一种烟支圆周调节装置与系统

技术领域

本申请涉及烟草加工技术领域，特别是涉及一种烟支圆周调节装置与系统。

背景技术

烟支圆周是卷烟质量的一项重要指标，在卷烟生产过程中，烟支的周长和直径是卷烟工艺质量的重要考核指标，周长和直径的波动情况会直接影响后续的生产工艺流程质量，因此，如何使烟支圆周在生产过程中满足工艺要求并保持稳定是当前卷烟企业的迫切需求。

以双烟道机组为例，前后压板的弧面与烟枪弧面形成两个烟条成形通道，烟丝与卷烟纸会同时进入烟条成形通道卷成烟条，在实际生产过程中，受到原辅材料波动、零件磨损以及设备性能等因素的影响，形成烟条的圆周会不可避免地出现波动，影响卷烟产品质量。

如何实现烟支圆周的方便调节，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种能方便调节烟支圆周的烟支圆周调节装置与系统。

本发明提供的技术方案如下：

一种烟支圆周调节装置，用于与烟枪部件配合形成烟条成形通道且实现烟支圆周的调节，所述烟支圆周调节装置包括凸轮机构、压板模块，所述压板模块与烟枪部件配合形成烟条成形通道，所述凸轮机构用于调整压板模块的位置，来改变烟条成形通道的大小，实现烟支圆周的调节。

优选地，所述凸轮机构包括驱动机构、旋转轴、凸轮、支撑杆，所述旋转轴连接于驱动机构，所述凸轮安装于旋转轴上，所述支撑杆活动安装于凸轮上方且与底部与凸轮接触，使驱动机构通过旋转轴带动凸轮转动时，支撑杆随之上下移动；所述压板模块包括顶杆机构、活动压板机构，所述活动压板机构包括活动件、固定座，所述活动件枢接于固定座，底部与烟枪部件配合形成烟条成形通道，所述顶杆机构连接活动件，且位于支撑杆正上方，使支撑杆移动时带动顶杆机构移动，进而带动活动件相对固定座转动，使烟条成形通道的大小产生变化。

优选地，所述驱动机构为电机，所述凸轮机构还包括电机座、联轴器，所述电机座安装于烟枪部件，所述电机安装于电机座一端，所述旋转轴位于电机座另一端，通过收容于电机座中的联轴器与电机相连。

优选地，所述凸轮机构还包括第一轴承、第二轴承、滚针轴承、法兰，所述第一轴承、第二轴承的内圈安装于旋转轴上，外圈分别与电机座、烟枪部件底座的轴承孔配合，所述法兰安装于烟枪部件底座的端部，所述滚针轴承安装于旋转轴端部与法兰之间。

优选地，所述凸轮机构还包括支撑套，所述支撑套竖直安装于烟枪部件底座对应的孔中且位于凸轮上方，所述支撑杆活动收容于支撑套中，使支撑杆活动安装于凸轮上方。

优选地，所述凸轮设有销孔，所述凸轮机构还包括止动销，所述止动销安装于销孔中，所述销孔位于使凸轮旋转过程中支撑杆在凸轮零点位置接触到止动销的位置。

优选地，所述顶杆机构与固定座分别位于活动件的两端，顶杆机构与固定座之间的距离大于活动件形成烟条成形通道的部位与固定座之间的距离。

优选地，所述顶杆机构包括调节螺钉，所述调节螺钉与活动件螺纹连接，用于通过旋转调节螺钉，使调节螺钉上下移动，带动活动件摆动，来改变烟条成形通道的大小。

如权利要求8所述的烟支圆周调节装置，其特征在于，所述顶杆机构还包括碟簧套、第二碟簧，所述调节螺钉穿过碟簧套连接于活动件，所述第二碟簧安装于碟簧套内部，且抵接于活动件，用以消除调节螺钉与活动件之间螺纹的间隙。

