JPH10500488A - 紙巻きタバコの製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 紙巻きタバコ製造機械用の走査装置は、Ｘ線ビームを紙巻きタバコロッド（１１６）を通過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタ（１１０）と、ビームが紙巻きタバコロッドを通過した後にビームを受け入れかつ出力信号を発生するように構成されたX線検出器（１２６；２０１）とを備え、該出力信号は増幅することができかつ紙巻きタバコ製造機械用制御回路（１３０）に送ることができるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 紙巻きタバコの製造 紙巻きタバコを製造する場合には、紙巻きタバコの重量を紙巻きタバコ充填葉 を形成するタバコの流れの可変部分を除去するトリミング装置により制御するこ とを可能にするために、通常、紙巻きタバコロッド（桿状タバコ）が個々のロッ ドの長さに切断される前に紙巻きタバコロッドの仕上げを走査する（原子）核工 学装置（ｎｕｃｌｅｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）を使用することが一般的である。 このロッド重量信号は、また、通常、フィルタ取付け機械において、重量不足の 紙巻きタバコまたは著しいボイド（空虚な部分）を有する紙巻きタバコをさらに 下流側に排出可能にするために使用することができる。これらの目的のために、 核工学走査装置が紙巻きタバコ産業において多年の間一般的に使用されている。 本発明によれば、紙巻きタバコ製造機械用の走査装置は、Ｘ線ビームを紙巻き タバコのロッドを通過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタと、Ｘ線ビー ムが紙巻きタバコを通過し後に該ビームを受け入れかつ出力信号を発生するよう に構成された検出装置（フォトダイオード）とを備えている。該出力信号は、増 幅することができかつ紙巻きタバコ製造機械用制御回路に送ることができる。 本発明は前記の型式の低エネルギＸ線ビーム（便宜上、Ｘ線ビームと呼ぶ）を 紙巻きタバコ製造機械の環境において安全に使用することができ、かつ紙巻きタ バコロッドの直径にほぼ等しい高さを有するフォトダイオード検出装置と組み合 わせて使用されるときに満足な重量信号を発生するという正しい認識に基づいて いる。低エネルギＸ線源が専売項目として入手できるようになった。従来入手で きる高エネルギ源は、主として、透過された有力なより高い周波数があまりにも 容易に有用なロッド重量信号を発生するために、紙巻きタバコの走査のために好 適でなかった。他方、低エネルギＸ線源はフォトダイオードと組み合わせて使用 することができ、それにより、紙巻きタバコの直径を横切るロッドの濃度を平均 する信号を提供するために、紙巻きタバコの直径とほぼ同じ高さまたは該直径よ りも僅かに小さい高さのビームを受け入れかつ監視することができる。この場合 のビームの高さに関する基準は、ビームを別の態様では例えば垂直に向けること もできるけれども、ビームをタバコロッドを通じて水平に向けられるという仮定 に基づいている。 上記の低エネルギＸ線ビームエミッタについて述べる。説明のために、一般に 入手できるＸ線管は、全く最近まで数十キロボルトまたは数百キロボルト（適用 されたＸ線の定義による）のエネルギレベルで動作するように意図されていた。 他方、本発明において使用可能な好適に低いエネルギ源は、異なる程度の大きさ 、すなわち、ほぼ１３キロボルトのエネルギレベルを有し、その結果、ほぼ１オ ングストロームの波長により表示された周波数までの周波数が得られる。本発明 の出願人は好適なエネルギレベルが６−２０キロボルトの範囲内であり、かつ１ ０−１６キロボルトの範囲内にあることが好ましいと考えている。 本発明による紙巻きタバコ製造機械の例と紙巻きタバコロッド走査装置の例を 添付図面に図解的に示してある。これらの図面においては、 第１図は完成した紙巻きタバコの部分の正面図、 第２図は第１図をＩＩ−ＩＩ線に沿って裁った拡大横断面図、 第３図は第１図をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁った拡大横断面図、 第４図は異なるＸ線装置の垂直面内の横断面図、かつ 第５図は第４図において矢印の方向に見た図である。 第１図は紙巻きタバコの充填葉の流れが吸引バンド１２に向かって煙突１０ま でシャワー状に注入されるタバコにより形成される慣用のモリンス（Ｍｏｌｉｎ ｓ）型の紙巻きタバコ製造機械を図解的に示している。タバコの充填葉の流れの 部分はトリマ１４により除去される。トリマ１４は仕上げられた紙巻きタバコの ロッドの単位長さ当たりの重量を制御するために任意のよく知られた方法で垂直 に移動可能である。別の態様においては、トリマを固定位置に配置することがで き、かつトリマの領域内のバンドを上下に移動することができる。トリマ１４に 追従するバンド１２上に残る紙巻きタバコの充填葉の流れの部分は、装飾品テー プ１８と協働する上側組立体２０とにより連続したラッパーウエブ（ｗｒａｐｐ ｅｒ ｗｅｂ）１６内に囲まれ、それにより充填葉の流れが最終的に成形され、 その結果、仕上げられた紙巻きタバコロッド２２を形成するために、 ラッパーウエブ1６をタバコロッド２２のまわりにシールすることができる。走 査装置２４が紙巻きタバコロッド２２を走査し、かつトリマ１４の垂直位置を制 御する。 トリマ用の付加的な位置制御がトリマ１４のすぐ上流側（または別の態様では トリマのすぐ下流側の）走査装置２６により行われる。走査装置２６は充填葉の 流れを形成するタバコの濃度の変化に対して急速に応答し、一方仕上げられた紙 巻きタバコの重量の正確な長期間の制御がさらに特定すると走査装置２４により 行われる。２段走査装置の使用はそれ自体知られている。