JP2004347603A - 特に煙草加工産業のロッド状対象物の直径を測定する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】このロッド状対象物がその長手軸線を中心に回転される必要なく、高測定精度にてロッド状対象物の直径の測定をする。
【解決手段】光学的測定配置装置５０はロッド状対象物２８を照射する照射装置５１と、ロッド状対象物２８から生じた輪郭の大きさＤ_ist を検出し且つロッド状対象物２８の直径Ｄ_ist を与える信号を発生する。ロッド状対象物２８は照射装置５１と検出装置５２との間を進行する光線路５６内に位置決めされ、或いは光線路５６を通して案内され、ロッド状対象物２８の直径が測定される。また照射装置５１が少なくとも一列の発光体５１ａ、特に発光ダイオードを有し、検出装置５２が少なくとも一列の受光センサー要素、特に発光体５１ａに実質的に対向して位置する電荷結合装置要素を有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、少なくとも一つの光学的測定装置を備えて、その光学的測定装置はロッド状対象物を照射する照射装置と、ロッド状対象物から生じた輪郭の大きさを特に短時間に検出し且つロッド状対象物の直径を与える信号を発生する検出装置とを有し、ロッド状対象物は照射装置と検出装置との間を進行する光線路内に位置決めできる、或いは光線路を通して案内できる、特に煙草加工産業の少なくとも一つのロッド状対象物の直径を測定する装置に関する。

煙草加工産業のロッド状対象物と言う概念は、フイルタを備えるシガレットとフイルタのないシガレット、フイルタロッド、チガリロ、葉巻とそのような喫煙ロッドであり、しかもこの対象物がどの製造工程に存在するかに無関係である。さらに、ロッド状対象物と言う概念は、一定製造工程に全体として或いは既に分解された連続体材料として、例えば前もって述べた喫煙物品を製造するために存在する無端連続体を包含する。

特にシガレットとフイルタの製造では、直径は製造の際に監視すべきである実質的品質特徴である。その際に、通例はロッド状対象物は長手方向に、更に長手軸線の方向に連続的に或いは断続的に測定装置によって輸送される。

直径の正確な測定の困難性は、ロッド状対象物がしばしば非円形であり、横断面が長手軸線と垂直に円形から多少とも偏っていることにある。

欧州特許出願公開第０９０９５３７号明細書（特許文献１）において、測定装置が公知であり、その装置では照射装置は鏡にて９０度だけ検出装置に反射される平行に結束された幅広い光線を生じる。ロッド状対象物は鏡と平行に且つ光線路と直角に延びており、その際に光線の一部が直接に照射装置からロッド状対象物に入射し、光線の他の部分が鏡で反射後にロッド状対象物に入射するように位置決めされるので、検出装置に衝突する光線は二つの相並んで位置する影範囲を有し、その影範囲は二つの互いに直角に立つ横断軸線における直径を表わす。確かにこの公知の測定装置はそのロッド状対象物に適しており、この装置ではその回転はその長い軸線を中心に処理条件で必要はなく、或いは全く望まれることがなく、それで特に無端連続体に適している。けれども、直径の測定は多くの場合において二つのみの横断軸線では不正確である。

さらに、ドイツ特許出願公開第１９５２３２７３号明細書（特許文献２）には、煙草加工産業のロッド状対象物、特にシガレットの直径を測定する方法と配列装置が記載されており、ロッド状対象物はその輸送中に静止測定配列装置によって回転し、回転中に照射が行われ、ロッド状対象物により生じた照射線の少なくとも一つの影の大きさは適切に検出され、電気測定信号に変換され、複数のそのような測定信号からロッド状対象物の直径用の信号が形成される。確かに、この公知の装置により測定精度が向上されるけれども、この公知の装置は特に無端連続体の直径の測定に適しておらず、その際に回転がその長手方向軸線を中心に生じない。
欧州特許出願公開第０９０９５３７号明細書 ドイツ特許出願公開第１９５２３２７３号明細書

