束。其中，在控制程序的指導(dǎo)下，預(yù)打孔針器組裝置可被選擇不參與工 作，而溫度傳感器組可以在定位后，直接插入被測卷煙中，即溫度傳感器組在控制程序的指 導(dǎo)下可獨立完成對被測卷煙的定位插入。本發(fā)明中所述溫度分布檢測部件制作的自動控制系統(tǒng)通過操作面板、PLC、電磁 閥、氣缸及感應(yīng)元件組合實現(xiàn)。其工作過程可描述為首先對溫度分布檢測部件的制作通 過PLC編制控制程序；其次操作面板執(zhí)行控制程序，控制程序控制電磁閥驅(qū)動氣缸實現(xiàn)需 要執(zhí)行的動作。其中某些特定步驟中感應(yīng)元件的信號輸出給控制程序，控制程序控制電磁 閥驅(qū)動氣缸實現(xiàn)需要執(zhí)行的動作。溫度傳感器自動進(jìn)位裝置中所用的溫度傳感器組為一體化的溫度傳感器組，包括 微細(xì)溫度傳感器、固定的金屬夾塊、補償導(dǎo)線和多針快插接頭等部分組成。是實現(xiàn)方式可描 述為多支微細(xì)溫度傳感器(可以是任意類型的溫度傳感器，需要滿足的要求為微細(xì)溫度 傳感器的外經(jīng)小于或等于0.5mm，測溫范圍不低于900°C )；多支溫度傳感器通過固定的金 屬夾塊能夠等距的將溫度傳感器固定，其間的距離可根據(jù)使用者的需要制作；而后將溫度 傳感器的末端通過補償導(dǎo)線軟連接出來(其間的連接可以是插接件或是永久性接頭)，連 接出的補償導(dǎo)線固定接入多針快插接頭(針腳數(shù)量隨溫度傳感器組中傳感器數(shù)量的變化 而變化，方便與溫度采集檢測系統(tǒng)分離操作和快速連接。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、實現(xiàn)了卷煙燃吸溫度分布檢測用檢測部件制作的自動化，。2、能夠精確控制溫度傳感器在被測卷煙中的位置，其位置精度為0. 01mm。3、溫度傳感器組的遠(yuǎn)距離插入(大于20mm)不影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周 圍的自然對流，同時與吸煙機配合插件設(shè)計不影響通風(fēng)濾嘴的吸煙結(jié)果。4、溫度傳感器組的模塊化、預(yù)打孔和自動的快速插入設(shè)計降低了制作過程中對溫 度傳感器損害，延長溫度傳感器的使用壽命。5、能夠與各種類型的吸煙機較好匹配，同時可以對通過改變卷煙扶持器實現(xiàn)對不 同直徑的卷煙實現(xiàn)燃吸溫度分布的檢測。6、一體化的溫度傳感器組真正實現(xiàn)了檢測過程安裝時的即插即用，即保護(hù)了微細(xì) 溫度傳感器，也方便了使用者的使用。


圖1為卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作裝置圖。圖1中1.操作面板(觸摸屏式、鍵盤式或計算機式)；2.可編程控制器(PLC)； 3. PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)；4.動作執(zhí)行單元 (氣缸或步進(jìn)電機)；5.溫度傳感器自動進(jìn)位裝置；6.傳感器進(jìn)位深度限位裝置；7.卷煙夾持裝置(與吸煙機匹配)；8_1 8_5.壓縮空氣管路或電纜線；9_1 93.電纜線；31.被 測卷煙。圖2為卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機匹配)結(jié)構(gòu)軸側(cè)圖。圖2-A為圖2的主視圖。圖2-B為圖2的側(cè)視圖。圖2-C為圖2的俯視圖。圖2中10_1.云臺；11.夾持裝置中動作執(zhí)行元件(氣缸或步進(jìn)電機)；12.聯(lián)用 式配合插件；12_1.卷煙固定嘴及煙氣通道；12_2.聯(lián)用式捕集器；12_3.劍橋濾片；12_4. 劍橋濾片尾端封蓋；13.夾持裝置中橫向螺旋測微器；14.夾持裝置中縱向螺旋測微器； 15.夾持裝置中物體感應(yīng)裝置圖3為溫度傳感器組進(jìn)位深度限位單元結(jié)構(gòu)軸測圖。圖3-A為圖3的主視圖。圖3-B為圖3的側(cè)視圖。圖3-C為圖3的俯視圖。圖3中10_3云臺；16.進(jìn)位深度限位裝置中螺旋測微器；17.位移固定擋塊； 18.卷煙扶持器；19.聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置；20.進(jìn)位深度限位裝置中整體位置調(diào)整部件圖4為溫度傳感器自動進(jìn)位單元軸側(cè)圖。圖4-A為圖4的主視圖。圖4-B為圖4的側(cè)視圖。圖4-C為圖4的俯視圖。圖4中10_2云臺；21.預(yù)打孔針器組(包括6 10支針器，等間距排列)；22.溫 度傳感器組(包括6 10支溫度傳感器，等間距排列)；23.吸煙機配合插件與溫度傳感器 連接部件；24.溫度傳感器進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置；25.