JP3368997B2 - 円柱状検体の直径測定装置 - Google Patents
円柱状検体の直径測定装置Info
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Description
いは円周を測定する装置に係わり、特に、紙巻たばこや
フィルタープラグ等の検査を行う品質測定装置において
円周測定を自動化するのに適した円柱状検体の直径測定
装置に関する。
どの円周の測定はエアマイクロメータ方式あるいはテー
プゲージ方式によって行われており、これらの方式は、
検体が変形したり、検体のかたさの影響をうけるという
問題を有していた。
48903号公報に開示されているように、回転ローラ
で円柱状検体を回転しながらこの円柱状検体によって一
部が遮蔽される光束を受光し、この受光量に基づいて直
径を測定する方法を提案している。
ような光束を投光する光源を有する光学式検出器は、長
時間使用すると光源の出力が経時的に変化したり塵埃等
がレンズ面等に付着することがあり、受光量が低下して
正確な直径を測定できなくなるという問題が生じる。
光学式検出器の経時的な変化や塵埃等の影響を受けずに
円柱状検体の直径を正確に測定できるようにすることを
課題とする。
めになした本発明の円柱状検体の直径測定装置は、円柱
状検体を回転軸と平行に載置して回転する一対の回転ロ
ーラと、該回転ローラに載置された円柱状検体によって
一部を遮蔽される光束を発する投光部と、該投光部から
の光束を受光して受光量に応じた出力を行う受光部と、
前記円柱状検体の基準の直径の幅を有する基準ゲージで
あって、前記光束の前記円柱状検体によって遮蔽される
部分に対応する該光束の一部に対して、遮蔽する状態と
遮蔽しない状態とを選択できるように移動可能に配設さ
れた基準ゲージと、前記回転ローラによって回転される
円柱状検体について、この円柱状検体が上記光束の一部
を遮蔽するときの上記受光部の出力を複数の回動位置で
検出し、この検出された受光部の出力に基づいて円柱状
検体の複数位置での直径を求める制御部とを備え、前記
制御部は、前記基準ゲージによって前記光束の一部分を
遮蔽したときの前記受光部の出力を基準出力として検出
し、前記円柱状検体についての前記受光部の出力または
該出力の平均値を前記基準出力に基づいて補正して該円
柱状検体の直径を求め、前記一対の回転ローラが軸方向
に櫛の刃状に形成されるとともに各回転ローラの外周面
が互いに噛み合うように組み合わされ、該一対の回転ロ
ーラの上記外周面上で保持される前記円柱状検体に対し
て前記光束を水平方向に投光するように前記投光部と前
記受光部が配置されていることを特徴とする。
検体によって遮蔽されるとき、この遮蔽量は検体の直径
に依存するので、前記受光部の出力から円柱状検体の直
径を求めることができる。また、円柱状検体は前記回転
ローラで回転されるので円柱状検体の複数の回転位置の
直径、あるいはこの直径の平均を求めることができる。
の直径の幅を有し、前記光束の前記円柱状検体によって
遮蔽される部分に対応する該光束の一部に対して、遮蔽
する状態と遮蔽しない状態とを選択できるように移動可
能に配設されているので、この基準ゲージによって光束
の一部分を遮蔽したときの受光部の出力を基準出力とし
て検出し、円柱状検体についての受光部の出力または該
出力の平均値を基準出力に基づいて補正して円柱状検体
の直径を求めると、投光部の経時的な変化や塵埃等の影
響で光量が低下しても、正確な直径を測定できる。ま
た、一対の回転ローラの外周面が互いに噛み合うように
組み合わせてあるので、回転ロータの回転軸を接近させ
て、検査テーブルをコンパクトにすることができる。さ
らに、投光部と受光部が光束を水平方向に投光するよう
に配置されているので、レンズ面への塵埃の付着が少な
くなり、より安定した直径測定が可能となる。
装置の要部を示す斜視図であり、この装置は紙巻たばこ
の品質測定システムに用いられる。図2は同円柱状検体