モリンスのマーク８型 紙巻きタバコ製造装置は、完成した紙巻きタバコロッドを走査する核工学装置と 組み合わせた急速スキャナとして空気装置を使用した（例えば、米国特許第３０ ８９４９７号参照）。 紙巻きタバコ走査装置２４は、本発明によるＸ線装置であることが好ましく、 かつ充填葉の流れの走査装置２６は、赤外線装置（図示したような）または走査 装置２４と同じ電源により動力を供給することができるより簡単な／より安価な 形態の低エネルギＸ線装置いずれかであることが好ましい。これらの装置は第２ 図と第３図にそれぞれさらに十分に示してある。しかしながら、これらの装置は 原則として相互に交換することができる。 第２図を参照すると、窓部材１１４を含む出口１１２を通じてＸ線ビームを放 射するためのＸ線管１１０が提供されている。窓部材１１４はＸ線（例えば、ベ リリウム）に透明であり、しかもＸ線ビームの横断面の外形を長方形にするマス ク（図示せず）を含むことができる。窓１１４を通じて放射されたＸ線ビームは 紙巻きタバコロッド１１６の直径よりも僅かに小さい高さを有する。紙巻きタバ コロッド１１６は、チタンまたはその他の材料（例えば、アルミニウム）で製造 された上側部材１１８および下側部材１２０と側窓１２２および１２４を備えて いるロッド案内装置により案内される。ロッド案内装置にはＸ線ビームを通過さ せることができる。ビームの残りは、紙巻きタバコロッドによる可変の減衰の結 果、フォトダイオード1２６と衝突する。フォトダイオード１２６はシリコンを 基材とすることができ、かつ紙巻きタバコの直径にほぼ等しい高さを有する。フ ォトダイオード１２６からの信号が増幅器１２８に送られ、増幅器１２８からの ロッド濃度信号が本来既知の型式の制御回路１３０に伝送され、それにより制御 走査、例えば、上記のようなトリミングが達成される。 Ｘ線ビームは、紙巻きタバコの軸線方向において、紙巻きタバコの直径よりも 小さい、例えば、６mmまたはおそらくは３mm程度の小さい幅を有することができ る。フォトダイオード１２６は、紙巻きタバコロッドを通過したビーム全体を実 質的に受け入れるように、紙巻きタバコの軸線の方向に測定された同様な幅を有 する。 ロッド案内部材１１８，１２０が好適に凹面をなすロッド案内面を有し、この ロッド案内面がロッド１１６を水平方向および垂直方向に妥当な精度で案内する ために十分なＸ線ビームの方向に測定された幅を有することに留意すべきである 。 現在まで一般に使用されている核工学装置においては、ビームの高さを紙巻き タバコの直径と殆ど等しくするために、（ビームの方向に測定された）より狭い ロッド案内部材を使用することが一般的であった。これは、一般的に使用されて いる核工学ビームのエネルギレベルが比較的に低いために必要であったと考えら れている。その結果、異なるロッド案内装置を僅かに変化するロッドの直径に対 して使用するための準備をすることが必要であった。Ｘ線ビームの本質的に異な る性質（波長エネルギ）と組み合わされた本発明により利用できる流量（ｆｌｕ ｘ）が高い程、より広いロッド案内部材１１６と１１８を使用することが許容さ れる。その結果、紙巻きタバコロッドを通過するビームの高さを紙巻きタバコの 直径よりも若干小さくすることができる。しかし、これはエネルギレベルが適切 な信号を発生するために十分であるときには許容することができ、かつこの場合 の利点はその結果生ずる走査信号がビームがロッドのより広い部分のみを通過す るときにロッドの軸線の正確な垂直位置にさほど敏感でないので、所定のロッド 案内装置をより広い範囲の紙巻きタバコの直径に対して使用することができる事 実にある。 紙巻きタバコ製造機械が作動中でありかつロッドがロッド案内部材１１８，１ ２０を通過している間のみに、電力がＸ線管に供給される。紙巻きタバコロッド が存在している間のみに電力をＸ線管に伝達することができるように、ロッド案 内部材内またはその付近の紙巻きタバコロッドの存在を検出しかつインターロッ クを制御するために、例えば、トランスデューサを使用することができる。 シリコンフォトダイオードは温度に敏感であるかもしれない。いかなる温度効 果をもなくすために、同様な第２フォトダイオードをフォトダイオード１２６と 背合せの位置で、良好な熱伝導率を保証しかつＸ線が第１フォトダイオード（測 定フォトダイオード）を通過せずかつ第２フォトダイオードに入ることを保証す るために、おそらくは介在した銅の層により結合することができる。その後、２ つのフォトダイオードを差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）電気回路と接続する ことができ、それによりフォトダイオード１２６の信号の温度と関連づけられた 要素が第２フォトダイオードからの同一の信号により無効にされる。 温度補償（または代替として）のための背合せの配置に付け加えて、１つまた は複数のフォトダイオードの温度をフォトダイオードにより封入された制御可能 な冷却要素により冷却することができる。制御の目的のために、フォトダイオー ドの温度をプラチナまたはニッケル抵抗温度計またはサーミスタまたはフォトダ イオードと結合されたその他の半導体装置により検出することができる。 フォトダイオード１２６はより狭いフォトダイオード（垂直に測定された）の 垂直の配列と置き換えることができる。従って、より狭いフォトダイオードの各 各は、紙巻きタバコロッドの異なる「薄片」（“ｓｌｉｃｅ”）を通過するビー ムの一部分を受け入れる。この制御回路は中央のフォトダイオードの上下の「薄 片」が（ビームの方向に測定されたときに）段々に狭くなり、従って、より少な いビームを吸収する。この手段により、異なるレベルにおける紙巻きタバコロッ ドの濃度差を監視することができる。そのうえ、フォトダイオードの配列の各々 の要素からの信号はタバコよりもビームに不透明である異物の存在を検出するた めに監視することができる。その後、このようにして検出された異物を含む紙巻 きタバコを任意の既知の態様で排出することができる。