JP2002340817A - 共振装置、特にマイクロ波共振装置、および測定装置並びに測定する方法 - Google Patents

共振装置、特にマイクロ波共振装置、および測定装置並びに測定する方法

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    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A24C5/3412—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes by means of light, radiation or electrostatic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たばこ加工産業における製品材料の質量、湿
度および密度を測定し、並びに異物の含有を検出するた
めの被共振装置、マイクロ波共振装置、測定装置、測定
システムおよび測定方法を提供すること。 【解決手段】 電磁波のエネルギー密度を高める少なく
とも一つのの部材２１が設けられおり、このエネルギー
密度が検査領域の少なくとも部分的において上昇可能で
あること、測定装置が測定領域を決定する共振器ハウジ
ングを有し、電磁界２３測定領域内で互いに異となる方
向で整向されていること。材料流を互いに異となる方向
でそくすねことを可能にする測定装置４．１−４．５が
設けられていること。第一の電磁界２３を第一の共振器
４．１−４．５において形成し、第二の電磁界２３を第
二の共振器４．１−４．５において形成すること、材料
集合体３を第一の電磁界２３と第二の電磁界２３とを経
て移動させること、およびこれらの電磁界２３の少なく
とも一つの特性の変化を測定すること

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、材料集合体のため
の通過開口を備えており、このような材料集合体が特に
共振装置が設けられている検査領域内に少なくとも部分
的に移行可能であるように構成されている共振器ハウジ
ングを備えている様式の、材料集合体、特にたばこ加工
産業における材料流を、少なくとも一つの異物の存在に
関して、および／またはこの材料集合体の質量、密度お
よび／または湿度を検出するための共振装置、特にマイ
クロ波共振装置に関する。
【０００２】更に本発明は、材料集合体のための少なく
とも一つの通過開口を備えており、中に電磁場が発生可
能である共振器ハウジングを備えている様式の、材料集
合体、特にたばこ加工産業における材料流を、少なくと
も一つの異物の存在に関して、および／またはこの材料
集合体質量、密度および／または湿度を検出するための
検査装置、特にマイクロ波検査装置に関する。
【０００３】また本発明は、たばこ加工産業における材
料流を少なくとも一つの異物の存在に関して検査するた
めの、および／またはこの材料流の少なくとも一つの領
域の質量、密度および／または湿度を測定するための測
定システム、特にマイクロ波測定システムに関する。
【０００４】更に本発明は、たばこ加工産業における材
料集合体、特に材料流を少なくとも一つの異物の存在に
関して検査するための、および／またはこの材料集合体
の質量、密度および／または湿度を検出するための方法
に関する。
【０００５】
【従来の技術】マイクロ波のためこのような共振装置も
しくは共振器ハウジングは本出願人のドイツ連邦共和国
特許公開第１９８ ５４ ５５０号から公知である。こ
の公報には、たばこ加工産業における連続体が通過する
共振器ハウジングが記載されており、この共振器ハウジ
ングにはこの連続体材料の質量および／または湿度を検
出する目的でマイクロ波が供給される。この共振器ハウ
ジングによって達成しようとする目的は、たばこ加工産
業における連続体のための充填材料の質量および／また
は湿度を検出する際に測定精度および場合によっては測
定感度をより良好にすることにある。この目的は、上記
のドイツ連邦共和国特許公開第１９８ ５４５５０号に
より、このハウジングが少なくとも部分的に低い伸び係
数を有している材料から成り、従って或る温度変動があ
ったとしても、実際に等しい値が維持されるようにする
ことによって達せられる。測定精度の改善には、共振器
ハウジングの温度が一定の値に調整されている場合にも
達せられる。この公報により、ハウジングの内室の壁部
が少なくとも部分的に耐腐食性の材料で被覆されている
か、或いはこのような材料から成る場合有利である。こ
れにより、測定精度を上記の材料の質量および／または
湿度の検出の際に著しく改善することが可能となる。
【０００６】更に、ドイツ連邦共和国特許出願第１０１
００ ６６４．０号から、或る製品材料もしくは主と
してこの製品材料を含んでいる材料集合体を検査するた
めの方法が知られているが、この方法にあってはこの材
料集合体内の異物の存在が検査され、マイクロ波電磁界
が形成され、材料集合体はこのマイクロ波電磁界の作用
領域内に入れられ、マイクロ波電磁界の影響力が分析さ
れ、このマイクロ波磁電界の第一の特性のある大きさ(G
roesse) のおよび第二の特性のある大きさの実際値が同
時に測定され、この実際値の許容値領域が与えられ、実
際値がこの許容値領域内に存在しているかどうかが検査
され、この実際値が許容値領域内に存在していない場合
は信号が発生される。本発明の枠内においては、振幅お
よび相(phase) のような形成されるマイクロ波電磁界の
実際の大きさをマイクロ波電磁界の大きさと称し、そし
