WO1998020318A1

WO1998020318A1 - Machine a fumer automatique

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Publication number: WO1998020318A1
Application number: PCT/JP1997/003906
Authority: WO
Inventors: Yuzuru Sakuma; Yasumasa Tomita; Tomoyoshi Kitamoto; Takao Tozawa
Original assignee: Japan Tobacco Inc.
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1998-05-14
Also published as: EP0880020A1; KR100288713B1; KR19990072034A; EP0880020A4; CN1103915C; US6161551A; TW401511B; CN1206462A

Description

明細書自動喫煙機技術分野

本発明は、シガレツト等のたばこの巻を自動的に喫煙し、煙の中に含まれる成分を自動的に分析する自動喫煙機に関する。さらに特定すれば、本発明はたばこの巻きや、この自動喫煙機の喫煙口に装着されるホルダ等を効率的かつ確実に自動的に装着することができ、長時間にわたって連続した自動運転を可能とした自動喫煙機に関する。背景技術

シガレツト等のたばこの巻を製造、販売する場合には、このたばこの巻を喫煙した際にその煙の中に含まれているニコチンやタール等の成分を分析し、その含有量を表示する必要がある。

しかし、たばこの葉は農産物であり、その品質は正確には一定ではない。このため、上記のたばこの巻を製造する際にはその製造本数に対応して所定の割合で所定本数のサンプルを取り出し、このサンプルを喫煙機によって喫煙し、巻のパフ回数や、燃焼速度の測定、およびその煙の中に含まれている成分を分析する。この分析を自動的に行うには、喫煙機が用いられている。この喫煙機には、複数の喫煙口が設けられており、これらの喫煙口にホルダを装着するとともに、このホルダにシガレツト等のたばこの巻を装着し、このホルダを介してシガレツト等のたばこの巻が装着される。そして、この装着されたたばこの巻の先端部がヒータ等によって点火され、この喫煙機は標準喫煙条件に従った所定のパターンでこのたばこの巻を通して空気を吸入し、喫煙がなされる。上記のホルダの内部には、ゲンブリッジフィル夕が設けられ、二コチンやタール等の成分を捕集する。また、ケンブリッジフィルタを通過してこの喫煙機内に吸入された煙中成分は、ガス分析装置によってその他の成分が分析される。

また、この喫煙機へのホルダやたばこの巻の装着、点火、消火、吸殻の排除等の一連の作業を自動的に行う自動喫煙機が開発されている。このような自動喫煙機は、喫煙機と、上記の作業を自動的におこなうロボット装置を備えている。このロボット装置は、たとえば関節形のアームを備えており、このアームの先端部にたとえば巻を把持する巻ハンド、点火用のライ夕一ハンド、消火用の切断ハンド等を順次装着して上記の一連の作業をおこなう。

上記のような喫煙試験は、所定のプログラムに従って多数本のたばこの巻を喫煙試験する。したがって、一日の喫煙試験で処理するたばこの巻や必要なホルダの量は多くなる。このように多数のホルダやたばこの巻を能率的に供給する方法として、たとえば一連の喫煙試験をおこなうに必要な数、たとえば喫煙口の数と同数のホルダや、これらのホルダそれぞれについて複数本ずつ装着されるたばこの巻の総本数を一つのホルダトレーおよび巻トレー上に保持させておき、これらのホルダトレ一および巻トレー単位でホルダやたばこの巻をこの自動喫煙機に供給することが考えられる。

しかし、このような自動喫煙機では、これらホルダや巻の装着、点火、切断等をおこなうロボット装置が設けられており、このロボット装置の作動中はその作動範囲内に作業員が立ち入ることはできない。したがって、たとえば、これらのホルダトレーおよび巻トレ一を供給するためには、上記の口ボット装置の作動を完全に停止させなければならないので、作業が中断する時間が長くなり、能率が低下する。また、上記のような一連の自動的な作動において不具合が発生すると、上記のようにロボット装置の作動を完全に停止してからその原因の排除や復旧を行わなければならず、やはり能率が低下する。

一般に、たばこは農産物であり、たばこの巻はその寸法や性状が正確には一定ではなく、また軟弱で変形しやすく、口ボット等により自動的に取り扱うことが困難であり、作動中に各種の不具合が発生しやすい。したがって、上記のようにロボット装置等を用いた自動喫煙機において、作業を中断させることなく連続して能率的に作業を行うためには、このたばこの巻等の取扱い、その他の作動の信頼性を向上させる必要がある。発明の開示

本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、上述のような自動喫煙機において、ホルダやたばこの巻を自動的に供給し、ロボット装置の作動を停止させることなく、長時間にわたって連続して全自動で能率的に作業を行うことができ、また安全性も高い自動喫煙機を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明の自動喫煙機は、喫煙機本体と、この喫煙機本体の前面に配列された複数の喫煙口と、上記の喫煙機本体の前方に配置され上記の喫煙口にホルダおよびたばこの巻を装着、点火するロボット装置とを備えており、このロボット装置は、上記の喫煙機本体の前面の上記の喫煙口の配列方向に沿って配置されたレールと、このレール上を移動するロボット本体部とから構成され、またこのレールの終端部近傍にはホルダトレー供給機構および卷トレー供給機構が設けられ、これらのホルダトレー供給機構および巻トレ一供給機構には複数のホルダ卜レーおよび巻トレ —が保持されているとともに、これらのホルダ卜レーおよび巻トレーはそれぞれ順次 1個ずつ上記のロボット本体部の作動範囲内に供給され、上記のホルダトレ一および巻トレーにはそれぞれ複数の上記ホルダぉよびたばこの巻が保持されているものである。

