JP2009171967A - 細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットに関する。
【解決手段】紙巻き煙草の（３）の視覚的完全性を検査する光学走査ユニット（１）が、走査ゾーン（６）に沿って紙巻き煙草（３）を撮影することが可能なリニアＣＣＤアレイカメラ（１２）と、この走査ゾーン（６）を照明するシステムと、不純物がない状態に走査ゾーン（６）を保つ働きをするクリーニング装置（１５）とを備えている。このクリーニング装置（１５）は、カメラ（１２）のハウジングに取り付けられているチャンバ（１６）を含み、このチャンバ（１６）は、走査ゾーン（６）に向けて方向付けられておりかつ走査ゾーン上に位置合わせされている直線スリット（１７）を有する。この直線スリット（１７）は、チャンバ（１６）の入口側に連結されている空気圧発生装置（２１）によって生じさせられる空気流（２２）が、走査される紙巻き煙草（３）の外側表面を掃除する形で、この直線スリット（１７）の出口を通して連続的に放出される。
【選択図】図５

Description

本発明は、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットに関する。

さらに特に、本発明は、紙巻き煙草製造装置またはフィルタ製造装置のような煙草製造機械に適用される。

含意されている範囲に限定が無くとも、後述の詳説の中では紙巻き煙草製造装置に対して明示的に言及が行われる。

紙巻き煙草ペーパの外側表面上またはチッピングペーパ（ｔｉｐｐｉｎｇ ｐａｐｅｒ）上に裂傷、割れ目、または、汚れがないことを確実なものにするために、紙巻き煙草製造装置のフィルタチップ取付セクションを通過する単一の紙巻き煙草の外側の完全性に関して視覚的検査を行うことが一般的な慣行である。

この視覚的検査は、紙巻き煙草が連続的に前進し、回転ドラム上を搬送され、および、その紙巻き煙草の縦軸線が送込み方向に対して横断方向に配置されている形に配列され、および、紙巻き煙草製造ユニットの下流に配置されている光学式品質管理装置の前方を各々の紙巻き煙草が通過する時に各々の紙巻き煙草がそれに沿って検査される予め決められた経路を進むことを生じさせることによって行われる。

当該の品質管理装置は、表面の直線母線（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）をサンプリングすることと、その次に、これらの同じサンプル母線の画像を読み取って、各々の走査画像をモデル画像または基準画像と比較することと、存在する可能性がある表面的な製造欠陥を識別および表示することと、結果として紙巻き煙草が許容可能な品質であるか否かを判定することとによって、紙巻き煙草の外側表面を走査する。

この品質管理装置は、一般的に、リニアスキャンカメラとして当業者に公知である、ＣＣＤアレイを使用するリニアカメラにあり、このリニアカメラは、一連の単一スキャンラインとして物体の表面を読み取ることが可能である。

このカメラのスキャンラインは、紙巻き煙草が特定の瞬間に走査ゾーンを通過する時にその紙巻き煙草が有する外側表面のサンプル母線に当たる。

品質管理経路に沿って配置されている２つ以上のカメラを使用すること、および／または、様々な母線が走査区域に出現させられるように紙巻き煙草がその紙巻き煙草の縦軸線上で回転することを生じさせることによって、紙巻き煙草１本毎に複数のサンプル母線を走査することが通常の慣行である。

上記で概説した視覚的な検査方法は、空中浮遊外来物質（埃、煙草の中身の葉、微粒子等）が動作中に紙巻き煙草と光学走査装置との間の隙間を占める場合には、その紙巻き煙草に実際に欠陥が無くても、その外来物質が光学走査装置によって欠陥として誤って解釈されて紙巻き煙草の排除を引き起こすだろうという欠点を露呈する。

言い換えると、光学走査装置によって生成されるエラー信号が紙巻き煙草における欠陥を有効に表示するかどうか、または、そのエラー信号がスキャンライン上のアーチファクトによって生じさせられているものであるかどうかを、演繹的に認識することが不可能である。

紙巻き煙草製造装置が典型的に動作する環境のような埃の多い環境の中では、当該の欠点は特に顕著なものとなる。

これに関連して、本発明の目的が、上述の欠点によって影響されない、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットを提供することである。

特に、本発明の目的が、空中浮遊微粒子がカメラと走査される製品との間の視準線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）を占めないように設計されている、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットを提供することである。

