CN1084169C

CN1084169C - 用于处置卷烟的系统

Info

Publication number: CN1084169C
Application number: CN97197595A
Authority: CN
Inventors: 海因茨·福克
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: DE19635598A1; JP2000517190A; US6193051B1; CN1228680A; EP0926958A1; EP0926958B1; BR9711651A; JP3307954B2; DE59702791D1; WO1998009543A1

Abstract

本发明涉及特别用于处置卷烟的设备。处置卷烟的公知设备具有暂时储存卷烟的储存器、制烟机(10)和包装机(11)。制烟机(10)设在储存器(12)上游，包装机(11)设在储存器(12)下游。在公知设备中储存器(12)、包装机(11)和制烟机(10)之间的同步协调存在问题。在本发明的设备中，制烟机(10)和包装机(11)的工作速度根据储存器(12)的测出的填装水平被控制。当储存器(12)填装水平低时制烟机(10)的工作速度增加，当填装水平高时，上述速度降低。相反，包装机(11)的工作速度当填装水平高时增加而当填装水平低时减小。

Description

用于处置卷烟的系统

本发明涉及用于处置物品，特别是用于包装卷烟的系统，该系统具有用于暂时接纳物品的储存器或料库，并且具有在运动路径方向看去在储存器上游的至少一个第一处置机器，特别是制烟机，以及在储存器下游的至少一个第二处置机器，特别是包装机，其中，第一处置机器交替地将物品送入储存器或送至第二处置机器，储存器根据需要向第二处置机器排送物品。

在生产和处置技术的许多领域中，不同的分组件和/或机器联系起来构成一个组件。将被处置的物品一个接一个地通过不同的机器，从而经受必要的加工。组合起来形成这种系统的分组件和机器必须按照协调的方式和/或在功能上相互协调地受到控制。

上述这种系统特别是用于包装技术中。成品在某些情况下通过一系列机器，以便组合成组件并分几个步骤包装。在生产和包装卷烟中已知有包括一系列分组件和机器的“生产线”。制造卷烟的机器，即，所谓的制烟机邻接于至少一个第一包装机。但是，通常设有一台以上的包装机，在接续的步骤中内包装、实际包装和外包装。在实际工作中很难协调这些高产量的机器。

已经公知的作法是采用储存器，它在制烟机后暂时接纳大量的卷烟，并根据需要向随后的包装机排送这些卷烟。还知道在这种情形中制烟机和包装机按照最大和最小填装水平被关机。例如，通常在储存器达到最大容量的100％的填装水平时关掉制烟机，同样，当储存器完全排空时关掉后面的包装机。

本发明的目的是提高这种包括多个机器和分组件并使用物品储存器的系统的性能和/或效率。

为了达到上述目的，按照本发明的系统的特征在于：

a)在物品输送方向上布置在储存器上游的第一处置机器和/或布置在储存器下游的第二处置机器，其工作速度(循环速度、产量)可以按照储存器的填装水平被控制，所述填装水平是不断地或不时地被测量的，

b)布置在储存器上游的第一处置机器当储存器的填装水平较低时可以较高的工作速度被驱动，而当储存器的填装水平较高时则以相应较低的工作速度被驱动，

c)布置在储存器下游的第二处置机器当储存器的填装水平较低时以较低的工作速度(产量，循环速度)被驱动，而当储存器的填装水平较高时则以较高的工作速度被驱动。

本发明的基础是下述构思：借助储存器或储存器中物品的填装水平不断地、连续地或周期性地进行处置机器相互间的协调。另外，本发明的基础在于下述发现：一个处置机器的工作必须不断地或不时地与另一个有关的处置机器的工作相协调，以便使整个系统实现最佳的工作状态及尽可能减少停机次数。本发明的目的是减少各机器或者甚至整个系统关机的次数，使其以相互协调的方式工作，需要时降低产量。

按照本发明进一步的特征，将储存器的最佳填装水平，即，最大容量的40％至60％，最好为50％的平均填装水平用作控制机器的基准变量。

按照本发明的另一个特征，处置机器相互之间通过储存器的填装水平控制的上述协调工作中可以考虑到有关处置机器各自的当前产量。为此目的，处置机器和储存器连接于一个工业个人计算机(IPC)，它使用机器的工作数据，确切地说是按照一种预定的可变结构处理储存器的当前填装水平。借助可连接于IPC的程序装置，所设定的结构可以被改变并适应于有关的当前状态。为此目的，例如，可以将一台膝上型程序装置通过一个串联接口连接于IPC。