の直径測定装置の腰部正面と品質測定システムにおける
検体重量測定部とを示す図である。
配置された基板1A上に一対の回転ローラ11,12を
備え、この一対の回転ローラ11,12は、複数の短い
円柱のブロック11a,12aを回転軸11b,12b
にそれぞれ取り付け、回転軸11b,12bを軸受13
a,13bで平行に軸支して、一方の回転ローラ11の
ブロック11aが他方の回転ローラ12のブロック12
aの間に嵌まるように回転軸11b,12bを接近させ
て配設されている。
b,12bの片側端部は、タイミングベルト14aを介
して基板1Aの裏面に固設された回転ローラモータ14
に連結されており、回転ローラ11,12は回転ローラ
モータ14の駆動により図2に矢印で示したようにそれ
ぞれ同じ方向に回転される。これにより、回転ローラ1
1,12は、紙巻たばこ等の円柱状検体Aを回転軸11
b,12bに平行に載置して、回転しながら複数位置の
直径を計測するための検査ステージが構成される。
軸方向と直交する線上に投光部15と受光部16が対向
して固設されており、投光部15は、円柱状検体Aより
幅の広い平行なレーザ光束15aを、回転ローラ11,
12の軸11b,12bの上を通過するとともに基板1
Aと平行になるように放射し、受光部16は投光部15
からのレーザ光束15aを受光し、受光量に応じた電圧
を出力する。
レーザ光束15aに対して直交するように、基準ゲージ
17が回転ローラ11,12に対して並設されており、
この基準ゲージ17は、保持部材18aによって基板1
Aに対して平行に慴動自在に保持されるとともに、端部
が継手18bによってゲージ用エアシリンダ18に連結
されている。
18の駆動により、レーザ光束15aに対して直交方向
に貫通してこのレーザ光束15aの一部を遮光する位置
(図1の二点鎖線の基準ゲージ17の位置)と、レーザ
光束15aを遮光しない位置(図1の実線の基準ゲージ
17の位置)で往復に移動される。
測定する前段において、基準ゲージ17でレーザ光束1
5aの一部を遮光し、後述説明するように、このときの
受光部16の出力と基準値との差分を求める。次に、基
準ゲージ17をレーザ光束15aの位置から後退させ、
回転ローラ11,12上に円柱状検体Aを載置して直径
を測定し、上記差分に基づいて測定値を補正する。
は、この回転ローラ11,12上に載置される円柱状検
体Aの軸上で移動する排出プッシャー19が配設されて
おり、この排出プッシャー19はプッシャーシリンダ1
9aの駆動により回転ローラ11,12に載置された円
柱状検体Aを排出する。
は、周囲に複数の溝21aが形成された供給ドラム2
1、秤量台22aを有する天秤22、図示しないモータ
により回動される排出爪23、秤量台22aから直径測
定装置1の回転ローラ11,12に架けられたシュート
24を備えている。
る毎に溝21a内の円柱状検体Aを秤量台22aに順次
供給して重量を測定する。また、重量測定が終了する
と、排出爪23を図2において時計回りに一回転するこ
とにより円柱状検体Aを秤量台22aから持ち上げてシ
ュート24に排出し、円柱状検体Aをシュート24上を
転がせて回転ローラ11,12上に載置する。
回転ローラ11,12の位置関係および測定過程を示す
図である。なお、図3は図1のX−X断面を示してい
る。図3(a) に示したように、投光部15からのレーザ
光束15aは、回転ローラ11のブロック11aの間お
よび回転ローラ12のブロック12aの間を通して受光
部16側に投光されるようになっている。
基準の直径を有する円柱状に形成されており、かつ、回
転ローラ11,12上に載置される円柱状検体Aと同じ
高さの位置、すなわち、レーザ光束15aに対して円柱
状検体Aと同じ部分を遮光するように設定されている。
ージ17または円柱状検体Aで遮光したときの受光部1
6の出力電圧は、レーザ光束15aの遮光される幅に応
じて変化するので、この受光部16の出力電圧と遮光す
