(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シガレットの吸い口に連結されて該シガレットを吸引するシリンジと、
パルス駆動されて上記シリンジを吸引駆動するステッピングモータと、
このステッピングモータの駆動を制御するコントローラと、
前記シガレットの喫煙条件に従って前記ステッピングモータの駆動速度を制御する情報を作成し、前記シガレットの吸引周期の情報と共に所定の通信回線を介して前記コントローラに付与する喫煙条件設定手段とを具備し、
上記喫煙条件設定手段は、
前記シガレットを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引時間に従って、予め求められている吸引力の変化の形態を近似した波形データの始点と終点とにより示される時間幅を設定する手段と、
この時間幅が設定された波形データの積分値が、前記シガレットの１回当たりの吸引量に相当するように上記波形データの波形高さを設定する手段と、
上記時間幅および波形高さが設定された波形データを単位時間毎に分割し、前記シリンジに上記単位時間毎の吸引力を発生させるに必要な前記ステッピングモータに対する各単位時間毎の駆動パルス数を、パルス速度のデータ系列からなる駆動速度の制御情報として求める手段と
を備えることを特徴とする自動喫煙装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シガレットの品質検査に用いられる自動喫煙装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
シガレットの品質検査には、その大きさ（長さと巻径）・形状・重さ等を計測する外観検査と、実際にシガレットを喫煙燃焼させて、その吸気煙中のガス成分やガス濃度を検出する分析検査とがある。この種の分析検査は、自動喫煙装置を用いて標準的な喫煙動作をシミュレートしてシガレットを燃焼させ、その吸気煙を捕集してガス分析することによりなされる。この分析検査により、例えばシガレット１本当たりのタール量やニコチン量が求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述した自動喫煙装置は、概略的にはシガレットの吸い口に連結されて該シガレットを吸引するシリンジと、このシリンジを吸引駆動するモータと、このモータの駆動を制御するコントローラとを備えている。そしてシガレットを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引時間とその吸引周期とに従って、前記コントローラの制御により前記モータを断続的に作動させることで前記シリンジを一定量ずつ吸引駆動している。
【０００４】
しかしながらシガレットの吸引条件を変更しようとしても、従来の自動喫煙装置においては上述したようにモータを断続的にＯＮ／ＯＦＦさせているだけなので、１回当たりの吸引量を変更することができないと言う問題があった。ちなみに１回当たりの吸引量を変更しようとする場合には、モータによるシリンジの吸引速度（モータの回転速度）を変えることが必要であり、その制御が非常に大変であった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シガレットの吸引条件、特にシガレットを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引量を簡易に変えることのできる自動喫煙装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る自動喫煙装置は、シガレットの吸い口に連結されて該シガレットを吸引するシリンジと、パルス駆動されて上記シリンジを吸引駆動するステッピングモータと、前記シガレットの喫煙条件に従って上記ステッピングモータの駆動速度を制御する情報を作成し、前記シガレットの吸引周期の情報と共に所定の通信回線を介して前記コントローラに付与する喫煙条件設定手段とを具備したものであって、
特に上記喫煙条件設定手段は、
(ａ)  前記シガレットを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引時間に従って、予め求められている吸引力の変化の形態を近似した波形データの始点と終点とにより示される時間幅を設定する手段と、
(ｂ)  この時間幅が設定された波形データの積分値が、前記シガレットの１回当たりの吸引量に相当するように上記波形データの波形高さを設定する手段と、
(ｃ)  上記時間幅および波形高さが設定された波形データを単位時間毎に分割し、前記シリンジに上記単位時間毎の吸引力を発生させるに必要な前記ステッピングモータに対する各単位時間毎の駆動パルス数を、パルス速度のデータ系列からなる駆動速度の制御情報として求める手段と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
即ち、前記喫煙条件設定手段は、１回当たりの吸引時間において所定の吸引量となるように定められる所定の単位時間毎の吸引力から、各単位時間毎の吸引力を生起する上での前記シリンジの移動速度を、ひいてはステッピングモータの駆動速度（パルス速度）を求めて前記波形データを作成し、この波形データと前記シガレットの吸引周期の情報とを所定の通信回線を介して前記コントローラに付与して、その作動を制御するように構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る自動喫煙装置について説明する。
