(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
喫煙用物品の製造に使用されるウエブをエンボス加工する一対のエンボスロールと、
前記エンボスロールを回転駆動し、前記ウエブを送出する駆動手段と、
前記一対のエンボスロール間の間隔を調整する間隔調整手段と、
前記ウエブの送出方向でみて前記一対のエンボスロールの下流に規定された検出位置にて、前記エンボス加工後におけるウエブの凹凸の厚みを光学的に検出する厚み検出手段と、
前記厚み検出手段の検出結果に基づき、前記間隔調整手段を介して前記間隔を制御する間隔制御手段と、
エンボス加工後のウエブを使用して前記喫煙用物品を製造する製造装置に設けられ、前記製造装置内での前記ウエブの走行速度を検出する速度検出手段と、
前記製造装置内での前記ウエブの走行速度と前記エンボスロールからの前記ウエブの送出速度との間の偏差を検出する偏差検出手段と、
前記偏差に基づいて前記駆動手段による前記エンボスロールの回転速度を制御し、前記送出速度を前記走行速度に同期させる速度制御手段と
を具備したことを特徴とする喫煙用物品の製造に使用されるウエブのエンボス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シガレット、そのフィルタ、そして、フィルタ付シガレット等の喫煙用物品の製造に使用されるウエブ、つまり、シガレットやフィルタ付シガレットの巻紙やフィルタの巻取紙として使用されるウエブにエンボス加工を施すためのエンボス加工装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、喫煙者の多くはより軽い喫煙を好む傾向にある。このため、一般的な喫煙者はフィルタ付シガレットを好み、そして、このフィルタ付シガレットの中にはそのチップペーパに通気用の複数の開孔列を形成する一方、そのフィルタの外側を囲む巻取紙に通気性を与えたものも知られている。このようなフィルタ付シガレットによれば、喫煙時、フィルタ内にはチップペーパの開孔列及び巻取紙を通じて空気が導入される。この導入空気は、シガレットからフィルタの内部を通じて流れるたばこ煙を希釈し、これにより、軽味のある喫煙フィーリングが喫煙者に提供される。
【０００３】
上述のフィルタ付シガレットにあってはフィルタの開孔列からの空気流入割合、いわゆる、フィルタベンチレーション（以下、単にＶｆと称する）のばらつきが大きいと、その喫味を大きく変化させてしまう。
ここで、Ｖｆのばらつきは、フィルタにおける巻取紙の通気性よりも巻取紙とチップペーパとの密着性に依存することから、特開平6-90728号公報のフィルタ付シガレットにあってはそのフィルタの巻取紙にエンボス加工を施し、巻取紙とチップペーパとの密着性を緩和することで、Ｖｆのばらつきが抑制可能であることを開示している。従って、フィルタ付シガレットでのエンボス巻取紙の使用は、その品質向上に大きく寄与するものとして着目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｖｆの安定化を更に図るには前述の密着性の緩和に加え、巻取紙とチップペーパとの密着性の度合をも一定にする必要があり、これにはエンボス巻取紙の凹凸の厚みが一定でなければならない。
通常、エンボス巻取紙はエンボス加工装置にて、そのウエブにエンボス加工を施すことで得られるが、その凹凸の厚みはエンボス加工装置における一対のエンボスロール間の間隔により決定される。
【０００５】
しかしながら、エンボスロール間の間隔は、エンボスロールの温度により影響を受け、その間隔をエンボス加工装置の運転始動時から一定に維持するのは困難である。より詳しくは、エンボス加工装置の運転始動後、エンボスロールの温度は急速に上昇し、所定時間経過後に安定する。このようなエンボスロールの温度上昇は熱膨張により、その外径を増加させるため、エンボス巻取紙の凹凸の厚みを増加させ、エンボス加工装置の運転始動時から、その凹凸の厚みを一定に維持するのは困難である。
