(57)【要約】  本発明は、画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）を有するタバコ加工産業の製品（６４）の外観検査をするための装置に関する。本発明による装置は、画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）が、少なくとも１つの屈折率分布型レンズ（６０）を有することによって際立っている。更に、本発明は、タバコ加工産業の製品（６４）の外観検査をするための屈折率分布型レンズ（６０）の使用によって際立っている。
2008510973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タバコ加工産業の製品（６４）の外観検査をするための屈折率分布型レンズ（６０）の使用。
【請求項２】
相並んで、特に少なくとも一連（６３）に配設された多数の屈折率分布型レンズ（６０）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の使用。
【請求項３】
加えて、タバコ加工産業の製品（６４）の照明をするために屈折率分布型レンズ（６０）が使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の使用。
【請求項４】
相並んで、特に一連（６３）に配設された多数の屈折率分布型レンズ（６０）が照明をするために使用されることを特徴とする請求項３に記載の使用。
【請求項５】
画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）を有するタバコ加工産業の製品（６４）の外観検査をするための装置において、
画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）が、少なくとも１つの屈折率分布型レンズ（６０）を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）が、相並んで、特に一連（６３）に配設された多数の屈折率分布型レンズ（６０）を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）が、加えてフォトダイオードの列（６５）又はＣＣＤ列（６５）を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
画像検出装置（４１〜４３，６０，６３，６５）が、検出した画像を予設定可能な画像と比較するための装置を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
光源（６６）を有する照明装置（６０’，６６）と、光（６１）を光源（６６）から検査すべき製品（６４）へと導く少なくとも１つの屈折率分布型レンズ（６０’）とが設けられていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
相並んだ、特に一連（６３）に配設された多数の屈折率分布型レンズ（６０’）が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
検査すべき製品（６４）に対する屈折率分布型レンズ（６０）の焦点（６２）が、屈折率分布型レンズ（６０）の端部又は端部の直近に配設されていることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
タバコ加工産業の製品（６４）の外観検査をするための装置（４１〜４３）を有するタバコ加工産業の機械（１）。
【請求項１３】
機械（１）内で、タバコ加工産業の製品（６４）、特にフィルタ棒（６４）又はシガレットが、相並んで配設された多数の屈折率分布型レンズ（６０，６０’）の傍らを横軸方向に案内可能であることを特徴とする請求項１２に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコ加工産業の製品の外観検査及び画像検出装置を有するタバコ加工産業の製品の外観検査をするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タバコ加工産業の製品とは、本発明の枠内では、特に棒状及びテープ状製品もしくはシガレット、フィルタ棒、マルチセグメントフィルタ棒、シガレット紙又はコーティング紙のような対象物並びに紙軌道へのスタンプの押捺又は紙軌道への糊の塗布と理解する。外観検査をする場合、通常は、穴、長さ、対象物の仕様、スタンプ、糊の塗布、汚れの寸法、フィルタ要素の存在、損傷等のようなタバコ加工産業の製品における品質の特徴が検出される。