吸煙機配合插件與溫度傳感器連 接部件的鎖緊執(zhí)行元件；26_1預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件；沈_2預(yù)打孔針 器與溫度傳感器組切換執(zhí)行元件圖5為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置控制原理圖。圖6為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置的操作面板操作流程7為一體化的溫度傳感器組示意7中27.微細(xì)溫度傳感器；28.固定的金屬夾塊；29.補償導(dǎo)線；30.多針快插 接頭圖8為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫度分布檢測部件示意圖。圖8中12.聯(lián)用式配合插件；23.吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件；24.溫 度傳感器進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置；31.被測卷煙；32.溫度傳感器組壓板；33.固定螺母
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明卷煙燃吸溫度分布檢測儀用檢測部件制作裝置(圖1)主要包括卷煙燃吸 溫度分布檢測儀用卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機匹配)(圖2、、卷煙燃吸溫度分布檢測儀用 溫度傳感器組進(jìn)位深入限位裝置(圖幻、卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(圖4)和控制硬件(圖1)。同時提供一種自動制作卷煙燃吸溫度分布檢測儀用檢測 部件(圖8)的方法。各部分之間的連接關(guān)系為控制硬件中操作面板1通過電纜9_1于控 制硬件中的PLC連接；PLC通過電纜9_2與PLC執(zhí)行單元3 (氣動模式下為電磁閥，電動模式 下為伺服驅(qū)動單元)連接；PLC執(zhí)行單元3通過氣動連接管路或電纜8_1、8_2、8_3、8_4、8_5 分別與卷煙燃吸溫度分布檢測儀用卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機匹配)(圖2、、卷煙燃吸溫 度分布檢測儀用溫度傳感器組進(jìn)位深入限位裝置(圖幻和卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫 度傳感器自動進(jìn)位裝置(圖4)等相連。該發(fā)明實現(xiàn)的工作過程是在卷煙燃吸溫度分布檢 測用部件制作控制方法(圖5)的指導(dǎo)下，通過操作面板1對測試過程進(jìn)行操作，操作面板1 可采用觸摸屏式控制、機械按鍵式控制或計算機式控制來實現(xiàn)。首先將吸煙機的聯(lián)用式配 合插件12從吸煙機中取下，該聯(lián)用式配合插件12是指該儀器在使用時，需要針對不同類型 的吸煙機制作相對應(yīng)的配合插件12，市場中常用的吸煙機類型為20通道的直線型吸煙機， 其卷煙在檢測時直接插入吸煙機的吸煙部位，本實施方式的說明中是以此吸煙機為具體實 施例進(jìn)行描述操作過程。該部分如圖2所示，該部分包括卷煙固定嘴及煙氣通道12_1、聯(lián)用 式捕集器12_2、劍橋濾片12_3和劍橋濾片尾端封蓋12_4組成，該配合插件的關(guān)鍵技術(shù)在于 對聯(lián)用式捕集器12_2的設(shè)計，即可針對不同的吸煙機卷煙固定嘴設(shè)計相應(yīng)的配合插件12， 期間各部分的連接是通過緊密卡槽的扣式配合連接。在配合插件12的固定嘴12_1上放置 被測卷煙31后，一同放置于卷煙夾持裝置(圖2、中，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15自動感 應(yīng)到此配合插件12后，啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件，同時聯(lián)動限 位裝置(圖幻，啟動該裝置(圖幻中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19將被測卷煙31利用負(fù)壓鎖緊 固定；在自動制樣裝置控制系統(tǒng)(圖幻的指導(dǎo)下，在操作面板1上按鍵啟動卷煙燃吸溫度 分布檢測儀用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(圖4)，該裝置中的預(yù)打孔針器組21開始工作，即 啟動預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件沈_1，利用預(yù)打孔針器組21在卷煙設(shè)定 位置打入被測卷煙31半徑深度的導(dǎo)向孔，動作結(jié)束后，啟動預(yù)打孔針器與溫度傳感器組切 換執(zhí)行元件沈_2 ；將溫度傳感器組22放置于進(jìn)位裝置(圖4)上定位固定(插入深度依據(jù) 進(jìn)位深度限位裝置(圖幻的設(shè)置)；啟動自動進(jìn)位裝置(圖4)中預(yù)打孔針器組和溫度傳 感器組插入執(zhí)行元件，將固定好的溫度傳感器組22插入被測卷煙31 ；將吸煙機配合插 件與溫度傳感器組連接部件23連接；在自動制樣裝置控制系統(tǒng)(圖幻的指導(dǎo)下，在操作面 板1上按鍵退出卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作程序(圖幻。將固定在一起的吸煙機配 合插件12、溫度傳感器組22和其兩者間的連接部件23與被測卷煙轉(zhuǎn)移，安裝至吸煙機。