この発明の課題は、このロッド状対象物がその長手軸線を中心に回転される必要がなく、高測定精度にてロッド状対象物の直径の測定を許容し、それで特に無端連続体の直径の測定に適している前記種類の装置と方法を提供することである。

この課題は、照射装置は少なくとも一列の発光体、特に発光ダイオードを有し、検出装置は少なくとも一列の受光センサー要素、特に発光体に実質的に対向して位置する電荷結合装置要素を有することによって解決される。

この発明と結合した利点は、特にロッド状対象物の直径が多数の一列に配置された発光体と多数の一列に配置されたセンサー要素との使用によって正確に特に非円形ロッド状対象物の場合にも検出されるので、この発明による測定は回転がその長手方向軸線を中心に制約される処理条件は必要でない、或いは全く望まれないそのロッド状対象物にも適しており、特に無端連続体に適している。無端連続体はロッド状対象物が測定中に運動せずにとどまっていることを生じる。しかし、代わりに、ロッド状対象物を連続的に或いは非連続的に長手軸方向において測定装置によって移動することが考慮でき、まさに進行処理に好ましく、製造工程におけるロッド状対象物の製造中に無端連続体が存在し、その無端連続体は全体として或いは既に分解された連続体材として長手軸方向に測定装置によって移動され得る。

目的に適って、列の発光体及び／又は列のセンサー要素は湾曲されて、少なくとも部分的にロッド状対象物をこれから間隔をおいて包囲する。この実施態様の実現において列の発光体及び／又は列のセンサー要素はロッド状対象物がほぼアーチの中心に位置できる少なくとも部分円形アーチと特にそれぞれ一つの閉鎖された円とを形成する。それにより列の発光体及び／又は列のセンサー要素は部分環状、或いは完全環状アレイを形成する。そのような配列は一方の発光体と他方のロッド状対象物に関して対向位置する対応センサー要素との間の間隔が実質的に同じであり、それにより好ましい測定と評価が行われる利点を有する。

出来るだけ高い測定精度を達成するために、センサー要素の数は比較的高く、それと同時にそれぞれ有効幅とそれによる分割は比較的小さくすべきである。その場合に特に発光体の有効幅より小さいセンサー要素の有効幅を意図することが考えられる。

この発明の他の実施態様は、照明装置を制御する制御装置と検出装置からの信号を評価する評価装置とを有し、制御装置がそれぞれに結合するセグメントの発光体を作動し、評価装置がロッド状対象物により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によってロッド状対象物の実物直径を算出することを特徴とする。そのような実施態様は直径の影輪郭を算出するための目的に適っている。

この実施態様の実現において作動した結合するセグメントの発光体の長さはロッド状対象物の実質的に所望目標直径に一致するので、評価装置はロッド状対象物により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によって並びに所望目標直径を考慮してロッド状対象物の実物直径を算出する。

特に正確な測定結果は、評価装置がロッド状対象物の本影によってのみ覆われるそのセンサー要素の信号によってロッド状対象物の実物直径を算出することにより達成される。それで、本影の幾何学的評価は特に簡単である。

前記実施態様の更なる好ましい実現において制御装置はそれぞれ一つの結合するセグメントの発光体が作動されるように発光体を制御し、その発光体はロッド状対象物に対して光線路の角度整合を変更するために発光体の列に沿う進行光として進行する。この実施態様は特に発光体の静止配列に適しており、それは通常には一般的なことである。その際にロッド状対象物に対する光線路の角度整合の変更は、この方法で進行光を発生するために、それぞれに連続作動グループが前持って作動したグループに対して少なくとも一つの照明体間隔だけずれているので、制御装置が順々に結合するグループの照明体を短時間に作動することによって実現される。

その際に目的に適って、評価装置は、ロッド状対象物により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によってロッド状対象物の非円形性の度合を算出する。