したがって、プログラムされた一連の喫煙試験に必要な数のホルダおよびたばこの巻はこれら卜レー単位で供給され、一連の喫煙試験が終了するとこのロボッ卜装置のロボッ卜本体部がこのレールの終端部まで移動してこれらホルダやたばこの巻を受け取るので、能率が向上する。さらに、これらホルダトレー供給機構および巻トレー供給機構は複数のホルダトレーおよび巻トレ一を保持しており、これを順次 1個ずつ供給するので、一連の喫煙試験が終了した後も続けて次の一連の喫煙試験を自動的に続行することができ、この間作業員がこのロボット装置の作動範囲内に立ち入る必要がなく、このロボット装置の作動を停止させる必要がないので作業が極めて能率的となる。

また、好ましい実施形態では前記の複数のホルダトレーおよび巻トレー上に保持されているホルダおよび巻の総数は、前記の喫煙機本体の 1 日の喫煙試験の処理数以上である。したがって、 1 日単位で作業を中断させることなく連続して喫煙試験をおこなうことができ、極めて能率的である。

また、好ましい実施形態では、このロボット装置のアームには、たばこの巻の装着や、たばこの巻への点火をする各種のハンドが装着されるように構成されている。そして、上記のたばこの巻を装着するハンドには位置測定機構が設けられ、たばこの巻を喫煙口に装着する場合に、装着されたたばこの巻の先端の位置を測定する。そして、この巻への点火の際には、この測定した位置を基準として点火用のハンドをたばこの巻の先端部に正確に当接させ、確実に点火する。よって、点火の失敗等がなく、確実な作動を行うことができる。

この位置測定機構は、好ましくは上記のハンドが停止した状態において、所定の測定範囲内に存在するたばこの巻の先端部分の長さを測定する光学測長器を備えており、このハンドの停止位置と、この測定範囲内のたばこの卷の先端部分の長さとから、このたばこの巻の先端の位置を算出する。

したがって、たばこの巻の先端位置を測定する際にロボット装置によりハンドを移動させる必要がなく、測定が迅速に行われる。また、ハンドを移動させつつたばこの巻の先端を検出してこの際のハンドの位置からたばこの巻の先端位置を検出するものと比較して、ロボット装置のハンド位置の制御精度やオーバシュート等に影響されることがなく、正確にたばこの巻の先端位置を検出することができる。

また、本発明の好ましい実施形態によれば、上記のロボット装置は、複数の喫煙口に装着されたたばこの巻に順次点火してゆくものであり、このロボット装置には、赤外線検出器が設けられている。そして、この赤外線検出器は、現在点火されているたばこの巻より前に点火されたたばこの巻の先端部から放射される赤外線を検出し、このたばこの巻の先端部の温度を検出し、この温度からたばこの巻が正常な着火状態であるか否かを検出し、正常な着火状態でない場合には、再度の点火作動が行われる。したがって、点火後にたばこの巻が立ち消えしたような場合でも、自動的に再点火され、作動の信頼性が高い。

さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、上記のたばこの巻への点火をなすライタ一ハンドへの通電電流の値が監視されているとともに、上記のロボット装置の作動範囲内に少なくとも 1個の予備のライタ一ハンドが備えられている。そして、万一上記のライタ一ハンドのヒータに断線等が生じた場合には、これが検出され、予備のライターハンドと自動的に交換される。よって、このようなヒータの断線による作業の中断がなく、確実に連続して能率的な作業を継続することができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の実施形態の自動喫煙機の全体の正面図。図 2 は、自動喫煙機の全体の平面図。

図 3 は、喫煙機本体の喫煙機構の部分の断面図。

図 4は、喫煙機本体の喫煙口の部分の斜視図。

図 5 は、ロボット装置と各種ハンドの載置台の部分の正面図。

図 6 は、ロボット装置と各種ハンドの載置台の部分の平面図 Ί は、ライターハンドの一部の斜視図。

図 8 は、巻ハンドおよび位置検出機構の部分の平面図。図 9 は、巻トレー供給機構およびホルダ卜レー供給機構の側面図

0 は、巻トレー供給機構およびホルダトレー供給機構の平面図。

図 1 1 は、ロボット本体部および着火不良検出機構の部分の平面図。発明を実施するための最良の形態

以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。この実施形態のものは、シガレツト等のたばこの巻を自動的に喫煙する自動喫煙機に関するものである。まず、図 1 ないし図 4 を参照してこの自動喫煙機全体の構成を説明する。なお、図 1 はこの自動喫煙機全体の正面図、図 2 は同平面図、図 3 は喫煙機構の概略的な側面図、図 4 は喫煙口の部分の斜視図である

図中の 1 は喫煙機本体であって、この喫煙機本体 1 の前面板 5 には複数の喫煙口 2が水平方向に並んで配列されている。そして、これらの喫煙口 2 にはそれぞれホルダ 3が装着され、これらのホルダ 3 を介してシガレット等のたばこの巻 Cがこれらの喫煙口 2 に装着される。

上記の喫煙機本体 1 の内部には、上記の各喫煙口 2 にそれぞれ対応して図 3 に示すような喫煙機構 1 1 が設けられている。この喫煙機構 1 1 には、シリンダ機構 1 3が備えられ、このシリンダ機構 1 3 は三方弁 1 2を介して上記の喫煙口 2 および煙の捕集袋 1 5 に連通している。そして、このシリンダ機構 1 3 は、駆動機構 1 4 によって所定の周期で往復駆動され、このシリンダ機構 1 3 の作動に対応して上記の三方弁 1 2が切換え作動される。これにより、上記のホルダ 3 を介してたばこの巻 Cを通して空気が間欠的に吸引され、この吸引された煙すなわちガスは三方弁 1 2 を介して捕集袋 1 5内に送られる。

この捕集袋 1 5 は二方弁 1 6 を介して吸引ポンプ 1 7 に接続され、この捕集袋 1 5 内に送られた煙はこの吸引ポンプ 1 7 によって吸引される。そして、この煙すなわちガスは、ガス分析装置 1 8 に送られ、その成分が分析される。また、上記のホルダ 3 内にはゲンプリッジフィルタが内蔵され、巻 C からの煙中のニコチンおよびタールはこのゲンプリッジフィルタに捕集される。

