JP6255479B2 - タバコ産業で使用される機械の中を転送されるマルチセグメントロッド内の回転したセグメントの検出方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はタバコ産業で使用される機械内を移送されるマルチセグメントロッドの回転するセグメントを検出する方法及び装置に関する。

タバコ産業で使用されるフィルタは一つの材料から又は異なる物理的特性を有する多くの材料から製造することができる。

現在製造されているシガレットでは、異なるフィルタ特性のいくつかのセグメントを備えるフィルタが極めて頻繁に使用されている。連続マルチセグメントフィルタロッドから個別のマルチセグメントフィルタロッドを製造する機械は従来知られている。

上述した機械は様々な供給装置から供給される多くの異なるセグメントを混合し、フィルタロッドをそれらが例えばドラムコンベヤ上を移送されている間にディスクナイフを備えたカッティングヘッドにより切断することによってセグメントが形成される。機械の種類に依存して、個々のセグメントは横並びに又は前後に配置され、最終的に連続マルチセグメントロッドに形成され、個別のマルチセグメントロッドに切断される。製造プロセスの後続の工程で、マルチセグメントロッドは個別のシガレットに装着される個別のマルチセグメントフィルタに切断される。

マルチセグメントロッド製造の重要な側面はその品質にある。高い品質はセグメントの正確な寸法、例えばそれらの直径及び長さを維持するとともにセグメントの決められた順序及びそれらの間の間隔を維持することによって達成される。また、セグメントを形成されるロッドの軸又はその移送方向と整列した状態に維持することも重要である。

現在、短いセグメント、例えば、直径に近い長さ（軸方向の寸法）を有するセグメントを使用するシガレット製造業者が増えている。直径より短い長さを有する、例えば５ミリ又はそれより短い、フィルタも使用されている。このような寸法比の場合、セグメントは回転してその軸がロッドの軸に対して非平行、例えば横方向になる恐れがある。

これは、このようなセグメントに与えられる空間の大きさが、僅かに変形したセグメントがロッドの軸に平行になったり、ロッドの軸と略直角になったりすることを可能にするためである。セグメントの変形が僅かに大きくなると、ロッドの軸に対して傾斜した位置も可能になる。

更に、ロッドに対するこのようなセグメントの回転の方向及び角度は全体的にランダムである。更に、包装材料がセグメントの形に局部的に順応するためにセグメントとロッドの包装材料の両方が変形される。

換言すれば、セグメントの回転は形成されるロッドがある程度の変形を受ける結果をもたらし、ロッドは転位したセグメントの部分で非円筒形になる。製造業者の要件によれば、回転したセグメントを含むマルチセグメントロッドは製造から廃棄すべきである。

マルチセグメントロッドの品質を制御するシステムは従来知られている。このようなシステムは、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されている。上記の特許文献に開示されているシステムは、セグメントのタイプ、ロッドのセグメントの相互配置を検査し、マルチセグメントロッドの切断の長さを調整するように設計されている。しかしながら、回転したセグメントを検出する方法はこれらの文献には開示されていない。

米国特許第４，００１，５７９号明細書 米国特許第４，２１２，５４１号明細書 英国特許第２０４３９６２号明細書 米国特許公開第２０１１／１６２６６５ＡＩ号明細書

本発明の目的は、回転したセグメントをセグメントの回転の方向と無関係に検出し得る高速で高信頼度の検出方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、タバコ産業で使用される機械の中を移送される連続マルチセグメントロッド内の回転したセグメントの検出方法が提供され、該方法は、共通の包装材料内に前後に配列された複数のセグメントを備える前記連続マルチセグメントロッドの形状エラー信号を発生するステップを含み、該ステップにおいて、その軸方向に移送される前記ロッドは少なくとも２つの光センサによって同時に走査され、前記２つの光センサの走査方向は互いに対して９０°以外の角度に向けられ、前記ロッドの直径が、前記ロッドの最も短いセグメントが少なくとも１回走査されるような周波数での繰り返し走査によって測定され、前記繰り返し走査の結果が所定の基準値と比較され、前記繰り返し走査の結果のいずれかと前記所定の基準値との間の相違の各々が前記形状エラー信号に変換される。