所述卷煙燃吸溫度分布檢測儀用卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機匹配)(圖幻包括 云臺10_1、針對個性化的吸煙機設(shè)置的配合插件12、夾持裝置中橫向縱向兩個螺旋測微器 13和14、物體感應(yīng)裝置15和動作執(zhí)行元件11等組成。針對個性化的吸煙機設(shè)置的配合插 件12需要針對不同類型的吸煙機制作相對應(yīng)的配合插件12，針對市場中常用的20通道的 直線型吸煙機，如圖2所示，該配合插件12包括卷煙固定嘴及煙氣通道12_1、聯(lián)用式捕集器 12_2、劍橋濾片12_3和劍橋濾片尾端封蓋12_4組成，該配合插件的關(guān)鍵技術(shù)在于對聯(lián)用式 捕集器122的設(shè)計，即可針對不同的吸煙機卷煙固定嘴設(shè)計相應(yīng)的配合插件12。夾持裝置 (圖2)中橫向螺旋測微器13與縱向螺旋測微器14，分別固定在云臺10_1上，以此根據(jù)被測 卷煙尺寸和設(shè)定插入位置調(diào)整云臺10_1位置，精度在0. 01mm，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15 固定安裝在云臺10_1中方便檢測聯(lián)用式配合插件12是否放入的位置。該裝置的工作過程可描述為，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖幻的指導(dǎo)下，通過操作面板 1對測試過程進(jìn)行操作。首先，根據(jù)被測卷煙31的直徑，調(diào)整該夾持裝置(圖2、中橫向螺 旋測微器13，使云臺10_1橫向移動，使之滿足被測卷煙直徑的要求，該云臺10_1的橫向位 移精度為0. Olmm ；而后，根據(jù)被測卷煙需要檢測的位置，調(diào)整該夾持裝置(圖2)中縱向螺 旋測微器14，使云臺10_1縱向移動，使之滿足被測卷煙需要檢測位置的要求，該云臺10的 縱向位移精度為0. Olmm ；然后，將吸煙機的配合插件12從吸煙機中取下，和在配合插件12 的固定嘴12_1上放置被測卷煙31后，一同放置于卷煙夾持裝置(圖2、中，夾持裝置中物 體感應(yīng)裝置15自動感應(yīng)到此配合插件12后，啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配 合插件12，同時聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19將卷煙在卷煙 扶持器18位置利用負(fù)壓鎖緊固定，其中在啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11時，為了便于將 配合插件穩(wěn)定、安全放置制定位置，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖5) 中可用戶自行設(shè)置延時動作執(zhí)行時間，其范圍為0秒 4秒，控制方法中的默認(rèn)延時時間為 2秒；在控制方法(圖幻的指導(dǎo)下，完成預(yù)打孔、定位，溫度傳感器組定量插入等步驟后，將 吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件，松開該裝置對吸煙機配合插件12的固定，該裝置 的工作過程結(jié)束。所述的卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫度傳感器組進(jìn)位深度限位裝置(圖幻包括 云臺10_3、進(jìn)位深度限位裝置中螺旋測微器16、位移固定擋塊17、卷煙扶持器18、聯(lián)動負(fù)壓 鎖緊裝置19和進(jìn)位深度限位裝置中整體位置調(diào)整部件20組成。該裝置中的卷煙扶持器18 可根據(jù)被測卷煙直徑調(diào)整扶持器18的種類，即通過調(diào)整可以檢測細(xì)支煙，正常卷煙以及雪 茄煙等種類的卷煙樣品，可設(shè)置若干了卷煙扶持器18，來滿足不同類型卷煙樣品的檢測要 求，測試中選擇扶持器18半徑略大于卷煙半徑的扶持器18作為檢測部件18安裝在該裝置 (圖3)中。