1.本发明的目的是用于制造连续材料束的杆的方法和装置。
2.一种解决方案涉及用于制造烟草业中所使用的连续材料束的杆的机器，其中在形成连续杆的过程中，具有特殊性质的物体(例如，具有芳香物质的珠状物)被放置在束的纤维之间。这些物体必须被放置在相对于杆的轴线以及相对于杆的端部的特定位置，否则杆被归类为有瑕疵的且被废弃，这导致生产损失。


背景技术：

3.在现有技术中已知用于将个体物体插入连续材料束中的装置。公开文本wo2011024105a1公开了一种用于制造乙酸束的杆的机器，具有芳香物质的珠状物被放置在所述乙酸束中，而所述珠状物借助于供给轮被放入所述乙酸束中，所述供给轮的边缘与所述珠状物一起被插入到束的压缩纤维之间。
4.文献ep2636322b1中公开了类似的解决方案。在两种公开的解决方案中，在部分压缩的材料束中形成凹槽，将珠状物插入凹槽中，而在形成凹槽时，一些纤维被压碎且另一些纤维被推到旁边。这些解决方案的缺点是，压碎的纤维在减压后会引起珠状物的位置的改变，这是因为来自压碎的纤维的在与珠状物插入的方向相反的方向上(在此实例中，向上)的力大于其他方向的力。
5.烟草业的杆状物品通常设有珠状物、板或其他物体，这些物体被插入所述连续杆的内部且在成品烟草产品中发挥相应的技术功能。
6.在文献us20200107571中，公开了一种用于使用两个独立的材料束形成连续杆的装置，所述材料束围绕居中插入的金属带被压缩。根据us20200107571的装置借助于已知结构的成型漏斗围绕所述金属带来压缩所述束。
7.在现有技术中，一个已确认的问题是获得对插入到材料束(所述材料束形成连续杆)内部的珠状物或另一物体的位置的控制。典型的解决方案是根据所插入的珠状物的预期位置来调节供给轮的位置。
8.目前已知的用于形成包含物体的连续杆的方法不允许在生产过程中进行在线调节。需要一种允许在不停止机器的情况下进行调节以保持横向于轴线(即，竖向方向和水平方向)的位置的可重复性的解决方案。


技术实现要素：

9.本发明要解决的问题是，使得可以在生产过程中在不需要停止机器的情况下调节物体(珠状物、板)的位置，同时保证物体在纤维束中的竖向方向和水平方向上的位置的可重复性。根据本发明，用于调节珠状物的位置的装置和方法基于借助于束状束的自适应形成，对正在形成的材料束以及已形成的连续杆中的珠状物周围的元件的调节，从而调节凹处(pocket)的位置，其中物体被插入所述连续杆内部且置于所述凹处中。引入了新的用于调节物体的位置的方法，取代或补充对插入轮的位置的调节的已知方法。
10.本发明的目的是一种用于制造连续材料束的杆的装置，所述装置包括用于供给材料束的供给单元、用于引导所述材料束的引导单元、用于压缩束且形成所述材料束的连续杆的压缩单元，以及用于将物体供给到所述压缩单元的物体供给单元。所述装置的特征在于，设有用于将材料束纵向切割成至少两个部分束(partial strand)的切割单元，而所述部分束通过所述引导单元被供给到所述压缩单元。所述装置的特征还在于，设有调节系统，所述调节系统用于调节所述切割单元中的至少一个切割元件的位置，以调节所述部分束的宽度，从而确定正在被插入的物体的插入点。
11.优选地，所述装置的特征在于，在所述压缩单元中，至少在所述压缩单元的一部分长度上安置至少一个分离元件，以分离至少两个部分束。
12.优选地，所述装置的特征在于，在所述引导单元中安置至少一个分离元件，以用于分离至少两个部分束。
13.优选地，所述装置的特征在于，所述引导单元和/或所述压缩单元中的所述分离元件被附接成使得能够成角度地或线性地调节所述分离元件。
14.优选地，所述装置的特征在于，所述分离元件借助于弹簧状元件被附接。
15.优选地，所述装置的特征在于，所述物体供给单元适于借助于设有用于物体的凹处的供给轮来将个体物体供给到所述压缩单元的区域中。
16.优选地，所述装置的特征在于，所述物体供给单元适于借助于设有引导凹槽的供给轮来将连续的物体供给到所述压缩单元的范围中。