本発明の別の目的が、その光学走査ユニットによって生成されるエラー信号の適正な解釈における完全な確実性を確保しながら、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットを提供することである。

上述の目的は、添付されている特許請求項の１つまたは複数においてその特徴が説明されている、細長い形状の煙草製品を光学的に走査するための本発明によるユニットにおいて実質的に実現される。

以下では、添付図面を参照しながら例示の形で本発明を詳細に説明する。

本発明による、紙巻き煙草を光学的に走査するための２つのユニットを備える紙巻き煙草製造装置の略図である。 本発明によって実現される、紙巻き煙草を光学的に走査するユニットの斜視図である。 図２に示されているユニットの横断面図である。 第１の代替案の実施形態を示す、本発明によって実現される、紙巻き煙草を光学的に走査するユニットの斜視図である。 図４に示されている光学走査ユニットの横断面図である。 図４に示されている光学走査ユニットの構成要素を示す。 他の部品をより適切に示すために特定の部品が省略されている、上方から見た図の形で示されている、本発明による紙巻き煙草を光学的に走査するユニットを示す。 上方から見た図の形で示されている、紙巻き煙草を光学的に走査するための、図１のユニットと同様の光学走査ユニットの第２の代替案の実施形態を示す。 本発明による、紙巻き煙草を光学的に走査するユニットの第３の代替案の実施形態を示す。

図２を参照すると、番号１が、本発明によって細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットを全体として示す。

このユニット１は、紙巻き煙草製造装置に有利に適用でき、および、さらに特に、図１に示されておりかつ全体が番号２で表されているタイプのフィルタチップ取付機械に有利に適用できる。

図１を参照すると、このフィルタチップ取付機械２は、具体例では従来通りである複数のドラムを備え、これらのドラムによって、予め決められた検査経路に沿って紙巻き煙草３が前進させられる。

紙巻き煙草３は、送込みドラム４によって検査ドラム５上に連続的に送られ、この検査ドラム５は、送出しドラム７に各々の紙巻き煙草を放出する前にその各々の紙巻き煙草が検査ゾーンすなわち走査ゾーン６を通過することを生じさせ、および、その次に、走査済みの紙巻き煙草３が送出しドラム７によってフィルタチップ取付機械２から引き離される。フィルタチップ取付機械２の代替案の実施形態が、逐次的に配置されている少なくとも２つの検査ドラム５を使用することもある。

検査ドラム５は複数の吸引溝８を周縁部に備えており、この吸引溝８の各々は、それぞれの紙巻き煙草３を収容して保持するように設計されている。

検査ドラム５は、送り方向Ｐに、かつ、その一部分が走査ゾーン６に合致する円形の軌道に追従する検査経路に沿って、吸引溝８を前進させるように回転する。

検査ドラム５は、関連した溝８を占める各々の紙巻き煙草３の両端部に係合しかつその紙巻き煙草３がその縦軸線３ａを中心として回転することを生じさせる従来のタイプの手段（図示されていない）をさらに備える。

したがって、各々の紙巻き煙草３は、単一の紙巻き煙草３の軸線３ａがそれに沿って方向配置されている方向に対して直角である送り方向Ｐに沿った平行移動と、その紙巻き煙草自体の縦軸線３ａを中心とする回転運動とによって構成されている移動を行うようにされることが可能である。

本発明が関係するユニット１は、走査ゾーン６に合致する箇所でそのユニット１が検査ドラム５に直接的に提供される動作位置と、検査ドラム５から引き離されている、フィルタチップ取付機械２から遠ざかるように回転させられた非動作位置との間を行き戻りするように、各々のドラム５に関連付けられており、特に、回転軸９に対して旋回可能な形で取り付けられている各々の回転ドラム５に関連付けられており、および、この非動作位置では、ユニット１は、クリーニングまたは損傷部品もしくは摩耗部品の交換のような通常の点検修理作業を受けることが可能である。

ユニット１は、各々の紙巻き煙草が有する外側表面３ｂの少なくとも１つの直線母線に合致する走査ゾーン６に沿って、各々の紙巻き煙草３に対してリニアスキャンを行うように設計されている光学タイプの検出手段１０を備える。言い換えると、この検出手段１０は、紙巻き煙草３の縦軸線３ａに対して平行な方向において、紙巻き煙草の外側表面３ｂに沿って延びるそれぞれのスキャンライン１１に対して複数の光学的走査すなわち光学的読み取りを行うことが可能である。