优选地，所述压板模块还包括顶抵件，所述顶抵件位于活动件上方，顶抵件与活动件之间设有用于给活动件提供向下压力的顶抵弹簧。

优选地，还包括盖板机构、活动连杆机构；所述活动压板机构还包括枢轴，所述活动件后端部设有第一孔，通过第一孔与枢轴配合使活动件枢接于固定座上；所述固定座上部设有第二孔，所述盖板机构后端通过盖板轴与第二孔配合枢接于固定座；所述盖板机构设有第四孔，所述顶抵件上表面设有孔座，孔座上设有第三孔，所述顶抵件后端部设有第五孔；所述顶抵件安装于转板上方，后端部通过第五孔与枢轴配合枢接于固定座；所述活动连杆机构位于顶抵件上方，前端枢接于第三孔使活动连杆机构枢接于顶抵件；所述盖板机构位于活动连杆机构上方，所述活动连杆机构后端部枢接于第四孔，使盖板机构与活动连杆机构相枢接；使得所述盖板机构、活动连杆机构、顶抵件与活动件形成四杆机构，且在活动件处于工作状态时，通过顶抵弹簧的弹力，使该四杆机构形成自锁。

优选地，所述盖板机构包括拉手、盖板，所述拉手固定于盖板前端，所述第四孔位于盖板上，盖板后端枢接于固定座。

优选地，所述活动连杆机构包括前轴、后轴、杆套、第一碟簧、柱塞，杆套后端部设有腰圆孔，所述前轴用于安装于第三孔，所述后轴安装于腰圆孔中，且用于安装于第四孔，所述第一碟簧装在杆套内部，所述柱塞在杆套内部，一端压住第一碟簧，一端抵住后轴。

优选地，所述顶抵件与活动件通过限位螺钉连接，所述限位螺钉穿过顶抵件的对应孔固定于活动件上，用于带动转板与顶抵件一起转动，所述限位螺钉与顶抵件对应孔的孔臂之间具有间隙使活动件与顶抵件之间可相对转动，所述限位螺钉具有移动时不会与其他零件产生干涉的长度尺寸。

一种烟支圆周调节系统，包括如上所述的烟支圆周调节装置以及检测装置、控制装置，所述驱动机构为伺服电机，控制装置连接检测装置与伺服电机，用于接收检测装置的信号并发送指令给伺服电机，对伺服电机进行控制；所述检测装置用于检测在烟条成形通道内卷成的烟条圆周，并将检测结果与设定值进行比较，当检测到的烟支圆周小于设定值时，发送信号给控制装置，由控制装置发送指令给伺服电机，伺服电机驱动凸轮转动使支撑杆在凸轮作用下向上移动，进而带动顶杆机构上移，带动活动件向上转动，从而增大烟条成形通道，使烟条圆周增大；当检测到的烟支圆周大于设定值时，发送信号给控制装置，由控制装置发送指令给伺服电机，伺服电机驱动凸轮转动使支撑杆向下移动，进而顶杆机构下移，活动件也向下转动，从而减小烟条成形通道，使烟条圆周增小。

相对于现有技术，本发明烟支圆周调节装置与系统通过设置凸轮机构、压板模块，所述压板模块与烟枪部件配合形成烟条成形通道，所述凸轮机构用于调整压板模块的位置，来改变烟条成形通道的大小，实现烟支圆周的调节，利用凸轮机构配合压板模块来调节烟支圆周，从而能实现烟支圆周的调节，且设计合理、结构结构、调节方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例烟支圆周调节装置与烟枪机构的立体图；

