DE69306328T2

DE69306328T2 - Einrichtung zum automatischen Rauchen von Tabakrollen und zum Analysieren des Rauches

Info

Publication number: DE69306328T2
Application number: DE69306328T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Minami; Yuzuru Sakuma; Hiroyoshi Suda
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: US5411039A; EP0581596A1; DE69306328D1; EP0581596B1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Eintragen von Rauch von gerollten Tabakerzeugnissen, wie beispielsweise Zigaretten oder Zigarren, und zum Analysieren desselben, insbesondere eine automatische Rauch-Analysevorrichtung, die die gerollten Tabakerzeugnisse automatisch derart anzündet und ausmacht, daß jegliche manuelle Betätigung wegfällt.
Beim Herstellen und Verkaufen von gerollten Tabakerzeugnissen, wie beispielsweise Zigaretten oder Zigarren, muß der Gehalt an chemischen Substanzen im Tabakrauch, wie beispielsweise Nikotin und Teer bekanntgegeben werden.
Wie andere landwirtschaftliche Produkte sind die chemischen Eigenschaften von Tabakblättern nicht genau gleichmäßig. Es ist deshalb erforderlich, von gerollten Tabakerzeugnissen mit einer vorbestimmten Rate in Bezug auf die Gesamtanzahl der hergestellten gerollten Tabakerzeugnisse Proben zu nehmen, um den Rauch der zur Probe entnommenen gerollten Tabakerzeugnisse in die Tabakrauch-Analysevorrichtung einzutragen und ihre chemischen Substanzen zu analysieren. Die Anzahl der hergestellten gerollten Tabakerzeugnisse befindet sich im Wachsen begriffen, und die Anzahl der gerollten Tabakerzeugnisse für die Probenahme nimmt ebenfalls zu.
Gerollte Tabakerzeugnisse, wie beispielsweise Zigaretten und Zigarren, werden durch Halter in einer Mehrzahl von Raucheinlässen gehalten, die in der Tabakrauch-Analysevorrichtung (auf die nachfolgend lediglich als die "Analysevorrichtung" bezug genommen wird) gebildet sind. Nachdem die gerollten Tabakerzeugnisse angezündet wurden, wird Luft in die Analysevorrichtung durch die gerollten Tabakerzeugnisse gesaugt, die in den Raucheinlässen mit einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. In jedem Halter ist ein Cambridge-Filter zum Sammeln von Teer oder dergleichen angeordnet. Der in die Analysevorrichtung eingetragene Rauch wird durch eine Analyseeinheit analysiert, um den Gehalt anderer chemischer Substanzen im Rauch zu ermitteln.
Bei der herkömmlichen Analysevorrichtung werden das Anbringen der gerollten Tabakerzeugnisse und der Halter, das Anzünden und Ausmachen der gerollten Tabakerzeugnisse und das Entfernen der Tabakasche und der Tabakenden, einschließlich Zigaretten-Endstücke oder Zigarren-Enden von Hand durchgeführt. Für eine große Anzahl von zu analysierenden gerollten Tabakerzeugnissen muß derselbe einfache Vorgang für eine lange Zeit wiederholt werden. Dies trägt zur Untersuchungsbelastung der Untersuchungsperson bei.
Um dieses Problem zu überwinden, ist gefordert worden, daß der gesamte Betrieb der Analysevorrichtung automatisiert wird. Da gerollte Tabakerzeugnisse jedoch leicht zerbrechlich sind, war es schwierig, die gerollten Tabakerzeugnisse automatisch anzuzünden, die in den Raucheinlässen angebracht sind, und die gerollten Tabakerzeugnisse in sicherer Weise automatisch auszumachen bzw. zu löschen, nachdem sie auf einem vorbestimmten Abschnitt abgebrannt sind.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum automatischen Eintragen von Rauch von gerollten Tabakerzeugnissen und zum Analysieren des Rauchs zu schaffen, die automatisch gerollte Tabakerzeugnisse in den Raucheinlässen anbringt, die gerollten Tabakerzeugnisse anzündet und ausmacht und Tabakasche oder Tabakenden ohne Hilfe der Untersuchungsperson zu entfernen.
Die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung hat eine Rauch-Analysevorrichtung, die automatisch Rauch von gerollten Tabakerzeugnissen, wie beispielsweise Zigaretten, einträgt und den chemischen Gehalt des Rauchs analysiert. Die Rauch-Anaylsevorrichtung ist mit einer Mehrzahl von Raucheinlässen versehen, in denen jeweils ein gerolltes Tabakerzeugnis angebracht ist.
Im Umfeld der Rauch-Analysevorrichtung ist eine Anbring- und Abnahmeeinrichtung zum Einbringen und Abnehmen von gerollten Tabakerzeugnissen in und aus den Raucheinlässen vorgesehen. Die Anbring- und Abnahmeeinrichtung umfaßt einen universellen Betätigungsroboter, der die gerollten Tabakerzeugnisse in den Raucheinlässen anbringt und Tabakasche und Tabakenden aus den Raucheinlässen mit der Betätigungshand entfernt.
Es sind eine Endpositionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse und eine Ausmach- Positionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Position vorgesehen, in welcher die gerollten Tabakerzeugnisse ausgemacht werden sollen. Die Betätigungshand ist mit einer Anzündeinrichtung zum Anzünden der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse und mit einer Abschneideeinrichtung zum Abschneideen der gerollten Tabakerzeugnisse an den Abschnitten versehen, an denen sie ausgemacht werden sollen.