前記連続マルチセグメントロッドは、好ましくは２つの光センサで走査され、前記光センサの走査方向は４０°から６０°の間の角度、好ましくは４５°の角度に向けられる。

本発明によれば、タバコ産業で使用される機械の中を移送される、共通の包装材料内に前後に配列された複数のセグメントを備える連続マルチセグメントロッド内の回転したセグメントを、前記ロッドの形状エラー信号を発生させることによって検出する装置が提供され、該装置は、前記移送されるロッドを走査する２つの光センサを備え、前記２つの光センサの走査の方向は互いに対して９０°以外の角度に向けられ、前記２つの光センサは、前記ロッドの直径を、前記ロッドの最も短いセグメントが少なくとも１回走査されるような周波数での繰り返し走査によって測定するように構成され、前記装置は、前記繰り返し走査の結果を所定の基準値と比較し、前記繰り返し走査の結果のいずれかと前記所定の基準値との間の相違の各々を前記形状エラー信号に変換することを可能にするコントローラを更に備える。

本発明による装置は、好ましくは２つの光センサを備え、前記光センサの走査方向は４０°から６０°の間の角度、好ましくは４５°の角度に向けられる。

各光センサは、好ましくは可視スペクトル域で動作する光源と、フォトセンシティブ素子とを備え、前記光源及び前記フォトセンシティブ素子は前記移送される連続マルチセグメントロッドの両側に対向配置される。

好ましくは、前記光センサはリニアセンサである。

好ましくは、前記センサの走査面は実質的に同一平面である。

前記光センサは面センサとすることもできる。

好ましくは、前記センサの走査エリアは実質的に同じである。

本発明の方法及び装置の利点は、本発明の実施を簡単且つコストを低く維持しながら効果的な機能が得られることにある。

本発明の好ましい実施形態が添付図面を参照して更に説明される。

模範的な連続マルチセグメントフィルタロッドを示す。 別の模範的な連続マルチセグメントフィルタロッドを示す。 個別のマルチセグメントロッドを製造する機械の一部分を示す。 模範的な個別のマルチセグメントロッドを示し、そのうちの一つが形状の誤りを示している。 一つのセグメントが回転している図１の連続マルチセグメントフィルタロッドを示す。 一つのセグメントが異なる状態で回転している図１の連続マルチセグメントフィルタロッドを示す。 図５のロッド内の回転したセグメントのＡ−Ａ面に沿った断面図を示す。 図５のロッドの回転したセグメントのＢ−Ｂ面に沿った断面図を示す。 ２つの光センサの配置を示す。 図９ａ及び９ｂは回転してないセグメントの場合における個別のリニア光センサの機能を示す。 図１０ａ及び図１０ｂは回転したセグメントの場合における個別のリニア光センサの機能を示す。 図１１ａ及び図１１ｂは回転してないセグメントの場合における個別の面光センサの機能を示す。 図１２ａ及び図１２ｂは回転したセグメントの場合における個別の面光センサの機能を示す。 図２の連続マルチセグメントフィルタロッドに対する走査点を示す。 図１の連続マルチセグメントフィルタロッドのリニアセンサによる走査の結果を示す。

図１及び図２において、模範的な連続マルチセグメントフィルタロッドＣＲ１，ＣＲ１’が示され、図１ではセグメント２及び３を交互に備え、図２ではセグメント２,３及び４を交互に備える。一般的に、セグメントは円筒形で、中実又は中空で、異なるフィルタ材料からなる。これらのセグメントは、端と端で又は前後に間隔を置いて一列に配置され、一般的な包装材料、特に包装紙で巻かれたロッドにすることができる。

