(57)【要約】供給デバイスから棒状物品（２）が供給される、棒状物品（２）のマルチパスコンベア（３）と；マルチパスコンベア（３）の経路（Ｐ）に向かって放射線（Ｒ）を放射するように構成された、放射線源（１７）と；放射線（Ｒ）が棒状物品（２）のマルチパスコンベア（３）を透過した後に、放射線源（１７）から放射線（Ｒ）を受光するように構成された、放射線センサ（１８）と；を備え、放射線源（１７）と放射線センサ（１８）とが搬送面（Ａ）の反対側に位置している、たばこ産業における棒状物品の物理的パラメータ識別装置であって；放射線センサ（１８）は、コンベア（３）の経路（Ｐ）に対して横向きに配置されており、放射線センサ（１８）は、放射線源（１７）と放射線センサ（１８）との間に位置するマルチパスコンベア（３）の経路（Ｐ）上の棒状物品（２）を透過する、放射線（Ｒ）の減衰を表す信号（Ｓ）を生成するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給デバイスから棒状物品（２）が供給される、棒状物品（２）のマルチパスコンベア（３）と；
前記マルチパスコンベア（３）の経路（Ｐ）に向かって放射線（Ｒ）を放射するように構成された、放射線源（１７）と；
前記放射線（Ｒ）が前記棒状物品（２）のマルチパスコンベア（３）を透過した後に、前記放射線源（１７）から前記放射線（Ｒ）を受光するように構成された、放射線センサ（１８）と；を備え、
前記放射線源（１７）と前記放射線センサ（１８）とが搬送面（Ａ）の反対側に位置している、たばこ産業における棒状物品の物理的パラメータ識別装置であって；
前記放射線センサ（１８）は、前記コンベア（３）の前記経路（Ｐ）に対して横向きに配置されており、
前記放射線センサ（１８）は、前記放射線源（１７）と前記放射線センサ（１８）との間に位置する前記マルチパスコンベア（３）の前記経路（Ｐ）上の前記棒状物品（２）を透過する、前記放射線（Ｒ）の減衰を表す信号（Ｓ）を生成するように構成されていることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記放射線センサ（１８）は、線形センサまたはマトリックスであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記棒状物品（２）のマルチパスコンベア（３）は、棒状物品（２）のグループ（Ｇ）を単一平面内で互いに平行に搬送できるように構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記棒状物品（３）のマルチパスコンベア（３）は、グループ（Ｇ）内の前記棒状物品（２）のすべてが相互に整列するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記放射線センサ（１８）は、前記マルチパスコンベア（３）の搬送面の下に位置していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記放射線センサ（１８）は、前記マルチパスコンベア（３）と第１のホッパ（１）との間に位置していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記棒状物品（２）の前記パラメータの測定時に、グループ（Ｇ）内の前記棒状物品（２）を同時に回転させるための回転ユニット（２１）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記回転ユニット（２１）が前記第１のホッパ（１）と一体化されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記放射線源（１７）は、１０１２Ｈｚ〜１０１９Ｈｚの周波数範囲内の電磁放射線源であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記放射線源（１７）は、前記放射線（Ｒ）をシートビームの形態で生成するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記放射線源（１７）は、前記放射される放射線（Ｒ）の強度が前記マルチパスコンベア（３）の速度に対して調整可能であるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記放射線センサ（１８）は、前記放射線センサ（１８）の露光時間が前記マルチパスコンベア（３