17.优选地，所述装置的特征在于，所述切割单元设有至少一对刀。
18.优选地，所述装置的特征在于，设有至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检查放置在所述连续杆内部的物体横向于所述连续杆的轴线的位置，而用于调节所述切割单元中的至少一个刀的位置的系统适于根据来自所述至少一个传感器的信号来调节所述部分束的宽度，从而获得所述物体最靠近所述连续杆的轴线的位置。
19.优选地，所述装置的特征在于，所述传感器适于检查所述物体在所述连续杆的横截面中在竖向方向或水平方向上的位置。
20.优选地，所述装置的特征在于，所述切割单元适于将所述材料束纵向切割成至少三个部分束，从而确定正在被插入的所述物体的位置。
21.优选地，所述装置的特征在于，所述切割单元适于独立于另外的元件来调节所述切割元件的位置。
22.优选地，所述装置的特征在于，被设计成供给所述材料束的供给单元适于供给选自乙酸纤维、压褶纸、压褶烟草箔的材料。
23.本发明的目的还是一种用于制造所述连续材料束的杆的方法，其中供给所述材料束，将所述材料束纵向切割成至少两个部分束，将所切割的部分束放在一起且将放在一起的部分束准备用于压缩，通过形成纵向切割的部分束的连续杆来压缩所述部分束且将物体插入所述连续杆的内部且置于在所述部分束之间。本方法的特征在于，检查插入所述连续杆内部的物体横向于所述连续杆的轴线的位置，且调节所述切割单元中的至少一个切割元件的位置，从而更改所述部分束的宽度。
24.优选地，所述方法的特征在于，借助于传感器检查所述物体的位置，且根据来自所述传感器的信号来调节所述切割单元中的至少一个切割元件的位置。
25.所提出的解决方案确保了生产机器的效率的增加。所述解决方案提供了在部分材料束(连续杆由所述部分材料束形成)之间形成分离线的可能性。由于作用在所插入的物体上的力以及由周围束所施加的力的平衡，实现了所述物体的具有更大可重复性的中心位置。
26.本解决方案的优点在于，提供了对所述连续杆内的物体插入点的位置的调节，而不需要更改所述插入单元的位置。利用被放在一起且形成连续杆的束的几何形状，允许通过适当选择束宽度来确定空间中所述物体插入点，因此已经处于将所述材料束切割成个体部分束的阶段。
27.此外，本解决方案的优点在于，由于在所述束的分离线处或在形成所述连续杆的若干束的接合处插入所述物体，所以对作用于正在被插入的物体上的力进行限制。它限制了将所述物体推出的力的出现，在现有技术中，这种力在使用分离所连接的纤维(例如，压缩的乙酸或压褶的纸条束)的切开器时出现。这是由于以下事实造成的：与现有技术的已知解决方案中不同，在所公开的发明中，不需要在形成所述连续杆的束的互连纤维中形成/打开间隙，然而，需要维持未连接的束之间的界限，所述物体将被插入所述未连接的束之间。所述部分束的分离使得所述物体插入更容易且防止它们的不受控制的移动。
28.此外，本发明的优点在于，校正物体在产品内部的位置的可能性，而不管由于技术因素的作用导致产品内部的计划位置没有被放置在设计的位置中。所提出的本发明提供了使用测量和启发式技术来确定正在被插入的所述物体的位置的灵活可能性。
附图说明
29.在附图中的优选实施方案中详细示出了本发明的目的，在附图中：
30.图1示出了穿过包含四个珠状物的过滤杆r的横截面；
31.图2示出了第一实施方案中的用于制造连续材料束的杆的装置；
32.图3和图4示出了被切割单元切割成部分束的压褶材料束的俯视图；
33.图5示出了图2的供给轮的放大视图；
34.图6示出了第一实施方案中的引导单元的入口的视图；
35.图7示出了第二实施方案中的引导单元的入口的视图；
36.图8示出了第三实施方案中的引导单元的入口的视图；
37.图9示出了图5中穿过供给轮和引导元件的横截面c
‑
c；
38.图10a概略地示出了物体在连续杆的横截面的中心的位置；
39.图10b概略地示出了将材料束切割成三个部分束；
40.图11a概略地示出了物体在连续杆的横截面中相对于中心位置在y方向上移位的位置；