Eine derartige Vorrichtung zum automatischen Analysieren von gerollten Tabakerzeugnissen kann nicht nur die gerollten Tabakerzeugnisse in und aus den Raucheinlässen anbringen bzw. entnehmen, sondern sie kann auch die Position der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse ermitteln, sie zu der Anzündeinrichtung bewegen, sicherstellen, daß sie angezündet werden, die gerollten Tabakerzeugnisse an den auszumachenden Abschnitten abschneiden und sicherstellen, daß die gerollten Tabakerzeugnisse ausgemacht werden. Daraufhin kann der empfindliche Betätigungsvorgang, der bei der herkömmlichen Vorrichtung eine Bedienperson überlassen wurde, automatisiert werden, und die Rauchanalyse der gerollten Tabakerzeugnisse kann vollautomatisch ausgeführt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform gemäß dieser Erfindung ist mit einer Einrichtung zum automatischen Entfernen von Tabakasche und abgeschnittenen abgebrannten Abschnitten der gerollten Tabakerzeugnisse und mit einer Einrichtung zum Sammeln und Abführen von Tabakrauch derart versehen, daß die Außenatmosphäre eines Raums, in welchem die Rauchanalyse durchgeführt wird, sauber und sicher gehalten wird.
Diese Erfindung läßt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstehen; es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht der gesamten automatischen Rauch-Analysevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht der gesamten automatischen Rauch-Analysevorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der gesamten automatischen Rauch-Analysevorrichtung von Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Rauchmechanismus,
Fig. 5 eine Draufsicht eines Haltemechanismus,
Fig. 6 eine Vorderansicht eines Abschneidemechanismus,
Fig. 7 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6,
Fig. 8 eine allgemeine Darstellung des Abschneidevorgangs des Abschneidemechanismus,
Fig. 9 eine weitere allgemeine Darstellung des Abschneidevorgangs des Abschneidemechanismus,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus,
Fig. 11 eine Längsschnittansicht eines Ermittlungskopfs,
Fig. 12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 in Fig. 11,
Fig. 13 eine allgemeine Ansicht der Arbeitsweise des Ermittlungskopfs,
Fig. 14 eine allgemeine Ansicht der Arbeitsweise des Ermittlungskopfs, der mit einer Haube mit kreisförmigem Querschnitt versehen ist,
Fig. 15 eine Längsschnittansicht eines Förderermechanismus,
Fig. 16 eine Draufsicht des Förderermechanismus,
Fig. 17 eine Seitenansicht des Rauch-Ausmachmechanismus, und
Fig. 18 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18-18 in Fig. 17.
Diese Erfindung wird anhand der bevorzugten Ausführungsform in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform der gesamten automatischen Analysevorrichtung gemäß dieser Erfindung. Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen ihre Vorderansicht, ihre Draufsicht bzw. ihre Seitenansicht.
Der Hauptkörper 1 der automatischen Analysevorrichtung weist eine Frontplatte 5 auf, von der eine Mehrzahl von Raucheinlässen 2 vorstehen. Ein Halter 3 ist auf jedem Raucheinlaß 2 vorgesehen und trägt ein gerolltes Tabakerzeugnis 4, wie beispielsweise eine Zigarette oder eine Zigarre in dem Raucheinlaß 2.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Rauchmechanismus 11 mit einem Raucheinlaß 2 im Hauptkörper 1 ausgerichtet. Jeder Rauchmechanismus 11 ist mit einem Zylindermechanismus 13 versehen, der mit einem jeweiligen Raucheinlaß 2 und einem jeweiligen Rauchsammelbeutel 15 durch ein Dreiwegeventil 12 in Verbindung steht. Der Zylindermechanismus 13 wird durch einen Antriebsmechanismus 14 mit einer vorbestimmten Zeitdauer derart zurückund vorbewegt, daß in Übereinstimmung mit der Bewegung des Zylindermechanismus 4 ein Umschalten des Dreiwegeventils 12 ausgeführt wird. Luft wird durch ein gerolltes Tabakerzeugnis 4 diskontinuierlich gesaugt, das in dem jeweiligen Raucheinlaß 2 angebracht ist, und das eingesaugte Gas wird durch das Dreiwegeventil 15 an den Rauchsammelbeutel 15 geliefert.
Der Rauchsammelbeutel 15 ist durch ein Zweiwegeventil 16 mit einer Saugpumpe 17 verbunden. Der zum Rauchsammelbeutel 15 geförderte Rauch wird durch die Saugpumpe 17 angesaugt. Eine Gasanalyseeinheit 18 ist mit der Auslaßöffnung der Saugpumpe 17 verbunden.
Ein Cambridge-Filter ist in jedem Halter 3 untergebracht. Teer in dem Rauch des gerollten Tabakerzeugnisses 4 wird durch das Cambridge-Filter gesammelt, und die anderen chemischen Substanzen werden durch eine Gasanalyseeinheit 18 analysiert.
Vor dem Hauptkörper 1 ist ein Bewegungsmechanismus 21 vorgesehen, der eine Schiene 22 aufweist, die parallel zur Frontplatte des Hauptkörpers 1 angeordnet ist. Ein Bewegungstisch 23 ist auf der Schiene 22 derart angebracht, daß er entlang ihr in eine willkürliche Position beweglich ist. Auf dem Bewegungstisch 23 ist ein Tabakerzeugnisladetisch 24 angebracht, um zu untersuchende gerollte Tabakerzeugnisse zu laden, und ein Halterladetisch 25 zum Laden der Halter 3.
Auf dem Bewegungstisch 23 ist ein Roboter 31 vom kommerziell verfügbaren Unverisalarm-Typ vorgesehen, der einen Gelenkarn 32 als Anbring- und Abnehmevorrichtung für gerollte Tabakerzeugnisse aufweist. Eine Betätigungshand 33 ist am entfernten Ende des Arms 32 durch eine Welle 34 so befestigt, daß sie um die Welle 34 drehbar ist. Die Welle 34 ist in vertikaler Richtung in Bezug auf den Arm 32 drehbar.
