JPH01172733A - 硬さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紙巻たばこやフィルタープラグ等の円柱状物
体の直径方向の硬さを測定するのに適した硬さ測定装置
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、紙巻たばこやフィルタープラグなどの品質測定装置等
において、検体に一定荷重を加えたときの歪量を求めて
検体の硬さを測定するものがある。

例えば、測定ステージに載置した検体に加圧子によって
一定荷重を加え、このときの加圧子とステージ面の距離
を円周測定によって得られた平均直径から減算して検体
の歪量が求められる。

しかしながら、紙巻たばこやフィルタープラグなどは真
円ではなく円周方向の各位置で直径が異なるため、円周
測定によって得られた平均直径を基準として歪量を求め
ると精度の良い測定ができないという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題を解決するためになした本発明の硬さ測定装
置は、加圧子を変位させて検体に一定荷重を加える加圧
部と、少なくとも前記加圧子と検体の間隙に光束を放射
する投光部と、上記投光部からの光束を受光するととも
に上記加圧子と検体の接触による該光束の遮蔽状態を検
知する受光部と、上記加圧子の変位方向の位置を検出す
る変位位置検出部と、上記加圧部を駆動制御するととも
に上記受光部の検出信号に基づいて加圧子と検体の接触
を検出してこの接触状態における加圧子の位置を上記変
位位置検出部で検出し、上記加圧部を駆動して検体に一
定荷重を与えたときの加圧子の位置と上記接触状態にお
ける加圧子の位置とに基づいて検体の歪率を算出する制
御部とを備えたことを特徴とする。

〔作　用〕

加圧部が駆動されて加圧子が検体に接触すると受光部の
出力によって接触状態が検出されるとともに、そのとき
の加圧子の位置が変位位置検出部で検出され、この検出
された加圧子の位置と一定荷重が加えられたときに変位
位置検出部で検出される加圧子の位置とに基づいて制御
部で検体の歪率が求められる。

したがて、紙巻たばこの直径などのように検体の大きさ
にバラツキがあっても、このバラツキによる影響を受け
ずに歪率が求められる。

〔実施例〕

第１図は本発明の硬さ測定装置の一実施例を示す正面図
、第２図はその側面図で、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。なお第２図においては、簡
潔に図示するために装置の一部を省略して示しである。

図において１は測定ステージで、円柱状の検体（紙巻た
ばこ）Ａが載置される一対の回転ローラ１１が軸受１２
によって平行に配設され、この−対の回転ローラ１１は
タイミングベルト１３を介して直流のローラ駆動モータ
１４によって回転駆動される。

２は検体Ａに荷重を加える加圧部で、加圧軸２■の下端
部には検体Ａに圧接される加圧子２２が取り付けられる
とともに上端部近くには荷重用の分銅２３が固定され、
この加圧軸２１は図において上下方向に摺動自在になる
ように軸受け２４によって保持されている。また、加圧
軸２１には従節２５（第２図）が形成されており、この
従節２５は交流の加圧子モータ２６のモータ軸に取り付
けられた偏芯カム２７に当接され、加圧子モータ２６の
駆動に伴って加圧子２２および加圧軸２１が上下に移動
される。

３は検体Ａが載置される一対の回転ローラ１１の中間位
置方向に真上から一定光量の光ビームを照射するととも
に、検体Ａ上面の直径方向の中心位置からの反射光を受
光して受光量に応じた電圧を出力するマークセンサであ
る。

４は一定光量のレーザ光束を放射する投光部で、そのレ
ーザ光束は回転ローラ１１上に検体Ａが載置されると一
部を遮蔽され、さらに、加圧子２２の先端部が検体Ａに
接触するとこの加圧子２２および検体Ａによって全て遮
蔽される。

５は投光部４からのレーザ光束を受光して受光量に応じ
た電圧を出力する受光部で、上記投光部４からのレーザ
光束が完全に遮蔽されると一定の電圧を出力する。

６は加圧子２２の位置を検出する変位位置検出部で、加
圧軸２１の上端面２１ａに向けてレーザビームＢ１を出
力するとともにその反射光を受光するレーザ式変位計６
１を備え、測定に先立って上記レーザ式変位計６１の位
置を調節するための変位計アジャスター６２が取り付け
られている。

