JP2019525736A

JP2019525736A - タバコ産業用ロッド状物品内のインサートの位置を決定する装置

Info

Publication number: JP2019525736A
Application number: JP2018564336A
Authority: JP
Inventors: シエスリコウスキーバルトズ
Original assignee: インターナショナルトバコマシーネリーポーランドエスピー．ゼットオー．オー．
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2019-09-12
Also published as: US20190133178A1; BR112018075491A2; EP3468392B1; PL417511A1; US10721959B2; PL233097B1; EP3468392A1; KR20190017752A; CN109310141A; RU2018146308A

Abstract

タバコ産業用ロッド状物品内に挿入するインサートの位置を決定する装置は、既定の移送面にて該物品の長手方向軸線に対して垂直である移送方向に該物品を移送させるコンベア、放射線源及び１つ以上の検出器を備える。装置は、１つの検出器における少なくとも２つのセクションのセット及び／又は２つの検出器を備える。該セクション又は２つの検出器は、該物品を移送するコンベアの移動方向にて、互いに相前後し、既定の空間的方位をもって配置され、該セクション又は２つの検出器に入射した放射線は異なる角度にてロッド状物品を通過する。装置は、該セクション及び／又は検出器から一連の信号を受信するよう設けられたコントローラを備え、一連の各信号はコンベアにて移送される同一の該物品に対応する構成を有し、コントローラは一連の信号並びに検出器の配置に関する既定の空間的方位のパラメータに基づいて、該物品に挿入するインサートの位置を決定する。【選択図】図２

Description

本発明は、タバコ産業用ロッド状物品内のインサートの位置を決定する装置に関する。

本発明は、タバコ産業用の製品の品質管理に用いる装置に関する。タバコ産業において、シガレット、シガリロ、シガー及び単一のフィルタ材料、マルチセグメントを備えるマルチセグメント・ロッド、並びに、特定の製造段階にて処理されるあらゆるタイプの半製品は、ロッド状物品という一般名を用いて称することができる。フィルタロッド及びフィルタ・シガレット等のロッド状物品は、芳香物質を含むカプセルを包含し得る。タバコ産業において、ロッド状物品の品質は、非常に重要である。品質管理は、ランダムに選択した物品又は全ての製造物品を対象として行うことができる。品質管理は、物品の外形及び寸法の両方を対象として行うことができ、物品がカプセルを包含する場合、該カプセルの充填レベルが重要である。タバコ産業用の物品は、合成物質又は金属により構成され、軸線中央に配置される長手方向のインサートを備え得る。物品は、合成物質により構成されるメタライズされた要素を含有し得る。物品の内容物、例えば、フィルタロッド又は最終形態のシガレット内のカプセル又はインサートの配置に関する品質管理を行う場合、放射線を用いた物品の撮像が必要となる。マルチセグメント・フィルタ・ロッドのセグメントの寸法又はインサートの寸法を検査する場合にも物品の撮像が必要となる。放射線源は、タバコ製品の製造業者が用いる、あらゆる材料に適用可能でなければならない。マルチセグメント・ロッドの容量が増え、構造がより複雑化することにより、品質管理に対する要求がより高いものとなる。現在、ロッド状物品用容器は、不透明な材料を含む多様な材料から構成されている。ロッド状物品用容器は、アルミ箔等の金属箔を含み得る。容器が不透明な材料から構成される場合、物品の内容物を検査することは困難となる。ロッド状物品は、例えば、芳香糸、管状要素又は長手方向板等の長手方向の要素を備える場合が多い。本発明の目的は、長手方向の要素の有無及び位置を検査する手段を提供することである。

特許文献１（独国特許出願公開第102014209721号明細書）は、Ｘ線を用いてロッド状物品のパラメータを測定する方法を開示する。ロッド状物品は、該ロッド状物品を保持するよう設けられた受け座により回転クランプに配置される。測定中、回転クランプがその軸線周りに回転することで、異なる角度にて、ロッド状物品を通過する放射線の強度を記録することが可能となる。このような解決方法の欠点として、ロッド状物品がその軸線周りではなく、回転クランプ全体を中心として回転する点が挙げられる。ロッド状物品の三次元画像の生成には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）において典型的なように、複雑な処理を要する。該方法は、選択した一群の物品の検査において、実験室での測定に用いることが可能である。しかしながら、該方法は、多数のロッド状物品が通過する自動製造ラインにおける測定方法としては適切ではない。