て例えば共振周波数および内部でマイクロ波電磁界が形
成される共振装置の帯域幅のようなマイクロ波電磁界を
案内する構造部分の大きさもまたマイクロ波電磁界の大
きさと称している。
【０００７】この公知の方法にあっては、被検査物質は
共振装置の電界を経て移動される。この被検査物質の誘
導特性は電界を変える。共振特性もしくは電界の変化を
測定することにより、例えば質量、密度および湿度の決
定並びに異物の認知が行われる。この場合困難なのは、
極めて小さい異物を認知することと、比較的正確な場所
の解明である。特に、異物の電界経過に比例した位置は
実証精度を左右する。
【０００８】
【発明が解決使用とする課題】本発明の課題は、材料集
合体内に異物が含まれているかどうかの決定のための方
法の感受性、および／または材料流或いは材料集合体の
質量、密度および／または湿度の検出のための方法の感
受性が高められる共振装置、測定装置および測定システ
ムを提供することである。
【０００９】更に、本発明の課題は、相応する方法の感
受性を高めることである。
【００１０】更に、本発明の課題は、相応する方法の精
度と場所の解明が改善される手段と方法とを提供するこ
とである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、材料集合
体或いは材料流のための通過開口を備えており、このよ
うな材料集合体が特に共振装置内に設けられている検査
領域内に少なくとも部分的に移行可能であるように構成
されている共振器ハウジングを備えている様式の、材料
集合体、特にたばこ加工産業における材料流を、少なく
とも一つの異物の存在に関して、および／またはこの材
料集合体をその質量、密度および／または湿度を検出す
るための共振装置、特にマイクロ波共振装置にあって、
電磁波のエネルギー密度を高める少なくとも一つの部材
が設けられており、この場合このエネルギー密度が検査
領域の少なくとも一部分において上昇可能であるように
構成されていることによって解決される。
【００１２】この構成により、検査領域内での電磁波の
一種の集束が達せられ、これにより、特にマイクロ波の
ような、相応する電磁波の高められた磁束が検査される
べき材料を経て、もしくは検査されるべき材料流の領域
を経て流れる。これにより、材料流の質量、密度および
／または湿度の測定の際の高度の感受性および／または
異物が存在しているかどうかの検査の際の高度の感受性
が得られ、しかもこの際より多くのエネルギーを共振装
置内に結合する必要がない。上記のことは、この発明の
枠内において、電磁波のエネルギー密度を増大させると
言うこと、もしくは高めると言うこと、特にこれにより
電磁波を集束、焦点を合わせること、狭めることもしく
は凝縮することも意味する。この電磁波は特にマイクロ
波である。材料流は本発明による共振装置により検査可
能である。材料集合体は特に材料流である。本発明によ
る枠内においては、検査領域という概念は、特に測定領
域と言う概念をも含む。
【００１３】部材は電極として機能する少なくとも一つ
の終端面を有する導波管共振器(Leitungsresonator) を
備えている。この導波管共振器を使用することにより、
簡単かつ効果的な様式で、共振器内に結合された電磁波
を集束することが可能となり、この場合特にこれらの電
磁波もしくは相応する電界は集束された状態で終端面か
ら出る。
【００１４】結合アンテナ(Einkoppelantene) と減結合
アンテナ(Auakoppelantene) が設けられており、これら
のアンテナは対称的に共振装置内に設けられている。更
に、これらのアンテナは、結合を仲介する電界要素が高
い振幅、特に最大振幅を有している導波管共振器の位置
の近傍に設けられている。
【００１５】部材に結合される電磁波と部材から減結合
される電磁波の特別良好な結合は、部材が共振装置の空
洞内においてこの空洞を区画している壁部に対して間隔
をもって設けられている場合に達せられる。
【００１６】材料流を検査するための特別効果的な方法
は、少なくとも一つの終端面が材料流の或いは材料集合
体の近傍にもしくは検査領域の近傍に設けられている場
合に可能である。終端面の大きさは、共振装置内で検査
領域内に存在している材料流の領域よりも小さく、この
場合この領域は本質的に終端面に対して平行な横断面を
さしている。この場合、材料流は、例えばたばこ加工産
業における材料流の場合、紙のような被覆材料によって
くるまれているたばこ流、即ち−その直径が約６から１
０ｍｍの範囲内にある−シガレット連続体である。例え
ば本質的に直方体である終端面の大きさは、共振装置の
壁部に投影される材料流の面積の１／１０より小さい。
このことは、図２に示したように、例えば面積比率を表
し、この場合中空空域内のシガレット連続体の図２に示
した断面積は基準となる面積を意味する。
【００１７】導波管共振器は金属条片或いは検査領域の
方向で終端面を備えている、金属から成る薄い直方形体
である。共振器ハウジングの少なくとも一つの内壁が電
極、特にアースに対して対抗電極(Gegenelektrode)とし
て働く場合、電磁波電界は金属条片の終端面とこの内壁
との間に形成されており、従って一定して狭く区画され
ている測定領域が得られる。
【００１８】検査領域に整向されている二つの終端面が
設けられている。これら二つの終端面が設けられてい
て、特に互いに相対して設けられていて、これにより材
料流がこれら終端面間の空域を経て移動可能であること
は、共振装置の特別優れた実施の態様である。共振装置