）の前記速度に依存するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線センサ（１８）から送出された前記信号（Ｓ）を収集し、前記信号（Ｓ）に基づいて、少なくとも１つの棒状物品（２）の長さに沿って前記放射線（Ｒ）の減衰を表す画像を生成するように構成された、処理ステーション（２０）がさらに設けられていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たばこ産業における棒状物品の物理的パラメータ識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たばこ産業製品（シガレット、シガリロ、葉巻、単一のフィルタ材料で作られたフィルタロッド、複数のセグメントを含むマルチセグメントロッド、および特定の製造段階で加工されるすべてのタイプの半完成品などを含む）は、「棒状物品」という共通名称で称することができる。フィルタロッドおよびフィルタシガレットなどの棒状物品の中には、芳香物質入りのカプセルを含むものがある。たばこ産業において、棒状物品の品質は非常に重要な問題である。品質管理は、製品を無作為に選択して実施することも、生産されたすべての製品に適用することも可能である。品質管理は、物品の外観および寸法の両方に関係し、カプセルを含む物品においては、カプセルの充填レベルが重要である。例えば、マルチセグメントフィルタロッドにおけるセグメントの位置および寸法、またはフィルタロッドもしくは完成品におけるカプセルの位置などの、物品の内容物に関して非破壊的に品質管理を行う場合、放射線を使用して物品を撮像する必要がある。ここで、放射線源は、たばこ製品の製造者によって使用される様々な材料に適合していなければならない。マルチセグメントロッドが大容量化し、その構造がますます複雑化していることに起因して、品質管理への要求は高まっている。Ｘ線は、実際に、任意の材料から作られた物品の内容物の画像を取得することを可能にする。しかしながら、測定方法および画像が作成される視点に起因する画像変形のために、Ｘ線撮像技術は、非常に高速なプロセスには使用することができない。画像処理に関する数学的計算には、時間と効率的な計算ユニットとが必要である。本発明の目的は、処理効率と品質管理の正確さとを組み合わせた最適な解決策を見出すことである。例えば、マルチセグメントフィルタロッドの場合、識別を必要とする物理的パラメータは、セグメントの長さ、ロッド軸に沿ったセグメントの相互位置、ならびにセグメント内のカプセルの、ロッド軸に沿った位置およびロッド軸に対する横方向位置である。測定の目的は、例えば、互いに接触しているはずのセグメント間に空間がある等の、ロッドの欠陥を検出することである。他の欠陥は、カプセルの中心位置がずれていることや、カプセルの軸方向位置が不適切であることである。単一材料で作られたフィルタロッドの場合、検出されるべき物理的パラメータは、例えば、フィルタチップを有する完成品のたばこにおいて、該フィルタチップを通る気流に対する抵抗を過大にする、不所望な物質濃度であり得る。たばこの場合、カットたばこ内における、不所望の介在物を特定することが必要な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１４２０９７２１（Ａ１）号明細書には、棒状物品を回転クランプに配置し、Ｘ線を使用して該棒状物品のパラメータを特定する方法が開示されている。欧州特許第０７９０００６（Ｂ１）号明細書および欧州特許出願第２７６９６３２（Ａ１）号明細書には、物品を異なる方向にＸ線で測定することにより、該物品のパラメータ、とりわけ材料密度を測定する方法および装置が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、たばこ産業における棒状物品の物理的パラメータ識別装置であり、該装置は、供給デバイスから棒状物品が供給される、棒状物品のマルチパスコンベアと；マルチパスコンベアの経路に向かって放射線を放射するように構成された、放射線源と；放射線が棒状物品のマルチパスコンベアを透過した後に、放射線源から該放射線を受光するように構成された、放射線センサと；を備え、放射線源と放射線センサとが搬送面の反対側に位置している。本発明による装置は、放射線センサがコンベアの経路に対して横向きに配置されており、該放射線センサが、放射線源と放射線センサとの間に位置するマルチパスコンベアの経路上の棒状物品を透過する、放射線の減衰を表す信号を生成するように構成されていることを特徴とする。センサを横向きに配置すると、走査範囲内に複数の経路を含むことができるので、走査速度はそのままに、走査される棒状物品の数を増加させることができる。