それによってこの実施態様では直径のほぼ無限数の測定はロッド状対象物の全く同一の個所にて可能であることは、横断面形状と非円形性並びにロッド状対象物の最小と最大の直径を算出され得る。後者、即ちロッド状対象物の最小と最大の直径は、直径が許容限界内で移動するか否かを確認するために特に重要である。さらに、この発明は、この方法でそれぞれ互いに適合するフイルタ材とシガレット連続体を求めるために、横断面の楕円シガレットとフイルタ材とを測定するために特に好ましく使用され得る。

選択的に或いは追加的に、評価装置は複数の直径測定値から平均値を求める平均値形成器を有して、複数の直径測定値の各測定値はロッド状対象物の直径を光線路の他の角度整合の際に決める。それにより多数の測定信号からロッド状対象物の平均直径が算出され得る。光線路の整合が変更される範囲にわたる個別の測定の数が大きくなればなるほど、平均直径測定値がより正確に算出され得るように選定される。

少なくとも二つのロッド状対象物の直径が同時に測定されるならば、少なくとも二つの、特に実質的に相並んで光学的測定装置が設けられ、その測定装置の各測定配列装置はロッド状対象物の直径を測定するために設けられている。そのような実施態様は特に好ましく二連続体形成機に使用され得る。

センサー要素の測定結果は隣接した発光体からの望まれない散乱光によって変造されないので、隣接したセンサー要素の発光体はシャッタによって光学的に分離され、シャッタは特に照明体の列とセンサー要素の列の間に配置されてロッド状対象物が位置決めできる穿孔シャッタとして形成され得る。

最終的に目的に適って光線路は実質的にロッド状対象物の長手方向延長部に対して直角整合される。

この発明の別の好ましい実施態様は、従属請求項に挙げられている。

次に、この発明の好ましい実施例は、添付図面に基づいて詳細に説明される。

図１には、この出願人のプロトス（PROTOS) タイプのシガレット連続体形成機が概略斜視図で示され、実質的構成部材が眼に見えるように図示されている。このシガレット連続体形成機により次に構成と機能が簡単に記載されている。

ゲート１により予分配器２が部分的に煙草で覆われる。予分配器２の取出しローラ３は、貯蔵容器４を煙草で補充し、急傾斜コンベア５から煙草を取り出し、そのコンベアは制御されてよどみ立坑６に供給する。よどみ立坑６からピンローラ７は同形の煙草流れを取り出し、その流れは振動ローラ８によりピンローラ７のピン軸から取り出され、一定速度で循環する散布布９に投射される。

そのように散布布９に形成された煙草羊皮は可視装置１１に投射され、その可視装置は実質的にエアカーテンから成り、大きな或いは重い煙草部分を通過させ、その間にあらゆる他の煙草粒子が空気によりピンローラ１２と壁１３により形成されたホッパー１４に向けられる。ピンローラ１２により煙草通路１６の煙草が連続体コンベア１７に投射され、このコンベアにて煙草が負圧室１８に吸引される空気によって保持され、煙草連続体が積み上げられる。

均等器１９は煙草連続体から過剰煙草を除去され、そのとき、その煙草連続体は同期して案内されたシガレット紙帯２１に置かれている。シガレット紙帯２１はボビン２２から引き出され、印刷機構２３により案内されて駆動されるホーマットベルト２４上に置かれる。ホーマットベルト２４は煙草連続体とシガレット紙帯２１とをホーマット２６を通して輸送し、そのホーマットにおいてシガレット紙帯２１が煙草連続体の周りに折り畳まれるので、図示されていないにかわ装置により公知の方法でにかわ塗布される辺が突き出す。その辺上に接着継目が閉鎖されてタンデム継目板２７により乾燥される。