特許文献２（欧州特許0790006号明細書）及び特許文献３（欧州特許公開2769632号明細書）は、Ｘ線を用いたロッド状物品の品質パラメータの非侵襲性の測定方法及び測定装置を開示している。該方法及び装置は、自動製造ラインでの使用に適している。特許文献２（欧州特許0790006号明細書）は、異なる厚さにてロッド状物品を通過するＸ線強度の測定に基づいて、ロッド状物品の密度を決定することを可能とする方法及び装置を開示している。特許文献３（欧州特許公開2769632号明細書）は、ロッド状物品内に配置されるカプセルの測定方法を開示している。該方法は、異なる角度にて測定を可能とする、３つの独立した測定部材を用いる。上述した手段の欠点として、一度に測定できる物品が一個に限定される点が挙げられる。

独国特許出願公開102014209721第号明細書欧州特許0790006号明細書欧州特許公開2769632号明細書

本発明は、タバコ産業用ロッド状物品内に挿入するインサートの位置を決定する装置であって、既定の移送面にて、ロッド状物品の長手方向軸線に対して垂直である移送方向にてロッド状物品を移送させるためのコンベアと、放射線源と、少なくとも１つの検出器と、を備える装置に関する。本発明に係る装置は、１つの検出器における少なくとも２つのセクションのセット、及び／又は２つの検出器を備えることを特徴とする。１つの検出器におけるセクション又は２つの検出器は、ロッド状物品を移送するコンベアの移動方向にて、互いに相前後して、かつ、既定の空間的方位をもって配置され、その際に１つの検出器におけるセクション又は２つの検出器に入射した放射線が、異なる角度にて前記ロッド状物品を通過する構成とされている。本発明に係る装置は、１つの検出器におけるセクション及び／又は検出器から一連の信号を受信するよう設けられたコントローラを更に備える。一連の信号はそれぞれ、コンベアにて移送される同一のロッド状物品に対応する構成とされており、更に、コントローラは一連の信号並びに検出器の配置に関する既定の空間的方位のパラメータに基づいて、ロッド状物品に挿入するインサートの位置を決定する。

本発明に係る装置は、コンベア上でロッド状物品を移送する間に、該ロッド状物品を回転させる回転ユニットを備えることを特徴とする。

本発明に係る装置は、検出器の空間的方位を選択することで、検出器に対して垂直に放射線（R）を照射可能とすることを特徴とする。

本発明に係る装置は、検出器の空間的方位を選択することで、放射線検出器に対して鋭角に放射線を照射可能とすることを特徴とする。

本発明に係る装置は、少なくとも１つの検出器が、線形マトリクス形状の放射線検出器であることを特徴とする。

本発明に係る装置は、少なくとも１つの検出器が、二次元マトリクス形状の放射線検出器であることを特徴とする。

本発明に係る装置は、コントローラを設けることで、検出器からの一連の信号並びに、放射線源及び検出器の既定の空間的方位のパラメータに基づいて、該コントローラにより三次元空間におけるロッド状物品のインサートの位置を決定することを特徴とする。

本発明に係る装置は、放射線源が1012 Hz〜1019 Hzの周波数領域を有する電磁放射線源であることを特徴とする。

本発明の利点として、製造ライン上のロッド状物品の内部空間における内部要素の位置を決定する放射線測定を行うことを可能とする点が挙げられる。製造ラインにおいて、既知形状の放射線源を用いることで、製造された全ての製品を検査し、後の製造段階にて欠陥品となる製品を除去することが可能となり、品質の向上につながる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な形態について詳述する。

