JPH02181631A - 変形可能な物体の圧密度を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、変形可能な物体を挟持する一対のジョーと、
前記ジョーにより較正した力の作用にて前記物体を圧縮
するための手段と、測定すべき圧密度を表示する前記物
体の圧縮により生じた前記ジョーの相対移動量を測定す
るための手段とから成る、変形可能な物体の圧密度を測
定するための装置に関する。

かかる装置は、タバコ、紙巻タバコ及び同等品の圧密度
を測定するための特にタバコ産業で使用される。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）圧縮で
きるか、完全な弾性体ではないかかる物体の場合、生じ
る変形量の測定値が真に被測定物の圧密度を表示するよ
う強さと期間について圧縮力を較正することは、重要な
ことである。

タバコまたは同等物品の圧密度を測定するための上記タ
イプの装置は、既に公知である。かかる装置では、一つ
のジョーが他方のジョーの上になり、タバコが水平に保
持されるように２つのジョーが配置される。較正力は、
所定の質量体、例えば４５０ｇの物体により発生される
。この物体の重量は、所定の時間長さ、例えば１０秒間
上方ジョーに対して加えられる。かかる装置は、タバコ
の水平状態に関連した欠点を有する。すなわち欠点とは
、タバコが垂直状態にて自重により一つの装置から別の
装置へと移動するライン状になった装置内で装置を使用
することが困難になることである。かかるラインは、公
知のように一連の測定装置、例えば重量測定装置、吸引
容量および換気量測定装置、径測定用装置等から成る０
種々の装置が上下になるよう配置され、垂直に配置され
た・タバコに対して測定が行われるよう各装置が配置さ
れ、タバコは測定ステーションの頂部から進入して底部
から離間する。この場合、タバコのラインの一端から他
端までの通路は、垂直直線ラインである。このようにタ
バコを一つのステーションから別のステーションへ搬送
するための複雑で高価なシステムが不要となるが、一つ
のステーションから別のステーションまでの間で時間の
ロスが生じる。タバコを水平にしなければならない圧密
度測定装置は、タバコを垂直状態から水平状態に変え、
タバコをジョー内に入れ、測定後ジョーから除去し、タ
バコを垂直状態に戻すためのシステムを用いればかかる
ラインに挿入できる。しかしながらかかるシステムを使
用すると、タバコが長平方向に垂直に移動するラインの
利点のかなりの部分が損なわれる。

ジョーを互いに接近するようモータにより駆動する西独
特許出願第３４３２８３９号に記載の装置も公知である
。ここでは、圧縮力を測定するセンサが設けられ、モー
タ制御回路がセンサからの出力信号を受け、圧縮力が較
正基準値に常時等しくなるように配置されている。この
装置では、圧密度を測定すべき物体、この場合、タバコ
は圧密度測定の前、中、後で保持装置（この場合カール
セル状）に強固に取りつけられ、保持装置が複数のタバ
コに対して高速で測定することを可能にしている。カル
−セルは、水平ディスクから成り、ディスクの周辺には
、複数のオリフィスが設けられ、各オリフィスは特にタ
バコを対応する径方向に保持するようになっている。

圧密度測定装置のジョーの対は、ディスクの中心を通る
垂直平面内で旋回するよう取り付けられており、測定中
はジョーの対は、ディスクの水平面内にあり、ジョーは
測定中のタバコを把持するようこの水平面内で移動する
。測定が完了するとすぐに、ジョーは解放され、次に同
時に旋回してディスクの水平面から出て、２つの連続す
るタバコを分離する角度に等しい角度だけのディスク運
動により、圧密度測定の完了したばかりのタバコを放出
し、 次のタバコを位置決めすることが可能となる。