裝置中的進(jìn)位深度限位裝置中螺旋測微器16、卷煙扶持器18和聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝 置19、進(jìn)位深度限位裝置中整體位置調(diào)整部件20分別通過固定螺栓緊密連接于云臺10_3 上中下三個部位。該裝置的工作過程可描述為首先在檢測前，根據(jù)被測卷煙選擇合適的卷 煙扶持器18，安裝在該裝置(圖幻中，調(diào)整該裝置中整體位置調(diào)整部件20，使其處于設(shè)定 位置后，準(zhǔn)備工作結(jié)束。然后在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖幻的指導(dǎo) 下，將吸煙機的配合插件12從吸煙機中取下，和在配合插件12的固定嘴12_1上放置被測 卷煙后，一同放置于卷煙夾持裝置(圖2、中，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15自動感應(yīng)到此配 合插件12后，啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件12，同時聯(lián)動限位裝置 (圖3)，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19將卷煙在卷煙扶持器18位置利用負(fù)壓鎖緊 固定，緊貼于扶持器上18，當(dāng)被測卷煙設(shè)定位置導(dǎo)向針孔完成后，根據(jù)卷煙檢測需要的插入 深度要求(經(jīng)精確至0.01mm)，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器16旋鈕，定量移動(位移精度為0. Olmm)位 移固定擋塊，即可準(zhǔn)確控制溫度傳感器組的插入深度。該裝置(圖幻的工作過程結(jié)束。本發(fā)明中所述卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括云臺10_2、 預(yù)打孔針器組(包括6 10支針器，等間距排列，間距可定制，其間距等于溫度傳感器組的 間距)21、溫度傳感器組(包括6 10支溫度傳感器，等間距排列，間距可定制)22、預(yù)打孔 針器與溫度傳感器組切換執(zhí)行元件26、吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件23、溫度傳 感器進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置M和吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元 件25等組成。其中溫度傳感器組的需要遠(yuǎn)距離插入(大于IOmm)和固定，即吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件與被測卷煙的距離大于10mm，此時可保證該連接不影響卷煙燃 吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流，同時與吸煙機配合插件設(shè)計不影響通風(fēng)濾嘴的吸煙 結(jié)果。自動進(jìn)位裝置(圖4)中各部件的連接關(guān)系可描述為，預(yù)打孔針器組21固定與云臺 10_2的下部(預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件的上部)，云臺10_2與預(yù) 打孔針器、預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件和溫度傳感器組切換執(zhí)行元 件沈_2上中下通過固定螺栓緊密連接。該裝置的工作過程可描述為在控制方法(圖5) 的指導(dǎo)下，啟動該裝置后，選擇確認(rèn)后，首先預(yù)打孔針器組21開始工作，即啟動預(yù)打孔針器 組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件沈_1，利用預(yù)打孔針器組21在卷煙設(shè)定位置打入被測卷 煙31半徑深度的導(dǎo)向孔；然后裝入吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件23，溫度傳感器 進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置24感應(yīng)到連接部件23已經(jīng)進(jìn)行合適位置，啟動吸煙機配合插件 與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元件25，將自動鎖緊該連接部件23，根據(jù)溫度傳感器進(jìn) 位深度的限位裝置(圖幻的設(shè)置，將溫度傳感器組22安裝至設(shè)定位置，同時固定；其中在 啟動吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元件25時，為了便于將配合插件 穩(wěn)定、安全放置制定位置，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖幻中在此處 提供給用戶自行設(shè)置延時動作執(zhí)行時間，其范圍為0秒 4秒，控制方法中的默認(rèn)延時時間 為2秒；然后，在操作面板上按鈕執(zhí)行下一步操作，啟動預(yù)打孔針器與溫度傳感器組切換執(zhí) 行元件沈，將溫度傳感器組22快速插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙31中，而后固定吸煙機配 合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上。