【０００５】
この装置は、放射線センサが線形センサまたはマトリックスであることを特徴とする。線形センサまたはマトリックスの導入により、物品を透過する放射線の減衰を表す、得られた信号のより詳細なグラフィカル分析を使用して、物理的パラメータを決定する可能性をさらに高めることができる。
【０００６】
この装置は、棒状物品のマルチパスコンベアが、棒状物品のグループを単一平面内で互いに平行に搬送できるように構成されていることを特徴とする。棒状物品を単一平面内で互いに平行に配置することにより、処理し易い信号をより容易に生成することができる。
【０００７】
この装置は、棒状物品のマルチパスコンベアが、グループ内の棒状物品のすべてが相互に整列するように構成されていることを特徴とする。棒状物品が整列していることにより、処理し易い信号をより容易に生成することができる。
【０００８】
本発明における装置は、放射線センサがマルチパスコンベアの搬送面の下に位置していることをさらに特徴とする。
【０００９】
本発明における装置は、放射線センサがマルチパスコンベアと第１のホッパとの間に位置していることをさらに特徴とする。
【００１０】
本発明における装置は、棒状物品のパラメータの測定時に、グループ内の棒状物品を同時に回転させるための回転ユニットが設けられていることをさらに特徴とする。
【００１１】
本発明における装置は、回転ユニットが第１のホッパと一体化されていることをさらに特徴とする。
【００１２】
この装置は、放射線源が、１０１２Ｈｚ〜１０１９Ｈｚの周波数範囲内の電磁放射線源であることを特徴とする。この範囲内の電磁放射線を使用すれば、他の周波数範囲で高い放射線吸収度を有する材料を含む棒状物品のパラメータを測定することができる。
【００１３】
この装置は、放射線源が、放射線をシートビームの形態で生成するように構成されていることを特徴とする。シートビームの形態でビームを成形すれば、有効な放射強度を維持しながら強い信号を得ることが可能になり、また、パノラマビーム放射の悪影響を回避することができる。
【００１４】
この装置は、放射線源が、放射される放射線の強度がマルチパスコンベア（３）の速度に対して調整可能であるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この装置は、放射線センサが、放射線センサの露光時間がマルチパスコンベアの速度に依存するように構成されていることを特徴とする。マルチパスコンベアの速度に対して放射強度および露光時間を調整することにより、測定精度を維持しながら最高の測定速度を得ることができる。また、より高い放射強度により、必要な照射時間が短縮されるので、マルチパスコンベアの速度を増加させることができる。
【００１６】
この装置は、放射線センサから送出された信号を収集し、該信号に基づいて、少なくとも１つの棒状物品の長さに沿って放射線の減衰を表す画像を生成するように構成された、処理ステーションがさらに設けられていることを特徴とする。処理ステーションは、一連の線形またはマトリックス測定に基づいて生成される磁化率の画像を取得することを可能にする。その結果、棒状物品の物理的パラメータがグラフィカル形式で示されるので、棒状物品のグループ全体を、該棒状物品の全長で、分析されたすべての経路について、単一の画像で見ることができる。
【００１７】
本発明に従う装置の利点は、様々な材料における結果が、高い確実性をもって正確である点にある。
【００１８】
本発明の目的を、図示される好適な実施形態を参照して詳細に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】製造ラインの一部の斜視図である。
【図２】図１のラインの側面図である。
【図３】図１のラインの側面図である。
【図４】図１のラインの側面図である。
【図５】回転ユニットを示す図である。
【図６】コンベアの溝内のマルチセグメントフィルタロッドを示す図である。
【図７】図６のロッドの画像を示す図である。
【図８】図６のロッドの画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、棒状物品２のための第１のホッパ１と、棒状物品２のためのマルチパスコンベア３と、測定ユニット４と、を備える、製造ラインの一部を示す。