次にジョーの対は、旋回して、水平面へ戻り、ここでこ
の平面へのジョーの各々の移動により測定が再開される
。

この装置は、特に次のような欠点を有する。

測定中のタバコの軸のゆがみを防止するためには、ジョ
ーがタバコを把持する瞬間に双方のジョーがタバコの軸
に対して対称になっていなければならなく、この時のタ
バコの位置はカル−セルによって決定される。これによ
り、ジョーの駆動機構が複雑となり、ジョーをカル−セ
ルに対して所定値１置にロックしなければならないので
、このセツティングの正しい位置を定期的にチエツクし
なければならない、更に、このことにより、実際にジョ
ーな作動させるため、ネジ孔と協働してジョーの各々を
駆動するねじ切りされたスピンドルを備えた回転モータ
を使用しなければならない、事実、リニアモータまたは
電磁式アクチュエータを使用すると、変位する単一駆動
物品の運動を対称化するための複雑な機械装置を使用し
なければならない。

本発明は上記欠点を克服することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため、本発明は、前記ジョーのうちの少なく
とも一つには、前記物体がどんな配置にあってもこの物
体を動かないようにするための少なくとも一つの吸引オ
リフィスが設けられていることを特徴とする上記タイプ
の装置を提供するにある。

（発明の作用及び効果） この場合、測定中は、物体はジョーの一方により保持さ
れているので、物体と外部から保持する必要はなく、測
定中に物体を移動させるようなジョーの運動を受けても
、外部の拘束力は受けない、従って、例えば一方が固定
され、他方が移動可能なジョーな使用できる。従って、
変位を対称化するための複雑な機構を用いることなくジ
ョーを相互に移動するためにリニアモータまたはアクチ
ュエータを用いることができる。更に変位量の測定はこ
れにより簡単にできる。

更に外部変形の原因である測定を行う前にタバコを動か
ないようにすることなく、タバコを垂直な状態のままこ
の装置を極めて容易に使用できる。

好ましくは、前記圧縮手段は、前記ジョーの一方を作動
して、他方のジョーに対して変位させるための制御可能
な手段と、前記物体に加えられる力を測定するための手
段と、前記力を測定するための手段に応答して、力が較
正された基準値に常時等しくよう前記変位手段を制御す
るための手段とから成る。

好ましくは、力を測定するための前記手段は、前記ジョ
ーの一方を支持するための力センサを含む。

好ましい実施態様では、前記変位手段はスプリングによ
り復帰できる可動ロッドが設けられた比例制御電磁石を
含む。

かかる実施態様は、正確でかつ安価である。

別の実施態様では、前記変位手段はステッピングモータ
から成り、前記相対変位量測定手段は、力を測定するた
めの前記手段の変形量を適当な時に測定し、前記相対変
位量を計算するための前記モータのステップ数をカウン
トするための手段を含む。

この場合、運動センサを設ける必要はない。

添付した図面を参照して、本発明の圧密度測定装置の好
ましい実施態様及びその変形例の次の説明を読めば本発
明をより理解できよう。

次に第１図を参照してタバコ、タバコのフィルタまたは
他の同等品の圧密度を測定するための装置について説明
する。

この装置は、１Ｎ測定部、本例ではタバコｌを保持する
ための一対のジョー２及び３をまず含む。

第１ジヨー３は、フレーム３１に強固に取り付けられ、
満３２を内蔵している。この溝の横断面は、タバコ１を
収容するようになっている円の一部を形成している。溝
３２は、本例では垂直である、この満３２には中心軸に
沿って２つのオリフィス３５が設けられ、これらオリフ
ィスは第２図にも示すようにバイブ３４を通して吸引ポ
ンプ（図示せず）に接続されている。

第２ジヨーまたは前方ジョーまたはラムとして知られて
いるジョーは、第１ジヨー３に対向して配置されている
。

前方ジョー２には溝２２（溝３２の場合と同じように垂
直である）が設けられており、この溝２２の横断面は、
本例ではタバコｌの径よりも大径の円の一部を形成して
いる。溝２２の対称面は、満３２の対称面と同じであり
、前方ジョー２は、可動前方プレート２１に固定されて
いる力センサ５により支持されている。