特定の構成要素を印付けしたロッド状物品の概略図である。本発明に係る装置の第一実施形態を示す概略図である。検査対象のロッド状物品が第一位置に配置された状態において、図２におけるＧ方向から見た本発明に係る装置の第一実施形態を示す概略図である。検査対象のロッド状物品が第一位置に配置された状態において、本発明に係る装置の検出器により生成された信号を示す概略図である。検査対象のロッド状物品が第二位置に配置された状態において、図２におけるＧ方向から見た本発明に係る装置の実施形態の一例を示す概略図である。検査対象のロッド状物品が第二位置に配置された状態において、本発明に係る装置の検出器により生成された信号を示す概略図である。本発明に係る装置の第二実施形態を示す概略図である。本発明に係る装置の第三実施形態を示す概略図である。本発明の更なる実施形態を示す概略図である。検査対象のロッド状物品が第一位置に配置された状態における、本発明に係る装置の動作原理を示す概略図である。本発明に係る装置により生成される、第一位置に配置されたロッド状物品の画像の概略図である。検査対象のロッド状物品が第二位置に配置された状態における、本発明に係る装置の動作原理を示す概略図である。本発明に係る装置により生成される、第二位置に配置されたロッド状物品の画像の概略図である。本発明の更なる実施形態を示す概略図である。本発明の更なる実施形態を示す概略図である。

図１は、タバコ産業におけるロッド状物品１の一例を示す。該ロッド状物品は、マルチセグメント・フィルタ・ロッド形状を有し、４つのセグメント1A, 1B, 1C 及び1Dを備え、セグメント１Aは長手方向のインサート１Ｅを含有する。インサート１Ｅは、金属又はプラスチック、特に金属化プラスチックから構成され、芳香物質を含み得る。該インサートは、糸、ワイヤー、チューブ又は任意形状の平坦な板状要素であってもよい。例えば、インサート１Ｅは、ロッド状物品１の軸線Ｚの中心にて、同軸上に配置することもできる。

図２は、タバコ産業用のロッド状物品１の単層群を、ロッド状物品１の長手方向軸線Ｚに対して垂直な移送方向Ｔに移送するよう設けられたコンベア２を含む製造ラインの一部を示す。ロッド状物品１は、原則として水平な移送面Ａ内で移送される。コンベア２のベルト３の外面において、溝４は、移送方向Ｔに対して垂直方向に設けられる。ロッド状物品１は、あらゆる装置（図示せず）によりコンベア２の溝４に配置される。例えば、ロッド状物品１は、コンベア２の動作と同期するように構成されたドラムコンベアであって、その周囲に複数の溝を有するドラムコンベアから供給することもできる。図示するように、製造ラインの一部は、測定ユニット５を備える。測定ユニット５は、放射線源６及び少なくとも１つの検出器７を備える。本明細書中、検出器７は、放射線検出器を示し、後述するように放射線の周波数を受信するために用いることができる。検出器７は、線形マトリクス形状又は二次元マトリクス形状の放射線検出器であってもよい。放射線源６は、ベルト３の移送面３Ａ及び移送面Ａの上方に配置される。検出器７は、ベルト３の表面及び移送面Ａの下方に配置される。反転した構成とすることも可能であり、放射線源６を移送面Ａの下方に配置し、検出器７を移送面Ａの上方に配置することもできる。放射線源６及び検出器７は、原則的に垂直な平坦面Ｂ上に配置され、平坦面Ｂは、該ベルト３の移送面３Ａ及び移送面Ａに対して垂直である。平坦面Ｂ及び検出器７は、ロッド状物品１の移送方向Ｔと平行に配置される。放射線源６は放射線Ｒを放射し、該放射線Ｒは、移送面Ａを移動するロッド状物品１を通過し、検出器７に到達する。検出器７は、1012 Hz〜1019 Hzの周波数領域を有する電磁放射線の強度を検出するよう設けることができる。例示的な実施形態においては、放射線源６から放射された放射線Ｒを受信するよう設けられた、線形マトリクス形状の検出器７を用いている。放射線源６は、検出器７に直接向けられる平坦なシート状ビームを生成するよう設けることができる。放射線の強度又は露出時間を、ロッド状物品１の移送速度に合わせて調整することができる放射線源６を用いることができる。