Von dem Betätigungsarm 33 erstrecken sich ein Haltemechanismus 35 zum Halten gerollter Tabakerzeugnisse, ein weiterer Haltemechanismus 35', der an der Position des Halters 3 und einer weiteren Position zum Halten eines Abschneidemechanismus 36 zum Abschneiden des abgebrannten Abschnitts der gerollten Tabakerzeugnisse angeordnet ist, und ein Anzündmechanismus 37 zum Anzünden der gerollten Tabakerzeugnisse. Diese Mechanismen erstrecken sich senkrecht zueinander. Im Betrieb dreht sich die Betätigungshand 33 um die Welle 34, und die Welle 34 dreht sich in Bezug auf den Arm 32 derart, daß die Mechanismen, die betätigt werden sollen, der Frontplatte des Hauptkörpers 1 gegenüberliegen.
Beim Anbringen der gerollten Tabakerzeugnisse in den Raucheinlässen 2 wird der Roboter 31 derart betätigt, daß der Halter 3 auf dem Halterladetisch 25 durch den Haltemechanismus 35' gehalten und im entsprechenden Raucheinlaß 2 angebracht wird, woraufhin das gerollte Tabakerzeugnis durch den Haltemechanismus 35 gehalten und auf dem Halter 3 angebracht wird.
Als nächstes werden das auf dem Halter 3 angebrachte gerollte Tabakerzeugnis durch den Anzündmechanismus 37 angezündet. Der Rauch des gerollten Tabakerzeugnisses wird unter einem vorbestimmten Modus in den Rauchmechanismus 1 eingetragen, und der Rauch wird daraufhin analysiert.
In der Umgebung jedes Raucheinlasses 2 ist ein Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 vorgesehen, der einen Infrarotstrahlensensor aufweist. Der Infrarotstrahlensensor ermittelt die Infrarotstrahlen, die von dem brennenden Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses ausgestrahlt werden, an dem das gerollte Tabakerzeugnis ausgemacht werden soll.
Daraufhin wird der Roboter 31 derart betätigt, daß der Haltemechanismus 35' der Betätigungshand 35 den Abschneidemechanismus 36 hält, der an einer unterschiedlichen Position angeordnet ist. Der abgebrannte Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses wird durch den Abschneidemechanismus 36 abgeschnitten, und das gerollte Tabakerzeugnis wird ausgemacht. Der Rauchmechanismus 11 setzt seinen Betrieb derart fort, daß der gesamte in dem ausgemachten gerollten Tabakerzeugnis zurückgehaltene Rauch eingesaugt wird.
Nach dem Abschneiden wird der Roboter 31 derart betätigt, daß der Haltemechanismus 35 der Frontplatte 5 des Hauptkörpers 1 gegenüberliegt und daraufhin die Tabakasche oder das Tabakende hält und sie bzw. es abzieht. Der mit dem Anbringen des gerollten Tabakerzeugnisses 4 beginnende und mit dem Entfernen der Tabakasche oder eines Tabakendes endende Prozeß wird fünfmal wiederholt, und daraufhin wird der Halter 3 von dem Raucheinlaß 2 durch den Haltemechanismus 35' entfernt.
Der Roboter 31 wird erneut mittels des Bewegungsmechanismus 21 so bewegt, daß er vor dem nächsten Raucheinlaß 2 angeordnet ist, und derselbe Prozeß, wie vorstehend erläutert, wird wiederholt. Dieser Prozeß dauert automatisch fort, bis der Prozeß beim letzten Raucheinlaß 2 beendet ist.
Es wird eine Einheit beschrieben, die bei der automatischen Rauch-Analysevorrichtung zum Ermitteln der genauen Position der Spitzenenden der gerollten Tabakerzeugnisse, die in den Raucheinlässen 2 angebracht sind, und zum Sicherstellen des Anzündens der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse verwendet wird.
Wie in Fig. 5 gezeigt, weist der Haltemechanismus 35 der Betätigungshand 33 ein Paar von Fingern 71 auf, die mittels eines Antriebsmechanismus 72 geschlossen und geöffnet werden, wobei die Finger 71 parallel zueinander gehalten sind. Wenn die Finger 71 geschlossen sind, halten sie ein gerolltes Tabakerzeugnis.
Ein optischer Detektor weist eine Lichtquelle 73, wie beispielsweise eine LED auf, der bzw. die in einem vorderen Endabschnitt von einem der Finger 71 angeordnet ist, und eine Photodiode 74, die im vorderen Endabschnitt des anderen Fingers 71 gegenüberliegend zu der Lichtquelle 73 vorgesehen ist. Von der Lichtquelle 73 ausgestrahltes Licht wird durch die Photodiode 74 empfangen. Wenn ein Gegenstand, d.h. ein gerolltes Tabakerzeugnis, zwischen den Fingern 71 vorhanden ist, d.h. zwischen der Lichtquelle 73 und der Photodiode 74, wird das Licht von der Lichtquelle 73 durch das gerollte Tabakerzeugnis unterbrochen.
Nachdem ein gerolltes Tabakerzeugnis 4 in dem jeweiligen Einlaß 2 bei geöffneten Fingern 71 angebracht ist, wird der Roboter 31 derart betätigt, daß er das gerollte Tabakerzeugnis 4 zwischen den Fingern 71 anordnet, und daraufhin den Haltemechanismus 35 in der axialen Richtung des gerollten Tabakerzeugnisses 4 bewegt. Wenn die Lichtquelle 73 und die Photodiode 74 einem Zwischenabschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses 4 gegenüberliegen, wird das Licht von der Lichtquelle 73 durch das gerollte Tabakerzeugnis 4 unterbrochen, und dadurch ermittelt die Photodiode 74 das Licht nicht. Wenn der Haltemechanismus 35 weiterbewegt wird, und die Lichtquelle 73 sowie die Photodiode 74 über die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 hinausreichen, fällt das Licht von der Lichtquelle 73 in die Photodiode 74, wodurch die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 ermittelt wird.