また、この喫煙機本体 1 の各喫煙口 2の近傍には、図 4 に示すような燃焼位置検出機構 2 0が設けられている。図中の 2 2 はそのへッドであって、軸 2 1 の先端部に取り付けられている。この軸 2 1 は、図示しない駆動機構によって前後に突没するとともに、所定の角度回動するするように構成されている。また、上記のへッド 2 2内には、赤外線検出器が内蔵され、たばこの巻 Cの燃焼部分からの赤外線を検出する。また、このヘッド 2 2 には、フード 2 3が突設され、所定の方向以外から上記の赤外線検出器に赤外線が入射するのを防止している。

そして、たばこの巻 Cが装着された場合には、上記の軸 2 1 がこの巻 Cの軸方向の所定位置までに突出し、後述するようにこのへッド 2 2 はロボット装置に装着された巻ハンドのフィンガによって所定の燃焼停止位置まで押し戻される。ついでこの軸 2 1が回動して上記のへッド 2 2 のフード 2 3力この巻 Cの方向を指向する。したがって、この巻 Cが、このへッド 2 2 に対応した燃焼停止位置まで燃焼すると、その燃焼部分からの赤外線が検出され、この卷 Cが所定の位置まで燃焼したことが検出される。なお、この場合に、上記のフード 2 3 はこのたばこの巻の燃焼部分から放射される赤外線以外の光を遮断し、この燃焼位置の検出精度を向上させる。

また、この喫煙機本体 1 の前面の上部には、上記の各喫煙口 2 の上方にそれぞれ対応して排気フード機構 4が設けられ、これら喫煙口 2 に装着されたたばこの巻 Cの副流煙を捕集して排気するように構成されている。なお、この排気フード機構 4 は、たばこの巻 Cの近傍を流れる空気の流速が所定の値になるようにその排気量が調節されている。

また、この喫煙機本体 1 の前面側には、ロボット装置 3 0 が設けられ、このロボット装置 3 0 によって上記の喫煙口 2 にホルダ 3 およびたばこの巻 Cが自動的に装着されるとともに、これら装着された卷 Cに点火がなされ、またこれら巻 C が所定の位置まで燃焼した場合には上記の燃焼位置検出機構 2 0からの信号によってこれら巻 Cの先端の燃焼部分が切断されて燃焼が停止され、またこの後に吸殻が除去される。

このロボット装置 3 0 は、関節形のアームを有する汎用形のものであり、 3 1 はそのロボット本体部である。このロボット本体部 3 1 は、上記の喫煙機本体 1 の前方に配置されたレール 3 2 に沿って移動自在であり、この喫煙機本体 1 の各喫煙口 2の位置に対応できるように構成されている。

このロボット本体部 3 1 には、上記のように関節形のァ一ム 3 3が設けられ、このアーム 3 3の先端部にはハンド装着部 3 4が設けられている。そして、このハンド装着部 3 4 には、前記のホルダ 3を把持してこれを喫煙口 2 に装着するためのホルダハンド、たばこの巻を把持してこの巻 Cを上記のホルダ 3 に装着する巻ハンド、装着されたたばこの巻 Cの先端に点火するライターハンド、所定の長さまで燃焼した巻 C の先端部を切断して消火する切断ハンド、等、作業に対応した任意のハンドが着脱される。

なお、上記の喫煙機本体 1、ロボット装置 3 0、その他の機器等、この自動喫煙装置全体の作動は、制御装置 6 によつて制御される。

次に、図 5 および図 6 を参照して上記の各ハンドの載置台等の構成を説明する。上記のロボット装置 3 0のレール 3 2 の一端部に対応して、上記の各ハンドの載置台 3 5が設けられている。この載置台 3 5 には、保持板 3 6が設けられ、これらの保持板 3 6 には各ハンドに対応した形状の保持切欠部が形成されている。これらの保持板 3 6 は、 5個設けられており、各保持板 3 6 には上記のたばこの卷 Cを把持する卷ハンド 4 1、上記のホルダ 3 を把持するホルダハンド 4 2、所定位置まで燃焼したたばこの巻 Cの先端部を切断する切断ハンド 4 3、およびたばこの卷 Cの先端部に点火する 2個のライタ一ハンド 4 4が保持されている。

このライタ一ハンド 4 4 は、その先端部に図 7 に示すようなヒータ 4 5 を備えている。このヒータ 4 5 は、金属抵抗板 4 6 にたとえば十字状の切欠部 4 7 を形成したもので、通電により加熱される。そして、このヒータ 4 5 が装着されたたばこの巻 Cの先端にたとえば 1 m m程度のわずかな間隙をもつて近接し、この巻 Cに点火する。このヒータ 4 5 は、点火を確実にするため、その温度が 6 0 0 ° C以上、好ましくは 7 0 0 ° C以上に加熱される。

また、このヒータ 4 5 に通電している場合の電流値が測定され、その電流値が所定の値以下になった場合には、このヒ一夕 4 5が断線したと判断される。なお、このような電流値の測定および判断回路は、前述した制御装置 6内に内蔵されている。そして、上記の載置台 3 5 には、予備を含めた複数台、たとえば 2台のライターハンド 4 4が保持されており、上記のようにこのライタ一ハンド 4 4のヒータ 4 5が断線した場合には、ロボット装置 3 0 のアーム 3 3 には予備のライターハンド 4 4が装着される。

次に、前記の巻ハンド 4 1 の構成を図 8 を参照して説明する。この巻ハンド 4 1 には上記のロボット装置 3 0 のアーム 3 3 のハンド装着部 3 4 に装着されるソケット 5 1 を備えている。また、この巻ハンド 4 1 には一対のフィンガ 5 2が設けられ、これらのフィンガ 5 2 は駆動機構 5 3 によって開閉され、前記の巻 Cを把持し、喫煙口 2 に装着されたホルダ 3 にこの巻 Cを装着し、また燃焼の終了した巻 Cの吸殻を把持して排除する。なお上記のフィンガ 5 2 は、前記の燃焼位置検出機構 2 0のへッド 2 2を燃焼停止位置まで押し戻す。