図３ａは、（図２における）方向Ｇから見た測定ユニット５を示す。コンベア２は図示されておらず、図２にも示されている軸線Ｘに対して平行な移送方向Ｔに向けて、コンベア２により移送されるロッド状物品１を主に図示している。測定ユニット５の動作を詳述すべく、位置1’にあるロッド状物品１を選択する。検出器７は、放射線Ｒを受信し、少なくとも２つのセクション、Ｆ１及びＦ２に分けられる。ロッド状物品１の特定の位置1’において、放射線Ｒは、既定の角度α1にて検出器７に入射する。検出器７のセクションに入射する放射線Ｒの強度は、ロッド状物品１の材料からの放射線Ｒの減衰に応じて変化する。図中の９Ａは、ロッド状物品１を通過した放射線Ｒの強度の変化を記録する検出器７の一部を示している。

図３ｂは、放射線検出器７により生成された信号Ｓを図示している。ここで、ロッド状物品１は位置１’に配置されており、ロッド状物品１を通過する放射線Ｒは、セクションＦ１の領域内の検出器７に到達する。例えば、検出器７の上方におけるセグメント１Ａ内にロッド状物品１が配置される場合に、セグメント１Ａの材料による放射線Ｒの減衰に基づいて信号Ｓの強度低下１０が生じる。続いて、信号Ｓの強度低下１１は、インサート１Ｅの材料及びセグメント１Ａの材料による放射線Ｒの減衰により生じる。位置１’に配置される各ロッド状物品１の放射線Ｒの強度の変化を記録するよう、検出器７から、コントローラ２０に信号Ｓを送信する。

図４ａは、図３ａの測定ユニットと同様な測定ユニット５を示す。ここで、ロッド状物品１は位置１”に配置されており、ロッド状物品を通過する放射線Ｒは、セクションＦ２の領域内における検出器７に到達する。図４ｂは、ロッド状物品１が位置１”に配置されている場合に放射線検出器７のセクションＦ２により記録された信号Ｓを図示している。ロッド状物品１が位置１”に存在することで、リニア検出器７のセクションＦ２の一部における信号Ｓが変化する。この変化は９Ｂとして示される。この場合、放射線Ｒは、セクションＦ１の場合と異なる検出器角度α2にて検出器７に入射する。セクションＦ２におけるセグメント１Ａ内のインサート１Ｅの位置につき、信号の強度低下１０及び１１として示される信号Sの変化は、セクションF1における信号Sの変化とは異なる。位置１”に配置されるロッド状物品１の放射線Ｒの強度変化に関する情報は、信号Ｓとしてコントローラ２０に送信される。ロッド状物品１、あるいは、検出器７のセクションＦ１又はＦ２におけるその物品の選択された２つ以上の位置1’, 1’’について、信号Ｓ値における低下１０及び１１は、コントローラ２０により連続的に、検出器７のセクションに沿って、記録することができる。検出器７から一連の信号Ｓとして収集されるデータに基づいて、幾何学的計算を行うことで、セグメント１Ａにおけるインサート１Ｅの実際の位置を計算することが可能となる。測定時に空間的方位、すなわち本例では部分９Ａ及び９Ｂの距離、並びに角度α１及びα２の距離を知る必要がある。コントローラ２０に記録された一連の信号Ｓに基づいて、各ロッド状物品１におけるインサート１Ｅの存在の有無、並びに、セグメント１Ａの軸線に対するインサート１Ｅの位置に関する情報を取得し、インサート１Ｅの欠如している、あるいは、例えば、インサート１Ｅの配置が軸線Ｚと同軸になく、インサート１Ｅの配置が不適正であるロッド状物品１を除去するよう情報を各ロッド状物品に割り当てることができる。

図５ａは、本発明に係る装置の実施形態の一例であって、２つの検出器７Ａ及び７Ｂが互いに隣接して配置される構成を示す。利便性の観点から、ロッド状物品１は、コンベア２上の位置１’及び１”に示している。信号Ｓは、リニア検出器７Ａ及び７ＢのセクションＦ１及びＦ２における位置１’及び１”にて記録される。ロッド状物品１の軸線Ｚに対するインサート１Ｅの角度の測定が可能となることで、このような検出器７Ａ及び７Ｂの幾何学的方位を、ロッド状物品１のインサート１Ｅの位置を精密に決定するために用いることが可能となる。