上記レーザ式変位計６１は光学的三角測距方式によって
上記上端面２１ａまでの距離を検知し、この距離に対し
て線型特性を示す電圧を出力する。

なおこのレーザ変位計としては、松下電工株式会社のｒ
ＭＱレーザアナログセンサ：ＬＡ４０型」を使用するこ
とができる。

７は図示しない前段の測定装置から検体Ａを移動して回
転ローラ１１上に載置するための検体載置装置で、後述
説明するように圧搾空気によって駆動されるプッシャー
シリンダー７２によりプッシャー７１が第１図において
左右方向に駆動される。また、回転ローラ１１の上方に
は検体位置センサ７３が配設され、回転ローラ１１上に
移送される検体Ａの先端部が検体位置センサ７３によっ
て検出されるとブツシャ−７１が停止される。

８は硬さ測定が終了した検体Ａを測定ステージ１から排
出するための排出装置で、上記プッシャーシリンダー７
２と同様に圧搾空気によって駆動される排出プッシャー
シリンダー８２により排出プッシャー８１が第２図にお
いて左右方向に駆動される。

ところで紙巻たばこにおいては、第１０図に示したよう
に、充填されているたばこ°刻みＴに方向性があり、同
じ紙巻たばこであっても巻紙のラップＷの方向■とそれ
に直角な方向Ｈとでは硬さが異なっている。

このため上記実施例の硬さ測定装置では、前記回転ロー
ラ１１によって検体Ａを回転するとともに前記マークセ
ンサ３の出力に基づいて円周部分の反射率が異なる紙巻
たばこ（検体Ａ）のラップの部分を検出して測定条件を
一定にし、このラップの部分に加圧子２２を圧接して測
定を行うようにしている。

第７図は回転ローラ１１上の検体Ａについてのラップ位
置検出を説明する図である。

検体Ａが回転ローラ１１上に載置されるとマークセンサ
３から照射されている光ビームＢ２が検体Ａ上面にあた
るとともに検体Ａ上面の直径方向の中心位置０からの反
射光がマークセンサ３で受光され、（同図（ａ））この
状態でローラ駆動モータ１４およびタイミングベルト１
３の駆動によって回転ローラ１１が回転されると検体Ａ
が回転される（同図（ｂ））。

そして、検体Ａの回転によってラップ部分Ｗが上記中心
位置Ｏにくると、ラップ部分Ｗの反射率が高いためにマ
ークセンサ３の受光量が増加してその出力電圧が変化す
る。

この出力電圧の変化が図示しない制御部によって検知さ
れてローラ駆動モータ１４が停止される。

これによって、検体Ａはラップ部分Ｗを最上面の中心位
置にしてローラ１１上に載置された状態になる。

第８図（ａ）〜（Ｃ）は前記加圧子２２の形状を示す図
である。

図に示したように加圧子２２は略直方体の形状で、その
下面には長手方向に沿って突出する圧接端部２２ａが形
成されている。また、上面には嵌合穴２２ｂが形成され
、前記加圧軸２１の先端を嵌合穴２２ｂに嵌合して側面
のネジ穴２２ｃからネジ止めされる。

この加圧子２２は、紙巻たばこのような変形しやすい検
体に圧接したときに検体の両端が跳ね上がって測定精度
が低下するのを防ぐために、紙巻たばこの長さ方向に接
触部分を多くしたのものである。

したがって、フィルタープラグ等の測定を行う場合は、
例えば第９図に示したように検体との接触部分の小さな
ものを用いるようにすることもできる。

第３図は検体Ａと加圧子２２の接触状態の検出を説明す
る図である。

検体Ａが回転ローラ１１上に載置されて加圧子２２が接
触していないときは、′同図（ａ）に示したように投光
部４からのレーザ光束Ｂ３の一部が検体Ａによって遮断
され、レーザ光束Ｂ３の遮蔽されない部分は受光部５に
よって受光される。

加圧軸２１が下降されて加圧子２２が検体Ａに接触する
と、同図（ｂ）に示したように検体Ａと加圧子２２によ
って投光部４からのレーザ光束Ｂ３が全て遮蔽され、レ
ーザ光束Ｂ３は受光部５で受光されなくなる。