そのように形成されたシガレット連続体２８は測定制御装置２９を通過し、ナイフ装置３１により二倍長さシガレット３２に切断される。二倍長さシガレット３２は操縦されるアーム３３を有する引渡し装置３４からフイルタ装着機３７における受取りドラム３６上に引渡され、切断ドラム３８上で二倍長さシガレットが円ナイフにより個別シガレットに分割される。

コンベアベルト３９、４０は過剰な煙草を貯蔵容器４の下に配置された容器４２に搬送し、容器から戻される煙草は急傾斜コンベア５により再び取り出される。

図１のシガレット連続体形成機に包含された測定制御装置２９はその本質的成分により概略的に図２ａと図３に図示されている光学的測定装置５０を有する。

光学的測定装置５０は、多数の並んで位置する個別発光ダイオード５１ａから成り立つリング状ＬＥＤアレイ５１を有する。リング状ＬＥＤアレイ５１は例えば４０９６個の発光ダイオードから成る。勿論、発光ダイオードの代わりに他の発光体も使用され得る。図２ａで認識されるように、発光ダイオード５１ａは直接に互いに位置してリング状ＬＥＤアレイ５１を形成するように互いに配置され、周辺方向においてそれぞれに同じ幅に観察された。リング状ＬＥＤアレイ５１と共軸方向に且つこれからある間隔にリング状ＣＣＤアレイ５２は例えば同様に４０９６個のピクセルから成り立つ。勿論、ＣＣＤアレイの代わりに他の光学センサー要素が使用され得る。図において認識できないとしても、リング状ＣＣＤアレイ５２は．分割と整合に関してリング状ＬＥＤアレイ５１の発光ダイオード５１ａと一致し得る。高測定精度を達成するために、各場合にＣＣＤアレイ５２はそれぞれ僅かな有効幅を備える多数のＣＣＤ要素を有する。それに比べて、必要の際には発光ダイオード５１ａの数がより僅かである。この実施例では、リング状ＬＥＤアレイ５１とリング状ＣＣＤアレイ５２はそれぞれ静止配置されてそれぞれ一つの完全リングを形成する。

さらに図３で認識されるように、リング状ＬＥＤアレイ５１とリング状ＣＣＤアレイ５２との間にはリング状シャッタ５３が配置され、リング状アレイ５１と５２と共軸方向に整合されている。リング状シャッタ５３は光学的にリング状ＣＣＤアレイ５２のＣＣＤ要素をリング状ＬＥＤアレイ５１のそれぞれ隣接した発光ダイオード５１ａから分離する。なぜなら、図２ａで認識されるように、リング状ＬＥＤアレイ５１の発光ダイオード５１ａから発生した光線はリング状ＣＣＤアレイ５２の直接に隣接したＣＣＤ要素に向けられず、むしろリング状ＣＣＤアレイ５２のリング状アレイ５１と５２の中心に関して対向位置したＣＣＤ要素に向けられる。

シガレット連続体２８はリング状アレイ５１、５２とリング状シャッタ５３により案内され、図示された実施例においてリング状アレイ５１、５２とリング状シャッタ５３と共軸方向に整合されている。シガレット連続体２８はリング状アレイ５１、５２とリング状シャッタ５３に直角に配置されているので、それはリング状ＬＥＤアレイ５１の発光ダイオード５１ａから発生した光線５６が実際には一般に直角より僅かに小さい角度に、それでほぼ直角にシガレット連続体２８又はリング状ＣＣＤアレイ５２の対向位置したＣＣＤ要素に衝突することを招く。

さらに図３で認識されるように、光学的測定装置５０は制御評価ユニット５４を有して、そのユニットはリング状ＬＥＤアレイ５１の発光ダイオード５１ａを制御し、それにより作動し、リング状ＣＣＤアレイ５２のＣＣＤ要素から信号を受けて適切に評価する。