のこの実施の態様の場合、電磁波の特別均一な集束が達
せられ、この場合特に極めて高いエネルギー密度が可能
である。導波管共振器は開いているリング体である。更
に、両終端面は実際に互いに平行であり、これにより電
磁波電界の均質性が著しく向上する。
【００１９】一方の部材が少なくとも部分的に、特に温
度に関して、伸び係数の低い材料から成っている場合、
極めて確実かつ正確な測定が可能である。更に、特に少
なくとも部分的に一方の部材が耐腐食性の材料、特に金
属、で被覆されているか、および／または少なくとも部
分的にこのような材料から成る場合、共振装置の相応す
る耐久性が得られる。
【００２０】本発明の課題は、材料集合体のための少な
くとも一つの通過開口を備えており、中に電磁場が発生
可能である少なくとも一つの共振器ハウジングを備えて
いる様式の、材料集合体、特にたばこ加工産業における
材料流を、少なくとも一つの異物の存在に関して、およ
び／またはこの材料集合体をその質量、密度および／ま
たは湿度を検出するための検査装置、特にマイクロ波検
査装置にあって、測定装置がその都度測定領域を決定す
る少なくとも二つの共振器ハウジングを備えており、そ
の際複数の電界がそれぞれ一つの電界を備えており、こ
れらの電界がそれぞれ測定領域内で互いに異となる方向
で空洞内に整向されていることによって解決される。
【００２１】この場合、電磁界は、共振器ハウジング内
で発生しているマイクロ波電界を備えているマイクロ波
電磁界である。これら電磁界の互いに異となる方向は本
発明により異物の正確な決定を可能にする。何故なら、
一方の共振器ハウジングによって把握できなかった異物
は、他方の共振器ハウジングにより大きな蓋然性をもっ
て把握されると考えられるからである。この場合、特に
一方の方向で他方の方向におけるよりも大きな幾何学的
な形状を有する異物が想定される。電磁界内の空域内に
おける互いに異となる方向は、特に、これらの電磁界が
移送方向に対して異となる角度で現れることを意味して
いる。
【００２２】測定領域が材料流の移送方向で相前後して
いるので、測定領域内での材料集合体の測定の個別の評
価が行われ、従って隣接している測定領域によるその都
度の測定領域への影響は行われない。
【００２３】本発明による特に優れた構成は、電磁界が
本質的に互いに直交して配向されていることにある。こ
の発明の枠内にあって、互いに直交していると言うこと
は、特に互いに垂直方向に整向されていることを意味す
る。
【００２４】電磁界が本質的に材料流の移送方向で整向
されていて、かつ一つの電磁界がこの移送方向に対して
横方向に整向されている場合、一方では、例えばドイツ
連邦共和国特許公開第１９８ ５４ ５５０号に記載さ
れているような従来の様式で測定が行われ、他方では付
加的なかつ補足的な測定がこの方向に対して横方向で行
われる。
【００２５】この発明の枠内にあって、電界は特に電磁
界である。この電磁界の方向もしくは配向は、電磁波が
発生している場合におけるように、力学的な電界の場
合、この電界強度ベクトルの方向である。
【００２６】三つの共振器ハウジングが設けられている
場合、測定の精度は更に向上する。この目的のため、こ
れら三つの共振器ハウジングは、電磁界が本質的に他方
の両共振器ハウジングの電磁界に対して直交して存在す
るように構成されている。
【００２７】本発明による測定装置は、上記してような
本発明による優れた構成の共振装置を備えている。コン
パクトな測定装置は、ただ一つのハウジングが少なくと
も二つの共振器ハウジングを有していることにより達せ
られる。
【００２８】更に、本発明の上記の課題は、たばこ加工
産業における材料流を少なくとも一つの異物の存在に関
して検査するための、および／またはこの材料流の少な
くとも一つの領域の質量、密度および／または湿度を測
定するための測定システム、特にマイクロ波測定システ
ムにあって、材料流を空域内において互いに異となる方
向で測定することを可能にする少なくとも二つの測定装
置が設けられていることによって解決される。
【００２９】この場合、測定の方向とは、測定にとって
重要な電界の方向、特に電磁界の方向を意味としいる。
このことに関連して、少なくとも一つの測定装置は、材
料流の移送方向での測定可能であるように構成されてい
る。この目的のため、例えばドイツ連邦共和国特許公開
第１９８ ５４ ５５０号を参照されたい。この公報に
は、例えば材料流の移送方向での測定を可能にする測定
装置が記載されている。少なくとも一つの測定装置が、
材料流の移送方向に対して横方向での測定が可能である
ように構成されている場合、例えば本発明による共振装
置の一つは上記のように使用される。
【００３０】三つの測定装置が設けられており、この場
合これらの測定装置は、材料流が互いに異となる三つの
方向で、特に本質的に直交する方向で空域内で測定可能
であるように構成されている。このような測定システム
により特に正確な測定、特に極めて良好な場所の解明を
伴った測定が可能となる。移送方向に対して横方向での
測定を可能にする測定装置は、本発明により上記した共
振装置を備えている。
【００３１】更に、本発明による課題は、たばこ加工産
業における材料集合体、特に材料流を少なくとも一つの
異物の存在に関して検査するための、および／またはこ
の材料集合体の質量、密度および／または湿度を検出す
るための方法にあって、第一の電磁場を第一の共振装置
において形成し、第二の電磁場を第二の共振装置におい
て形成すること、材料集合体を第一の電磁場と第二の電
磁場とを経て移動させること、およびこれらの電磁場の