41.图11b概略地示出了将材料束切割成不相等的部分束；
42.图12a概略地示出了物体在连续杆的横截面中相对于中心位置在y方向和x方向上移位的位置；
43.图12b概略地示出了将材料束切割成不相等的部分束；
44.图13示出了第二实施方案中的用于制造连续材料束的杆的装置；
45.图14示出了图13中穿过供给轮和引导元件的横截面d
‑
d；
46.图15a概略地示出了物体在连续杆的横截面的中心的位置；
47.图15b概略地示出了将材料束切割成三个部分束；
48.图16a概略地示出了物体在连续的杆的横截面中相对于中心位置在y方向上移位的位置；
49.图16b概略地示出了将材料束切割成不相等的部分束；
50.图17a概略地示出了物体在连续杆的横截面中相对于中心位置在y方向和x方向上移位的位置；
51.图17b概略地示出了将材料束切割成不相等的部分束；
52.图18示出了第四实施方案的引导单元的视图；
53.图19a概略地示出了物体在连续杆的横截面中的中心位置；
54.图19b概略地示出了物体在连续杆的横截面中的非中心位置；
55.图20示出了第五实施方案中的引导单元的入口的视图；
56.图21示出了用于物体位置的检测的传感器；以及
57.图22示出了第三实施方案中的用于制造连续材料束的杆的装置。
具体实施方式
58.图1的横截面中所示出的示例性过滤杆r包括珠状物2形式的四个物体，所述四个物体位于过滤材料的纤维f内。珠状物2沿着过滤杆r的轴线k且在轴线k的中心布置。
59.图2示出了第一实施方案中的用于制造连续材料束2的杆r的装置1。材料束2包括乙酸纤维，替代地，材料束由呈平滑和压褶的形式的烟草、纤维素箔、纸或具有过滤性能的纤维制成。在制造过程中，在材料束2内部放置诸如珠状物、管、带段(tape section)等物体，在形成连续杆cr之后，这些物体会安置在这种连续杆的内部，且在切割这种连续杆之后，这些物体会安置在个体杆r的内部。装置1包括用于供给材料束2的供给单元3、用于纵向压褶材料束2的压褶单元4、用于将材料束2纵向切割成至少两个部分束(优选地，切割成三个部分束a、b、c)的切割单元5、用于引导所切割的部分束a、b、c且供给部分束以用于压缩的引导单元6、用于压缩束且形成所纵向切割的部分束a、b、c的连续杆cr的压缩单元7。在切割单元5之前或在引导单元6之前，安置有用于将材料束的平坦构造改变成波浪构造(即，在这种构造中，材料束或部分束在横截面中具有波浪形状)的单元(附图未示出)。部分束的波浪构造使得材料压缩更容易。装置1还包括供给单元8，用于供给物体9且将物体9插入正在形成的连续杆cr的内部。所形成的连续杆cr被一段包裹材料p包裹，所述包裹材料p由用于供给包裹材料p的供给单元10供给。图2中所示出的装置1设有传感器11，所述传感器11邻近于连续杆cr的移动路径安置，且被设计成在以这种方式所形成的连续杆cr的横截面的竖向轴线和水平轴线上检查连续杆cr中的物体9横向于这种连续杆的轴线k的位置。传感器11是一种基于可见光、不可见光、x射线或微波辐射的范围内的电磁辐射运作的传感器。装置1设有成型单元12，所述成型单元12用于最终形成且纵向密封连续杆cr。引导单元6、压缩单元7以及成型单元12共同构成成型装置，所述成型装置被设计成形成连续杆cr。装置1设有旋转切割头13，借助于所述旋转切割头13将连续杆cr切割成个体杆r。
60.图3示出了通过切割单元5纵向切割成部分束a、b、c的褶皱材料2的束的俯视图a。切割单元5设有至少一对14可旋转安装的圆形刀15、16。这对14刀包括安置在材料束的上方