好ましい実施形態では、検出手段１０は、次々とパルスモードで放射される紙巻き煙草３の母線に合致する複数の平行スキャンライン１１であるバンドを生成することが可能な、マルチラインＣＣＤアレイタイプのカメラ１２の形態をとるだろう。単一のスキャンラインの幅が数マイクロメートル台だろう。

このカメラが、完全に封止されたハウジング２３の内側に取り付けられることが好ましく、このハウジング２３は、外来物体に対する保護を実現し、かつ、空中浮遊微粒子を含む埃の多い環境の中でその装置の完全性と機能的効率性とを維持する。

このユニットは、さらに、公知のタイプのタイミング手段（図示されていない）も備え、および、このタイミング手段は、走査ゾーン６を紙巻き煙草３が通過する際の位置同期を確実にするように紙巻き煙草３の移動を制御する。

光学品質管理ユニット１は、さらに、走査ゾーン６または標的区域を照明する働きをする照明手段１３も備える。

好ましい実施形態では、この照明手段１３は、平行なスキャンライン１１が最も有利に照明されることが可能であるように位置調整が可能である、１つまたは複数の列の発光ダイオードを備える。

カメラ１２が、紙巻き煙草３と走査ゾーン６とに対して直接的に向けられていないことが好ましい。むしろ、ユニット１は、走査ゾーン６において検査ドラム５に対して接線方向に位置している平面Ｔに対してカメラ１２の縦軸線１２ａが傾斜している形に形状構成されている。この図示されている好ましい解決策では、カメラ１２の軸線１２ａは、上述の接線方向平面Ｔに対して平行に延びる。

したがって、走査ゾーン６から画像を取り込むために、紙巻き煙草３の画像を反射させてカメラ１２に向けて再方向付ける反射表面１４が必要とされる。

本発明によるユニット１は、さらに、不純物がない状態に走査ゾーン６を保つように設計されている装置１５も備える。

検出手段１０と走査ゾーン６との間に配置されている当該の装置１５は、直線スリット１７を有するチャンバ１６を備える。有利であることに、この直線スリット１７は走査ゾーン６と位置合わせされている。

特に、チャンバ１６は、反射表面１４と走査ゾーン６との間に、さらには照明手段１３と走査ゾーンとの間にも位置している。このチャンバ１６は、画像がそれを通して取り込まれることが可能である平らで透明な底部壁１８と、上述の直線スリット１７を有する同様に透明な頂部壁１９とを有する。

直線スリット１７は、走査ゾーン６と位置合わせされており、すなわち、すべての特定の瞬間に検査されている紙巻き煙草３の母線１１に対して位置合わせされている。

チャンバの内側において少なくとも１つの空気流２２を生じさせる働きをする圧気手段２１が、さらにチャンバ１６に関連付けられている。この状況では、走査ゾーン６を清浄で不純物がない状態に保つように、空気が直線スリット１７を通って脱出し、検査される紙巻き煙草３の外側表面３ｂに静かに衝突する。

圧気手段２１は、好ましくは直線スリット１７の縦方向寸法に対して垂直の方向に空気流２２を生じさせるように、チャンバ１６の内側に配置されている１つまたは複数のノズルを備える。光学走査ユニット１を収容するための使用可能な空間に応じて、圧気手段２１は、図２または図４または図７に示されているようにカメラハウジング２３に平行してチャンバ１６の外側を延びるか、または、図８に示されているようにカメラとは反対側に位置したチャンバの側を延びる。

チャンバ１６の頂部壁１９が、直線スリット１７を生じさせるように互いに反対側に位置しておりかつ互いに間隔が開けられている、並んで配置されている２つのパネル１９ａを備えることが好ましい。

あるいは、この代わりに、頂部壁１９は、中央位置に配置されている直線スリット１７を提供するように形成されている適切に成形された単一のパネルから成ってもよい。

いずれの場合にも、頂部壁１９は、図３に示されているように、好ましくは凸状の最も外側の面を有するだろう。

他の採用可能な形状構成では、頂部壁１９は、図５に示されている凹状の外側面を有することがあり、または、平らな外観を有することもある。

好ましい実施形態では、頂部壁１９は、凹状の形状構成であろうと凸状の形状構成であろうと、５°から１５°の間の角度で、および、理想的には１０°の角度で、底部壁１８に対して傾斜しているだろう。