る物体の実測幅(直径)との関係を予め求めておき、こ
の関係と受光部16の出力電圧に基づいて、測定時にレ
ーザ光束15aが遮光される幅、すなわち、基準ゲージ
17または円柱状検体Aの直径を求めることができる。
が低下したり、塵埃等の影響で受光部16の受光量が低
下すると、そのままでは直径の測定値に誤差が生じる。
そこで、測定過程では、先ず、図3(b) に示したよう
に、回転ローラ11,12に円柱状検体Aを載置しない
で基準ゲージ17をレーザ光束15aに貫通させてレー
ザ光束15aを基準ゲージ17によって一部遮蔽し、こ
のときの受光部16からの出力電圧を測定して直径の測
定値DP を求める。そして、次式(1)によりこの基準
ゲージ17の既知の直径(実測直径)D0 と直径の測定
値DP との差分(D0 −DP )を経時的変化量Δとして
求める。 Δ=D0 −D ……(1)
より基準ゲージ17を後退させてレーザ光束15aを遮
光しない状態にする。そして、図3(c) に示したよう
に、回転ローラ11,12上に円柱状検体Aを載置して
この円柱状検体Aによってレーザ光束15aの一部を遮
光し、回転ローラモータ16の駆動により回転ローラ1
1,12および円柱状検体Aを回転しながら、受光部1
6の出力電圧を測定して直径を求める。
を測定し、その平均直径Dm を求める。そして、次式
(2)により平均直径Dm を経時的変化量Δで補正して
真の測定値D1を求める。 D1=Dm +Δ ……(2)
Aについて測定が終了すると、回転ローラ11,12を
停止し、排出プッシャー19で円柱状検体Aを排出し、
同様の動作で順次一本毎の直径D2,D3,…を求め
る。そして、規定本数の直径測定が終了すると、全検体
の平均直径とバラツキを演算し、測定を終了する。
め規定した許容変化量Δmax と比較し、Δ>Δmax とな
った場合、円柱状検体Aの直径測定を中断し、投光部1
5、受光部16のレンズ面の汚れや、光量不足等の以上
判断を行うようにするとメンテナンス性が向上する。
円柱状検体Aの直径測定用の他に、回転ローラ11,1
2上の円柱状検体Aの有無を受光量の変化に基づいて検
出するセンサとして用いられる。
同図は簡潔に図示するために、検体重量測定部の向きを
変えるとともに投光部15を破線のように位置を変えて
示してある。図において、10はマイクロプロセッサ等
を搭載した制御部であり、出力ポート(O)から各種制
御信号を出力するとともに検出信号,検出データを入力
ポート(I)から入力して円柱状検体Aの直径測定と円
柱状検体Aの供給および排出を制御する。
するコントローラであり、制御部10から出力される制
御信号を受けて回転ローラモータ16の駆動と停止を行
う。19bはエアヘッド30からの圧搾空気をプッシャ
ーシリンダ19aに供給する電磁弁であり、制御部10
からの制御信号に基づいて圧搾空気の供給方向を変えて
プッシャーシリンダ19aを“ON”または“OFF”
の状態にし、排出プッシャー19を往復移動させる。な
お、プッシャーシリンダ19aは“ON”のとき排出プ
ッシャー19を前進させて円柱状検体Aを排出し、“O
FF”のとき排出プッシャー19を後退させる。
を検出するプッシャー検出スイッチであり、排出プッシ
ャー19がプッシャーシリンダ19a側に引き込まれた
状態で“ON”になり、排出プッシャー19が前進され
ているときは“OFF”になる。
状検体Aの有無を検出する秤量台上検体検出センサであ
り、検出信号は制御部10に入力される。21aは供給
ドラム21を回転駆動する供給ドラムモータ、23aは
排出爪23を回転駆動する排出爪モータであり、これら
供給ドラムモータ21aおよび排出爪モータ23aは、
制御部10から出力される制御信号に基づいてコントロ
ーラ21bおよびコントローラ23bによってそれぞれ
駆動制御される。
ゲージ用エアシリンダ18に供給する電磁弁であり、制
御部10からの制御信号に基づいて圧搾空気の供給方向