【０００３】
外観検査をするため、通常は、結像品質及び解像品質に対する要求のために費用のかかる大きなレンズを装備している列又はマトリックスのカメラが使用される。例えば歪や鮮明さの阻害なくシガレットの全長を見るためには、カメラと測定対象の間に著しい間隔が必要である。例えばフィルタ装着機のようなタバコ加工産業の機械のいくつかの箇所では、光の道を鏡によって何度も折り曲げる必要が生じる。加えて、フィルタ装着機の多くの箇所では、この機械の形状的な前提に基づいて外観検査が得られない。
【０００４】
タバコ加工産業の測定対象もしくは製品の照明は、独立した光源によって実現され、これら光源は、対象に対する間隔が大きいために大きな光度を備えていなければならない。特に、強度損失下で光を導光ケーブルにより測定対象に接近させることも公知である。例えばタバコ粉ような辺りを浮遊する粒子が外観検査を妨害し、誤評価が生じる確率は大きく、使用される検査装置の間隔が大きいために費用のかかる措置によらなければ低減することはできない。
これに関する装置は、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−５６３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに対して、本発明の課題は、タバコ加工産業の製品の外観検査をするためのコンパクトな構造の装置を提供し、基本的にこのような製品の外観検査をする際の障害の影響を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、タバコ加工産業の製品の外観検査をするための屈折率分布型レンズの使用によって解決される。
【０００７】
屈折率分布型レンズは、本発明の枠内では、連続的な屈折率の変化によりレンズの作用を生じさせる透光性の要素である。従来のレンズにおける部分的に複雑に形成された表面の代わりに、光線は、好ましくは平面に入る。光線は、屈折率分布型レンズにおいて連続的に屈折させられ、最後に焦点に集められる。この場合、屈折率は、好ましくは光軸に対して横に変化する。屈折率分布型レンズは、非常に小さい構造で、特に非常に小さい直径で実現することができる。更に、レンズの長さは、可変に調整可能であり、特に焦点距離及び作業距離は、屈折率分布型レンズの端部の非常に近くに接近させることができる。例えば、レンズの長さを適当に選択することにより、画面は、レンズの平坦な表面の直ぐ上に位置させることができるので、光源は、レンズの直ぐ上に貼り付けることができる。特に、外観検査をすべき製品に対する焦点距離を、屈折率分布型レンズの好ましくは平坦な表面の非常に近くに形成又は配設することも可能なので、検査すべき製品に対してレンズが非常に近いことに基づいて僅かな粒子しか検査を妨害することができない。これは、僅かな粒子しかレンズと測定もしくは検査すべき製品の間の間隔にスペースを有していないからである。
【０００８】
本発明は、相並んで、特に少なくとも一連に配設された多数の屈折率分布型レンズが使用される場合、特に効果的である。この場合には、簡単に棒状及びテープ状の対象物は、品質及び更なる特性を検査することができる。加えて、タバコ加工産業の製品の照明をするために屈折率分布型レンズが使用される場合には、製品の照明のために役立つ外観検査装置の一部を小さい構造に形成することができる。特に効果的な照明は、相並んで、特に一連に配設された多数の屈折率分布型レンズが照明をするために使用される場合に得られる。
【０００９】
課題は、更に、画像検出装置が、少なくとも１つの屈折率分布型レンズを有する、画像検出装置を有するタバコ加工産業の製品の外観検査をするための装置によって解決される。このような装置は、屈折率分布型レンズが非常に小さい構造であること、及び焦点距離もしくは焦点に対する屈折率分布型レンズのそれぞれの端部の間隔を非常に短く調整することが可能であることに基づいて、非常に省スペースに形成することができる。好ましくは、画像検出装置は、相並んで、特に一連に配設された多数の屈折率分布型レンズを有する。これにより、非常に効果的に棒状及びテープ状の対象物もしくは製品を検査することができる。