図５ｂは、実施形態の一例を示す。図５ｂにおいて、コンベア２の上方に第二コンベア１２が配置されているため、コンベア２及び１２のベルト間の距離がロッド状物品１の直径に近く、例えば、コンベア２及び１２のベルト間の距離は、ロッド状物品１の直径よりも狭い。コンベア２の線速度ｖ１は、コンベア１２の線速度ｖ２よりも低速であり、移送方向Ｔに対して直線状に移動するロッド状物品がその軸線周りに追加的に回転することを意味する。コンベア１２は、回転ユニット１３に属する。移送方向Ｔに向けてロッド状物品１を移送中に、該物品を円滑に回転させるために他の任意の方法を用いることができる。ロッド状物品１を通過する放射線Ｒは検出器１４にて画像を生成し、該検出器は二次元マトリクス形状を有する。測定対象の空間的方位及びロッド状物品１の回転速度に関する情報により、ロッド状物品１の精密な空間的画像を取得し、三次元空間におけるロッド状物品１の内容物を査定することが可能となる。

図６は、本発明に係る装置の他の実施形態を示す。図中、検出器７Ｃ及び７Ｄは、コンベア２上のロッド状物品１の移送方向Ｔに対して垂直に配置され、移送面Ａの下方に配置される。放射線源６は、指向性円錐形状ビームを生成するよう設けられ、該ビームは検出器７Ｃ及び７Ｄに向けて、方向付けられる。

図７ａは、ロッド状物品１が位置１’に配置される場合における測定ユニット５の動作を図示する。図３ａと同様に、コンベアは図示せず、ロッド状物品１、並びに検出器７Ｃ及び７Ｄを主に図示する。検出器７Ｃは、ロッド状物品１を通過し、既定の角度α１にて検出器７Ｃに入射する放射線Ｒを受信する。検出器７Ｃにより受信される放射線Ｒの強度は、ロッド状物品１の材料からの放射線Ｒの減衰により変化する。検出器７Ｃは、コントローラ２０により記録される信号Ｓを生成する。移送方向Ｔに向けて移動するロッド状物品１の連続的な位置について、連続信号Ｓにより検出器７Ｃの領域内で記録する。そのため、多数の信号Ｓの組み合わせに基づいて、図７ｂに示すようにコントローラ２０内でロッド状物品１の二次元画像１５’が生成される。ロッド状物品１の連続的な位置を把握するために記録される各信号Ｓは、生成される画像の更なるラインを製造する。ロッド状物品１の画像１５’において、ロッド状物品１の全ての構成要素、すなわち、セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｃ及び１Ｄ、並びにインサート１Ｅは、視認可能である。

図８ａは、図７ａに示す測定ユニット５と同一のユニットを図示する。位置1’’に配置され、方向Ｔに移送されるロッド状物品１を測定する。位置1’’に配置されるロッド状物品１において、信号Ｓはリニア検出器７Ｄにより記録され、放射線Ｒは角度α2にて検出器７Ｂに入射する。該入射角度は、検出器７Ｃにおける入射角度とは異なる。図８ｂは、図７ｂに示す画像と同様の方法で生成されたロッド状物品１の画像１５’’を示す。図７ｂ及び図８ｂに示すように、位置1’及び1’’に配置された同一のロッド状物品１から取得した画像１５’, １５’’において、インサート１Ｅは、ロッド状物品１の軸線に対して特定の角度にて配置されていることが分かる。取得した画像１５’,１５’’において、ロッド状物品１の要素の寸法を測定することができ、例えば、寸法z1及びz2により画定されるインサートの端部の位置を測定することが可能である。検出器7C及び7Dの既定の空間的方位及び放射線Ｒが入射する角度の一連の測定結果に基づいて、三次元空間におけるロッド状物品１内のインサート１Ｅの実際の位置を幾何学的に計算することが可能となる。