を変えてゲージ用エアシリンダ18を“ON”または
“OFF”の状態にし、基準ゲージ17を往復回動させ
る。なお、ゲージ用エアシリンダ18は“ON”のとき
基準ゲージ17をレーザ光束15aに貫通させてレーザ
光束15aを一部遮蔽し、“OFF”のとき基準ゲージ
17を後退させてレーザ光束15aを遮光しない状態に
する。
を検出するゲージ検出スイッチであり、基準ゲージ17
がゲージ用エアシリンダ18側に引き込まれた状態で
“ON”になり、基準ゲージ17が前進されているとき
は“OFF”になる。
フローチャートであり、同図に基づいて直径測定の制御
の一例を説明する。先ず、ステップS1でプッシャー検
出スイッチ19cが“ON”になっているか否かを判定
し、“ON”でなければ排出プッシャー19が後退して
いないのでステップS2でプッシャーシリンダ19aを
“OFF”にしてステップS1に進む。
9cが“ON”になっていれば、排出プッシャー19が
後退しているので、ステップS3で投光部15を“O
N”にしてレーザ光束15aを照射し、ステップS4で
受光部16の出力に基づいて円柱状検体Aが検出される
か否かを判定する。円柱状検体Aが検出されたら、この
ままでは基準ゲージ17についての測定が行えないの
で、ステップS5でプッシャーシリンダ19aを“O
N”にし、ステップS6で一定時間経過すると、ステッ
プS7でプッシャーシリンダ19aを“OFF”にして
円柱状検体Aの排出動作を行う。
出されなければ、ステップS8でゲージ用エアシリンダ
18を“ON”にして基準ゲージ17を前進させてレー
ザ光束15aの一部を遮光し、ステップS9で受光部1
6の出力に基づいて基準ゲージ17が検出されるか否か
を判定する。
S10で、受光部16の出力電圧を読み取り、前記のよ
うに基準ゲージ17の直径と経時的変化量Δを演算し、
演算結果をメモリに格納する。そして、ステップS11
でΔ>Δmax であるか否かを判定し、Δ>Δmax であれ
ばステップS12で図示しない表示器等に異常状態の表
示を行い、光学系のメンテナンスを行えるように処理を
終了する。
量Δが許容範囲であるので、ステップS13でゲージ用
エアシリンダ18を“OFF”にして基準ゲージ17を
後退させ、ステップS14でゲージ検出スイッチ18d
が“ON”となるまで待機する。そして、“ON”とな
れば、基準ゲージ17が完全に後退されたことになるの
で、図6のステップS15以降で円柱状検体Aについて
の測定を行う。
検出センサ25で秤量台22a上に円柱状検体Aがある
か否かを判定し、円柱状検体Aが検出されれば、ステッ
プS16でコントローラ23bを介して排出爪モータ2
3aを駆動し、排出爪23を回動して円柱状検体Aを回
転ローラ11,12上に載置する。
力に基づいて円柱状検体Aを検出すると、ステップS1
8でコントローラ14bに制御信号を出力して回転ロー
ラモータ14を“ON”にし、回転ローラ11,12と
共に円柱状検体Aを回転させる。
力電圧を読み取り、円柱状検体Aの直径を演算するとと
もに演算結果をメモリに格納し、現在までにサンプリン
グしたデータの個数をカウントし、ステップS20でデ
ータを所定のN個サンプリングしたか否かを判定する。
N個に達していなければステップS19を繰り返し、N
個に達していればステップS21で、N個の直径の平均
直径を演算し、前掲の(2)式に基づいて真の直径に補
正し、これまでに直径測定を行った円柱状検体Aの本数
をカウントする。そして、ステップS22で回転ローラ
モータ14を“OFF”にして円柱状検体Aを停止させ
る。
ダ19aを“ON”にし、ステップS24で一定時間経
過すると、ステップS25でプッシャーシリンダ19a
を“OFF”にして円柱状検体Aの排出動作を行う。そ
して、ステップS26で円柱状検体Aについて規定本数
の測定が終了したか否かを判定し、終了していなければ
ステップS15以降の処理で同様に測定を繰り返し、終
了していれば、ステップS27で、規定本数の円柱状検