【００１０】
画像検出装置が、加えてフォトダイオードの列又はＣＣＤ列を有する場合、タバコ加工産業の対象物もしくは製品の画像の簡単で省スペースの撮影もしくは記録が可能である。ＣＣＤ列は、それ自身公知である。略語ＣＣＤは、公知の概念 Charged-Coupled Device に由来する。本発明では、特に特殊なＣＣＤが使用され、このＣＣＤの場合、ＣＣＤ内に設けられた要素の一方の半分が、表面に焦点調整された画像を個々に強度に依存した電荷量に変換するのに対し、他方の半分は、情報の記憶及び読出しのために使用される。その点でＣＣＤは、画像センサとして使用される。
【００１１】
好ましくは、画像検出装置は、検出した画像を予設定可能な画像と比較するための装置を有する。これにより、効果的な製品の外観検査が可能である。例えば、フィルタ又はフィルタシガレットの検査をする場合は、正常なフィルタもしくは正常なフィルタシガレットを記憶し、これを、検査すべきフィルタもしくは検査すべきフィルタシガレットの検出した画像と比較することができる。特に効果的に、マルチセグメントフィルタの検査が可能である。例えば強度分布に非常に大きな相違が生じた場合には、相応に検査された製品が別の処理から除外することができる。検出した画像を予設定可能な画像と比較するための装置は、好ましくは、記憶要素に予設定可能な１つ又は複数の画像を記憶し、この画像の検出した画像との比較を可能にし、これにより、正常な製品もしくは異議を唱えるべき製品を示す制御信号が発生可能であるコンピュータである。
【００１２】
光源を有する照明装置と、光を光源から検査すべき製品へと導く少なくとも１つの屈折率分布型レンズとが設けられている場合、これらは非常に省スペースに形成することもできる。相並んだ、特に一連に配設された多数の屈折率分布型レンズが設けられている場合、照明は特に効果的である。
【００１３】
本発明の枠内で、相並んだ、特に一連の配設とは、以下で更に説明する図３による配列の配設のことである。屈折率分布型レンズの焦点が、屈折率分布型レンズの端部又は端部の直近に配設されている場合、本発明による装置は、特に効果的に使用可能である。これにより、タバコ粉のような辺りを浮遊する粒子により生じる測定の不正確さもしくは誤評価は、十分回避することができる。
【００１４】
好ましくは、タバコ加工産業の機械は、タバコ加工産業の製品の外観検査をするための本発明による装置を有する。
【００１５】
特に好ましい実施形では、タバコ加工産業の機械内で、製品、特にフィルタ棒又はシガレットは、相並んで配設された多数の屈折率分布型レンズの傍らを横軸方向に案内可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下で、実施例を基にして一般的な発明思想を制限することなく本発明を説明する。文章に詳細に説明されてない本発明による全ての詳細に関しては、図面を参照されたい。
【００１７】
図１は、概略側面図にフィルタ装着機の本質的な部分を示す。例えば本出願人のＭＡＸタイプのフィルタ装着機は引渡しドラム２を有し、この引渡しドラムに、シガレット製造機によって生産された２倍の使用長さのシガレットが引き渡される。次に、２倍の使用長さのシガレットスティックは、タバコスティック切断ドラム３に供給され、このタバコスティック切断ドラムは、２倍の使用長さのタバコスティックを、１倍の使用長さの２つのタバコスティックに切断する。タバコスティックの切断後、タバコスティックは拡開ドラム４に供給され、この拡開ドラムにより、タバコスティックは、フィルタ要素のスペースがその間に生じるように、互いに離間される。このように拡開されたタバコスティックは、供給ドラム５に供給される。供給ドラム又は移送ドラム５にはフィルタ要素も供給され、しかもフィルタ要素は、供給ドラム５上のタバコスティックの間の供給ドラム５の相応の収容部内に挿入される。このため、先ず、図１には図示されていないが、切断ドラム、取出しドラム及び切断ドラム６によって、フィルタ要素貯蔵部からフィルタ要素が取り出される。フィルタ要素貯蔵部からのフィルタ要素の取出しに関しては、米国特許第４０  ２０  ９７３号明細書に相当する独国特許第２５  ０５  ９９８号明細書を参照されたい。この場合は、例えば、図示されてない１６倍の使用長さの相応のフィルタ成分を備えるマルチフィルタ要素を取り扱う。