Der Roboter 31 speichert die Position der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 in diesem Zustand. Daraufhin wird die Heizeinrichtung des Anzündmechanismus 37, der an der Betätigungshand 33 angebracht ist, derart gerichtet, daß er der Frontplatte des Hauptkörpers 1 gegenüberliegt Die Heizeinrichtung des Anzündmechanismus 37 wird in eine Position nahe an der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 bewegt und zündet diese an. In diesem Fall wird die Bewegung des Anzündmechanismus 37 in Übereinstimmung mit der Information über die Position der Spitze des Tabakerzeugnisses 4 gesteuert. Die Heizeinrichtung bewegt sich zu einer Position nahe zur Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 derart, daß diese sicher angezündet werden. Die Heizeinrichtung kann daran gehindert werden, gegen die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 derart stark zu stoßen, daß das gerollte Tabakerzeugnis 4 von der Heizeinrichtung verschoben wird.
Das gerollte Tabakerzeugnis 4 wird von seiner Spitze aus bis zu einem vorbestimmten Zwischenabschnitt (d.h. der Ausmachposition) abgebrannt, der von der Spitzenposition als Bezugsposition um eine vorbestimmte Länge getrennt ist.
Ein Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 kann an der Ausmach-Position des gerollten Tabakerzeugnisses angeordnet werden. Wenn das Abbrennen des gerollten Tabakerzeugnisses 4, das an seiner Spitze eingeleitet wurde, die Ausmach-Position erreicht, ermittelt der Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 dieses, und das gerollte Tabakerzeugnis 4 wird an der Ausmach-Position durch den Abschneidemechanismus 36 abgeschnitten. Daraufhin hört das gerollte Tabakerzeugnis 4 auf zu brennen.
Der Abschneidemechanismus 36 wird in Bezug auf Fig. 6 erläutert. Der Abschneidemechanismus 36 ist mit einem Paar von Spannfutterelementen 81 versehen, die von der Betätigungshand 33 vorstehen und aufeinander zu sowie voneinander weg mittels eines (nicht gezeigten) Öffnungs- und Schließmechanismus bewegt werden, der auf der Betätigungshand 33 vorgesehen ist. Ein Öffnungs- und Schließelement 62 ist mit dem Frontabschnitt jedes Spannfutterelements 81 lösbar verbunden. Die Öffnungs- und Schließelemente 82 sind aufeinander zu sowie voneinander weg zusammen mit den jeweiligen Spannfutterelementen 81 beweglich. Zwei Gleitbuchsen 85 sind im unteren Abschnitt jedes Öffnungsund Schließelementes 82 gebildet. Zwei Führungsstangen 83 sind gleitend in die Gleitbuchsen 85 der beiden Öffnungs- und Schließelemente 82 derart eingesetzt, daß die Führungsstangen 83 die genaue Bewegung der Öffnungs- und Schließelemente 82 erlauben. Zwischen den beiden Öffnungs- und Schließelementen 82 ist eine Druckschraubenfeder 84 zum Vorspannen der Öffnungsund Schließelemente derart angeordnet, daß sie voneinander getrennt werden.
Ein Paar von dünnen plattenartigen Schneidklingen 86 sind durch Bolzen bzw. Schrauben 87 mit den Vorderenden der Öffnungs- und Schließelemente 82 derart verbunden, daß sie einander gegenüberliegen und sich aufeinander zu erstrecken und leicht durch Entfernen der Bolzen 87 ersetzt werden können. Der vordere Abschnitt jeder Schneidklinge 86 hat Dreieckform, wie beispielsweise eine gleichschenklige Dreieckform mit einer zur anderen Schneidklinge 86 gerichteten Spitze, wobei ihre beiden Seiten benachbart zu der Spitze Schneidkanten bilden. Die Spitzen der beiden Schneidklingen 86 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet. Eine der Schneidklingen 86 ist durch eine Dicke jeder Schneidklinge von der anderen Schneidklinge 86 in der Richtung ihrer Dicke versetzt. Wenn die Öffnungs- und Schließelemente 82 sich einander nähern, kommen die vorderen Abschnitte der dreieckigen Schneidklinge 86 in Überlappung miteinander.
Wenn die Öffnungs- und Schließelemente 82 getrennt werden, wird der Abschneidemechanismus 86 in die Position bewegt, in welcher ein zu schneidendes gerolltes Tabakerzeugnis 4 angeordnet ist, und das gerollte Tabakerzeugnis 4 wird zwischen den beiden Öffnungs- und Schließelementen 82 angeordnet. Daraufhin wird der Abschneidemechanismus 86 in der axialen Richtung des gerollten Tabakerzeugnisses in die Position bewegt, in welcher die Schneidklingen 86 das gerollte Tabakerzeugnis 4 abschneiden, d.h. geringfügig hinter der Ausmach-Position des gerollten Tabakerzeugnisses 4.
Wenn die Spannfutterelemente 81 durch den Öffnungs- und Schließmechanismus auf einander zu bewegt werden, nähern sich die Öffnungs- und Schließelemente 82 ebenso wie die Schneidklingen 86 einander. Wie in Fig. 8 gezeigt, sind die Spitzen der Schneidklingen 86 in dem gerollten Tabakerzeugnis 4 an zwei gegenüberliegenden Seiten davon eingesteckt. Wenn sich die Schneidklingen 86 einander weiter nähern, schneiden die Schneidkanten, die auf den geneigten Seiten der dreieckigen Schneidklingen 86 gebildet sind, allmählich das gerollte Tabakerzeugnis 4. Die Schneidklingen 86 rücken weiter vor und überlappen einander, um das gerollte Tabakerzeugnis 4 vollständig abzuschneiden, wie in Fig. 9 gezeigt. Nachdem der abgebrannte Teil des gerollten Tabakerzeugnisses 4 abgeschnitten wurde, wird das gerollte Tabakerzeugnis ausgemacht.
