專利名稱：檢測(cè)棒狀物內(nèi)的填充材料密度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)棒狀物內(nèi)的填充材料密度的裝置，特別是涉及在檢測(cè)用卷煙機(jī)制造的煙棒內(nèi)的煙絲的填充密度方面適合的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
乞今為止這種填充密度檢測(cè)裝置一直使用放射線。更詳細(xì)地講，檢測(cè)裝置向煙棒照射放射線，根據(jù)該放射線通過(guò)煙絲時(shí)的衰減度檢測(cè)煙絲的填充密度。
但是，在放射線使用中，在其安全對(duì)策方面必須有嚴(yán)格的管理體制，放射線型檢測(cè)裝置的操作很不容易。
因此，代替放射線開(kāi)發(fā)了使用紅外線的填充密度檢測(cè)裝置。例如在特公昭8-2288號(hào)公報(bào)上公開(kāi)了一個(gè)例子。該公知的檢測(cè)裝置裝備有多個(gè)紅外線光源和多個(gè)光接收器。這些光源和光接收器在卷煙機(jī)中配置在煙棒的水平送出通路上，而且送出通路從卷煙機(jī)的包裝部延伸。
檢測(cè)裝置從各光源向煙棒的外周面發(fā)射紅外線。另一方面，透過(guò)煙棒的紅外線或在煙棒內(nèi)的空隙中漫射后的紅外線由各光接收器接收，然后根據(jù)紅外線的光接收量輸出表示煙絲填充密度的密度信號(hào)。
這樣的密度信號(hào)的輸出電平與使紅外線透過(guò)的透過(guò)法式相比，紅外線漫射的漫射方式高。漫射式的檢測(cè)裝置適合煙絲填充密度的測(cè)定。因而，若使用漫射方式的檢測(cè)裝置測(cè)定煙棒內(nèi)煙絲的填充密度，也能檢測(cè)出煙棒內(nèi)的軟點(diǎn)。在此，軟點(diǎn)表示煙棒中煙絲的填充密度比標(biāo)準(zhǔn)限度還低的部分。
在所述公報(bào)中公布的漫射式的檢測(cè)裝置(參見(jiàn)圖6)中，紅外線光源和光接收器在煙棒的周?chē)较蚪换ヅ渲?，而光源彼此之間和光接收器彼此之間隔著煙棒互為相對(duì)配置。
因此，互為相對(duì)置的光源只照射煙棒內(nèi)的同一部分。在煙棒的橫斷面上看，紅外線的照射區(qū)域小。因此，在煙棒內(nèi)的紅外線的漫射效率低，公知的檢測(cè)裝置涉及煙棒的整個(gè)橫斷面，不能更精確地檢測(cè)煙絲的填充密度。
另外，在相對(duì)的各對(duì)光源中，由于其中一對(duì)配置在水平面內(nèi)，從這些光源射到煙棒內(nèi)的紅外線在煙棒內(nèi)幾乎直接通過(guò)處于上下迭積狀態(tài)的煙絲間。因而，公知的檢測(cè)裝置不能在煙棒內(nèi)使紅外線良好地漫射，軟點(diǎn)的檢測(cè)精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置使用放射線以外的、管理容易的檢測(cè)光，可以高精度地檢測(cè)棒狀物內(nèi)的填充材料的填充密度。
上述目的由本發(fā)明的檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)裝置包括光入射單元，所述光入射單元是使檢測(cè)光入射射到所述棒狀物內(nèi)的單元，包括沿所述棒狀物的周?chē)较蜞徑渲迷诎鼑霭魻钗锏囊?guī)定的圓弧區(qū)域內(nèi)并使所述檢測(cè)光分別射入所述棒狀物的同一橫斷面內(nèi)的多個(gè)光源；光接收單元，所述光接收單元是接收來(lái)自所述棒狀物的檢測(cè)光的單元，包括從所述棒狀物的周?chē)较蚩床慌c所述各光源相對(duì)地配置在所述圓弧區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)并接收從所述棒狀物沿所述橫斷面發(fā)射的檢測(cè)光產(chǎn)生表示光接收量的信號(hào)的至少一個(gè)光接收器；和根據(jù)來(lái)自所述光接收器的信號(hào)測(cè)定所述填充材料的填充物密度的測(cè)定單元。