この力センサは、本例では公知のタイプの圧力ゲージセ
ンサとなっており、このセンサに固定された２つのねじ
切りされたロッド５２と５３との間に生じる力を測定す
るようになっている感知本体５１を含む０本例では、こ
のねじ切りされたロッド５２は前方ジョー２に螺合され
、ねじ切りされたロッド５３は、前方プレー）２１に固
定された固定素子５４に螺合されている。

前方プレート２１は、関節状アーム２３１組立体を介し
てフレーム３１に接続され、前方プレート２１のガイド
システムは、フレーム３１に固定された水平ロッド２３
２を含み、このロッド２３２上をフレート２１に固定さ
れたスリーブ２３３が摺動する。ロッド２３２の方向は
、溝２２及び３２の垂直対称面内に含まれる。

比例制御電磁石４には、フレーム３１に固定された本体
４１と、前方プレート２１に固定された可動ロッド４２
が設けられている０本例ではへリコイド状と成っており
、可動ロッド４２のまわりに配置されたリターンスプリ
ング４３は、前方プレート２１をフレーム３１から離間
させようとする力を前方プレート２１に作用する。

変位センサ７には、シャーシ３１に固定された本体７１
と前方プレート２１に固定されたストッパー２１１に載
った可動ロッド７２が設けられている０本例では、この
変位センサは、ＭＴ１２としてハイデン　ヘイン　メト
ロ　（ＨＡＩＤＥＮ　ＲＡＩＮＭＥＴＲＯ）社より市販
されているタイプのものである。

電子回路６には、３つの入力端子が設けられ、これら入
力端子は変位センサ７、力センサ５及びＳＣ信号すなわ
ち基準信号の発生器８からそれぞれ生じる電気信号り、
Ｆ及びＳＣを受けるようになっている。

電子回路６には、２つの出力端子が設けられ、第１出力
端子は、電磁石４に制御信号ＣＥを送り、第２出力端子
は、測定した密度Ｃを表示する信号Ｃを送る。この信号
は、例えばデイスプレィデバイス（図示せず）を制御す
るか、または計算デバイス（図示せず）のメモリに記憶
されているようになっている。

電子回路６は、制御信号ＣＥを通して電磁石を制御する
よう公知のタイプのサーボ回路を含み、信号ＳＣとＦと
の差を除くようになっている。この回路は、変位測定信
号りを圧密度表示偏号Ｃに変換するための回路をも含む
、よってかかる電子回路６の設計は、当業者の能力の範
囲内にあるので、この回路についてはこれ以上説明しな
い。

基準信号発生器８は、基準信号ＳＣを発生するようにな
っており、この信号値の強さと長さは制御されるように
なっている。この発生器８は一旦、パラメータが選択さ
れた基準信号をシステマチックに発生できるが、この発
生器は好ましくは制御ユニット、キーボードまたは制御
信号により制御可能またはプログラム可能にてき゛る１
発生器８のような発生器の設計は当業者であれば可能で
あるので、この発生器についてはこれ以上説明しない。

これまで述べた装置は次に説明するように機能する。先
ず、タバコｌは手または公知の装置（簡略化のため図示
しない）を使って、ジョー２と３の間に挿入される。吸
引ポンプ（図示せず）が始動され、タバコｌは吸引オリ
フィス３３を通る空気の吸引力により動かないようにジ
ョー３に対して保持される。このようにタバコは後の測
定結果に悪影響を与えるような外部の変形をすることな
く、ジョー２と３との間に保持されることに留意された
い。