Der Rauchmechanismus 11 wird für eine vorbestimmte Zeit nach dem Abschneiden und Ausmachen des gerollten Tabakerzeugnisses 4 derart betätigt, daß der Rauch, der noch im restlichen Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses 4 verbleibt, eingetragen, und der eingetragene Rauch analysiert wird.
Nunmehr wird der Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 erläutert, der die Infrarotstrahlen ermittelt, die von dem gerollten Tabakerzeugnis ausgestrahlt werden, wenn das gerollte Tabakerzeugnis zu der Ausmach-Position abgebrannt ist. Nach dem Ermitteln der Infrarotstrahlen von dem gerollten Tabakerzeugnis bewegt der Mechanismus 41 den Abschneidmechanismus 36.
Der Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 weist einen Ermittlungskopf 91 auf, der schräg verlaufend unter den Raucheinlässen 2 angeordnet und mit dem Vorderende einer Stange 92 verbunden ist. Der Ermittlungskopf 91 kann durch einen Kopfbewegungsmechanismus 90 hin- und herbewegt und gedreht werden. Die Stange 92 erstreckt sich horizontal durch die Frontplatte 5 des Hauptkörpers 1 und ist durch ein Lager 93 drehbar und gleitend getragen, das auf der Frontplatte 5 vorgesehen ist.
Innerhalb des Hauptkörpers 1 ist ein Drehstellglied 95 vorgesehen, das mit einer zylindrischen Buchse 96 verbunden ist, die mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden und axial verlaufenden Schlitzen 97 gebildet ist. Diametral gegenüberliegende Stifte 98 erstrecken sich senkrecht auswärts vom hinteren Endabschnitt der Stange 92. Der hintere Endabschnitt der Stange 92 ist in die Buchse 96 mit den Stiften 98 eingesetzt, die in Eingriff mit den Schlitzen 97 stehen. Dadurch werden die Stange 92 und der Ermittlungskopf 91 durch das Drehstellglied 95 gedreht.
In dem Hauptkörper 1 ist ein Bewegungselement 99 vorgesehen, das im Eingriff mit einem der Stifte 98 der Stange 92 steht und mittels eines (nicht gezeigten) Stellglieds axial zur Stange 92 hin- und herbewegt wird. Wenn sich die Stange 92 axial hin- und herbewegt, wird auch der Ermittlungskopf 91 zurück- und vorbewegt.
Wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, weist der Ermittlungskopf 91 Gehäuse 101 und 102 auf, die miteinander durch einen dazwischen angeordneten O-Ring zusammengebaut sind. In den Gehäusen 101 und 102 ist ein Infrarotstrahlensensor 104 angebracht, der ein Infrarotstrahlenermittlungselement, wie beispielsweise eine Ge- Photodiode aufweist, die eine hohe Empfindlichkeit für Infrarotstrahlen kurzer Wellenlänge aufweist, die von der Ausmach- Position des gerollten Tabakerzeugnisses emittiert werden.
In dem Gehäuse 101 ist eine Öffnung 106 gebildet, durch welche Infrarotstrahlen in den Infrarotstrahlensensor 104 eintreten. Eine Haube 107 mit halbkreisförmigem Querschnitt erstreckt sich auswärts von der Öffnung 106 und ist derart angeordnet, daß die bogenförmige Oberfläche der Haube 107 in Vorwärtsrichtung, d.h. auf die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses zu gerichtet ist, und ihre Kanten sind in Rückwärtsrichtung gerichtet, d.h. auf das hintere Ende des gerollten Tabakerzeugnisses zu.
Die Arbeitsweise des Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 wird nunmehr erläutert.
Zunächst wird der Ausmach-Positionsermittlungsmechanismus 41 zurückgezogen. Das Bewegungselement 99 schiebt die Stange 92 durch den Stift 98 aus, wodurch der Ermittlungskopf 91 um mehrere Zentimeter vorgeschoben wird. Daraufhin kehrt das Bewegungselement 99 in die Startposition derart zurück, daß der Ermittlungskopf 91 sich frei zurück- und vorbewegen kann. Die Stange 92 wird derart gedreht, daß die Haube 107 des Ermittlungskopfes 91 eine horizontale Stellung einnimmt. Auf diese Weise wird der Ermittlungskopf 91 daran gehindert, in störenden Eingriff mit dem Arm 32 des Roboters 31, dem Haltemechanismus 35 usw. beim Anbringen des Halters 3 und mit einem gerollten Tabakerzeugnis 4 zu gelangen.
Nachdem ein gerolltes Tabakerzeugnis 4 angebracht und die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses durch die Vorrichtung zum Ermitteln der Position der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses (Endpositionsermittlungseinrichtung) ermittelt wurde, wird die Länge zwischen der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses und dem Abschnitt des auszumachenden gerollten Tabakerzeugnisses berechnet, indem die Position der ermittelten Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses als Bezugsstellung genommen wird. Der Ermittlungskopf 91 rückt vor und die Stange 92 wird so gedreht, daß die Haube 107 des Ermittlungskopfs 91 in die schräg verlaufende obere Richtung gedreht wird, d.h. auf eine laterale Seite des gerollten Tabakerzeugnisses zu. Die Haube 107 des Ermittlungskopfs 91 wird durch den Arm 32 des Roboters 31 in der Ausmach-Position angeordnet. Daraufhin wird das gerollte Tabakerzeugnis angezündet und das Abbrennen startet.