根據(jù)上述檢測(cè)裝置，來(lái)自各光源分別射入到棒狀物內(nèi)的檢測(cè)光在棒狀物內(nèi)的填充材料中反射，而且通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該反射在棒狀物內(nèi)的空隙中漫射。之后漫射的檢測(cè)光由棒狀物發(fā)射，被光接收器接收。光接收器供給測(cè)定單元接收檢測(cè)光的接收光量的信號(hào)，測(cè)定單元根據(jù)接收的信號(hào)測(cè)定填充材料的填充密度。
由于從各光源射入棒狀物內(nèi)的檢測(cè)光向棒狀物入射的方向互不相同，所以從橫斷面看檢測(cè)光照射很廣的區(qū)域，幾乎遍及橫斷面的整個(gè)區(qū)域地漫射。其結(jié)果在光接收器上接收到的漫射后的檢測(cè)光的接收光量正確地表示棒狀物內(nèi)填充物的密度。
光入射單元包括四個(gè)光源，這些光源沿棒狀物的周?chē)较蛴梢?guī)定的角度隔開(kāi)。另一方面，光接收單元包括兩個(gè)光接收器，這些光接收器也在棒狀物的周?chē)较蛞砸?guī)定的角度隔開(kāi)。
當(dāng)棒狀物是從卷煙機(jī)的包裝部水平送出的煙棒時(shí)，檢測(cè)裝置測(cè)定煙棒內(nèi)的煙絲的填充密度。這時(shí)檢測(cè)裝置的各光源最好從水平方向以外的方向向煙棒內(nèi)射入檢測(cè)光。這時(shí)檢測(cè)光不會(huì)無(wú)反射地通過(guò)煙棒內(nèi)的煙絲間的空隙，從煙棒只發(fā)射漫射后的檢測(cè)光。
具體而言，四個(gè)光源以45度角相互隔離。另一方面，兩個(gè)光接收器由90度角相互隔離。更優(yōu)選的是光源中的兩個(gè)以?shī)A著棒狀物垂直的縱斷面的隔開(kāi)配置，其余的光源以?shī)A著棒狀物的水平的縱斷面隔開(kāi)配置。這時(shí)來(lái)自各光源的檢測(cè)光同樣在煙棒內(nèi)漫射，而且，光接收器可以很好地接收從煙棒發(fā)射的檢測(cè)光。
這時(shí)一個(gè)光接收器可以配置在鉛直的縱斷面上，而另一個(gè)光接收器可以配置在水平的縱斷面上。
光源和光接收器可以安裝在圍繞煙棒的托架上。這時(shí)，這些光源和光接收器形成一個(gè)檢測(cè)單元。
各光源可以把作為檢測(cè)光的紅外線射入煙棒中。這時(shí)，紅外線在煙棒內(nèi)的漫射性優(yōu)良，而且也容易管理。


圖1表示在卷煙機(jī)中安裝本發(fā)明的檢測(cè)單元時(shí)檢測(cè)單元的配置位置的圖；圖2是圖1的檢測(cè)單元的橫斷面；圖3表示使用圖1的檢測(cè)單元控制卷煙機(jī)的排除裝置的電路圖；圖4表示從各光源向煙棒內(nèi)射入的紅外線的射入?yún)^(qū)域的模式圖；圖5～圖7分別是表示本發(fā)明的檢測(cè)單元與公知的檢測(cè)單元之間檢測(cè)性能的比較結(jié)果的曲線；圖8是表示在過(guò)濾棒制造機(jī)中安裝本發(fā)明的檢測(cè)單元的例子的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是卷煙機(jī)的一部分，即表示煙棒T的水平送出通路2。送出通路2從制造機(jī)的包裝部通過(guò)切斷部延伸。
包裝部將煙絲上下迭積的煙流用紙包起來(lái)，形成煙棒T，煙棒T內(nèi)的煙絲基本上維持上下迭積的狀態(tài)。另一方面，切斷部在每一個(gè)規(guī)定的長(zhǎng)度切斷煙棒T，形成卷煙棒，卷煙棒具有用于制造過(guò)濾咀卷煙的卷煙的兩根份的長(zhǎng)度。
送出通路2包括容許煙棒T通過(guò)的棒導(dǎo)軌4、6、8、10。這些棒導(dǎo)軌形成管狀或環(huán)狀。棒導(dǎo)軌4～10順次配置在煙棒T的送出方向上。
切斷部側(cè)的棒導(dǎo)軌10形成成管狀，在棒導(dǎo)軌10的中途配置實(shí)施例之一的漫射式檢測(cè)單元14。
另一方面，在棒導(dǎo)軌6、8之間確保規(guī)定的空間，在該空間中配置所述的公知的漫射式檢測(cè)單元12。檢測(cè)單元12用于評(píng)價(jià)檢測(cè)單元14的輸出結(jié)果。