按照本发明的方法可以特别有利地应用于卷烟工业。在这种情形中，设置在储存器上游的第一处置机器是制烟机。下游的第二处置机器是(第一)包装机。

现在对照以下附图所示的实施例和/或实例详述本发明的设备和方法。

图1是带有中央控制单元的示意图。

图2是按照储存器填装水平控制处置机器的框图。

图3以图表形式表示用于控制处置机器的结构的一个实施例。

图4类似于图3，表示结构的改进实施例。

下面对照附图的描述涉及一个推荐的使用实例，即，在卷烟工业中使用的一种系统。更精确来说，本发明涉及生产卷烟的机器，即，制烟机10，其连接于卷烟或成形的卷烟组的(第一)包装机11。制烟机10是为较高产量如每分钟14,000支卷烟设计的。包装机11的生产能力适应于制烟机10的生产能力。例如，包装机11的产量可以大约为每分钟700包。为生产翻盖式盒的公知结构的包装机11就是这种情形。

在从制烟机10至包装机11的卷烟输送路径中设有卷烟储存器12。该储存器是一种公知结构的设备。储存器12是为接纳较大量的卷烟而设计的。来自制烟机10的卷烟通过卷烟输送器送至储存器12或直接送至包装机11。

制烟机10及包装机11的工作速度(转速或循环速度)相互之间是恒定设定的，或者是通过协调控制装置不时地设定的。如果某一个机器的产量暂时减小，那么，另一个机器的工作速度就相应地变化，即，减小。这会使一个机器或整个系统的停顿次数减少。两个机器，即，制烟机10和包装机11的控制是通过储存器12的填装水平实现的。储存器12的填装水平通过适当的装置持续或周期性监视的。

所述系统的分组件，即，制烟机10、包装机11和储存器12连接于一个共用的控制单元，在本例中连接于工业个人计算机，即，IPC13。适于有关应用场合的控制程序储存在所述IPC13中。IPC13通过控制线14接收关于储存器填装水平的信号。按照控制程序，对于制烟机10和包装机11的控制信号从控制程序取得并通过控制线15，16送向这些机器。

储存在IPC13中的控制程序同样可以改变以适应于当时的条件或适应于被控制机器的变化。为此目的设置一个可以连接于IPC13的程序装置，例如，一个膝上型程序装置17。该装置可以通过一个串联接口连接于IPC。膝上型程序装置17适于有关控制程序的诊断及改变参数或控制算法。算法的改变或规定值被输入膝上型程序装置并作为新参数从膝上型程序装置送至IPC13。然后可以取消膝上型程序装置。然后IPC13独立地进行速度控制。

从图2可以看出，在本实施例的控制算法的情形中，IPC13具有3个接口。第一个接口涉及储存器12的填装水平。这向IPC13提供关于目前填装水平的信号。例如，填装水平通过以太网接口发送。

第二个接口涉及包装机11的规定的转速值。按照控制算法计算的规定的转速值通过一个四位二-十进制24V数字接口从IPC13送至包装机11。

以相同的方式，规定的转速值通过第三接口，确切说通过一个四位二-十进制24V数字接口送至制烟机10。

在图示的推荐实施例的卷烟系统中，在储存器12为一方和制烟机10及包装机11为另一方之间仍为标准连接。所谓的状态信号分别通过控制线18和19在系统的上述分组件之间互换。例如，上述信号是“紧急停止”信号，也就是说，关掉某一分组件以便转变为“待用”的信号。

在控制系统的一个有利的实施例的情形中，从IPC13向制烟机10的信号发送备有作为“寿命信号(sign of life)”的附加位。只要该寿命信号有效，来自IPC13的规定的转速值和/或控制信号就在制烟机10和包装机11上生效。如果制烟机10和包装机11未在通向IPC13的接口上形成活动性，那么，这些机器，即，制烟机10和包装机11以通过控制线18和19发送的规定的转速值继续，也就是说，按照预定的标准程序继续。