(在绘图平面之前)的上部圆形刀15以及附接在材料束的下方(在绘图平面之后)的下部圆形刀16。刀15被附接至轴17，所述轴17设有轴承且被马达18驱动。轴17和马达18构成了刀的旋转运动的机构19的元件。刀的旋转运动的机构19在圆形刀的旋转轴线m的方向上可滑动地安装，且借助于设有马达21的线性运动机构20被移动。例如，包括通过马达来旋转的引导螺杆的机构可以被用于更改圆形刀15、16的旋转运动的机构19的位置。许多已知的线性运动机构可以在此应用，线性运动机构可以是固定安装的，而圆形刀所附接的轴可以是可滑动安装的。宽度为d的材料束2被切割成三个部分束a、b和c，它们的宽度分别为da、db和dc。更改该对14圆形刀15、16的位置的目的在于分别更改部分束的宽度da、db、dc。在所示出的实施方案中，材料束2被切割成部分束a、b、c，所述部分束a、b、c形成连续杆cr，然而可能的是，使用分立的供给单元来供给分立的部分束。优选地，所述装置设有一个系统，所述系统用于调节切割单元5中的至少一个切割元件15、16、35、36的位置，以调节部分束a、b、c的宽度，从而确定物体9、50、75(图2、图13、图22)正在被插入的插入点。
61.剪刀形构造的刀可以被用于切割材料束。图4示出了分别设有切割边缘35、35’和36、36’的成对的刀34、34’。此外。切割单元5设有至少一对刀34。切割边缘可以是直线的，切割边缘35、35’安置在材料束2的上方，而切割边缘36、36’安置在材料束2的下方。在对材料束的适当张力下，可能的是，用单个切割边缘来切割材料。借助于设有马达31、31’的线性运动机构30、30’来调节成对的刀34、34’的位置。激光切割单元也可以被用于切割材料束。优选地，可以在切割单元中彼此独立地调节成对圆形刀、单个切割刀或大体上切割元件的位置。
62.在图2所示出的装置1的第一实施方案中，用于供给物体9(例如，珠状物)的供给单元8具有供给轮23的形式(如图5中放大示出的)，所述供给轮23具有用于在其周界24上布置物体9的凹处25。上面所提及的经压褶的部分束a、b、c借助于已知装置在横向于移动方向呈波浪形，且进入引导单元6和压缩单元7，而物体9借助于设有用于个体物体9的凹处25的供给轮23被插入压缩单元7。彼此邻近安置的部分束a、b、c从呈波浪形的平坦构造改变为呈波浪形的圆形构造。图6示出了引导单元6的入口6a的视图b。引导单元6的主体具有类似漏斗的形状。在环40内部，在会聚通道41中，安置有分离元件27、28和29，而至少一个分离元件27、28、29跨引导单元6的长度定位，所述至少一个分离元件27、28、29被设计成分离至少两个部分a、b、c。上部分离元件27从入口6a延伸到压缩单元7内部的出口6b，且具有长形(oblong)板的形状，所述长形板的边缘27a和27b会聚地安置。下部分离元件28和29的形状与上部分离元件类似，即它们是长形的且具有会聚的边缘。如图6中所示，分离元件还可以是固定的。图7示出了分离元件28’和29’，所述分离元件28’和29’被附接成使得它们的位置可以被调节，然而并未示出调节机构。分离元件28’被可滑动地安装在引导件42中，而分离元件29’被可滑动地安装在引导件43中。分离元件28’、29’的位置被成角度地或线性地调节，如用箭头所示出的。可以借助于弹性元件(优选地，弹簧44和45)保持和稳定分离元件，所述弹性元件可以补偿由移动的部分a、b、c所施加的压力。优选地，在压缩单元7中，至少一个分离元件27、28、29被至少安置在压缩单元7的一部分上，所述分离元件被设计成分离至少两个部分束a、b、c。替代地或附加地，至少一个分离元件27、28、29被安置在引导单元6中，所述分离元件被设计成分离至少两个部分束a、b、c。
63.引导单元6和/或压缩单元7中的分离元件27、28、29被附接成使得它们可以被成角
度地或线性地调节。
64.图8示出了借助于中心安置的例如呈圆柱杆的形式的元件26来附接分离元件27、28、29的一个实施例。分离元件的这种附接具有一个预定的调节系统，所述调节系统横向于部分束a、b、c的移动方向运作。由于这种调节，可能的是，改变用于每个部分束a、b、c的通道的横截面。所述调节系统设有弹性元件，所述弹性元件确保根据正在被供给的部分束中的瞬时应力变化来动态调节分离元件的位置。