少なくとも一つの特性の変化を測定することによって解
決される。
【００３２】電界の特性は、例えば周波数もしくは相の
ような電界強度である。更に、電磁界の特性は、発生し
ている電磁波界である場合、例えば共振器の場合、隆起
(Bauch) と結節(Knote) の位置であるか、或いは共振周
波数であり、振幅でもある。
【００３３】電磁界は互いに異なる方向に整向されてい
る。この場合、Ｅ−電界もＦ−電界もそれぞれ異なる方
向に整向されていることを基礎としている。
【００３４】第三番目の共振器が設けられており、これ
により第三番目の電磁界を発生させること、材料集合体
をこの第三番目の電磁界を経て移動させること、この第
三番目の電磁界が第一の電磁界と第二の電磁界に対して
異となる方向に整向されおり、この第三番目の電磁界の
少なくとも一つの特性の変化を測定される場合、異物か
ら成る材料流の更に正確な分析、および材料流の密度、
湿度および質量の更なる正確な検出が可能となる。
【００３５】電界は共振器内で本質的に互いに直交して
いる。
【００３６】投棄信号を発生させるために、測定された
値が評価されることにより、例えば材料流の部分の更な
る加工工程からの分別が可能である。これにより、例え
ばシガレット製造の際に、不正にたばこが充填されたシ
ガレット或いは極端に乾燥したシガレット或いは異物を
含んでいるシガレットの製造が回避される。共振器によ
る測定値は互いに関連付けられ、これにより極めて正確
な場所の解明が可能となる。このように正確な場所の解
明により、移送されて来る材料の屑発生を可能な限り僅
かに抑えることが可能となる。即ち、異となる共振器か
ら得られる測定結果の結合は、測定の正確さと場所の解
明を向上させる。
【００３７】以下に添付した図面に図示した発明の実施
の態様につき本発明を詳細に説明する。しかし、本発明
はこの発明の実施の態様に限定されない。
【００３８】
【発明の実施の態様】以下の図面においては、同じ部材
には同じ参照符号を付した。従って、これらの部材は改
めて説明しなかった。
【００３９】図１には、共振器ハウジング４．１の断面
を平面図で示した。この場合、この共振器ハウジングは
図２の切断線Ｂ−Ｂの矢印Ｂに沿って示されている。図
１には若干の特徴のみを図示した。図２に図示した若干
の特徴は図面の展望を良くするため図１には図示されて
いない。金属から成り、少なくとも内部から金層を備え
ている空洞円筒体６は共振器ハウジング４．１を区画し
ている。この空洞円筒体６の中央には、同様に金層１２
で被覆されている支柱１９が図示されている。空洞円筒
体６もこの支柱１９も断面で図示されている。図には、
内室７もしくは中空室７内に導波管共振器２１が図示さ
れており、この導波管共振器は開かれているリング体で
あり、二つの終端面２０を備えている。更に、シガレッ
ト連続体１が通過するための通過孔１０が示されてい
る。
【００４０】図２には、シガレット連続体１が示されて
おり、このシガレット連続体は一部破断して示されてお
り、矢印５の方向で移動する。このシガレット連続体１
は刻みたばこから成る充填材料３とシガレット被覆紙か
ら成る被覆２を備えている。シガレット連続体１は共振
器ハウジング４．１を通過する。この共振器ハウジング
には、充填材料の質量、密度および／または湿度を測定
する目的で、もしくはこの充填材料内に異物が存在して
いるかどうかを検出するために、マイクロ波が供給され
る。この共振器ハウジング４．１は空洞円筒体６の様式
の中空体を備えており、その内室７は支柱１９に対して
対称的に設けられている。空洞円筒体には、共振器ハウ
ジングを閉鎖するためにカバー８がねじ込まれている。
空洞円筒体６もこのカバー８も極めて低い温度伸び係数
を有する材料から成る。これには、少なくともほぼ６４
％の鉄と３６％のニッケルから成る合金が適している。
共振器ハウジング４．１の幾何学的形態が良好な恒常性
を有していることから、測定結果の良好な恒常性も達す
ることが可能である。これには更に、例えば共振器ハウ
ジングの温度のための図２に図示した制御機構も寄与
し、この共振器ハウジングの温度は温度感知器９によっ
て検出される。この温度感知器は、例えばドイツ連邦共
和国ジーメンス社製のＢＵＺ８０型の少なくとも一つの
熱トランジスタ(Heiztransistor)１１を制御し、この熱
トランジスタの損失熱は特に周辺温度を介して共振器ハ
ウジングを加熱する。この制御機構自体は図２には図示
しされていないが、当業者にとっては公知のものであ
る。
【００４１】共振器ハウジング４．１の内室７と、この
実施の態様の場合、開いているリング体である導波管共
振器２１も薄い金層１２が蒸着されており、この金層は
測定値の恒常性を阻害する腐食の発生を確実に阻止し、
同時に、この金層は良好な導電性なので有害なスキン−
効果が阻止される。また共振器ハウジング４．１を外部
から金メッキして、外部の腐食も排除することも可能で
ある。
【００４２】内室７をシガレット連続体１に対して、お
よび場合によってはこのシガレット連続体により助勢さ
れる汚物粒子に対して機械的に遮蔽するためには、即ち
測定結果に悪影響を与える内室７の汚化を阻止するため
には、有利にはポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）
群、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の
物質から成る保護管１３が役立つ。これらの保護管の端
部の一つ−この端部に沿ってシガレット連続体１が共振