また、この巻ハンド 4 1 には、この装着されたたばこの巻 Cの先端の位置を検出する位置検出機構を備えている。この位置検出機構は、投光器 5 5 と受光器 5 6 とを備えている。これらの投光器 5 5 と受光器 5 6 は、上記のフィンガ 5 2 とは別に固定側の部材に固定され、所定の間隔で互いに対向している。そして、上記の投光器 5 5からは所定の測定範囲に対応した所定の幅の帯状のレーザービーム 5 7が放射され、このレーザ一ビーム 5 7 は受光器 5 6 で受光される。

この帯状のレーザ一ビーム 5 7の幅方向は、装着されたたばこの巻 Cの長さ方向に合致しており、この巻 Cの先端がこの帯状のレーザービーム 5 7の幅内に位置していると、このレーザービーム 5 7の一部がこのたばこの巻 Cの先端部で遮られる。そして、上記の受光器 5 6 は、到達するレーザービ —ム 5 7の量から、この巻 Cの先端部によって遮られている部分の長さを測定し、これによつてこの巻 Cの先端の位置を測定する。

また、前記の制御装置 6 には、喫煙するたばこの巻 Cの銘柄およびその長さが予め登録されており、この巻 Cの長さに対応してロボット装置 3 0が制御され、この巻 Cの先端が上記のレーザービーム 5 7 の幅内すなわち所定の測定範囲内に位置するような所定位置にこの巻ハンド 4 1 が停止される。したがって、上記の位置検出機構によりこのレーザ一ビーム 5 7 を遮る巻 Cの先端部の長さを測定することにより、この巻 Cの先端の位置を正確に測定することができる。

次に、前述したホルダ 3およびたばこの巻 Cを供給する装置を図 6、図 9 および図 1 1 を参照して説明する。この実施形態では、上記の喫煙機本体 1 の喫煙口 2 は 2 0個が設けられ、これら喫煙口 2 にはそれぞれホルダ 3が装着される。また、この装着されたホルダ 3の 1個に対して、たばこの巻 C は複数本が装着、喫煙され、これらのホルダ 3 にはそれぞれ複数本分の巻 Cのニコチンおよびタールが捕集される。

すなわち、上記のロボット本体部 3 1 の下部には、巻トレ —ホルダ 6 1が突設されている。この巻トレ一ホルダ 6 1 の上には、巻トレー 6 2が載置され、この巻トレー 6 2 の上には複数本のたばこの巻 Cが載置されており、その本数は上記の喫煙機本体 1 の 2 0個の喫煙口 2 に装着された 2 0個のホルダ 3 に対して装着されるたばこの巻の総本数である。

そして、この巻トレーホルダ 6 1 に保持された巻トレー 6 2 は、このロボット本体部 3 1 とともに移動し、このロボット装置のアーム 3 3の先端の巻ハンド 4 1 がこの巻トレ一 6 2上の巻 Cを把持して各喫煙口 2のホルダ 3 に順次装着してゆくものである。

また、上記のホルダ 3 は、上記の口ボッ卜装置 3 0のレール 3 2の一終端部に対応して配置されたホルダトレ一 6 3上に喫煙口 2 の個数分すなわち 2 0個が載置されている。そして、上記の巻トレー 6 2上の巻 Cが全て燃焼試験を終了した場合には、このロボット装置 3 0 のアーム 3 3 の先端部の巻ノヽンドが 4 1がホルダハンド 4 2 に換装され、このホルダハンド 4 2でタール分を捕集した各ホルダ 3を喫煙口 2から順次取り外すとともに、その都度このロボット本体部 3 1 がレール 3 2の終端部まで移動し、上記のホルダトレ一 6 3上にホルダ 3 を戻してゆく。

また、上記の口ボット装置 3 0のレール 3 2の終端部には、上記の巻トレー 6 2 を順次供給する巻トレ—供給機構 6 5、および上記のホルダ卜レー 6 3 を順次供給するホルダトレー供給機構 6 6がそれぞれ配置されている。

そして上記の巻トレー供給機構 6 5 は、以下のように構成されている。図中の 6 8 は巻トレーラックであって、 5段の棚状をなしており、この巻トレ一ラック 6 8 には 5個の卷トレ一 6 2が上下に離間して収容されており、これらの巻トレ — 6 2 はこの巻トレーラック 6 8の側方に引き出し可能である o

また、この巻トレ一ラック 6 8の側方に隣接して、巻トレ —引出し機構 6 9が配置されている。この巻トレー引出し機構 6 9 は上記の巻トレーラック 6 8から巻トレ一 6 2を引出して保持する巻トレ一キャリア 7 0を備えており、またこの巻トレーキャリア 7 0 を上下に昇降させる昇降機構 7 1 と、この巻トレーキャリア 7 0を水平方向に移動させる水平移動機構 7 2 とを備えている。

この巻トレーキャリア 7 0 は、上記の昇降機構 7 1 によつて上昇し、上記の巻トレーラック 6 8 の任意の段から卷トレ — 6 2 を引出して保持し、ついでこの昇降機構 7 1 によってこの卷トレ一キャリア 7 0 は下降する。そして、この巻トレ一キヤリア 7 0 は卷トレ一 6 2 を保持したまま水平移動機構 7 2 によって水平方向にロボット装置 3 0 のレール 3 2 に平行して移動する。そして、このレール 3 2 の終端部まで移動してきたロボット本体部 3 1 の卷トレーホルダ 6 1上にこの巻トレ一 6 2が受け渡される。