圖2表示檢測(cè)單元14的詳細(xì)情況。檢測(cè)單元14裝備有環(huán)狀的托架16。托架16包圍在棒導(dǎo)軌10的外周，托架16包括四個(gè)光源18、20、22、24和兩個(gè)光接收器26、28。各光源是鹵素?zé)簦涑黾t外線。另一方面，各光接收器是光電變換器。
由圖2可知，四個(gè)光源和兩個(gè)光接收器配置在托架16的同一橫斷面內(nèi)。更詳細(xì)地光源18～24在托架16周?chē)较蛏嫌邢嚅g配置，向棒導(dǎo)軌10內(nèi)突出的紅外線發(fā)射部18a、20a、22a、24a。這些發(fā)射部在通過(guò)棒導(dǎo)軌10內(nèi)的煙棒T的周?chē)较蛏弦?5度角隔開(kāi)。
因此，在棒導(dǎo)軌10上形成徑方向孔30、32、34、36，這些徑方向孔也在棒導(dǎo)軌10的周?chē)较蛏厦扛?5度角間隔開(kāi)，收入相應(yīng)的光源18～24的發(fā)射部。徑方向孔30～36在棒導(dǎo)軌10的內(nèi)周面上開(kāi)口，因此，來(lái)自光源18～24的紅外線通過(guò)相應(yīng)的徑方向孔照射到煙棒T的外周面上。
由圖2可知，光源18、20以隔著托架16的垂直的縱斷面PV的方式隔開(kāi)，與此相對(duì)應(yīng)，光源22、24以隔著托架16的水平的縱斷面PH的方式隔開(kāi)。因而，來(lái)自各光源的紅外線的發(fā)射方向無(wú)論哪一個(gè)都相對(duì)煙棒T內(nèi)的煙絲的迭層方向交叉。
另一方面，光接收器26、28在托架16的直徑方向看配置在與光源18～24相反側(cè)的區(qū)域中，更詳細(xì)地講，光接收器26、28有分別配置在縱斷面PV、縱斷面PH上，向棒導(dǎo)軌10內(nèi)突出的光接收部26a、28a。
因此，棒導(dǎo)軌10有兩個(gè)徑方向孔38、40，這些徑方向孔38、40放入相應(yīng)光接收器的光接收部。徑方向孔38、40也在棒導(dǎo)軌10的內(nèi)周面上開(kāi)口，光接收器的光接收部可以接收通過(guò)煙棒T的紅外線。
然而，由圖2可知，由于光接收器26、28不對(duì)著光源18～24中的任何一個(gè)，從光源18～24射入煙棒T的紅外線不能透過(guò)煙棒T內(nèi)的煙絲和空隙直接到達(dá)光接收器26、28。在此，煙棒T內(nèi)的空隙率大約在65％到75％的范圍內(nèi)。
如圖2所示，光源18～24分別電連接在供電電路42上。另一方面，光接收器26、28分別電連接在測(cè)定器44上。從供電電路42向光源18～24一供給電功率，各光源就分別從其發(fā)射部發(fā)射紅外線，這些紅外線通過(guò)相應(yīng)的徑方向孔30～36射入煙棒T內(nèi)。射入的紅外線邊靠煙棒T內(nèi)的煙絲反射，邊在煙棒內(nèi)的空隙中漫射，之后從煙棒T通過(guò)徑方向孔38、40發(fā)射，分別由光接收器26、28的光接收部接收。
另一方面，光接收器26、28將與紅外線的光接收量成比例的電信號(hào)V1、V2分別供給測(cè)定器44。測(cè)定器44根據(jù)來(lái)自光接收器26、28的電信號(hào)V1、V2生成表示煙棒T內(nèi)的煙絲的填充密度的密度信號(hào)SD，向卷煙機(jī)發(fā)射。
測(cè)定器44可以使用所述公報(bào)中記載的測(cè)定器，因此測(cè)定器44的具體說(shuō)明從略。
由如圖3所示的測(cè)定器44發(fā)送的密度信號(hào)SD通過(guò)卷煙機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器46供給控制器48?？刂破?8包括有微機(jī)。另一方面，由卷煙機(jī)的延時(shí)發(fā)生器50通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器46供給控制器48延遲時(shí)間ST。
在此，延時(shí)發(fā)生器50根據(jù)從檢測(cè)單元14到設(shè)在切斷部下游的卷煙棒排除裝置52的距離和煙棒T即卷煙棒現(xiàn)有的送出速度計(jì)算延遲時(shí)間ST，該延遲時(shí)間ST表示通過(guò)檢測(cè)單元14的煙棒T的部位到作為卷煙棒到達(dá)排除裝置52所需要的時(shí)間。