圧気手段２１のノズルによって給送される空気流２２は、頂部壁１９の内面を横断して運ばれ、および、結果的に直線スリット１７に向けて案内される。さらに明確に述べると、空気流２２は、エンクロージャ内で普通に示される圧力よりも少し高い圧力でチャンバ内１６において生じさせられ、および、したがって、わずかな力の度合いで直線スリット１７からエアナイフ（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ）の形で放出され、走査ゾーン６全体を掃除して、検査される紙巻き煙草と反射表面１４との間に挟まれているスキャンラインの上に存在する可能性がある空中浮遊微粒子または外来物質のすべてを清浄化する。

紙巻き煙草３は、検査ドラム５によって、走査ゾーン６との整合位置に搬送される。

検査ドラム５が動作中であり、その回転軸線５ａを中心として回転している時には、この検査ドラム５は、走査ゾーン６を包みかつ直線スリット１７から出てくる空気流２２すなわちエアナイフに衝突する空気流を移動させる。

このドラムによって移動させられる空気の流れは乱流を生じさせる可能性があり、および、このことは、一方では、微粒子が走査ゾーン６に向かって偶発的に搬送されることを結果的に生じさせる可能性がある。

したがって、この欠点を回避するために、ユニット１は、さらに、ドラム５によって移動させられる空気の流れを妨げかつその空気流を走査ゾーン６から遠ざけるように偏向させる働きをするデフレクタ２４も備えることがある。

言い換えると、このデフレクタは、単純に、頂部壁１９の外側および上方を延びる、チャンバ１６上に嵌合している保護シールドとして機能する。このデフレクタ２４は、走査ゾーン６全体を保護する４つの側壁２５を備え、および、少なくとも１つまたは好ましくは２つの偏向羽根２６が、検査ドラム５の軸線５ａに対して平行な方向に沿って縦方向に位置しており、すなわち、ドラム５の回転方向に対して垂直に位置している。

回転ドラムによって移動させられる空気の流れが、羽根２６によって妨げられ、および、走査ゾーン６から離れるように方向付けられる。

有利であることに、デフレクタ２４の側壁２５は、そのユニットが動作位置をとる時にこの側壁２５が検査ドラム５の円形輪郭にぴったりと合致することを確実にするように、最上部において輪郭形成されている。

繰り返して述べると、ユニット１は、チャンバ１６が検査ドラム５に対して直接的に提供されかつ直線スリット１７が走査中の紙巻き煙草３と平行にかつ反対側に位置する動作位置と、点検修理作業がこのユニット１に対して行われることが可能であるように、ユニット１が関連付けられている検査ドラム５から引き離されている、フィルタチップ取付機械２から遠ざかるように回転させられている非動作位置との間を、そのユニット１が円弧Ｒを通って移動しながら行き戻りすることが可能であるように、関連した回転軸９を中心として旋回可能である。

特に、チャンバ１６は完全に取り外し可能であり、これによって内側に手が届くことを可能にし、かつ、クリーニングのために頂部壁１９を露出させる。

実際には、頂部壁１９は埃の付着によって不透明となる可能性があり、このことが、走査ゾーン６上に到達する光の強さを減少させるだろう。

最初に述べられた目的は本発明によって実現される。

本明細書で説明され例示されている通りの、紙巻き煙草を光学的に走査するユニットの場合には、検査区域と、特に走査ゾーンとが、完全に清浄に保たれ、かつ、そうでない場合には走査ゾーンと検査対象物体との間の空間を占めて実際は損傷のない紙巻き煙草の排除を引き起こす品質管理エラーを結果的に生じさせることがあるあらゆる不純物が無い状態に保たれることが可能である。

チャンバから絶えず出てくる空気流の存在が、さらに、このチャンバの中に煙草粒子が偶発的に入ることを防止する。

最善の利点として、チャンバが完全に取り外し可能なので、このユニットの全ての部品が点検修理および清浄化されることが可能である。

これに加えて、デフレクタは走査ゾーンを流体力学的に隔離し、これによって、問題となる偶発的な乱流を結果的に生じさせる可能性がある、チャンバから出てくるエアナイフとドラムによって移動させられる空気の流れとの間のあらゆる衝突を防止にする。