【００１８】
切断ドラム６上で、マルチフィルタ要素は、先ず円形ナイフ１０により２回で４倍の使用長さのマルチフィルタセグメントに切断される。陣形配列ドラム７で、これらマルチフィルタセグメントは陣形配列され、これにより、その後、これらマルチフィルタセグメントは、変位及び切断ドラム８で、先ず横軸方向に位置合わせされるように整向され、次に改めて円形ナイフ１０により２倍の使用長さのマルチセグメントフィルタ部分に切断される。引き続き、フィルタセグメントは、変位及び切断ドラム８上で改めて整向され、これにより、改めて円形ナイフ１０により１倍の使用長さのマルチフィルタセグメントに切断される。マルチフィルタセグメントは、変位ドラム１１に引き渡され、加速ドラム１２により供給ドラム５に引き渡され、これにより、１倍の使用長さのマルチセグメントフィルタ要素は、内側に位置するようにタバコスティックに隣接する。１２倍の使用長さの別のフィルタ要素は、切断ドラムもしくは切断／取出しドラム１５により公知の方法でフィルタ貯蔵部から取り出される（上記のように米国特許第４０  ２０  ９７３号明細書に対応する独国特許第２５  ０５  ９９８号明細書参照）。切断ドラム１５上で、これらフィルタ部分は、陣形配列ドラム１６に引き渡すために、円形ナイフ１０により２度切断される。これらフィルタセグメントは、次に、これらが陣形配列された後、変位及び切断ドラム１７に引き渡され、ここで、変位及び切断ドラムは、横軸方向に位置合わせされるように整向され、２度切断され、これにより、１倍の使用長さのフィルタセグメントが生じる。引き続き、１倍の使用長さのフィルタセグメントは、これらフィルタセグメントが縦軸方向に位置合わせされるように共に変位させられる変位ドラム１９に引き渡すために、陣形配列ドラム１８で陣形配列される。別の加速ドラム１３は、フィルタ要素をそれぞれの収容部の中心に挿入するために使用される。この実施例では、先ず、最後に述べた１倍の使用長さのフィルタ要素が、供給ドラム５の収容部の中心に挿入され、これにより、この供給ドラムの外周に１倍の使用長さの別のフィルタ要素が配設され、引き続きそれぞれのタバコスティックが完全に外側に配設される。
【００１９】
このように編成されたタバコスティック／フィルタ要素／タバコスティック群もしくはシガレット−フィルタ−シガレット群は、次に引渡しドラム２１に供給される。この箇所で、次に第１の外観検査が実施される。このために、第１の検査装置４１が使用され、この第１の検査装置は、照明もしくは反射技術で、フィルタ成分が全て揃っているか、フィルタ成分の位置が正しいか、個々の成分の長さが正しいか、場合によっては個々のフィルタ成分の輝度の違いが確認可能であるかを測定もしくは検査する。第１の検査装置の形成は、別の図に関連させて説明する。
【００２０】
相応に編成されたタバコスティック／フィルタ要素／タバコスティック部分は、次に供給ドラム２２に引き渡され、整向ドラム２３で共に変位させられる。コーティング紙ボビン５０もしくは５１から引き出されたコーティング紙テープ５２は、糊付け装置により糊付けされ、次に切断装置５３で切断ドラム５４上でナイフドラム５３のナイフによってコーティング紙片に切断される。分離されたコーティング紙片は、整向ドラム２３上のシガレット−フィルタ−シガレット群に付着され、ローラドラム２４上でシガレットフィルタ群の周りに巻き付けられる。このため、公知の方法で、ローラハンド２７と、相応にこのローラハンドに接続する加速要素２６とが使用される。
【００２１】
仕上げられた２重フィルタシガレットは、引渡しドラム２８もしくは乾燥ドラム２８を介して切断ドラム２９に供給され、この切断ドラム上で、フィルタプラグの中心を切断することにより個別フィルタシガレットへと量産される。個別フィルタシガレットは、次に引渡しドラム３１に引き渡される。この引渡しドラム３１に沿って、もしくはこの引渡しドラム３１内に別の測定装置４２が設けられており、この測定装置は、照明方法で、コーティング紙の縁部が正しい位置にあるか、コーティング紙のプリントが正しく実施されているかを確認する。実施すべきこの測定に関しては、以下の説明を参照されたい。
【００２２】