図９ａ及び９ｂは、二次元マトリクス形状の検出器である検出器７Ｅ及び７Ｆを用いる装置の他の実施形態を図示する。放射線が検出器７Ｅ及び７Ｆに対して垂直に入射する位置を、ロッド状物品１の既定の位置として、検出器７Ｅ及び７Ｆは画像を記録する。図９ａは、位置１’に配置されるロッド状物品１を図示する。図９ｂにおいては、ロッド状物品１は位置１’’に配置され、検出器７Ｆに画像が記録されるが、図９ａにおいてはロッド状物品１は位置１’に配置され、検出器７Ｅに画像が記録される。このようにして、図７ｂ及び図８ｂに示す画像が取得される。

Claims

タバコ産業用ロッド状物品（１）内に挿入するインサートの位置を決定する装置であって、
既定の移送面（A）にて、ロッド状物品（１）の長手方向軸線（Z）に対して垂直である移送方向（T）にてロッド状物品（１）を移送させるためのコンベア（２）と、
放射線源（６）と、
少なくとも１つの検出器（7, 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F）と、を備え、
前記装置が、１つの検出器（7, 7A, 7B, 14）における少なくとも２つのセクション（F1, F2）のセット、及び／又は２つの検出器（7C, 7D, 7E, 7F）を備え、前記１つの検出器（7, 7A, 7B, 14）における前記セクション（F1, F2）又は前記２つの検出器（7C, 7D, 7E, 7F）が、前記ロッド状物品(1)を移送する前記コンベア（２）の移動方向（T）にて、互いに相前後して、かつ、既定の空間的方位をもって配置され，その際に前記１つの検出器（7, 7A, 7B, 14）における前記セクション（F1, F2）又は前記２つの検出器（7C, 7D, 7E, 7F）に入射した放射線（R）が、異なる角度（α1, α2）にて前記ロッド状物品(1)を通過する構成とされており、
前記装置が、１つの前記検出器（7, 7A, 7B）におけるセクション（F1, F2）及び／又は前記検出器（7C, 7D, 7E, 7F）から一連の信号（S）を受信するよう設けられたコントローラ（20）を更に備え、一連の前記信号（S）は、それぞれ、前記コンベア（２）にて移送される同一のロッド状物品（１）に対応する構成とされており、
前記コントローラ（20）が、一連の前記信号（S）並びに前記検出器（7, 7A, 7B, 14, 7C, 7D, 7E, 7F）の配置に関する既定の前記空間的方位のパラメータに基づいて、前記ロッド状物品（1）に挿入するインサート（1E）の位置を決定することを特徴とする、装置。
請求項１に記載の装置であって、コンベア（２）上でロッド状物品（１）を移送する間に、該ロッド状物品（１）を回転させる回転ユニット（13）を備えることを特徴とする、装置。
請求項１に記載の装置であって、前記検出器（7C, 7D）の空間的方位を選択することで、前記検出器（7E, 7F）に対して垂直に放射線（R）を照射可能とすることを特徴とする、装置。
請求項１に記載の装置であって、前記検出器（7A, 7B, 7C, 7D）の空間的方位を選択することで、前記放射線検出器(7A, 7B, 7C, 7D)に対して鋭角に前記放射線（R）を照射可能とすることを特徴とする、装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも１つの検出器（7, 7A, 7B, 7C, 7D）が、線形マトリクス形状の放射線検出器であることを特徴とする、装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも１つの検出器（7E, 7F）が、二次元マトリクス形状の放射線検出器であることを特徴とする、装置。
請求項４に記載の装置であって、前記コントローラ（20）を設けることで、前記検出器（7, 7A, 7B, 7C, 7D）からの一連の前記信号（S）並びに、前記放射線源（６）及び前記検出器（7, 7A, 7B, 7C, 7D）の既定の空間的方位のパラメータに基づいて、該コントローラにより三次元空間における前記ロッド状物品（１）の前記インサート（１E）の位置を決定することを特徴とする、装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置であって、前記放射線源（６）が1012 Hz〜1019 Hzの周波数領域を有する電磁放射線源であることを特徴とする、装置。