この場合における利点は 、紙巻きタバコの１つのみの薄片またはおそらくは２つの「薄片」内に存在する 比較的に小さい異物を従来の装置よりもさらに確実に検出することができる。従 来の装置においては、異物が紙巻きタバコロッドの全体の高さを通過する全体の ビームに対して検出可能な作用を有している場合のみに異物を検出することがで きよう。 Ｘ線管は、一般的に使用されているように、タングステンターゲット（対陰極 ）を有することができる。別の態様においては、ターゲットは異なる材料、例え ば、より低い「特性周波数」を発生する銅とすることができる。 タバコの含水量は制御回路１３０に送られる補償信号を提供する任意の既知の 手段により検出することができる。 既存の核工学スキャナと比べた場合の本発明によるＸ線走査装置の高められた 分解能は、紙巻きタバコ製造者またはフィルタ組立機械のいずれかにおいて紙巻 きタバコロッドが切断される領域で低濃度に充填された紙巻きタバコを検出しか つ廃棄するために使用することができる。 第３図はトリミング前の紙巻きタバコ充填葉の流れを走査する走査装置２６を 図解的に例示している。この段階においては、充填葉の流れ５０が前述したよう に吸引室５２からバンド１２を通じて伝達される吸引力の助けによりバンド１２ により運ばれる。側レール５４と５６が充填葉の流れの側部を閉じ込めている。 線５８は充填葉の流れがその後トリマ１４によりトリムされる平均のレベルを示 す。 走査装置２６（「前送りスキャナ」（“ｆｅｅｄ−ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃａｎ ｎｅｒ”）と呼ぶことができる）は、赤外線源６０を備えている。赤外線源６０ は赤外線ビーム（おそらくは光ファイバのグループを介して）を充填葉の流れ５ ０を通じて水平方向に赤外線検出装置６２に向かって伝送する。レール５４およ び５６はこの目的のための開口部を有する。これらの開口部はレール５４，５６ の内面において透明な窓６４と６６によりシールされている。赤外線ビームがほ ぼレベル５８においてタバコの流れを通じて伝送され、その後、レベル５８にお いて充填葉の流れがトリムされることに留意すべきである。しかしながら、別の 態様としては、赤外線ビームをより高いレベルまたはより低いレベルにおいてタ バコの流れを通じて伝送することができ、またはバンド１２と線５８との間のタ バコの流れの高さ全体を横切って延在することができる。 前送り走査用の赤外線装置の代替装置は、単に充填葉の流れの高さを測定する 光学装置であってもよい。 赤外線装置２６からの迅速な前送り信号とＸ線走査装置から受けたロッド重量 信号との両方に応じてトリマ１４の位置を制御するために任意の好適な電気−機 械装置を使用することができる。 第４図はＸ線管（図示せず）からの低エネルギＸ線ビーム２００を２つのフォ トダイオード２０２と２０４に向かって伝送する異なるＸ線走査装置を示す。こ の場合には、フォトダイオード２０２，２０４は相互に同じであってもよい。Ｘ 線ビーム２００の部分２００Ａと２００Ｂは別個に示してあるが、Ｘ線管から放 出されたビームは分割されないけれども、Ｘ線ビームの部分２００Ａ，２００Ｂ は別個示してある。 ビーム２００Ａは紙巻きタバコロッドを案内するための管２０６を通過し、一 方、ビーム２００Ｂは基準ビーム吸収部材または「基準紙巻きタバコ」（図示せ ず）と呼ぶことができる部材を収容する同様な管２０８を通過する。基準紙巻き タバコは、紙巻きタバコロッドの平均と同様なビーム吸収特性を有するように設 計された中空のナイロンチューブを備えることができる。管２０６，２０８は、 チタンで被覆された窓２０６Ａと２０８Ａとを有する。窓２０６Ａ，２０８Ａの 各々は、（紙巻きタバコロッドの軸線の方向に測定された）幅Ｗを有する。この 例では、幅Ｗは紙巻きタバコの直径よりも小さい。 フォトダイオード２０２，２０４の各々は、それぞれのビーム２００Ａまたは ２００Ｂの軸線に対して直角をなすように温度が制御されるアルミニウム部材２ １０に取り付けられている。部材２１０の温度、従って、フォトダイオード２０ ２，２０４の温度を制御する目的のために、２つの加熱ストリップ２１２が設け られている。加熱ストリップ２１２への電力は、部材２１０の一方の側に取り付 けられ、または前記一方の側と隣接して取り付けられた温度センサ２１４により 制御される。フォトダイオードからの出力信号を増幅するための（任意の既知の 種類の）増幅器回路は厚板２１６内に組み込まれている。厚板２１６は増幅器の 作用の安定性を保証するために制御された温度に保たれるように部材２１０の後 側に取り付けられている。 管２０６，２０８はステンレス鋼製ブロック２１８内に取り付けられている。 ブロック２１８はビーム２００Ａ，２００Ｂを通過させるために好適に傾斜した 穴２１８Ａ，２１８Ｂを有する。穴２１８Ａ，２１８Ｂの延長部は部材２２０内 に設けられている。部材２２０はブロック２１８に固定されかつＸ線管（図示せ ず）の取付台としての役目をする。 部材２１０上の隆起部２１０Ａは両方のビームからの他方のフォトダイオード へのＸ線の散乱を阻止するバリヤとしての作用をする。 第４図と第５図に示した走査装置は、垂直方向に導かれるＸ線ビームを有する が、Ｘ線ビームの向きはビームが水平になるように変更することができる。しか しながら、並列走行路を有する紙巻きタバコ製造機械における２つの紙巻きタバ コロッドを走査するためには、垂直方向に導かれるビームが適切である。この目 的のために、単一のＸ線管からのビームの部分を３つのフォトダイオード、すな わち、２つの紙巻きタバコロッド（これらが水平に離隔されると仮定する）を経 た外側部分と基準紙巻きタバコを経た中央部分に向かって導くことができる。別 の態様として、Ｘ線ビームの４つの四分円形部分（ビームを通じて横断面におい て見たとき）は、４つのフォトダイオードに向かって導くことができる。４つの フォトダイオードのうちの２つのフォトダイオード（例えば、向かい合った四分 円部分）は２つの紙巻きタバコロッドと組み合わされ、かつその他の２つのフォ トダイオードはそれぞれの紙巻きタバコロッドのための基準信号を供給する。