そして、この受光部５の出力に基づいて検体Ａと加圧子
２２の接触状態が図示しない制御部によって検出される
。

第４図は実施例の硬さ測定装置における歪率測定の原理
を説明する図である。

まず、測定に先立って基準調整を行う。すなわち、予め
直径（Ｄｏ　）がわかっている標準ゲージＧを回転ロー
ラ１１上に載置して加圧子２２を自由な状態で標準ゲー
ジＧに接触させ、この状態でアジャスター６２を操作し
てレーザ式変位計６１の出力が一定値（Ｅｏ、）（例え
ばＯＶ）になるように位置を調節する（同図（ａ））。

そして、検体Ａに加圧子２２が接触したときのレーザ変
位計６１の出力電圧（Ｅｌ）と検体Ａに一定荷重を与え
たときの出力電圧（Ｅｌ）とを検出しく同図（ｂ）およ
び（Ｃ））、この出力電圧（Ｅｌ　。

Ｅｌ　）と標準ゲージＧによる出力電圧（Ｅｏ　）との
差に基づいて、検体の直径（Ｄｌ）および一定荷重によ
り変形したときの直径（Ｄｌ）を求める。

これにより、検体の歪率ε（％）が、 ｖ＋ によって求められる。

第５図は実施例の硬さ測定装置のブロック図である。

図において、１０はマイクロプロセッサ、メモリ等を搭
載した制御部で、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
入力して検体の硬さ測定と検体の供給および排出を制御
する。

３ａはマークセンサ３の駆動を行うとともに出力電圧を
検出するマークセンサコントローラであり、前記ラップ
部分Ｗの反射光を受光してマークセンサ３の出力電圧が
変化すると検出信号を制御部１０に出力する。

１４ａはローラ駆動モータ１４を駆動制御するコントロ
ーラ、２６ａは加圧子モータ２６を駆動制御するコント
ローラで、それぞれ制御部１０から出力される制御信号
を受けてローラ駆動モータ１４、加圧子モータ２６の駆
動と停止を行う。

？２ａはエアヘッド４０からの圧搾空気をプッシャーシ
リンダー７２に供給する電磁弁で、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
ーシリンダー７２を“ＯＮ”または“ＯＦＦ”の状態に
してプッシャー７１を往復移動させる。なお、プッシャ
ーシリンダー７２はＯＮ’”のときプッシャー７１を第
１図において左の方向に移動させ、“’ＯＦＦ”のとき
逆の方向に移動させる。

８２ａはエアヘッド４０からの圧搾空気を排出プッシャ
ーシリンダー８２に供給する電磁弁で、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排出
プッシャーシリンダー８２を“ＯＮ゛または“ＯＦＦ”
の状態にして排出プッシャー８１を往復移動させる。な
お、排出プッシャーシリンダー８２は“ＯＮ゛゛のとき
排出プッシャー８１を第２図において左の方向に移動さ
せ、“ＯＦＦ”°のとき逆の方向に移動させる。

８２ｂは排出プッシャーシリンダー８２の駆動状態を検
出する排出プッシャースイッチで、排出プッシャー８１
が排出プッシャーシリンダー８２内に引き込まれた状態
で“’　ＯＮ　”になり、排出プッシャー８１が検体の
排出を行っているときは“ＯＦ　Ｆ　”になる。

２７ａは加圧部２の状態を検出する偏芯カムスイッチで
、前記従節２５が偏芯カム２７に当接された状態で加圧
軸２１が上方に引き上げられ、カムの最大動径の点が最
上位置にあるとき“ＯＮ゛゛になる。

硬さ測定の前に制御部１０は、前段の測定装置で所定の
測定が終了するとプッシャーシリンダー７２を°“ＯＮ
゛゛にし、位置決めセンサ７３が“ＯＮ”になるまでプ
ッシャー７１を移動させ、位置決めセンサ７３が“ＯＮ
”になるとプッシャーシリンダー７２を“ＯＦ　Ｆ　”
にしてプッシャー７１を第１図において右方向に移動さ
せる。