第１のホッパ１は、コンベア３のための供給デバイスであり、チャネル５（棒状物品で満たされていないものとして示されている）を介して供給される。第１のホッパ１の上部は、チャンバ６を構成しており、第１のコンベア１の下部は、棒状物品２の直径よりも僅かに広幅の複数のチャネル８の形態を有している。チャネル８は、その上に棒状物品２が配置されているウォール９によって底部から閉鎖されている。第１のホッパ１の後方には、チャネル８の最下位に位置する棒状物品２のレベルに押込み機構１０が配置されており、押込み機構１０は、往復運動を行い、各チャネル８の最下位に位置する１つの棒状物品２をそれぞれ含む、棒状物品２のグループＧをチャネル８の外に押し出す。グループＧ内の棒状物品２は、チャネル８から押し出された後に整列される。すなわち、それらの端部が一列に配置される。押込み機構１０の押し要素１１は、グループＧ内の棒状物品２の数に対応する数の、複数の棒状プッシャ１２の形態であってもよい。マルチパスコンベア３は、２つのローラ１４および１５の周りに巻かれた多重溝ベルト１３を備えるベルトコンベアの形態であり、ローラ１５は、不図示のモータによって駆動される。溝１６の間隔は、チャネル８の間隔に適合されている。マルチパスコンベア３の搬送面を構成する溝１６は、例えば、Ｖ字形状またはＵ字形状あってもよい。マルチパスコンベア３は、チェーンコンベアであってもよい。溝１６は、棒状物品２の移動経路を画定する。図１には、移動経路Ｐの一例がマークされているが、移動経路Ｐは、マルチパスコンベア３の搬送面の真上の空間に限定されず、コンベア３の移動方向を考慮して、マルチパスコンベア３の前後方向に延びている。棒状物品の移動経路Ｐは、互いに平行であり、多重溝ベルト１３の表面上に画定され得る搬送面Ａ上に位置する。多重溝ベルト１３の表面の上方、すなわち搬送面Ａの上方には、放射線源１７が配置されており、多重溝ベルト１３の下方には、放射線センサが配置されている。放射線源１７が搬送面Ａの下方に位置し、放射線センサ１８が搬送面Ａの上方に位置する、逆の構成とすることも可能である。放射線源１７は、搬送面Ａ内の経路Ｐを透過して放射線センサ１８に到達する放射線Ｒを放射する。放射線センサ１８は、ストリップまたはマトリックスの形態を有することができ、マトリックスが複数の個別センサを備えていてもよい。放射線センサ１８は、１０１２Ｈｚ〜１０１９Ｈｚの周波数範囲内の電磁放射線を受光するように構成することができる。この実施形態において、放射線センサ１８は、放射線Ｒを受光するように配置されたストリップとして示されている。放射線源１７および放射線センサ１８は、平面Ｂを画定する。平面Ｂおよび上面視における放射線センサ１８は、多重溝ベルト１３上の棒状物品２の移動方向Ｔに対して、したがって、棒状物品２の軸および移動経路Ｐに対して垂直である。放射線源１７は、シートビームと呼ばれる平坦なビームを生成するように構成することができ、そのようなビームは、放射線センサ１８に向けられる。放射線の強度または照射時間が棒状物品の移動速度に対して調整可能である、放射線源１７を使用することができる。マルチパスコンベア３の後方には、該マルチパスコンベア３から棒状物品２が供給されるコンベア１９が配置されている。コンベア１９は、棒状物品２の軸に対して横向きに、かつマルチパスコンベア３上の棒状物品２の移動方向Ｔに対して横向きに、該棒状物品２を搬送する。コンベア１９の代わりに、棒状物品２のための第２のホッパまたはコンテナが配置されていてもよい。
【００２１】
棒状物品２は、第１のホッパ１のチャンバ６へのマスフローの形態でチャネル５を介して供給され、次いで、第１のホッパ１の底部のチャネル８を通過する。押込み機構１０が往復運動することによって、チャネル８の最下位に位置する棒状物品２は、グループＧとしてチャネル８から押し出され、多重溝ベルト１３上の溝１６に供給される。棒状物品２は、コンベア３の溝１６に沿って、複数の経路Ｐ上を移動する。棒状物品２のグループＧは、マルチパスコンベア３のベルト１３上を方向Ｔに搬送され、平面Ｂを通過する。物品のグループＧが当該平面を通過するときに測定が行われる。放射線源１７から放射された放射線Ｒは、搬送される物品２を透過する。棒状物品２を透過する放射線Ｒは、該物品２の材料によって部分的に吸収される。