图2为图1所示烟支圆周调节装置的立体图；

图3为图1所示烟支圆周调节装置中凸轮机构的立体组合图；

图4为图3所示凸轮机构的立体分解图；

图5为图3所示凸轮机构的剖视图；

图6为图3所示凸轮机构中凸轮行程设计示意图；

图7为图1所示烟支圆周调节装置中压板模块的立体分解图；

图8为图1所示烟支圆周调节装置中盖板机构的立体图；

图9为图1所示烟支圆周调节装置中活动连杆的立体图；

图10为图9所示活动连杆的剖视图；

图11为图1所示烟支圆周调节装置中活动压板机构与顶杆机构的立体图；

图12为图11所示活动压板机构的剖视图；

图13为图11所示顶杆机构的剖视图；

图14图11所示活动压板机构的剖视图(显示限位螺钉)；

图15为图1所示烟支圆周调节装置形成的四杆机构的下压运动简图；

图16为图15所示四杆机构的上抬运动简图；

图17为图15所示四杆机构在圆周调节时的运动趋势简图；

图18为支撑杆与限位螺钉的摆动弧长示意图

附图标记：1.烟枪机构2.凸轮机构2.1后道凸轮机构2.2前道凸轮机构3.压板模块4.伺服电机 5.电机座 6.联轴器 7.第一轴承 8.旋转轴 9.支撑套10.支撑杆 11.滚针轴承 12.法兰 13.凸轮 14.止动销 15.第二轴承 16.底座 17.盖板机构 18.活动连杆机构19.顶抵件 20.活动压板机构 21.第一限位螺钉22.第二限位螺钉 23.拉手 24.盖板 25.盖板轴 26.后轴 27.前轴 28.杆套 29.第一碟簧 30.柱塞 31.后道转板 32.后道压板33.前道压板 34.前道转板 35.第一顶抵弹簧 36.第二顶抵弹簧 37.枢轴 38.固定座 39.后道顶杆机构 40.前道顶杆机构 41.调节螺钉 42.碟簧套 43.第二碟簧

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

如图1和图2所示，本实施例中，烟支圆周调节装置主要由凸轮机构2和压板模块3组成，其中压板模块3与烟枪部件1形成两个烟条成形通道。该装置主要依靠凸轮机构2来调整压板模块3的位置，从而改变烟条成形通道的大小，实现烟支圆周的自动调节。

如图3、图4及图5所示，凸轮机构2分为两个相同结构，主要由伺服电机4、电机座5、联轴器6、第一轴承7、旋转轴8、支撑套9、支撑杆10、滚针轴承11、止动销14、法兰12、第二轴承15以及凸轮13等组成。电机座5通过螺钉安装在烟枪部件的底座16上，伺服电机4作为驱动机构通过螺钉安装在电机座5另一端，旋转轴8通过联轴器6与伺服电机4连在一起，第一轴承7和第二轴承15的内圈分别安装在旋转轴8的两侧的轴肩上，外圈分别与电机座5、底座16上的轴承孔接触配合，旋转轴8的左侧端部通过滚针轴承11与法兰12连接，凸轮13通过键安装在旋转轴8上，止动销14安装在凸轮13的销孔13.1上，支撑套9竖直安装在底座16的孔中，支撑杆10底部与凸轮13接触，当凸轮转动时，支撑杆10随之沿着支撑套9上下移动。

在其它实施例中，也可以不采用伺服电机作为驱动机构，而采用其它类型电机，甚至不用电机，而采用人工操作。但使用电机能方便操作，尤其是伺服电机容易控制，能实现烟支圆周的自动调节。

如图6所示，凸轮13为一个偏心的零件，由于止动销14安装在凸轮13的销孔13.1上，启动伺服电机4时，凸轮13旋转，支撑杆10会在零点位置与止动销14接触，实现机械找零。

凸轮孔的圆心O到零点的距离为r，圆心O到高点距离为r+a，所以支撑杆的最大行程为a

支撑杆的位移公式：

式中：h为支撑杆位移；a为支撑杆最大行程；θ为凸轮从0点位置开始转动的角度；t的取值范围为0～1。

如图7所示，压板模块3主要由盖板机构17、活动连杆机构18、顶抵件19(本实施例中也作为转臂)、活动压板机构20、前道顶杆机构40以及后道顶杆机构39组成。

如图8所示，盖板机构17主要由拉手23、盖板24以及盖板轴25组成，拉手23通过螺钉与盖板24连接，盖板轴25穿过盖板24上的孔安装在孔B(第二孔)52上。

如图9和图10所示，活动连杆机构18主要由后轴26、前轴27、杆套28、第一碟簧29以及柱塞30组成。前轴27穿过杆套28上的孔安装在孔C(第三孔)53上，后轴26穿过杆套28的腰圆孔56安装在孔D(第四孔)54上，第一碟簧29装在杆套28内部，柱塞30在杆套28内部，一侧压住第一碟簧29，一侧抵住后轴26。如果在摆动过程中，孔C53和孔D54的距离有少许变化，后轴26会在腰圆孔56上移动，柱塞30会在第一碟簧29的弹力作用下抵住轴26，避免了后轴26与腰圆孔56后壁之间有间隙产生。

继续见图7所示，顶抵件19后端部通过孔E(第五孔)55与枢轴37配合枢接于固定座38。第一限位螺钉21穿过顶抵件19上的孔与前道转板34连接在一起，第二限位螺钉22穿过顶抵件19上的孔与后道转板31连接在一起。