IPC13的控制信号是通过四位二-十进制发送的。这样导致16种可用的速度级。那些位用于规定的速度值取决于相应的机器，制烟机10或包装机11的可能的速度级。

规定的转速值，即，IPC13的控制信号按照短的时间间隔如按照4秒的间隔被检查，以这种方式更新这些规定值。

图3是制烟机10和包装机11的控制结构的第一实施例的图示。在一组坐标轴中，指向右方的横坐标20上标绘包装机11的转速或产量，更精确地说是每分钟生产的包数(p/min)。指向相反方向的横坐标21标绘制烟机10的产量，即，它的转速，表示为每分钟的卷烟数(c/min)。纵坐标22表示储存器12的填装水平。这些度量和速度从一个共用的零点23开始。

下部的直线24标识储存器12的最小填装水平，例如，10％。如果填装水平降至该值以下，那么，制烟机10或包装机11即被关机。

在直线24所示的最小填装水平的区域中，包装机11以例如250p/m的产量工作，相应于竖直直线25。当储存器12的填装水平上升时，包装机11的产量、循环或转速沿直线26(线性)上升。在本例中的结构使得当储存器12的填装水平处于相应于直线27的最佳值50％时，包装机11已达到相应于竖直直线28的最大产量，例如，700p/min。当储存器12的填装水平进一步增加时该产量得到维持，如产量直线29所示。

以相同的方法，制烟机10也根据储存器12中的填装水平被控制。当达到相应于直线30的最大临界填装水平时，为了防止卷烟继续送至储存器12，制烟机10被关机。从相应于上述最大填装水平的直线30开始，当填装水平下降时，制烟机开始相应于直线31生产和输送卷烟，直线31相应于例如10,000c/min的产量。当储存器12中的填装水平进一步下降时，制烟机10的产量相应于直线32逐渐上升至预定的最大产量，例如，14,000c/min，由直线33标识。当储存器12中的填装水平进一步下降时，该最大产量也得以维持。

图4中的图示的基础是控制制烟机10和包装机11的更复杂的结构。相应于图3中图示的直线已经被保留下来。如图所示，从直线24所示的最小临界填装水平开始，包装机11产量的上升以相应于直线34的较高的转速或产量开始。例如，还相应于400或500p/min的产量。产量上升的选择使得即使填装水平低于相应于直线27的最佳填装水平，包装机11也已经达到直线35的最大产量，这可以相当于储存器12的例如30％或35％的填装水平。这种结构的基础在于以下发现：当储存器12中的填装水平上升时，更宜于采用较高的产量，使包装机11更快地达到最大产量。

在相反的方向上，即，当储存器12中的填装水平下降时，在直线36上，即，高于直线27所示的最佳填装水平，如60％或70％的填装水平，包装机11的产量减小，相应于直线37，下降至相应于竖直直线25的最小产量。在本例中，该最小产量达到大约25％，相应于直线38。产量不会进一步下降。

按照这种结构，制烟机10以相同的方式工作。当储存器12的填装水平要下降时，制烟机10受到相应于直线38的控制。这就是说，当填装水平降至低于相应于直线30的最大临界填装水平时，制烟机10的生产操作恢复相应于直线39的产量，例如，12,000c/min。相应于直线33的最大产量较快地达到，即，仍在相应于直线27(50％)的最佳填装水平以上。

相反，当储存器12中的填装水平形成上升时，制烟机10从最小填装水平开始，低于最佳填装水平(直线27)，转换至减小产量，即，相应于直线39的大约30％的填装水平。从这里开始，制烟机10的产量返回至相应于直线31的最小产量，例如，10,000c/min。

如果需要，也可采用其它结构，按照上述的方式将其输入控制单元或输入IPC13。在图4实施例的情形中，在由斜向直线限定的区域中，制烟机10或包装机11无需线性的，即直线的变化发展，而是可以引入进一步的相关性(dependency)，这主要可从图2的框图看出。按照这一点，在图4中的表面区域39和40中，取决于存储在IPC13中的结构，制烟机10或包装机11的产量上升或下降线可以是弧线或者甚至是不规律的发展。

图2所示框图表示按照本发明对设备的控制构思。制烟机的转速n_m-des和包装机的转速n_p-des是在储存器的填装水平f_r的基础上受到控制或调节的。在本例中其过程如下：