Das gerollte Tabakerzeugnis 4 brennt weiterhin ab und der abgebrannte Abschnitt erreicht eine schwarze Linie, welche die Ausmach-Position angibt. Infrarotstrahlen mit relativ kurzer Wellenlänge, die von der Ausmach-Position des gerollten Tabakerzeugnisses 4 abgestrahlt werden, treten in den Infrarotstrahlensensor 104 ein. Der Infrarotstrahlensensor 104 ermittelt sie und sendet Ausgangssignale zu dem Roboter 31. Ansprechend auf die Ausgangssignale wird die Stange 92 gedreht, um die Haube 107 zu veranlassen, eine im wesentlichen horizontale Position einzunehmen, wodurch die Haube 107 daran gehindert wird, in störenden Eingriff mit dem Arm 32 des Roboters 31 und dem Abschneidemechanismus 36 der Betätigungshand 33 zu gelangen. Ansprechend auf die Ausgangssignale wird der Roboter 31 ferner dazu betätigt, den Abschneidemechanismus 36 zu veranlassen, das gerollte Tabakerzeugnis 4 an seiner Ausmach-Position abzuschneiden, wodurch das gerollte Tabakerzeugnis 4 ausgemacht wird.
Die Haube 107 des Ermittlungskopfs 91 weist einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Dies verbessert die Ermittlungsgenauigkeit der Ausmach-Position des gerollten Tabakerzeugnisses 4, wie nachfolgend erläutert. Wie in Fig. 13 gezeigt, werden die Infrarotstrahlen von sämtlichen Ausmach-Positionen des gerollten Tabakerzeugnisses in allen Richtungen ausgestrahlt. Außerhalb der Infrarotstrahlen, die von sämtlichen abgebrannten Abschnitten herrühren, erlaubt es die Haube 107 lediglich, diejenigen, die vom Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses 4 auf und im Umfeld der schwarzen Linie (der Ausmach-Position) ausgestrahlt werden, in den Infrarotsensor 104 einzutreten; sie verhindert jedoch, daß die Infrarotstrahlen von den Abschnitten entfernt von der schwarzen Linie (d.h. der Ausmach-Position) in den Infrarotstrahlensensor 107 eintreten.
Wenn die Haube 107a einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie in Fig. 14 gezeigt, erreichen schräge Strahlen von einem Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses 4, der nahe zu seiner Ausmach- Position zwischen der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses 4 und seiner Ausmach-Position liegt, das Vorderende der Haube 107a. Diese Strahlen, die in das Innere des Vorderendes der Haube 107a eingetreten sind, werden auf der Innenfläche der Haube 107a wiederholt reflektiert und erreichen den Infrarotstrahlensensor 104. Diese internen Reflexionen treten jedoch auf der Haube 107 mit halbkreisförmigen Querschnitt nicht auf. Der Rauchmechanismus 11 fährt fort, für eine vorbestimmte Zeit zu arbeiten, nachdem das gerollte Tabakerzeugnis 4 an der Ausmach-Position abgeschnitten wurde, und der im nicht-abgebrannten Abschnitt des zusammengerollten Tabakerzeugnisses 4 verbleibende Rauch wird in den Rauchmechanismus 11 gesaugt. Daraufhin wird der Rauch analysiert und das Analyseergebnis wird verbessert.
Die automatische Analysevorrichtung gemäß dieser Erfindung ist mit einer Behandlungseinheit für ausgelöschte Tabakasche und Tabakenden versehen, die in Bezug auf die Fig. 15 und 16 erläutert wird.
Die Raucheinlässe 2 sind horizontal in der Frontplatte des Hauptkörpers 1 angeordnet. Unter den Raucheinlässen 2 ist ein horizontaler Förderermechanismus 51 vorgesehen, der an seinen beiden Enden ein Paar von Walzen 52 aufweist, um welche ein Band 53 geschlungen ist. Die Walzen 52 werden durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus gedreht, um das Band 53 in horizontaler Richtung anzutreiben, wie durch den Pfeil in Fig. 5 gezeigt.
Das Band 53 ist aus einem hitzebeständigen Material hergestellt, wie beispielsweise einer dünnen Metallplatte (beispielsweise rostfreier Stahl), und hat eine Breite, die ausreichend größer ist als die Länge gerollter Tabakerzeugnisse, wie in Fig. 16 gezeigt. Das Band 53 kann aus einem wärmebeständigen Kunstharz anstelle von Metall hergestellt sein.
Ein Aschenbehälter 55 ist unter dem entfernten Endabschnitt des Förderermechanismus 51 angeordnet. Tabakasche 54 und/oder Tabakenden, die auf das Band 53 des Förderermechanismus 51 heruntergefallen sind, werden horizontal durch das laufende Band 53 transportiert und fallen in den Aschenbehälter 55.
Es ist bevorzugt, daß der Förderermechanismus 52 lediglich dann betätigt wird, nachdem Asche von den abgeschnittenen abgebrannten Abschnitten der gerollten Tabakerzeugnisse von den Raucheinlässen 2 entfernt wurden und auf das Band 53 heruntergefallen sind, so daß die heruntergefallenen abgebrannten Abschnitte und/oder die Tabakasche unmittelbar zu dem Aschenbehälter 55 für ihre Entsorgung transportiert werden.
Da die heruntergefallene Tabakasche und die Tabakenden unmittelbar zu dem Aschenbehälter 55 durch den Förderermechanismus 51 transportiert werden, tritt der Rauch, der von der Tabakasche und den Tabakenden herrührt, nicht in andere gerollte Tabakerzeugnisse ein. Dies verhindert ungünstige Auswirkungen auf die Analyseergebnisse und erleichtert die genaue chemische Analyse.
Bei dieser Ausführungsform ist das Band 53 aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Edelstahl, hergestellt. Da das Band 53 eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, wird deshalb von der heruntergefallenen Tabakasche usw. erzeugte Wärme problemlos abgeleitet, und es wird sichergestellt, daß sie in kurzer Zeit ausgelöscht bzw. ausgemacht ist.