図ではマルチセグメントロッドは包装材料が透明であるかのように示されている。図３には、連続ロッドＣＲ，ＣＲ’からマルチセグメントロッドＳを製造する機械の一部分が示され、送給アセンブリ１０１が既知の方法で予め製造されたフィルタセグメントをコンベヤ１０２上に供給し、その表面上に包装紙１０３が配置されている。コンベヤ１０２上のセグメントの移送中に、包装紙１０３がセグメントの周囲に既知の方法で巻かれ、糊付けされる。このような方法で形成されたマルチセグメントロッドＣＲは制御アセンブリ１０４の動作領域を経て移送され、その後ナイフ１０６を備えたカッティングヘッド１０５によってロッドＳに切断される。連続ロッドＣＲを支持し案内する従来の構成要素は図に示されていない。

図３ｂには３つの模範的な個別のマルチセグメントロッドＳ，Ｓ’及びＳが示され、ロッドＳ’は本発明による装置によって検出される欠陥を示している。従って、ロッドＳ'は製造プロセスから廃棄される。

セグメント２は図１及び図２に示す２つの例に示されるセグメントのうちで最短のものであり、その長さはフィルタロッドの直径に近い。フィルタマルチセグメントロッドの製造プロセスにおいて、このような短いセグメントは誤って回転されることが起こり得る。このような回転したセグメントは図４及び図５に２Ａ及び２Ｂとして示されている。製造プロセス内のロッドの移送軸方向は矢印１０で示されている。図４の連続マルチセグメントロッドＣＲ１の軸Ｙは図平面内に位置するが、回転したセグメント２Ａの軸ＸＡは図平面に垂直に向いている。図５のセグメント２Ｂの軸ＸＢは図平面に対して傾斜し、軸Ｚに対して直角に向いているが、Ｚ軸に対して傾斜した軸ＸＢの向きもあり得る。図６及び図７は図５に示すセグメント２Ｂ及び３の断面Ａ−Ａ及びＢ−Ｂを示す。１１は連続ロッドＣＲ１のセグメントを包む包装紙を示す。ロッド全体に沿って円筒状である包装紙１１は、回転したセグメントの部分でそれを包むように変形される。換言すれば、包装紙１１はその円筒形から回転したセグメント２Ｂに対応する形になり、その後円筒形に戻る。図７において、包装紙１１は円筒形のセグメント３の円形断面に対応する円形断面を有する。

製造プロセスにおいて、連続マルチセグメントフィルタロッドＣＲは、図８に示すように、ロッドの直径を測定するように設計された形状センサアセンブリ１２を構成する少なくとも２つの光センサ５の動作領域を通過する。形状センサアセンブリ１２は図３ａに示す制御アセンブリ１０４に属するものとし得る。センサ５は連続マルチセグメントロッドが図平面に垂直の方向に移動する間、図平面内で動作する。各光センサ５は、例えば可視スペクトル域内で動作する光源６と、フォトセンシティブ素子７とを備え、両センサ５はコントローラ８と関連する。光源６は線光源又は面光源とすることができる。９は光源５の走査方向を示す。

図８は方向１３及び１４の方向に走査するように設計された２つの光センサ５を備える形状センサアセンブリ１２を示し、両光センサはそれらの動作を制御するコントローラ８に接続される。光センサの走査方向は互いに対して角度αに向けられ、角度αは９０°から相違させる。好ましくは、角度αは４５°である。これは、マルチセグメントロッドの回転したセグメントは矩形断面を有し、センサはロッドに当たる光の方向に対するセグメントの実際の回転角に依存して異なる値の信号を発生することができるためである。この信号は通常アナログである。センサ５は反復走査によってロッドの直径、特にその個別のセグメントの直径を測定するように構成される。