器きハウジング内に入込む−においては、この保護管１
３は漏斗状に拡開されている。これはもちろん図２には
図面を見やすくするために図示されていない。
【００４３】共振器ハウジング４．１は内室７の外側で
かつ両側で管状延長部１４として外方へとシガレット連
続体１の方向で延在しており、これによりマイクロ波の
共振器室からの流出が阻止される。また管状に内方へと
延在していてもよい。これはもちろん図２には図示され
ていない。
【００４４】マイクロ波発生器によって発生されたマイ
クロ波を結合するためには、絶縁部１６により共振器ハ
ウジング４．１から絶縁されている結合アンテナ１７が
役立つ。図示されていない評価回路に供給されるマイク
ロ波の減結合には、カバー８に対して絶縁部１６により
絶縁されている減結合アンテナ１８が使用される。上記
のアンテナ１７と１８はハウジングの両側に設けること
も可能である。その際、これらのアンテナは周方向で位
置ずれして設けられる。適切な評価回路はドイツ連邦共
和国特許出願第１９７ ３４ ９７８．１から伺える。
そこに開示されている構成は本発明に援用される。
【００４５】本発明により、高いエネルギー密度を有す
る集束された電磁界を使用することが可能である。この
電磁界は、この実施の態様にあっては開いているリング
体として図示されている導波管共振器２１の両終端面２
０、即ち電磁界出口面２０間に現われる。これにより、
極めて短いもしくは小さな測定窓が形成され、これによ
り測定の感度、特に異物に関する検証の感度が著しく増
大される。
【００４６】導波管共振器２１は結合アンテナ１７と１
８に密接して設けられている。この導波管共振器を固定
するために、非導電性の固定部材が設けられており、こ
れらの固定部材はハウジングを導波管共振器と結合して
いる。結合アンテナ１７の開かれている端部から、高周
波の交番電磁界が発射された場合、生じる電磁波が導波
管共振器２１内で誘導により励起される。この電磁波
は、共振条件が充足されている場合、即ち発生する電磁
波の波長が共振装置の長さＬと調和している場合、結合
アンテナ１７からエネルギーを収受する。このことは、
Ｌ＝ｎ×λ／２（式中ｎは整数である。）が成り立つ場
合である。導波管共振器内で発生する電磁波自体、共振
器からエネルギーを導出する減結合アンテナ１８内の電
磁波を誘導により励起する。上記の説明は容量的な結合
に関したものである。本発明の枠内において、誘導的な
結合を使用することも可能である。
【００４７】導波管共振器２１の開かれている端部２０
には、発生する電磁波の電圧隆起(Spannungsbauch)が存
在している。この場合、ｎが整数である場合は、内面の
極性は等しく、反対にｎが偶数である場合は等しくな
い。後者の場合、終端面間に凝縮された電磁界が生じ、
この電磁界はシガレット連続体のための通過孔を経て延
在している。このことにより、被測定物質の誘導的な特
性の共振器の挙動に対する特別大きな影響、従って効果
的な異物認知が達せられる。
【００４８】図３には本発明の他の実施の態様を示し
た。この実施の態様の図１と図２に図示した先の実施の
態様との相違は、空洞直方体２２が共振器ハウジング
４．２として機能し、更に導波管共振器２１が金属条片
であることである。図３は図４の切断線Ｄ−Ｄに沿った
断面図であり、矢印方向で見た図である。図４は図３の
切断線Ｃ−Ｃに沿った側方断面図である。保護管１３、
金層１２、シガレット連続体１等のような他の特徴は、
これらの図面から図示した部材が明瞭に認められるよう
に、これらの図には図示しなかった。
【００４９】導波管共振器２１から、即ち終端面２０、
即ち電磁界出口面２０から出る電磁界は対抗電極とし
て、そこにおいて質量電極として機能する相対している
ハウジング壁を備えている。
【００５０】上記した発明の実施の態様は、ドイツ連邦
共和国特許願第１０１ ００ ６６４．０号による生成
材料の検査のための方法を実施するのに特に適してい
る。この特許願の内容は本発明においても参照しなけれ
ばならない。同様なことは、ドイツ連邦共和国特許公開
第１９８ ５４ ５５０号の内容およびドイツ連邦共和
国特許願第１９７ ３４ ９７８．１の内容にも言える
ことである。
【００５１】ドイツ連邦共和国特許願第１０１ ００
６６４．０号による製品材料の検査のための方法は、特
にたばこ加工産業において自動的に加工される多量のた
ばこを検査するのに、しかも特にシガレット内に存在し
ている異物を検査するのに使用され、この場合これらの
異物は製品の特性、例えば製品の外観、味および品質検
査値を左右する。この検査の目的のため、マイクロ波磁
界が形成され、材料集合体はこのマイクロ波磁界の作用
領域内に導入され、マイクロ波磁界の作用が分析され、
この場合同時にマイクロ波磁界の第一の特性ある大きさ
(Goesse)と第二の特性ある大きさの実際値が測定され、
この場合これらの実際値のための許容値範囲が与えられ
ており、これらの実際値が許容範値囲内に存在している
かどうか検査される。これらの実際値が許容範囲内に存
在していない場合は、信号が形成される。
【００５２】許容値範囲は、この方法にあっては、ただ
製品材料のみを含んでいる材料集合体、特にシガレット
連続体によりマイクロ波磁界が作用した際に生じる両大
きさの上記のような値を含んでいる。この場合、材料流
はマイクロ波磁界の作用領域を経て通過する以前に或い
は以後に部分に分割され、通過の際信号が発生される部
分は次に材料流から分別される。許容値範囲は、異物を
含んでいない製品材料の参照量がマイクロ波磁界の作用