次に、信号ＳＣにより表示される較正された基準値が、
例えば１０秒間の間に４．４１５　Ｎが加えられる強度
の力に対応するよう、発生器８のプログラムが組まれる
。

発生器８が基準信号ＳＣを受信するとすぐに電子回路６
は信号Ｆに応答し、かつ信号Ｆが常時信号ＳＣに等しく
なるよう、ジョー３に対してジョー２を移動させる電磁
石４を作動させる。この目的のため、電子回路６は公知
の態様で信号ＳＣと信号Ｆとを比較し、信号Ｆが信号Ｓ
Ｃより大きくなったり、またこの逆となる程度まで電磁
石４の制御電流を小さくなるようになっている。制御電
流が大きくなり、スプリング４２の力にして拡がる。電
磁石４がジョー２と３を接触させることができると、こ
の結果値からセンサ５により出力される信号Ｆにより表
示されるタバコｌに実際に加えられる力と、較正された
基準値ＳＣとが実際に等しくなる。従って、電磁石４と
、力センサ５と、電子回路６は較正力の作用によりジョ
ー２と３を介して共にタバコ１を圧縮するよう作動する
。

決めた時間（本例では１０秒）が経過すると、電子回路
は、変位センサ７により出力される信号りに応答し、測
定すべき圧密度を表示する較正力の作用によりタバコｌ
を圧縮することから生じるジョー２及び３の相対変位量
を決定し、よって信号Ｃを処理する６本例では、ジョー
の相対変位量は、４．４１５Ｎの力が加えられている１
０秒間の信号の変化を表示する。

次に電子回路６は、前方ジョー２がタバコ１より離間す
るよう電磁石４を作動する。タバコｌが自重により放出
されるよう吸引ポンプが停止される。

タバコ１が垂直に配置されるでいることは大きな利点と
なっていることに留意されたい。すなわち、既に述べた
ようにこのような垂直になっているため、タバコがこの
状態にてすなわち垂直ラインに沿って自重により一つの
ステーションから次のステーションへ移動する一列の連
続したステーションにこの装置を設けることができると
いう大きな利点が得られる。

当然ながら、この作動モードは唯一可能なものではない
。特にタバコに加えられる力の強度及び長さを変えるこ
とは明らかに可能であり、また、いくつかの段階で較正
された力の大きさを変えることも可能である。従って、
例えばこれまで述べた４、４１５　Ｎの力を加えるまで
に短期間の間、例えば０．２９４　Ｎの軽い加重、すな
わち予加重を加えるようにすることもできる。

所定時間の間、所定強度の力を加える代わりに、時間に
対するジョーの相対変位量変化を表示する曲線の傾きが
、所定のスレッショルドよりも小さくなるまで、所定の
強さの前記力を加えることもできる。この場合、電子回
路６は信号りに応答して、この時間を決定するようにな
っている。

所定加重下の緩和値すなわちタバコの作用によりジョー
が離間する距離を測定することもでき、このタバコはタ
バコに加えらている力が急に小さくなったとき自己の形
状となるような性質がある。当然ながら必要であれば例
えば喫煙者の指の圧力を良好にシュミレートするよう、
不均一に力を加えるため、前方上に、またはロッドの形
を変えることもできる。

同様に第１ジヨー３内の吸引オリフィス３３の数も明ら
かに任意にできる。特にどんな配列にあってもタバコま
たは被測定物を保持するのに正しい寸法であれば、一つ
の吸引オリフィスだけでもよい。

これまでの説明では、力センサ５は移動ラム２に取り付
けられていたが、これは強制的なものでなく、この力セ
ンサ５は第１ジヨー２にも固定できる。同様にここで使
用されている力センサ５は、力を受けたときの変形量が
実際にゼロとなるようなものである。この結果、ジョー
２と３の相対変位量を測定するため、前方ジョー２の位
置は、前方プレート２１と第１ジヨー３との間の相対的
変位量を測定するよう前方プレート２１の位置にあると
考えることができる。たわみが大きく変化するセンサを
使用する場合、ジョーの相対変位量を有効に測定するこ
とが必要である。