また、上記のホルダトレー供給機構 6 6 は以下のように構成されている。図中の 8 1 は、昇降ラックであって、この昇降ラック 8 1 は 5個のホルダトレ一 6 3を上下に離間して保持するとともに、これらホルダトレ一 6 3を保持したままこの昇降ラック 8 1全体が上下に昇降するように構成されている。なお、 8 2 はこの昇降ラック 8 1 を昇降させる昇降機構である。また、上記のロボット装置 3 0 のレール 3 2 の終端部に対向して、ホルダトレー載置台 8 4が設けられ、このホルダトレ一載置台 8 4の側方にはホルダトレー移動機構 8 3 が設けられている。このホルダトレー移動機構 8 3 は、押し板 8 6 と、これを水平方向に移動させるエアシリンダ機構 8 5 とを備えている。そして、上記の昇降ラック 8 1 が昇降して任意のホルダトレ一 6 3が上記のホルダトレー載置台 8 4 と同じ高さに位置すると、上記のホルダトレー移動機構 8 3 が作動し、その押し板 8 6が前進してホルダラック 6 3をホルダラック載置台 8 4上に押し出す。

なお、上記の上記の巻トレ一供給機構 6 5、およびホルダトレー供給機構 6 6 の各部の作動は、前述した制御装置 6 によって制御されるものである。

また、上記の口ボット本体部 3 1 には、前記の喫煙機本体 1 に装着されたたばこの巻 Cの着火不良を検出する着火不良検出機構が設けられている。この着火不良検出機構は、赤外線検出機 9 1 を備えており、この赤外線検出機 9 1 は上記のロボット本体部 3 1 に取り付けられている。この赤外線検出機 9 1 は、図 1 1 に示すように、喫煙機本体 1 に装着されたたばこの巻 Cを指向しており、このロボット本体部 3 1 のァ —ム 3 3 の先端部に装着されたライターハンド 4 4がたばこの巻 Cの先端部に点火作業をしている場合に、その巻 Cの一つ前に隣接するたばこの卷 Cの先端部を指向し、この卷 Cの先端部からの赤外線を検出するように構成されている。

そして、この赤外線検出機 9 1 は上記の制御装置 6 に送られ、上記の隣接する巻 Cからの赤外線が所定のレベル以下の場合には、この巻 Cへの点火が不良と判断し、このロボット装置 3 0 に再点火作業を行うように制御信号を出力する。次に、上記の実施形態の自動喫煙装置の全体の作動を順を追って説明する。まず、この自動喫煙装置の作動を開始する前に、上記の巻トレ一供給機構 6 5の巻トレ一ラック 6 8 に 5個の巻トレ一 6 2 を装着し、また上記のホルダトレー供給機構 6 6の昇降ラック 8 1 に 5個のホルダトレー 6 3を装着する。

前述したように、上記の各ホルダトレ一 6 3 には、喫煙機本体 1 の 2 0個の喫煙口 2 に装着する分 2 0個のホルダ 3が保持されている。また、これらホルダ 1個につき、複数本のたばこの巻 Cが装着されて喫煙試験がなされ、上記の巻トレ - 6 2 にはこれら 2 0個のホルダ 3 にそれぞれ数本ずつ装着される巻 Cの総数分だけのたばこの巻 Cが保持されている。そして、上記の 2 0個の喫煙口 2 にそれぞれホルダ 3 を装着し、各ホルダ 3 にっき数本分の巻 Cを装着して喫煙試験を行うに要する時間はこの実施形態の場合に 2時間である。

したがって、これら 5個のホルダトレー 6 3 および卷トレ — 6 2で 2 X 5 = 1 0時間分のホルダおよび巻を装着することができ、一日分のホルダおよび巻を 1 回の作業で装填できる。このため、上記のように一日の作業の始めに、これら 5 個のホルダトレ一 6 3 および巻トレー 6 2 を装着すれば、一日の間この自動喫煙装置の近傍、すなわちロボット装置 3 0 の作動半径内に作業員が立ち入る必要はない。このため、この自動喫煙装置の作動を途中で中断することなく 1 日中連続して稼働させることが可能である。このようにホルダトレ一 6 3および巻トレー 6 2を装着した後に、この自動喫煙装置の自動運転を開始する。まず、上記のホルダトレー供給機構 6 6の昇降ラック 8 1が昇降するとともに、ホルダトレ一移動機構 8 3が作動し、最初のホルダトレ一 6 3がホルダトレー載置台 8 4上に供給される。同時に、巻トレ一キャリア 7 0 は、昇降機構 7 1 によって上昇して巻トレ一ラック 6 8から最初の卷トレ一 6 2を引出して保持し、昇降機構 7 1 および水平移動機構 7 2 によって移動され、この水平移動機構 7 2の先端部まで移動する。

次に、このレール 3 2の終端部まで移動していた、上記のロボット本体部 3 1が上記の巻トレー供給機構 6 5の巻トレ —キャリア 7 0上の巻トレー 6 2を受取り、このロボット本体部 3 1の巻トレ一ホルダ 6 1の上に保持する。

なお、この巻トレ一 6 2の移送が終了した後に、上記の巻トレーキャリア 7 0 は水平移動機構 7 2上を水平方向に移動して戻る。次に、上記のロボット装置 3 0のロボット本体部 3 1がレール 3 2 に沿って載置台 3 5の位置まで移動し、ァーム 3 3の先端部のハンド装着部 3 4 にホルダハンド 4 2が装着される。

次に、このロボット本体部 3 1がこのレール 3 2 の終端部まで移動し、この終端部に配置されているホルダトレー供給機構 6 6のホルダトレー載置台 8 4上のホルダトレー 6 3からホルダ 3を 1個把持する。次にこのロボット本体部 3 1が上記の喫煙機本体 1の端の喫煙口 2の位置まで移動し、この把持しているホルダ 3をこの喫煙口 2 に装着する。以下、上記のような作動を繰り返し、この喫煙機本体 1 の各喫煙口 2 に順次ホルダ 3を装着してゆく。

次に、このロボット本体部 3 1 は前記の各種ハンドの載置台 3 5の位置まで移動し、そのアーム 3 3の先端部のホルダハンド 4 2を取外してこの載置台 3 5 の所定位置に保持させるとともに、このアーム 3 3 の先端部に巻ハンド 4 1 を新たに装着する。