その場合に、リング状ＬＥＤアレイ５１の発光ダイオード５１ａは、一つのセグメント５１ｂ（図２ａ参照）が複数の結合して作動した発光ダイオード５１ａから形成されるように制御され、そのセグメントはリング状ＬＥＤアレイ５１に沿う走行光（lauflicht)として、それでシガレット連続体２８の周りに回転する。作動したセグメント５１ｂは回転光としてほぼ任意に迅速に移動され得る、と言うのは移動される機械的成分が存在しないからである。それ故、各方向における直径は可動部材なしに測定され得る。

一般に、作動したセグメント５１ｂの幅ｄ_L はほぼシガレット連続体の望まれた目標直径に一致する。シガレット連続体２８の影を付ける作用によって作動したセグメント５１ｂに正反対に対向位置する箇所におけるリング状ＣＣＤアレイ５２上に本影６１が形成され、その本影はリング状ＣＣＤアレイ５２のＣＣＤ要素により検出される。さらに、本影６１の両側には半影６２が生じ、その間に半影６２の外部で散乱光６３がリング状ＣＣＤアレイ５２上に入る。ＣＣＤアレイ５２の関連した部分の周辺の方向においてＣＣＤ要素に衝突する光の光度分布は図２ｂに概略的に示される。

図示された実施例では、本影６１の幅ｄ_S はｄ_L とシガレット連続体２８の実物直径Ｄ_ist を考慮して次のように算出される；
ｄ＝ｄ_L ＋２×（Ｄ_ist −ｄ_L ）＝２Ｄ_ist −ｄ_L （１）
それから測定された実物直径は次のように求められる；
Ｄ_ist ＝（ｄ_S −Ｄ_L ）／２ （２）

実物直径を求めるために、唯一の測定により足りるならば、シガレット連続体２８が出来るだけ正確にリング状アレイ５１、５２の中心を通って移行するので、シガレット連続体２８の長手方向軸線が両アレイ５１、５２の中心軸線と実質的に一致することを考慮すべきである。これはそれに対して不可能であるならば、光線５６の異なる角度整合の下の複数の測定が、けれども、光線５６の１８０度だけ対立した整合を備える少なくとも二回の測定が必要である。走行光として進行する作動したセグメント５１ｂによって生じるシガレット連続体２８に関しての光線５６の角度変更の数に依存して、制御評価ユニット５４において適切な数の直径値が算出される。この直径値は引き続き制御評価ユニット５４で求められ、それにより平均直径が与えられ得る。このために制御評価ユニット５４は個別に図示されていない平均値形成器を有する。

さらに、制御評価ユニット５４において信号の適切な評価によってリング状ＣＣＤアレイ５２により複数の測定値からシガレット連続体２８の非円形性も求められ得る。

前に記載された測定装置５０は例えば二連続体形成機にも使用され得る、それのために二つのそのような測定装置５０が設けられ、特に並んで或いは直接隣接関係に配置される。

概略斜視図で実質的構成部材が可視に図示されているシガレット連続体形成機を示す。 概略的に平面図で本質的成分（図２ａ）と模範的にこの測定装置から放出する信号の経過（図２ｂ）とを備える図１のシガレット連続体形成機に使用された光学的測定装置の好ましい実施態様を示す。 概略的に側面図で図２の光学的測定装置を示す。

符号の説明

２８．．．．ロッド状対象物
５１．．．．照射装置
５１ａ．．．発光体
５１ｂ．．．セグメント
５２．．．．検出装置
５３．．．．シャッタ
５４．．．．制御評価装置
５６．．．．光線路
Ｄ_ist ．．．実物直径
Ｄ_soll．．．所定目標直径

Claims (15)