【０００６】
また、エンボス加工装置の運転停止後、その運転を再開するような場合にも、運転再開時、エンボスロールの温度が低下していれば同様な不具合が発生する。一方、フィルタ製造装置に上述のエンボス加工装置が直結されていれば、フィルタ製造装置にエンボス加工済みのウエブを直接に供給でき、この場合、フィルタ製造装置は、エンボス加工装置から供給されたエンボスウエブによりフィルタ材料を連続的に巻上げて、棒状のフィルタストリームを連続的に成形し、そして、そのフィルタストリームを所定の長さ毎のフィルタロッドに切断する。
【０００７】
このような直結型のフィルタ製造装置にあっては、フィルタ製造装置内でのウエブの走行速度と、一対のエンボスロールから送出されるウエブの送出速度とを同期させる必要がある。しかしながら、フィルタ製造装置の運転始動から定常運転に移行するまでの過渡期や、その運転速度が低速モードと高速モードとの間にて切換えられる際の過渡期にあっては、ウエブの走行速度と送出速度との間の速度バランスが崩れてしまう。
【０００８】
このような速度バランスの崩れは、一対のエンボスロールとフィルタ製造装置との間でのウエブの張力を大きく変化させるから、フィルタロッドの安定した成形を不能にし、最悪の場合にはエンボス加工自体も不能にする。具体的には、ウエブの張力が強すぎると、フィルタロッドの成形後、そのウエブの糊付け部と他の部位との間での収縮差に起因してフィルタロッドに反りが発生したり、また、フィルタストリームの巻上成形に使用されるガニチャテープとウエブとの間のスリップが大となって、切断後のフィルタロッドの長さが不均一となり、更にはエンボスロールにてウエブの破断を招く。
【０００９】
逆に、ウエブの張力が弱すぎると、フィルタ製造装置内にてウエブの走行に蛇行が発生し、糊付け不良を招く。このような不具合は、フィルタの品質を低下させる大きな要因となる。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、シガレットやフィルタ等の喫煙用物品の品質を安定化させるため、喫煙用物品の製造に使用されるウエブの厚みを一定に維持しながら、そのウエブをエンボス加工でき、しかも、喫煙用物品の製造装置に供給されるウエブの張力を安定させることができるエンボス加工装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明のエンボス加工装置（請求項１）は、一対のエンボスロールを回転駆動し、ウエブを送出する駆動手段と、一対のエンボスロール間の間隔を調整する間隔調整手段と、ウエブの送出方向でみて前記一対のエンボスロールの下流に規定された検出位置にて、エンボス加工後のウエブの凹凸の厚みを光学的に検出する厚み検出手段と、厚み検出手段の検出結果に基づき、間隔調整手段を介して、一対のエンボスロール間の間隔を制御する間隔制御手段とを備えている。
【００１１】
エンボス加工装置によれば、エンボス加工後におけるウエブの凹凸の厚みが間隔制御手段にフィードバックされ、間隔制御手段は、ウエブの凹凸の厚みを一定に維持すべく、間隔調整手段を介して一対のエンボスロール間の間隔を制御する。
また、本発明のエンボス加工装置（請求項１）は、エンボス加工後のウエブを使用して喫煙用物品を製造する製造装置に設けられ、この製造装置内でのウエブの走行速度を検出する速度検出手段と、製造装置内でのウエブの走行速度とエンボスロールからのウエブの送出速度との間の偏差を検出する偏差検出手段と、その偏差に基づいて駆動手段によるエンボスロールの回転速度を制御し、ウエブの送出速度をその走行速度に同期させる速度制御手段とを備えている。
【００１２】