体Aについて全体の平均の直径とバラツキを演算し、演
算結果を図示しないプリンタに出力して処理を終了す
る。
時的変化量Δを測定し、この経時的変化量Δで測定され
た直径を補正するようにしているので、正確な直径を測
定することができる。
1,12が回転軸11b,12bに複数の短い円柱のブ
ロック11a,12aをそれぞれ取り付けた櫛の刃状に
形成され、このブロック11a,12aがその外周面が
互いに噛み合うように組み合わされているので、回転軸
11b,12bを接近させて、検査テーブルをコンパク
トにすることができる。
を接近させて、円柱状検体Aの載置位置を上げることが
できるので、この円柱状検体Aに対してレーザ光束15
aを水平に照射しても回転軸11b,12bがこのレー
ザ光束15aを遮光しないようにすることができ、投光
部15と受光部16を水平に配置することができる。こ
れによって、レンズ面への塵埃の付着が少なくなり、よ
り安定した直径測定が可能となる。
−148903号公報と同様に、投光部15′からのレ
ーザ光束15a′を一対の回転ローラ11′,12′の
間を通して受光部16′で受光して円柱状検体Aの直径
を測定するようにした構造のものでも、例えば図7のよ
うに前記実施例の基準ゲージ17と同様な基準ゲージ1
7′を用いて前記実施例と同様の処理を行うことにより
経時的な変化の影響を補正して正確な直径測定を行える
ことはいうまでもない。
は円柱状検体Aの基準の直径を有する円柱状の形状をし
ているが、このような基準ゲージとしては、円柱状検体
Aの基準の直径と同じ幅を持つ板材など他の形状の部材
であってもよい。
いての測定の前段で基準ゲージで経時的変化量を求める
ようにしているが、先に円柱状検体についての直径を測
定しておき、その後で基準ゲージで経時的変化量を求め
て測定値を補正するようにしてもよい。また、前記の実
施例では、基準ゲージをゲージ用エアシリンダで移動す
るようにしているが、手動式でもよいことはいうまでも
ない。
の直径測定装置によれば、円柱状検体を回転してこの円
柱状検体に光束を照射し、この円柱状検体によって一部
を遮蔽される光束の光量を検出して、この遮蔽量に応じ
た受光量に基づいて円柱状検体の直径を求める直径測定
装置において、上記円柱状検体の基準の直径の幅を有す
る基準ゲージで光束の一部を遮蔽したときの受光量を基
準出力とし、この基準出力に基づいて円柱状検体につい
ての測定値を補正するようにしたので、光学式検出器の
経時的な変化や塵埃等の影響を受けずに円柱状検体の直
径を正確に測定することができる。また、一対の回転ロ
ーラを軸方向に櫛の刃状に形成するとともに各回転ロー
ラの外周面が互いに噛み合うように組み合わせ、該一対
の回転ローラの外周面上で保持される円柱状検体に対し
て光束を水平方向に投光するように投光部と受光部が配
置するようにしたので、一対の回転ロータの回転軸を接
近させて、検査テーブルをコンパクトにすることができ
るうえに、さらに、投光部と受光部を水平に配置するこ
とができるので、レンズ面への塵埃の付着が少なくな
り、より安定した直径測定が可能となる。
部を示す斜視図である。
面と品質測定システムにおける検体重量測定部とを示す
図ある。
関係および測定過程を示す図である。
る。
部、17…基準ゲージ、10…制御部。
Claims (6)
- 【請求項1】 円柱状検体を回転軸と平行に載置して回
転する一対の回転ローラと、 該回転ローラに載置された円柱状検体によって一部を遮
蔽される光束を発する投光部と、 該投光部からの光束を受光して受光量に応じた出力を行
う受光部と、 前記円柱状検体の基準の直径の幅を有する基準ゲージで
あって、前記光束の前記円柱状検体によって遮蔽される
部分に対応する該光束の一部に対して、遮蔽する状態と
遮蔽しない状態とを選択できるように移動可能に配設さ
れた基準ゲージと、 前記回転ローラによって回転される円柱状検体につい
て、この円柱状検体が上記光束の一部を遮蔽するときの