當(dāng)密度信號(hào)SD供給控制器48時(shí)，控制器48就將密度信號(hào)SD與標(biāo)準(zhǔn)限度相比較。密度信號(hào)SD比標(biāo)準(zhǔn)限度小時(shí)，也就是煙絲的填充密度比標(biāo)準(zhǔn)填充密度低得多時(shí)，控制器48判定在煙棒T內(nèi)存在煙絲的填充密度低的軟點(diǎn)。從作出該判斷的時(shí)刻經(jīng)過(guò)延遲時(shí)間ST后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器46將排除信號(hào)E供給排除裝置52。
排除裝置52一收到排除信號(hào)E就立刻動(dòng)作，將包含軟點(diǎn)的卷煙棒排除到送出通路2的外側(cè)。
所述的四個(gè)光源18～24由于在煙棒T的周?chē)较蛏厦扛?5度角間隔開(kāi)，故來(lái)自各光源的紅外線從煙棒T的周?chē)较蚩?，從大約135度的外周區(qū)域射入到煙棒T內(nèi)。因此，由圖4可知，射入煙棒T內(nèi)的紅外線罩住煙棒T的幾乎整個(gè)橫斷面地射向煙棒T內(nèi)。射入到煙棒T內(nèi)的紅外線被內(nèi)部的煙絲反射，而且由于反復(fù)進(jìn)行該反射，同樣也在煙棒T內(nèi)的空隙中漫射。
因此，同樣在煙棒T內(nèi)漫射的紅外線通過(guò)棒導(dǎo)10的徑方向孔38、40漏出。該漏出的紅外線分別由光接收器26、28接收。在此，由于光接收器26、28接收的紅外線同樣在煙棒T內(nèi)漫射，在光接收器26、28上接收的紅外線的接收光的電平正確地表示煙絲的填充密度，該結(jié)果可以高精度地檢測(cè)出煙棒T內(nèi)的軟點(diǎn)。
另外，由于來(lái)自光源18～24的紅外線沒(méi)有水平地射入煙棒T內(nèi)，故紅外線不會(huì)直接通過(guò)煙棒T內(nèi)的空隙射向著光接收器。因而光接收器26、28可以只接收在煙棒T內(nèi)漫射的紅外線。其結(jié)果光接收器26、28接收的紅外線的光接收量正確地表示煙絲的填充密度。
圖5～圖7表示同時(shí)使用本發(fā)明的檢測(cè)單元14和所述公報(bào)的檢測(cè)單元12，分別測(cè)定卷煙棒內(nèi)的煙絲填充密度的結(jié)果。在圖5～圖7中使用本發(fā)明的檢測(cè)單元14得到的密度信號(hào)波形以實(shí)線表示；使用公知的檢測(cè)單元12得到的密度信號(hào)波形以虛線表示。
由圖5～圖7可知，若使用本發(fā)明的檢測(cè)單元14與使用公報(bào)的檢測(cè)單元12的情況相比，密度信號(hào)的輸出電平整體變高，能夠高精度的測(cè)定填充密度。在圖5～圖7中點(diǎn)劃線的圓圈表示存在軟點(diǎn)。
本發(fā)明不限于所述的一個(gè)實(shí)施例，可以是各種變形。
例如光源和光接收器的數(shù)量不限于示例的數(shù)目。
另外，本發(fā)明的檢測(cè)裝置在軟點(diǎn)檢測(cè)之外也可以用于卷煙棒內(nèi)平均填充密度的測(cè)定。這種情況可以根據(jù)平均填充密度的測(cè)定結(jié)果控制用于煙流的整理裝置。整理裝置配置在包裝部的上游，調(diào)整在煙流上的煙絲的層厚。
而且，本發(fā)明的檢測(cè)裝置也能安裝在煙絲之外的填充密度的如圖8所示的過(guò)濾棒制造機(jī)上。過(guò)濾棒制造機(jī)是在其包裝部中通過(guò)用紙包住纖維狀的過(guò)濾材料，制造過(guò)濾棒F的機(jī)器，其包裝部的結(jié)構(gòu)與卷煙機(jī)一樣。