如图11和图12所示，活动压板机构20主要由后道转板31、后道压板32、前道转板34、前道压板33、第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36、枢轴37以及固定座38组成。固定座38通过螺钉安装在底座16上，枢轴37穿过前道转板34和后道转板31安装在孔A(第一孔)51上，前道转板34通过螺钉与前道压板33连在一起形成前道活动件，后道转板31通过螺钉与后道压板32连在一起形成后道活动件。第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36的底部分别放在前道转板34和后道转板31上表面的盲孔内，第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36的顶部与顶抵件19底表面的两个弹簧孔接触。

前道顶杆机构40和后道顶杆机构39完全一致。以后道为例，如图13所示，均由调节螺钉41、碟簧套42以及第二碟簧43组成，第二碟簧43装在碟簧套42内部，调节螺钉41穿过碟簧套42和第二碟簧43通过螺纹与前道转板33或后道转板31相连，第二碟簧43的弹力可以有效的消除螺纹的间隙，使调节螺杆41的位置保持稳定，调节螺杆41的底部与凸轮机构支撑杆10接触。

支撑杆10在伺服电机4驱动下移动，支撑杆10上移时，顶着调节螺杆41向上移，带动前道转板33或后道转板31向上摆动；支撑杆10下移时，调节螺杆41因自重和第二碟簧43反作用力而下移，前道转板33或后道转板31则向下摆动。

前道顶杆机构40和后道顶杆机构39主要依靠人工调节对前道压板33和后道压板32的位置进行一个初调，通过旋转调节螺钉41使调节螺钉41上移或下移微量位置从而带动前道转板33或后道转板31上下摆动微量角度，使前道压板33或后道压板32位置变化，改变烟条成形通道的大小。

见图14所示，第一限位螺钉21穿过顶抵件19上的孔与前道转板33连接在一起，第一限位螺钉21与顶抵件19的孔有间隙。如果需要将整个压板模块打开，将拉手23往上拉，顶抵件19绕着枢轴37转动，在第一限位螺钉21台阶作用下，会将前道压板33带动。

压板模块有4个销轴，构成了一个四杆机构，压板下压时，其运动简图如图15所示，A、B、C、D分别对应孔A、孔B、孔C、孔D。在转动过程中，顶抵件19的限位端面191会先与固定座38的壁381会正好贴合(见图12右圈所示)，顶抵件19将无法继续转动，此时顶抵件19的工作面192与前道转板33、后道转板31平行，即AC先到达预设位置不再移动，C点也就不能再动，前道压板33或后道压板32继续下压，CD杆将以C为圆心顺时针转动，BD杆将以B为圆心逆时针转动，因此，D点越过BC连线D’点继续往D”移动的过程中，CD杆的长度变会出现一个先缩小，后伸长的变化，活动连杆机构的特征可以很好的满足这个变化要求。当达到D”,活动连杆机构中的后轴26被抵到极限位置，顶抵件19长度达到最长，此时压板模块已完全下压到位，处于工作位置。

见图16所示，当需要清洁压板或烟枪时，往上抬拉手23，顶抵件19先移动，D”越过BC连线D’点到达D点，活动连杆机构长度先缩后伸长，直到后轴26被抵到极限位置，活动连杆机构(即CD)长度达到最长，CDB此时相当于刚性连接，拉手23继续向上转动，顶抵件(AC)就会绕着A点转动，在第一限位螺钉21、第二限位螺钉22台阶作用下，顶抵件19会将前道转板33、后道转板31和前道压板33、后道压板32带动一起转动，直到前道压板33、后道压板32完全打开。

当进行圆周自动调节时，此时前道压板33、后道压板32处于工作状态时，由于第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36的弹力，会对顶抵件19产生一个向上的力，如图17所示，在这个力的作用下AC绕A点做顺时针转动趋势，CD绕C点做顺时针转动趋势，BD绕B点做逆时针转动趋势，由于空间的限制三个转动都无法实现，出现了自锁现象。因此在进行圆周自动调节时，四杆机构形成自锁，对活动压板机构的位置形成一个限位，第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36无法将顶抵件19顶开，保证了第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36对前道压板33、后道压板32施加压力的稳定性，但不对前道压板33、后道压板32的转动产生其他影响，因此伺服电机4在驱动凸轮13转动时，只需要克服前道转板33、后道转板31、前道压板33、后道压板32自重以及第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36的弹力，不需要克服整个压板装置的重力，伺服电机4承受的力矩小，力矩变化幅度小，伺服电机4工况更好，控制精度更好，避免超出伺服电机4力矩控制范围情况的产生。