こ の装置は、所望されるか、または必要であるときに、４つのフォトダイオードに 向かって導かれるビームの部分の強さが等しくなることを保証する。この目的の ために、４０°の円錐角までのＸ線管からのビーム円錐体（ｂｅａｍ ｃｏｎｅ ）を使用することができる。 上記のＸ線走査装置の両方において、Ｘ線管はローマン（Ｌｏｈｍａｎｎ）Ａ ＢＥ１６０とすることができ、かつ１００−２００キロサイクルで動作するスイ ッチモード電源により電力を供給することができる。加熱ストリップ２１４（第 ４図）は可変熱出力を発生可能であるように積分−微分比例制御器を有する型式 の半導体装置であってもよい。フォトダイオードは大領域ＰＩＮシリコンフォト ダイオードであってもよく、その一例はグラスビー・ジー・ケー・インタレスト ・リミッテド（Ｇｒａｓｅｂｙ ＧＫ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｌｔｄ．）（同社の 部品番号ＮＯ．ＳＴ００２９）から入手できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年５月２３日 【補正内容】 紙巻きタバコの製造 紙巻きタバコを製造する場合には、紙巻きタバコの重量を紙巻きタバコ充填葉 を形成するタバコの流れの可変部分を除去するトリミング装置により制御するこ とを可能にするために、通常、紙巻きタバコロッド（桿状タバコ）が個々のロッ ドの長さに切断される前に紙巻きタバコロッドの仕上げを走査する（原子）核工 学装置（ｎｕｃｌｅｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）を使用することが一般的である。 このロッド重量信号は、また、通常、フィルタ取付け機械において、重量不足の 紙巻きタバコまたは著しいボイド（空虚な部分）を有する紙巻きタバコをさらに 下流側に排出可能にするために使用することができる。これらの目的のために、 核工学走査装置が紙巻きタバコ産業において多年の間一般的に使用されている。 本発明は前記の型式の低エネルギＸ線ビーム（便宜上、Ｘ線ビームと呼ぶ）を 紙巻きタバコ製造機械の環境において安全に使用することができ、かつ紙巻きタ バコロッドの直径にほぼ等しい高さを有するフォトダイオード検出装置と組み合 わせて使用されるときに満足な重量信号を発生するという正しい認識に基づいて いる。低エネルギＸ線源が専売項目として入手できるようになった。従来入手で きる高エネルギ源は、主として、透過された有力なより高い周波数があまりにも 容易に有用なロッド重量信号を発生するために、紙巻きタバコの走査のために好 適でなかった。他方、低エネルギＸ線源はフォトダイオードと組み合わせて使用 することができ、それにより、紙巻きタバコの直径を横切るロッドの濃度を平均 する信号を提供するために、紙巻きタバコの直径とほぼ同じ高さまたは該直径よ りも僅かに小さい高さのビームを受け入れかつ監視することができる。この場合 のビームの高さに関する基準は、ビームを別の態様では例えば垂直に向けること もできるけれども、ビームをタバコロッドを通じて水平に向けられるという仮定 に基づいている。 紙巻きタバコロッドを走査するためのＸ線ビーム装置の使用は英国特許第２１ ３３９６５号明細書に開示されている。その明細書は、完成した紙巻きタバコロ ッドまたは紙巻きタバコ充填葉の流れのいずれかがラッパーウエブ内に囲まれて ロッドを形成する前に該タバコロッドまたは該充填葉をＸ線ビームにより走査す る可能性を論議している。両方の目的のために、この特許出願人はＸ線ビームの 強さを精密に維持することができると想定している。しかしながら、本出願人は 、紙巻きタバコの重量を精密に制御するために、Ｘ線ビームエミッタに印加され た電圧を満足な成果を達成するための十分な精度に維持することが非常に困難で ありかつ非常に高価であることを発見した。そのうえ、本出願人はＸ線ビーム検 出器の温度変化が検出器の出力信号に重大な影響をおよぼすことがわかり、かつ 本出願人は主検出器の温度変化を補償するために第２検出器、すなわち、基準検 出器を提供することが重要であることがわかった。 本発明によれば、紙巻きタバコ製造機械用の走査装置は、Ｘ線ビームをフォト ダイオードまたはその他のプレート状Ｘ線検出器に向かって紙巻きタバコロッド を通過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタを備え、該検出器は該検出器 に達するＸ線ビームの強さに応じて出力信号を発生し、該出力信号は紙巻きタバ コ製造機械用の制御回路に送られ、走査装置が最初に述べた検出器と同様な型式 の基準検出器を含み、両方の検出器が熱伝導部材に取り付けられ、それにより両 方の検出器が実質的に同じ温度に維持され、かつ両方の検出器からの出力が制御 回路に送られ、該制御回路が第２検出器からの出力に関して第１検出器からの出 力の温度により誘発された変化を補償するように構成されていることを特徴とす る。 第２（基準）検出器が第１検出器と実質的に同じであることが好ましく、かつ ２つの検出器がＸ線ビームの軸線に関して対称に配置され、それにより等しいビ ームの強さが２つの検出器に向かって導かれるようになっている。従って、第２ 検出器からの出力が両方の検出器の温度変化を補償するのみでなく、また印加さ れた電圧の変化の結果、Ｘ線エミッタのビームの強さにおいて不可避的に起きる 変化をも補償することができる。 上記の低エネルギＸ線ビームエミッタについて述べる。説明のために、一般に 入手できるＸ線管は、全く最近まで数十キロボルトまたは数百キロボルト（適用 されたＸ線の定義による）のエネルギレベルで動作するように意図されていた。 他方、本発明において使用可能な好適に低いエネルギ源は、異なる程度の大きさ 、すなわち、ほぼ１３キロボルトのエネルギレベルを有し、その結果、ほぼ１オ ングストロームの波長により表示された周波数までの周波数が得られる。