図１は、自動喫煙装置の要部概略構成を示す側面図である。この自動喫煙装置は、シガレットＴの吸い口（フィルタ部または端部）が装着されるフォルダ１と、このフォルダ１に連接されてシガレットＴを吸引するシリンジ２と、このシリンジ２を吸引駆動するステッピングモータ３とを備え、フォルダ１に装着されたシガレットＴの先端を着火した後、前記シリンジ２により該シガレットＴを間欠的に吸引してシガレットＴを喫煙燃焼させて、その主流煙および副流煙をそれぞれ捕集するように構成される。主流煙の捕集は前記フォルダ１に連結された捕集管４を介して行われ、また副流煙の捕集はシガレットＴの上方に位置付けられる集煙フード５を介して行われる。
【０００９】
尚、上記フォルダ１とシリンジ２とからなる喫煙ユニットは、図２に自動喫煙装置の要部正面図を示すように自動喫煙装置の幅方向に複数（例えば２０ユニット）並べて設けられ、複数本のシガレットＴを一括して、或いは選択的に喫煙燃焼させ得るようになっている。また前記各喫煙ユニットにおけるシリンジ２は、例えば複数個のステッピングモータ３によってそれぞれ個別に吸引駆動されるように構成されるが、所定数（例えば５個）のシリンジ２毎に１つのステッピングモータ３により同時に吸引駆動するように構成することも可能である。
【００１０】
この自動喫煙装置においては上述した複数のステッピングモータ３のそれぞれに対応して、図３に示すようにシガレットＴの喫煙条件に従って該ステッピングモータ３の駆動速度を制御するコントローラ６と、このコントローラ６の制御を受けて上記ステッピングモータ３を駆動するモータドライバ７とが設けられる。特に上記コントローラ４は、後述するシガレットＴの吸引力に変化を与える波形データに従ってステッピングモータ３を駆動するパルスの速度（パルス周波数）を変化させ、これによって該ステッピングモータ３の回転速度を制御して前記シリンジ２の動作速度（吸引速度）を可変制御するものとなっている。
【００１１】
ところで上記波形データは、喫煙条件設定手段としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８において、シガレットＴを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引時間とその吸引量とに従って、前記ステッピングモータ３の駆動速度を規定するパルス速度（パルス周波数）のデータ系列として作成される。そしてこの波形データ（パルス速度のデータ系列）は、前記シガレットＴの喫煙周期のデータと共に、例えばＵＳＢによる高速通信によりシーケンサ９に送信され、このシーケンサ９による管理の下で、例えばＲＳ２３２Ｃによる多軸制御用ケーブルを介して前記各コントローラ３における動作制御用メモリ（図示せず）にそれぞれ書き込まれる。
【００１２】
ここで上記パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８により実行される、シガレットＴの喫煙条件に応じた波形データ（パルス速度のデータ系列）の作成について説明すると、シガレットＴを間欠的に喫煙（吸引）する際の１回当たりの喫煙量（吸引量；パフ量）は、図４(ａ)に示すようにシガレットＴに対する吸引力の喫煙時間（吸引時間）に亘る積分値（面積）として表すことができる。
【００１３】
またその喫煙時の吸引力は、その喫煙時間に亘って一定であるとは限らず、一般的には喫煙開始時と喫煙終了時とにおいてその吸引力が弱くなる。更にステッピングモータ３の駆動慣性力やシリンジ２の駆動慣性力等を考慮した場合、その駆動開始時には徐々にその駆動力を強くし、駆動停止時には徐々にその駆動力を弱くすることが望ましい。従ってシリンジ２を駆動することで生起されるシガレットＴに対する吸引力の変化を、サイン波形や三角波形、台形波形等により近似すれば、実際の喫煙者による喫煙の形態を良好にシミュレートすることが可能となる。
【００１４】
そこで前記パーソナルコンピュータ８においては、シガレットＴの喫煙条件である１回当たり喫煙時間とその喫煙量、およびその喫煙周期の各情報を入力し、またメモリ１０に予め登録されている上述した吸引力の変化の形態を近似したサイン波や三角波等の基本波形データに基づいて、シリンジ２を用いて発生させる吸引力の変化の形態を表す波形データを求めている。
【００１５】
具体的には上記喫煙時間とその喫煙量とに従って上記基本波形データの始点と終点とにより示される時間幅が上記喫煙時間となるように設定し、且つその波形データの積分値（面積）が上記喫煙量となるようにその波形高さを可変してシガレットＴの吸引力に変化を与える波形データを作成する。そしてこの波形データを所定の単位時間毎に分割し、各単位時間において前記シリンジ２を用いて発生させるべき吸引力（シリンジ２の単位時間当たりの移動量）を上記波形データからそれぞれ求めることで、上記波形データを示すデータ系列を作成している。
【００１６】
ちなみに上記シリンジ２の単位時間当たりの移動量は、該シリンジ２を駆動するステッピングモータ３に加える駆動パルスの単位時間当たりのパルス数により規定される。従って前記シリンジ２を上記単位時間毎に上述した移動量ずつ駆動するべく、前記パーソナルコンピュータ８においては、前記ステッピングモータ３に加える各単位時間当たりのパルス数、即ち、パルス速度（パルス周波数）のデータ系列を求めるものとなっている。そしてこのパルス速度のデータ系列を、１回の喫煙吸引を制御する波形データとして前述したシーケンサ９に出力し、前述した吸引周期のデータと共に前記各コントローラ３に与えている。
【００１７】
尚、上述した波形データ（パルス速度のデータ系列）は、実際的には、例えば表計算ソフトプログラムを用いて作成される。この場合には図５に示すように、先ずシリンジ２の内径（設計仕様）Ａから求められるシリンジ内面積Ｂと、喫煙条件として入力された喫煙量（吸引量）Ｃとに従い、該喫煙量（吸引量）Ｃを確保するに必要なシリンジ２の移動量（駆動量）Ｄを求める。そして上記移動量（駆動量）Ｄだけシリンジ２を移動させるに必要なステッピングモータ３の全パルス数Ｅを求める。