而且当烟丝来料过多时，在第一顶抵弹簧35、第二顶抵弹簧36的作用下，前道压板33、后道压板32不会被烟条挤动，使原辅材料对烟支圆周的影响降到最低。

当进行圆周自动调节时，第一限位螺钉21或第二限位螺钉22随着前道转板33或后道转板31上下摆动，支撑杆10和第一限位螺钉21或第二限位螺钉22均绕着A点转动，运动简图如图18所示，支撑杆10转动弧长为H，第一限位螺钉21或第二限位螺钉22转动弧长为L，则两者关系为：

由于自动调节过程中，转动的角度α非常小，可将支撑杆转动的弧长近似等于支撑杆上下移动的直线距离.

即H≈h，则

所以限位螺钉的最大转动弧长

所以本发明是根据第一限位螺钉21或第二限位螺钉22需要转动的弧长设计第一限位螺钉21或第二限位螺钉22的尺寸，确保在进行圆周自动调节时，第一限位螺钉21或第二限位螺钉22能够移动且不与其他零件产生干涉。

本实施例还提供一种烟支圆周调节系统，包括如上所述的烟支圆周调节装置以及检测装置、控制装置。控制装置连接检测装置与伺服电机，用于接收检测装置的信号并发送指令给伺服电机，对伺服电机进行控制。

检测装置用于检测在烟条成形通道内卷成的烟条圆周，并将检测结果与设定值进行比较，当检测到的烟支圆周小于设定值时，发送信号给控制装置，由控制装置发送指令给伺服电机，伺服电机驱动凸轮转动使支撑杆在凸轮作用下向上移动，进而带动顶杆机构上移，带动活动件向上转动，从而增大烟条成形通道，使烟条圆周增大；当检测到的烟支圆周大于设定值时，发送信号给控制装置，由控制装置发送指令给伺服电机，伺服电机驱动凸轮转动使支撑杆向下移动，进而顶杆机构下移，活动件也向下转动，从而减小烟条成形通道，使烟条圆周增小。

在运行时，压板模块3与烟枪机构1组成烟条成形通道，烟丝与卷烟纸在烟条成形通道内卷成烟条，烟条再进入检测装置进行烟条的圆周检测。

第一次使用时，压板模块3下压，处于工作位置，先要手动调节前道顶杆机构40与后道顶杆机构39，对前道压板33与后道压板32的位置进行一次初调。首先把凸轮13调整到中间位置(即支撑杆位置h＝a/2)，再通过旋转调节螺钉41上移或下移微量位置从而带动前道转板34、后道转板31上下摆动微量角度，使前道压板33、后道压板32也随之转动同样的角度，来改变烟条成形通道的大小，直到检测装置检测出来的烟条圆周与设定值较为接近时停止调整。完成调整后，就不再需要人工进行调整。前道和后道人工调整也是相互独立，互不影响。

当进行圆周自动调节时，以前道烟条为例进行分析，检测装置将检测到的结果与设定值进行比较，当检测到的前道烟支圆周小于设定值时，发送信号给控制装置，控制装置再将指令发送给对应的伺服电机4，伺服电机驱动凸轮13转动，支撑杆10在凸轮13的作用下向上移动，从而带动前道顶杆机构40上移，由于顶杆机构中的调节螺钉41与前道转板34连接在一起，前道转板34又通过螺钉与前道压板33连接在一起，因此前道顶杆机构40上移，则会带动前道压板33绕着枢轴37向上转动，从而增大烟条成形通道，使烟条圆周增大；当检测到的前道烟支圆周大于设定值时，则前道压板33绕着枢轴37向下转动，减小烟条成形通道，使烟条圆周增小，实现烟条圆周的自动控制。

后道烟条圆周的自动控制与前道烟条圆周的自动控制类似，两者之前的控制是相互独立，互不影响。

本实施例是以双烟道机组为例进行说明的，该机构不仅仅可以应用在双烟道机组上，也可以应用在单烟道或多烟道机组上。

本实施例的优点包括：

1.凸轮机构采用刚性连接，确保了调节精度；

2.压板模块采用四杆机构设计，在工作状态时实现自锁；

3.伺服电机工况更好，控制精度更好；

4.能够独立对前后烟道的烟条圆周进行自动调节；

5.自动调节有问题的时，可以利用顶杆机构进行手动调节。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。