65.在穿过供给轮23和引导元件47的通道46(部分束a、b、c移动穿过该通道46)的横截面c
‑
c(图9)中，分离元件28和29的端部28e和29e是可见的。物体9已经被插入部分束a和c之间，被推动接近部分束b且被放置在处于压缩的最后阶段的部分束a、b、c之间的中心。如图5所示，上部分离元件27最远达到供给轮23，而下部分离元件28和29更长，因此在物体9处于其最低位置时的时刻，借助于分离元件28和29以及借助于轮23来确定物体9的位置。在进一步的移动过程中，供给轮23失去与部分束a和c之间的所保持的物体的接触，而供给轮23所占据的物体上方的空间将被部分束a和c占据。
66.当从平坦构造改变成圆形构造时，中间部分束b被安置于正在底部所形成的连续杆中，而部分束a和c被提升且被包裹，从而形成具有圆形横截面的连续杆cr。在供给过程中，物体9被插入部分束a和c之间，且被推动接近部分束b。图10a示出了物体9’在插入部分束a和c之间的过程中由供给轮23所保持的位置，以及在将物体9插入适当的深度(即，至连续杆cr的轴线k)之后安置在连续杆的横截面的中心的物体9的位置，包裹材料p未在图中示出。在插入物体9的过程中，在与连续杆cr的轴线有关的移动坐标系中出现物体9的径向(即，在轴线y的方向上)移动。图10b简略地示出了将材料2束切割成三个相等的部分束，假设部分束a、b、c中的每一个具有相同的密度，就实现了如图10a中所示出的物体9的中心位置。个体部分束以相同的方式被压缩，因此作用在物体上的力彼此抵消，物体仍然安置在中心。在生产过程中，可能发生的是，尽管圆形刀15、16的设置正确，但是没有维持相等的宽度da、db、dc，那么物体9的位置将不同于中心位置，例如如图11a所示。物体9在竖直方向(方向y)上降低的这种位置是由于部分束的不相等的宽度所导致的，也就是说，部分束a和c比部分束b更宽，即da>db且dc>db(图11b)。这种非中心位置也是所使用的材料的非均匀性的效果，例如由于部分束b的材料w的密度低于部分束a和c中的材料w的密度这一事实。物体横向于连续杆cr的轴线k的这种非中心位置将借助于传感器11来检测，且通知关于物体的非中心位置的信号将被发送至控制器s(图2)，控制器s将控制线性运动单元20、20’，从而向右更改刀15、16的位置，以及向左更改刀15’、16’的位置。控制器s和线性运动单元20、20’构成用于调节切割材料束的刀的系统。图12a示出了物体9在两个方向x和y上移位的情况，这是由部分束的宽度da相对于部分束b和c的宽度db和dc太小所引起的，如图12b中概略地示出的。
67.在本发明的优选实施方案中，供给物体9的单元8适于将物体9在所形成的连续杆cr的径向方向上插入材料束2的部分束a、b、c之间。
68.将物体在径向方向上插入是指通过包括与正在被形成的连续杆有关的坐标系中的径向分量的运动，将物体从正在被形成的连续杆的外缘侧的插入。在与正在被形成的连续杆有关的坐标系中，正在被插入压缩区域中的物体在由连续杆的半径所确定的方向上移动或者以包括径向分量的合成运动移动。
69.优选地，借助于供给轮来实现物体的插入，所述供给轮被安置成使得将物体插入
材料的部分束之间。这种结构确保了物体被插入，而不会受到因插入轮对束的内部缠结的纤维的作用而产生的恢复力的影响——因为这发生在来自现有技术的传统解决方案中，其中例如珠状物被插入到正在被压缩的乙酸束中。
70.径向插入还可被称作从边缘侧向插入(指的是插入的方向)，或指连续杆的结构时被称作槽插入，所述连续杆由分离的部分束组成，所述部分束在压缩的过程中维持彼此之间的槽，所述槽在压缩区域中逐渐闭合。
71.根据本发明，物体被安全地插入由材料的压缩部分束所组成的层之间，直至在根据本发明的优选实施方案的由三个压缩束所组成的构造中的目标位置，所述目标位置安置于正在被形成的连续杆的中心。不存在推出力以及由三个部分束对称地固定物体的位置允许在压缩过程的进一步阶段维持物体的中心位置，直至获得所形成的连续杆。