測定の結果、即ち連続するセグメントの直径の値はコントローラ８に転送される。ある結果と所定の基準値との間に差が検出された場合には、コントローラ８は形状エラー信号を発生する。従って、いずれかのセグメントの直径の値が基準値と相違する度に形状エラー信号が発生される。「ロッドの直径」の概念は、ここでは、実際の直径として、また（セグメントが回転し、その結果その領域でロッドが円筒でない場合には）実際には直径でない寸法として理解すべきである。実際には、それは長さＡ１とＢ１の間又はＡ２とＢ２の間に存在する長さである（図９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ参照）。両センサの走査方向の間の様々な角度αに対して実行した試験によれば、回転したセグメントの正しい検出の観点から見て最も高い信頼性は４５°の角度αに対して達成された。重要なことには、コントローラ８で行われる得られた結果の比較及び形状エラー信号（換言すれば直径の誤り）の発生が例えばロッドの変形を示す走査画像の比較より速いことである。その理由は、この結果の比較及びエラー信号の発生は分析すべきデータ量が大幅に少ないためである。

図９ａは本発明装置の一例を示し、本例装置においては、フォトセンシティブ素子がリニア素子７'として形成されている。連続マルチセグメントフィルタロッドＣＲ１の製造中に、リニア光源６'（図９ｂ）がロッドＣＲ１とフォトセンシティブ素子７'の一部を照射する（図９ａ及び図９ｂ参照）。フィルタロッドＣＲ１に回転したセグメントがなく、その結果形状に誤りがない場合、リニアセンサ５'に属するフォトセンシティブ素子７'の２つの部分（長さ）Ａ１及びＢ１が照射される。

図１０ａは、セグメント２Ｂの回転の結果として、図９ａに示すリニアフォトセンシティブ素子７'の２つの部分Ａ２及びＢ２に照射されることが示されている。図１０ｂはマルチセグメントロッドＣＲ１の軸方向に見た同じ状態を示す。セグメント２Ｂに対する光センサ５'の位置に依存して、様々な状態、Ａ２＜Ａ１及びＢ２＜Ｂ１、Ａ２＝Ａ１及びＢ２＜Ｂ１又はＢ２＝Ｂ１及びＡ２＜Ａ１、並びにＡ２＝Ａ１及びＢ２＝Ｂ１（ロッドの変形がセンサに見えない状態）が起こり得る。図９ａに示す値Ａ１及びＢ１はコントローラ８に記憶される基準値とみなすべきである。

実際には、公称ロッド直径値より大きい値に対応する所定の限界値Ａｇ及びＢｇをコントローラ８に入力すべきである。つまり、製造プロセスにおいてある程度変化し得るロッド直径に対して所定の寸法交差を維持すべきである。コントローラ８は、フォトセンシティブ素子７'上の被照射長Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のうちの一つがそれぞれのＡｇ又はＢｇより短いとき、形状エラー信号を発生する。例えば、適切な角度に配置された２つのリニア光センサを備える形状センサアセンブリ１２（図８）において、一方のセンサに対してＡ２＝Ａ１及びＢ２＝Ｂ１であり、他方のセンサに対してＡ２＜Ａ１及びＢ２＜Ｂ１である状態では、一つのセンサにより発生される形状エラー信号が連続マルチセグメントロッドＣＲ１内に回転したロッドがあることを確認する。回転したセグメントの位置と無関係に、この形状センサアセンブリは常に形状誤り、即ち回転したセグメントを検出する。

図１１ａは本発明装置の模範的な実施形態であり、本例ではフォトセンシティブ素子が面素子７”、例えばフォトセンシティブマトリクスである。製造プロセス中に、連続マルチセグメントロッドＣＲ１とフォトセンシティブ素子７”の一部が平面光源６”（図１１ａ及び図１１ｂ）により照射される。マルチセグメントフィルタロッドＣＲ１内に回転したセグメントが存在しない場合には、フォトセンシティブ素子の２つの部分、即ちフォトセンシティブ素子７”の面積Ｐ１及びＲ１が照射される。