これによって、検体Ａが回転ローラ１１上の所定の位置
に！＋１！置され、位置決めセンサ７３はＯＮ　＋＋の
状態になる。

第６図は制御部１０の制御を示すフローチャートであり
、検体の硬さ測定を行って後続の装置に排出を行う過程
を説明する。

排出プッシャースイッチ８２ｂ、偏芯カムスイッチ２７
ａおよび位置決めセンサ７３が“ＯＮ゛。

になっていると、コントローラ１４ａに制御信号を出力
してローラ駆動モータ１４を駆動し、回転ローラ１１上
の検体Ａを回転させる。

この状態でマークセンサコントローラ３ａの出力を監視
し、このマークセンサコントローラ３ａの検出信号によ
って検体Ａのラップ位置が最上位置になったことを検出
するとローラ駆動モータ１４を停止させる。

次に、コントローラ２６ａに制御信号を出力して加圧子
モータ２６を駆動するとともにこの状態で受光部５の出
力電圧を監視し、加圧子２２と検体への接触を検知する
と加圧子モータ２６を停止させてレーザ式変位計６１の
出力電圧（位置データ）を読み取り、メモリに格納する
。

上記のようにして検体Ａと加圧子２２が接触したときの
加圧軸２１の上端面２１ａの位置データがメモリに格納
されると、コントローラ２６ａに制御信号を出力して加
圧子モータ２６を駆動し、偏芯カム２７が従節２５から
離れて検体Ａに一定荷重が与えられ、予め設定された一
定時間が経過すると、レーザ式変位計６１の出力電圧（
位置データ）を読み取ってメモリに格納する。

そして、加圧子モータ２６が駆動されている状態で偏芯
カムスイッチ２７ａが°“ＯＮ　”になると加圧子モー
タ２６を停止させ、排出プッシャーシリンダー８２を一
定時間゛ＯＮ”にし、回転ローラ１１上の検体Ａを排出
する。

上記排出動作が終了すると、メモリに格納された位置デ
ータを読み出して旧式（１）等により歪率を求め、計算
結果を図示しないプリンタにプリントアウトする。

以上のように、検体の歪率が検体の直径に関係しない加
圧子の位置すなわち検体の変位によって求められるため
、正確な硬さ測定が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の硬さ測定装置によれば、加
圧子によって紙巻たばこ等の検体に一定荷重を与えると
ともに、加圧子と検体との接触位置での加圧子の位置と
、一定荷重が加えられた時の加圧子の位置とに基づいて
検体の歪率を求めるようにしたので、紙巻たばこ等の検
体の大きさのバラツキに影響されずに正確な硬さ測定を
行うことができる。

また、実施例の硬さ測定装置によれば、紙巻たばこのラ
ップ位置を検出し、加圧子が圧接される部分を一定の条
件にして測定を行うようにしたので、さらに正確な硬さ
測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の硬さ測定装置の一実施例を示す正面図
、 第２図は実施例の装置の側面図、 第３図は実施例における検体と加圧子の接触状態の検出
を説明する図、 第４図は実施例における検出の歪率測定の原理を説明す
る図、 第５図は実施例のブロック図、 第６図は実施例における制御部の制御を示すフローチャ
ート、 第７図は実施例における検体のラップ位置検出を説明す
る図、 第８図は実施例における加圧子を示す図、第９図は加圧
子の他の例を示す図、 第１０図は紙巻たばこにおけるたばこ刻みの方向性を説
明する図である。 ２・・・加圧部、４・・・投光部、５・・・受光部、６
・・・変位位置検出部、１０・・・制御部、２２・・・
加圧子、６１・・・レーザ式変位計。 特許出願人　　　日本たばこ産業株式会社第１図 第２図 （ａ） 第３ （ｂ） 図 第４因 第７図 （ｂ１〜２２ｃ　　　　　　　　　（ｂ　）第８図　　
　　第９図 ■ ↓ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加圧子を変位させて検体に一定荷重を加える加圧部と、 少なくとも前記加圧子と検体の間隙に光束を放射する投
   光部と、 上記投光部からの光束を受光するとともに上記加圧子と
   検体の接触による該光束の遮蔽状態を検知する受光部と
   、 上記加圧子の変位方向の位置を検出する変位位置検出部
   と、 上記加圧部を駆動制御するとともに上記受光部の検出信
   号に基づいて加圧子と検体の接触を検出してこの接触状
   態における加圧子の位置を上記変位位置検出部で検出し
   、上記加圧部を駆動して検体に一定荷重を与えたときの
   加圧子の位置と上記接触状態における加圧子の位置とに
   基づいて検体の歪率を算出する制御部と、 を備えたことを特徴とする硬さ測定装置。