領域を経て案内され、この参照量の通過の間測定される
実際値が許容値範囲を形成することにより検出される。
その際、参照量は被覆材料で被覆されるのが有利であ
る。
【００５３】この方法は、互いに平行にかつ互いに無関
係に、マイクロ波磁界の特性のある大きさの実際値から
製品材料の少なくとも一つの特性を決定する方法と共に
行うことができる。この特性は、特に製品材料として使
用されるたばこの密度、質量および／または湿度であ
る。
【００５４】異物としては、特に金属および合成物質が
該当するが、これらは水を含んでいるたばこ材料のマイ
クロ波磁界の場合と物理的に全く異なるマイクロ波磁界
の変化を誘起する。金属の高い導電性は、例えばマイク
ロ波を著しく反射させるか或いは拡散させる。合成物質
は、たばこに関して明白に異なる誘電率と損失係数を有
しており、従ってまた簡単に検出することが可能であ
る。
【００５５】この方法にあっては、特に共振器に異なっ
た周波数が与えられる。この場合、伝達効率はこれらの
周波数で検出され、これらのデータから数学的な方法に
より両大きさ或いは多くの特性ある大きさが決定され
る。これに関しては、特に共振曲線が使用され、相応す
る値対が検出され、これらの値対は僅かな離調により平
均周波数だけ測定される。詳細に関しては、ドイツ連邦
共和国特許願第１０１００ ６６４．０号を参照された
い。
【００５６】図３と図４による発明の実施の態様にあっ
て使用される材料と積層体は図１と図２による発明の実
施の態様にあって使用されたものである。
【００５７】図５には、三つの共振器ハウジング４．３
−４．５を備えている本発明による測定装置が図示され
ている。これらの共振器ハウジング４．３−４．５を経
て、充填材料３が充填されているシガレット連続体１が
走る。充填材料３の周囲には被覆紙テープ２も設けられ
ている。これらの共振器ハウジング４．３−４．５は図
示していない空洞を備えいる。これらの空洞内におい
て、異なって整向されて電磁界線２３を備えいる電磁界
が発生される。図５の右側に設けられている共振器ハウ
ジング４．５の電磁界線２３は移送方向５を指向してい
る。図５の中央に設けられている共振器ハウジング４．
４において、電磁界線２３は図面内で移送方向５に対し
て横方向に指向しており、左側の共振器ハウジング４．
３では電磁界線２３は移送方向５に対して横方向に指向
していて、図面からはみ出している。
【００５８】被測定材料３、即ちシガレット連続体１が
異なる方向で電磁界を貫通した際、付加的な方向の各々
は更なる測定情報をもたらす。運動方向で或いはこの運
動方向に対して垂直方向に存在している二つの方向或い
は三つの方向ですら測定が行われる。これによって、例
えば測定の際専ら一方向では検出されることのない多数
の異物を認知することが可能となる。
【００５９】引続き、測定信号は別個に評価される。従
って、センサもしくは測定装置の少なくとも一つが異物
を認知した際投棄が行われている。しかし、測定信号を
互いに結合することも可能であり、これにより場所解明
が改善されるか、或いはシステムの一般的な感度が上昇
される。測定の時間的なずれは検査されるべき材料の製
造速度もしくは移送速度との共振器ハウジングのずれか
ら生じ、従って計算上容易に補整することが可能であ
る。
【００６０】図６は、本発明による測定装置の他の配設
の概略図である。この場合、共通のハウジング４が設け
られており、このハウジングは多数の共振器ハウジング
４．３−４．５を備えている。
【００６１】
【発明の効果】本発明による共振装置、測定装置、測定
システムおよび測定方法により、従来困難であった、例
えばたばこ加工産業における製品、即ちシガレットの材
料である刻みたばこの質量、密度および湿度が高い感性
をもって、かつ的確に検出され、しかも同時にこの刻み
たばこ内に含有されている異物が同様に高い感性をもっ
てかつ信頼性をもって確認される。この本発明による共
振装置、測定装置、測定システムおよび測定方法は、こ
のたばこ加工産業における製品の検査にだけ限らず、上
記のような物性或いは異物の検出に使用するとが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】共振器ハウジングの断面による平面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａに沿った共振器ハウジング
の断面図である。
【図３】発明の他の実施の態様による共振器ハウジング
の断面図である。
【図４】図３の切断線Ｃ−Ｃに沿った共振器ハウジング
の断面の側面図である。
【図５】発明の他の実施の態様による共振器ハウジング
の断面図である。
【図６】本発明による測定装置の他の配設の概略図であ
る。
【符号の説明】
１ シガレット連続体 ２ 被覆材料 ３ 充填体 ４．１〜４．５ 共振器ハウジング ５ 運動方向 ６ 空洞シリンダ ７ 内室（中空域） ８ カバー ９ 温度感知器 １０ 通過孔 １１ 熱トランジスタ １２ 金の層 １３ 保護管 １４ 共振器ハウジングの管状の延長部 １６ 絶縁部 １７ 結合アンテナ １８ 減結合アンテナ １９ 支柱 ２０ 終端面／電磁界出口面 ２１ 導波管共振器 ２２ 空洞直方体 ２３ 電磁界線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンニング・メラー ドイツ連邦共和国、ハムブルク、ラーフア ターヴエーク、20 (72)発明者 イエルク・トビアス ドイツ連邦共和国、ドラーゲ、ヴアイツエ ンハーゲン、38 (72)発明者 ヴオルフガング・タウテ ドイツ連邦共和国、ラベー、エーリッヒ− シユウアルツ− ヴエーク、30 (72)発明者 ラインハルト・クネッヒエル ドイツ連邦共和国、エルムスホルン、ヴア ッホルダーヴエーク、23 Ｆターム(参考） 4B044 CF01Y CL03 CL10 CM03 CM14