１ 煙草製品を光学的に走査するユニット
２ フィルタチップ取付機械
３ 紙巻き煙草
４ 送込みドラム
５ 検査ドラム
６ 走査ゾーン
７ 送出しドラム
８ 吸引溝
９ 回転軸
１０ 検出手段
１１ スキャンライン

Claims (18)

1. 細長い形状の煙草製品を光学的に走査するユニットであって、走査ゾーン（６）に沿って前記製品（３）の外側表面（３ｂ）に対してリニアスキャンを行うように設計されている光学検出手段（１０）と、前記走査ゾーン（６）を照明する照明手段（１３）とを備えるユニットにおいて、
   前記走査ゾーン（６）を不純物のない状態に保つ、前記検出手段（１０）と前記走査ゾーン（６）との間に配置されているクリーニング装置（１５）を備える
   ことを特徴とするユニット。
2. 前記クリーニング装置（１５）は、前記走査ゾーン（６）上に位置合わせされている直線スリット（１７）を有するチャンバ（１６）を備える請求項１に記載のユニット。
3. 前記チャンバ（１６）は、両方とも透明である底部壁（１８）と頂部壁（１９）とによって画定されており、および、前記直線スリット（１７）は前記頂部壁（１９）内に配置されている請求項２に記載のユニット。
4. 前記チャンバ（１６）の前記頂部壁（１９）は、２つの互いに反対側に位置したパネル（１９ａ）によって構成されており、および、前記直線スリット（１７）は前記２つのパネル（１９ａ）の間に配置されている請求項２または３に記載のユニット。
5. 前記頂部壁（１９）は平らである請求項３または４に記載のユニット。
6. 前記チャンバ（１６）の前記頂部壁（１９）は、外側が凹状の輪郭を有する請求項３または４に記載のユニット。
7. 前記頂部壁（１９）は、外側が凸状の輪郭を有する請求項３または４に記載のユニット。
8. 前記パネル（１９ａ）は、５°から１５°の間の角度で、好ましくは１０°の角度で、前記チャンバの前記底部壁（１８）に対して傾斜している請求項６または７に記載のユニット。
9. 前記クリーニング装置（１５）は、少なくとも１つの空気流（２２）を前記チャンバ（１６）の中に方向付ける圧気手段（２１）を備える請求項２から８に記載のユニット。
10. 前記圧気手段（２１）によって発生される前記空気流（２２）は、前記直線スリット（１７）を通って前記チャンバ（１６）から脱出する請求項９に記載のユニット。
11. 前記圧気手段（２１）は、前記直線スリット（１７）に対して直角の方向に前記空気流（２２）を発生させるように、前記チャンバ（１６）の内側に配置されている請求項９または１０に記載のユニット。
12. 前記照明手段（１３）は、少なくとも２つの列の形に配置されている複数の発光ダイオードを備える請求項１から１１のいずれか一項に記載のユニット。
13. 前記光学検出手段（１０）はリニアＣＣＤアレイカメラ（１２）を備える請求項１から１２のいずれか一項に記載のユニット。
14. 前記製品（３）上に直接的に向けられていない前記リニアカメラ（１２）、および、前記ユニット（１）は、前記直線スリット（１７）を通して取り込まれた前記製品（３）の画像を反射して前記リニアカメラ（１２）に向けて再方向付けする反射表面（１４）を備える請求項１３に記載のユニット。
15. 前記走査される製品（３）が上を搬送される回転する検査ドラム（５）によって移動させられる空気の流れを偏向させる働きをするデフレクタ（２４）を備える請求項１から１４のいずれか一項に記載のユニット。
16. 前記デフレクタ（２４）は前記チャンバ（１６）の上方に取り付けられており、および、前記検査ドラム（５）の輪郭に合致するように輪郭形成されている請求項２又は請求項１５に記載のユニット。
17. 前記デフレクタ（２４）は、前記走査ゾーン（６）を保護するために、前記ドラム（５）によって移動させられる空気が妨げられて下方に偏向させられるように配置されている少なくとも１つの羽根（２６）を有する請求項１６に記載のユニット。
18. 回転軸線（９）を中心とした移動が可能であり、かつ、したがって、前記検査される製品（３）と前記走査ゾーン（６）に対して前記ユニット（１）が直接的に提供される動作位置と、点検修理作業が前記ユニットに対して行われることが可能である、前記製品（５）を搬送する前記検査ドラム（５）から引き離されている非動作位置との間を回転可能である請求項１から１７のいずれか一項に記載のユニット。

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