本発明 の出願人は好適なエネルギレベルが６−２０キロボルトの範囲内であり、かつ１ ０−１６キロボルトの範囲内にあることが好ましいと考えている。 本発明による紙巻きタバコ製造機械の例と紙巻きタバコロッド走査装置の例を 添付図面に図解的に示してある。これらの図面においては、 第１図は完成した紙巻きタバコの部分の正面図、 第２図は第１図をＩＩ−ＩＩ線に沿って裁った拡大横断面図、 第３図は第１図をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁った拡大横断面図、 第４図は異なるＸ線装置の垂直面内の横断面図、かつ 第５図は第４図において矢印の方向に見た図である。 第１図は紙巻きタバコの充填葉の流れが吸引バンド１２に向かって煙突１０ま でシャワー状に注入されるタバコにより形成される慣用のモリンス（Ｍｏｌｉｎ ｓ）型の紙巻きタバコ製造機械を図解的に示している。タバコの充填葉の流れの 部分はトリマ１４により除去される。トリマ１４は仕上げられた紙巻きタバコの ロッドの単位長さ当たりの重量を制御するために任意のよく知られた方法で垂直 に移動可能である。別の態様においては、トリマを固定位置に配置することがで き、かつトリマの領域内のバンドを上下に移動することができる。トリマ１４に 追従するバンド１２上に残る紙巻きタバコの充填葉の流れの部分は、装飾品テー プ１８と協働する上側組立体２０とにより連続したラッパーウエブ（ｗｒａｐｐ ｅｒ ｗｅｂ）１６内に囲まれ、それにより充填葉の流れが最終的に成形され、 その結果、仕上げられた紙巻きタバコロッド２２を形成するために、ラッパーウ エブ１６をタバコロッド２２のまわりにシールすることができる。走査装置２４ が紙巻きタバコロッド２２を走査し、かつトリマ１４の垂直位置を制御する。 トリマ用の付加的な位置制御がトリマ１４のすぐ上流側（または別の態様では トリマのすぐ下流側の）走査装置２６により行われる。走査装置２６は充填葉の 流れを形成するタバコの濃度の変化に対して急速に応答し、一方仕上げられた紙 巻きタバコの重量の正確な長期間の制御がさらに特定すると走査装置２４により 行われる。２段走査装置の使用はそれ自体知られている。モリンスのマーク８型 紙巻きタバコ製造装置は、完成した紙巻きタバコロッドを走査する核工学装置と 組み合わせた急速スキャナとして空気装置を使用した（例えば、米国特許第３０ ８９４９７号参照）。 紙巻きタバコ走査装置２４は、本発明によるＸ線装置であることが好ましく、 かつ充填葉の流れの走査装置２６は、赤外線装置（図示したような）または走査 装置２４と同じ電源により動力を供給することができるより簡単な／より安価な 形態の低エネルギＸ線装置いずれかであることが好ましい。これらの装置は第２ 図と第３図にそれぞれさらに十分に示してある。しかしながら、これらの装置は 原則として相互に交換することができる。 第２図を参照すると、窓部材１１４を含む出口１１２を通じてＸ線ビームを放 射するためのＸ線管１１０が提供されている。窓部材１１４はＸ線（例えば、ベ リリウム）に透明であり、しかもＸ線ビームの横断面の外形を長方形にするマス ク（図示せず）を含むことができる。窓１１４を通じて放射されたＸ線ビームは 紙巻きタバコロッド１１６の直径よりも僅かに小さい高さを有する。紙巻きタバ コロッド１１６は、チタンまたはその他の材料（例えば、アルミニウム）で製造 された上側部材１１８および下側部材１２０と側窓１２２および１２４を備えて いるロッド案内装置により案内される。ロッド案内装置にはＸ線ビームを通過さ せることができる。ビームの残りは、紙巻きタバコロッドによる可変の減衰の結 果、フォトダイオード１２６と衝突する。フォトダイオード１２６はシリコンを 基材とすることができ、かつ紙巻きタバコの直径にほぼ等しい高さを有する。フ ォトダイオード１２６からの信号が増幅器１２８に送られ、増幅器１２８からの ロッド濃度信号が本来既知の型式の制御回路１３０に伝送され、それにより制御 走査、例えば、上記のようなトリミングが達成される。 Ｘ線ビームは、紙巻きタバコの軸線方向において、紙巻きタバコの直径よりも 小さい、例えば、６mmまたはおそらくは３mm程度の小さい幅を有することができ る。フォトダイオード１２６は、紙巻きタバコロッドを通過したビーム全体を実 質的に受け入れるように、紙巻きタバコの軸線の方向に測定された同様な幅を有 する。 ロッド案内部材１１８，１２０が好適に凹面をなすロッド案内面を有し、この ロッド案内面がロッド１１６を水平方向および垂直方向に妥当な精度で案内する ために十分なＸ線ビームの方向に測定された幅を有することに留意すべきである 。 現在まで一般に使用されている核工学装置においては、ビームの高さを紙巻き タバコの直径と殆ど等しくするために、（ビームの方向に測定された）より狭い ロッド案内部材を使用することが一般的であった。これは、一般的に使用されて いる核工学ビームのエネルギレベルが比較的に低いために必要であったと考えら れている。その結果、異なるロッド案内装置を僅かに変化するロッドの直径に対 して使用するための準備をすることが必要であった。Ｘ線ビームの本質的に異な る性質（波長エネルギ）と組み合わされた本発明により利用できる流量（ｆｌｕ ｘ）が高い程、より広いロッド案内部材１１６と１１８を使用することが許容さ れる。その結果、紙巻きタバコロッドを通過するビームの高さを紙巻きタバコの 直径よりも若干小さくすることができる。しかし、これはエネルギレベルが適切 な信号を発生するために十分であるときには許容することができ、かつこの場合 の利点はその結果生ずる走査信号がビームがロッドのより広い部分のみを通過す るときにロッドの軸線の正確な垂直位置にさほど敏感でないので、所定のロッド 案内装置をより広い範囲の紙巻きタバコの直径に対して使用することができる事 実にある。 紙巻きタバコ製造機械が作動中でありかつロッドがロッド案内部材１１８，１ ２０を通過している間のみに、電力がＸ線管に供給される。