このようなエンボス加工装置によれば、例えば製造装置の運転状態が前述した過渡期にあるとき、速度制御手段は、製造装置内でのウエブの走行速度と一対のエンボスローラからの送出速度との間の偏差に基づきエンボスロールの回転速度を制御して、これら走行速度と送出速度との速度バランスを保ち、そして、製造装置に供給されるウエブの張力を一定に維持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、フィルタ製造装置２が概略的に示されている。公知のようにフィルタ製造装置２は無端状のガニチャテープ４を使用することにより、フィルタ材をウエブＷにより連続的に包み込み、そして、その両側縁を相互に重ね合わせ、糊付けして接着する。つまり、フィルタ製造装置２は先ず、フィルタストリームを連続的に巻上げて成形し、この後、そのフィルタストリームを切断部６にて所定長さのフィルタロッドに切断する。
【００１５】
ウエブＷは、フィルタ製造装置２に装着されたロールＲから繰り出され、その繰出し経路にはリザーバや接続装置が順次配置されている。更に、ウエブＷの繰出し経路はフィルタ製造装置２の外側に延出しており、これにより、ウエブＷはエンボス加工装置８を通過した後、フィルタ製造装置２に戻され、ガニチャテープ４上に供給される。
【００１６】
エンボス加工装置８は上下一対のエンボスロール１０，１２を備えており、これらエンボスロール１０，１２間をウエブＷが通過する際、ウエブＷにエンボス加工が施される。即ち、エンボスロール１０，１２の外周面にはそれぞれ図２及び図３に示すような切頭四角錐形状の突起１４が絹目状に分布して設けられており、これらエンボスロール１０，１２はその突起１４が互いに噛み合うようにして配置されている。従って、エンボスロール１０，１２を通過したウエブＷには凹凸が一様に分布して形成される。
【００１７】
図４から明らかなように上側のエンボスロール１０はそのロール軸の両端が固定ベース１６に回転自在に支持され、これに対し、下側のエンボスロール１２はそのロール軸の両端が可動ベース１８を介して上下動可能に支持されている。可動ベース１８はエアシリンダ１９により上方向に加圧されている。固定ベース１６と可動ベース１８との間にはウォームジャッキ２０がそれぞれ介装されており、これらウォームジャッキ２０はギヤモータ２２により作動される。従って、ギヤモータ２２の正転又は逆転は、ウォームジャッキ２０を介して下側のエンボスロール１２を上下動させ、これにより、エンボスロール１０，１２間の間隔が調整可能となっている。
【００１８】
図４には示されていないが、一対のエンボスロール１０，１２はサーボモータからの駆動力を受け、互いに逆向きに同一の周速で回転される。
図１に示されているようにエンボス加工装置８は、エンボスロール１０，１２の下流にダンサローラ２４を備えており、エンボスロール１０，１２間を通過したウエブＷはダンサローラ２４により案内されることで張力が付与され、そして、レーザセンサ２６を通過した後、フィルタ製造装置２のガニチャテープ４上に供給される。
【００１９】
図５を参照すると、レーザセンサ２６は投光器２８及び受光器３０からなり、これらは互いに対向して配置されている。図５中に斜線を施して示すように投光器２８は垂直なレーザビーム帯Ｂを受光器３０に向けて出射する。
投光器２８と受光器３０との間にはガイドローラ３２が配置されており、このガイドローラ３２を介してエンボス加工済みのウエブＷが案内されている。ここで、図５から明らかなようにガイドローラ３２はその軸線がレーザビーム帯Ｂに向けて所定の角度、例えば３０°〜６０°の角度を存して傾斜した状態にある。
【００２０】
投光器２８から出射されたレーザビーム帯Ｂの幅はガイドローラ３２の直径よりも十分に広く、これにより、レーザビーム帯Ｂはその中央部分がガイドローラ３２及びウエブＷに遮られる。この結果、レーザビーム帯Ｂは２つのレーザビームＢ1，Ｂ2に分割され、受光器３０に受け取られる。受光器３０はレーザビームＢ1，Ｂ2間の間隔に相当する検出信号Ｓ1を出力し、この検出信号Ｓ1は図４に示す演算部３４に供給される。
【００２１】
ここで、検出信号Ｓ1は、図６に示されているようにガイドローラ３２の直径ＤにウエブＷの凹凸の厚みＴを加えた長さＬに相当することから、演算部３４は検出信号Ｓ1からガイドローラ３２の直径Ｄに相当する部分を差し引き、ウエブＷの凹凸の厚みＴに相当する厚み信号Ｓ2を出力する。