1. 光学的測定装置（５０）を備えて、その光学的測定装置はロッド状対象物（２８）を照射する照射装置（５１）と、ロッド状対象物（２８）から生じた輪郭の大きさ（Ｄ_ist ）を特に短時間に検出し且つロッド状対象物（２８）の直径（Ｄ_ist ）を与える信号を発生する検出装置（５２）とを有し、ロッド状対象物（２８）は照射装置（５１）と検出装置（５２）との間を進行する光線路（５６）内に位置決めできる、或いは光線路（５６）を通して案内できる、特に煙草加工産業の少なくとも一つのロッド状対象物（２８）の直径を測定する装置において、照射装置（５１）は少なくとも一列の発光体（５１ａ）、特に発光ダイオードを有し、検出装置（５２）は少なくとも一列の受光センサー要素、特に発光体（５１ａ）に実質的に対向して位置する電荷結合装置要素を有することを特徴とする装置。
2. 発光体（５１ａ）の列及び／又はセンサー要素の列は湾曲されていて、少なくとも部分的にロッド状対象物（２８）をある間隔において包囲することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 列の発光体（５１ａ）及び／又は列のセンサー要素は一つの少なくとも部分円形アーチを形成し、そのアーチの中心点にはほぼロッド状対象物（２８）が位置決めできることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 列の発光体（５１ａ）及び／又は列のセンサー要素はそれぞれに一つの閉鎖円（５１；５２）を形成することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. センサー要素の有効幅は発光体（５１ａ）の有効幅より小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. 照射装置（５１）を制御する制御装置（５４）と検出装置（５２）からの信号を評価する評価装置（５４）とを備える請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置において、制御装置（５４）はそれぞれに結合するセグメント（５１ｂ）の発光体（５１ａ）を作動し、評価装置（５４）はロッド状対象物（２８）により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によってロッド状対象物（２８）の実物直径（Ｄ_ist ）を算出することを特徴とする装置。
7. 制御装置（５４）はそれぞれ一つの結合するセグメント（５１ｂ）の発光体（５１ａ）を作動し、その照明体の長さはロッド状対象物（２８）の所定目標直径（Ｄ_soll）と実質的に一致し、評価装置（５４）はロッド状対象物（２８）により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によって並びに所定目標直径（Ｄ_soll）を考慮してロッド状対象物の実物直径（Ｄ_ist ）を算出することを特徴とする装置。
8. 評価装置（５４）はロッド状対象物（２８）の本影（６１）のみにより覆われる同じセンサー要素の信号によってロッド状対象物（２８）の実物直径（Ｄ_ist ）を算出することを特徴とする請求項６或いは請求項７に記載の装置。
9. 制御装置（５４）はそれぞれ一つの結合するセグメント（５１ｂ）の発光体（５１ａ）が作動されるように発光体（５１ａ）を制御し、その発光体はロッド状対象物（２８）に対して光線路（５６）の角度整合を変更するために発光体（５１ａ）の列（５１）に沿う走行光として走行することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の装置。
10. 評価装置（５４）はロッド状対象物（２８）により輪郭を描かれたセンサー要素の信号によってロッド状対象物（２８）の非円形性の度合を算出することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 評価装置（５４）は複数の直径測定値から平均値を生じる平均値形成器を有し、その測定値のうちの各測定値は光線路（５６）の他の角度整合の際にロッド状対象物（２８）の直径（Ｄ_ist ）を与えることを特徴とする請求項９或いは請求項１０に記載の装置。
12. 少なくとも二つの、特に実質的に並んで配置する光学的測定装置を備えて、その測定配列装置の各測定装置はロッド状対象物の直径を測定するために設けられている、少なくとも二つのロッド状対象物を同時測定する請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 隣接したセンサー要素の発光体（５１ａ）はシャッタ（５３）によって光学的に分離されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の装置。
14. シャッタは発光体（５１ａ）の列（５１）とセンサー要素の列（５２）の間に配置されてロッド状対象物（２８）の位置決めできる開口を備える孔シャッタ（５３）として形成されていることを特徴とする請求項４と請求項１３に記載の装置。
15. 光線路（５６）は実質的にロッド状対象物（２８）の長手方向延長部と直角に整合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の装置。
    

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