次に、このロボット本体部 3 1 はこの巻トレ一 6 2 を保持したまま、巻を装着すべき喫煙口 2 の最初の位置までこのレ —ル 3 2 に沿って移動する。そして、このロボット本体部 3 1 のアーム 3 3の先端の巻ハンド 4 1 により、上記の巻トレ一 6 2上の巻 Cを把持し、この喫煙口 2 に装着されているホルダ 3 にこの巻を装着する。そして、この巻 Cの装着が終了したら、この巻ハンド 4 1 はこの巻 Cの把持を解放するとともに、前記の制御装置 6 に記憶されている巻 Cの銘柄等のデ —夕に対応して、この装着された巻 Cの軸方向に沿ってその先端に対応する所定の位置まで移動して停止する。

そして、この状態で前述のようにこの巻ハンド 4 1 に装着された位置検出機構の投光器 5 5から所定の範囲内に帯状のレーザー光が放射され、このレーザー光は受光器 5 6 によつて受光される。この場合に、このレーザー光の一部は装着されている巻 Cの先端部によって遮られ、受光器 5 6 は受光した光量等からこの卷 Cによって遮られている部分の長さを検出する。これによつて、この装着された巻 Cの先端の位置が正確に検出され、この巻 Cの先端の位置のデータは各巻 C ごとに上記の制御装置 6 に記憶される。

そして、この制御装置 6 は、記憶されているたばこの巻 C の銘柄データから、その巻 Cの燃焼すべき長さと、この巻 C の先端位置とから、この巻 Cの燃焼停止位置を算出し、この信号をロボット本体部 3 1 にフィードバックする。このロボット本体部 3 1 は、このフィードバック信号に基づいてハンド 4 1 を移動させ、前述したように前記の燃焼位置検出機構 2 0のへッド 2 2 を所定の燃焼停止位置まで押し戻す。

上記のようなたばこの巻 Cの先端位置の測定は、ハンド 4 1 を移動させる必要がないので能率的である。また、一般に採用されているような測定、すなわちハンド 4 1 を移動させつつ光学検出器でたばこの巻の先端を検出し、このたばこのの巻の先端を検出した際のハンドの位置からたばこの巻の先端位置を測定するものでは、ロボット装置のハンド位置の制御精度、オーバ一シュート等の誤差により、このたばこの巻の先端位置の精度に誤差が生じる。しかし、上記のようにハンド 4 1 を停止させた状態で所定の範囲内にあるたばこの巻 Cの先端部分の長さを光学的に測定すれば、上記のような誤差には影響されず、正確な測定が可能となる。

そして、このロボット本体部 3 1 は、レール 3 2 に沿って移動しながらこのような作動を繰り返し、これら各喫煙口 2 のホルダ 3 に巻 Cを順次装着してゆく。この場合に、この口ボット本体部 3 1 に保持されてこれとともに移動する巻トレ — 6 2上から巻 Cを把持して喫煙口 2 のホルダ 3 に装着してゆくので、これらの巻 Cを装着する際にこのロボット本体部 3 1 は各喫煙口 2 に端から順次対応するように移動するだけでよく、この巻 Cの装着に必要な時間が短縮される。

このようにして巻 Cの装着が終了したら、このロボット本体部 3 1 は前記のハンドの載置台 3 5 の位置まで移動し、ァ —ム 3 3の先端部の卷ハンド 4 1 をライターハンド 4 4 に換装する。そして、このロボッ卜本体部 3 1 はレール 3 2 に沿つて移動しながら、これら装着されている巻 Cの先端部に順次点火してゆく。

この場合に、上記のライタ一ハンド 4 4 は、そのヒータ 4 5が卷 Cの先端から 1 m m程度のわずかな間隔をもって対向し、この状態でこの喫煙機本体 1がこの卷 Cを介して空気を吸引し、これによつて点火する。この場合に、前記のようにこれら巻 Cの装着の際にこれら巻 Cの先端の位置が正確に検出、記憶されているので、このライタ一ハンド 4 4のヒータ 4 5 を巻 Cの先端に極めて近接し、かつ接触しない状態にさせることができ、点火が確実であるとともに、このヒ一夕 4 5が卷 Cの先端と干渉してこの巻 Cがずれたりすることも確実に防止できる。

また、この点火作業の際には、上記の制御装置 6 によって、このヒータ 4 5 に通電される電流値等が制御され、このヒー夕 4 5 の温度を所定の温度に維持する。また、このヒータ 4 5への電流値はこの制御装置 6によって常時監視されており、その電流値が所定の値以下になった場合には、このライターヽンド 4 4 のヒータ 4 5が断線したと判定する。

そして、この場合には、この制御装置 6 によってこのロボット本体部 3 1が上記のハンドの載置台 3 5の位置まで移動し、この断線したライタ一ハンド 4 4を予備のライターハンド 4 4 に換装し、再び上記のような点火作業を続行する。したがって、このライタ一ハンドの断線によって点火作業や喫煙試験等が中断することがなく、確実な試験が可能である。また、このようにライタ一ハンド 4 4のヒータ 4 5の断線が生じても、上記のように点火作業や喫煙試験に支障は生じないので、このライターノヽンド 4 4のヒータ 4 5の温度を前述の如く 6 0 0 ° C以上、好ましくは 7 0 0 ° C以上の高温に設定し、卷 Cへの点火をより確実にすることができる。

また、このような巻 Cの点火をより確実にするため、前記の着火不良検出機構によりこの巻 Cの着火を確認する。すなわち、着火不良検出機構の赤外線検出機 9 1 は前記の如く口ボット本体部 3 1 に取り付けられ、この赤外線検出機 9 1 はアーム 3 3 の先端のライタ一ハンド 4 4で点火している巻 C の一つ前の巻 Cの先端からの赤外線を検出するように構成されている。そして、この赤外線検出器 9 1 からの信号は上記の制御装置 6 に送られ、この巻 Cの先端からの赤外線の光量やスぺクトル分布により、この卷 Cの先端部の温度を測定し、その温度が所定の設定値以下、たとえば正規に着火されている場合の温度より 5 0。 C以上低い場合にはこの巻 Cの着火が失敗したと判定される。