より詳しくは、厚み信号Ｓ2を求めるにあたり、先ずガイドローラ３２にウエブＷを導くことなく、ガイドローラ３２を回転させ、この状態で、演算部３４にて受光器３０からの検出信号Ｓ1を受け取る。この場合の検出信号Ｓ1はガイドローラ３２の直径Ｄに相当する部分Ｓ0を示す。それ故、この部分Ｓ0の平均値からガイドローラ３２の直径Ｄが算出され、その算出した直径Ｄが演算部３４内のメモリに記憶される。これにより、演算部３４の零セットが実施される。
【００２２】
このような演算部３４の零セットの後、エンボス加工済みのウエブＷがガイドローラ３２を介して導かれると、演算部３４は受光器３０からの検出信号Ｓ１からＳ０を差し引いた値、つまり、ウエブＷの凹凸の厚みＴに相当する厚み信号Ｓ２を出力し、この厚み信号Ｓ２はコントローラ３６（図４）に供給される。なお、演算部３４から出力される厚み信号Ｓ２もまた平均値である。
【００２３】
ここで、前述したようにガイドローラ３２はレーザセンサ２６の投光器２８から出射されるレーザビーム帯Ｂに対して傾斜しているので、ウエブＷの凹凸が絹目状に分布されていても、図７に示す如くウエブＷの凹凸はレーザビーム帯Ｂを必ず遮ることになる。これにより、検出信号Ｓ1はガイドローラ３２の直径ＤにウエブＷの凹凸の厚みＴを加えた長さＬを正確に示すものとなり、この結果、演算部３４から出力される厚み信号Ｓ2はウエブＷの厚みＴを正確に示す。
【００２４】
図４に示されているようにコントローラ３６は目標値設定器３８にも接続されており、この目標値設定器３８はウエブＷにおける凹凸の目標厚みＴＯを設定し、この目標厚みＴＯをコントローラ３６に供給する。そして、コントローラ３６は厚み信号Ｓ２と目標厚みＴＯとを比較し、その偏差Ｅ（＝Ｓ２−ＴＯ）に基づきリレー４０を介して前述したギヤモータ２２の作動を制御し、ウォームジャッキ２０を上下動、つまり、一対のエンボスロール１０，１２間の間隔を調整する。
【００２５】
具体的には、コントローラ３６は偏差Ｅに応じて、ギヤモータ２２の正転、停止及び逆転を以下のように制御する。
a)  偏差Ｅが正の閾値ＴH以上にある場合（Ｅ≧ＴH）、
ギヤモータ２２は逆転方向に連続して駆動され、エンボスロール１０，１２間の間隔は連続して増加される。
【００２６】
b)  偏差Ｅが閾値ＴHと閾値ＴLとの間にある場合（ＴL＜Ｅ＜ＴH）、
ギヤモータ２２は逆転方向に間隔的に駆動され、エンボスロール１０，１２間の間隔は間欠的に増加される。
c) 偏差Ｅが閾値ＴLと閾値−ＴLとの間にある場合（−ＴL≦Ｅ≦ＴL）、
ギヤモータ２２はその駆動が停止され、エンボスロール１０，１２間の間隔は維持される。
【００２７】
d) 偏差Ｅが閾値−ＴLと閾値−ＴHとの間にある場合（−ＴH＜Ｅ＜−ＴL）、
ギヤモータ２２は正転方向に間欠的に駆動され、エンボスロール１０，１２間の間隔は間欠的に減少される。
e) 偏差Ｅが閾値−ＴH以下の場合（Ｅ≦−ＴH）の場合、
ギヤモータ２２は正転方向に連続して駆動され、エンボスロール１０，１２間の間隔は連続して減少される。
【００２８】
ここで、図８から明らかなように一対のエンボスロール１０，１２間の間隔が増大されると、これらエンボスロール１０，１２における突起１４の噛み合い量Ｋが減少する結果、ウエブＷの凹凸の厚みＴは減少される。これに対し、エンボスロール１０，１２間の間隔が減少されると、前記噛み合い量Ｋが増加する結果、ウエブＷの凹凸の厚みＴは増加される。
【００２９】
上述したように検出したウエブＷの凹凸の厚みＴに基づき、エンボスロール１０，１２間の間隔、つまり、これらの突起１４の噛み合い量Ｋが制御される結果、ウエブＷの凹凸の厚みＴはエンボスロール１０，１２の温度上昇、つまり、その熱膨張による外径寸法の増加に拘わらず、一定の範囲（−ＴL≦Ｅ≦ＴL）に収められる。
【００３０】