引き続き、方向転換ドラム３２がフィルタシガレットの列を方向転換させ、このフィルタシガレットの列、同時に、一貫した方向転換されてないフィルタシガレットの列に移行する。例えば米国特許第４  ６６２  ２１４号明細書に対応する独国特許第３５  １７  １５５号明細書に記載されている検査ドラム３３を介して、フィルタシガレットは廃棄ドラム３４に達する。廃棄ドラム３４に沿って、もしくは少なくとも部分的に廃棄ドラム３４内に、例えば第２の検査装置４２とは反対側のシガレットの面の瑕疵、亀裂もしくは一般的な品質の特徴を監視する第３の検査装置４３が存在する。
【００２３】
引き続き、フィルタシガレットは引渡しドラム３６及び吐出しドラム３７に達し、この吐出しドラムで、取出しドラム３８によって無作為抽出式にシガレットは取出すことができる。取り出されなかったフィルタシガレットは、排出ドラム３９に達し、この排出ドラムは、フィルタシガレットのマスフローを発生させるために、公知の方法でフィルタシガレットを排出ベルト上に降ろす。マスフローの発生及びこれに関連する相応の装置は、例えば欧州特許第０  ６９２  ２０１号明細書に記載されている。
【００２４】
図２には、屈折率分布型レンズ６０の概略図が示されている。屈折率分布型レンズ６０の場合、屈折率が光軸に対して横に異なる又は変化するように形成されている。これは、異なった灰色の濃淡により図２に図示されている。光軸に対して横に屈折率が異なっていることにより、レンズ効果が生じる。この理由から、図２の実施例のように、光線６１は、屈折率分布型レンズ６０を通過する際に焦点６２に集束させられる。焦点６２は、屈折率分布型レンズの端部の比較的近くにある。この焦点は、まさに屈折率分布型レンズ６０の終端面に配設されるように調整することもできる。例えばシガレットの表面もしくはシガレットフィルタの表面が焦点６２に配設された場合、屈折率分布型レンズ６０とシガレットの表面の間には僅かなスペースしか存在しないので、これら両要素の間には僅かな材料しか留まることができず、これにより、それぞれの製品の測定時もしくは検査時の障害が少なくなる。加えて、妨害をする相応の材料を防ぐためにエアカーテンを使用してもよい。
【００２５】
例えば棒状又はテープ状の対象物（例えばフィルタ装着機におけるシガレット、紙軌道への糊の塗布及びスタンプの押捺等）のような長手方向軸に延在する製品を効果的かつ迅速に測定するため、図３に従ったレンズ要素６３を使用することが好ましい。図３には、屈折率分布型レンズ６０の配列から成る相応のレンズ要素６３が切り開かれて概略的かつ３次元的に図示されている。配列の概念の代わりに、本発明の枠内では連の概念も使用することができる。この場合、２重連の屈折率分布型レンズ６０が図示されている。
【００２６】
図４には、断面図に相応の測定装置もしくは検査装置が図示されている。これは、シガレットフィルタ６４の４分の１の表面の画像を撮影するためのそれぞれ１つの屈折率分布型レンズ６０と、それぞれ１つの発光ダイオード列６６からシガレット６４の画像を撮影すべき箇所に光を集束させる２つの屈折率分布型レンズ６０’とを有する、外観検査をするための２つの装置である。相応の光路もしくは光線６１も図示されている。
【００２７】
シガレット６４が矢印方向に検査箇所もしくは測定箇所の傍らを、即ち横軸方向、即ちシガレット６４の長手方向軸に対して横に運動する図４に従った装置では、シガレット６４の一方の半分だけが外観検査をされる。他方の半分は、例えばシガレット６４の他の周囲が収容ドラムの窪みに配設される場合に、他の箇所で検査することができる。図４で使用されるＣＣＤ列は、シガレット６４の表面の検査すべき領域を相応に撮影する。加えて、図１に図示されているコンピュータ７０が設けられており、このコンピュータは、撮影した画像を、予設定可能な及び／又は記憶した画像と比較し、この場合、記憶した画像は、シガレット６４の表面の規定状態とすることができる。それぞれのＣＣＤ列６５によって得られた撮影画像が、記憶した画像と一致するか、相応の誤差範囲内でこの画像と違っている場合、シガレット６４は、正常に機械内を例えば図１に従って更に移送される。外観検査が、シガレット６４に瑕疵があることを確認した場合、このシガレットは、例えば取出しドラム３８にて排出される。図１では、検査装置４１〜４３とコンピュータ７０の電気的な接続が破線で示されている。
【００２８】
本発明によれば、高い光学解像度を有するコンパクトな外観検査システムが得られる。特に対象物の表面は、一連の屈折率分布型レンズによってフォトダイオードの列又はＣＣＤ列上に結像される。対象物の表面の照明は、好ましくは一連の屈折率分布型レンズによっても行なわれる。シガレット製造機、フィルタ製造機及びフィルタ装着機におけるこのコンパクトな外観表面検査システムもしくはコンパクトな外観検査装置の使用は、コンパクトな構造に基づいて優れている。