紙巻きタバコロッド が存在している間のみに電力をＸ線管に伝達することができるように、ロッド案 内部材内またはその付近の紙巻きタバコロッドの存在を検出しかつインターロッ クを制御するために、例えば、トランスデューサを使用することができる。 シリコンフォトダイオードは温度に敏感であるかもしれない。いかなる温度効 果をもなくすために、同様な第２フォトダイオードをフォトダイオード１２６と 背合せの位置で、良好な熱伝導率を保証しかつＸ線が第１フォトダイオード（測 定フォトダイオード）を通過せずかつ第２フォトダイオードに入ることを保証す るために、おそらくは介在した銅の層により結合することができる。その後、２ つのフォトダイオードを差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）電気回路と接続する ことができ、それによりフォトダイオード1２６の信号の温度と関連づけられた 要素が第２フォトダイオードからの同一の信号により無効にされる。 温度補償（または代替として）のための背合せの配置に付け加えて、１つまた は複数のフォトダイオードの温度をフォトダイオードにより封入された制御可能 な冷却要素により冷却することができる。制御の目的のために、フォトダイオー ドの温度をプラチナまたはニッケル抵抗温度計またはサーミスタまたはフォトダ イオードと結合されたその他の半導体装置により検出することができる。 フォトダィオード１２６はより狭いフォトダイオード（垂直に測定された）の 垂直の配列と置き換えることができる。従って、より狭いフォトダイオードの各 各は、紙巻きタバコロッドの異なる「薄片」（“ｓｌｉｃｅ”）を通過するビー ムの一部分を受け入れる。この制御回路は中央のフォトダイオードの上下の「薄 片」が（ビームの方向に測定されたときに）段々に狭くなり、従って、より少な いビームを吸収する。この手段により、異なるレベルにおける紙巻きタバコロッ ドの濃度差を監視することができる。そのうえ、フォトダイオードの配列の各々 の要素からの信号はタバコよりもビームに不透明である異物の存在を検出するた めに監視することができる。その後、このようにして検出された異物を含む紙巻 きタバコを任意の既知の態様で排出することができる。この場合における利点は 、紙巻きタバコの１つのみの薄片またはおそらくは２つの「薄片」内に存在する 比較的に小さい異物を従来の装置よりもさらに確実に検出することができる。従 来の装置においては、異物が紙巻きタバコロッドの全体の高さを通過する全体の ビームに対して検出可能な作用を有している場合のみに異物を検出することがで きよう。 Ｘ線管は、一般的に使用されているように、タングステンターゲット（対陰極 ）を有することができる。別の態様においては、ターゲットは異なる材料、例え ば、より低い「特性周波数」を発生する銅とすることができる。 タバコの含水量は制御回路１３０に送られる補償信号を提供する任意の既知の 手段により検出することができる。 既存の核工学スキャナと比べた場合の本発明によるＸ線走査装置の高められた 分解能は、紙巻きタバコ製造者またはフィルタ組立機械のいずれかにおいて紙巻 きタバコロッドが切断される領域で低濃度に充填された紙巻きタバコを検出しか つ廃棄するために使用することができる。 第３図はトリミング前の紙巻きタバコ充填葉の流れを走査する走査装置２６を 図解的に例示している。この段階においては、充填葉の流れ５０が前述したよう に吸引室５２からバンド１２を通じて伝達される吸引力の助けによりバンド１２ により運ばれる。側レール５４と５６が充填葉の流れの側部を閉じ込めている。 線５８は充填葉の流れがその後トリマ１４によりトリムされる平均のレベルを示 す。 走査装置２６（「前送りスキャナ」（“ｆｅｅｄ−ｆｏｒｗａｒｄ ｓｃａｎ ｎｅｒ”）と呼ぶことができる）は、赤外線源６０を備えている。赤外線源６０ は赤外線ビーム（おそらくは光ファイバのグループを介して）を充填葉の流れ５ ０を通じて水平方向に赤外線検出装置６２に向かって伝送する。レール５４およ び５６はこの目的のための開口部を有する。これらの開口部はレール５４，５６ の内面において透明な窓６４と６６によりシールされている。赤外線ビームがほ ぼレベル５８においてタバコの流れを通じて伝送され、その後、レベル５８にお いて充填葉の流れがトリムされることに留意すべきである。しかしながら、別の 態様としては、赤外線ビームをより高いレベルまたはより低いレベルにおいてタ バコの流れを通じて伝送することができ、またはバンド１２と線５８との間のタ バコの流れの高さ全体を横切って延在することができる。 前送り走査用の赤外線装置の代替装置は、単に充填葉の流れの高さを測定する 光学装置であってもよい。 赤外線装置２６からの迅速な前送り信号とＸ線走査装置から受けたロッド重量 信号との両方に応じてトリマ１４の位置を制御するために任意の好適な電気−機 械装置を使用することができる。 第４図はＸ線管（図示せず）からの低エネルギＸ線ビーム２００を２つのフォ トダイオード２０２と２０４に向かって伝送する異なるＸ線走査装置を示す。こ の場合には、フォトダイオード２０２，２０４は相互に同じであってもよい。Ｘ 線ビーム２００の部分２００Ａと２００Ｂは別個に示してあるが、Ｘ線管から放 出されたビームは分割されないけれども、Ｘ線ビームの部分２００Ａ，２００Ｂ は別個示してある。 ビーム２００Ａは紙巻きタバコロッドを案内するための管２０６を通過し、一 方、ビーム２００Ｂは基準ビーム吸収部材または「基準紙巻きタバコ」（図示せ ず）と呼ぶことができる部材を収容する同様な管２０８を通過する。基準紙巻き タバコは、紙巻きタバコロッドの平均と同様なビーム吸収特性を有するように設 計された中空のナイロンチューブを備えることができる。管２０６，２０８は、 チタンで被覆された窓２０６Ａと２０８Ａとを有する。窓２０６Ａ，２０８Ａの 各々は、（紙巻きタバコロッドの軸線の方向に測定された）幅Ｗを有する。この 例では、幅Ｗは紙巻きタバコの直径よりも小さい。 