該裝置(圖4)與卷煙夾持裝置(與 相應(yīng)吸煙機匹配)(圖2) —起離開此位置，方便將制作的檢測部件12、22、23取出。該裝置 的工作過程結(jié)束。 卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控制方法的實現(xiàn)主要通過硬件(圖1)和 控制方法設(shè)計(控制原理見圖幻兩部分組成。卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控 制方法所涉及到的硬件主要包括操作面板1 (觸摸屏式、鍵盤式或計算機式)、可編程控制 器(PLC)2、PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3、動作執(zhí)行 單元(氣缸或步進(jìn)電機)4、卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置5、傳感器 進(jìn)位深度限位裝置6、卷煙夾持裝置(與吸煙機匹配)7、壓縮空氣管路或電纜線8_1 8_5 和電纜線9_1和9_2等組成。附圖5為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置控制原理 圖，附圖6為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置的操作面板控制的操作流程圖。卷 煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控制方法的實現(xiàn)過程可描述為按照控制原理圖(圖 5)設(shè)計操作面板控制的操作流程圖(圖6)，首先根據(jù)軟件人機交互界面或信號提示進(jìn)入系 統(tǒng)；而后，點擊制樣開始按鈕(圖6)，程序開始運行，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15此時需要 感應(yīng)判斷夾持裝置中是否放置了配合插件12，當(dāng)感應(yīng)到配合插件12后，并將信息傳輸至可 編程控制器(PLC)2中，判斷是否啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，若是，則啟動夾持裝置 中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件，同時聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù) 壓鎖緊裝置將卷煙利用負(fù)壓鎖緊固定，若否，繼續(xù)等待，并在一定的時間內(nèi)給出操作提示， 并繼續(xù)等待；第三，點擊通過判斷是否啟動預(yù)打孔(圖6)按鈕，若選擇啟動，則通過可編程 控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電 動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū) 動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機)4指令預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件沈_1，將預(yù)打孔針器組21在已經(jīng)固定好的卷煙的設(shè)定位置打出若干個(6個 10 個)被測卷煙31半徑深度的導(dǎo)向孔，若選擇不進(jìn)行預(yù)打孔，則可直接進(jìn)入下一程序，并在操 作面板1上信號提示；待完成該操作后，調(diào)節(jié)在溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(圖幻中螺 旋測微器16，安裝溫度傳感器組22。