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項０１】 材料集合体（３）のための通過開口
    （１０）を備えており、このような材料集合体が特に共
    振装置内に設けられている検査領域内で少なくとも部分
    的に移行可能であるように構成されている共振器ハウジ
    ング（４．１−４．５）を備えている様式の、材料集合
    体、特にたばこ加工産業における材料流（３）を、少な
    くとも一つの異物の存在に関して、および／またはこの
    材料集合体（３）の質量、密度および／または湿度を検
    出するための共振装置、特にマイクロ波共振装置におい
    て、電磁波のエネルギー密度を高める少なくとも一つの
    部材（２１）が設けられており、この場合このエネルギ
    ー密度が検査領域の少なくとも一部分において上昇可能
    であるように構成されていることを特徴とする共振装
    置。
  2. 【請求項０２】 部材（２１）が電極として機能する少
    なくとも一つの終端面（２０）を備えている導波管共振
    器（２１）を備えていることを特徴とする請求項１に記
    載の共振装置。
  3. 【請求項０３】 結合アンテナ（１７）と減結合アンテ
    ナ（１８）とが設けられていることを特徴とする請求項
    １或いは２に記載の共振装置。
  4. 【請求項０４】 部材（２１）が共振装置の空洞（７）
    内においてこの空洞（７）を区画している壁部に対して
    間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１
    から３までのいずれか一つに記載の共振装置。
  5. 【請求項０５】 少なくとも一つの終端面（２０）が検
    査領域（３）の近傍に設けられていることを特徴とする
    請求項２から４までのいずれか一つに記載の共振装置。
  6. 【請求項０６】 終端面（２０）の大きさが検査領域の
    断面積よりも小さく、その際この断面積が実際に終端面
    （２０）に対して平行に位置していることを特徴とする
    請求項２から５までのいずれか一つに記載の共振装置。
  7. 【請求項０７】 導波管共振器（２１）が検査領域
    （３）の方向で終端面（２０）を備えている金属条片で
    あることを特徴とする請求項２から６までのいずれか一
    つに記載の共振装置。
  8. 【請求項０８】 共振器ハウジングの少なくとも一つの
    内壁部が電極、特に終端面（２０）に対する対抗電極と
    し働くように構成されていることを特徴とする請求項７
    に記載の共振装置。
  9. 【請求項０９】 検査領域方向に整向されている二つの
    終端面（２０）が設けられていることを特徴とする請求
    項２から６までのいずれか一つに記載の共振装置。
  10. 【請求項１０】 二つの終端面（２０）が相対して設け
    られており、これにより材料集合体（３）がこれらの終
    端面（２０）間の空域を経て移動可能であるように構成
    されていることを特徴とする請求項９に記載の共振装
    置。
  11. 【請求項１１】 導波管共振器（２１）が開いているリ
    ング体であることを特徴とする請求項９或いは１０に記
    載の共振装置。
  12. 【請求項１２】 両終端面（２０）が実際に互いに平行
    に設けられていることを特徴とする請求項９から１１ま
    でのいずれか一つに記載の共振装置。
  13. 【請求項１３】 少なくとも一つの部材（２１）が少な
    くとも部分的に、低い伸び係数を有する材料から成るこ
    とを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに
    記載の共振装置。
  14. 【請求項１４】 少なくとも一つの部材が耐腐食性の材
    料（１２）、特に金属で被覆されているか、および／ま
    たは少なくとも部分的にこのような材料から成ることを
    特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載
    の共振装置。
  15. 【請求項１５】 材料集合体（３）のための少なくとも
    一つの通過開口（１０）を備えており、中に電磁界（２
    ３）が発生可能である少なくとも一つの共振器ハウジン
    グ（４．１−４．５）を備えている様式の、材料集合
    体、特にたばこ加工産業における材料流（３）を、少な
    くとも一つの異物の存在に関して、および／またはこの
    材料集合体（３）の質量、密度および／または湿度を検
    出するための検査装置、特にマイクロ波検査装置におい
    て、測定装置がその都度測定領域を決定する少なくとも
    二の共振器ハウジング（４．１−４．５）を備えてお
    り、その際複数の電界がそれぞれ一つの電界（２３）を
    備えており、これらの電界がそれぞれ測定領域内で互い
    に異となる方向で空洞内に整向されていることを特徴と
    する測定装置。
  16. 【請求項１６】 測定領域が材料流（３）の移送方向
    （５）で相前後して設けられていることを特徴とする請