図１２ａは、図１１ａに示すフォトセンシティブ素子７”の表面を示すが、回転したセグメント２Ｂの存在のために２つの部分、即部分Ｐ２及びＲ２、が照射され、Ｐ２＜Ｐ１及びＲ２＜Ｒ１である。セグメント２に対する光センサ５”の位置に依存して、様々な状態、Ｐ２＜Ｐ１及びＲ２＜Ｒ１、Ｐ２＝Ｐ１及びＲ２＜Ｒ１又はＲ２＝Ｒ１及びＰ２＜Ｐ１、並びにＰ２＝Ｐ１及びＲ２＝Ｒ１（ロッドの変形がセンサに見えない状態）が起こり得る。図１１ａに示す値Ｐ１及びＲ１は基準値とみなすべきである。

実際には、公称ロッド直径値より大きい値に対応する所定の限界値Ｐｇ及びＲｇを光センサと関連するコントローラに入力すべきである。つまり、製造プロセスにおいてある程度変化し得るロッド直径に対して所定の寸法交差を維持すべきである。コントローラは、フォトセンシティブ素子７”の被照射面積の一つがそれぞれＡｇ又はＢｇより小さいとき、形状エラー信号を発生する。例えば、適切な角度に配置された２つのリニア光センサを備える形状センサアセンブリ１２（図８）において、一方のセンサに対してＰ２＝Ｐ１及びＲ２＝Ｒ１であり、他方のセンサに対してＰ２＜Ｐ１及びＲ２＜Ｒ１である状態では、一つのセンサにより発生される形状エラー信号が連続マルチセグメントロッドＣＲ１内に回転したロッドがあることを確認する。回転したセグメントの位置と無関係に、この形状センサアセンブリは常に形状誤り、即ち回転したセグメントを検出する。形状センサアセンブリは任意の数の光センサを備えることができ、それらの各光センサからの信号は回転したセグメントの検出の確認とみなすことができる。

図１３は模範的的な連続マルチセグメントフィルタロッドＣＲ１’を示し、このロッドの方向１０への移送中に走査が行われる位置が短い線Ｍで示されている。形状センサアセンブリ１２によって実行される走査は、最短のセグメントの長さが少なくとも１回操作されるように調整された周波数で繰り返し行われる。ロッドの連続する走査の時間隔は最短セグメントの長さをロッドの移動速度で割った値より短くなるように調整される。図１３に示す移動するロッド上の連続する走査点の分布は模範的な例示にすぎない。実際には、このような走査点の数はもっと多数であり、例えば使用するコントローラ又はコンピュータと、ロッドの移動速度、例えば５０ｍ／分〜６００ｍ／分の範囲を可とする移動速度、とに依存して、１０ｋＨＺ，２０ｋＨｚ，５０ｋＨｚ又は１００ｋＨｚに相当する数である。走査周波数はロッドの移動速度に応じて調整することができる。連続する走査点の間隔は図１３に「Ｗ」で示されている。例えば、走査周波数が２０ｋＨｚで、ロッドの移動速度が５００ｍ／分である場合、ロッドの表面はロッドが形状センサアセンブリの動作領域内を長さ方向に０．４１６ｍｍだけ移送される度に走査される。つまり、５ｍｍ長のセグメントは１２回走査される。代替方法も可能であり、代替方法では連続マルチセグメントロッドはその全長に沿って走査されずに、短いセグメントを含む部分に沿ってのみ走査される。

図１４は、リニア光センサにより実行された走査の模範的な結果を短い垂直線ＭＬの形態で示している。値Ａ１及びＢ１は正しく配置されたセグメントに対して記録され、チャネルＡ２及びＢ２は回転したセグメント２Ｂに対して記録されている。測定された値に基づいて、回転したセグメントを備えるロッドＳ’を廃棄することができる。

Claims (15)