上記受光部の出力を複数の回動位置で検出し、この検出
された受光部の出力に基づいて円柱状検体の複数位置で
の直径を求める制御部とを備え、 前記制御部は、前記基準ゲージによって前記光束の一部
分を遮蔽したときの前記受光部の出力を基準出力として
検出し、前記円柱状検体についての前記受光部の出力ま
たは該出力の平均値を前記基準出力に基づいて補正して
該円柱状検体の直径を求め、 前記一対の回転ローラが軸方向に櫛の刃状に形成される
とともに各回転ローラの外周面が互いに噛み合うように
組み合わされ、該一対の回転ローラの上記外周面上で保
持される前記円柱状検体に対して前記光束を水平方向に
投光するように前記投光部と前記受光部が配置されてい
ること を特徴とする円柱状検体の直径測定装置。 - 【請求項2】 前記基準ゲージは、前記円柱状検体の基
準の直径を有する円柱状の基準ゲージであることを特徴
とする請求項1記載の円柱状検体の直径測定装置。 - 【請求項3】 前記基準ゲージは、前記回転ローラに対
して並設されるとともに該回転ローラの回転軸と平行な
方向に移動可能に配設されていることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の円柱状検体の直径測定装置。 - 【請求項4】 前記基準ゲージを前記光束の一部を遮蔽
する位置と遮蔽しない位置との間で往復移動させるゲー
ジ移動手段を備えたことを特徴とする請求項1または請
求項2または請求項3記載の円柱状検体の直径測定装
置。 - 【請求項5】 前記制御部は、前記基準ゲージの幅と前
記基準出力による直径との差分を求め、前記円柱状検体
についての前記受光部の出力による直径または該直径の
平均値に上記差分を加算することにより該円柱状検体の
直径を求めることを特徴とする請求項1または請求項2
または請求項3または請求項4記載の円柱状検体の直径
測定装置。 - 【請求項6】 前記制御部は、前記差分と予め設定され
た規定値とに基づいて出力異常を診断するものであるこ
とを特徴とする請求項5記載の円柱状検体の直径測定装
置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP15845294A JP3368997B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 円柱状検体の直径測定装置 |
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JPH0829133A JPH0829133A (ja) | 1996-02-02 |
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1994
- 1994-07-11 JP JP15845294A patent/JP3368997B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2009055828A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Japan Tobacco Inc | 棒状包装品からの包材検査片切出し装置、包材検査片に対する品質測定装置並びに棒状包装品の品質検査システム |
JP4652383B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2011-03-16 | 日本たばこ産業株式会社 | 棒状包装品からの包材試験片切出し装置、包材試験片に対する品質測定装置並びに棒状包装品の品質検査システム |
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JPH0829133A (ja) | 1996-02-02 |
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