【００１８】
例えば[３５ｍＬ]の喫煙量（吸引量）Ｃを確保するに必要なシリンジ２の移動量Ｄが[３０.０６５ｍｍ]として求められた場合、１パルス当たり０.３６°回転するステッピングモータ３を用いて上記シリンジ２を[３０.０６５ｍｍ]移動させるに必要な駆動パルスのパルス総数Ｅが、その仕様に応じて[１５０３２パルス]として求められる。
【００１９】
一方、１回当たりの喫煙時間Ｆを、例えば５０個の単位区間に区分して各単位区間を特定する制御タイミングのデータ系列Ｇを求める。そして前述した基本波形データに従って上記各制御タイミングにおいてシリンジ２を所定量ずつ移動させるに必要なパルス数（相対パルス）Ｈを上記パルス総数Ｅを大枠として比例配分して求めれば、ステッピングモータ３に加えられるパルス数の累計（絶対パルス）Ｉが求められる。そして上記各制御タイミングにおいてステッピングモータ３に上記パルス数（相対パルス）Ｈの駆動パルスを印加するべく、各制御タイミングにおけるパルス速度（パルス周波数）を求めれば、これによってパルス速度のデータ系列Ｊを求めることが可能となる。
【００２０】
この結果、ステッピングモータ３は図４(ｂ)に示すように前記相対パルスＨの数に相当する角度ずつ駆動され、その全体の回転角度が図４(ｃ)に示すように変化する。そしてこのステッピングモータ３の回転に伴うシリンジ２の移動駆動により、図４(ａ)に示すような変化の形態で吸引力が生起されてシガレットＴの前記喫煙量Ｃで示される自動喫煙が行われることになる。
【００２１】
かくして上述した如く構成された自動喫煙装置によれば、シリンジ２を駆動して自動喫煙されるシガレットＴの喫煙量Ｃを、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８において作成した波形データに従って簡易に制御することができる。しかも喫煙量のみならず、その喫煙時間についても容易に可変設定することができ、種々の喫煙条件を容易に設定することができる。またパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８において作成した波形データを、各コントローラ６にそれぞれ付与するだけでよいのでその管理が容易であり、コントローラ６での処理負担を大幅に軽減することができる等の利点がある。
【００２２】
尚、実際の運用に際しては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８において作成した波形データに従ってステッピングモータ３を作動を制御してシリンジ２を駆動し、そのときの喫煙量（吸引量）を流量計を用いる等して計測し、その計測結果を前記パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８にフィードバックすることで前記波形データを修正（補正）し、装置の設計・組み立て誤差等を補償するようにすれば良い。また自動喫煙装置が設備される試験現場と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８とを所定の通信回線（例えばインターネット）を介して結んで、上記パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８にて作成した波形データを複数の試験現場における自動喫煙装置のコントローラ６にそれぞれダウンロードするように構成することも可能である。
【００２３】
また実施形態においては、喫煙時間を５０個の単位区間に区分してデータ系列を求めたが、その分割数は仕様に応じて定めれば良いものであり、また単位時間を固定的に定めることも勿論可能である。更にはここではステッピングモータ３を用いてシリンジ２を駆動するものとしたが、リニアモータを用いてシリンジ２を駆動することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シガレットを間欠的に吸引する際の１回当たりの吸引量や吸引時間等の喫煙条件を簡易に変えることができるので、種々の喫煙条件におけるシガレットの品質検査を容易に実行することができる。しかもコントローラに付与する制御データを、パーソナルコンピュータからなる喫煙条件設定手段においてその喫煙条件に応じて簡易に作成してシリンジの作動を制御することができるので、その構成の簡易化とシステム設定の容易化を図り得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動喫煙装置の要部概略構成を示す側面図。
【図２】自動喫煙装置の要部概略構成を示す正面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る自動喫煙装置におけるモータ制御系の概略構成を示す図。
【図４】図３に示すモータ制御系によるステッピングモータの駆動の様子を示す図。
【図５】図３に示すモータ制御系のパーソナルコンピュータによる波形データの作成例を示す図。
【符号の説明】
１  フォルダ
２  シリンジ
３  ステッピングモータ
６  コントローラ
７  モータドライバ
８  パーソナルコンピュータ（喫煙条件設定手段）
９  シーケンサ
【図１】
0003754311.tif 000002
【図２】
0003754311.tif 000003
【図３】
0003754311.tif 000004
【図４】
0003754311.tif 000005
【図５】
0003754311.tif 000006