1. タバコ産業で使用される機械の中を移送される連続マルチセグメントロッド内のその直径に近い長さを有する回転したセグメントを検出する方法であって、該方法は、共通の包装材料内に前後に配列された複数のセグメント（２，３，４）を備える前記連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の形状エラー信号を発生するステップを含み、該ステップにおいて、その軸方向に移送される前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）は少なくとも２つの光センサ（５）によって同時に走査され、前記２つの光センサ（５）の走査方向は互いに対して９０°以外の角度に向けられ、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の直径が、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の最も短いセグメントが少なくとも１回走査されるような周波数での繰り返し走査によって測定され、前記繰り返し走査の結果が所定の基準値と比較され、前記繰り返し走査の結果のいずれかと前記所定の基準値との間の相違の各々が前記形状エラー信号に変換される、ことを特徴とする方法。
2. 前記連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）は、２つの光センサ（５）で走査され、前記光センサ（５）の走査方向は４０°から６０°の間の角度、好ましくは４５°の角度に向けられている、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. タバコ産業で使用される機械の中を移送される、共通の包装材料内に前後に配列された複数のセグメント（２，３，４）を備える連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）内のその直径に近い長さを有する回転したセグメントを、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の形状エラー信号を発生させることによって検出する装置であって、該装置は、前記移送されるロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）を走査する少なくとも２つの光センサ（５）を備え、前記２つの光センサ（５）の走査の方向は互いに対して９０°以外の角度に向けられ、前記２つの光センサ（５）は、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の直径を繰り返し走査によって測定するように構成され、連続する走査の時間間隔は前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の各セグメントが少なくとも１回走査されるように調整可能であり、前記装置は、前記繰り返し走査の結果を所定の基準値と比較し、前記繰り返し走査の結果のいずれかと前記所定の基準値との間の相違の各々を前記形状エラー信号に変換することを可能にするコントローラ（８）を更に備える、ことを特徴とする装置。
4. ２つの光センサ（５）を備え、前記光センサの走査方向は４０°から６０°の間の角度、好ましくは４５°の角度に向けられている、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 各光センサ（５）は、好ましくは可視スペクトル域で動作する光源と、フォトセンシティブ素子とを備え、前記光源及び前記フォトセンシティブ素子は前記移送される連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の両側に対向配置されている、ことを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 前記光センサ（５）はリニアセンサ（５’）である、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
7. 前記センサ（５’）の走査面は実質的に同一平面である、ことを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 前記光センサ（５）は面センサ（５”）である、ことを特徴とする請求項３記載の装置。
9. 前記センサ（５”）の走査面積は実質的に同一である、ことを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 移送される連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）からマルチセグメントロッドを製造する機械であって、前記機械は、前記連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）に含まれる、その直径に近い長さを有する回転したセグメントを検出する装置を備え、前記装置は前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の形状エラー信号を発生するように構成され、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）は共通の包装材料内に前後に配列された複数のセグメント（２，３，４）を備え、前記装置は前記移送されるロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）を走査する少なくとも２つの光センサ（５）を備え、前記２つの光センサ（５）の走査の方向は互いに対して９０°以外の角度に向けられ、前記２つの光センサ（５）は、前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の直径を繰り返し走査によって測定するように構成され、連続する走査の時間間隔が前記ロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の各セグメントを少なくとも１回走査するように調整可能であり、前記装置は、前記繰り返し走査の結果を所定の基準値と比較し、前記繰り返し走査の結果のいずれかと前記所定の基準値との間の相違の各々を前記形状エラー信号に変換することを可能にするコントローラ（８）を更に備える、ことを特徴とする機械。
11. 前記装置は２つの光センサ（５）を備え、前記光センサの走査方向は４０°から６０°の間の角度、好ましくは４５°の角度に向けられている、ことを特徴とする請求項１０記載の機械。
12. 各光センサ（５）は、好ましくは可視スペクトル域で動作する光源と、フォトセンシティブ素子とを備え、前記光源及び前記フォトセンシティブ素子は前記移送される連続マルチセグメントロッド（ＣＲ１，ＣＲ１’）の両側に対向配置されている、ことを特徴とする請求項１１記載の機械。
13. 前記光センサ（５）はリニアセンサ（５’）である、ことを特徴とする請求項１０記載の機械。
14. 前記センサ（５’）の走査面は実質的に同一平面である、ことを特徴とする請求項１３記載の機械。
15. 前記光センサ（５）は面センサ（５”）である、ことを特徴とする請求項１０記載の機械。

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