這種情況下，所述檢測(cè)單元14配置棒導(dǎo)軌54，該導(dǎo)軌引導(dǎo)從包裝部向切斷部在水平方向上送出的過(guò)濾棒F，同樣檢測(cè)濾棒F內(nèi)的過(guò)濾材料的填充密度。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)形成棒狀物的填充材料的填充密度的檢測(cè)裝置，其特征在于包括光入射單元，所述光入射單元是使檢測(cè)光入射射到所述棒狀物內(nèi)的單元，包括沿所述棒狀物的周?chē)较蜞徑渲迷诎鼑霭魻钗锏囊?guī)定的圓弧區(qū)域內(nèi)并使所述檢測(cè)光分別射入所述棒狀物的同一橫斷面內(nèi)的多個(gè)光源，光接收單元，所述光接收單元是接收來(lái)自所述棒狀物的檢測(cè)光的單元，包括從所述棒狀物的周?chē)较蚩床慌c所述各光源相對(duì)地配置在所述圓弧區(qū)域以外的區(qū)域內(nèi)并接收從所述棒狀物沿所述橫斷面發(fā)射的檢測(cè)光產(chǎn)生表示光接收量的信號(hào)的至少一個(gè)光接收器，和根據(jù)來(lái)自所述光接收器的信號(hào)測(cè)定所述填充材料的填充物密度的測(cè)定單元。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述光入射單元包括四個(gè)光源，這些光源在所述棒狀物的周?chē)较蛞砸?guī)定的角度隔離配置，所述光接收單元包括兩個(gè)光接收器，這些光接收器在所述棒狀物的周?chē)较蛞砸?guī)定的角度隔離配置。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述棒狀物是從卷煙機(jī)的包裝部向水平方向上送出的煙棒。所述裝置測(cè)定所述煙棒內(nèi)的煙絲的填充密度。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述各光源從水平方向以外的方向使所述檢測(cè)光射入所述煙棒內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述四個(gè)光源以45度角相互隔離配置。
6.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述兩個(gè)光接收器以90度角相互隔離配置。
7.如權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述光源中的兩個(gè)隔著所述棒狀物的鉛直縱斷面配置，其余的所述光源隔著所述棒狀物的水平縱斷面配置。
8.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述光接收器的一個(gè)配置在所述鉛直縱斷面上，所述光接收器的另一個(gè)配置在所述水平縱斷面上。
9.如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述光源和所述光接收器安裝在包圍煙棒的托架上。
10.如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述各光源使作為檢測(cè)光的紅外線射入所述煙棒中。
11.如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于所述棒狀物是從過(guò)濾棒制造機(jī)的包裝部向水平方向送出的過(guò)濾棒，所述裝置檢測(cè)所述過(guò)濾棒內(nèi)的過(guò)濾材料的填充密度。
全文摘要
本發(fā)明是檢測(cè)煙棒內(nèi)的煙絲的填充密度的裝置，該裝置包括在煙棒(T)周?chē)扛?5度角離開(kāi)配置并分別將紅外線射入煙棒(T)內(nèi)的四個(gè)光源(18、20、22、24)、配置在與煙棒(T)周?chē)乃膫€(gè)光源相反側(cè)并相隔90度角隔離開(kāi)的兩個(gè)光接收器(26、28)、和根據(jù)從這些光接收器(26、28)的輸出測(cè)定煙棒(T)內(nèi)的煙絲的填充密度的測(cè)定器44。
文檔編號(hào)G01N9/24GK1440243SQ01812244
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2001年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月11日
發(fā)明者鈴木武博, 石川悅朗 申請(qǐng)人:日本煙草產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社