放射線源１７からの放射線Ｒは、棒状物品２に使用される異なる材料を異なる程度まで透過するが、これは、そのような材料の放射線硬度が異なるためである。マルチパスコンベア３の多重溝ベルト１３が移動している間、放射線センサ１８は、棒状物品２の連続的な位置に対する放射線Ｒを受光する。すなわち、棒状物品２の連続的な断面の表現が、該棒状物品２の連続的な断面における放射線の減衰が表す連続的な線の形態で生成される。換言すると、センサは、棒状物品２の連続的な断面における材料特性に関する情報を受け取る。連続的な断面に関する情報を含む信号Ｓは、棒状物品の長さに沿う連続的な断面のために、処理ステーション２０に送られる。この信号Ｓは、生成された画像の単一線に変換されてもよい。連続的な信号Ｓを受信した処理ステーション２０は、グループＧ内の棒状物品２の２次元画像を取得するために、このような信号を編集する。処理ステーション２０は、グループ全体、すなわちグループＧ内のすべての物品の画像、またはグループＧの個々の物品の個別の画像を準備することができる、放射線センサは、ストリップとマトリックスの両方の形態とすることができる。測定後、棒状物品２は、マルチパスコンベア３から受け取りデバイス１９に移される。準備された画像の分析後、欠陥のある棒状物品２の生産を拒否することができる。
【００２２】
図２および図３は、放射線源１７および放射線センサ１８を備える、測定ユニット４の例示的な配置を示す。棒状物品２は、放射線センサ１８の上方に、多重溝ベルト１３の走行速度で搬送される。放射線センサ１８は、（図２のように）第１のホッパ１から一定の距離に、または（図３のように）第１のホッパ１に隣接して配置することができる。測定ユニット４が第１のホッパに隣接して位置している場合、放射線センサ１８の上方を通る物品グループＧの搬送は、押込み機構１０による物品グループＧの押し出しと同時に行われてもよい。
【００２３】
図４に示す実施形態において、マルチパスコンベア３は、第１のホッパから離間するように移動されている。マルチパスコンベア３と第１のホッパ１との間の空間には、第１のホッパ１から押し出された棒状物品２を該棒状物品２のグループＧの形態で同時に回転させるための、第１の回転ユニット２１が配置されている。棒状物品２の回転時、放射線源１７から放射された放射線を放射線センサ１８が受光し、棒状物品の画像を生成し、これに基づいて物品内に配置された要素の位置を三次元で決定することができる。棒状物品２内に配置される要素には、芳香物質入りカプセルおよび金属製やプラスチック製の様々なインサートが含まれる。回転ユニット２１は、棒状物品２が押込みユニット１０によって押し出された後、または棒状物品２が押込みユニット１０によって押し出されているときに、該棒状物品２を回転させるように構成されていてもよく、押込みユニット１０の棒状プッシャ１２は、棒状物品２の回転軸を中心に回転可能であってもよい。棒状プッシャ１２が回転可能であることにより、回転ユニット２１によって棒状物品２が回転する間における、棒状物品２と棒状プッシャ１２との間の摩擦が低減される。
【００２４】
図５は、２つのベルト２２および２３の形態の回転ユニット２１の一例を示しており、これらのベルトは、棒状物品２の回転中に、該棒状物品２と接触しているベルト部分が反対方向ＴＬおよびＴＲに移動するように動く。
【００２５】
図６は、多重溝ベルト１３上の移動経路Ｐに沿って配置された、マルチセグメントフィルタロッドの形態の棒状物品２の一例を示す。マルチセグメントフィルタロッドは、４つのセグメント２Ａ，２Ｂ，２Ｃおよび２Ｄの形態のコンポーネントを含み、カプセル２Ｅは、セグメント２Ｃに配置されている（ロッドは、いかなるラッピング材料もない透明なものとして示されている）。
【００２６】
図７は、ロッドがＸ線撮影された後に生成されたマルチセグメントロッドの２次元画像を示す。この画像は、放射線センサを使用する上述の方法を用いて行われた測定に基づいて、ストリップの形態および２次元マトリックスの形態で生成されてもよい。
【００２７】
図８は、さらなる処理が施されたマルチセグメントロッドの画像を示す。
セグメントの長さｚ１，ｚ２，ｚ３、ロッドの全長ｚ６、および、寸法ｚ３またはｚ５によって定義されるカプセル位置などの例示的な寸法がマークされており、これらは、品質分析に使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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