【００２９】
結像は、従来のレンズシステムによるのではなく、屈折率分布型レンズを並列させることによりフォトダイオードの列又はＣＣＤ列上に行なわれる。コンパクトな構造以外に、高い光学品質と解像度が有利であり、屈折率分布型レンズをモジュール式に並列させ得ることが有利である。検査結果に影響を与えてしまう辺りを浮遊する粒子は、僅か数ミリメートルの範囲で対象物の表面もしくは製品の表面の近くに配設されている屈折率分布型レンズもしくは屈折率分布型レンズ連に対して対象物の表面もしくは製品の表面が近いために、小さい遮断エアカーテンによって防ぐことができる。照明は、受信ダイオード列に対して平行なＬＥＤ連によってコンパクトに外観検査装置に統合することができる。ＬＥＤ列によって発生された光は、屈折率分布型レンズの列又は連によって対象物の表面に集めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】フィルタ装着機の概略側面図を示す。
【図２】屈折率分布型レンズの機能方法の概略図を示す。
【図３】屈折率分布型レンズ要素を切り開いた概略図を示す。
【図４】フィルタ棒の概略断面図と本発明による２つの検査装置とを示す。
【符号の説明】
【００３１】
１              フィルタ装着機
２              引渡しドラム
３              タバコスティック切断ドラム
４              拡開ドラム
５              供給ドラム
６              切断ドラム
７              陣形配列ドラム
８              変位及び切断ドラム
１０            円形ナイフ
１１            変位ドラム
１２            加速ドラム
１３            加速ドラム
１５            切断ドラム
１６            陣形配列ドラム
１７            変位及び切断ドラム
１８            陣形配列ドラム
１９            変位ドラム
２１            引渡しドラム
２２            供給ドラム
２３            整向ドラム
２４            ローラドラム
２６            加速要素
２７            ローラハンド
２８            引渡しドラム
２９            切断ドラム
３１            引渡しドラム
３２            方向転換ドラム
３３            検査ドラム
３４            廃棄ドラム
３６            引渡しドラム
３７            吐出しドラム
３８            取出しドラム
３９            排出ドラム
４１            第１の検査装置
４２            第２の検査装置
４３            第３の検査装置
５０            ボビン
５１            ボビン
５２            コーティング紙
５３            コーティング紙切断機
５４            コーティング紙ドラム
６０，６０’    屈折率分布型レンズ
６１            光線
６２            焦点
６３            レンズ要素
６４            シガレット
６５            ＣＣＤ列
６６            発光ダイオード列
７０            コンピュータ
【図１】
2008510973.tif 000003
【図２】
2008510973.tif 000004
【図３】
2008510973.tif 000005
【図４】
2008510973.tif 000006
【国際調査報告】
2008510973.tif 000007
2008510973.tif 000008
2008510973.tif 000009
2008510973.tif 000010
2008510973.tif 000011
2008510973.tif 000012