そして、この制御装置 6では、この着火に失敗した巻じの位置を記憶しておき、全部の巻 Cへの点火作業が終了した後に、このロボット本体部 3 1 がこの着火に失敗した巻 Cの位置まで戻り、この巻に再度の点火をおこなう。

この巻 Cへの点火は、上述のようにライタ一ハンド 4 4のヒータ 4 5 を巻 Cの先端に近接させた状態でこの巻 Cを介して空気を吸引することにより行われるので、場合によってはこの巻 Cに着火しなかったり、また一旦着火した後に立消えする場合がある。これらの場合においても、着火されてから所定の時間が経過した一つ前の巻 Cの先端部からの赤外線を赤外線検出機 9 1 によって検出するので、この巻 Cへの着火の失敗を確実に検出することができる。したがって、この着火の失敗に起因して、喫煙試験全体を再度やり直すようなことが確実に防止できる。

上記のようにして各喫煙口 2の巻 Cに点火された後には、この喫煙機本体 1 が前述したような所定の喫煙試験作動をおこない、各卷 Cのパフ回数や燃焼速度の測定、および成分分析を行う。

また、上記のロボット本体部 3 1 は、前記の載置台 3 5 の位置まで移動し、そのアーム 3 3の先端のライタ一ハンド 4 4を切断ハンド 4 3 に換装し、これらの巻 Cの燃焼終了まで待機する。そして、上記の各巻が所定の燃焼終了位置まで燃焼すると、この喫煙機本体 1 の燃焼位置検出機構 2 0 のへッド 2 2 により赤外線が検出され、この巻 Cについて所定の位置まで燃焼したことが検出される。そして、この信号は制御装置 6 に送られ、この制御装置 6からはこのロボット装置 3 0 に制御信号が送られる。そして、このロボット本体部 3 1 がこの燃焼の終了した巻 Cの位置まで移動し、切断ハンド 4 3でその巻 Cの先端部を切断して消火する。

このような作動を繰り返し、燃焼が終了した巻 Cの先端部を切断して消火し、吸い殻等の除去がなされる。この場合、上記のへッド 2 2 の燃焼停止位置への設定、上記の切断ハンド 4 3 による巻 Cの先端部の切断等は、前記の巻ハンド 4 1 の位置検出機構による巻先端の位置の検出データに基づいて行われ、正確な位置で燃焼終了、切断消火が可能となる。

上記のようにして、全ての卷 Cについて喫煙試験が終了すると、再びこのロボット装置 3 0 によって上述のような各喫煙口 2のホルダ 3への巻 Cの装着、点火、喫煙試験、切断消火等の一連の作動が行われる。そして、 1 つのホルダ 3 について所定の本数の巻の喫煙試験が行われると、ロボット本体部 3 1 のアーム 3 3 に再びホルダハンド 4 2が装着され、これらのホルダ 3 は各喫煙口 2から取外されてホルダトレー 6 3 に戻され、さらにこのホルダトレ一 6 3 はラック 8 1へと戻されて、捕集したタールの分析過程等に送られる。また同時に、このロボット本体部 3 1 に保持されている空の巻トレ — 6 2 は巻トレ一ラック 6 8へと戻される。

そして、この一連の喫煙試験は最初の状態に戻り、上記のロボット本体部 3 1がレール 3 2の終端部まで移動し、ホルダトレ一供給機構 6 6 のホルダトレー載置台 8 4の上の次のホルダトレー 6 3 からホルダ 3 を把持して各喫煙口 2 に装着してゆき、前述したような一連の喫煙試験が開始される。なお、前述のように、このホルダトレ一供給機構 6 6 および巻トレ一供給機構 6 5 には、それぞれ 5個のホルダトレ一 6 3 および巻トレー 6 2が収容されており、各ホルダトレ一および巻トレー上のホルダおよび巻の喫煙試験に 2時間を必要とするので、 1 0時間はこのロボット装置 3 0 の作動半径内に作業員が立ち入る必要がなく、終日にわたって中断することなく喫煙試験を自動的に行うことができる。

なお、本発明は上記の実施形態のものには限定されない。たとえば、ロボット装置の形式は、必ずしも上記の実施形態のものには限定されず、その他の形式のロボット装置を採用することができる。この場合、前記のホルダトレー供給機構ゃ卷トレー供給機構は必ずしもロボット装置のレールの終端部近傍に配置する必要はなく、このロボット装置の作動範囲内にホルダトレ一や巻トレーを 1個ずつ順次供給するものであればよい。

また、前記のホルダトレー供給機構や巻トレー供給機構の構造は、必ずしも上記のような構造には限定されない。たとえば、これらホルダトレーや巻トレ一は必ずしもラック内に上下に配置して保持しておく必要はなく、この自動喫煙機の設置スペースに余裕のある場合には、水平のコンベアやターンテーブル上に複数のホルダトレ一ゃ卷卜レ一を保持しておく構造のものでもよい。

また、これらホルダトレ一供給機構や巻トレー供給機構に保持しておくホルダトレーや巻トレーの数は必ずしも前述の実施形態のものには限定されない。また、供給された巻トレ一を必ずしもロボット本体部に保持してこのロボット本体部とともに移動させる必要はない。また逆に、この巻トレーとともに、ホルダトレーもこのロボット本体部に保持させておくように構成することもできる。

上述の如く本発明によれば、ホルダやたばこの巻が自動的に供給されるので、長時間の間連続して自動運転を続行することが可能であり、この間に作業員がこのロボット装置の作動範囲内に立ち入る必要がなく、このロボット装置の作動を停止させる必要がないので極めて能率的である等の効果があ