この結果、エンボス加工装置８の運転始動時から、ウエブＷの凹凸の厚みＴが安定することになる。このことは、フィルタ製造装置２にて成形されたフィルタロッドを使用してフィルタ付シガレットが製造されたとき、そのチップペーパとフィルタの巻取紙（エンボス加工されたウエブＷ）との間の密着度を一定にし、ひいてはフィルタ付シガレットの品質向上が図れることを意味する。
【００３１】
一方、エンボス加工装置８において、図１に示されているように前述したダンサローラ２４の上方には超音波式の変位センサ４２が配置されており、この変位センサ４２はダンサローラ２４の上下位置を検出し、その検出信号を図９に示される演算部４４に供給する。演算部４４は、変位センサ４２からの検出信号に基づき、ダンサローラ２４の基準位置からの上下変位を検出し、その上下変位に対応した位置信号Ｐをコントローラ４６に供給する。ここで、ダンサローラ２４が基準位置から上昇した場合、位置信号Ｐは正の値をとり、逆に、ダンサロール２４が基準位置から下降した場合、位置信号Ｐは負の値をとる。
【００３２】
一方、コントローラ４６にはフィルタ製造装置２内でのウエブＷの速度信号Ｖもまた供給されている。ここで、速度信号Ｖはフィルタ製造装置における切断部６での切断タイミングから求めることができる。即ち、切断部６の切断ナイフ６ａは、ガニチャテープ４を走行させる主軸（図示しない）と同一の駆動源からの動力を受け、ガニチャテープ４、即ち、ウエブＷの走行に同期して回転される。それ故、切断ナイフ６ａの回転軸にロータリエンコーダ５０を連結することで、このロータリエンコーダ５０にて切断ナイフ６ａの切断周期を検出でき、その切断周期は演算部５２に供給される。演算部５２はＦ／Ｖ変換器を含んで構成され、その切断周期からウエブＷの走行速度に対応した速度信号Ｖを演算し、コントローラ４６に供給する。
【００３３】
コントローラ４６は、ウエブＷの速度信号Ｖにダンサローラ２４の位置信号Ｐ、即ち、ウエブＷの走行速度と一対のエンボスロール１０，１２からのウエブＷの送出速度との間の偏差を加算し、その加算結果に基づきサーボアンプ５４を介して一対のエンボスロール１０，１２のためのサーボモータ５６に制御信号を供給し、サーボモータ５６の回転速度、つまり、エンボスロール１０，１２の周速を調整する。
【００３４】
今、位置信号Ｐが正の値をとる場合、エンボスロール１０，１２の周速は増速され、ダンサローラ２４はその基準位置に向けて下降する。これに対し、位置信号Ｐが負の値をとる場合、エンボスロール１０，１２の周速は減速され、ダンサローラ２４は基準位置に向けて上昇する。つまり、エンボスロール１０，１２から送出されたウエブＷの送出速度はフィルタ製造装置２内でのウエブＷの走行速度に同期すべく制御され、これにより、ダンサローラ２４はその基準位置に維持されることになる。
【００３５】
従って、フィルタ製造装置２やエンボス加工装置８の運転始動時から定常運転に至るまでの過渡期や、その運転モードが低速モードと高速モードとの間にて切換えられる際の過渡期等にあっても、一対のエンボスロール１０，１２からフィルタ製造装置２に向けて供給されるウエブＷの張力は、ダンサローラ２４の自重にて決定される一定の値に維持され、ウエブＷの張力に変動が生じることはない。
【００３６】
この結果、張力不足に起因してウエブＷに弛みが生じることはなく、フィルタ製造装置２内でのウエブＷの蛇行や、この蛇行によるウエブＷの糊付け不良が回避される。一方、ウエブＷの張力が過度になることもないので、その破断が回避されることは勿論のこと、前述したようにフィルタロッドの成形後、ウエブＷの糊付け部と他の部位との収縮差に起因してフィルタロッドに反りが発生することもないし、また、ガニチャテープ４とウエブＷとの間のスリップに起因してフィルタロッドの長さが不均一となることもないので、フィルタ及びフィルタ付シガレットの品質向上に大きく寄与する。
【００３７】
本発明は上述の実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ウエブＷに形成すべき凹凸は絹目模様に限らず、種々の凹凸模様が考えられる。ここで、凹凸模様はウエブＷの全面に限らず、フィルタストリームの巻上成形時、互いに重ね合して糊付けされる両側縁を除いて形成することも可能である。