对于受控的制烟机转速n_m-des来说，当前的储存器填装水平是连同其预定的需要填装水平f_r测量和计算的。为了上述目的求出这两个变量之差。该差乘以第一常量，即，控制参数或静态系数k_ml。这就给出了控制算法的比例分量(proportional component)。与此并行，测出的储存器填装水平f_r被微分并乘以第二常量，即，控制参数或动态系数k_n2。这就给出了控制算法的微分分量(differential component)。然后，比例分量和微分分量与制烟机最大转速n_m-max一起计算，求出其需要的转速n_m-des。为此目的，制烟机的最大转速加上比例分量，但是，从其减去微分分量。制烟机转速n_m-des的控制算法完整地由下式表示：

n_{m - des} = n_{m - \max} + {k_{m 1}}^{*} (s_{r} - f_{r}) - {k_{m 2}}^{*} (\frac{d (f_{r})}{dt})

包装机转速n_p-des的控制过程是相同的。从储存器当前的填装水平fr开始计算包装机转速n_p-des的控制算法的比例分量k_p1 ^*(f_r-s_r)和微分分量然后，比例分量和微分分量与包装机最大转速n_p-max一起计算，这是使用下式完成的：

n_{p - des} = n_{p - \max} + {k_{p 1}}^{*} (f_{r} - s_{r}) + {k_{p 2}}^{*} (\frac{d (f_{r})}{dt})

因此，总的来说，制烟机转速n_m-des和包装机转速n_p-des都是按照比例-微分控制算法计算的。

标号表格10 制烟机11 包装机12 储存器13 IPC14 控制线15 控制线16 控制线17 膝上型程序装置18 控制连接19 控制连接20 坐标21 坐标22 直线23 零点24 直线25 竖直直线26 直线27 直线28 竖直直线29 产量直线30 直线31 直线32 直线33 直线34 直线35 直线36 直线37 直线38 直线39 表面区域40 表面区域

Claims

1.用于处置物品特别是包装卷烟的系统，具有用于暂时接纳物品的储存器(12)或料库，并且具有从运动路径方向看去在储存器(12)上游的至少一个第一处置机器特别是制烟机(10)和下游的至少一个第二处置机器特别是包装机(11)。其中，第一处置机器将物品交替地送入储存器(12)或送至第二处置机器，储存器(12)根据需要将物品排送至第二处置机器，其中：

a)在物品输送方向上布置在储存器(12)上游的第一处置机器和/或布置在储存器(12)下游的第二处置机器，其工作速度(循环速度、产量)可以按照储存器(12)的填装水平被控制，所述填装水平是不断地或不时地被测量的，

b)布置在储存器(12)上游的第一处置机器当储存器(12)的填装水平较低时可以较高的工作速度被驱动，而当储存器(12)的填装水平较高时则以相应较低的工作速度被驱动，

c)布置在储存器(12)下游的第二处置机器当储存器(12)的填装水平较低时以较低的工作速度(产量，循环速度)被驱动，而当储存器(12)的填装水平较高时则以较高的工作速度被驱动，

其特征在于：

d)第一和/或第二处置机器(10；11)的工作速度可以根据测出的填装水平(f_r)及根据填装水平变化趋向，具体来说，根据填装水平(f_r)的微分分量

来调整。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，布置在储存器(12)的上、下游的机器的控制适应于储存器(12)的最佳填装水平，具体来说是40％至60％，特别是50％的填装水平。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：布置在储存器(12)上游的处置机器(制烟机10)当已经达到储存器(12)的最大填装水平时，特别是达到大约100％的填装水平时，被关机，布置在储存器(12)下游的处置机器(包装机11)当储存器(12)处于最小填装水平时被关机，所述最小填装水平可以具体地设定在储存器完全排空时。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：当储存器(12)中的填装水平形成变化时，随着填装水平的上升即增加，下游的处置机器(包装机11)起动和/或以增加的工作速度(产量)工作，而随着储存器(12)中的填装水平的下降，在高于最佳填装水平的相对较高的填装水平上，所述处置机器可转换至减小产量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：当储存器(12)的填装水平以向下的方向改变时，第一处置机器(制烟机10)以相对较高的工作速度(产量)工作，而当填装水平以向上的方向改变时，低于最佳填装水平上述处置机器即起动。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述处置机器(制烟机10，包装机11)可由一中央控制装置，特别是由一台工业个人计算机IPC(13)控制。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：系统的分组件，具体来说是制烟机(10)和包装机(11)可以通过标准控制连接(18，19)相互连接，以便发送标准数据，特别是当控制装置故障时。