Claims

請求の範囲

1 . 喫煙機本体と、この喫煙機本体の前面に配列された複数の喫煙口と、上記の喫煙機本体の前方に配置され上記の喫煙口にホルダおよびたばこの巻を装着、点火するロボット装置とを備えた自動喫煙機において、

上記のロボット装置は、上記の喫煙機本体の前面の上記の喫煙口の配列方向に沿って配置されたレールと、このレール上を移動するロボット本体部とを備えており、またこのレ一ルの終端部近傍にはホルダトレー供給機構および巻トレー供給機構が設けられ、これらのホルダトレ一供給機構および巻トレー供給機構には複数のホルダトレ一および卷トレーが保持されているとともに、これらのホルダトレーおよび卷トレ —はそれぞれ順次 1個ずつ上記のロボッ卜本体部の作動範囲内に供給され、上記のホルダトレーおよび巻トレーにはそれぞれ複数の上記ホルダおよびたばこの巻が保持されていることを特徴とする自動喫煙機。

2 . 前記の複数のホルダトレーおよび卷トレー上に保持されているホルダおよび巻の総数は、前記の喫煙機本体の 1 日の喫煙試験の処理数以上であることを特徴とする請求の範囲第 1項の自動喫煙機のホルダおよび巻の供給装置。

3 . 前記の 1個のホルダ上に保持されているホルダの数は前記の喫煙機本体の喫煙口の数と同数であり、また前記の巻ホルダ上に保持されているたばこの巻の本数はこれらホルダに複数本ずつ装着されて喫煙試験されるたばこの巻の総本数と同数であり、また前記のロボット本体部には巻トレ一ホルダが設けられ、前記の巻トレ一供給機構から供給された巻トレーをこの卷トレ一ホルダ上に保持し、この巻トレ一はこのロボット本体部とともに移動するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項の自動喫煙機。

4 . 前記のロボット装置は、前記のたばこの巻を喫煙口に装着する巻ハンド、および装着されたたばこの巻の先端部に点火するライタハンドとを備えており、上記の巻ハンドには、装着したたばこの巻の先端部の位置を測定する位置検出機構が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項の自動喫煙機。

5 . 前記の位置測定機構は、前記の巻ハンドに設けられ、この巻ハンドが上記の喫煙口に装着されたたばこの巻の先端部分近傍に停止した状態で所定の測定範囲内に存在するたばこの巻の先端部分の長さを光学的に検出する光学測長器と、この光学測長器および前記のロボット装置からの信号を受け、このロボット装置のハンドの停止位置および上記の光学測長器で測定された所定範囲内に存在するたばこの巻の先端部の長さからこのたばこの巻の先端位置を算定する制御装置とを備えていることを特徴とする請求の範囲第 4項の自動喫煙機。

6 . 前記の光学測長器は、前記の測定範囲内に平行光を放射し、前記のたばこの巻の先端部分がこの平行光を遮る長さを検出することによりこの測定範囲内に存在するたばこの巻の先端部分の長さを測定する平行光センサであることを特徴とする請求の範囲第 5項の自動喫煙機。

7 . 前記の制御装置は、たばこの巻の複数の銘柄に対応してそれぞれそのたばこの巻の長さがあらかじめ入力されており、装着されたたばこの巻の銘柄に応じてその先端部の概略的な位置を算定し、このたばこの巻の先端部が前記の光学測長器の測定範囲内に位置するように前記のロボット装置のハンドの停止位置を制御するものであることを特徴とする請求の範囲第 5項の自動喫煙機。

8 . 前記のロボット装置は、前記の複数の喫煙口に装着されているたばこの巻にその端から順次点火するものであり、このロボット装置には、このロボット装置により点火されているたばこの巻より前に点火されたたばこの巻の先端部からの赤外線を検出してその先端部の温度を検出する赤外線検出器と、この赤外線検出器からの信号を受け、そのたばこの巻の先端部の温度が正常な着火状態の場合の温度より所定の温度以上低い場合にはこのたばこの巻の着火が不良と判定し、上記のロボット装置にそのたばこの巻への再点火信号を出力する制御装置とを具備したことを特徴とする請求の範囲第 1 項の自動喫煙機。

9 . 前記のロボット装置は、前記の喫煙機本体の喫煙口の配列方向に沿って移動自在なロボット本体部を備え、この口ボット本体部には前記のたばこの巻に点火するライターハンドが装着されるアームを有し、また前記の赤外線検出器は上記のロボット本体部の上記のアームに対して偏位した位置に取り付けられており、この赤外線検出器は、このアームの先端部のライタ一ハンドにより点火しているたばこの巻より前に点火されたたばこの巻の先端部を指向していることを特徴とする請求の範囲第 8項の自動喫煙機。

1 0 . 前記の制御装置は、前記の赤外線検出器からの信号に基づいて着火不良と判定したたばこの巻の位置を記憶しておき、前記の喫煙口に装着されたたばこの巻の全てに着火した後にこの記憶した位置のたばこの巻への再点火信号を前記のロボット装置に出力するものであることを特徴とする請求の範囲第 8項の自動喫煙機。

1 1 . 前記のロボット装置は前記の装着されたたばこの巻の先端部に点火するライターハンドが着脱自在に装着できるものであり、このライターハンドには前記のたばこの巻の先端部に点火するヒータを備え、またこのロボット装置の作動範囲内には少なくとも 1個の予備のライターハンドが設けられており、またこのロボット装置に装着された上記のライタ一ハンドのヒータへの通電電流を監視してこのヒータの断線を検出し、このヒータの断線が生じた場合には前記のロボット装置に対して上記の予備のライターハンドへの交換信号を出力する制御装置を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 項の自動喫煙機。

1 2 . 前記のライタ一ハンドの通電時の温度は 6 0 0。 C 以上に設定されていることを特徴とする請求の範囲第 1 1項の自動喫煙機。