第四，點擊溫度傳感器插入(圖6)按鈕，則通過可編 程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥， 電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū) 動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機)4指令預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入 執(zhí)行元件，將溫度傳感器組22快速插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙31中，而后固定吸煙 機配合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上，固定好相關(guān)連接后，點擊操作完成 (圖6)按鈕，則通過可編程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元 (氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁 閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機)4啟動執(zhí)行松開 配合插件12等動作，控制過程結(jié)束。其中信號傳輸與指令動作的執(zhí)行通過連接與各部件間 的壓縮空氣管路或電纜線8_1 8_5和電纜線9_1和9_2連接。 一體化的溫度傳感器組包括微細(xì)溫度傳感器27、固定的金屬夾塊觀、補償導(dǎo)線四 和多針快插接頭30等部分組成。是實現(xiàn)方式可描述為多支微細(xì)溫度傳感器27 (可以是任 意類型的溫度傳感器，需要滿足的要求為微細(xì)溫度傳感器的外徑小于0. 5mm，測溫范圍不低 于900°C )；本實施例中溫度傳感器組22采用的溫度傳感器27為8支K型微細(xì)熱電偶，其 直徑為0. 3mm。多支溫度傳感器27通過固定的金屬夾塊28能夠等距的將溫度傳感器27固 定，其之間的距離可根據(jù)使用者的需要制作；而后將溫度傳感器27的末端通過補償導(dǎo)線四 軟連接出來(之間的連接可以是插接件或是永久性接頭)，連接出的補償導(dǎo)線四固定接入 多針快插接頭30，方便與其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分離操作和快速連接。
權(quán)利要求
1.一種卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作裝置，其特征在于包括溫度傳感器自動進(jìn) 位裝置、溫度傳感器進(jìn)位深入限位裝置、卷煙夾持裝置組合而成，各裝置之間通過自動控制 系統(tǒng)相互連接；所述溫度傳感器自動進(jìn)位裝置( 包括預(yù)打孔針器組(21)、設(shè)置在針器組上方云臺 (10-2)上的溫度傳感器組(22)、預(yù)打孔針器組與溫度傳感器組插入執(zhí)行元件Q6-1)和自 動切換元件(沈-2)、吸煙機配合插件與溫度傳感器連接部件(23)、物體感應(yīng)元件(M)、物 體感應(yīng)鎖緊元件0 組成；所述溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)包括限位單元云臺(10-3)、螺旋測微器(16)、 設(shè)置在限位單元云臺上的位移固定擋塊(17)和卷煙扶持器(18)、聯(lián)動負(fù)壓鎖緊機構(gòu)(19)、 整體位置調(diào)整部件OO)組成；所述與吸煙機匹配的卷煙夾持裝置(7)包括夾持單元云臺(10-1)、插裝在單元云臺上 的配合插件(12)、橫向、縱向螺旋測微器(13、14)、物體感應(yīng)元件(15)、動作執(zhí)行元件(11) 組成，夾持單元云臺通過橫向、縱向螺旋測微器(13、14)移動位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作裝置，其特征在于溫度 傳感器自動進(jìn)位裝置中所用的溫度傳感器組為一體化的溫度傳感器組，包括微細(xì)溫度傳感 器、固定的金屬夾塊、補償導(dǎo)線和多針快插接頭等部分組成。
全文摘要
一種卷煙燃吸溫度分布檢測部件的制作裝置，其特征在于包括溫度傳感器自動進(jìn)位裝置、溫度傳感器進(jìn)位深入限位裝置、卷煙夾持裝置，各裝置之間通過自動控制系統(tǒng)相互連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、實現(xiàn)了卷煙燃吸溫度分布檢測用檢測部件制作的自動化。2、能夠精確控制溫度傳感器在被測卷煙中的位置。3、溫度傳感器組的遠(yuǎn)距離插入不影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流，同時與吸煙機配合插件設(shè)計不影響通風(fēng)濾嘴的吸煙結(jié)果。4、溫度傳感器組的模塊化、預(yù)打孔和自動的快速插入設(shè)計降低了制作過程中對溫度傳感器的損害。5、能夠與各種類型的吸煙機較好匹配。6、一體化的溫度傳感器組真正實現(xiàn)了檢測過程安裝時的即插即用。
文檔編號G01K13/00GK102062650SQ20101056467
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者張彩云, 徐大勇, 李斌, 王兵, 羅登山, 袁東偉 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院