【００３８】
また、演算部４４は位置信号Ｐの代わりに、ダンサローラ２４の上下変動の速度やその加減速度の一方又はその両方をコントローラ４６に供給するものであってもよい。この場合、コントローラ４６は、ウエブＷの走行速度に対するウエブＷの送出速度の追従性を更に高めることができる。更に、速度信号Ｖは、ガニチャテープ４を走行させる主軸からロータリエンコーダを介して求めるようにしてよい。
【００３９】
更に、ダンサローラ２４の代わりに、ウエブＷにその重量に相当する付勢力を付与するスプリングを使用することもできる。
本発明のエンボス加工装置は、フィルタロッドの巻取紙用のウエブＷに限らず、シガレットの巻紙として使用されるウエブにも同様にして適用することができる。この場合、図１０に示されているように本発明のエンボス加工装置８は、シガレット製造装置いわゆる巻上機５８に直結される。この巻上機５８はフィルタ製造装置２と実質的に同様な構成を有し、そのウエブロールＲ１から繰り出されたウエブＷ１がエンボス加工装置８を経て、巻上機５８のガニチャテープ６０上に導かれている。この場合、ウエブＷ１によりたばこの刻を巻き上げて得られたたばこロッドはその巻紙にエンボス加工が施されているので、シガレットからの刻の先落ちを防止する上で大きく寄与する。
【００４０】
更に、前述の実施例では、ウエブロールＲ，Ｒ１は共に、フィルタ製造装置２及び巻上機５８に備えられているが、図１１に示すように、フィルタ製造装置２や巻上機５８とは別に、ウエブの自動供給装置７０を備えていてもよい。この場合、ウエブの自動供給装置７０は、ウエブロールのためのボビンと、リザーバ及び接続装置を含むことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のエンボス加工装置（請求項１）は、一対のエンボスロールの温度上昇に拘わらず、エンボス加工したウエブの厚みを一定に維持でき、そのウエブを使用した喫煙用物品の品質を向上することができる。
また、本発明のエンボス加工装置は、エンボス加工したウエブを使用して喫煙用物品を製造するにあたり、ウエブの張力が一定に維持されているので、そのウエブを使用して得られる喫煙用物品の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルタ製造装置に直結したエンボス加工装置の概略正面図である。
【図２】エンボスロールの周面に形成される凹凸模様である。
【図３】エンボスロールの一部外周の断面図である。
【図４】一対のエンボスロール間の間隔を調整する制御機構の概略図である。
【図５】レーザセンサの概略斜視図である。
【図６】レーザセンサの零セットを説明するための図である。
【図７】レーザセンサのレーザビーム幅とウエブの凹凸の関係を示した図である。
【図８】一対のエンボスロールの噛み合い状態を示した断面図である。
【図９】一対のエンボスロールの周速を調整する制御機構の概略図である。
【図１０】巻上機に適用したエンボス加工装置を示す図である。
【図１１】変形例を示した概略図である。
【符号の説明】
１０，１２  エンボスロール
２０        ウォームジャッキ（間隔調整手段）
２２        ギヤモータ（間隔調整手段）
２６        レーザセンサ（厚み検出手段）
３６        コントローラ（間隔制御手段）
３８        目標設定器
４２        変位センサ（偏差検出手段）
４６        コントローラ（速度制御手段）
５０        ロータリエンコーダ（速度検出手段）
５６        サーボモータ（駆動手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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