    求項１５に記載の測定装置。
  17. 【請求項１７】 電磁界（２３）が本質的に互いに直交
    して整向されていることを特徴とする請求項１５或いは
    １６に記載の測定装置。
  18. 【請求項１８】 電磁界（２３）が本質的に材料流
    （３）の移送方向で整向されており、この電磁界（２
    ３）がこの材料流（３）に対して横方向に存在している
    ことを特徴とする請求項１５から１７までのいずれか一
    つに記載の測定装置。
  19. 【請求項１９】 三つの共振器ハウジング（４．１−
    ４．５）が設けられていることを特徴とする請求項１５
    から１８までのいずれか一つに記載の測定装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１から１４までのいずれか一つ
    に記載の少なくとも一つの共振装置を備えていることを
    特徴とする請求項１５から１９までのいずれか一つに記
    載の測定装置。
  21. 【請求項２１】 ただ一つのハウジングが少なくとも二
    つの共振器ハウジング（４．１−４．５）を備えている
    ことを特徴とする請求項１５から２０までのいずれか一
    つに記載の測定装置。
  22. 【請求項２２】 たばこ加工産業における材料流（３）
    を少なくとも一つの異物の存在に関して検査するため
    の、および／またはこの材料流（３）の少なくとも一つ
    の領域の質量、密度および／または湿度を測定するため
    の測定システム、特にマイクロ波測定システムにおい
    て、材料流（３）を空域内において互いに異となる方向
    で測定することを可能にする少なくとも二つの測定装置
    （４．１−４．５）が設けられていることを特徴とする
    測定システム。
  23. 【請求項２３】 少なくとも一つの測定装置（４．１−
    ４．５）が、材料流（３）の移送方向（５）での測定が
    可能であるように構成されていることを特徴とする請求
    項２２に記載の測定システム。
  24. 【請求項２４】 少なくとも一つの測定装置（４．１−
    ４．５）が、材料流（３）の移送方向（５）に対して横
    方向での測定が可能であるように構成されていることを
    特徴とする請求項２２或いは２３に記載の測定システ
    ム。
  25. 【請求項２５】 三つの測定装置（４．１−４．５）が
    設けられており、これらの、測定装置（４．１−４．
    ５）が、材料流（３）が空域内において互いに異となる
    方向で、特に本質的に直交する方向で測定可能であるよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項２２から２
    ４までのいずれか一つに記載の測定システム。
  26. 【請求項２６】 移送方向（５）に対して横方向での測
    定を可能にする測定装置（４．１−４．５）が、請求項
    １から１４までのいずれか一つに記載の共振装置を備え
    ていることを特徴とする請求項２４或いは２５までのい
    ずれか一つに記載の測定システム。
  27. 【請求項２７】 たばこ加工産業における材料集合体
    （３）、特に材料流（３）を少なくとも一つの異物の存
    在に関して検査するための、および／またはこの材料集
    合体の質量、密度および／または湿度を検出するための
    方法において、第一の電磁界（２３）を第一の共振器
    （４．１−４．５）において形成し、第二の電磁界（２
    ３）を第二の共振器（４．１−４．５）において形成す
    ること、材料集合体（３）を第一の電磁界（２３）と第
    二の電磁界（２３）とを経て移動させること、およびこ
    れらの電磁界（２３）の少なくとも一つの特性の変化を
    測定することを特徴とする方法。
  28. 【請求項２８】 電磁界（２３）が互いに異なる方向に
    整向されている電界（２３）を有していることを特徴と
    する請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 第三番目の電磁界（２３）を発生させ
    る第三番目の共振器（４．１−４．５）が設けられてい
    ること、材料集合体（３）をこの第三番目の電磁界（２
    ３）を経て移動させること、この第三番目の電磁界（２
    ３）が第一の電磁界（２３）と第二の電磁界（２３）に
    対して異となる方向に整向されているている電磁界（２
    ３）を備えており、この第三番目の電磁界（２３）の少
    なくとも一つの特性の変化を測定することを特徴とする
    請求項２７或いは２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 電磁界（２３）が本質的に互いに直交
    していることを特徴とする請求項２７から２９までのい
    ずれか一つに記載の方法。
  31. 【請求項３１】 投棄信号を発生させるために測定され
    た値を評価することを特徴とする請求項２７から３０ま
    でのいずれか一つに記載の方法。
  32. 【請求項３２】 複数の共振装置による測定値を互いに
    関連付けることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
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