Wie in Fig. 17 und 18 gezeigt, ist ein Rauchabführmechanismus 60 über den Raucheinlässen 2 vorgesehen. Der Mechanismus 60 ist mit einer allgemein zylindrischen Rauchabführhaube 61 versehen. Die Haube 61 hat eine Öffnung an ihrem unteren Ende und ist an ihrem oberen Ende mit einem kleinen Gebläse 63 versehen. Durch die Rauchabführhaube 61 gesammelter zusätzlicher Rauch wird durch das Gebläse 63 in Aufwärtsrichtung in die Außenatmosphäre des Untersuchungsraums durch einen (in Fig. 3 gezeigten) Rauchabführkanal 69 geleitet, der in der Umgebung der Decke des Untersuchungsraums vorgesehen ist.
Die Rauchabführhaube 61 wird mittels eines Haubenhubmechanismus 62 auf- und abwärtsbewegt, der eine Luftzylindereinheit 68 aufweist, die im wesentlichen senkrecht mittels einer Halterung 64 an der Frontplatte 5 des Hauptkörpers 1 der Rauchanalysevorrichtung befestigt ist. Die Kolbenstange 65, die sich vom unteren Ende der Luftzylindereinheit abwärts erstreckt, hat ein unteres Ende, das an der Rauchabführhaube 61 durch eine Halterung 66 befestigt ist.
Die Haube 61 bewegt sich zusammen mit dem Gebläse 63, wenn die Halter 3 und die gerollten Tabakerzeugnisse 4, die in den Raucheinlässen 2 angebracht sind; die gerollten Tabakerzeugnisse 4 werden angezündet und abgeschnitten, und die Tabakasche und/oder die Tabakenden werden entfernt. Dadurch gelangt die Rauchabführhaube 61 nicht in störenden Eingriff mit dem Arm 32 des Roboters 31 und der Betätigungshand 33.
Während der Rauch der gerollten Tabakerzeugnisse 4 in die automatische Rauch-Analysevorrichtung gesaugt wird, wird die Rauchabführhaube 61 durch den Haubenhubmechanismus 62 auf die Umgebung der gerollten Tabakerzeugnisse 4 abgesenkt, die in den Raucheinlässen 2 gehalten sind, wie durch die doppelstrichpunktierten Linien in den Fig. 17 und 18 gezeigt. Infolge davon wird der Luftstrom im Bereich der Raucheinlässe 2 gesteuert, um einen vorbestimmten stabilen Zustand einzunehmen, und die Rauchanalyse wird in einem vorbestimmten kontrollierten Zustand durchgeführt.
Da das Gebläse 63 zusätzlichen Rauch, der durch die Rauchabführhaube 61 gesammelt wurde, abwärts zu dem Rauchabführkanal leitet, ist es unnötig, einen flexiblen Rauchabführschlauch zur Verbindung der Rauchabführhaube 61 mit dem Rauchabführkanal bei dieser Erfindung zu verwenden. Dies vereinfacht die Struktur der Vorrichtung und erleichtert ihre Wartung.

Claims

1. Vorrichtung zum automatischen Eintragen von Rauch von gerollten Tabakerzeugnissen und zum automatischen Analysieren des Rauchs, umfassend:

einen Hauptkörper (1) mit einer Mehrzahl von Raucheinlässen (2), in denen die gerollten Tabakerzeugnisse (4) angebracht sind, um Rauch einzutragen, der durch die gerollten Tabakerzeugnisse erzeugt wird, und um den chemischen Gehalt des Rauchs zu analysieren;

Anbring- und Abnahmeeinrichtungen (31), von denen jeweils eine an einem jeweiligen der Raucheinlässe (2) vorgesehen ist, um eines der gerollten Tabakerzeugnisse (4) in dem einen der Raucheinlässe anzubringen und das eine gerollte Tabakerzeugnis von dem einen der Rauchauslässe abzunehmen; eine Endpositionsermittlungeinrichtung (73, 74) zum Ermitteln von Spitzenpositionen der gerollten Tabakerzeugnisse, die in den Raucheinlässen angebracht sind;

eine Ausmach-Positionsermittlungseinrichtung (41) zum Ermitteln von Ausmach-Positionen der gerollten Tabakerzeugnisse, die in den Raucheinlässen abgebrannt werden; eine Abschneideeinrichtung (36) zum Abschneiden abgebrannter Abschnitte von den gerollten Tabakerzeugnissen an den Ausmach-Positionen und zum Ausmachen der gerollten Tabakerzeugnissen;

gekennzeichnet durch

eine Anzündeinrichtung (37) zum Anzünden der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse, die in den Raucheinlässen angebracht sind;

wobei die Anzündeinrichtung (37) zu den Vorderenden der gerollten Tabakerzeugnisse bewegt werden, die durch die Endpositionsermittlungseinrichtung (73, 74) ermittelt wurden, um die Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse anzuzünden, wobei die Ausmach-Positionsermittlungseinrichtung die Ausmach-Positionen ermittelt, und wobei die Abschneideeinrichtung die abgebrannten Abschnitte abschneidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen universellen Betätigungsroboter (31) umfaßt, der eine Betätigungshand (33) aufweist, welche die Endpositionsermittlungseinrichtung (73, 74), die Anzündeinrichtung (37) und die Abschneideinrichtung (36) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpositionsermittlungseinrichtung eine optische Ermittlungseinrichtung (73, 74) aufweist, die auf der Betätigungshand (33) des Betätigungsroboters (31) angebracht und axial zu den gerollten Tabakerzeugnissen (4) bewegt wird, die in den Raucheinlässen (2) angebracht sind, wenn die Betätigungshand (33) zum Ermitteln der Spitzen der gerollten Tabakerzeugnisse bewegt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshand (33) des Betätigungsroboters (31) ein Paar von aufmachbaren Fingern (71) zum Halten der gerollten Tabakerzeugnisse (4) aufweist und so betätigt wird, das das gerollte Tabakerzeugnis (4) zwischen den Fingern (71) angeordnet wird und die optische Ermittlungseinrichtung eine Lichtquelle (73) aufweist, die in einem der Finger (71) vorgesehen ist, und ein optisches Ermittlungselement (74), das in dem anderen Finger (74) vorgesehen ist, um Licht von der Lichtquelle zu ermitteln, wobei die optische Ermittlungseinrichtung derart angeordnet ist, daß das Licht von der Lichtquelle durch das gerollte Tabakerzeugnis (4) unterbrochen wird, wenn das gerollte Tabakerzeugnis zwischen den Fingern angeordnet ist, und das optische Ermittlungselement (74) das Licht von der Lichtquelle (73) ermittelt, um die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses zu ermitteln, wenn die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses über das Lichtelement hinausläuft, wenn die Betätigungshand sich entlang dem gerollten Tabakerzeugnis bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmach-Positionsermittlungseinrichtung (41) einen Ermittlungskopf (91) enthält, der in einer Position im Umfeld des Raucheinlasses (2) vorgesehen und zwischen der Position und einer vorbestimmten axialen Position des gerollten Tabakerzeugnisses (4) beweglich ist, wobei der Ermittlungskopf (91) einen Infrarotstrahlensensor (104) umfaßt, und die Ausmach-Positionsermittlungseinrichtung ferner eine Haube (107) aufweist, die zu einer vorbestimmten Position der lateralen Seite des gerollten Tabakerzeugnisses vorsteht, um zu verhindern, daß Infrarotstrahlen, die von einem anderen Abschnitt des gerollten Tabakerzeugnisses als einen Abschnitt in der Ausmach-Position und in einem Umfeld davon emittiert werden in den Ermittlungskopf (91) eintreten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (107) einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei eine Halbkreisoberfläche davon der Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses (4) gegenüberliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (36) ein Paar Öffnungs- und Schließelementen (32) aufweist, die auf der Betätigungshand (33) des Betätigungsroboters (31) vorgesehen sind, wobei jedes der Öffnungs- und Schließelemente (32) eine Schneidklinge (86) enthält, die einen dreieckigen vorderen Abschnitt aufweist, der sich zu dem anderen Öffnungs- und Schließelement erstreckt und durch eine Spitze festgelegt ist und zwei Seitenkanten auf beiden Seiten der Spitze, wobei die Spitze der einen der Öffnungs- und Schließelemente gegenüberliegend zur Spitze des anderen Öffnungs- und Schließelements angeordnet ist, wobei die dreieckigen vorderen Abschnitte der Öffnungs- und Schließelemente so angeordnet sind, daß sie einander überlappen, wenn sich die Öffnungs- und Schließelemente einander nähern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ascheabführeinrichtung (51, 52, 53, 55) unter den Raucheinlässen (2) vorgesehen ist und einen Förderermechanismus (51) umfaßt, der ein horizontal laufendes wärmebeständiges Band (53) und einen Aschebehälter (55) aufweist, der unter einem entfernten Endabschnitt des Förderermechanismus angeordnet ist, um Tabakasche und Tabakenden aufzunehmen, die durch den Förderermechanismus transportiert werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (53) aus einer dünnen Metallplatte hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rauchabführeinrichtung (60) im Umfeld des Hauptkörpers (1) vorgesehen ist und eine Rauchabführhaube (61) aufweist, die über den Raucheinlässen (2) vorgesehen ist, um zusätzlichen Rauch zu sammeln, der von den gerollten Tabakerzeugnissen aufsteigt, die in den Raucheinlässen angebracht sind und abbrennen, und ein Gebläse (63) zum Bewegen des zusätzlichen Rauchs, der in der Rauchabführhaube (61) gesammelt wird, in Aufwärtsrichtung, und einen Haubenhubmechanismus (62) zum Bewegen der Rauchabführhaube in vertikaler Richtung.

ZUSAMMENFASSUNG: (Fig. 1)

"VORRICHTUNG ZUM AUTOMATISCHEN EINTRAGEN VON RAUCH VON GEROLLTEN TABAKERZEUGNISSEN UND ANALYSIEREN DESSELBEN"

Eine Vorrichtung zum automatischen Eintragen von Rauch von gerollten Tabakerzeugnissen und zum automatischen Analysieren des Rauchs enthält eine Anbring- und Abnahmeeinheit (31) zum Anbringen eines gerollten Tabakerzeugnisses (4) in und zum Abnehmen desselben von jedem Raucheinlaß (2), der in einem Hauptkörper (1) vorgesehen ist, eine Endpositionsermittlungseinheit (73, 74) zum Ermitteln der Spitze eines jeden gerollten Tabakerzeugnisses, eine Ausmach-Positionsermittlungseinheit (41) zum Ermitteln der Ausmach-Position eines jeden gerollten Tabakerzeugnisses, eine Anzündeinheit (37) zum Anzünden der Spitze von jedem gerollten Tabakerzeugnis, eine Abschneideinheit (36) zum Abschneiden des abgebrannten Abschnitts von jedem gerollten Tabakerzeugnis an seinem ausgemachten Abschnitt, und eine Betätigungseinheit (31) zum Bewegen der Anzündeinheit zu der Spitze von jedem gerollten Tabakerzeugnis, die in dem jeweiligen Raucheinlaß gehalten ist, sowie ermittelt durch die Spitzenpositionsermittlungseinrichtung derart, daß die Spitze des gerollten Tabakerzeugnisses angezündet wird, und um die Ausmachpositionsermittlungseinheit zu veranlassen, zu ermitteln, daß das gerollte Tabakerzeugnis in seiner Ausmach-Position abbrennt, und zum Veranlassen der Abschneideeinheit, den abgebrannten Abschnitt des gerollte Tabakerzeugnisses abzuschneiden.