第３図に示すように、電磁石４は、ケーシング４１°及
び前方プレート２１内のねじ孔と協働するようねじ切り
された出力シャフト４２°が設けられたステッピングモ
ータ４゛と置換できる。この場合、変位センサ７は省略
できる。電子回路６と置換される電子回路６°は、モー
タ４°のステップをカウントし、ジョー２と３との相対
的変位量を計算する。この場合、力センサ５の寸法変化
は無視できる。このような例ではない場合、センサ５に
加えられる力の関数となる力センサ５の変形曲線は、回
路６°に記憶され、従って回路は信号Ｆに応答して力セ
ンサ５の寸法変化を測定し、ジョー２と３の相対的変位
量を計算するときこれを考慮する。

本発明の装置は、物体の厚みの測定にも使用できる。こ
の場合、既知の厚みの物体を用いて基準測定を実施した
のち、被測定物を変形しない程度に十分低い値の被測定
物に加えられる力が検出されるまで可動ジョーを変位し
、可動ジョーの変位を停止して変位センサを使用してセ
ンサの位置を測定するとともに厚みの値からこの位置を
引く。

先の説明では、測定される圧縮力に応答して制御される
駆動ユニットによりジョーを作動する装置について述べ
たが、当然ながら例えば相対的変位が例えば既知の物体
の重量の印加から生じる装置に一つ以上の吸引オリフィ
スを設けることができる。

最後に本発明の装置は、特にタバコ産業に有効であると
わかっているが、この装置は多くの分野に使用でき、当
業者であればすべてのタイプの材料の圧密度または硬度
を測定するのに使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被測定物が垂直状態にある本発明の装置の、
一部を横断面図にした平面図、第２図は、前方プレート
及びジョーを省略した第１図中の装置の正面図、 第３図は、第１図の装置の変形例を示す、一部を横断面
図にした平面図である。 １・・・物体１．２，３・・・ジョー、４，５．６：４
′、５’　、６’・・・圧縮手段、７；６°・・・相対
変位量測定手段、３３・・・オリフィス。 第３図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）変形可能な物体（１）を挟持する一対のジョー（
   ２、３）と、 前記ジョー（２、３）により較正した力の作用にて前記
   物体（１）を圧縮するための手段（４、５、６：４′、
   ５′、６′）と、 測定すべき圧密度を表示する前記物体（１）の圧縮によ
   り生じた前記ジョー（２、３）の相対変位量を測定する
   ための手段とから成る、変形可能な物体（１）の圧密度
   を測定するための装置において、 前記ジョー（２、３）のうちの少なくとも一つには、前
   記物体（１）がどんな配置にあってもこの物体（１）を
   強固に保持するための少なくとも一つの吸引オリフィス
   （３３）が設けられていることを特徴とする装置。
2. （２）前記圧縮手段は、前記ジョーの一方（２）を作動
   して、他方のジョー（３）に対して変位させるための制
   御可能な手段（４：４′）と、前記物体（１）に加えら
   れる力を測定するための手段（５）と、 前記力を測定するための手段（５）に応答して、力が較
   正された基準値に常時等しくよう前記作動手段（４、４
   ′）を制御するための手段（６：６′）とから成る請求
   項１記載の装置。
3. （３）前記力を測定するための手段は、前記ジョー（２
   、３）の一方（２）を支持する力センサ（５）から成る
   請求項２記載の装置。
4. （４）前記作動手段は、リターンスプリング（４３）を
   有する可動ロッド（４２）が設けられた比例制御電磁石
   （４）を内蔵する請求項２または３記載の装置。
5. （５）前記相対移動量測定手段は、前記相対移動量を測
   定するためのセンサ（７）から成る請求項１〜４のいず
   れかに記載の装置。
6. （６）前記作動手段は、ステッピングモータ（４１）か
   ら成る請求項２または３記載の装置。
7. （７）前記相対移動量測定手段は、前相対変位量を測定
   するためのセンサ（７）から成る請求項６記載の装置。
8. （８）前記相対変位量測定手段は、力を測定するための
   前記手段（５）の変形量を適当な時に測定し、前記相対
   変位量を計算するための前記モータ（４′）のステップ
   数をカウントするための手段（６′）を含む請求項６記
   載の装置。