フォトダイオード２０２，２０４の各々は、それぞれのビーム２００Ａまたは ２００Ｂの軸線に対して直角をなすように温度が制御されるアルミニウム部材２ １０に取り付けられている。部材２１０の温度、従って、フォトダイオード２０ ２，２０４の温度を制御する目的のために、２つの加熱ストリップ２１２が設け られている。加熱ストリップ２１２への電力は、部材２１０の一方の側に取り付 けられ、または前記一方の側と隣接して取り付けられた温度センサ２１４により 制御される。フォトダイオードからの出力信号を増幅するための（任意の既知の 種類の）増幅器回路は厚板２１６内に組み込まれている。厚板２１６は増幅器の 作用の安定性を保証するために制御された温度に保たれるように部材２１０の後 側に取り付けられている。 管２０６，２０８はステンレス鋼製ブロック２１８内に取り付けられている。 ブロック２１８はビーム２００Ａ，２００Ｂを通過させるために好適に傾斜した 穴２１８Ａ，２１８Ｂを有する。穴２１８Ａ，２１８Ｂの延長部は部材２２０内 に設けられている。部材２２０はブロック２１８に固定されかつＸ線管（図示せ ず）の取付台としての役目をする。 部材２１０上の隆起部２１０Ａは両方のビームからの他方のフォトダイオード へのＸ線の散乱を阻止するバリヤとしての作用をする。 第４図と第５図に示した走査装置は、垂直方向に導かれるＸ線ビームを有する が、Ｘ線ビームの向きはビームが水平になるように変更することができる。しか しながら、並列走行路を有する紙巻きタバコ製造機械における２つの紙巻きタバ コロッドを走査するためには、垂直方向に導かれるビームが適切である。この目 的のために、単一のＸ線管からのビームの部分を３つのフォトダイオード、すな わち、２つの紙巻きタバコロッド（これらが水平に離隔されると仮定する）を経 た外側部分と基準紙巻きタバコを経た中央部分に向かって導くことができる。別 の態様として、Ｘ線ビームの４つの四分円形部分（ビームを通じて横断面におい て見たとき）は、４つのフォトダイオードに向かって導くことができる。４つの フォトダイオードのうちの２つのフォトダイオード（例えば、向かい合った四分 円部分）は２つの紙巻きタバコロッドと組み合わされ、かつその他の２つのフォ トダイオードはそれぞれの紙巻きタバコロッドのための基準信号を供給する。こ の装置は、所望されるか、または必要であるときに、４つのフォトダイオードに 向かって導かれるビームの部分の強さが等しくなることを保証する。この目的の ために、４０°の円錐角までのＸ線管からのビーム円錐体（ｂｅａｍ ｃｏｎｅ ）を使用することができる。 上記のＸ線走査装置の両方において、Ｘ線管はローマン（Ｌｏｈｍａｎｎ）Ａ ＢＥ１６０とすることができ、かつ１００−２００キロサイクルで動作するスイ ッチモード電源により電力を供給することができる。加熱ストリップ２１４（第 ４図）は可変熱出力を発生可能であるように積分−微分比例制御器を有する型式 の半導体装置であってもよい。フォトダイオードは大領域ＰＩＮシリコンフォト ダイオードであってもよく、その一例はグラスビー・ジー・ケー・インタレスト ・リミッテド（Ｇｒａｓｅｂｙ ＧＫ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｌｔｄ．）（同社の 部品番号ＮＯ．ＳＴ００２９）から入手できる。 請求の範囲 １．紙巻きタバコ製造機械用の走査装置であって、フォトダイオードまたはそ の他のプレート状のＸ線検出器に向かってＸ線ビームを紙巻きタバコロッドを通 過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタを備え、該検出器が該検出器に達 するＸ線ビームの強さに応じて出力信号を発生し、該出力信号が紙巻きタバコ製 造機械用の制御回路に送られる走査装置において、走査装置が最初に述べた検出 器（２０２）と同様な型式の基準検出器（２０４）を含み、両方の検出器が熱伝 導部材に取り付けられ、それにより両方の検出器が実質的に同じ温度に維持され 、かつ両方の検出器からの出力が制御回路（１３０）に送られ、制御回路（１３ ０）が第２検出器（２０４）からの出力に関して第１検出器（２０２）からの出 力の温度により誘発された変化を補償するように構成されていることを特徴とす る走査装置。 ２．２つの検出器（２０２，２０４）が一緒に背合せの配列で取り付けられて いる請求の範囲第１項に記載の走査装置。 ３．上に検出器が取り付けられた部材（２１０）の温度を検出するための手段 （２１４）と、検出器取付け部材（２１０）の温度を実質的に維持するために部 材（２１０）を冷却しまたは加熱するための手段（２１２）とを含む請求の範囲 第１項または第２項に記載の走査装置。 ４．２つの検出器（２０２、２０４）が相互に隣接して取付けられかつ同じＸ 線ビームの部分を受け入れ、第２検出器（２０４）に達するＸ線ビームの部分（ ２００Ｂ）が基準ビーム吸収部材を通過するように構成されている請求の範囲第 １項から第３項までのいずれか１項に記載の走査装置。 ５．２つの検出器（２０２，２０４）がＸ線ビームの軸線のまわりに対称に取 り付けられ、それによりＸ線ビームの等しい強さの部分（２００Ａ，２００Ｂ） がそれぞれの検出器に向かって導かれ、かつ基準ビーム吸収部材が平均の紙巻き タバコロッドのビーム吸収特性と同様なビーム吸収特性を有する請求の範囲第４ 項に記載の走査装置。 ６．制御回路（１３０）が増幅回路が組み込まれかつ検出器取付け部材（２１ ０）の後部に取り付けられた厚板（２１６）を備えている請求の範囲第４項また は第５項に記載の走査装置。 ７．制御回路（１３０）が紙巻きタバコの充填ｎｏ流れがラッパー内に囲まれ て連続した紙巻きタバコロッドを形成する前に紙巻きタバコの充填葉の流れのト リミングを制御するように構成され、かつトリミングもまたトリミングが行われ る前に充填葉の流れ（５０）を走査するように構成された第２Ｘ線装置または赤 外線装置またはその他の走査装置（２６）からの信号に応じて制御される請求の 範囲第１項から第１３項までのいずれか１項に記載の走査装置。 ８．単一のＸ線ビームエミッタからのビームの部分がそれぞれのロッドを通過 するように構成されている２つの平行な紙巻きタバコロッドを製造する紙巻きタ バコ製造機械に使用するための請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１ 項にきさいの走査装置。 ９．Ｘ線ビームを通じて横断面において見たときにＸ線ビームの４つの四分円 の各々が２つの紙巻きタバコロッドのうちの１つのロッドを経てＸ線検出器に向 かい、または２つの紙巻きタバコロッドのうちの１つのロッドのための検出器と 協働して基準信号を供給する作用をするＸ検出器に向かって導かれる請求の範囲 第８項に記載の走査装置。 １０．紙巻きタバコ製造機械用の走査装置であって、Ｘ線ビームをフォトダイ オードまたはその他のプレート状Ｘ線検出器に向かって紙巻きタバコロッドを通 過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタを備え、該検出器が該検出器に達 するＸ線ビームの強さに応じて出力信号を発生し、該出力信号が紙巻きタバコ製 造機械用の制御回路に送られる走査装置において、走査装置がＸ線ビームの一部 分（２００Ｂ）を受け入れかつ制御回路とも接続された出力を発生するように構 成された基準検出器（２０４）を含み、基準検出器に向かって導かれるビームが 紙巻きタバコロッドとほぼ同じビーム吸収特性を有する基準ビーム吸収部材を通 過するようになっている走査装置。 １１．最初に述べた検出器（２０２）と基準検出器（２０４）がＸ線ビームの 軸線に関して対称に位置決めされている請求の範囲第１０項に記載の走査装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．紙巻きタバコ製造機械用の走査装置であって、Ｘ線ビームを紙巻きタバコ ロッド（１１６）を通過させるための低エネルギＸ線ビームエミッタ（１１０） と、ビームが紙巻きタバコロッドを通過した後にビームを受け入れかつ出力信号 を発生するように構成されたＸ線検出器（１２６；２０２）とを備え、該出力信 号は増幅することができかつ紙巻きタバコ製造機械用の制御回路（１３０）に送 ることができる走査装置。 ２．ビームが１オングストロームの波長を有する請求の範囲第１項に記載の装 置。 ３．ビームエミッタが６−２０キロボルトの範囲内のエネルギレベルで電力が 供給される低エネルギＸ線源である請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．エネルギレベルが１０−１６キロボルトの範囲内である請求の範囲第３項 に記載の装置。 ５．エネルギレベルがほぼ１３キロボルトである請求の範囲第４項に記載の装 置。 ６．検出器（１２５；２０２）がフォトダイオードである請求の範囲第１項か ら第５項までのいずれか１項に記載の装置。 ７．検出器がＰＩＮ型シリコンフォトダイオードである請求の範囲第６項に記 載の装置。 ８．検出器が制御回路に接続される出力を有する基準検出器（２０４）と隣接 して取り付けられ、それにより基準検出器からの出力に関する温度効果が主検出 器からの出力に関する温度効果を補償する傾向を有し、２つの検出器が実質的に 同じ温度に維持される請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の 装置。 ９．２つの検出器が一緒に背合せで取り付けられている請求の範囲第８項に記 載の装置。 １０．２つの検出器（２０２，２０４）が実質的に一定の温度に維持される温 度が制御される部材上に相並んで取り付けられている請求の範囲第８項に記載の 装置。 １１．温度が制御される部材（２１０）の温度を検出するための温度検出器（ ２１４）と、実質的に一定の温度を維持するために温度検出器からの温度信号に 応じて温度が制御される部材を冷却しまたは加熱するための手段（２１２）とを 含む請求の範囲第１０項に記載の装置。 １２．Ｘ線ビームエミッタにより放射されたビームの異なる部分（２００Ａ， ２００Ｂ）がそれぞれの検出器（２０２，２０４）に向かって導かれかつ基準ビ ーム吸収部材を含み、基準検出器に向かって導かれるビームの部分が基準ビーム 吸収部材を通過するようになっている請求の範囲第１０項または請求の範囲第１ １項に記載の装置。 １３．検出器または各々の検出器からの出力信号のための増幅器（２１６）が 温度が制御される部材（２１０）に取り付けられ、それにより増幅器の温度もま た実質的に一定に維持される請求の範囲第１０項から第１２項までのいずれか１ 項に記載の装置。 １４．制御回路（１３０）が紙巻きタバコの充填葉の流れがラッパー内に囲ま れて連続した紙巻きタバコロッドを形成する前に紙巻きタバコの充填葉の流れの トリミングを制御するように構成され、かつトリミングもまたトリミングが行わ れる前に充填葉の流れ（５０）を走査するように構成された第２Ｘ線装置または 赤外線装置またはその他の走査装置（２６）からの信号に応じて制御される請求 の範囲第１項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。 １５．単一のＸ線ビームエミッタからのビームの部分がそれぞれのロッドを通 過するようになっている２つの平行な紙巻きタバコロッドを製造する紙巻きタバ コ製造機械に使用するための請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１項 に記載の装置。 １６．Ｘ線ビームを通じて横断面において見たときにＸ線ビームの４つの四分 円の各々が２つの紙巻きタバコロッドのうちの１つのロッドを経てＸ線検出器に 向かい、または２つの紙巻きタバコロッドのうちの１つのロッド用の検出器と協 働して基準信号を供給する役目をするＸ線検出器に向かって導かれる請求の範囲 第１５項に記載の装置。 １７．請求の範囲第１項に記載されかつ添付図面を参照して記載された例のう ちの任意の一つの例による装置。