72.在第二实施方案中，用于制造图13中所示出的连续材料束的杆的装置1’适于将连续物体50插入连续杆cr的内部。装置1’设有供给单元51，所述供给单元51被设计成供给呈带(例如，金属带)的形式的连续物体50。供给单元51包括供给轮52，所述供给轮52在周界54上具有凹槽53，所述凹槽53被设计成从供给单元51供给带50。图14示出了穿过第二实施方案中的供给轮52以及穿过图5的引导元件47的横截面d
‑
d。部分束a、b、c被移动通过引导元件47。在图14中，分离元件28和29的端部28e和29e是可见的。
73.图15a简略地示出了物体50在穿过连续杆cr的横截面中的正确位置，而图15b示出了将材料束2切割成相等的部分。图16a示出了由于部分束b的密度太大或者部分束b中的材料的量太多而导致的物体50的不正确位置，物体50在方向y上被移位。图16b分别示出了将材料束2切割成不相等的部分束a、b、c，其中da＝dc，db>da，db>dc。在图17a中，物体50在方向x以及方向y上都被移位。图17b中概略地示出了将材料束切割成不相等的部分束a、b、c，其中db>da以及dc>da。
74.图18示出了引导单元的入口，材料束2的部分e和f被插入所述入口中。部分e和f借助于与第一实施方案类似构造的两个分离元件27和28彼此分离。图19a简略地示出了物体9的正确位置，而图19b示出了物体9在竖向方向上的错误位置。
75.图20示出了引导单元的入口，而材料束2没有被分成部分束。引导单元7和压缩单元设有一个分离元件27，所述分离元件27被用于将材料束2的侧边缘彼此分离。
76.图21示出了适于检查物体9在连续杆cr内部的位置的传感器11。传感器11设有辐射源60和接收器61，所述辐射源60和接收器61被设计成检查物体在竖向方向上(即，在方向y上)的位置。接收器61设有接收辐射束的元件64，图中示出了在方向y上从轴线向下移位的物体9，元件64的片段65将接收由物体9的存在所改变的辐射，包含来自元件64的信息的信号将被传输至控制器，所述控制器将给出信号来校正刀在切割单元5中的位置。传感器11还设有辐射源62和接收器63，所述辐射源62和接收器63被设计成检查物体在竖向方向上(即，在方向x上)的位置。接收器63设有接收辐射束的元件66，在图中示出了在方向x上移位的物体9，元件66的片段67将接收由物体9的存在所改变的辐射，包含来自元件66的信息的信号将被传输至控制器，而对于此信号，将不校正刀在切割单元5中的位置。传感器11可以适于仅在一个方向上检查物体的位置。
77.在第三实施方案中，用于制造图22中所示出的连续材料束的杆的装置1”适于将呈管的形式的物体75插入连续杆cr的内部。装置1”设有供给单元70，所述供给单元70包括用
于杆72的存储容器71，通过切割单元73将所述杆72切割成管，且装置1”还设有传送系统74，所述传送系统74包括螺旋滚筒76以及设有凹处78的供给轮77。如先前的实施方案中所描述的，个体物体75被放置在压缩单元7中的部分束a、b、c之间，即，借助于设有用于物体75的凹处78的供给轮77。
78.用于制造连续材料束的杆的装置的上述实施方案还公开了用于制造连续材料束2的杆的方法，其中供给材料束2，将材料束2纵向切割成至少两个部分束，优选地三个部分束a、b、c，将所切割的部分束a、b、c放在一起，以及将放在一起的部分束a、b、c准备用于压缩，然后通过形成纵向切割的部分束a、b、c的连续杆cr来压缩部分束a、b、c，之后将物体9、50、75插入连续杆cr的内部且置于部分束a、b、c之间。在根据本发明的方法中，检查放置于连续杆cr内部的物体9、50、75横向于连续杆cr的轴线的位置，且调节切割单元5中的至少一个切割元件15、16、35、36的位置，从而更改部分束a、b、c的宽度。
79.在根据本发明的方法中，优选地，借助于传感器11来检查物体9、50、75的位置，且根据来自传感器11的信号来调节切割单元5中的至少一个切割元件15、16、35、36的位置。